Углерод — характеристика, строение и свойства элемента

Качественные реакции

Качественная реакция на карбонат-ионы CO32- — взаимодействие  солей-карбонатов с сильными кислотами. Более сильные кислоты вытесняют угольную кислоту из солей. При этом выделяется бесцветный газ, не поддерживающий горение – углекислый газ.

Например, карбонат кальция растворяется в соляной кислоте:

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2

Видеоопытвзаимодействия карбоната кальция с соляной кислотой можно посмотреть  здесь.

Качественная реакция на углекислый газ CO2 – помутнение известковой воды при пропускании через нее углекислого газа:

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

При дальнейшем пропускании углекислого газа осадок растворяется, т.к. карбонат кальция под действием избытка углекислого газа переходит в растворимый гидрокарбонат кальция:

CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2

Видеоопытвзаимодействия гидроксида кальция с углекислым газом (качественная реакция на углекислый газ) можно посмотреть  здесь.

Углекислый газ СО2не поддерживает горение. Угарный газ CO горит голубым пламенем.

Применение[]

Железоуглеродистые сплавы
Фазы железоуглеродистых сплавов
Феррит (твердый раствор внедрения C в α-железе с объемно-центрированной кубической решеткой)Аустенит (твердый раствор внедрения C в γ-железе с гранецентрированной кубической решеткой)Цементит (карбид железа; Fe3C метастабильная высокоуглеродистая фаза)Графит стабильная высокоуглеродистая фаза
Структуры железоуглеродистых сплавов
Ледебурит (эвтектическая смесь кристаллов цементита и аустенита, превращающегося при охлаждении в перлит)Мартенсит (сильно пересыщенный твердый раствор углерода в α-железе с объемно-центрированной терагональной решеткой)Перлит (эвтектоидная смесь, состоящая из тонких чередующихся пластинок феррита и цементита) Сорбит (дисперсный перлит) Троостит (высокодисперсный перлит)Бейнит (устар: игольчатый троостит) — ультрадисперсная смесь кристаллов низкоуглеродистого мартенсита и карбидов железа
Стали
Конструкционная сталь (до 0,8 % C)Инструментальная сталь (до ~2 % C)Нержавеющая сталь (легированная хромом)Жаростойкая стальЖаропрочная стальВысокопрочная сталь
Чугуны
Белый чугун (хрупкий, содержит ледебурит и не содержит графит)Серый чугун (графит в форме пластин)Ковкий чугун (графит в хлопьях) Высокопрочный чугун (графит в форме сфероидов)Половинчатый чугун (содержит и графит, и ледебурит)

Углерод играет огромную роль в жизни человека. Его применения столь же разнообразны, как сам этот многоликий элемент.

Углерод является основой всех органических веществ. Любой живой организм состоит в значительной степени из углерода. Углерод — основа жизни. Источником углерода для живых организмов обычно является СО₂ из атмосферы или воды. В результате фотосинтеза он попадает в биологические пищевые цепи, в которых живые существа пожирают друг друга или останки друг друга и тем самым добывают углерод для строительства собственного тела. Биологический цикл углерода заканчивается либо окислением и возврашением в атмосферу, либо захоронением в виде угля или нефти.

Углерод в виде ископаемого топлива: угля и углеводородов(нефть, природный газ) — один из важнейших источников энергии для человечества.

Углерод в сталелитейной промышленности один из важнеших компонентов сплавов железо-углерод (производсво чугуна и стали).

Графит используется в карандашной промышленности. Также его используют в качестве смазки при особо высоких или низких температурах.

