Kaboni huunda marekebisho 5 ya allotropiki: almasi ya ujazo, almasi ya hexagonal, grafiti na aina mbili za carbine. Almasi ya hexagonal inayopatikana katika meteorites (madini lonsdaleite) na ilipatikana kwa bandia chini ya shinikizo la juu sana na inapokanzwa kwa muda mrefu.
Almasi- ngumu zaidi ya vitu vyote vya asili - kutumika kwa kukata kioo na miamba ya kuchimba visima. Almasi ni dutu ya uwazi, isiyo na rangi, fuwele na kinzani ya juu ya mwanga. Almasi huunda fuwele za kibinafsi ambazo huunda kimiani kilicho na uso wa ujazo - nusu ya atomi kwenye fuwele ziko kwenye wima na vituo vya nyuso za mchemraba mmoja, na nusu nyingine iko kwenye wima na vituo vya nyuso za glasi. mchemraba mwingine, kukabiliana na jamaa na wa kwanza katika mwelekeo wa diagonal yake ya anga. sp3 mseto. Atomi huunda mtandao wa tetrahedral wa pande tatu ambapo zimeunganishwa na vifungo vya ushirikiano.
Kutoka vitu rahisi Almasi ina idadi ya juu zaidi ya atomi zilizopangwa kwa karibu, ndiyo sababu ni kali na ngumu. Nguvu ya vifungo katika tetrahedra ya kaboni (?-bonds) huamua utulivu wa juu wa kemikali ya almasi. Inamuathiri tu F2 Na O2 kwa 800 °C.
Inapokanzwa kwa nguvu bila ufikiaji wa hewa, almasi hubadilika kuwa grafiti. Grafiti- fuwele za giza kijivu, na dhaifu kuangaza kwa metali, mafuta kwa kugusa. sp3 mseto. Kila atomi huunda vifungo 3 vya ushirika na atomi za jirani kwa pembe ya 120 ° - mtandao wa gorofa huundwa, unaojumuisha. hexagons za kawaida, kwenye vipeo ambavyo kuna atomi za C. Tabaka C zinazotokana zinaendana sambamba. Vifungo kati yao ni dhaifu; hutolewa na elektroni ambazo hazishiriki katika mseto wa orbitals. Fomu ya mwisho?-miunganisho. Uunganisho wa atomi za C katika tabaka tofauti ni metali katika asili - kugawana elektroni na atomi zote.
Grafiti ina upitishaji umeme na joto wa juu kiasi na inastahimili joto. Penseli hufanywa kutoka kwa grafiti.
Carbin kupatikana synthetically? na? - fomu ( polycumulene) oxidation ya kichocheo ya asetilini. Hizi ni vitu vikali, vyeusi na mwangaza wa glasi. Inapokanzwa bila ufikiaji wa hewa, hubadilika kuwa grafiti.
Makaa ya mawe- kaboni ya amorphous - muundo usio na utaratibu wa grafiti - hupatikana kwa kupokanzwa misombo yenye kaboni.
Kuna amana kubwa ya makaa ya mawe katika asili.
Makaa ya mawe yana viwango kadhaa:
2) char ya mfupa;
40. Oksidi za kaboni. Asidi ya kaboni
Kaboni na oksijeni huunda oksidi: CO, CO2, C3O2, C5O2, C6O9, nk. Monoxide ya kaboni(II) - CO . Sifa za kimwili: monoksidi kaboni, isiyo na rangi na isiyo na harufu, yenye sumu, karibu kutoyeyuka katika maji, mumunyifu katika vimumunyisho vya kikaboni, kiwango mchemko = -192 °C, kiwango myeyuko = -205 °C. Tabia za kemikali: oksidi isiyo ya kutengeneza chumvi. Katika hali ya kawaida haifanyi kazi; inapokanzwa, inaonyesha mali ya kurejesha:
1) na oksijeni: 2C + 2O + O2 = 2C + 4O2;
2) kurejesha metali kutoka kwa ores: C + 2O + CuO = Cu + C + 4O2;
3) na klorini (katika mwanga): CO + Cl2 = COCl2 (phosgene);
4) na hidrojeni: CO + H2 = CH3OH (methanoli);
5) na sulfuri: CO + S = COS (carbon sulfoxide);
6) humenyuka pamoja na kuyeyuka kwa alkali: CO + NaOH = HCOONa (fomati ya sodiamu);
7) pamoja na metali za mpito hutengeneza carbonyls: Ni + 4CO = Ni(CO)4, Fe + 5CO = Fe(CO)5.
CO inachanganyika kwa urahisi na hemoglobin - Hb katika damu, na kutengeneza carboxyhemoglobin; kuzuia uhamisho wa O2 kutoka kwenye mapafu hadi kwenye tishu: Hb + CO = HbCO.
Unapovuta hewa, carbohemoglobin hugawanyika katika bidhaa zake za awali: HbCO?Hb + CO.
Risiti:
1) katika maabara - mtengano wa mafuta wa asidi ya fomu au oxalic mbele ya H2SO4 (conc.):
2) katika tasnia (katika jenereta za gesi):
Monoxide ya kaboni (IV) CO2. Sifa za kimwili: dioksidi kaboni, isiyo na rangi na isiyo na harufu, mumunyifu kidogo katika maji, nzito kuliko hewa, kiwango myeyuko = -78.5 °C, CO2 imara - barafu kavu, hairuhusu mwako.
Risiti:
1) katika sekta (kuchoma chokaa): CaCO3?CaO + CO2;
2) hatua asidi kali kwa carbonates na bicarbonates: CaCO3 (marumaru) + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2; NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2.
Tabia za kemikali: oksidi ya asidi, humenyuka pamoja na oksidi za kimsingi na besi kuunda chumvi za asidi ya kaboni:
Kwa joto la juu huonyeshwa mali ya oksidi: C+4O2 + 2Mg = 2Mg+2O + C0.
Mmenyuko wa ubora- uwingu maji ya limao: Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 (mvua nyeupe) + H2O.
Asidi ya kaboni - dhaifu, iko katika suluhisho la maji: CO2 + H2O = H2CO3.
Chumvi: kati - carbonates (C O3 2-), tindikali - bicarbonates, hidrokaboni (HC03-).
Kaboni na bicarbonates hubadilika kuwa kila mmoja:
Mwitikio wa ubora -"kuchemsha" chini ya ushawishi wa asidi kali: Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2; CO32-+ 2H+= H2O + CO2.
Slaidi 2
Kuwa katika asili.
Miongoni mwa wengi vipengele vya kemikali, bila ambayo kuwepo kwa maisha duniani haiwezekani, kaboni ni moja kuu. Zaidi ya 99% ya kaboni katika angahewa iko katika umbo kaboni dioksidi. Karibu 97% ya kaboni katika bahari iko katika fomu iliyoyeyushwa (), na katika lithosphere - kwa namna ya madini. Kaboni ya asili iko katika anga kwa kiasi kidogo kwa namna ya grafiti na almasi, na katika udongo kwa namna ya mkaa.
Slaidi ya 3
Nafasi katika PSHE Sifa za jumla za vipengele vya kikundi kidogo cha kaboni.
Kikundi kikuu cha kikundi cha IV cha jedwali la upimaji la D.I. Mendeleev huundwa na vitu vitano - kaboni, silicon, germanium, bati na risasi. Kwa sababu ya ukweli kwamba kutoka kwa kaboni hadi kuongoza radius ya atomi huongezeka, saizi za atomi huongezeka, uwezo wa kushikamana na elektroni, na, kwa hivyo, mali zisizo za metali zitadhoofika, na urahisi wa kuacha elektroni utaongezeka. .
Slaidi ya 4
Uhandisi wa kielektroniki
KATIKA katika hali nzuri vipengele vya kikundi hiki kinaonyesha valence ya 2. Juu ya mpito kwa hali ya msisimko, ikifuatana na mpito wa moja ya s - elektroni za safu ya nje hadi kiini cha bure cha p - sublevel ya kiwango sawa, elektroni zote za safu ya nje haibadiliki na valence huongezeka hadi 4.
