Ανθρακας. Χαρακτηριστικά, ιδιότητες και εφαρμογή

Ο άνθρακας είναι ένα χημικό στοιχείο, ένα μη μέταλλο. Οι ιδιότητές του εξαρτώνται από την ποικιλία στην οποία εμφανίζεται. Είναι στην τέταρτη θέση στα στοιχεία που βρίσκονται στο σύμπαν, μετά το οξυγόνο, το υδρογόνο και το ήλιο. Είναι παρόν σε κάθε ζωντανό οργανισμό. Στο ανθρώπινο σώμα, μετά το οξυγόνο, είναι το πιο άφθονο στοιχείο από άποψη μάζας. Αυτή η ποσότητα, σε συνδυασμό με την ποικιλία των οργανικών ενώσεων, καθιστά τον άνθρακα τη βάση της ζωής.

Δείτε την ταινία: "Πώς μπορείτε να βοηθήσετε το παιδί σας να βρεθεί σε ένα νέο περιβάλλον;"

1. Τι είναι ο άνθρακας;

Carbon - C (Latin carboneum) είναι ένα μη μεταλλικό χημικό στοιχείο με ατομικό αριθμό 6. Στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων, βρίσκεται στο μπλοκ p, στην ομάδα 14 (IVA). Έχει 4 ηλεκτρόνια σθένους. Υπάρχουν 3 φυσικά ισότοπα άνθρακα. Τα 12C και 13C είναι σταθερά ενώ το ισότοπο 14C είναι ραδιενεργό. Ο χρόνος ημιζωής του είναι περίπου 5700 χρόνια.

Ήταν γνωστό ως ένα από τα λίγα στοιχεία στους προϊστορικούς χρόνους. Ο ορυκτός άνθρακας χρησιμοποιείται ως καύσιμο από τον 9ο αιώνα. Στην αρχαιότητα, ο γραφίτης και το διαμάντι ήταν επίσης γνωστά, αλλά τότε δεν συνειδητοποιήθηκε ότι ήταν αλλοτροπικοί τύποι άνθρακα (περισσότερα για αυτό αργότερα στο κείμενο).

Το 1773, ο Γάλλος φυσικός Antoine Lavoisier έκαψε ένα διαμάντι σε οξυγόνο και έλαβε διοξείδιο του άνθρακα. Το 1779, ο Γερμανός-Σουηδός φαρμακοποιός Carl Scheele δήλωσε το ίδιο για τον γραφίτη. Το πολωνικό όνομα προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Πολωνό χημικό, Filip Neriusz Walter.

Στοιχείο ήλιο

Το ήλιο είναι ένα ευγενές αέριο και, μετά το υδρογόνο, το πιο άφθονο στοιχείο στο σύμπαν ...

διάβασε το άρθρο

2. Αλλοτροπικές ποικιλίες άνθρακα

Ο άνθρακας διατίθεται στις ακόλουθες αλλοτροπικές ποικιλίες:

  • Φουλλερένη;
  • Διαμάντι;
  • γραφίτης;
  • γραφενίου
  • κυκλοάνθρακας.

Διακρίνουμε επίσης τους νανοφυσαλίδες και τους νανοσωλήνες, οι οποίοι δεν είναι εξ ολοκλήρου αλλοτρόποι άνθρακα - είναι μάλλον ονόματα υπερμοριακών δομών. Σύμφωνα με μη επιβεβαιωμένες αναφορές, μπορούμε επίσης να μιλήσουμε για την ύπαρξη καρβίνης και γραμμικών αλυσίδων.

3. Χημικές ιδιότητες του άνθρακα

Ο άνθρακας είναι ένα δισθενές και τετρασθενές στοιχείο στις καταστάσεις οξείδωσης +2, +4 και -4. Αυτό το στοιχείο είναι χημικά ανενεργό, δεν είναι διαλυτό στο νερό, τις βάσεις και τα οξέα. Σε θερμοκρασία περίπου 20 ° C αντιδρά μόνο με φθόριο.

Όταν θερμαίνεται, ο άνθρακας αντιδρά με θείο και οξυγόνο, και σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες συνδυάζεται άμεσα με υδρογόνο και πολλά άτομα για να σχηματίσουν τα λεγόμενα καρβίδια.

