Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Węglowce – węgiel -Ogólna charakterystyka węglowców -Węgiel i jego odmiany alotropowe -Ważniejsze związki węgla.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Węglowce – węgiel -Ogólna charakterystyka węglowców -Węgiel i jego odmiany alotropowe -Ważniejsze związki węgla."— Zapis prezentacji:

1 Węglowce – węgiel -Ogólna charakterystyka węglowców -Węgiel i jego odmiany alotropowe -Ważniejsze związki węgla

2 Ogólna charakterystyka węglowców Węgiel jest niemetalem, krzem i german są półmetalami, natomiast cyna i ołów są metalami Promień atomowy węglowców wzrasta w grupie wraz ze wzrostem liczby atomowej Z, energia jonizacji maleje w grupie wraz ze wzrostem liczby atomowej Z Węgiel wykazuje tendencję do tworzenia wiązań kowalencyjnych, typowe stopnie utlenienia węgla +II, +IV oraz –IV W grupie, wraz ze wzrostem liczby atomowej pierwiastki wykazują malejącą trwałość stopnia utlenienia +IV, trwałe stopnie utlenienia cyny i ołowiu wynosi +II

3 Węgiel - występowanie Węgiel w przyrodzie występuje w stanie wolnym i związanym: stan wolny – grafit i diament Stan związany – CO, CO 2, sole kwasu węglowego(IV) – węglany, związki organiczne, paliwa kopalne, Węgiel w związkach przyjmuje typowe stopnie utlenienia +IV i –IV, nie tworzy jonu prostego C 4+, może tworzyć jony C 4- (np. metanki – Al 4 C 3 ), C 2 2- ( np. acetylenki – Na 2 C 2, CaC 2, BaC 2 ), są to związki typu soli (węgliki jonowe)

4 Odmiany alotropowe węgla DiamentGrafitFulleren *bezbarwny, (zanieczyszczone - żółty, brunatny, czarny, rzadki zielony, nibieski lub czerwony), *kryształy kruche, ale bardzo twardy, *at. C na hybrydyzacji sp 3, atomy tkwią w narożach tetraedru powiązane pojedynczymi wiązaniami kowalencyjnymi z czteroma sąsiadującymi at. C *ciemnoszary, nieprzezroczysty z metalicznym połyskiem, *kryształy miękkie, łupliwe, tłusty w dotyku *at. C na hybrydyzacji sp 2, płaskie warstwy zbudowane z 6-cioczłonowych pierścieni atomów węgla, zhybrydyzowane orbitale tworzą wiązania pomiędzy atomami C, elektrony niezhybrydyzowane p tworzą rozmytą chmurę elektronową, pomiędzy warstwami działają słabe siły van der Vaalsa *żółtobrązowy, *at. C na hybrydyzacji sp 2, puste, zamknięte sieci zbudowane ze stykających się foremnych pięcio i sześcioczłonowych pierścieni atomów węgla,

5 Odmiany alotropowe węgla - cd DiamentGrafitFulleren * nie przewodzi prądu elektrycznego, przewodzi ciepło, * odporny na działanie powietrza, wody, kwasów nieutleniających i zasad, ogrzewany bez dostępu powietrza do temp ok o C przekształca się w grafit * dobrze przewodzi bardzo dobrze prąd elektryczny i ciepło, * odporny na działanie powietrza i wody, w podwyższonej temp. reaguje z fluorem i silnymi utleniaczami (HNO 3, KMnO 4,) oraz z litowcami, pod ciśnieniem 6-9GPa i w temp o C przekształca się w diament * półprzewodnik, * rozpuszcza się w węglowodorach alifatycznych i aromatycznych, w podwyższonej temp. reaguje z tlenem, wodorem, fluorem, chlorem, bromem, siarką i litowcami, w warunkach dużego ciśnienia i w wysokich temp. przekształca się w grafit lub diament

6 Odmiany alotropowe węgla - cd DiamentGrafitFulleren

7 Właściwości węgla Reakcje węgla z tlenem – grafit jest bardziej reaktywny niż diament, niezależnie od odmiany alotropowej spala się: 2C + O 2  2CO C + O 2  CO 2 Węgiel w podwyższonej temp. reaguje z fluorem, chlorem, tworząc związki o ogólnym wzorze CX 4, wodorem, siarką -CS 2 ; azotem -(CN) 2 i metalami głównie grupy 1, 2 i 13 tworząc metanki, acetylenki, allilki – węgliki jonowe, rozpuszcza się w ciekłym żelazie