Slaidi ya 5
Njia za uzalishaji: maabara na viwanda.
Carbon Mwako usio kamili wa methane: CH4 + O2 = C + 2H2O Monoxide ya kaboni (II) Katika sekta: Monoxide ya kaboni (II) huzalishwa katika tanuri maalum zinazoitwa jenereta za gesi kutokana na athari mbili za mfululizo. Katika sehemu ya chini ya jenereta ya gesi, ambapo kuna oksijeni ya kutosha, mwako kamili wa makaa ya mawe hutokea na monoxide ya kaboni (IV) huundwa: C + O2 = CO2 + 402 kJ.
Slaidi 6
Wakati monoksidi kaboni (IV) inavyosonga kutoka chini kwenda juu, inagusana na makaa ya moto: CO2 + C = CO - 175 kJ. Gesi inayotokana ina nitrojeni ya bure na monoksidi kaboni (II). Mchanganyiko huu unaitwa gesi ya jenereta. Katika jenereta za gesi, mvuke wa maji wakati mwingine hupigwa kwa makaa ya moto: C + H2O = CO + H2 - Q, "CO + H2" - gesi ya maji. Katika maabara: Kutenda kazi asidi ya fomu asidi ya sulfuriki iliyokolea, ambayo hufunga maji: HCOOH H2O + CO.
Slaidi 7
Monoxide ya kaboni (IV) Katika sekta: Mazao ya ziada ya uzalishaji wa chokaa: CaCO3 CaO + CO2. Katika maabara: Wakati asidi inapoingiliana na chaki au marumaru: CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2+ H2O. Carbides Carbides huzalishwa na metali za calcining au oksidi zao kwa makaa ya mawe.
Slaidi ya 8
Asidi ya kaboni Imetayarishwa kwa kuyeyusha monoksidi kaboni (IV) katika maji. Kwa kuwa asidi ya kaboni ni kiwanja dhaifu sana, mmenyuko huu unaweza kubadilishwa: CO2 + H2O H2CO3. Silicon Katika sekta: Wakati inapokanzwa mchanganyiko wa mchanga na makaa ya mawe: 2C + SiO2Si + 2CO. Katika maabara: Wakati mchanganyiko wa mchanga safi unapoingiliana na unga wa magnesiamu: 2Mg + SiO2 2MgO + Si.
Slaidi 9
Asidi ya silicic hupatikana kwa hatua ya asidi kwenye ufumbuzi wa chumvi zake. Wakati huo huo, inanyesha kwa namna ya mvua ya rojorojo: Na2SiO3 + HCl 2NaCl + H2SiO3 2H+ + SiO32- H2SiO3
Slaidi ya 10
Marekebisho ya allotropiki ya kaboni.
Carbon ipo katika marekebisho matatu ya alotropiki: almasi, grafiti na kabyne.
Slaidi ya 11
Grafiti.
Grafiti laini ina muundo wa tabaka. Opaque, kijivu na mng'ao wa metali. Inaendesha vizuri kabisa umeme, kutokana na kuwepo kwa elektroni za simu. Utelezi kwa kugusa. Moja ya laini kati ya yabisi. Mtini.2 Mfano wa kimiani ya grafiti.
Slaidi ya 12
Almasi.
Almasi ni dutu ngumu zaidi ya asili. Fuwele za almasi zinathaminiwa sana kama nyenzo ya kiufundi na kama mapambo ya thamani. Almasi iliyosafishwa vizuri ni almasi. Ikirudisha nyuma miale ya mwanga, inang'aa safi, rangi angavu upinde wa mvua. Almasi kubwa zaidi iliyowahi kupatikana ina uzito wa 602 g, ina urefu wa cm 11, upana wa cm 5, na urefu wa cm 6. Almasi hii ilipatikana mwaka wa 1905 na inaitwa "Callian". Kielelezo cha 1 cha kimiani cha almasi.
Slaidi ya 13
Carbyne na Mirror Carbon.
Carbyne ni unga mweusi mweusi uliochanganywa na chembe kubwa zaidi. Carbyne ni aina ya kaboni ya asili iliyo na nguvu zaidi ya thermodynamically. Kaboni ya kioo ina muundo wa tabaka. Moja ya vipengele muhimu zaidi kioo kaboni (isipokuwa kwa ugumu, upinzani wa joto la juu, nk) - utangamano wake wa kibiolojia na tishu zilizo hai.
Slaidi ya 14
Tabia za kemikali.
Alkali hubadilisha silikoni kuwa chumvi za asidi ya silicic kwa kutolewa kwa hidrojeni: Si + 2KOH + H2O= K2Si03 + 2H2 Kaboni na silikoni huguswa na maji wakati tu. joto la juu: C + H2O ¬ CO + H2 Si + 3H2O = H2SiO3 + 2H2 Kaboni, tofauti na silicon, inaingiliana moja kwa moja na hidrojeni: C + 2H2 = CH4
Slaidi ya 15
Carbides.
Michanganyiko ya kaboni yenye metali na vipengele vingine ambavyo ni electropositive kuhusiana na kaboni huitwa carbides. Wakati carbudi ya alumini inaingiliana na maji, methane huundwa Al4C3 + 12H2O = 4Al (OH)3 + 3CH4 Wakati carbudi ya kalsiamu inaingiliana na maji, asetilini huundwa: CaC2 + 2H2O = Ca (OH)2 + C2H2
Pb. Wote ni wa R-vipengele, kwa kuwa vinakamilishwa R- shell ya elektroniki ya safu ya nje (Jedwali 15).
|
Kipengele |
Chaji ya msingi |
Idadi ya elektroni katika viwango vya nishati |
Radi ya atomiki, Å |
||||||
|
0,77 1,17 1,22 1,40 1,46 |
|||||||||
Kadiri chaji ya nyuklia inavyoongezeka, radius ya atomi huongezeka na uwezo wa kielektroniki hupungua sana. Katika suala hili, mali ya metali huongezeka sana kutoka kwa kaboni hadi risasi. Kwa hivyo, ina mali ya metali iliyofafanuliwa vizuri, wakati inachukuliwa kuwa isiyo ya chuma.
Safu ya nje ya elektroni nne na radii ndogo ya atomiki ya kaboni na silicon inakuza uundaji wa vifungo vya ushirikiano ambavyo ni kawaida ya vipengele hivi. Kipengele cha kaboni na silicon ni uwezo wa kuunda minyororo mirefu ya atomi za jina moja, ambayo husababisha anuwai ya vitu vya kikaboni na organosilicon. Carbon na inaweza kuunda mbili na nne vifungo vya valence. Kiwango cha juu zaidi oxidation ya vipengele kikundi kidogo Kundi la IV ni sawa na +4. Hii inaonyesha kwamba inawezekana kwa masharti kwa atomi zao kutoa elektroni 4. Pia wana uwezo wa kukubali si zaidi ya elektroni kwenye safu ya nje. Katika athari za redox hufanya kama mawakala wa kupunguza.
Vile vya juu vya vipengele hivi vinaonyesha mali ya asidi. Wanafanana na asidi, ambayo ni electrolytes dhaifu sana. Hii inaonyesha kuwa kati ya vikundi vidogo vya vikundi vya IV-VII, kikundi kidogo cha kaboni kinachanganya vitu na mali isiyo ya metali iliyotamkwa kidogo. Nguvu ya hidridi tete hupungua kwa dhahiri kutoka kwa kaboni CH4 hadi kuongoza PbH4. Haiwezekani kutambua asili ya mali ya oksidi ambayo vipengele vinaonyesha hali ya oxidation ya +2. Iwapo kaboni hutengeneza oksidi ya CO isiyotengeneza chumvi, oksidi ya risasi PbO imetamka sifa za amphoteric.
