Углерод плюс водород что получится

Углерод

Алмаз. При слове «алмаз» сразу же вспоминаются окутанные завесой тайны истории, повествующие о поисках сокровищ. Когда-то люди, охотившиеся за алмазами, и не подозревали, что предметом их страсти является кристаллический углерод – тот самый углерод, который образует сажу, копоть и уголь. Впервые это доказал Лавуазье. Он поставил опыт по сжиганию алмаза, используя собранную специально для этого зажигательную машину. Оказалось, алмаз сгорает на воздухе при температуре около 700 о С, не оставляя твердого остатка, как и обычный древесный уголь.

Необработанные алмазы

В структуре алмаза каждый атом углерода имеет четырех соседей, которые расположены от него на равных расстояниях в вершинах тетраэдра. Весь кристалл представляет собой единый трёхмерный каркас. С этим связаны многие свойства алмаза, в частности его самая высокая среди минералов твёрдость. Она-то и дала камню имя, которое происходит от греч. «адамас» — «твердый, непреклонный, несокрушимый».

Кристаллы алмаза, особенно огранённые (бриллианты), очень сильно преломляют свет. Этим и обусловлена знаменитая «игра бриллиантов».

В России ювелирные алмазы вошли в моду в середине XVIII в. Ими украшали не только царские диадемы и скипетры, но также брелки, застежки, трости, табакерки и даже обувь! Мелкие алмазы используются для резки стекла и металлов, служат наконечниками свёрл, резцов. Алмазный порошок издревле применяют для полировки и огранки драгоценных камней.

Графит. В древности графит считали одним из минералов свинца, возможно из-за того, что, подобно свинцу, он оставляет на бумаге след (поэтому из графита делают грифели). В XVIII в. К. В. Шееле доказал, что графит представляет собой минеральный уголь». Родственные отношения между алмазом и графитом были подробно изучены коллегой Лавуазье французским химиком Луи Бернаром Гитоном де Морво: при осторожном нагревании алмаза без доступа воздуха он получил порошок графита.

Графит

Графит – мягкое вещество серого цвета. Атомы углерода связаны в нем в плоские слои, состоящие из соединенных рёбрами шестиугольников, наподобие пчелиных сот. Каждый атом в таком слое имеет трёх соседей. Для образования трёх ковалентных связей атом предоставляет три электрона, а четвертый электрон, образуя π-связи, делокализован по всему кристаллу. Этим объясняются такие свойства графита, как металлический блеск и электропроводность.

Поскольку электронные облака атомов из соседних плоских слоев перекрываются, между слоями возникают слабые связи, которые рвутся даже при незначительной нагрузке. Для того чтобы убедиться, достаточно провести карандашом по листу бумаги: на листе останется след из чешуек графита.

Графит широко применяется в технике. Графитовый порошок используется для изготовления минеральных красок, а также в качестве смазочного материала – между отдельными слоями графита взаимодействие настолько слабое, что возникает скольжение. Графитовые стержни служат электродами во многих электрохимических процессах; из смеси графита с глиной изготовляют тигли для плавки металлов. Блоки из особо чистого графита являются основным материалом для создания атомных реакторов. В первом отечественном реакторе, например, было использовано 450 т графита.

В отсутствии кислорода графит и алмаз выдерживают нагревание до высоких температур: эти вещества переходят в газовую фазу в виде молекул С_n лишь при 3000 о С. Поэтому графит используют как теплозащитный материал для головных частей ракет.

Химические свойства углерода

При обычной температуре углерод малоактивен. При нагревании он реагирует со многими простыми и сложными веществами.

Углерод может быть как окислителем, так и восстановителем, поэтому в соединениях может проявлять положительную и отрицательную степень окисления.

Как и другие неметаллы, углерод проявляет свойства при взаимодействии с кислородом и другими более электроотрицательными элементами.

а) углерод горит на воздухе с выделением большого количества тепла. При этом образуется СО₂:

При недостатке кислорода образуется СО:

б) раскаленный углерод реагирует с парами серы, легко соединяется с хлором и другими галогенами:

в) так как для углерода в отличие от других неметаллов весьма характерны восстановительные свойства, он может восстанавливать оксиды металлов и неметаллов:

Это свойство углерода широко используется в металлургии.

