🗊IV группа главная подгруппа Углерод

IV группа главная подгруппа Углерод

Строение атома Заряд ядра атома +6 2 энергетических уровня 4 электрона на внешнем энергетическом уровне …2S22P2 – строение внешнего энергетического уровня для завершения внешнего энергетического уровня атом может отдавать 4 электрона: С0 - 4е → С+4, выступает в роли восстановителя для завершения внешнего энергетического уровня атом может принимать 4 электрона: С0 + 4е → С-4, выступает в роли окислителя

Углерод- простое вещество Образует аллотропные модификации Причина аллотропии: различное строение кристаллической решетки: алмаз – объемная тетраэдрическая решетка графит – плоскостная атомная решетка карбин - линейная решетка фуллерен – экзотическая модификация в виде футбольных мячей

Алмаз Кристаллическое вещество, прозрачное, сильно преломляет лучи света, очень твёрдое, не проводит электрический ток, плохо проводит тепло, Можно получить из графита при p > 50 тыс. атм; t° = 1200°C.   Применение   Шлифовальный порошок, буры, стеклорезы, после огранки - бриллианты.  

Графит Кристаллическое вещество, слоистое, непрозрачное, тёмно-серое, обладает металлическим блеском, мягкое, проводит электрический ток; атомы углерода образуют слои из шестичленных колец; между слоями действуют межмолекулярные силы.   Применение   Электроды, карандашные грифели, замедлитель нейтронов в ядерных реакторах, входит в состав некоторых смазочных материалов.  

Карбин Чёрный порошок; полупроводник. Состоит из линейных цепочек  –CC–CC–  и  =С=С=С=С= При нагревании переходит в графит.

Адсорбция Адсорбция - поглощение газообразных или растворённых веществ поверхностью твёрдого вещества. Обратный процесс - выделение этих поглощённых веществ - десорбция.   Применение адсорбции   Очистка от примесей (в производстве сахара и др.), для защиты органов дыхания (противогазы), в медицине (таблетки "Карболен") и др.  

Интересная история, произошедшая с учеными М.Фарадеем и Г. Дэви Путешествуя, они остановились в одном замке, во время беседы с хозяином этого замка случилось следующее: Герцог не верил, что алмаз состоит из углерода. Он снял свой перстень с алмазом и сказал: «Сожгите его, тогда поверю!» И, когда увидел результат, воскликнул: «Удивительно, мой алмаз испарился!» На что ученые ему твердо ответили: «Не испарился, а сгорел!» Был у герцога алмаз и не стало его…. Вот что значит не верить ученым!

Химические свойства Углерод - малоактивен, на холоду реагирует только со фтором; химическая активность проявляется при высоких температурах. Восстановительные свойства Взаимодействие с избытком кислорода: C0 + O2  →   C+4O2 При недостатке кислорода образуется оксид углерода (II) 2C0 + O2  →  2C+2O Взаимодействие с фтором: С + 2F2 → CF4 с водяным паром C0 + H2O  →  С+2O + H2 с оксидами металлов C0 + 2CuO    → 2Cu + C+4O2 с кислотами – окислителями:   C0 + 2H2SO4(конц.) → С+4O2 + 2SO2 + 2H2O С0 + 4HNO3(конц.) → С+4O2 + 4NO2 + 2H2O  

Окислительные свойства Окислительные свойства с некоторыми металлами образует карбиды   4Al + 3C0 → Al4C3 Ca + 2C0 → CaC2-4 с водородом C0 + 2H2 → CH4 Углерод – это особый химический элемент, он основа многообразия органических соединений, из которых построены все живые организмы на нашей планете.

Применение углерода

Соединения углерода Оксид углерода (II) CO   Угарный газ; бесцветный, без запаха, малорастворим в воде, растворим в органических растворителях, ядовит, t°кип = -192°C; t пл. = -205°C.  

Получение  В промышленности (в газогенераторах):   C + O2→ CO2 CO2 + C → 2CO   В лаборатории - термическим разложением муравьиной или щавелевой кислоты в присутствии H2SO4(конц.):   HCOOH → H2O + CO H2C2O4 → CO2↑ + H2O + CO↑

Химические свойства При обычных условиях CO инертен; при нагревании – восстановитель; несолеобразующий оксид.  Взаимодействие с кислородом 2C+2O + O2 → 2C+4O2↑  Взаимодействиес оксидами металлов C+2O + CuO → Сu + C+4O2↑  Взаимодействие с хлором (на свету) CO + Cl2  →  COCl2(фосген)  Реагирует с расплавами щелочей (под давлением)   CO + NaOH → HCOONa (формиат натрия)

Оксид углерода (IV) СO2   Оксид углерода (IV) СO2   O=C=O углекислый газ, бесцветный, без запаха, растворимость в воде – в 1V H2O растворяется 0,9 V CO2 (при нормальных условиях); тяжелее воздуха; t°пл.= -78,5°C (твёрдый CO2 называется "сухой лёд"); не поддерживает горение.    

Получение оксида углерода (IV)  Получение оксида углерода (IV)  Термическим разложением солей угольной кислоты (карбонатов). Обжиг известняка:   CaCO3  →  CaO + CO2↑   Действием сильных кислот на карбонаты и гидрокарбонаты:   CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2↑ NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2↑  

Способы собирания:

Химические свойства оксида углерода (IV)   Кислотный оксид: реагирует с основными оксидами и основаниями, образуя соли угольной кислоты   Na2O + CO2 → Na2CO3 2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O NaOH + CO2 → NaHCO3  При повышенной температуре может проявлять окислительные свойства   С+4O2 + 2Mg  →   2Mg+2O + C0   Качественная реакция - помутнение известковой воды:   Ca(OH)2 + CO2  → CaCO3↓+ H2O (белый осадок) При длительном пропускании CO2 через известковую воду осадок исчезает, т.к. нерастворимый карбонат кальция переходит в растворимый гидрокарбонат: CaCO3 + H2O + CO2→ Сa(HCO3)2

Угольная кислота и её соли Кислота слабая, неустойчивая, существует только в водном растворе:   CO2 + H2O ↔ H2CO3 Двухосновная: H2CO3 ↔ H+ + HCO3- HCO3- ↔ H+ + CO32- Характерны все свойства кислот. Cредние соли - карбонаты Кислые соли - гидрокарбонаты (HCO3-). Карбонаты и гидрокарбонаты могут превращаться друг в друга:   2NaHCO3  →  Na2CO3 + H2O + CO2↑ Na2CO3 + H2O + CO2 → 2NaHCO3

Карбонаты металлов (кроме щелочных металлов) при нагревании разлагаются с образованием оксида: Карбонаты металлов (кроме щелочных металлов) при нагревании разлагаются с образованием оксида:   CuCO3 → CuO + CO2↑ Качественная реакция - "вскипание" при действии сильной кислоты:   Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + CO2↑ CO32- + 2H+ → H2O + CO2↑