■ 1. Miongoni mwa vipengele vya kikundi cha kaboni, onyesha:
a) kipengele kilicho na ndogo zaidi radius ya atomiki;
b) kipengele kilicho na sifa za metali zilizotamkwa zaidi;
c) fomula za oksidi za juu za vitu vya kikundi cha kaboni;
d) fomula za juu asidi ya oksijeni, sambamba na oksidi zilizoitwa;
e) formula za oksidi za chini;
f) mabadiliko katika utulivu wa misombo ya hidrojeni tete (andika mfululizo wa fomula na utumie mshale ili kuonyesha mwelekeo wa kupungua kwa utulivu).
Kaboni
Uzito wa atomiki wa kaboni ni 12.011. Safu ya elektroni ya nje ya atomi ya kaboni ina elektroni 4, usanidi wake wa elektroniki ni 2s 2 2p 2, usambazaji wa elektroni kati ya orbitals.
Miongoni mwa vipengele vya kikundi kidogo, kaboni ina thamani ya juu uwezo wa kielektroniki.
Carbon ina marekebisho matatu ya allotropiki - na kaboni ya amofasi. na hupatikana katika asili, na kaboni ya amofasi inaweza kupatikana tu kwa njia ya bandia.
- ngumu dutu ya fuwele, kinzani na haifanyi kazi kwa kemikali. Almasi safi ni fuwele za uwazi zisizo na rangi. Miongoni mwa madini, almasi ina ugumu wa juu zaidi, sawa na 10, na msongamano wake ni 3.514. Ugumu huo wa juu unaelezewa na muundo wa kimiani ya kioo cha aina ya atomiki, ambayo atomi za kaboni ziko kwa umbali sawa kutoka kwa kila mmoja (tazama Mchoro 11).
Kutokana na ugumu wake, almasi hutumiwa sana kwa kukata kioo, kuchimba miamba ngumu, katika mashine za kuchora waya, diski za kusaga, nk Kwa madhumuni haya, almasi iliyochafuliwa na uchafu mbalimbali hutumiwa.
Fuwele safi zisizo na rangi hukatwa na kung'olewa na unga wa almasi na kugeuzwa kuwa almasi. Upande zaidi, bora almasi "inacheza". Almasi mara nyingi ni ndogo, uzito wao hupimwa katika karati (1 carat sawa na 0.2 g). Lakini pia kuna almasi kubwa.
- madini ya fuwele nzuri, katika kimiani ya kioo ambayo umbali kati ya atomi ni sawa katika pande mbili tu, na katika tatu ni kubwa zaidi. Hii hufanya fuwele za grafiti kuwa tete na madini yenyewe kuwa laini. Ugumu wa grafiti ni 1, wiani ni 2.22, na kiwango cha kuyeyuka ni karibu 3000 °. Graphite ina conductivity nzuri ya umeme, hivyo hutumiwa kwa ajili ya utengenezaji wa electrodes na sahani kwa bathi electrolytic. Poda ya grafiti iliyochanganywa na mafuta ya madini ni lubricant nzuri. Kwa kuwa grafiti ni laini kuliko karatasi na inaweza kuacha alama juu yake, hutumiwa kutengeneza miongozo ya penseli, wino, wino wa kuchapisha, na karatasi ya kunakili. Upinzani wa juu wa joto wa grafiti inaruhusu kutumika kutengeneza crucibles zisizo na moto. Graphite inaweza kupatikana kwa bandia - kwa kupokanzwa coke hadi 2500-3000 °.
■ 2. Almasi na grafiti zina aina gani za kimiani za kioo?
3. Eleza kwa mujibu wa usanidi wa kielektroniki wa tabaka za elektroni kwa nini kaboni inaweza kuunda vifungo viwili au vinne vya valence.
Kuna maoni kwamba kaboni ya amofasi iliyotengenezwa kwa njia ya bandia (soti, makaa) sio muundo wa kujitegemea wa allotropiki, kwani muundo wake wa microcrystalline ni sawa na ule wa grafiti.
Kaboni ya amorphous kwa namna ya mkaa hupatikana kwa kunereka kavu ya kuni kwa namna ya molekuli nyepesi sana, yenye brittle, yenye porous. Muundo wa kaboni ya amorphous ni sawa na muundo wa grafiti, lakini fuwele ndani yake hupangwa kwa nasibu.
Uso mkubwa wa mkaa husababisha tabia yake ya utangazaji. Molekuli za kaboni ziko juu ya uso wa kipande cha makaa ya mawe huvutia molekuli za vitu kutoka kwa mazingira yake, kushinda nishati ya mwendo wa joto wa molekuli. Ni wazi kwamba uso mkubwa, nguvu zaidi huenda, hivyo adsorbent iliyovunjika inatangaza vizuri zaidi. Ikiwa unasaga mkaa vizuri na kisha kuiweka chini ya kofia yenye mvuke ya bromini, utaona jinsi rangi ya bromini inavyopungua hatua kwa hatua na hatimaye kutoweka.
Ikiwa poda ya makaa ya mawe inatikiswa kwenye bomba la mtihani na suluhisho la permanganate ya potasiamu, fuchsin au tincture ya chai, basi ufumbuzi huu hivi karibuni hubadilika. Ukichemsha adsorbent pamoja na dutu iliyotangazwa kwenye uso wake ndani maji safi, basi rangi ya suluhisho inaonekana tena, tangu harakati za joto molekuli huongezeka na hutoka kwenye uso wa adsorbent - desorption hutokea.
Inapaswa pia kuzingatiwa kuwa jambo la catalysis, ambalo lilijadiliwa hapo juu, linahusiana kwa karibu na uzushi wa adsorption.
■ 4. Ni jambo gani linaloitwa adsorption?
5. Ni wapi pengine jambo la adsorption linafanyika, badala ya taratibu zinazohusiana na mkaa?
6. Toa maelezo ya jambo la desorption na uonyeshe sababu zinazochangia jambo hili.
Wakati wa kutibiwa na mvuke ya maji yenye joto kali, uchafu wa kigeni ambao wakati mwingine hupo huondolewa kwenye pores ya makaa ya mawe, na porosity ya makaa ya mawe huongezeka. Aina hii ya kaboni inaitwa kaboni iliyoamilishwa.
Kaboni iliyoamilishwa kutumika sana, hasa, katika mask ya gesi, iliyopendekezwa kwanza na msomi. N. D. Zelinsky kulinda njia ya upumuaji kutoka kwa gesi zenye sumu angani. Kwa mara ya kwanza mask hiyo ya gesi ilitumiwa wakati wa Vita Kuu ya Kwanza (Mchoro 64). Kinyago cha gesi huwa na barakoa au kofia ya chuma ambayo hukaa vizuri usoni na kichwani, bomba la bati linalounganisha kinyago kwenye sanduku lenye mawakala wa kusafisha hewa.
Mfumo wa valve huruhusu hewa iliyoingizwa ndani ya mask tu kupitia sanduku, na kutoa hewa moja kwa moja kwenye nafasi inayozunguka. Sanduku la barakoa la gesi lina kichujio cha kuzuia moshi kilichopangwa katika tabaka ambazo hunasa chembe ngumu na za matone, kifyonzaji cha kemikali ambacho hufunga vitu vyenye sumu vinavyoingia kwenye kisanduku, na kaboni iliyoamilishwa kwa kemikali.
Mkaa ulioamilishwa wakati mwingine hutolewa kama kusimamishwa kwa maji kwa mdomo ikiwa umezwa vitu vya sumu. Mkaa pia hutumiwa kutengeneza unga mweusi.
Kaboni ya amorphous kwa namna ya coke hutumiwa katika madini. Coke huzalishwa katika oveni za coke kutoka makaa ya mawe. Ni dutu ngumu, yenye vinyweleo ambayo ni karibu kaboni safi. Coke ni mafuta bora na wakala mzuri wa kupunguza.
Mchele. 64. Kifaa cha mask ya gesi na N. D. Zelinsky. 1-helmet; 2 - bomba la bati; 3 - valve ya kutolea nje; 4 - sanduku la chujio; 5 - mkaa ulioamilishwa; 6 - absorber kemikali; 7 - chujio cha kupambana na moshi.