г) при пропускании через раскаленный уголь водяного пара получается смесь оксида углерода (II) с водородом, или водяной газ:

Углерод проявляет окислительные свойства при взаимодействии с металлами и водородом.

а) углерод взаимодействует с металлами, образуя карбиды металлов:

В промышленности карбид кальция получают при взаимодействии углерода с негашеной известью СаО, которую получают из известняка СаСО₃:

Кислородные соединения углерода

Оксид углерода (II) СО, или угарный газ. Он не имеет запаха и цвета, плохо растворим в воде, токсичен.

В лаборатории его получают разложением муравьиной кислоты при нагревании в присутствии серной кислоты или фосфорного ангидрида:

Углерод в угарном газе имеет степень окисления +2, поэтому для него характерны реакции присоединения, в которых он является восстановителем.

Угарный газ горит с образованием углекислого газа и выделением тепла:

Он реагирует с хлором на свету в присутствии катализатора – угля. При этом образуется фосген:

Фосген – ядовитый газ, применялся как отравляющее средство в первую мировую войну.

Восстановительные свойства угарного газа используются в металлургии для получения металлов из руд:

Оксид углерода (IV), или углекислый газ СО₂.

Он бесцветен, не имеет запаха, тяжелее воздуха, плохо растворяется в воде. Он образуется при:

а) горении углерода в избытке кислорода:

б) разложении карбонатов и гидрокарбонатов при нагревании:

Оксид углерода (IV) не поддерживает горения. Только некоторые активные металлы горят в нем, так как отнимают кислород:

Оксид углерода (IV) – кислотный оксид. Он реагирует с основаниями, основными оксидами, с водой. При взаимодействии с водой образуется угольная кислота:

Мрамор (карбонат кальция)

Угольная кислота. Как двухосновная кислота она диссоциирует по двум ступеням и поэтому образует два ряда солей – нормальные и кислые соли (карбонаты и гидрокарбонаты). Примеры солей: гидрокарбонаты – NaHCO₃, Mg(HCO₃)₂; карбонаты — Na₂CO₃, CaCO₃.

Карбонаты щелочных металлов и аммония хорошо растворимы в воде. Карбонаты щелочноземельных металлов в воде практически нерастворимы. Карбонаты алюминия, хрома, железа не могут существовать в водных растворах, так как подвергаются полному гидролизу, в результате которого выпадает осадок соответствующего гидроксида и выделяется углекислый газ.

Все карбонаты, кроме карбонатов щелочных металлов, при нагревании разлагаются на оксид металла и углекислый газ:

Качественной реакцией на карбонаты и гидрокарбонаты является их взаимодействие с растворами кислот, при котором выделяется углекислый газ:

При пропускании СО₂ через известковую воду Са(ОН)₂ выпадает осадок СаСО₃ (раствор мутнеет):

Са(ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃↓ + Н₂О (качественная реакция на СО₂)

Скачать:

Скачать бесплатно реферат на тему: «Углерод» Углерод.doc (235 Загрузок)

Скачать бесплатно реферат на тему: «Углерод в природе» Углерод-в-природе.doc (256 Загрузок)

Скачать бесплатно реферат на тему: «Подгруппа углерода» Подгруппа-углерода.-Углерод.docx (206 Загрузок)

Скачать бесплатно реферат на тему: «Углеродные нанотрубки» Углеродные-нанотрубки.doc (218 Загрузок)

Скачать бесплатно реферат на тему: «Алмаз-минерал» Алмаз-минерал.docx (233 Загрузки)

Скачать бесплатно реферат на тему: «Алмаз-графит» Алмаз-графит.docx (229 Загрузок)

Скачать бесплатно реферат на тему: «Уголь» Уголь.docx (216 Загрузок)

Скачать рефераты по другим темам можно здесь

*(на изображении записи фотография бриллианта)

Похожее

Один ответ на “Углерод”

Добавить комментарий Отменить ответ

Репетитор по химии. Занятия проходят онлайн по Скайпу. По всем вопросам пишите в Ватсапп: +7 928 285 70 42

Источник

Реакции, взаимодействие углерода. Уравнения реакции углерода с веществами

Реакции, взаимодействие углерода. Уравнения реакции углерода с веществами.