Алмаз, благодаря исключительной твердости, незаменимый абразивный материал. Кроме этого, ограненные алмазы — бриллианты используются в качестве драгоценных камней в ювелирных украшениях. Благодаря редкости, высоким декоративным качествам и стечению исторических обстоятельств, алмаз неизменно является самым дорогим драгоценным камнем.
Исключительно высокая теплопроводность алмаза (до 2000 Вт/м•К) делает его перспективным материалом для полупроводниковой техники в качестве подложек для процессоров. Но относительно высокая цена (около 50 долларов/грамм) и сложность обработки алмаза ограничивают его применение в этой области. В то же время определенные успехи в области выращивания алмазных пленок уже сейчас позволят говорить вполне серьёзно о смене «кремниевой эры» в микроэлектронике на «Алмазную эпоху» и в тысячи и десятки тысяч раз увеличить быстродействие ЭВМ, а в сочетании с нанотехнологиями и применением оптических способов управления такими процессорами поднять быстродействие от современного уровня свыше миллиарда раз (9—10 порядков!).

Нахождение углерода в природе

Основная масса углерода существует в виде природных карбонатов кальция CaCO₃ (мела, мрамора, известняка) и магния MgCO₃, а также горючих ископаемых.

УГЛЕРО́Д, -а, м. Химический элемент, важнейшая составная часть всех органических веществ в природе.

Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

Углеро́д (химический символ — C; лат. Carboneum) — химический элемент четырнадцатой группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы четвёртой группы), 2-го периода периодической системы химических элементов. Порядковый номер 6, атомная масса — 12,0107.

УГЛЕРО’Д, а, м. (хим.). Химический элемент, являющийся важнейшей составной частью всех органических веществ в природе.

2. исч. хим. жарг. атом углерода

Фразеологизмы и устойчивые сочетания

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.

Вопрос: дробилка — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?

Предложения со словом «углерод&raquo

Он знал, разумеется, что молекула двуокиси углерода поглощает энергию в инфракрасном диапазоне и что человечество выпускает эти молекулы в атмосферу в нарастающих количествах.

Пальховский объявлял, что труд женщины, по законам природы, должен ограничиваться рождением детей; как г. Куторга (натуралист) относил углерод к числу газов; как г. Берви утверждал, что иногда часть бывает равна своему целому, и пр. и пр.

Сочетаемость слова «углерод&raquo

Окси́ды углеро́да — бинарные химические соединения (оксиды) углерода с кислородом. Кроме двух неорганических представителей — угарного газа и углекислого газа, все остальные оксиды углерода относят к органическим соединениям.

Моноокси́д углеро́да (уга́рный газ, о́кись углеро́да, оксид углерода(II)) — бесцветный чрезвычайно токсичный газ без вкуса и запаха, легче воздуха (при нормальных условиях). Химическая формула — CO.

Углеро́д (C, лат. carboneum) — химический элемент, символизируемый буквой C и имеющий атомный номер 6. Элемент является четырехвалентным неметаллом, т. е. имеет четыре свободных электрона для формирования ковалентных химических связей. Он располагается в 14 группе периодической системы. Три изотопа данного элемента встречаются в окружающем нас мире. Изотопы 12C и 13C являются стабильными, в то время как 14C- радиоактивный (период полураспада данного изотопа составляет 5,730 лет). Углерод был известен.

• Какие типы динамометров вам известны физика 7 класс кратко

    

• Календарно тематический план доу

    

• Что такое егэ кратко

    

• Почему отличается стоимость кредитования при использовании разных инструментов кратко

    

• Почему фет разорвал отношения с журналом современник кратко

Химические свойства

Углерод – это химический элемент, который встречается в различных формах и имеет множество применений в промышленности и науке. Он является необходимым элементом для жизни и является основой органических соединений. В природе углерод встречается в виде графита и алмазов, а также в органических соединениях, таких как уголь, нефть и газ. Углерод очень реакционен и может образовывать множество соединений. Углерод имеет многочисленные применения в промышленности, включая производство стали, графитных изделий, термостойких материалов, твердых тел, электродов, смазок и многих других. Он также находит применение в науке, включая использование углеродных нанотрубок в электронике и использование углерода в качестве катализатора в химических процессах. Таким образом, углерод – это очень важный элемент, который имеет множество форм и свойств и найдет применение в различных областях науки и техники.