8 Węgiel – zastosowanie Diament – utwardzanie wierteł, materiał szlifierski i tnący, jubilerstwo, Grafit – produkcja elektrod do ogniw i elektrolizerów, smary odporne na wysokie temperatury, cegły i tygle ogniotrwałe, produkcja farb drukarskich i tuszu, konstrukcja bomb grafitowych do niszczenia napowietrznych instalacji elektrycznych, moderator w reaktorach jądrowych Fulleren – materiały półprzewodnikowe i nadprzewodzące, polimery fotoprzewodzące

9 Węgiel – ważniejsze związki Tlenek węgla(II) – CO: bezbarwny, bezwonny gaz, o gęstości mniejszej od gęstości powietrza, bardzo trudno rozpuszczalny w wodzie, silnie trujący Gaz palny, pali się niebieskim płomieniem, ma właściwości redukujące FeO + CO  Fe + CO 2 Wobec wody jest obojętny, w temp. ok. 280 o C ulega konwersji : CO + H 2 O(g)  CO 2 + H 2 Na gorąco reaguje z roztworami mocnych zasad: CO + NaOH(aq)  HCOONa

10 Węgiel – ważniejsze związki - cd Tlenek węgla(IV) – CO 2 : gaz bezbarwny, bezwonny i bez smaku, o gęstości większej od gęstości powietrza, łatwo ulega skropleniu i zestaleniu pod zwiększonym ciśnieniem – suchy lód, w warunkach normalnego ciśnienia sublimuje w temp. -78 o C CO 2 trudno rozpuszcza się w wodzie, część rozpuszczonego tworzy kwas węglowy(IV) CO 2. H 2 O (aq) lub H 2 CO 3(aq) CO 2 jest biernym chemicznie gazem, o słabych właściwościach utleniających, można go zredukować tylko silnymi reduktorami CO 2 + Mg  MgO + CO; CO 2 + C  2CO

11 Węgiel – ważniejsze związki - cd Otrzymywanie tlenków węgla: CO 1. Spalenie węgla przy ograniczonym dostępie tlenu: 2C + O 2  2CO 2. Redukcja tlenku węgla(IV) CO 2 + C  2CO 3. Działaniem pary wodnej na koks C + H 2 O  CO + H 2 4. Dehydratacja (odwodnienie) kwasu metanowego stężonym H 2 SO 4 HCOOH  CO + H 2 O

12 Węgiel – ważniejsze związki - cd Otrzymywanie tlenków węgla: CO 2 1. Spalanie węgla przy pełnym dostępie tlenu C + O 2  CO 2 2. Spalanie CO 2CO + O 2  2CO 2 3. Wypieranie z soli węglanowych(IV) MgCO 3 + 2HCl  MaCl 2 + CO 2 + H 2 O 4. Termiczny rozkład soli węglanowych(IV) CaCO 3  CaO + CO 2 5. Produkt uboczny fermentacji alkoholowej, spalania związków organicznych

13 Węgiel – ważniejsze związki - cd Budowa cząsteczki CO: cząsteczka zwiera wiązanie potrójne (przy założeniu, że atomy występują na hybrydyzacji sp obu atomów), dwa wiązania kowalencyjne spolaryzowane utworzone przez uwspólnienie elektronów atomu C i O oraz trzecie koordynacyjne utworzone przez parę elektronową pochodzącą od atomu tlenu IC = OI

14 Węgiel – ważniejsze związki - cd Zastosowanie CO: składnik gazu generatorowego (CO + N 2 ), gazu wodnego (CO + H 2 ). Tlenek w mieszaninie z wodorem jest wykorzystywany do syntez chemicznych, między innymi do produkcji metanolu: (katalizator Cr 2 O 3, CuO): CO + 2H 2  CH 3 -OH Zastosowanie CO 2 : wypełnianie gaśnic śniegowych (skroplony pod wysokim ciśnieniem), pianowych (dwa zbiorniki wypełnione: I roztwór Na 2 CO 3 + środek pianotwórczy; II rozcieńczony H 2 SO 4, po uruchomieniu gaśnicy Na 2 CO 3 + H 2 SO 4  Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O) w chłodnictwie w postaci suchego lodu, produkcja gazowanych napojów, mocznika

