Презентация по химии на тему "Углерод"

• 1 слайд

  Углерод
  

• 2 слайд

  С незапапятных времён человек использовал уголь и сажу. Когда наши предки овладели огнём, а это было около 100 тысяч лет назад, они имели дело с углём и сажей.По всей видимости, люди знакомы очень давно с разновидностями углерода, аллотропными модификациями-алмазом и графитом и каменным углем.
  
  Углерод является одним из элементов, имя первооткрывателя которого неизвестно, неизвестно и то, какая из форм элементарного углерода – алмаз или графит – была открыта раньше. И то и другое случилось слишком давно, ещё до возникновения письма.
  Углерод является одним из первых химических элементов, который известен человеку.
  

• 3 слайд

  История
  Впервые «чистый уголь» был признан Антуаном Лавуазье, исследовавшим процесс сжигания в воздухе и кислороде угля и других веществ.
  
  В книге Гитона де Морво, Лавуазье и др.  «Метод химической номенклатуры» (1787) появилось название «углерод» (carbone) вместо французского «чистый уголь» (charbone pur).
  Под этим же названием углерод фигурирует в «Таблице простых тел» в «Элементарном учебнике химии» Лавуазье.
  

• 4 слайд

  То, что алмаз при сильном нагревании сгорает без остатка, было известно давно. Ещё в 1751 г. германский император Франц I согласился дать алмаз и рубин для опытов по сжиганию, после чего эти опыты даже вошли в моду. Оказалось, что сгорает лишь алмаз, а рубин (окись алюминия с примесью хрома) выдерживает без повреждения длительное нагревание в фокусе зажигательной линзы. Лавуазье поставил новый опыт по сжиганию алмаза с помощью большой зажигательной машины и пришёл к выводу, что алмаз представляет собой кристаллический углерод.
  История
  В 1791 году английский химик Теннант первым получил свободный углерод; он пропускал пары фосфора над прокалённым мелом, в результате чего образовывались фосфат кальция и углерод.
  

• 5 слайд

  Второй аллотроп углерода — графит — в алхимическом периоде считался видоизменённым свинцовым блеском и назывался plumbago; Только в 1740 г. Потт обнаружил отсутствие в графите какой-либо примеси свинца.
  Шееле исследовал графит (1779) и счёл его сернистым телом особого рода, особым минеральным углём, содержащим связанную «воздушную кислоту» (СО2) и большое количество флогистона.
  Двадцать лет спустя Гитон де Морво путем осторожного нагревания превратил алмаз в графит, а затем в угольную кислоту.
  
  История
  

• 6 слайд

  Происхождение названия
  В начале XIX века в русской химической литературе иногда применялся термин «углетвор»
  (Шерер, 1807; Севергин, 1815);
  
  с 1824 года Соловьёв ввёл название «углерод». Соединения углерода имеют в названии часть карб(он)- от лат. carbō (род. п. carbōnis) «уголь».
  
  

• 7 слайд

  Строение атома
   В периодической таблице химических элементов углерод (С) расположен во втором периоде, в IV группе главной подгруппы.
  Углерод (С) — неметалл.
  Возможные степени окисления: -4; 0; +2; +4.
  Формулы высшего оксида и гидроксида: СО2 и Н2СО3. Оба соединения проявляют кислотные свойства.
  

• 8 слайд

  Углерод — химический элемент с атомным номером 6 в периодической системе,
  обозначается символом С (лат. Carboneum), неметалл.
  Схемы строения различных модификаций углерода
  
  a: алмаз,
  b: графен,
  c: графит
  d: фуллерен — букибол C60,
  e: фуллерены C540,
  F: карбин,
  g: технический углерод,
  h: углеродные нанотрубки
  

• 9 слайд

  Физические свойства
  аллотропных модификаций углерода
  Алмаз – бесцветное, прозрачное, сильно преломляющее свет вещество. Алмаз тверже всех найденных в природе веществ, но при этом довольно хрупок.
  Графит – устойчивая при нормальных условиях аллотропная модификация углерода, имеет серо-черный цвет и металлический блеск, кажется жирным на ощупь, очень мягок и оставляет черные следы на бумаге.
  