Неорганические соединения

Карбиды, карбонаты и оксиды – это неорганические соединения углерода, которые имеют широкое применение в промышленности. Например, карбид кремния используется в производстве керамики, а карбид тунгстена – в производстве твердых сплавов и резцов для обработки металлов. Карбонаты углерода, такие как известняк и мрамор, используются в строительстве и производстве цемента. Оксид углерода, также известный как угарный газ, образуется при сгорании угля и используется в производстве соды и других химических веществ

Таким образом, эти неорганические соединения углерода имеют важное значение в промышленности и других отраслях науки

Органические соединения

Органические соединения являются неотъемлемой частью нашей жизни. Они могут быть найдены во многих материалах, таких как пищевые продукты, лекарства, одежда, пластик и многое другое. Углерод является ключевым элементом в органических соединениях, и его уникальные свойства делают его важным компонентом во многих материалах и продуктах. Органические соединения могут быть твердыми, жидкими или газообразными, и они имеют множество применений в различных отраслях науки. Например, многие лекарства являются органическими соединениями, а пищевые продукты содержат органические соединения, которые дают им вкус и аромат. Кроме того, органические соединения используются в производстве пластиков, красок, косметики, парфюмерии и многих других продуктах. Таким образом, углерод и органические соединения, которые он образует, являются важными компонентами нашей жизни и имеют множество применений в различных областях науки и техники.

Химические свойства углерода

При нормальных условиях углерод является инертным веществом, но при нагревании может реагировать с разнообразными простыми и сложными веществами.

Выше уже было сказано, что на внешнем энергетическом уровне углерода находится 4 электрона (ни туда, ни сюда), поэтому углерод может, как отдавать электроны, так и принимать их, проявляя в одних соединениях восстановительные свойства, а в других — окислительные.

Углерод является восстановителем в реакциях с кислородом и другими элементами, имеющими более высокую электроотрицательность (см. таблицу электроотрицательности элементов):

• при нагревании на воздухе горит (при избытке кислорода с образованием углекислого газа; при его недостатке — оксида углерода(II)):
  C + O₂ = CO₂; 2C + O₂ = 2CO.
• реагирует при высоких температурах с парами серы, легко взаимодействует с хлором, фтором:
  C + 2S = CS₂
  C + 2Cl₂ = CCl₄
  2F₂ + C = CF₄
• при нагревании восстанавливает из оксидов многие металлы и неметаллы:
  C + Cu+2O = Cu + C+2O;
  C+C+4O₂ = 2C+2O
• при температуре 1000°C реагирует с водой (процесс газификации), с образованием водяного газа:C + H₂O = CO + H₂;

Углерод проявляет окислительные свойства в реакциях с металлами и водородом:

• реагирует с металлами с образованием карбидов:
  Ca + 2C = CaC₂
• взаимодействуя с водородом, углерод образует метан:C + 2H₂ = CH₄

Углерод получают термическим разложением его соединений или пиролизом метана (при высокой температуре): CH₄ = C + 2H₂.

Применение углерода

Соединения углерода нашли самое широкое применение в народном хозяйстве, перечислить все их не представляется возможным, укажем только некоторые:

• графит применяется для изготовления грифелей карандашей, электродов, плавильных тиглей, как замедлитель нейтронов в ядерных реакторах, как смазочный материал;
• алмазы применяются в ювелирном деле, в качестве режущего инструмента, в буровом оборудовании, как абразивный материал;
• в качестве восстановителя углерод используют для получения некоторых металлов и неметаллов (железа, кремния);
• углерод составляет основную массу активированного угля, который нашел широчайшее применение, как в быту (например, в качестве адсорбента для очистки воздуха и растворов), так и в медицине (таблетки активированного угля) и в промышленности (в качестве носителя для каталитических добавок, катализатора полимеризации и проч.).

