Transcript Węgiel jako pierwiastek chemiczny - Eszkola

Węgiel jako pierwiastek
chemiczny
Węgiel
• W przyrodzie występuje głównie w
postaci węglanów oraz obecnego w
atmosferze i rozpuszczonego w
hydrosferze tlenku węgla(IV). Skorupa
ziemska obfituje również w różnorodne
związki organiczne. Węgiel jest
podstawowym składnikiem wszystkich
organizmów. W stanie wolnym
występuje m.in. w postaci diamentu i
grafitu
Podstawowe informacje o węglu
Z informacji zamieszczonych w układnie
okresowym można się dowiedzieć, że
węgiel:
-należy do 14 grupy węglowców
-znajduję się w 2 okresie układu okresowego
- Ma liczbę atomową Z=6
- Ma średnią masę atomową równą 12,0107 u
- Ma liczbę elektronów walencyjnych równą 4
- Ma liczbę powłok elektronowych równą 2
Konfigurację atomu węgla można zapisać za
pomocą:
-symboli literowych K2L4
-rysunku
Właściwości fizyczne
•
•
•
•
Jest ciałem stałym
Ma zabarwienie czarne
Nie posiada smaku i zapachu
Jest nierozpuszczalny w wodzie
Właściwości chemiczne węgla i
jego podstawowych związków
• Węgiel jest niemetalem
• Węgiel z tlenem tworzy tlenki o wzorach CO i CO2. CO
to tlenek węgla(II), który jest obojętny wobec wody. CO2,
czyli tlenek węgla(IV), jest tlenkiem kwasowym.
• Węgiel tworzy kwas tlenowy o wzorze H2CO3.
• Sole kwasu węglowego nazywamy węglanami.
• Węgiel z wodorem tworzy wodorek obojętny o wzorze
CH4 (metan)
• ulega reakcji spalania
2C + O2 -> 2 CO - tlenek węgla(II)
C + O2 -> CO2 - tlenek węgla(IV)
- tworzy tlenki kwasowe
Węgiel występuje w trzech
odmianach alotropowych
• Fulereny
Grafit
Diament
oszlifowany –
brylant
Diament, grafit i fulereny są ciałami stałymi, zbudowanymi wyłącznie z
atomów węgla, które w każdej odmianie alotropowej są inaczej rozmieszczone
i połączone ze sobą. Różna struktura odmian alotropowych powoduje
odmienne właściwości.
Właściwości i zastosowanie
grafitu
•
•
•
•
•
•
Kryształy mają budowę
warstwową
Jest ciemnoszary,
nieprzezroczysty z metalicznym
połyskiem
Jest miękki, łupliwy, „tłusty” w
dotyku
Dobrze przewodzi ciepło i prąd
elektryczny
W obrębie warstwy każdy atom
węgla jest połączony
pojedynczymi wiązaniami z
trzema sąsiednimi atomami
węgla
Niesparowane elektrony
walencyjne mogą poruszać się
głownie w obrębie warstwy
sieciowej
• Jest wykorzystywany
do produkcji naczyń
ognioodpornych,
smarów, farb, elektrod,
ołówków
• W technice jądrowej
używa się prętów
grafitowych, które
pełnią funkcje
moderatora.
Właściwości i zastosowanie
diamentu
• Przezroczysty i
bezbarwny
• Jest minerałem o
największej twardości
• Nie przewodzi prądu
elektrycznego, ale jest
dobrym przewodnikiem
ciepła
• W krysztale każdy atom
węgla jest połączony z
czterema atomami
węgla za pomocą
jednakowych wiązań
kowalencyjnych
Oszlifowane diamenty (
brylanty) stosuje się w
jubilerstwie do wyrobu
biżuterii i ozdób.
Z diamentu wytwarza
się łożyska i ostrza
narzędzi do cięcia
szkła, a także ostrza
narzędzi wiertniczych
Właściwości i zastosowanie
fulerenów
• Czarne ciała stałe o
metalicznym połysku
• Cząsteczki tworzą
zamkniętą, pustą w środku
bryłę.
