[показать]Углерод (химический символ — C, лат. Carbonium) — во втором периоде и главной подгруппе четвертой группы периодической системы.В атоме углерода находится шесть электронов -два на внутреннем энергетическом уровне и четыре на внешнем.
В химических реакциях атом углерода может отдавать четыре внешних электрона,приобретая высшую степень окисления +4.Это имеет место в соединениях с галогенами(от греч. λς — соль и γνος — рождение, происхождение,F, Cl, Br, I, At) и кислородом (СО2)
С-4е=с4+
Принимая четыре электрона от других атомов ,углерод способен приобретать низшую степень окисления -4(в соединениях с металлами-карбидах,например,Al4C3).
Происхождение названия[править]
В начале XIX века в русской химической литературе иногда применялся термин «углетвор»с 1824 года Соловьёв ввёл название «углерод»,«уголь».
Физические свойства
Углерод существует во множестве аллотропных модификаций с очень разнообразными физическими свойствами. Разнообразие модификаций обусловлено способностью углерода образовывать химические связи разного типа.В форме простого вещества углерод существует в виде нескольких аллотропных модификаций-алмаза,графита,карбина,фуллерона . Алмаз-один из самых твердых материалов.Плохо проводит тепло,является диэлектриком-(вещество, практически не проводящее электрический ток).Кристаллическая решетка алмаза представляет собой каркас из атомов углерода(С).Известен так же гексагональный алмаз-лонсдейлит,он похож на обычный алмаз.
[показать](алмаз) [показать](лонсдейлит-редкий минерал, образуется при падении на землю метеорита).
Графит в противоположность алмазу мягкий,жирный на ощупь,он имеет металлический блеск,проводит тепло и электричество.Все эти свойства обусловлены слоистой структурой графита.Атомы углерода образуют в нем плоские слои,построены на подобии пчелиных сот.Электроны атомов углерода,не принимающие участия в образовании связей внутри слоя ,слабо перекрываются друг с другом ,обуславливая слабое взаимодействие между отдельными слоями . С наличием этих электронов связаны металлический блеск и электропроводность,а слабое взаимодействие между отдельными слоями является причиной мягкости графита.
При повышенных температурах углерод (особенно в форме графита)обладает высокой химической активностью.Сгорая на воздухе ,он превращается в оксид углерода (4)-углекислый газ СО2,а в недостатке кислорода - в оксид углерода (2),угарный газ СО.При взаимодействии с водородом получается метан СH4, с серой-сероуглерод СS2.C металлами углерод дает карбиды (соединения металлов и неметаллов с углеродом.).Углерод-прекрасный восстановитель , что используется для получения многих металлов из оксидов:
Fe2O3+3C=2Fe+3CO.
Углерод взаимодействует с горячими кислотами-окислителями(концентрированной серной H2SO4 и азотной HNO3 ) , окисляясь до углекислого газа:
С+4HNO3(конц.)=CO2+4NO2+2H2O.
и с перегретым водяным паром , образуется водяной газ -смесь угарного газа (СО) с водородом (H):
С+H2O=CO+H2
Угарный газ(СО)-это ядовитый бесцветный газ ,образующийся при неполном сгорании топлива или при пропускании углекислого газа (СО2) над раскаленным углем(С):
С+СО2=2СО.
Угарный газ-хороший восстановитель.При поджигании он сгорает синим пламенем , превращаясь в углекислый газ.Угарный газ используют для получения металлов из их оксидов.Он является важнейшим восстановителем при получении чугуна.Кокс в доменной печи окисляется до угарного газа ,который и восстанавливает железо из оксидов :
FeO+CO=Fe+CO2.
Угарный газ мало растворим в воде , не взаимодействует с ней , а также с растворами кислот и щелочей.Он несолеобразующий оксид.
Углекислый газ СО2- высший оксид углерода.Бесцветный газ,слегка кисловатый на вкус,тяжелее воздуха, поэтому его можно переливать из одного сосуда в другой,как будто он является невидимой жидкостью.Углекислому газу соответствует угольная кислота [показать]. (слабая двухосновная кислота . В чистом виде неустойчива. Образуется в малых количествах при растворении углекислого газа в воде, в том числе и углекислого газа из воздуха. Образует ряд устойчивых неорганических и органических производных: соли (карбонаты-соли и эфиры угольной кислоты (H2CO3) и гидрокарбонаты-кислые соли угольной кислоты H2CO3. )).