Вуглець – хімія

Будова і властивості атомів. Вуглець С – перший елемент головної підгрупи IV групи Періодичної системи Д. І. Менделєєва. Його атоми містять на зовнішньому енергетичному рівні чотири електрони, тому вони можуть приймати чотири електрона, набуваючи при цьому ступінь окислення -4, т. Е. Проявляти окисні властивості і віддавати свої електрони більш електронегативний елементам, т. Е. Проявляти відновні властивості, набуваючи при цьому ступінь окислення +4.

Вуглець – проста речовина. Ви вже знаєте, що вуглець утворює аллотропние модифікації – алмаз і графіт.

Алмаз – прозоре кристалічна речовина, саме тверде з усіх природних речовин. Він служить еталоном твердості, яка за десятибальною системою оцінюється вищим балом 10. Така твердість алмазу обумовлена ​​особливою структурою його атомної кристалічної решітки (рис. 142). У ній кожен атом вуглецю оточений такими ж атомами, розташованими у вершинах правильного тетраедра.

Кристали алмаза звичайно безбарвні, але бувають синього, блакитного, червоного і чорного кольорів. Вони мають дуже сильний блиск завдяки високій светопреломляющей і світловідбиваючої здібності.

Алмази були відомі ще в давнину. Саме слово «алмаз» походить або від арабського алмас, що означає «твердейший», або від грецького слова адамас – «непохитний, непереборний». Масу алмазів вимірюють у каратах, 1 карат відповідає 0,2 м Огранований прозорі алмази називаються діамантами. Вони прикрашають корони царів колишньої Російської імперії, орден Святого Андрія Первозванного (рис. 143).

Великі алмази (рис. 144) мають імена і свою біографію. Найбільший зі знайдених алмазів – це «Куллінан» з Південної Африки (+3025 каратів). У Алмазному фонді Росії зберігається знаменитий алмаз «Шах» в 87 каратів. Їм перське уряд розплатилося за життя загиблого в Тегерані в 1829 р відомого російського письменника і дипломата А. С. Грибоєдова.

Алмази – це не тільки ювелірні камені. Завдяки винятково високої твердості алмази застосовують для виготовлення бурів, свердел, шліфувальних інструментів, різання скла.

Найбільші родовища алмазів знаходяться в Південній Африці. У Росії алмази добувають в Якутії.

Графіт – темно-сіре, жирне на дотик кристалічна речовина з металевим блиском. На відміну від алмаза, графіт м’який (залишає слід на папері) і непрозорий, добре проводить теплоту і електричний струм. М’якість графіту обумовлена ​​шаруватою структурою (рис. 145). У кристалічній решітці графіту атоми вуглецю, що лежать в одній площині, міцно пов’язані в правильні шестикутники. Зв’язки між шарами Маломіцні. Він дуже тугоплавок.

З графіту виготовляють електроди (згадайте електролітичне отримання алюмінію), тверді мастила, сповільнювачі нейтронів в ядерних реакторах, стрижні для олівців. При високих температурах і тиску з графіту отримують штучні алмази, які широко застосовуються в техніці.

Подібне з графітом будову мають сажа і деревне вугілля. Деревне вугілля отримують при сухій перегонці деревини. Завдяки своїй пористій поверхні він поглинає гази і розчинені речовини. Така властивість деяких речовин називається адсорбцією.

Чим більше пористість деревного вугілля, тим ефективніше адсорбція. Щоб збільшити поглинальну здатність, деревне вугілля обробляють гарячим водяною парою. Оброблений таким способом вугілля називають активованим (рис. 146). У медицині активоване вугілля (карболен) використовують як адсорбуючого кошти при отруєннях.

Як ви вже знаєте, активоване вугілля – це основний матеріал для виготовлення побутових фільтрів сорбентних типу (чому ці фільтри так називаються?).

Якщо кинути шматочки активованого вугілля в колбу з бурим газом NO2, то бура забарвлення в колбі зникне (рис. 147). На поглинальної здатності активованого вугілля заснована дія протигазів – пристроїв для захисту від шкідливих домішок, наявних у повітрі. Перший протигаз був винайдений видатним російським хіміком Н.Д.Зелінським і врятував життя тисячам солдатів в період Першої світової війни.

Активоване вугілля широко застосовують в промисловості для очищення багатьох продуктів, наприклад спирту від сивушних масел, цукрового сиропу від забарвлених речовин, для уловлювання бензину з природних газів. Інші області застосування вуглецю (активованого вугілля, графіту, сажі) ви знайдете на малюнку 148.

Хімічні властивості вуглецю. Алмаз і графіт з’єднуються з киснем при дуже високій температурі. Сажа і вугілля взаємодіють з киснем набагато легше, згораючи в ньому.

Посилання на основну публікацію