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.

Как плавить металл
Как плавить металл
Как ставить ударение в слове договор
Как ставить ударение в слове договор
Как называются стороны прямоугольного треугольника
Как называются стороны прямоугольного треугольника
Как составить характеристическое уравнение
Как составить характеристическое уравнение
Что такое диалектизмы
Что такое диалектизмы
Каковы последние результаты поиска бозона Хиггса
Каковы последние результаты поиска бозона Хиггса

© CompleteRepair.Ru