Химические свойства углерода

Способность образовывать связи

Углерод является основным элементом органической химии, так как он обладает уникальной способностью образовывать связи с другими атомами углерода и различными элементами. Это позволяет ему образовывать разнообразные органические соединения, такие как углеводороды, аминокислоты, жиры и прочие.

Способность каталитического действия

Углерод может также выступать в роли катализатора, то есть ускорять химические реакции, не участвуя в них самостоятельно. Например, платиновый катализатор, содержащий углерод, используется в процессе синтеза аммиака.

Окислительные свойства

Углерод может проявлять окислительные свойства, то есть способность вступать в реакции окисления. Например, при сгорании углерода в присутствии кислорода образуется углекислый газ.

Способность образовывать двойные и тройные связи

Углерод может образовывать двойные и тройные связи с другими атомами углерода или другими элементами. Это позволяет образовывать различные виды органических соединений с разной степенью насыщенности связей.

Способность образовывать полимеры

Углерод может образовывать длинные цепочки, которые могут быть связаны друг с другом, образуя полимеры. Примерами полимеров на основе углерода являются пластик, резина и некоторые виды волокон.

Способность образовывать ионы

Углерод может образовывать ионы, например, в соединениях с кислородом или другими элементами. Это позволяет ему вступать в реакции с другими веществами и образовывать различные соединения.

Химические свойства углерода делают его основным строительным блоком органических соединений и позволяют ему играть важную роль в различных химических процессах и промышленных приложениях.

История

Углерод в виде древесного угля применялся в глубокой древности для выплавки металлов. Издавна известны аллотропные модификации углерода — алмаз и графит.
На рубеже XVII—XVIII вв. возникла теория флогистона, выдвинутая Иоганном Бехером и Георгом Шталем. Эта теория признавала наличие в каждом горючем теле особого элементарного вещества — невесомого флюида — флогистона, улетучивающегося в процессе горения. Так как при сгорании большого количества угля остается лишь немного золы, флогистики полагали, что уголь — это почти чистый флогистон. Именно этим объясняли, в частности, «флогистирующее» действие угля, — его способность восстанавливать металлы из «известей» и руд. Позднейшие флогистики, Реомюр, Бергман и другие, уже начали понимать, что уголь представляет собой элементарное вещество. Однако впервые таковым «чистый уголь» был признан Антуаном Лавуазье, исследовавшим процесс сжигания в воздухе и кислороде угля и других веществ. В книге Гитона де Морво, Лавуазье, Бертолле и Фуркруа «Метод химической номенклатуры» (1787) появилось название «углерод» (carbone) вместо французского «чистый уголь» (charbone pur). Под этим же названием углерод фигурирует в «Таблице простых тел» в «Элементарном учебнике химии» Лавуазье.
В 1791 году английский химик Теннант первым получил свободный углерод; он пропускал пары фосфора над прокалённым мелом, в результате чего образовывались фосфат кальция и углерод. То, что алмаз при сильном нагревании сгорает без остатка, было известно давно. Ещё в 1751 г. французский король Франц I согласился дать алмаз и рубин для опытов по сжиганию, после чего эти опыты даже вошли в моду. Оказалось, что сгорает лишь алмаз, а рубин (окись алюминия с примесью хрома) выдерживает без повреждения длительное нагревание в фокусе зажигательной линзы. Лавуазье поставил новый опыт по сжиганию алмаза с помощью большой зажигательной машины и пришёл к выводу, что алмаз представляет собой кристаллический углерод. Второй аллотроп углерода — графит — в алхимическом периоде считался видоизменённым свинцовым блеском и назывался plumbago; только в 1740 г. Потт обнаружил отсутствие в графите какой-либо примеси свинца

Шееле исследовал графит (1779) и, будучи флогистиком, счёл его сернистым телом особого рода, особым минеральным углём, содержащим связанную «воздушную кислоту» (СО2) и большое количество флогистона.
Двадцать лет спустя Гитон де Морво путем осторожного нагревания превратил алмаз в графит, а затем в угольную кислоту.