• Można je otrzymać w
procesie odparowania
grafitu
• Cząsteczki fulerenów mogą
składać się z różnej liczby
atomów węgla
• Atomy węgla w tych
cząsteczkach połączone są z
trzema innymi atomami.
• Są wykorzystywane w
medycynie m.in. Do
leczenia AIDS, choroby
Parkinsona
• W połączeniu z
metalami tworzą
półprzewodniki i
nadprzewodniki
W sieciach diamentu i grafitu wiązania
brzegowe kryształu są „wysycane”
innymi pierwiastkami, najczęściej
atomami wodoru. Fullereny i nanorurki
stanowią czysto węglowe odmiany
alotropowe węgla.
Węgiel- składnik wszystkich
związków organicznych
Węgiel występuje w każdym organizmie żywym oraz jest podstawą
chemii organicznej. Węglowodory to grupa palnych związków które
odgrywają istotną rolę w przemyśle polimerowym, petrochemicznym
oraz paliw kopalnych. Węgiel ma zdolność do tworzenia bardzo
długich łańcuchów zawierających wiązanie C-C. Zdolność ta nosi
nazwę katenacji. Wiązanie węgiel-węgiel jest bardzo silne i stabilne.
Ta zdolność pozwala węglowi tworzyć praktycznie nieskończoną ilość
związków. Ilość związków zawierających węgiel w swojej strukturze
jest większa niż wszystkich pozostałych związków nie zawierających
węgla (nie licząc związków zawierających wodór, gdyż praktycznie
każdy związek organiczny zawiera atom wodoru).
Najprostszymi związkami organicznymi są węglowodory- związki
zawierające w swojej strukturze tylko atomy węgla i wodoru. Długość
łańcucha, boczne łańcuchy oraz grupy funkcyjne wpływają na
właściwości związku.
Nieorganiczne związki
węgla to głównie:
• Tlenki – tlenek węgla(II) i tlenek
węgla(IV) CO2
• Kwasy – węglowy H2co3, cyjanowy
HNCO, cyjanowodorowy HCN i ich sole
Tlenki
•
•
Tlenek węgla(II), potocznie
zwany czadem, jest bezbarwny,
bezwonny i nierozpuszczalnym
w wodzie gazem. Jest nazywany
„cichym zabójcą”, ponieważ
jest silnie toksyczny i
niewyczuwalny w powietrzu.
Często powoduje zatrucia i
śmierć w wyniku tzw.
Zaczadzenia.
Tlenek węgla(II) powstaje
podczas spalania węgla przy
ograniczonym dostępie tlenu:
2C + O2 -> 2 CO
•
Jeśli spalanie węgla przebiga
przy nieograniczonym dostępie
tlenu, tworzy się tlenek
węgla(IV) CO2, nazywamy
dwutlenkiem węgla:
C + O2 -> CO2
Tlenek węgla(IV) to gaz bezbarwny
i bezwonny o gęstości większej
od gęstości powietrza. Jest
niepalny i nie podtrzymuje
palenia. Dobrze rozpuszcza się
w wodzie. Podczas
rozpuszczania w wodzie
procesowi fizycznego
towarzyszy reakcja chemiczna z
wodą, a jej produktem jest kwas
węglowy H2CO3
Kwasy:
• Kwas węglowy, H2CO3, jest kwasem bardzo słabym,
•
•
powstającym podczas rozpuszczania tlenku węgla(IV) w
wodzie.
Kwas cyjanowodorowy HCN jest bezbarwną cieczą o zapachu
gorzkich migdałów, jedną z najsilniej działających trucizn Jest
bardzo słaby, słabszy od kwasu węglowego.
Kwas cyjanowy HNCO jest cieczą, kwasem bardzo słabym,
Bibliografia
• http://pl.wikipedia.org/wiki/W%C4%99gi
el_%28pierwiastek%29#Zwi.C4.85zki_or
ganiczne
• Repetytorium Operon 2010
• Podręcznik Chemia cz.1 WSiP
• Podręcznik Chemia1 Operon