165307 (739477), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Поэтому питьевую соду вводят в состав хлебопекарных порошков, добавляемых к тесту. Такое тесто подходит без применения дрожжей и заквасок, наполняясь пузырьками углекислого газа, и выпеченный из него продукт получается пористым и мягким.

Аллотропные видоизменения углерода.

Рис.1 Модель решетки алмаза.

Углерод существует в трех аллотропных модификациях: алмаз, графит и карбин.

Две основные разновидности углерода - графит и алмаз - существенно отличаются по свойствам. Мягкий графит имеет слоистое строение (рис. 2).Все атомы углерода находятся здесь в состоянии sp²-гибридизации: каждый из них образует три ковалентные связи с соседними атомами, причем углы между направлениями связи равны 120°. Графит электропроводен и хорошо раскалыва­ется по плоскости. В обычных условиях графит и является наи­более устойчивой модификацией. Переход графита в алмаз воз­можен при очень высоких давлениях (порядка 125000 атм) и температурах (около 3000 °С). Однако исследование этого про­цесса сначала с теоретических позиций, а затем эксперимен­тальным путем показало, что в присутствии катализаторов (же­лезо, платина) графит превращается в алмаз уже при давлении 60000—80000 атм и температуре 1400—1600 °С. В настоящее время налажено производство искусственных алмазов для тех­нических целей, причем размеры их обычно колеблются от 0,5 до 4 мм; в отдельных случаях удается получить и большие эк­земпляры. Структура алмаза (рис. 1) типично тетраэдрическая; атомы углерода прочно соединены за счет перекрытия sp³-орбиталей. Хотя в обычных условиях алмаз нестабилен, но практи­чески он может сохраняться неопределенно долгое время. При сильном накаливании алмаза происходит его постепенная графитизация.

Физические свойства алмаза и графита.

Алмаз - самое твердое природное вещество. Кристаллы алмазов высоко ценятся и как технический материал, и как драгоценное украшение. Хорошо отшлифованный алмаз - бриллиант. Преломляя лучи света, он сверкает чистыми, яркими цветами радуги.

Размеры мировой добычи алмазов очень незначительны - гораздо меньше, чем благородных металлов - золота и платины. Из алмазов делают наконечники буров для сверления твердых горных пород. Также алмазы применяют для резки стекла и в виде «алмазного инструмента»(резцы, сверла, шлифовальные круги). Алмазным порошком шлифуют бриллианты и твердые сорта стали. Самый крупный из когда-либо найденных алмазов весит 602 г, имеет длину 11 см, ширину 5 см, высоту 6 см. Этот алмаз был найден в 1905 г и носит имя «Кэллиан».

Один из самых крохотных в мире граненых алмазов, весом всего лишь 0,25 мг(в 4000 раз легче копеечной монетки), демонстрировался на всемирной выставке в Брюсселе. Несмотря на ничтожный вес и размер - зернышко объемом 0,07 мм³ ,- искусные руки гранильщика нанесли на нем на нем 57 граней, рассмотреть которые можно только под микроскопом.

Рис.2 Модель решетки графита.

В 1967 г. Б.В. Дерягин и Д.В. Федосеев вырастили на грани алмаза нитеобразный кристалл («алмазные усы»). Рост проис­ходил при высокой температуре, причем источником углерода служил метан; за четыре часа кристаллическая нить вырастала на 1 мм, что, вообще говоря, очень много для процессов такого рода.

Большая часть образцов аморфного угля состоит из иска­женных кристаллов графита. Характерное расположение атомов углерода по углам шестиугольника при этом сохраняется.

В решетках графита часто встречаются разнообразные де­фекты структуры, как структурные, так и химические, связан­ные с захватом ионов и атомов. В решетку графита могут внед­ряться (А. Убеллоде, Ф. Льюис) атомы бора, кислорода, серы и т. п., образующие связи между слоями и влияющие на прово­димость графита. Графит образует своеобразные химические соединения, в которых присоединяющиеся частицы размещают­ся между плоскостями, занятыми атомами углерода.

При нагревании графита в парах щелочных металлов полу­чаются легко окисляющиеся соединения. Так, при 400 °С калий образует соединение C₈K. Состав соединений сильно зависит от температуры и изменяется в широких пределах. Известны со­единения графита с рубидием, цезием; для натрия и лития чет­ких результатов пока нет; натрий, по-видимому, дает соедине­ние C₆₄Na фиолетового цвета.

Графит дает также соединения с металлами, аммиаком и аминами типа MeC₁₂(NH₃)₂. Решетка графита во всех случаях расширяется при образовании соединений, и межплоскостное расстояние достигает 0,66 нм, а для метиламинового комплекса лития даже до 0,69 нм. Получены соединения: C₉Br, C₅CI, C₈CI, CF.