Углерод реагирует, взаимодействует с неметаллами, металлами, полуметаллами, оксидами, кислотами, солями, гидридами и пр. веществами.

Реакции, взаимодействие углерода с неметаллами. Уравнения реакции:

1. Реакция взаимодействия углерода и кислорода:

2C + O₂ → 2CO (t > 1000 °C).

Реакция взаимодействия углерода и кислорода происходит с образованием оксида углерода (II).

2. Реакция взаимодействия бора и углерода:

4B + C → B₄C (t > 2000 °C).

Реакция взаимодействия бора и углерода ( графит ) происходит с образованием карбида бора. Образуется также примесь B₁₃C₂.

3. Реакция взаимодействия углерода и серы:

C + 2S ⇄ CS₂ (t = 750-1000 °C).

Реакция взаимодействия углерода и серы происходит с образованием сероуглерода.

4. Реакция взаимодействия углерода и водорода:

5. Реакция взаимодействия аморфного углерода и фтора:

6. Реакция взаимодействия углерода и кремния:

C + Si → SiC (t = 1200-1300 °C).

Реакции, взаимодействие углерода с металлами и полуметаллами. Уравнения реакции:

1. Реакция взаимодействия углерода и бериллия:

2Be + C → Be₂C (t = 1700-1900 °C).

2. Реакция взаимодействия углерода (угля) и марганца:

3Mn + C → Mn₃C (t = 1600 °C).

Реакция взаимодействия марганца и углерода ( угля ) происходит с образованием карбида марганца. Реакция протекает в вакууме.

3. Реакция взаимодействия углерода и железа:

Реакция взаимодействия железа и углерода происходит с образованием карбида железа.

4. Реакция взаимодействия углерода и гафния:

Hf + C → HfC (t = 1800-2000 °C).

5. Реакция взаимодействия углерода и циркония:

Zr + C → ZrC (t = 1800-2400 °C).

Реакция взаимодействия циркония и углерода происходит с образованием карбида циркония.

6. Реакция взаимодействия углерода и титана:

Ti + C → TiC (t = 1800-2400 °C).

7. Реакция взаимодействия углерода и вольфрама:

W + C → WC (t = 1430-1630 °C).

Реакция взаимодействия вольфрама и углерода происходит с образованием монокарбида вольфрама. Реакция протекает в атмосфере водорода.

8. Реакция взаимодействия углерода и алюминия:

9. Реакция взаимодействия углерода и натрия:

Реакция взаимодействия натрия и углерода происходит с образованием ацетиленида натрия.

Реакции, взаимодействие углерода с оксидами. Уравнения реакции:

1. Реакция взаимодействия углерода и оксида углерода (IV):

CO₂ + C ⇄ 2CO (t = 700-1000 °C).

Реакция взаимодействия оксида углерода (IV) и углерода происходит с образованием оксида углерода (II). Реакция представляет собой взаимодействие углекислого газа с раскаленными углями.

2. Реакция взаимодействия углерода и оксида магния:

MgO + C → Mg + CO (t > 2000 °C).

Реакция взаимодействия оксида магния и углерода происходит с образованием магния и оксида углерода (II).

3. Реакция взаимодействия углерода и воды:

Реакция взаимодействия углерода и воды происходит с образованием оксида углерода (IV) и водорода.

4. Реакция взаимодействия углерода и оксида железа:

FeO + C → Fe + CO (t > 1000 °C).

Реакция взаимодействия оксида железа и углерода происходит с образованием железа и оксида углерода (II).

5. Реакция взаимодействия углерода и оксида меди:

C + CuO → Cu + CO (t = 1200 °C).

Реакция взаимодействия углерода и оксида меди происходит с образованием меди и оксида углерода (II).

6. Реакция взаимодействия углерода и оксида германия:

GeO₂ + C → Ge + CO₂ (t = 500-600 °C).

Реакция взаимодействия оксида германия и углерода происходит с образованием германия и оксида углерода (IV). Реакция протекает в атмосфере водорода.

