Эврика!

Свойства углерода как химического элемента

Содержание

  1. Инструкция

Свойства углерода как химического элемента

Кроме углерода, в главную подгруппу IV группы входят также кремний, германий, олово и свинец. Размеры атомов сверху вниз в подгруппе увеличиваются, притяжение валентных электронов ослабляется, поэтому усиливаются металлические свойства и ослабевают неметаллические. Углерод и кремний – неметаллы, остальные элементы – металлы.

Инструкция

  • На внешнем электронном слое углерод, как и другие элементы его подгруппы, имеет 4 электрона. Конфигурация внешнего электронного слоя выражается формулой 2s(2)2p(2). Благодаря двум неспаренным электронам углерод может проявлять валентность II. В возбужденном состоянии один электрон переходит с s-подуровня на p-подуровень, и валентность возрастает до IV.
  • Летучее водородное соединение углерода – метан CH4, единственное устойчивое соединение среди всей подгруппы (в отличие от SiH4, GeH4, SnH4 и PbH4). Низший оксид углерода CO – несолеобразующий оксид, а высший оксид CO2 – кислотный. Ему соответствует слабая угольная кислота H2CO3.
  • Поскольку углерод относится к неметаллам, в соединениях с другими элементами он может проявлять как положительные, так и отрицательные степени окисления. Так, в соединениях с более электроотрицательными элементами, такими как кислород, хлор, его степень окисления положительна: CO (+2), CO2 (+4), CCl4 (+4), а с менее электроотрицательными – к примеру, водородом и металлами – отрицательна: CH4 (-4), Mg2C (-4).
  • В периодической системе элементов Менделеева углерод находится под порядковым номером 6, во втором периоде. Он имеет относительную атомную массу 12. Его электронная формула – 1s(2)2s(2)2p(2).
  • Чаще всего углерод проявляет валентность, равную IV. Из-за высокой энергии ионизации и низкой энергии сродства к электрону образование ионов, положительных или отрицательных, для него нехарактерно. Обычно углерод образует ковалентные связи. Атомы углерода способны также соединяться между собой с образованием длинных углеродных цепей, линейных и разветвленных.
  • В природе углерод может находиться как в свободном виде, так и в виде соединений. Известны две аллотропные модификации свободного углерода – алмаз и графит. Известняк, мел и мрамор имеют формулу CaCO3, доломит – CaCO3∙MgCO3. Углеродные соединения являются основными компонентами природного газа и нефти. Все органические вещества также строятся на основе этого элемента, а в виде углекислого газа CO2 углерод находится в атмосфере Земли.
  • Алмаз и графит, аллотропные модификации углерода, сильно отличаются друг от друга по своим физическим свойствам. Так, алмаз – это прозрачные, очень твердые и прочные кристаллы, кристаллическая решетка имеет тетраэдрическое строение. В ней нет свободных электронов, поэтому алмаз не проводит электрический ток. Графит – темно-серое мягкое вещество с металлическим блеском. Его кристаллическая решетка имеет сложное слоистое строение, а наличие в ней свободных электронов обусловливает электропроводность графита.
  • При обычных условиях углерод химически малоактивен, но при нагревании он вступает в реакцию со многими простыми и сложными веществами, проявляя свойства как восстановителя, так и окислителя. Как восстановитель он взаимодействует с кислородом, серой и галогенами:C+O2=CO2 (избыток кислорода),2C+O2=2CO (недостаток кислорода),C+2S=CS2 (сероуглерод),C+2Cl2=CCl4 (четыреххлористый углерод).
  • Углерод восстанавливает металлы и неметаллы из их оксидов, что активно используется в металлургии:C+CuO=Cu+CO,2C+PbO2=Pb+2CO.
  • Водяной пар, пропущенный через раскаленный уголь, дает водяной газ – смесь водорода и оксида углерода(II):C+H2O=CO+H2.Этот газ используют для синтеза таких веществ, как метанол.
  • Окислительные свойства углерода проявляются в реакциях с металлами и водородом. В результате образуются карбиды металлов и метан:4Al+3C=Al4C3 (карбид алюминия),Ca+2C=CaC2 (карбид кальция),C+2H2↔CH4.

Что такое альтернативные признаки
Что такое альтернативные признаки
Омонимы: виды и примеры
Омонимы: виды и примеры
Как передаются данные с Curiosity на Землю
Как передаются данные с Curiosity на Землю
Как построить интервальный вариационный ряд
Как построить интервальный вариационный ряд
Как найти промежуточное значение
Как найти промежуточное значение
Как определить число электронов в атоме
Как определить число электронов в атоме

© CompleteRepair.Ru