Masizi hutolewa na mwako vitu vya gesi Na asilimia kubwa maudhui ya kaboni. Katika mfumo wa masizi, kaboni ya amofasi hutumiwa sana katika tasnia ya mpira na katika tasnia ya uchapishaji kwa utengenezaji wa wino wa uchapishaji. Masizi zaidi Ubora wa juu kupatikana kwa kuchoma mafuta ya gesi kama vile asetilini.
■ 7. Tengeneza na ujaze jedwali lifuatalo:
Tabia za kemikali za kaboni
Ikumbukwe kwamba mali kuu ya kaboni ni uwezo wake wa kupunguza. Carbon ni mojawapo ya mawakala bora wa kupunguza. Inapunguza kwa urahisi oksidi zao inapokanzwa:
na huwaka kwa urahisi katika oksijeni na kutengeneza monoksidi kaboni au dioksidi kaboni
2C + O2 = 2СО -
C + O2 = CO2
Inapochanganywa na metali, kaboni huunda carbides, ambayo ina muundo wa kipekee wa Masi. Kwa mfano, carbudi ya kalsiamu CaC2, ambayo hutumiwa sana katika teknolojia, ina muundo ufuatao:
Kaboni huchanganyika na hidrojeni tu kwa joto la takriban 1200°, na kutengeneza kiwanja cha kikaboni cha methane CH4:
C + 2H2 = CH4
■ 8. Piga hesabu ni kiasi gani cha shaba kinaweza kupunguzwa kutoka kwa oksidi ya CuO kwa kutumia kilo 24 za kaboni ikiwa upotezaji wa shaba ni 5%.
Wakati mvuke wa maji yenye joto kali hupitishwa kupitia makaa ya moto, mwisho hupunguzwa kutoka kwa maji, na kusababisha malezi ya gesi ya maji:
C + H2O = CO + Na
gesi ya maji
Licha ya uwezo mkubwa wa kupunguza kaboni, matumizi yake kama wakala wa kupunguza sio rahisi kila wakati, kwani ni hivyo imara. Ni rahisi zaidi kutumia mawakala wa kupunguza gesi. Kisha mgusano kati ya wakala wa kupunguza na dutu inayopunguzwa huwa kamili zaidi. Katika suala hili, ni vyema kubadili kaboni ndani ya monoxide ya kaboni, ambayo inaendelea mali yake ya kupunguza na wakati huo huo ni dutu ya gesi.
■ 9. Ni kiasi gani cha gesi ya maji (hali ya kawaida) inaweza kupatikana kwa kupitisha mvuke wa maji kupitia atomi za kaboni za gramu 5?
10. Nitrati ya shaba ilipigwa hadi mageuzi ya gesi ya kahawia yamesimama kabisa, baada ya hapo ilichanganywa na makaa ya mawe yaliyoangamizwa na calcined tena. Ni nini kilitokea kama matokeo ya mwitikio huo? Toa jibu lako, ukihalalisha kwa milinganyo ya majibu.
Oksidi za kaboni
Kuna oksidi mbili za kaboni zinazojulikana ambazo huonyesha digrii mbalimbali oxidation: CO na CO2.
Monoxide ya kaboni (II) CO, au monoksidi kaboni kama inavyoitwa, ni gesi isiyo na rangi, isiyo na harufu. Kiwango cha kuchemsha -191.5º. Ni nyepesi kidogo kuliko hewa na ni sumu sana. Sumu ya monoxide ya kaboni inaelezewa na ukweli kwamba pamoja na hemoglobin katika damu, ambayo inagusana nayo inapoingia kwenye mapafu, huunda carboxyhemoglobin, ambayo ni kiwanja kikali ambacho hakina uwezo wa kukabiliana na oksijeni. . Kwa hivyo, hemoglobini katika damu haina uwezo, na katika kesi ya sumu kali, mtu anaweza kufa njaa ya oksijeni. Monoxide ya kaboni inaweza kuingia kwenye chumba chenye joto na jiko ikiwa chimney hufunga mapema sana na monoksidi ya kaboni isiyochomwa inaingia sebuleni.
Sifa za kemikali za monoksidi kaboni ni tofauti sana. Hii gesi inayowaka, ambayo huwaka kwa urahisi na mwali wa bluu katika oksijeni na hewa kuunda dioksidi kaboni:
2CO + O2 = 2CO2
Kaboni katika mmenyuko huu ni iliyooksidishwa, ikisonga kutoka C +2 hadi C +4, i.e. inaonyesha mali ya kupunguza. Kwa hivyo, monoksidi kaboni inaweza kutumika kama wakala wa kupunguza. Hakika, monoxide ya kaboni inaweza kupunguzwa kutoka kwa oksidi:
FeO + CO = CO2 + Fe
Inapaswa pia kuzingatiwa kuwa monoxide ya kaboni ni oksidi isiyo ya kutengeneza chumvi.
■ 11. Kipengele cha kuongoza Pb, ambacho pia ni cha kikundi kidogo cha kikundi cha IV, kinaweza kuunda oksidi ambayo inaonyesha hali ya oxidation ya +2; kaboni pia inaweza kuunda oksidi, ambapo inaonyesha hali sawa ya oxidation. Linganisha sifa za kemikali za oksidi hizi mbili na uzionyeshe kwa milinganyo ya athari.
Kuwaka kwa monoxide ya kaboni, pamoja na mali zake za kupunguza, hufanya mafuta yenye thamani sana na wakala wa kupunguza katika matumizi mengi. michakato ya uzalishaji, hasa katika metallurgy, kwa hiyo monoxide ya kaboni huzalishwa hasa katika tanuu, ambazo huitwa jenereta za gesi (Mchoro 65).
Mchele. 65. Mzunguko wa jenereta ya gesi
Jenereta ya gesi ni tanuru ambayo coke hutiwa juu. Coke huwashwa moto kutoka chini, na hewa hutolewa kutoka chini ili kudumisha mwako wa coke. Wakati oksijeni hewani inapogusana na makaa ya moto, makaa ya mawe yanawaka na kutengeneza dioksidi kaboni:
C + O2 = CO2
Kupitia chumvi za makaa ya mawe baadae, dioksidi kaboni hupunguzwa hadi monoksidi kaboni: CO2 + C = 2CO
Matokeo yake, gesi ya jenereta ya utungaji wafuatayo hutoka kwenye jenereta ya gesi: CO + CO2 + N2 (hewa). Gesi hii inaitwa hewa. Gesi ya hewa ina dutu moja tu inayoweza kuwaka, CO, na dioksidi kaboni, CO2, ni ballast. Ili kuhakikisha kuwa hakuna ballast katika gesi, mvuke wa maji yenye joto kali hupitishwa kupitia jenereta, ambayo, ikiitikia na kaboni, huunda gesi ya maji:
C + H2O ⇄ CO + H2
Gesi ya maji haina ballast, kwani monoxide ya kaboni huwaka na ni wakala mzuri wa kupunguza, lakini wakati mvuke wa maji hupitishwa kwa makaa ya mawe kwa muda mrefu, mwisho hupungua na kuacha kufanya kazi. Ili kuzuia hili kutokea, mvuke wa hewa na maji hupitishwa kwa njia ya jenereta ya gesi, na kusababisha mchanganyiko wa gesi.
Gesi za wazalishaji hutumiwa sana katika teknolojia.
Mchele. 66. Mpango wa gesi ya makaa ya mawe chini ya ardhi.
■ 12. Ni kiasi gani cha gesi ya maji kitakachotolewa kwa kupitisha mvuke wa maji kupitia kilo 36 za makaa ya mawe?
13. Andika milinganyo ya athari zinazotokea wakati wa kupunguzwa kwa oksidi ya chuma (III) na gesi ya maji.
14. Unawezaje kutenganisha gesi zinazounda gesi ya jenereta ya hewa?
15. Gesi ya jenereta ya hewa ilipitishwa kwa ufumbuzi wa kalsiamu. Jinsi muundo umebadilika mchanganyiko wa gesi? Thibitisha kwa milinganyo ya majibu.