Τα άτομα άνθρακα έχουν την ικανότητα να συνδέονται μεταξύ τους, χάρη στην οποία υπάρχει ένας πολύ μεγάλος αριθμός ενώσεων άνθρακα, δακτυλίου και αλυσίδας, διακλαδισμένων και ίσων. Εκτός από τον άνθρακα, αυτές οι ενώσεις περιλαμβάνουν άζωτο, οξυγόνο, θείο και αλογόνα.

Ένας από τους αλλοτροπικούς τύπους άνθρακα - διαμαντιών είναι μια ουσία με χαμηλή δραστηριότητα, ακόμη και σε υψηλές θερμοκρασίες. Καίγεται αργά στον αέρα (πάνω από 800 ° C), ενώ σε καθαρό οξυγόνο καίγεται πιο γρήγορα. Ούτε τα οξέα ούτε οι βάσεις λειτουργούν σε ένα διαμάντι.

Μια άλλη αλλοτροπική μορφή άνθρακα - γραφίτη είναι μια ουσία με επίσης χαμηλή δραστικότητα, αλλά αντιδρά πιο εύκολα από το διαμάντι. Στον αέρα, ο γραφίτης καίγεται σε θερμοκρασία περίπου 700 ° C. Αντιδρά με φθόριο παρουσία υδροφθορίου (HF) σε θερμοκρασίες κάτω των 100 ° C, χωρίς HF σε θερμοκρασίες άνω των 400 ° C.

Ψευδάργυρος - το στοιχείο της ζωής

Ο ψευδάργυρος είναι ιχνοστοιχείο, αλλά παίζει σημαντικό ρόλο στο σώμα. Προϋποθέτει τη δραστηριότητα πολλών ενζύμων ...

διάβασε το άρθρο

4. Φυσικές ιδιότητες και εφαρμογή

Ο άνθρακας είναι ένα στερεό. Διαλύεται σε τετηγμένο σίδηρο ή κάποια άλλα λιωμένα μέταλλα, αλλά δεν διαλύεται σε οποιονδήποτε γνωστό διαλύτη.

Ο άνθρακας δεν λιώνει, αλλά εξαφανίζεται υπό ατμοσφαιρική πίεση και σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες άνω των 3500 ° C. Όπως έχουμε ήδη περιγράψει, εμφανίζεται σε δύο βασικούς αλλοτρόπους (διαμάντι και γραφίτης), που διαφέρουν στην κρυσταλλογραφική τους μορφή. Ο άμορφος άνθρακας (αιθάλη) είναι μια λεπτή κρυσταλλική μορφή γραφίτη.

4.1. Διαμάντι

Στην καθαρή του κατάσταση, το διαμάντι δημιουργεί διαφανείς, άχρωμες δομές. Χαρακτηρίζεται από υψηλή σκληρότητα (είναι η πιο σκληρή μεταξύ όλων των ορυκτών), σπάει έντονα το φως και είναι μονωτής (δεν αγωγός ηλεκτρικής ενέργειας).

Το διαμάντι έχει πυκνότητα 3,51 g / cm³. Στο χωρικό πλέγμα ενός διαμαντιού, όλα τα άτομα άνθρακα περιβάλλονται από 4 άλλα άτομα, μερικά από τα κέντρα βάρους ορίζονται από το κανονικό τετράεδρο.

Κάθε χημικός δεσμός στο πλέγμα διαμαντιών είναι ένας ομοιοπολικός δεσμός ίσου μήκους. Ανάλογα με την ποσότητα και τον τύπο των ακαθαρσιών, οι κρύσταλλοι διαμαντιών μπορεί να έχουν κόκκινο, κίτρινο, μπλε, μοβ και καφέ χρώμα.

Τα κομμένα διαμάντια είναι διαμάντια, το χαρακτηριστικό τους είναι ένα υπέροχο παιχνίδι του φωτός. Ένα διαμάντι που είναι κατάλληλο για κοσμήματα είναι αρκετά σπάνιο. Πρώτα απ 'όλα, η εξόρυξη διαμαντιών χρησιμοποιείται για τεχνικούς σκοπούς.

Χρησιμοποιείται για την άλεση εξαιρετικά σκληρών σωμάτων, την κατασκευή λεπίδων για τρυπάνια εξόρυξης, την κοπή γυαλιού και τη δημιουργία ρουλεμάν σε όργανα ακριβείας.

Η θέρμανση του διαμαντιού απουσία αέρα σε θερμοκρασία άνω των 1500 ° C οδηγεί στην παραγωγή γραφίτη. Η αντιστροφή αυτής της αντίδρασης και η μετατροπή του γραφίτη σε διαμάντι είναι μια δύσκολη λειτουργία.