Одинарные химические связи углерода

При объединении 2 неспаренных электронов 2 разных элементов, образуется одинарная связь.

Рассмотрим на конкретном примере, каким образом можно изобразить на бумаге структурные формулы веществ,имеющих состав С₄H₉Cl.

Помня о том, сколько связей может образовывать атом углерода, рисуем углеродный скелет органической молекулы (см. рис.3 а). Связи между атомами углерода ковалентные неполярные, т.к. образованы элементами с одинаковой электроотрицательностью.

Затем добавим к этому углеродному скелету атомы водорода и хлора (см. рис 3 б). Образовавшиеся связи хлор-углерод и углерод-водород – ковалентные полярные, т.к. образованы элементами с разной электроотрицательностью.Кроме изображенной на рисунке структурной формулы, для вещества состава С₄H₉Cl можно записать и некоторые другие (см. рис. 3 в). Ковалентные связи, образуемые атомом углерода, позволяют создать огромное количество соединений, у которых физические и химические свойства будут уникальны.

Рисунок 3. – Этапы построения органической молекулы

Формулу органического соединения, представленного на рисунке 3 б, можно записать проще, не изображая столько разветвлений.

Кратные связи углерода

В некоторых молекулах атомы углерода могут образовывать двойные и даже тройные связи

Это такой тип связей, на которые стоит обращать внимание, изучая строение веществ, потому что их наличие в молекуле придает соединению определенные свойства. Например, соединения с чередующимися кратными и одинарными связями могут проводить электрический ток

Помимо кратных связей между собой, атом углерода образует двойные связи и с другими элементами (N, P, O, S). На схеме ниже представлен пример органической молекулы, которая содержит связи разных типов.

Разнообразие органических молекул

Молекулы органических соединений являются «кирпичиками» в построении живой материи и различных веществ. На свойства таких веществ влияет количество атомов в молекуле и их расположение друг относительно друга в пространстве. По строению органических молекул определяют их реакционные способности, цвет и токсичность.

Знание строения материалов позволило выбирать самые качественные для использования в постройке домов, автомобилей, ракет и многих других конструкций.

Одна из задач химиков-органиков получить материалы с определенным порядком расположения молекул.

Форма, объем, а также расположение молекулы в пространстве, зависят от того, в каких направлениях в ней связаны атомы. Это может быть объемная структура, расположение в одной плоскости или линяя.

Если бы мы рассмотрели расположение орбиталей в возбужденном состоянии атома углерода, и присоединили другие элементы к его s и p орбиталям, то все получившиеся молекулы имели бы строго объемное строение, однако на практике это не так. Чтобы объяснить расположение атомов в молекуле и пространстве, было предложено понятие гибридизации.

Аллотропия углерода

Углерод существует во множестве аллотропных модификаций с очень разнообразными физическими свойствами. Разнообразие модификаций обусловлено способностью углерода образовывать химические связи разного типа.

Выделяют два вида углерода в зависимости от образования модификаций:

Кристаллический углерод входит в состав твердых веществ (алмаз, графит, графен, фуллерен, карбин).

Аморфный углерод образует мягкие вещества (уголь, кокс, сажа).

Рассмотрим подробнее основные аллотропные модификации углерода, их физические свойства и применение.

Алмаз

Алмаз — трехмерный полимер, бесцветное кристаллическое вещество, самый твердый природный минерал, имеет высокую теплопроводность. Его используют в промышленности для обработки различных твердых материалов, для бурения горных пород. Несмотря на то что алмаз твердый, в то же время он хрупкий. Получающийся при измельчении алмаза порошок применяют для шлифовки драгоценных камней. Хорошо отшлифованные прозрачные алмазы называют бриллиантами.