16. Je, gesi iliyochanganywa inatofautianaje na gesi ya hewa? Onyesha utungaji wa vipengele vya gesi iliyochanganywa.
Mnamo 1888, D.I. Mendeleev alipendekeza njia ya kutengeneza gesi ya chini ya ardhi ya makaa ya mawe. Inajumuisha zifuatazo. Katika mshono wa makaa ya mawe (Mchoro 66), visima viwili vinapigwa kutoka kwenye uso kwenda chini kwa umbali wa 25-30 m kutoka kwa kila mmoja. Kutumia hita za umeme, mshono wa makaa ya mawe hapa chini umewekwa moto. Wakati hewa inapitishwa kwenye kisima cha kupiga, mfereji huchomwa kati yake na bomba la gesi vizuri, kwa njia ambayo gesi hutiririka ndani ya bomba la gesi na kupanda juu ya uso kando yake. Katika sehemu ya chini kabisa ya mshono, kama katika jenereta ya gesi, makaa ya mawe huchomwa hadi kaboni dioksidi. Kiasi fulani cha juu, dioksidi kaboni hupunguzwa kuwa monoxide ya kaboni, na hata juu zaidi, chini ya ushawishi wa joto la mshono wa makaa ya mawe yenye joto, kunereka kavu hufanywa, bidhaa ambazo pia huondolewa kupitia kisima cha gesi. Bidhaa za kunereka kavu ni za thamani sana. Baadaye, gesi inayotoka hutenganishwa nao, baada ya hapo inaweza kutumika kwa madhumuni yake yaliyokusudiwa.
Mtayarishaji wa gesi hutumiwa katika madini, katika uzalishaji wa kioo na keramik, katika turbine za gesi na injini. mwako wa ndani, nyumbani.
Monoxide ya kaboni na hutumiwa sana katika tasnia awali ya kikaboni- wakati wa kupokea amonia; kloridi hidrojeni mafuta bandia, sabuni na kadhalika.
■ 17. Kuhesabu matumizi ya makaa ya mawe katika jenereta ya gesi ikiwa matokeo ni lita 112 za gesi ya maji.
Dioksidi kaboni CO2 ni oksidi ya kaboni ya juu zaidi, 44 cu. e. (ina uzito zaidi ya mara moja na nusu kuliko hewa). Kiwango cha mchemko (sublimation) -78.5 °.
Inapopozwa sana, dioksidi kaboni hubadilika kuwa misa dhabiti-kama theluji - "barafu kavu", ambayo kwa shinikizo la kawaida haibadiliki kuwa kioevu, lakini inaboresha, ambayo ni ya urahisi sana wakati wa kuhifadhi bidhaa zinazoharibika: kwanza, hakuna unyevu. , na pili, angahewa Dioksidi kaboni huzuia ukuaji wa bakteria na ukungu. Dioksidi kaboni - ya kawaida oksidi ya asidi, inayo mali zote za tabia.
■ 18. Andika milinganyo athari za kemikali, inayoonyesha sifa za kaboni dioksidi kama oksidi ya asidi.
Dioksidi kaboni huyeyuka kabisa katika maji: ujazo mmoja wa CO2 huyeyuka katika ujazo mmoja wa maji. Katika kesi hii, inaingiliana na maji kuunda asidi ya kaboni isiyo na msimamo: H2O + CO2 ⇄ H2CO3
Shinikizo linapoongezeka, dioksidi kaboni huongezeka kwa kasi. Huu ndio msingi wa matumizi ya CO2 katika uzalishaji wa vinywaji vya fizzy.
■ 19. Kujua mifumo ya mabadiliko ya usawa, onyesha ni mwelekeo gani usawa unaweza kubadilishwa katika athari.
CO2+ H2O ⇄ H2CO3
a) kuongezeka kwa shinikizo la damu; b) kuongeza joto.
Dioksidi kaboni haifai mwako au kupumua, na katika angahewa wanyama hufa si kutokana na sumu, lakini kutokana na ukosefu wa oksijeni. Kuungua tu kwa joto la juu sana kunaweza kuchoma dioksidi kaboni, kuitenganisha na hivyo kupunguza kaboni:
2Mg + CO2 = 2MgO + C
Wakati huo huo, dioksidi kaboni ni muhimu mimea ya kijani kwa mchakato wa photosynthesis. Kurutubisha anga na dioksidi kaboni katika greenhouses huongeza malezi ya viumbe hai na mimea.
KATIKA angahewa ya dunia ina 0.04% ya dioksidi kaboni. Kiasi kidogo cha dioksidi kaboni katika hewa huchochea shughuli za kituo cha kupumua.
Dioksidi kaboni kawaida hutengenezwa kwa kujibu chumvi za asidi ya kaboni na asidi kali zaidi:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2CO3
Utaratibu huu unafanywa katika maabara katika kifaa cha Kipp, kinachochaji kwa marumaru na asidi hidrokloriki.
Mchele. 67. Kizima moto cha povu. 1-tank na suluhisho la maji ya soda; 2 - ampoule na asidi sulfuriki; 3 - mpiga ngoma; 4 - mesh ya chuma; 5 - plagi; b - kushughulikia
Njia sawa ya kuzalisha dioksidi kaboni hutumiwa katika kinachojulikana kuwa moto wa povu (Mchoro 67). Kizima moto hiki ni silinda ya chuma iliyojaa suluhisho la soda ya Na2CO3. Ampoule ya kioo yenye asidi ya sulfuriki imewekwa katika suluhisho hili. Mshambuliaji amewekwa juu ya ampoule, ambayo, ikiwa ni lazima, inaweza kutumika kuvunja ampoule, na kisha itaanza kuingiliana na soda kulingana na equation:
Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2CO3
Dioksidi kaboni iliyotolewa kwa kiasi kikubwa huunda povu nyingi, ambayo hutolewa na shinikizo la gesi kupitia shimo kwenye ukuta wa upande na, kufunika kitu kinachowaka, huzuia upatikanaji wa oksijeni ya hewa kwake.
Kwa madhumuni ya viwanda, dioksidi kaboni hupatikana kutokana na mtengano wa chokaa:
CaCO3 = CaO + CO2
Dioksidi kaboni hutolewa wakati makaa ya mawe yanawaka na pia hutolewa wakati wa uchachushaji wa sukari na michakato mingine.
■ 20. Je, inawezekana kujaza kizima moto cha povu na suluhisho la carbonate nyingine badala ya suluhisho la soda? asidi ya sulfuriki badala yake na asidi nyingine. Toa mifano.
21. Mchanganyiko wa gesi yenye kaboni dioksidi, sulfidi hidrojeni na dioksidi ya sulfuri ilipitishwa kupitia maji ya iodini. Ni muundo gani wa mchanganyiko wa gesi kwenye duka? Ni nini katika suluhisho?
22. Ni kiasi gani cha kaboni dioksidi kitakachotolewa kwa kuchoma lita 112 za monoksidi kaboni?
23. Ni kiasi gani cha monoxide ya kaboni kinachoundwa wakati wa oxidation ya moles 4 za kaboni?
24. Ni kiasi gani cha kaboni dioksidi kinaweza kupatikana kutokana na mtengano wa 250 g ya chokaa iliyo na uchafu wa 20%, ikiwa mavuno ya CO2 ni 80% ya kinadharia?
