APP8 (Межпредметные связи в курсе школьного предмета химии на предмете углерода и его соединений)

Приложение 8

Тему “Углерод, подгруппа углерода.” можно завершить зачетным уроком по составлению обобщающей схемы, которая пригодится для сдачи экзамена по химии и приведет в систему знания учащихся, дополняя в старших классах.

Углерод C, IV группа, главная подгруппа

Значит углерод может обладать и окислительными и восстановительными свойствами.

В природе: органические вещества, CO₂; CaCO₃ – мрамор, мел; MgCO₃ – магнезит; FeCO₃ – железный шпат.

Физические свойства: 4 аллотропные модификации.

Новая форма линейного углерода

В дополнение к известным формам структуры углерода – палкам, тубам и сферам – группой химиков во главе с Ричардом Дж. Лэгоу из Техасского университета (США) открыта новая аллотропная форма этого элемента – линейный ацетиленовый углерод. Он является разновидностью сажи и представляет собой тончайшие нити в виде паутины янтарного цвета. По этой причине его назвали “волосы ангела”.

Каждая нить новой аллотропной формы углерода содержит от 300 до 500 углеродных атомов, связанных друг с другом чередующимися одинарными и тройными связями. Исследователям удалось осуществить синтез новой формы с помощью лазера путем взрывообразного испарения графитового стержня в заполненном аргоном стеклянном реакторе. Образовавшиеся на стенках реактора нити могут быть легко собраны.

Полученные углеродные нити весьма реакционно способны и проводят электрический ток. Химики полагают, что многие из этих нитей закручены в спирали, которые могут превращаться в фуллерены или сажу. Свойства новой аллотропной формы углерода позволяют надеяться на ее применение в микроэлектронике, синтезе алмазов, а также в качестве топлива для реактивных двигателей и топливных элементов.

Сокр. перев. с англ.

Г.Т. Хачатуровой

(Science News, 1995,

v.147, ¹ 5, p.77)

Получение углерода

С ухая перегонка

древесины каменного угля

древесный уголь кокс

активированный уголь

Самый чистый углерод – сажа

CH₄ ® C + 2H₂

Химические свойства

- малоактивен, на холоде – только с F₂ ® CF₄

Восстановитель ¬ Слабо выражены ® Окислительные

1) O₂ + C ® CO₂ ниже 500°C ü

ý загорается

CO₂ + C ® CO выше 900°Cþ

2) H₂O + C ® CO + H₂ выше 1200°C

2H₂O + C ® CO₂ + CO₂ + H₂ выше 1000°С

3) CuO + C ® Cu + CO при ­ t

Cu^{+2 +2e}® Cu⁰ – окислитель, восстанавливается

C^{0 -2e}® C⁺² – восстановитель, окисляется

4) HNO₃ + 3C ® 3 CO₂ + 4 NO + 2 H₂O

с H₂SO₄ разбавленная

Cu^{+2 +2e}® Cu⁰ – окислитель, восстанавливается

C^{0 -2e}® C⁺² – восстановитель, окисляется

C

1 ) Ca + 2C ® Ca úúú карбид кальция

C

C + Si ® CSi карборунд

другой способ:

CaO + C ® CaC₂ + CO

2) 2H₂ + C ® C^-4H⁺₄

Рассмотрим с точки зрения ox-red:

4H^{0 -4e}® 4H⁺ – восстановитель, окисляется

C^{0 +4e}® C^-4 – окислитель, восстанавливается

Углерод может быть и окислителем и восстановителем.