Тифлон (CF) серого цвета, изолятор, не похож на другие соединения типа соединений «внедрения». Предполагается образование в нем ковалентных связей фтор - углерод.

Графит раньше применялся как пишущее средство. С XIX века и по сей день используют графитовые электроды в металлургии и химической промышленности, например в производстве алюминия: металл осаждается на графитовом катоде. Сейчас нашли применение графитизированные стали, то есть стали с добавлением монокристаллов графита. Эти стали используют при изготовлении коленчатых валов, поршней и других деталей, где особенно важна высокая прочность и твердость материала.

Графит играет важную роль в элект­ротехнической промышленности и атомной энергетике, где его используют в качестве замедлителя нейтронов. С помощью графитовых стержней регулируют скорость реакции в атомных котлах.

Способность графита расщепляться на чешуйки позволяет делать на его основе смазочные вещества. Графит - прекрасный проводник теплоты, при этом он может выдержать значительные температуры до 3000 °С и выше. К тому же он химически довольно стоек. Эти свойства нашли применение в производстве графитовых теплообменников и в ракетной технике(для изготовления рулей и сопловых аппаратов.

Третья модификация - карбин- была открыта в начале 1960-х годов. Карбин представляет собой порошок глубокого черного цвета с вкраплением более крупных частиц. Электроны в атоме углерода в карбине имеют sp-гибридизацию, т.е. это цепочечный полимер, который встречается в виде двух форм.

Оказалось, что карбин - самая термодинамически устойчивая форма элементарного углерода. В тех условиях, при которых графит переходит в алмаз за 30 минут, карбин не изменяется и после 15 часов выдержки.

Тогда же, в начале 1960-х годов, был открыт и так называемый зеркальный углерод, имеющий, как и графит, слоистое строение, но связи между слоями здесь не слабые межмолекулярные, как в графите, а химические, более прочные. Одна из важнейших особенностей зеркального углерода (кроме твердости, стойкости к высоким температурам и т. д.) - его биологическая совместимость с живыми тканями.

Адсорбция.

Свободный углерод (в виде, например, древесного угля) не только нелетуч, но и неплавок. Поэтому в таком угле сохра­няется тонкопористое строение древесины, все тончайшие кана­лы, по которым в дереве пере­мещались растворы минераль­ных солей. Если изме­рить поверхность всех частиц, находящихся в угольном по­рошке массой 1 г, или всех пор и каналов в 1 г древесного угля, получится площадь во много де­сятков и даже сотен квадратных метров.

Поместим в колбу, содержа­щую воздух с примесью оксида азота (IV), кусочки угля или всыплем в нее толченый уголь. Бурая окраска газа исчезнет: оксид азота (IV) поглотится углем. Нагреем уголь, и оксид азота (IV) в колбе появится вновь. Взболтаем с угольным порошком раствор лакмуса. Окраска раствора тоже исчезнет, лакмус поглотится углем.

Удержание углем и другими твердыми веществами на своей поверхности газа или растворенного вещества называется адсорб­цией.

Чем больше пористость угля, тем больше газа или растворен­ного вещества он может поглотить, или адсорбировать. Для увеличения пористости угля его активируют повторным нагрева­нием без доступа воздуха. В результате удаляются остатки про­дуктов, закупоривающие капилляры в угле.

Уголь адсорбирует все газы, включая инертные, но неодинако­во. В частности, чем легче сжижается газ, тем сильнее он адсор­бируется. Адсорбированный углем газ можно извлечь из него, нагревая уголь. Этим пользуются для регенерации угля, то есть воз­вращения ему способности к адсорбции. Уголь применяют в произ­водстве сахара и спирта для очистки их от примесей. В аптеках активированный уголь продают в виде таблеток под названием «карболен». Их принимают внутрь для удаления из желудка раст­воренных вредных веществ. Активированный уголь используют в фильтрующих противогазах для защиты дыхательных путей от вредных примесей воздуха.

Список использованной литературы.

1. Н. Л. Глинка "Общая химия" Издательство "Химия" Ленинградское отделение 1973 г.

2. В. А. Крицман "Книга для чтения по неорганической

химии" Москва "Просвещение" 1993 г.

3. Т. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман " Химия 7- 9" Москва

"Просвещение" 1986 г.

4. Ю. В. Ходаков, Д. А. Эпштейн, П. А. Глориозов "Неорганическая химия 9" Москва "Просвещение" 1987г.

5. Л. А. Николаев " Современная химия" Москва "Просвещение" 1980г.

6. Ю. Д. Третьяков, Ю. Г. Метлин "Основы общей химии" Москва "Просвещение" 1980г.

7. Е. М. Закладный, Н. В. Щеголев "Рассказы о полимерах" Издательство "Советская Россия" 1960.

11

Характеристики

Список файлов реферата