Как поступить
в Онлайн-школу и получить аттестат?

Подробно расскажем о том, как перевестись на дистанционный формат обучения, как устроены онлайн-уроки и учебный процесс, как улучшить успеваемость и повысить мотивацию!

Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных

Конспект урока: Общая характеристика элементов IVА-группы. Углерод. Кислородные соединения углерода

Неметаллы

Общая характеристика элементов IVА-группы. Углерод

План урока

  • Общая характеристика IVA-группы.
  • Строение атома углерода.
  • Углерод как простое вещество.
  • Химические свойства углерода.

Цели урока

  • Рассмотреть строение атома и аллотропные модификации углерода.
  • Дать характеристику химическим свойствам углерода.
  • Рассмотреть круговорот углерода в природе.

Разминка

  • Охарактеризуйте углерод по положению в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.
  • Основываясь на положение углерода в периодической системе, предположите, какими свойствами он может обладать.

На внешнем электронном слое элементов IVA-группы располагаются четыре электрона. Для того, чтобы достичь устойчивого восьмиэлектронного состояния, им можно как присоединить четыре электрона, так и отдать четыре электрона. От чего зависит будет элемент отдавать электроны или принимать? От радиуса атома. Если радиус больше, электроны слабее связаны с ядром, следовательно, элементу легче их отдать. К таким элементам из IVA-группы относятся олово и свинец – металлы. Кремний и углерод имеют небольшие радиусы и относятся к неметаллам. А германий сочетает в себе свойства металла и неметалла.


Какую максимальную степень окисления могут приобретать элементы IVA-группы?


Строение атома углерода

 

Рисунок 1. Строение атома углерода Рисунок 1. Строение атома углерода

Углерод находится под шестым порядковым номером. 

 

В его ядре содержится шесть протонов, а в электронной оболочке – шесть электронов. Как уже было сказано, элементы IVA-группы, в том числе углерод, могут отдавать электроны, приобретая степень окисления +4 (она является максимальной). Также углерод может отдать только два электрона, приобретая степень окисления +2. 

 

Минимальная степень окисления равна −4. Ее могут принимать из IVA-группы только углерод и кремний.

Нахождение углерода в природе

 

В свободном состоянии на Земле углерод встречается в виде алмаза и графита.

Рисунок 2. Графит Рисунок 2. Графит

В виде соединений углерод можно обнаружить в составе:
 

  • нефти;
  • природного газа;
  • горючих сланцев;
  • карбонатных минералов;
  • органических веществ.

Хорошо известный вам углекислый газ – это оксид углерода (IV). Он содержится в атмосфере планеты и в природных водах в растворенном виде. Играет важную роль в круговороте углерода, участвуя в процессах дыхания и фотосинтеза.

Углерод как простое вещество
 

Рисунок 3. Алмаз и ограненный алмаз - бриллиант Рисунок 3. Алмаз и ограненный алмаз - бриллиант

Важнейшими и самыми распространенными аллотропными модификациями углерода являются графит и алмаз. На данный момент исследованы еще такие аллотропные модификации, как графен, карбин, фуллерены и пр.

 

Алмаз – прозрачное кристаллическое вещество, самое твердое из всех природных веществ. В чем причина такой твердости алмаза? Все дело в особой структуре атомной решетки, в которой каждый атом окружен четырьмя такими же атомами, расположенными в вершинах тетраэдра (рис.4).

Рисунок 4. Модели кристаллических решеток алмаза и графита Рисунок 4. Модели кристаллических решеток алмаза и графита

По цвету кристаллы алмаза чаще всего бесцветные, но за счет различных примесей могут приобретать окраску: синюю, голубую, красную или черную. Обладают очень сильным блеском.

 

Алмазы используют не только для изготовления ювелирных изделий. Благодаря высокой твердости их применяют для изготовления буров, свёрл, шлифовальных инструментов.

Графит – вещество темно-серого цвета, жирное на ощупь, имеет металлический блеск. В отличие от алмаза, графит очень мягкий, обладает хорошей тепло- и электропроводностью. Такая структура объясняется слоистым строением кристаллической решетки (рис.4). Атомы в кристаллической решетке лежат в одной плоскости и образуют прочные шестиугольники, но сами связи между слоями достаточно слабые.

 

Также различают аморфный углерод. По структуре он напоминает графит, но главное отличие в том, что в аморфном углероде атомы расположены не упорядоченно, а хаотично. К разновидностям аморфного углерода относятся сажа и древесный уголь.

 

Сажу получают при термическом разложении метана CH4 – вещества, которое является основной составляющей природного газа. Ее используют в промышленности для изготовления резины и химических источников тока.

 

Древесный уголь получают при нагревании кусочков древесины при высокой температуре без доступа воздуха. По структуре он пористый с большим количеством полостей, каналов и пустот. Благодаря этому у древесного угля есть способность к адсорбции, то есть к поглощению газов и растворенных веществ. Уголь с повышенной способностью к адсорбции называют активированным.

 

В металлургии углерод используют как восстановитель. Его получают из коксующихся углей – это особый вид каменного угля. Кокс – практически чистый углерод.

 

В результате коксования каменного угля получают: коксовый газ, каменноугольную смолу, аммиачную воду.

 

Химические свойства углерода

 

При нормальных условиях углерод – малоактивное вещество. При температуре 600-700°С горит, образуя углекислый газ:
 

C(алмаз) + O2 = СО2

 

Углерод –  хороший восстановитель в реакциях со сложными веществами-окислителями:
 

C + 4HNO3(конц., гор.) = CO2 + 4NO2 + 2H2O

 

Как мы уже говорили углерод используют в качестве восстановителя в металлургии:
 

3С + Fe2O3 = 2Fe + 3CO

 

Углерод –  окислитель :

 

1. взаимодействие с металлами с образованием карбидов:
 

Ca + 2C =t CaC2

 

2. взаимодействие с неметаллами с меньшим значением электроотрицательности:
 

Si0 + C0 = Si+4C-4

                                                                                       

C0 + 2H20 = C-4H4+1

 

При взаимодействии углерода и водорода образуется метан.


Упражнение 1

 

Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить цепочку превращений:  
 

 CO +С5 Al2O3 4 Al4C3 3 C 1 CH4 2 CO2


Контрольные вопросы

 

  1. Какие степени окисления проявляет углерод? Приведите примеры соединений.
  2. Дайте краткую характеристику аллотропным модификациям углерода.
  3. Опишите химические свойства углерода.


Предыдущий урок
Кислородные соединения серы
Неметаллы
Следующий урок
Соединения галогенов
Неметаллы
  • Этапы развития и современное хозяйство. Население и города Урала. Проблемы района

    География

  • Химический состав организма (белки, липиды, углеводы

    Биология

  • Участие граждан в политической жизни

    Обществознание

Зарегистрируйся, чтобы присоединиться к обсуждению урока

Добавьте свой отзыв об уроке, войдя на платфому или зарегистрировавшись.

Отзывы об уроке:
Пока никто не оставил отзыв об этом уроке