7. Реакция взаимодействия углерода и оксида азота:

Реакция взаимодействия оксида азота (II) и углерода происходит с образованием азота и оксида углерода (IV).

8. Реакция взаимодействия углерода и оксида теллура:

TeO₂ + C → Te + CO₂ (t = 600-700 °C).

Реакция взаимодействия оксида теллура и углерода происходит с образованием теллура и оксида углерода (IV).

9. Реакция взаимодействия углерода и оксида цинка:

ZnO + C → Zn + CO (t = 1200-1300 °C).

Реакция взаимодействия оксида цинка и углерода происходит с образованием цинка и оксида углерода (II).

10. Реакция взаимодействия углерода и оксида серы:

Реакция взаимодействия оксида серы и углерода происходит с образованием серы и оксида углерода (IV).

11. Реакция взаимодействия углерода и оксида никеля:

NiO + C → Ni + CO (t = 300-400 °C).

Реакция взаимодействия оксида никеля и углерода происходит с образованием никеля и оксида углерода (II).

12. Реакция взаимодействия углерода и оксида марганца:

MnO₂ + C → Mn + CO₂ (t = 600-700 °C).

Реакция взаимодействия оксида марганца и углерода происходит с образованием марганца и оксида углерода (IV).

13. Реакция взаимодействия углерода и оксида свинца:

2PbO + C → 2Pb + CO₂ (t = 600 °C).

Реакция взаимодействия оксида свинца и углерода происходит с образованием свинца и оксида углерода (IV).

14. Реакция взаимодействия углерода и оксида кремния (IV) :

SiO₂ + C → SiO + CO (t = 1300 °C).

Реакция взаимодействия оксида кремния (IV) и углерода происходит с образованием оксида кремния (II) и оксида углерода (II). Реакция протекает в вакууме. Образуются примеси: кремний Si, карбид кремния SiC.

15. Реакция взаимодействия углерода, оксида магния и хлора:

MgO + Cl₂ + C → MgCl₂ + CO (t = 800-1000 °C).

Реакция взаимодействия оксида магния, хлора и углерода происходит с образованием хлорида магния и оксида углерода (II).

16. Реакция взаимодействия углерода, оксида кальция и хлора:

CaO + C + Cl₂ → CaCl₂ + CO (t = 1000 °C).

17. Реакция взаимодействия углерода, оксида бериллия и хлора:

BeO + Cl₂ + C → BeCl₂ + CO (t = 700-900 °C).

Реакция взаимодействия оксида бериллия, хлора и углерода (графит) происходит с образованием хлорида бериллия и оксида углерода (II).

18. Реакция взаимодействия углерода, оксида титана и водорода:

19. Реакция взаимодействия углерода, оксида гафния и брома:

Реакция взаимодействия оксида гафния, углерода и брома происходит с образованием бромида гафния и оксида углерода (IV).

20. Реакция взаимодействия оксида углерода, циркония и брома:

Реакция взаимодействия оксида циркония, углерода и брома происходит с образованием бромида циркония и оксида углерода (IV).

Источник

Углерод. Химия углерода и его соединений

Углерод

Положение в периодической системе химических элементов

Углерод расположен в главной подгруппе IV группы (или в 14 группе в современной форме ПСХЭ) и во втором периоде периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Электронное строение углерода

Электронная конфигурация углерода в основном состоянии :

+6С 1s 2 2s 2 2p 2 1s 2s 2p

Электронная конфигурация углерода в возбужденном состоянии :

+6С * 1s 2 2s 1 2p 3 1s 2s 2p

Атом углерода содержит на внешнем энергетическом уровне 2 неспаренных электрона и 1 неподеленную электронную пару в основном энергетическом состоянии и 4 неспаренных электрона в возбужденном энергетическом состоянии.

Физические свойства

Углерод в природе существует в виде нескольких аллотропных модификаций: алмаз, графит, карбин, фуллерен.

Графит — мягкое вещество серо-стального цвета, с металлическим блеском. Хорошо проводит электрический ток. Жирный на ощупь.

Карбин — вещество, в составе которого атомы углерода находятся в sp-гибридизации. Состоит из цепочек и циклов, в которых атомы углерода соединены двойными и тройными связями. Карбин — мелкокристаллический порошок серого цвета.