25. Je, 1 m 3 ya mchanganyiko wa gesi yenye 70% ya monoksidi kaboni na 30% ya kaboni dioksidi ina uzito gani?
Asidi ya kaboni na chumvi zake
Dioksidi kaboni ni anhydride ya kaboni. H2CO3 yenyewe ni dutu dhaifu sana. Inapatikana tu katika suluhisho la maji. Unapojaribu kuitenga na suluhu hizi, inagawanyika kwa urahisi kuwa maji na dioksidi kaboni:
H2CO3 ⇄ H2O + CO2
H2CO3 ⇄ H + + HCO - 3 ⇄ 2H + + CO 2 3 -
ni sana elektroliti dhaifu; hata hivyo, kuwa dibasic, huunda safu mbili za chumvi: kati - na tindikali - bicarbonates. Chumvi za dioksidi kaboni zinavutia kwa sababu zinapofunuliwa na asidi, dioksidi kaboni hutolewa:
K2CO3 + 2HCl = 2KCl + H2CO3
■ 26. Andika mlingano ulio hapo juu katika umbo la ioni, na pia toa milinganyo miwili zaidi ya majibu inayoonyesha athari ya asidi kwenye.
27. Andika mlingano wa majibu kwa hatua ya asidi hidrokloriki kwenye bicarbonate ya magnesiamu katika fomu za molekuli na ionic.
Wakati wa kutibiwa na dioksidi kaboni na maji hugeuka kuwa bicarbonates. Inapokanzwa, mabadiliko ya nyuma hufanyika:
hali ya kawaida
CaCO3 + CO2 + H2O ⇄ Ca(HCO3)2
inapokanzwa
Mpito wa kaboni isiyoyeyuka hadi bicarbonate mumunyifu husababisha kuvuja kwa kaboni kutoka ukoko wa dunia, na kusababisha kuundwa kwa voids - mapango. Kaboni kwa sehemu kubwa isiyoyeyuka katika maji, isipokuwa kabonati madini ya alkali na amonia. Bicarbonates ni mumunyifu zaidi.
Miongoni mwa carbonates, CaCO3 inastahili tahadhari maalum, hutokea kwa aina tatu: marumaru, chokaa na chaki. Kwa kuongeza, pamoja na carbonate ya magnesiamu, ni sehemu ya mwamba wa dolomite MgCO3 · CaCO3. Licha ya hivyo muundo wa kemikali, mali ya kimwili ya miamba hii ni tofauti kabisa.
Marumaru ni dutu ngumu, fuwele ya asili ya moto. Hatua kwa hatua iliangazia ndani ya magma ya kupoeza. Mara nyingi marumaru hupakwa rangi na uchafu ndani rangi mbalimbali. Marumaru imeng'olewa vizuri sana na kwa hivyo hutumiwa sana kama nyenzo ya kumalizia kwa kufunika miundo ya ujenzi na uchongaji.
Chokaa - mwamba wa sedimentary asili ya kikaboni. Mara nyingi katika chokaa unaweza kupata mabaki ya wanyama wa kale, hasa mollusks katika shells calcareous. Wakati mwingine ni kubwa kabisa, na wakati mwingine huonekana tu chini ya darubini. Zaidi ya mamilioni ya miaka, chokaa imeunganishwa na kuwa ngumu sana hivi kwamba hutumiwa kama nyenzo za ujenzi. Lakini sasa inabadilishwa hatua kwa hatua na vifaa vya bandia vya bei nafuu, nyepesi na vyema zaidi. Chokaa hutumiwa hasa kuzalisha chokaa.
Chaki ni mwamba laini wa sedimentary nyeupe. Inatumika katika ujenzi kwa kupaka nyeupe. Wakati wa kutengeneza poda ya jino, chaki huyeyushwa kwanza katika asidi na kisha hutiwa tena, kwani ndani dutu ya asili ndogo zaidi kuja hela chembe chembe silika, ambayo inaweza kukwaruza enamel ya jino.
Calcium bicarbonate Ca(HCO3)2 hutokea katika asili katika hali iliyoyeyushwa. Imeundwa na hatua ya maji pamoja na dioksidi kaboni kwenye chokaa. Uwepo wa chumvi hii huwapa maji ugumu wa muda (carbonate).
Ya riba ya kipekee ni soda ya Na2CO3, ambayo wakati mwingine hutokea kwa kawaida katika maziwa yanayoitwa soda. Lakini kwa sasa, uchimbaji wa soda kutoka vyanzo vya asili inabadilishwa na uzalishaji bandia wa bei nafuu wa bidhaa hii. Ikiwa soda ina maji ya fuwele, basi inaitwa soda ya fuwele Na2CО3 10Н2О, lakini ikiwa haina, basi. soda ash. Soda hutumiwa sana katika tasnia ya sabuni, nguo, karatasi na glasi.
Bicarbonate ya soda, au bi carbonate ya sodiamu, au soda ya kuoka, NaHCO3 hutumiwa katika kuoka bidhaa za confectionery kama wakala wa chachu, na pia katika dawa ya asidi ya juu ya tumbo, kiungulia, kisukari, nk.
Potasiamu carbonate K2CO3, au potashi, kama soda, hutumiwa katika tasnia ya sabuni na katika utengenezaji wa glasi ya kinzani.
Ikumbukwe kwamba kaboni huunda kinachojulikana kama misombo ya kikaboni, idadi na anuwai ambayo huzidi sana misombo ya vitu vingine vyote vilivyochukuliwa pamoja. Utafiti wa kina wa misombo ya kaboni hutenganishwa katika uwanja huru unaoitwa kemia ya kikaboni.
■ 28. Jinsi ya kutofautisha carbonate ya sodiamu, iliyotolewa kwa fomu imara, kutoka kwa kila mmoja;
32. 2 kg ya kalsiamu carbonate ilikuwa calcined. Uzito wa mabaki baada ya calcination uligeuka kuwa kilo 1 g 800. Ni asilimia ngapi ya carbonate iliyoharibiwa?
33. Jinsi ya kuondokana na uchafu wa nitrati ya kalsiamu?
34. Vipi, kuwa na uwezo wako tu asidi hidrokloriki, kutambua bariamu carbonate, sulfite ya bariamu na sulfate ya bariamu?
35. Oksidi ya chuma (III) ilipunguzwa na monoxide ya kaboni iliyopatikana kutoka kilo 5 za makaa ya mawe. Ni chuma ngapi kilipatikana?
Carbon ni muhimu kipengele muhimu kwa wanyama na mimea. Mimea hutumia kaboni dioksidi kutoka kwa hewa na nishati kutoka kwa jua kuunda jambo la kikaboni. Herbivores ambazo hulisha mimea, kwa kutumia vitu hivi vilivyotengenezwa tayari, kwa upande wake hutumikia
Mchele. 68. Mzunguko wa kaboni katika asili
chakula kwa wawindaji. Mimea na wanyama, kufa, kuoza, oksidi na kubadilisha sehemu kuwa kaboni dioksidi, ambayo hutumiwa tena na mimea, na kuoza kwa sehemu kwenye udongo, na kutengeneza. aina tofauti mafuta. Wakati mafuta yanawaka, dioksidi kaboni hutolewa, ambayo huingia anga na hutumiwa na mimea (Mchoro 68).
MALI ZA KIKEMIKALI za RADON Tabia ya kemikali molekuli za isotopu yoyote ya radoni imedhamiriwa na mali yake gesi ajizi. Kweli, kati yao ...
Mada - 20: Kikundi kidogo cha kaboni. Nafasi ya kaboni ndani meza ya mara kwa mara. Alotropi ya kaboni.
Mwanafunzi lazima:
Jua:
· Vipengele vya kimuundo vya atomi ya kikundi kidogo cha kaboni.
· Sifa, muundo, maandalizi na matumizi ya misombo muhimu zaidi ya kemikali.
Kuwa na uwezo wa:
· Tabia mali ya jumla vikundi vidogo vya kaboni.
· Tunga fomula za kemikali misombo ya hidrojeni na oksijeni.
· Timiza majaribio ya kemikali, kuthibitisha mali ya yaliyojifunza yasiyo ya metali.
20.1. sifa za jumla zisizo za metali (IV)vikundi
Kikundi kikuu cha kikundi cha IV kinaundwa na vipengele kaboni (C), silikoni (Si), Kijerumani (Ge), bati (Sn), Na kuongoza(Pb).