В кристаллической решетке атомы углерода связаны ковалентной связью. Расстояние между всеми атомами одинаковое, поэтому связи прочные по всем направлениям.

Одно из уникальных свойств алмазов — способность преломлять свет (люминесценция). При действии излучения алмазы начинают светиться разными цветами. Такая игра света, хороший показатель преломления и прозрачность делают этот драгоценный камень одним из самых дорогих. При этом необработанный алмаз не обладает такими качествами.

В промышленных масштабах алмазы получают при высоком давлении (тысячи МПа) и высоких температурах (1 500–3 000 °С). Процесс протекает в присутствии катализатора (например, Ni).

При нагревании алмаза до 1 000 °С и высоком давлении без доступа воздуха получают графит. При температуре 1 750 °С переход из алмаза в графит протекает существенно быстрее. При прокаливании в кислороде алмаз сгорает, образуя диоксид углерода.

Графит

Графит — темно-серое мягкое кристаллическое вещество со слабым металлическим блеском. Хорошо электро- и теплопроводен, стоек при нагревании в вакууме. Имеет слоистую структуру. На поверхности оставляет черные черты. На ощупь графит жирный и скользкий.

Графит термодинамически устойчив, поэтому в расчетах термодинамических величин он принимается в качестве стандартного состояния углерода.

На воздухе графит не загорается даже при сильном накаливании, но легко сгорает в чистом кислороде с образованием диоксида углерода.

При температуре 3 000 °С в электрических печах получают искусственный графит из лучших сортов каменного угля.

Графен

Графен представляет собой монослой графита. Впервые графен был получен ручным механическим отщеплением в лабораторных условиях, что не предполагает широкого производства.

В более крупных масштабах графен получают при помощи нагревания кремниевых пластин, верхний слой которых состоит из карбида кремния. Под действием высоких температур происходит отщепление атомов углерода, которые остаются на пластинке в виде графена, а кремний испаряется. Графен представляет собой тонкое и прочное вещество с высокой электропроводностью. В настоящее время он широко используется в микроэлектронике и автомобилестроении.

Карбин

Карбин — твердое черное вещество. Состоит из линейных полимерных цепей, которые соединены чередующимися одинарными и тройными связями в линейные цепочки: −С≡С−С≡С−С≡С−.

Впервые карбин был открыт в 60-х годах, но его существование не признавали до тех пор, пока его не обнаружили в природе — в метеоритном веществе.

Карбин — полупроводник, под действием света его проводимость сильно увеличивается. Переход в графит возможен при нагревании до 2 300 °С.

Карбин применяют в медицине для изготовления искусственных кровеносных сосудов.

Уголь

Уголь — мельчайшие кристаллики графита, полученные путем термического разложения углеродсодержащих соединений без доступа воздуха.

Угли имеют разные свойства в зависимости от веществ, из которых получены. Наиболее важные сорта угля — кокс, древесный уголь, сажа.

Кокс получается при нагревании каменного угля без доступа воздуха. Применяется в металлургии при выплавке металлов из руд.

Древесный уголь образуется при нагревании дерева без доступа воздуха. Благодаря пористому строению он обладает высокой адсорбционной способностью.

Сажа — очень мелкий графитовый кристаллический порошок. Образуется при сжигании углеводородов (природного газа, ацетилена, скипидара и др.) с ограниченным доступом воздуха.

Активные угли — пористые промышленные адсорбенты, получаемые из твердого топлива, дерева и продуктов его переработки. Применяются для поглощения паров летучих жидкостей из воздуха.

Как происходит процесс поглощения углерода?

