На нашем уроке мы узнаем особенности строения атома углерода, свойства простого вещества и применение.
Углерод – элемент IV группы главной подгруппы, 2 периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Заряд ядра углерода +6. Так как он находится во втором периоде, то у него содержится два энергетических уровня. На первом уровне 2 электрона, на втором 4. Электронная формула 1s2, 2s2,2p2. Как видно из электронно-графической схемы у атома углерода до заполнения подуровня не хватает четырех электронов, следовательно, он может их принимать, проявляя окислительные свойства. В таком случае углерод будет проявлять степень окисления -4. Также углерод может отдавать все электроны с внешнего уровня другому более электроотрицательному элементу. Тогда его степень окисления будет равна +4.
Также за счет наличия свободных орбиталей в возбужденном состоянии атом углерода может распаривать свои электроны и тогда его максимальная валентность будет равна IV.
Для углерода характерно явление аллотропии. В природе углерод встречается в виде двух аллотропных модификаций – алмаз и графит, которые резко различаются по физическим свойствам. Алмаз имеет атомную кристаллическую решетку, очень твердый, прозрачный, бесцветный, не проводит электрический ток. Графит также имеет атомную кристаллическую решетку, мягкий легко расслаивается на мельчайшие пластинки, серого цвета, хорошо проводит электрический ток. Помимо природных, существуют искусственные аллотропные модификации углерода. Карбин, имеющий линейное строение и применяемый в медицине для изготовления искусственных сосудов. Еще одна искусственная аллотропная модификация углерода – графен, представляющий собой слой атомов углерода толщиной в один атом. Фуллерен и графен – материалы будущего.
При обычных условиях углерод малоактивен. Но, при нагревании становится активным и может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Как окислитель углерод взаимодействует с металлами, образуя карбиды. Например, при взаимодействии углерода с алюминием образуется карбид алюминия. Атомы углерода принимают четыре электрона от атомов алюминия, переходя в степень окисления -4.Также углерод может взаимодействовать с водородом, образуя соединение метан – основной компонент природного газа
Восстановительные свойства углерод проявляет при взаимодействии с кислородом, причем, в избытке кислорода образуется оксид углерода четыре, этот процесс называют полным сгоранием, а при недостатке кислорода образуется оксид углерода два – неполное сгорание. Также как восстановитель углерод может взаимодействовать с оксидами металлов, например, при реакции его с оксидом меди два образуется медь и углекислый газ.