Usanidi wa kielektroniki safu ya elektroni ya nje ya atomi za vitu vya kikundi hiki - ns2 n.p2 . KATIKA Hali ya ardhi (isiyo na msisimko) kwenye p-subblevel ina elektroni mbili ambazo hazijaoanishwa, ambazo huamua valence ya kawaida kwa vipengele vyote, sawa na (II). Wakati mpito wa atomi hadi hali ya msisimko, idadi ya elektroni ambazo hazijaoanishwa huongezeka hadi nne, hivyo valence nyingine ya tabia ni IV.
https://pandia.ru/text/80/150/images/image002_147.jpg" width="400" height="120">
Kaboni na silicon zinaonyesha chanya na Nanguvu hasi oxidation. Maonyesho ya metali Ge, Sn, Pb katika misombo yote digrii chanya oxidation, isipokuwa misombo ya hidrojeni GeH4, SnH4 na PbH4, ambayo si thabiti sana.
Kati ya kikundi kizima, kaboni pekee huunda kiwanja cha hidrojeni thabiti CH4.
Vipengele vya kikundi kidogo cha fomu ya kikundi IV oksidi za juu aina R02 na oksidi za chini aina RO. Asili ya oksidi hizi ni tofauti:
20.2.Kaboni
Fomula ya kielektroniki ya atomi ya kaboni ni ls22s22p2. Kielektroniki - fomula ya picha safu ya nje:
Valencies zinazowezekana: II, IV. Majimbo ya oxidation iwezekanavyo: -4, 0, +2, +4.
Katika misombo yake mingi, kaboni ina valencyIVna hali ya oksidi +4.
Kwa kuwa kaboni ina nishati kubwa ionization na chini elektroni mshikamano nishati, si sifa ya malezi vifungo vya ionic. Kwa kawaida, kaboni huunda vifungo vya chini vya polar.
Kipengele tofauti cha kaboni ni uwezo wa atomi zake kuungana na kuunda minyororo ya kaboni-kaboni: linear, matawi na mzunguko:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image005_76.jpg" width="373" height="282">
Grafiti- dutu laini ya kijivu giza na sheen ya metali. Lati ya kioo ina muundo wa layered (Mchoro 15).
Katika ndege ya safu moja, atomi za kaboni zimeunganishwa kwa kila mmoja na vifungo vikali vya covalent na kuunda pete sita za wanachama. Tabaka za kibinafsi za grafiti zinazojumuisha nambari isiyo na kikomo pete hizo zimeunganishwa kwa kila mmoja kwa kiasi dhaifu. Umbali kati ya tabaka katika kioo cha grafiti ni mara 2.5 zaidi kuliko umbali kati ya atomi za jirani kwenye ndege moja.
Kwa maneno mengine, kila atomi ya kaboni kwenye kimiani ya fuwele ya grafiti huunda vifungo 3 vikali vya covalent na atomi za kaboni kwenye safu sawa, ambayo inahitaji elektroni tatu za valence. Elektroni ya nne ni ya bure. Elektroni hizi za bure hushiriki katika uundaji wa vifungo kati ya tabaka, zikishirikiwa na atomi zote za kioo kulingana na aina. uhusiano wa chuma. Hivyo, kimiani kioo grafiti inaweza kuchukuliwa mpito kati ya atomiki na baa za chuma. Hii inaelezea kiwango cha juu cha umeme na conductivity ya mafuta ya grafiti.
Kwa kutoridhishwa fulani (kwa sababu ya uwepo wa uchafu) Kwa marekebisho ya allotropiki ya kaboni ni pamoja na kinachojulikana kaboni ya amofasi, wawakilishi muhimu zaidi ambao ni masizi, koka Na mkaa . Kutoka kwa mkaa, kwa kutibu kwa mvuke yenye joto kali kwa joto la juu, hupatikana kaboni iliyoamilishwa.
Marekebisho mengine ya allotropiki ya kaboni hupatikana kwa njia ya bandia - carbine Hii ni unga mweusi Na iliyochanganywa na chembe kubwa zaidi. Katika carbyne, atomi za kaboni zimeunganishwa kwa kila mmoja kwa minyororo mirefu ya aina mbili: Na kupishana mara tatu na vifungo moja... - C = C-C = C - C = C- ... na s mfumo endelevu vifungo mara mbili... = C = C = C = C = ... .B miaka iliyopita kiasi kidogo cha carbyne hupatikana katika asili.
20.2.2. Tabia za kemikali za kaboni
Kwa joto la kawaida, kaboni huonyesha kidogo shughuli za kemikali. Inapokanzwa reactivity huongezeka, hasa kwa grafiti na kaboni ya amofasi.
Kuwa na elektroni 4 kwenye safu ya elektroni ya nje, atomi za kaboni zinaweza kuzitoa, zikionyesha mali ya kurejesha:
C0- 4е → C+4
NA kwa upande mwingine, atomi za kaboni zinaweza kukubali elektroni 4 ambazo hazipo kwenye pweza, wakati zinaonyesha sifa za oksidi:
C0 + 4е→ S-4.
Kwa kuwa kaboni ina uwezo mdogo wa elektroni (ikilinganishwa na Na halojeni, oksijeni, nitrojeni na vitu vingine visivyo vya metali hai), basi mali yake ya oksidi hutamkwa kidogo.
1. Carbon kama wakala wa kupunguza
Wakati wa kuingiliana Na Dutu rahisi zinazoundwa na zisizo za kielektroniki zaidi, huonyesha mali ya kupunguza.
a) Kaboni iliyopashwa moto huwaka hewani
Na kuangazia kiasi kikubwa joto, kutengeneza oksidi
kaboni (CO2), au dioksidi kaboni:
C + 02 = CO2 + Q (T° = -394 kJ/mol).
Wakati kuna ukosefu wa oksijeni, monoksidi kaboni (II) au monoksidi kaboni CO huundwa:
2C + 02 → 2СО.
b) Kaboni ya moto huingiliana Na kijivu na yeye
kwa jozi, kutengeneza disulfidi ya salfa CS2 (disulfidi kaboni):
C + 2S = CS2 - Q (hii ni mmenyuko wa mwisho wa joto)
Disulfidi ya kaboni ni kioevu tete (Bp = 46 °C) kisicho na rangi na harufu ya tabia; ni kutengenezea bora kwa mafuta, mafuta, resini, nk.
c) Kati ya halojeni, kaboni humenyuka kwa urahisi zaidi
na fluorine:
C + 2F2 = CF4 tetrafluorocarbon
d) Carbon haiingiliani moja kwa moja na nitrojeni.
Carbon hufanya kama wakala wa kupunguza kuhusiana na vitu changamano:
a) wakati wa kupitisha mvuke wa maji kupitia moto
makaa ya mawe hutoa mchanganyiko wa kaboni (II) na hidrojeni (gesi ya maji) 
b) kwa joto la juu kaboni hupunguzwa
metali kutoka kwa oksidi zao:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image008_58.jpg" height="12">maitikio yanaonyesha kuwa kaboni iko karibu na metali katika uwezo wake wa kupunguza.
2. Carbon kama wakala wa vioksidishaji
Carbon huonyesha mali ya oksidi kuhusiana na metali na hidrojeni.
a) Kuna kiasi kikubwa cha hidrokaboni CxHy, i.e. misombo ya kaboni na hidrojeni. Hata hivyo, mwingiliano wa moja kwa moja wa vitu rahisi C na H2 hutokea kwa shida kubwa kwa joto la juu na shinikizo, mbele ya kichocheo (platinamu au nickel). Kutokana na hili majibu yanayoweza kugeuzwa Kaboni rahisi zaidi huundwa - methane.
b) Carbon huingiliana kwa urahisi zaidi na metali, na kutengeneza carbudi za chuma:
1
Ca + 2C ° = CaC2 calcium carbudi
Carbides ya chuma huingiliana kikamilifu na maji na asidi.