• 10 слайд

  Карбин имеет кристаллическую структуру, в которой атомы углерода соединены чередующимися одинарными и тройными связями.
  Фуллерены – класс химических соединений, молекулы которых состоят только из углерода, число атомов которого четно, от 32 и более 500, они представляют по структуре выпуклые многогранники, построенные из правильных пяти- и шестиугольников.
  Молекула наиболее устойчивого фуллерена C60 или футболена, имеет форму футбольного мяча, причем каждый атом углерода занимает позицию в вершине усеченного икосаэдра.
  
  Физические свойства
  аллотропных модификаций углерода
  

• 11 слайд

  П О Ч Е М У
  А Л М А З - очень твердый,
  Г Р А Ф И Т – очень мягкий ?
  Кристаллическая решетка алмаза
  Кристаллическая решетка графита
  

• 12 слайд

  А Л М А З
  Алмаз имеет атомную кристаллическую решетку, в которой каждый атом углерода связан с четырьмя атомами. В пространстве эти атомы располагаются в центре и углах тетраэдров, соединенных своими вершинами. Это очень симметричная и прочная решетка.
  

• 13 слайд

  Г Р А Ф И Т
  Графит имеет слоистую структуру.
  В кристаллической решетке графита атомы углерода, лежащие в одной плоскости, прочно связаны в правильные шестиугольники. Связи между слоями малопрочны.
  

• 14 слайд

  Сравнение
  физических свойств алмаза и графита
  

• 15 слайд

  Взаимопревращение алмаза и графита
  Алмаз
  t=2000C без доступа воздуха
  t=3000C,Р=50 тыс. атм.,
  катализатор Ni
  Графит
  Алмазы, полученные искусственным путем из графита,
  мелкие, невысокого качества. Их используют
  в основном для технических целей, а под названием фианиты – для ювелирных украшений.
  

• 16 слайд

  Сходное с графитом строение
  имеют:
  Сажа
  Древесный уголь
  Кокс
  типографская краска, картриджи, резина, косметическая тушь
  восстановитель при выплавке чугуна из руд
  твердое топливо, адсорбент для очистки газов и жидкостей
  

• 17 слайд

  Аморфный углерод
  Активированный уголь
  Древесный уголь
  Ископаемый уголь: антрацит и др.
  Кокс каменноугольный, нефтяной и др.
  Стеклоуглерод
  Техуглерод
  Сажа
  Углеродная нанопена
  
  На практике, как правило, перечисленные аморфные формы являются химическими соединениями с высоким содержанием углерода, а не чистой аллотропной формой углерода.
  В основе строения аморфного углерода лежит разупорядоченная структура монокристаллического (всегда содержит примеси) графита.
  

• 18 слайд

  Изотопы углерода
  Природный углерод состоит из двух стабильных изотопов — 12С (98,93 %) и 13С (1,07 %) и одного радиоактивного изотопа 14С (β-излучатель, Т½= 5730 лет), сосредоточенного в атмосфере и верхней части земной коры. Он постоянно образуется в нижних слоях стратосферы в результате воздействия нейтронов космического излучения на ядра азота, а также, с середины 1950-х годов, как техногенный продукт работы АЭС и в результате испытания водородных бомб.
  На образовании и распаде 14С основан метод радиоуглеродного датирования, широко применяющийся в геологии и археологии.
  
  

• 19 слайд

  Углерод
  в живой и неживой природе
  Биосфера состоит из живых организмов, основанных на органических веществах, т.е. производных углерода.
  Из продуктов разложения органических веществ образовались каменные угли, торф, нефть, природные газы.
  Свободный углерод встречается в виде алмаза, графита, карбина, угля и других аморфных состояниях.
  

