Węgiel pierwiastkowy.docx

Węgiel pierwiastkowy-postacie, w których występuje

Istnieje podział, na tzw. związki organiczne i nieorganiczne. Za związki orga­niczne uważa się wszystkie związki węgla oprócz tlenków węgla, kwasu wę­glowego i jego soli - węglanów. Większość z nich jest składnikami żywych or­ganizmów. Tlenki węgla: tlenek węgla(ll) i tlenek węgla(IV), kwas węglowy oraz węglany - należą do związków nieorganicznych.

Wykrywanie węgla w substancjach organicznych

Do probówki 1. wrzuć kawałek rozgniecionej polo­piryny, dodaj tlenku miedzi(ll). Probówkę zatkaj korkiem z rurka odprowadzającą, której wylot umieść w wodzie wapiennej znajdującej się w pro­bówce 2. Probówkę 1. ogrzewaj. Obserwacje zanotuj w zeszycie.

Na dnie probówki 1. powstaje brązowy osad miedzi. Wydziela się też bez­barwny gaz, który powoduje mętnienie wody wapiennej. Jest to dwutlenek wę­gla. Zachodzi reakcja chemiczna, którą można przedstawić równaniem:

2 CuO + C ----► 2 Cu + C02^

pochodzi z rozkładu polopiryny

Z doświadczenia wynika, że w skład badanej substancji organicznej wcho­dzą wodór, tlen i węgiel.

Każda substancja organiczna składa się z węgla i wodoru, niektóre mogą zawierać też inne pierwiastki, np. tlen, azot, siarka, fosfor.

8

W przyrodzie węgiel występuje w stanie wolnym Węgiel w stanie związanym to poznane już przez ciebie węglany oraz surowce energetyczne pochodzenia organicznego, a więc ropa naftowa, gaz ziemny i węgle kopalne. Węgiel w stanie wolnym wystę­puje w przyrodzie w postaci trzech odmian, zwanych odmianami alotropowymi. Odmia­ny te różnią się między sobą właściwościami oraz aktywnością chemiczną. Różnice we wła­ściwościach  wynikają z  różnej  budowy  we­wnętrznej (struktury) tych minerałów.

Odmianami alotropowymi węgla są diament, grafit i fulereny.

Diament:

·    Najtwardszy ze znanych minerałów, jest przezroczystym ciałem stałym,

·    Jest bezbarwny lub błękitny, niebie­ski, żółty, brunatny do czarnego,

·    Gęstość ~ 3,5

·          Ma właściwości półprzewodnikowe,

·          Jest dobrym przewodnikiem ciepła,

·          Jest trudno topliwy i odporny na działanie kwasów i zasad,

·          Spala się w wysokiej temperaturze.

Każdy atom węgla w krysztale diamentu połączony jest z czterema innymi atomami węgla mocnymi wiąza­niami kowalencyjnymi (atomowymi).

Zastosowanie diamentu:

·          szlifowany diament to brylant stosowany do pro­dukcji biżuterii,

·          wyrób narzędzi wiertniczych (końcówki wier­teł)

·          noże do cięcia twardych materiałów i szkła,

·          materiały ścierne.

Grafit:

·          jest nieprzezroczystym, miękkim, łupliwym minerałem o stalowoszarej barwie,

·          gęstość = 2,3 ^3,

·   dobrze przewodzi prąd elektryczny i ciepło,

·   jest odporny na wysoką temperaturę.

Atomy węgla w krysztale grafitu tworzą warstwy. Każdy atom w danej warstwie jest połączony z trzema innymi ato­mami mocnymi wiązaniami kowalencyjnymi (atomowymi).

Wiązania węgiel-węgiel między warstwami są dłuższe i znacznie słabsze niż w danej warstwie.

Zastosowanie grafitu:

·   Wyrób cegieł ogniotrwałych,

·   Grafit do ołówków,

·   Czarne farby, chroniące żelazo przed korozją,

·   „suchy" smar, zmniejszający tarcie,

·   Naczynia (np. tygle) ognioodporne,

·   Elektrody,

·   W reaktorach jądrowych.

Cechą wspólną, potwierdzającą fakt, że diament i grafit to ten sam pierwia­stek - węgiel, jest reakcja spalania. Produktem tej reakcji jest dwutlenek węgla. Proces przebiega zgodnie z równaniem:

Fulereny:

Fulereny to najnowsza poznana odmiana alotropowa pierwiastka węgla. Zo­stała odkryta w 1985 roku przez dwóch uczonych amerykańskich: Roberta Curla i Richarda Smalleya oraz uczonego brytyjskiego sir Harol­da Kroto. Za odkrycie fulerenów R. Curl, R. Smalley i H. Kroto w 1996 roku otrzymali Nagrodę Nobla. A/ 1990 roku niemieccy badacze Wolfgang Kratschnar i Donald Huffman po raz pierwszy uzyskali syntetycznie fulereny. Fulereny składają się z parzystej liczby atomów węgla, przy czym cząsteczka najmniejsza ma 28 atomów węgla, a największa do dziś otrzymana zawiera 1500 atomów węgla. Najczęściej występują
dwóch postaciach: C60 (futbolan) i C70             

Właściwości fulerenów:

·         C60 jest półprzezroczystym, brązowym cia­łem stałym o metalicznym połysku, fulereny w stanie stałym są barwy żółtej,

·         Gęstość = 1,65,

...