Презентация, доклад по химии на тему Углерод

Когда наши предки овладели огнём, а это было около 100 тысяч лет назад, они имели дело с углём и сажей.По всей видимости, люди знакомы очень давно с разновидностями углерода, аллотропными модификациями-алмазом и графитом и каменным углем. Углерод является одним из элементов, имя первооткрывателя которого неизвестно, неизвестно и то, какая из форм элементарного углерода – алмаз или графит – была открыта раньше. И то и другое случилось слишком давно, ещё до возникновения письма.

Углерод является одним из первых химических элементов, который известен человеку.

и кислороде угля и других веществ.

В книге Гитона де Морво, Лавуазье и др.  «Метод химической номенклатуры» (1787) появилось название «углерод» (carbone) вместо французского «чистый уголь» (charbone pur).
Под этим же названием углерод фигурирует в «Таблице простых тел» в «Элементарном учебнике химии» Лавуазье.

известно давно. Ещё в 1751 г. германский император Франц I согласился дать алмаз и рубин для опытов по сжиганию, после чего эти опыты даже вошли в моду. Оказалось, что сгорает лишь алмаз, а рубин (окись алюминия с примесью хрома) выдерживает без повреждения длительное нагревание в фокусе зажигательной линзы. Лавуазье поставил новый опыт по сжиганию алмаза с помощью большой зажигательной машины и пришёл к выводу, что алмаз представляет собой кристаллический углерод.

История

В 1791 году английский химик Теннант первым получил свободный углерод; он пропускал пары фосфора над прокалённым мелом, в результате чего образовывались фосфат кальция и углерод.

свинцовым блеском и назывался plumbago; Только в 1740 г. Потт обнаружил отсутствие в графите какой-либо примеси свинца.
Шееле исследовал графит (1779) и счёл его сернистым телом особого рода, особым минеральным углём, содержащим связанную «воздушную кислоту» (СО2) и большое количество флогистона.
Двадцать лет спустя Гитон де Морво путем осторожного нагревания превратил алмаз в графит, а затем в угольную кислоту.

История

термин «углетвор»
(Шерер, 1807; Севергин, 1815);

с 1824 года Соловьёв ввёл название «углерод». Соединения углерода имеют в названии часть карб(он)- от лат. carbō (род. п. carbōnis) «уголь».

периоде, в IV группе главной подгруппы.

Углерод (С) — неметалл.
Возможные степени окисления: -4; 0; +2; +4.
Формулы высшего оксида и гидроксида: СО2 и Н2СО3. Оба соединения проявляют кислотные свойства.

обозначается символом С (лат. Carboneum), неметалл.

Схемы строения различных модификаций углерода

a: алмаз,
b: графен,
c: графит
d: фуллерен — букибол C60,
e: фуллерены C540,
F: карбин,
g: технический углерод,
h: углеродные нанотрубки

сильно преломляющее свет вещество. Алмаз тверже всех найденных в природе веществ, но при этом довольно хрупок.

Графит – устойчивая при нормальных условиях аллотропная модификация углерода, имеет серо-черный цвет и металлический блеск, кажется жирным на ощупь, очень мягок и оставляет черные следы на бумаге.

и тройными связями.
Фуллерены – класс химических соединений, молекулы которых состоят только из углерода, число атомов которого четно, от 32 и более 500, они представляют по структуре выпуклые многогранники, построенные из правильных пяти- и шестиугольников.
Молекула наиболее устойчивого фуллерена C60 или футболена, имеет форму футбольного мяча, причем каждый атом углерода занимает позицию в вершине усеченного икосаэдра.

Физические свойства аллотропных модификаций углерода

очень твердый,
Г Р А Ф И Т – очень мягкий ?

Кристаллическая решетка алмаза

Кристаллическая решетка графита

каждый атом углерода связан с четырьмя атомами. В пространстве эти атомы располагаются в центре и углах тетраэдров, соединенных своими вершинами. Это очень симметричная и прочная решетка.

кристаллической решетке графита атомы углерода, лежащие в одной плоскости, прочно связаны в правильные шестиугольники. Связи между слоями малопрочны.