• 20 слайд

  Нахождение в природе
  Свободный углерод находится в природе в виде алмаза и графита. Основная масса углерода в виде природных карбонатов (известняки и доломиты), горючих ископаемых — антрацит (94—97 % С), 
  бурые угли (64—80 % С), каменные угли (76—95 %), горючие сланцы (56—78 % С), нефть (82—87 % С), горючих природных газов (до 99 % метана), торф (53—56 % С), а также битумы и др.
  В атмосфере и гидросфере находится в виде диоксида углерода СО2, в воздухе 0,046 % СО2 по массе, в водах рек, морей и океанов в ~60 раз больше. Углерод входит в состав растений и животных (~18 %).
  Содержание углерода в земной коре 0,1 % по массе.
  

• 21 слайд

  КРУГОВОРОТ УГЛЕРОДА
  

• 22 слайд

  Углерод — основа жизни.
  Углерод является основой всех органических веществ. Любой живой организм состоит в значительной степени из углерода.
  Источником углерода для живых организмов обычно является СО2 из атмосферы или воды. В результате фотосинтеза он попадает в биологические пищевые цепи, в которых живые существа поедают друг друга или останки друг друга и тем самым добывают углерод для строительства собственного тела. Биологический цикл углерода заканчивается либо окислением и возвращением в атмосферу, либо захоронением в виде угля или нефти.
  

• 23 слайд

  А Л М А З
  

• 24 слайд

  Алмаз, благодаря исключительной твёрдости, незаменимый абразивный материал. Алмазным напылением обладают шлифовальные насадки бормашин. Кроме этого, ограненные алмазы — бриллианты используются в качестве драгоценных камней в ювелирных украшениях. Благодаря редкости, высоким декоративным качествам и стечению исторических обстоятельств, бриллиант неизменно является самым дорогим драгоценным камнем. Исключительно высокая теплопроводность алмаза (до 2000 Вт/м·К) делает его перспективным материалом для полупроводниковой техники в качестве подложек для процессоров. Но относительно высокая цена (около 50 долларов/грамм) и сложность обработки алмаза ограничивают его применение в этой области.
  Применение алмазов
  

• 25 слайд

  Звезда ордена
  Св. Андрея Первозванного
  Алмаз «Шах»
  Скипетр императорский
  

• 26 слайд

  Большая императорская корона
  Малая
  императорская корона
  

• 27 слайд

  Г Р А Ф И Т
  Применение графита:
  
  Электроды для электролиза
  Облицовка сопел ракетных двигателей
  Смазка для трущихся поверхностей, работающих при очень высоких и очень низких температурах
  Стержни для карандашей
  Замедлители нейтронов в ядерных реакторах
  

• 28 слайд

  В фармакологии и медицине широко используются различные соединения углерода. Так, карболен (активированный уголь), применяется для абсорбции и выведения из организма различных токсинов; графит (в виде мазей) — для лечения кожных заболеваний; радиоактивные изотопы углерода — для научных исследований (радиоуглеродный анализ).
  Углерод играет огромную роль в жизни человека. Его применения столь же разнообразны, как сам этот многоликий элемент. В частности углерод является неотъемлемой составляющей стали (до 2,14 % масс.) и чугуна (более 2,14 % масс.)
  
  Углерод в жизни человека:
  

• 29 слайд

  Применение
  активированного угля
  
  Очистка
  питьевой воды
  (фильтры)
  
  Карболен-
  таблетки для
  выведения
  токсинов
  из организма
  Очистка
  воздуха
  (противогаз)
  Очистка сахара
  

• 30 слайд

  Угольные фильтры
  В бытовых фильтрах, в промышленном производстве, на очистных сооружениях – уголь поглощает вредные вещества из воды
  

• 31 слайд

  ЗЕЛИНСКИЙ
  Николай Дмитриевич
  (1861-1953)
  Изобретатель противогаза
  

• 32 слайд

  Ответьте на вопросы:
  Что такое аллотропные видоизменения?
  Какие аллотропные видоизменения углерода вы знаете?
  Чем отличается строение и свойства алмаза и графита? Почему?
  Как доказать, что алмаз и графит являются модификациями одного химического элемента?
  Где находят применение алмаз и графит?
  Перечислите аморфные углероды. В чем их отличие от аллотропных модификаций углерода?
  Объясните фразу «Углерод – основа жизни».
  В виде каких соединений в природе встречается углерод?
  Где используют активированный уголь?