[=C=C=C=C=C=C=]_n или [–C≡C–C≡C–C≡C–]_n

Фуллерен — это искусственно полученная модифицикация углерода. Молекулы фуллерена — выпуклые многогранники С₆₀, С₇₀ и др. Многогранники образованы пяти- и шестиугольниками, в вершинах которых расположены атомы углерода.

Фуллерены — черные вещества с металлическим блеском, обладающие свойствами полупроводников.

В природе углерод встречается как в виде простых веществ (алмаз, графит), так и в виде сложных соединений (органические вещества — нефть, природные газ, каменный уголь, карбонаты).

Качественные реакции

Видеоопыт взаимодействия карбоната кальция с соляной кислотой можно посмотреть здесь.

Качественная реакция на углекислый газ CO₂ – помутнение известковой воды при пропускании через нее углекислого газа:

При дальнейшем пропускании углекислого газа осадок растворяется, т.к. карбонат кальция под действием избытка углекислого газа переходит в растворимый гидрокарбонат кальция:

Видеоопыт взаимодействия гидроксида кальция с углекислым газом (качественная реакция на углекислый газ) можно посмотреть здесь.

Соединения углерода

Наиболее типичные соединения углерода:

Химические свойства

При нормальных условиях углерод существует, как правило, в виде атомных кристаллов (алмаз, графит), поэтому химическая активность углерода — невысокая.

1.1. Из галогенов углерод при комнатной температуре реагирует с фтором с образованием фторида углерода:

1.2. При сильном нагревании углерод реагирует с серой и кремнием с образованием бинарного соединения сероуглерода и карбида кремния соответственно:

C + 2S → CS₂

C + Si → SiC

При взаимодействии углерода с водородом образуется метан. Реакция идет в присутствии катализатора (никель) и при нагревании:

1.4. С азотом углерод реагирует при действии электрического разряда, образуя дициан:

2С + N₂ → N≡C–C≡N

1.5. В реакциях с активными металлами углерод проявляет свойства окислителя. При этом образуются карбиды:

2C + Ca → CaC₂

при недостатке кислорода образуется угарный газ СО:

2C + O₂ → 2CO

Алмаз горит при высоких температурах:

Горение алмаза в жидком кислороде:

Графит также горит:

Графит также горит, например, в жидком кислороде:

Графитовые стержни под напряжением:

2. Углерод взаимодействует со сложными веществами:

2.1. Раскаленный уголь взаимодействует с водяным паром с образованием угарного газа и водорода:

C 0 + H₂ + O → C +2 O + H₂ 0

ZnO + C → Zn + CO

Также углерод восстанавливает железо из железной окалины:

4С + Fe₃O₄ → 3Fe + 4CO

При взаимодействии с оксидами активных металлов углерод образует карбиды.

3С + СаО → СаС₂ + СО

2.3. Концентрированная серная кислота окисляет углерод при нагревании. При этом образуются оксид серы (IV), оксид углерода (IV) и вода:

2.4. Концентрированная азотная кислотой окисляет углерод также при нагревании. При этом образуются оксид азота (IV), оксид углерода (IV) и вода:

Карбиды

Пропиниды разлагаются водой или кислотами с образованием пропина и гидроксида или соли

Например:

Оксид углерода (II)

Строение молекулы и физические свойства

Строение молекулы оксида углерода (II) – линейное. Между атомами углерода и кислорода образуется тройная связь, за счет дополнительной донорно-акцепторной связи:

Способы получения

В лаборатории угарный газ можно получить действием концентрированной серной кислоты на муравьиную или щавелевую кислоты:

НСООН → CO + H₂O

В промышленности угарный газ получают в газогенераторах при пропускании воздуха через раскаленный уголь:

CO₂ + C → 2CO

Еще один важный промышленный способ получения угарного газа — паровая конверсия метана. При взаимодействии перегретого водяного пара с метаном образуется угарный газ и водород:

Также возможна паровая конверсия угля:

C 0 + H₂ + O → C +2 O + H₂ 0

Угарный газ в промышленности также можно получать неполным окислением метана:

Химические свойства

2. Оксид углерода (II) окисляется хлором в присутствии катализатора или под действием света с образованием фосгена. Фосген – ядовитый газ.