Κάλιο. Ιδιότητες και εφαρμογή

Το κάλιο είναι ένα χημικό στοιχείο από την ομάδα αλκαλικών μετάλλων στην ομάδα 1 του περιοδικού πίνακα ...

διάβασε το άρθρο

4.2. Γραφίτης

Η δεύτερη βασική αλλοτροπική μορφή του άνθρακα είναι ο γραφίτης, που υπάρχει επίσης ως ορυκτό. Είναι μαύρο και γκρι, είναι λιπαρό και απαλό στην αφή. Έχει μια ελαφριά μεταλλική λάμψη, μεταφέρει θερμότητα και ηλεκτρικό ρεύμα και έχει πυκνότητα 2,1 έως 2,3 g / cm³.

Το χωρικό δίκτυο αυτού του ορυκτού αποτελείται από παράλληλα στρώματα στα οποία τα άτομα άνθρακα έχουν αριθμό συντονισμού 3. Ισχυροί ατομικοί δεσμοί λαμβάνουν χώρα μόνο μεταξύ των ατόμων άνθρακα στο στρώμα και μεταξύ των στρωμάτων, αυτοί οι δεσμοί είναι ασθενέστεροι.

Τα πρόσθετα γραφίτη και λεπτού αργίλου ως συνδετικό μέσο χρησιμοποιούνται στην παραγωγή χωνευτών τήξης μετάλλων. Δεδομένου ότι ο γραφίτης διεξάγει καλά ηλεκτρισμό, χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτροδίων για την ηλεκτρο-μεταλλουργική και χημική βιομηχανία.

Χρησιμοποιείται επίσης για την παραγωγή μολυβιών, ο γραφίτης με τη μορφή εναιωρήματος σε λάδι μηχανής χρησιμοποιείται ως λιπαντικό για μηχανισμούς που λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες ή ως συντονιστής σε ατομικές στοίβες.

Το ασβέστιο είναι το στοιχείο της ζωής. Οι Πολωνοί το είχαν πολύ λίγα στη διατροφή τους για 30 χρόνια

Είναι ένα εξαιρετικά πολύτιμο στοιχείο, παίζει πολύ σημαντικό ρόλο στο σώμα και ο μέσος πόλος υποφέρει ...

διάβασε το άρθρο

4.3. Άμορφος άνθρακας

Ο άμορφος άνθρακας παράγεται από τη θερμική αποσύνθεση πολλών οργανικών ουσιών. Οι ιδιότητες αυτού του τύπου άνθρακα (οπτάνθρακας, αιθάλη, άνθρακας και οστά άνθρακα) εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από το αρχικό προϊόν και τη θερμοκρασία στην οποία πραγματοποιήθηκε η αποσύνθεση.

Λαμβάνουμε οπτάνθρακα κατά τη διαδικασία της ξηρής απόσταξης (θέρμανση χωρίς οξυγόνο) σκληρού άνθρακα σε θερμοκρασία 1000 - 1200 ° C. Χρησιμοποιείται κυρίως ως καύσιμο, καθώς και στη σύνθεση οργανικών ενώσεων σε βιομηχανική κλίμακα.

Ο άνθρακας είναι προϊόν θερμικής αποσύνθεσης πολλών υδρογονανθράκων και της ατελούς καύσης διαφόρων οργανικών ουσιών. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή μελανιού, βαφής και εκτύπωσης χρωμάτων και για την πλήρωση καουτσούκ.

Λαμβάνουμε κάρβουνο ως προϊόν της προαναφερθείσας ξηρής απόσταξης. Έχει καλές ιδιότητες προσρόφησης.

Ως αποτέλεσμα του άνθρακα άνθρακα στις χαμηλότερες δυνατές θερμοκρασίες με την προσθήκη ZnCl2, λαμβάνουμε ενεργό άνθρακα με μια καλά ανεπτυγμένη επιφάνεια. Χρησιμοποιείται για την απορρόφηση αερίων ή ουσιών διαλυμένων σε διαλύματα (αποχρωματισμός διαλυτών και παρασκευασμάτων, ξήρανση αερίων, καθαρισμός αέρα από ατμούς). Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως φορέας καταλύτη στην οργανική σύνθεση.

Ετικέτες:  Rossne Κουζίνα Προσχολικής Ηλικίας