20.3. Tabia za jumla za silicon
Silicon ni analog ya kaboni. Usanidi wa kielektroniki wa atomi ya silicon:
Jengohttps://pandia.ru/text/80/150/images/image010_52.jpg" width="150 height=57" height="57">
Kama kaboni, silikoni ni isiyo ya chuma na huonyesha hali chanya na hasi za oksidi katika misombo yake, ya kawaida zaidi ikiwa yafuatayo: -4 (silane SiH4, silicides za chuma Mg2Si, Ca2Si, nk.);
O (dutu rahisi Si) +4 (silicon oksidi (IV), asidi ya silicic H2Si03 na chumvi zake - silicates, silicon (IV) halidi SiF, nk) Hali ya oxidation imara zaidi kwa silicon ni +4.
20.3.1. Kuwa katika asili
Silicon ni moja wapo ya vitu vya kawaida kwenye ukoko wa dunia (zaidi ya 25% ya misa). sehemu kuu Ukoko wa dunia una miamba ya silicate, ambayo ni misombo ya silicon yenye oksijeni na idadi ya vipengele vingine. Silicates asili ni dutu ngumu kabisa. Muundo wao kawaida huonyeshwa kama mchanganyiko wa oksidi kadhaa. Misombo iliyo na oksidi ya alumini huitwa aluminosilicates. Hizi ni: udongo mweupe A1203 2Si02 2N20, feldspar K20 A1203 6Si02, mica K20 A1203 6 Si02 H20.
Nyingi silicates asili V fomu safi ni mawe ya thamani, kwa mfano, aquamarine, emerald, topazi na wengine.
Sehemu kubwa ya silicon asilia inawakilishwa na oksidi ya silicon (IV) Si02. Si02 ya bure katika ukoko wa dunia inakaribia 12 %, kwa namna ya miamba 43%. KATIKA jumla zaidi ya 50% ya ukoko wa dunia ina oksidi ya silicon (IV).
Safi sana fuwele Si02 inajulikana kwa namna ya kioo cha mwamba na madini ya quartz. Quartz ni ya kawaida katika mfumo wa mchanga na chert ngumu ya madini (oksidi ya silicon (IV) iliyo na maji, au silika).
Silicon (IV) oksidi, yenye rangi na uchafu mbalimbali, huunda mawe ya thamani na ya nusu ya thamani: agate, amethisto, na yaspi. Silicon haitokei kwa fomu ya bure katika asili.
20.3.2. Risiti
Katika tasnia, mchanga safi wa Si02 hutumiwa kutengeneza silicon. Katika tanuu za umeme kwa joto la juu, silicon hupunguzwa kutoka kwa oksidi yake na coke (makaa ya mawe):
Si02 + 2C = Si + 2CO
Katika maabara, magnesiamu au alumini hutumiwa kama mawakala wa kupunguza:
Si02 + 2Mg I Si + 2MgO
3Si02 + 4A1 =° 3Si + 2A1203
Wengi silicon safi iliyoandaliwa kwa kupunguza tetrakloridi ya silicon na hidrojeni au zinki:
Wiring ya umeme" href="/text/category/yelektroprovodka/" rel="bookmark">ubadilishaji umeme. Silicon ya fuwele hupatikana kwa kusasisha silikoni ya amofasi. Silikoni ya amofasi inafanya kazi zaidi kuliko silikoni ya fuwele isiyo na kemikali badala ya ajizi. Silikoni ya fuwele ni amofasi. semiconductor, conductivity yake ya umeme huongezeka kwa taa na joto.
20.3.4. Tabia za kemikali
Sifa za kemikali za silicon kwa njia nyingi zinafanana na kaboni, ambayo inaelezewa na muundo sawa wa safu ya nje ya elektroniki. Katika hali ya kawaida silicon ni inert kabisa, ambayo ni kutokana na nguvu ya kimiani kioo. Moja kwa moja joto la chumba inaingiliana tu na fluorine. Kwa joto la 400-600 ° C, silicon humenyuka pamoja na klorini na bromini, na silicon iliyovunjwa huwaka katika oksijeni. Silikoni humenyuka pamoja na nitrojeni na kaboni kwenye joto la juu sana. Katika athari hizi zote, silicon hucheza jukumu la mrejeshaji.
https://pandia.ru/text/80/150/images/image013_31.jpg" width="355 height=108" height="108">
Katika teknolojia, carborundum huzalishwa katika tanuri za umeme kutoka kwa mchanganyiko wa mchanga na coke:
Carborundum ina kimiani kama kioo cha almasi ambapo kila atomi ya silikoni imezungukwa na atomi nne za kaboni na kinyume chake. Vifungo vya covalent kati ya atomi ni nguvu sana. Kwa hiyo, carborundum iko karibu na almasi kwa ugumu. Katika teknolojia, carborundum hutumiwa kutengeneza mawe ya kunoa na magurudumu ya kusaga.
Silicon, kama wakala wa kupunguza, pia huingiliana na baadhi vitu tata, kwa mfano, na floridi hidrojeni:
Haifanyi na halidi nyingine za hidrojeni.
Wakati wa baridi, silikoni humenyuka pamoja na mchanganyiko wa asidi ya nitriki na hidrofloriki (HF):
https://pandia.ru/text/80/150/images/image016_27.jpg" width="230" height="38 src=">
Silane ni gesi yenye sumu yenye harufu mbaya, huwaka kwa urahisi hewani:
SiH4 + 202 = Si02 + 2H20
20.3.4. Oksidi ya silicon (IV) Asidi ya Silicic nachumvi yake
Silicon oxide (IV) Si02 (silicon dioxide, silika, anhidridi ya asidi silicic) ni dutu ngumu, kinzani (hatua myeyuko 1713 ° C), isiyoyeyuka katika maji; Kati ya asidi zote, ni asidi ya hidrofloriki tu ambayo hutengana polepole:
Si02 + 4HF = SiF4T + 2H20
Je, oksidi ya asidi Si02 hutendaje inapokanzwa au muunganisho? oksidi za msingi, alkali na baadhi ya chumvi (kwa mfano, carbonates) na malezi ya asidi ya silicic - silicates.
Silikati za sodiamu na potasiamu zinazozalishwa kwa njia bandia - kioo mumunyifu- yenye hidrolisisi. Yao suluhisho la kujilimbikizia, kuitwa kioo kioevu, ina mmenyuko wa alkali sana. Kioo cha kioevu kutumika kwa ajili ya utengenezaji wa vitambaa vya kuzuia moto, uingizaji wa bidhaa za mbao, kama gundi na na kadhalika.
Asidi ya silika H2Si03 inahusu asidi dhaifu sana. Yuko ndani ya maji kiutendaji isiyoyeyuka, lakini huunda kwa urahisi suluhisho za colloidal. Inaweza kupatikana kutoka kwa ufumbuzi wa silicates kwa hatua ya asidi kali juu yao: hidrokloric, sulfuriki, asetiki na hata kaboni. H2Si03 hutiririka kutoka kwa suluhisho katika mfumo wa mvua ya rojorojo:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image018_25.jpg" width="170" height="28 src=">
20.3.5. Umuhimu wa matibabu na kibaolojia wa kaboni na silicon
Kaboni. Ni msingi wa misombo yote ya kikaboni, ni organogen namba moja. Sehemu ya seli na tishu, misombo yote hai ya kibiolojia. Katika mwili, bicarbonates za sodiamu na potasiamu Na asidi ya kaboni huunda mfumo wa bafa unaohusika katika kudumisha CBS(hali ya asidi-msingi ya mwili). Bicarbonate ya sodiamu (soda ya kuoka) hutumiwa kama antacid. Mkaa ulioamilishwa kama sorbent hutumiwa kwa gesi tumboni, sumu ya chakula, na pia sumu na alkaloids na chumvi za metali nzito.
Silikoni ni sehemu ya seli za epithelial na tishu zinazounganishwa, ini, tezi ya adrenal, na lenzi ya jicho. Ukiukaji wa kimetaboliki ya silicon huhusishwa na tukio la shinikizo la damu, rheumatism, hepatitis, nk.