15 Węgiel – ważniejsze związki - cd Kwas węglowy(IV) H 2 CO 3 (hydrat CO 2 ) – otrzymuje się przez rozpuszczenie w wodzie CO 2, tylko 0,1% gazu wchodzi w reakcję z wodą, powstaje bardzo słaby kwas dwuprotonowy (dwuwodorowy) H 2 CO 3, jest to kwas nietrwały, ulega rozkładowi z wydzieleniem CO 2, stężenie w roztworze dochodzi do 0,002% CO 2(g) + H 2 O ↔ CO 2(aq) + H 2 O (c) ↔ HCO H + ↔ CO H + Kwas ten ulega dwustopniowej dysocjacji, więc może utworzyć dwa rodzaje soli: wodorowęglany i węglany, np. NaHCO 3 i Na 2 CO 3

16 Węgiel – ważniejsze związki - cd Wodorowęglany i wodorowęglany: węglany i wodorowęglany litowców (oprócz litu) oraz amonu są rozpuszczalne w wodzie, ulegają hydrolizie anionowej, wodne roztwory tych soli mają odczyn zasadowy: HCO H 2 O  H 2 CO 3 + OH - CO H 2 O  HCO OH - Termiczny rozkład soli kwasu węglowego: CaCO 3(s)  CO 2(g) + CaO (s) 2NaHCO 3(s)  Na 2 CO 3(s) + CO 2(g) + H 2 O (g) (NH 4 ) 2 CO 3(s)  2NH 3(g) + CO 2(g) + H 2 O (g) Wodorowęglan sodu i węglan amonu stosowane są jako środki spulchniające w piekarnictwie

17 Węgiel – ważniejsze związki - cd Cyjanowodór (kwas pruski) – HCN: bezbarwna lotna ciecz, o zapachu gorzkich migdałów, w wodzie rozpuszcza się w dowolnych stosunkach, wodny roztwór ma odczyn kwasowy, jest słabszy od kwasu węglowego HCN + H 2 O  H 3 O + + CN - HCN występuje w dwóch odmianach izomerycznych, w stanie równowagi, w temp. pokojowej 99% cyjanowodór i 1% izocyjanowodór: H – C ≡ N: ↔ :C ≡ N – H cyjanowodór izocyjanowodór Cyjanowodór i cyjanki są bardzo silnymi truciznami

18 Węgiel – ważniejsze związki - cd Otrzymywanie HCN: 2KCN + H 2 SO 4  2HCN + K 2 SO 4 Hg(CN) 2 + H 2 S  2HCN + HgS (przepuszczanie siarkowodoru na cyjankiem rtęci w temp. wyższej od temp. pokojowej) Sole kwasu cyjanowodorowego: cyjanki litowców i berylowców oraz rtęci są dobrze rozpuszczalne w wodzie, wodne roztwory cyjanków metali grupy 1 i 2 mają odczyn zasadowy, ulegają hydrolizie anionowej CN - + H 2 O  HCN + OH - Jony cyjankowe bardzo łatwo łączą się z jonów metali bloku d, tworząc związki kompleksowe, cyjanki stosuje się w chemii analitycznej, do otrzymywanie złota i srebra (rozpuszczalne związki kompleksowe), w procesach pozłacania i posrebrzania metali

19 Węgiel – ważniejsze związki - cd Węgliki – związki węgla z pierwiastkami wykazującymi niższą elektroujemność od węgla, związki węgla z metalami, krzemem oraz bromem, najważniejszą grupę stanowią węgliki jonowe, czyli węgliki typu soli (węgliki metali grupy 1, 2 oraz 13), otrzymuje się je przez ogrzewanie metalu lub jego tlenku z węglem lub węglowodorem Ze względu na produkt hydrolizy, węgliki dzieli się na: metanki, acetylenki i allilki

20 Węgiel – ważniejsze związki - cd Metanki (jon C 4- ): Al 4 C 3, w wodzie lub kwasie chlorowodorowym ulegają hydrolizie, produktem jest metan Al 4 C H 2 O  3CH 4 + 4Al(OH) 3 Al 4 C HCl  3CH 4 + 4AlCl 3 Acetylenki (jon C 2 2- ): Na 2 C 2, BaC 2, CaC 2, Al 2 C 6, w wodzie ulegają hydrolizie, produktem jest acetylen (etyn ) CaC 2 + 2H 2 O  CH ≡ CH + Ca(OH) 2 Allilek (jon C 3 4- ): Mg 2 C 3, w wodzie ulega hydrolizie, produktem jest propyn Mg 2 C 3 + 2H 2 O  2MgO + CH ≡ C – CH 3


Pobierz ppt "Węglowce – węgiel -Ogólna charakterystyka węglowców -Węgiel i jego odmiany alotropowe -Ważniejsze związki węgla."

Podobne prezentacje


Reklamy Google