Классы
Предметы

Углерод

Этот видеоурок доступен по абонементу
Подробнее об абонементе, платных и бесплатных уроках

У вас уже есть абонемент? Войти

Оплатить абонементот 75 руб. в месяц
У вас уже есть абонемент? Войти
Углерод

Урок посвящен изучению свойств химического элемента углерода и образуемых им простых веществ. Сравниваются физические свойства аллотропных модификаций углерода: алмаза и графита. На примере угля рассматриваются химические свойства простых веществ, образованных углеродом.

Тема: Химия неметаллов

Урок: Углерод

1. Свойства химического элемента углерода

Углерод расположен в IVА подгруппе второго периода ПСХЭ. Заряд ядра атома углерода равен +6, на внешнем электронном слое у него 4 электрона:

Значит, при образовании химической связи атом углерода может присоединять к себе до 4 электронов или отдавать до 4 электронов. Характерные степени окисления углерода: -4, 0, +2, +4. Высшая валентность углерода равна IV.

2. Нахождение в природе

Углерод в природе встречается в виде простых веществ – графита и алмаза – и в составе минералов (карбонатов кальция, магния, железа и др.). В воздухе содержится оксид углерода (IV) – углекислый газ. Объемная доля углекислого газа в воздухе – около 0,03%.

3. Аллотропные модификации углерода

Углерод образует несколько аллотропных модификаций: например, графит, алмаз, фуллерен, карбин. Фуллерены были открыты в 1985 г., их молекулы напоминают футбольные мячи (Рис. 1).

Структура молекулы фуллерена

Рис. 1. Структура молекулы фуллерена

Графит и алмаз сильно отличаются по физическим свойствам. Такое различие объясняется разным строением их кристаллических решеток.

Графит – темно-серое тугоплавкое вещество с металлическим блеском и низкой твердостью, проводит электрический ток. Кристаллическая решетка графита – атомная (Рис. 2).

ГрафитГрафит

Рис. 2. Графит

Алмаз – бесцветное тугоплавкое вещество, с самой высокой твердостью из всех природных веществ. В атомной кристаллической решетке алмаза все связи между атомами углерода – ковалентные неполярные, равные по длине и энергии. Такое строение объясняет высокую твердость и тугоплавкость этого минерала (Рис. 3).

Алмаз (бриллиант) Алмаз (бриллиант)

Рис. 3. Алмаз (бриллиант)

4. Химические свойства углерода

Простые вещества, образованные углеродом – это типичные неметаллы. Рассмотрим их химические свойства на примере угля (Рис. 4).

Уголь

Рис. 4. Уголь 

Уголь горит в избытке кислорода с образованием углекислого газа (оксида углерода (IV)):

С + О2 = СО2

При недостатке кислорода происходит неполное сгорание угля с образованием оксида углерода (II) – угарного газа:

2С + О2 = 2СО

При взаимодействии угля с водородом образуется метан:

С + 2Н2 = СН4.

При спекании угля с кальцием или оксидом кальция образуется карбид кальция СаС2:

Са + 2С = СаС2

СаО + 3С = СаС2 + СО

Раскаленный уголь реагирует с водой с образованием водяного газа – смеси угарного газа и водорода: С + Н2О = СО + Н2

При нагревании уголь окисляется концентрированной серной кислотой, при этом образуются углекислый газ, оксид углерода (IV) и вода:

С + 2H2SO4 = CO2 + 2SO2 + 2H2O.

 

Список литературы

  1. Журин А.А. Задания и упражнения по химии: Дидактические материалы для учащихся 8-9 классов. – М.: Школьная Пресса, 2004. (с. 97–102)
  2. Микитюк А.Д. Сборник задач и упражнений по химии. 8-11 классы / А.Д. Микитюк. – М.: Изд. «Экзамен», 2009. (с. 115–116)
  3. Оржековский П.А. Химия: 9-й класс: учеб. для общеобраз. учрежд. / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. – М.: АСТ: Астрель, 2007.
  4. Хомченко И.Д. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2008. (с. 78–79)

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов (видеоопыты по теме) (Источник). 
  2. Электронная версия журнала «Химия и жизнь» (Источник).

 

Домашнее задание

№№14.2.–14.4. из «Сборника задач и упражнений по химии для средней школы» И.Г. Хомченко, 2-е изд., 2008 г.