4. Под давлением оксид углерода (II) реагирует с щелочами. При этом образуется формиат – соль муравьиной кислоты.

CO + NaOH → HCOONa

Оксиды меди (II) и никеля (II) также восстанавливаются угарным газом:

СО + CuO → Cu + CO₂

СО + NiO → Ni + CO₂

6. Угарный газ окисляется и другими сильными окислителями до углекислого газа или карбонатов.

Оксид углерода (IV)

Строение молекулы и физические свойства

Оксид углерода (IV) (углекислый газ) — газ без цвета и запаха. Тяжелее воздуха. Замороженный углекислый газ называют также «сухой лед». Сухой лед легко подвергается сублимации — переходит из твердого состояния в газообразное.

Смешивая сухой лед и различные вещества, можно получить интересные эффекты. Например, сухой лед в пиве:

Углекислый газ не горит, поэтому его применяют при пожаротушении.

Обратите внимание! Молекула углекислого газа не полярна. Каждая химическая связь С=О по отдельности полярна, а вся молекула не будет полярна. Объяснить это очень легко. Обозначим направление смещения электронной плотности в полярных связях стрелочками (векторами):

Теперь давайте сложим эти векторы. Сделать это очень легко. Представьте, что атом углерода — это покупатель в магазине. А атомы кислорода — это консультанты, которые тянут его в разные стороны. В данном опыте консультанты одинаковые, и тянут покупателя в разные стороны с одинаковыми силами. Несложно увидеть, что покупатель двигаться не будет ни влево, ни вправо. Следовательно, сумма этих векторов равна нулю. Следовательно, полярность молекулы углекислого газа равна нулю.

Способы получения

В лаборатории углекислый газ можно получить разными способами:

1. Углекислый газ образуется при действии сильных кислот на карбонаты и гидрокарбонаты металлов. При этом взаимодействуют с кислотами и нерастворимые карбонаты, и растворимые.

Видеоопыт взаимодействия карбоната кальция с соляной кислотой можно посмотреть здесь.

Еще один пример : гидрокарбонат натрия реагирует с бромоводородной кислотой:

Например: хлорид алюминия реагирует с карбонатом калия. При этом выпадает осадок гидроксида алюминия, выделяется углекислый газ и образуется хлорид калия:

3. Углекислый газ также образуется при термическом разложении нерастворимых карбонатов и при разложении растворимых гидрокарбонатов.

Химические свойства

При избытке щелочи образуется средняя соль, карбонат калия:

Помутнение известковой воды — качественная реакция на углекислый газ:

Видеоопыт взаимодействия гидроксида кальция (известковая вода) с углекислым газом можно посмотреть здесь.

CO₂ + C → 2CO

Магний горит в атмосфере углекислого газа:

Видеоопыт взаимодействия магния с углекислым газом можно посмотреть здесь.

Поэтому углекислый газ нельзя применять для пожаротушения горящего магния.

Углекислый газ взаимодействует с пероксидом натрия. При этом пероксид натрия диспропорционирует:

Карбонаты и гидрокарбонаты

При нагревании карбонаты (все, кроме карбонатов щелочных металлов и аммония) разлагаются до оксида металла и оксида углерода (IV).

Карбонат аммония при нагревании разлагается на аммиак, воду и углекислый газ:

Гидрокарбонаты при нагревании переходят в карбонаты:

Гидрокарбонат натрия также взаимодействует с соляной кислотой:

NaHCO₃ + HCl → NaCl + CO₂ ↑ + H₂O

Гидролиз карбонатов и гидрокарбонатов

Растворимые карбонаты и гидрокарбонаты гидролизуются по аниону. Гидролиз протекает ступенчато и обратимо, т.е. чуть-чуть:

Однако карбонаты и гидрокарбонаты алюминия, хрома (III) и железа (III) гидролизуются необратимо, полностью, т.е. в водном растворе не существуют, а разлагаются водой:

Более подробно про гидролиз можно прочитать в соответствующей статье.

Источник

• ← Фермент животного происхождения в сыре что это
• 6 нед 2 дня беременности →