искусственным путем из графита,
мелкие, невысокого качества. Их используют
в основном для технических целей, а под названием фианиты – для ювелирных украшений.

при выплавке чугуна из руд

твердое топливо, адсорбент для очистки газов и жидкостей

формы являются химическими соединениями с высоким содержанием углерода, а не чистой аллотропной формой углерода.

В основе строения аморфного углерода лежит разупорядоченная структура монокристаллического (всегда содержит примеси) графита.

— 12С (98,93 %) и 13С (1,07 %) и одного радиоактивного изотопа 14С (β-излучатель, Т½= 5730 лет), сосредоточенного в атмосфере и верхней части земной коры. Он постоянно образуется в нижних слоях стратосферы в результате воздействия нейтронов космического излучения на ядра азота, а также, с середины 1950-х годов, как техногенный продукт работы АЭС и в результате испытания водородных бомб.
На образовании и распаде 14С основан метод радиоуглеродного датирования, широко применяющийся в геологии и археологии.

из живых организмов, основанных на органических веществах, т.е. производных углерода.
Из продуктов разложения органических веществ образовались каменные угли, торф, нефть, природные газы.
Свободный углерод встречается в виде алмаза, графита, карбина, угля и других аморфных состояниях.

в виде алмаза и графита. Основная масса углерода в виде природных карбонатов (известняки и доломиты), горючих ископаемых — антрацит (94—97 % С), 
бурые угли (64—80 % С), каменные угли (76—95 %), горючие сланцы (56—78 % С), нефть (82—87 % С), горючих природных газов (до 99 % метана), торф (53—56 % С), а также битумы и др.
В атмосфере и гидросфере находится в виде диоксида углерода СО2, в воздухе 0,046 % СО2 по массе, в водах рек, морей и океанов в ~60 раз больше. Углерод входит в состав растений и животных (~18 %).

Содержание углерода в земной коре 0,1 % по массе.

всех органических веществ. Любой живой организм состоит в значительной степени из углерода.
Источником углерода для живых организмов обычно является СО2 из атмосферы или воды. В результате фотосинтеза он попадает в биологические пищевые цепи, в которых живые существа поедают друг друга или останки друг друга и тем самым добывают углерод для строительства собственного тела. Биологический цикл углерода заканчивается либо окислением и возвращением в атмосферу, либо захоронением в виде угля или нефти.

Кроме этого, ограненные алмазы — бриллианты используются в качестве драгоценных камней в ювелирных украшениях. Благодаря редкости, высоким декоративным качествам и стечению исторических обстоятельств, бриллиант неизменно является самым дорогим драгоценным камнем. Исключительно высокая теплопроводность алмаза (до 2000 Вт/м·К) делает его перспективным материалом для полупроводниковой техники в качестве подложек для процессоров. Но относительно высокая цена (около 50 долларов/грамм) и сложность обработки алмаза ограничивают его применение в этой области.

Применение алмазов

сопел ракетных двигателей
Смазка для трущихся поверхностей, работающих при очень высоких и очень низких температурах
Стержни для карандашей
Замедлители нейтронов в ядерных реакторах

различные соединения углерода. Так, карболен (активированный уголь), применяется для абсорбции и выведения из организма различных токсинов; графит (в виде мазей) — для лечения кожных заболеваний; радиоактивные изотопы углерода — для научных исследований (радиоуглеродный анализ).
Углерод играет огромную роль в жизни человека. Его применения столь же разнообразны, как сам этот многоликий элемент. В частности углерод является неотъемлемой составляющей стали (до 2,14 % масс.) и чугуна (более 2,14 % масс.)

Углерод в жизни человека:

уголь поглощает вредные вещества из воды

отличается строение и свойства алмаза и графита? Почему?
Как доказать, что алмаз и графит являются модификациями одного химического элемента?
Где находят применение алмаз и графит?
Перечислите аморфные углероды. В чем их отличие от аллотропных модификаций углерода?
Объясните фразу «Углерод – основа жизни».
В виде каких соединений в природе встречается углерод?
Где используют активированный уголь?