1. Путем фотосинтеза, который необходим для роста и развития растений. Из воздуха растения поглощают молекулы углекислого газа, затем при помощи солнечного света и воды углерод превращается в кислород и сахар.
2. При помощи Мирового океана, воды которого также способны поглотить избыток углерода из атмосферы. Диоксид углерода, или углекислый газ (СO₂), находящийся в воздухе, вступает в реакцию с морской водой, в результате чего в океане образуется углекислота. Это вещество идет на формирование раковин морских организмов, которые, в конечном итоге, превращаются в осадочные породы, например известняк.

Тропические леса поглощают огромное количество углекислого газа из воздуха

Одновременно с поглощением углерода происходит и обратный процесс — его возвращение в атмосферу, причем различными путями:

1. Дыхание. Каждое живое существо во время дыхания поглощает кислород, а выделяет углекислый газ.
2. Гниение (разложение). Живые организмы умирают и с течением времени разлагаются. Когда это происходит, углерод либо возвращается в атмосферу, либо остается в Земле в виде ископаемых видов топлива.
3. Горение. В процессе горения древесины или природного топлива углерод высвобождается и возвращается в атмосферу.

История открытия

Углерод применялся в быту с давних времен, когда его название еще не было введено. Тогда им пользовались в форме угля, алмазов. Научное открытие самого элемента произошло в 1791 году, когда при созданной химической реакции обнаружили чистый углерод.

Углерод привлек внимание ученых, когда проводились исследования со сжиганием алмазов. Это единственные драгоценные камни, которые горят без остатка

В результате чего был сделан вывод, что алмаз – это кристаллическая форма элемента.

Всего у него 3 формы:

1. Кристаллическая – алмазы, графиты, волокна, карбины. Отличаются правильной кристаллической решеткой, твердостью, тугоплавлением.
2. Кластерная – диуглерод, астралены, наноконусы. Это сложные соединения с прочной атомной связью.
3. Аморфная. Включает сажу, уголь, техуглерод, стеклоуглерод. Обладают высокой теплоемкостью, имеют неупорядоченную структуру, неплотные, не термостойкие.

Физические свойства углерода:

400	Физические свойства
401	Плотность*	1,8-2,1 г/см3  (при 20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело) – аморфный углерод, 2,267 г/см3  (при 20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело) – графит, 3,515 г/см3  (при 20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело) – алмаз
402	Температура плавления
403	Температура кипения
404	Температура сублимации	3642 °C (3915 K, 6588 °F) – графит
405	Температура разложения	1000 °C (1273 K, 1832 °F) – алмаз. Продукты разложения алмаза – графит
406	Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом
407	Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)
408	Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип)	715  кДж/моль (сублимация)
409	Удельная теплоемкость при постоянном давлении
410	Молярная теплоёмкость*	8,517Дж/(K·моль) – графит, 6,155 Дж/(K·моль) – алмаз
411	Молярный объём	5,314469 см³/моль – графит, 3,42 см³/моль – алмаз
412	Теплопроводность	119-165 Вт/(м·К) (при стандартных условиях) – графит, 900-2300 Вт/(м·К) (при стандартных условиях) – алмаз
413	Коэффициент теплового расширения	0,8 мкм/(м·К) (при 25 °С) – алмаз
414	Коэффициент температуропроводности
415	Критическая температура
416	Критическое давление
417	Критическая плотность
418	Тройная точка	4326,85 °C (4600 К, 7820,33 °F), 10,8 МПа – графит, 3700 °C (3973,15 К, 6692 °F), 11000 МПа – алмаз
419	Давление паров (мм.рт.ст.)	0,000000001 мм.рт.ст. (при 1591 °C) — графит, 0,00000001 мм.рт.ст. (при 1690 °C) — графит, 0,0000001 мм.рт.ст. (при 1800 °C) — графит, 0,000001 мм.рт.ст. (при 1922 °C) — графит, 0,00001 мм.рт.ст. (при 2160 °C) — графит, 0,0001 мм.рт.ст. (при 2217 °C) — графит, 0,001 мм.рт.ст. (при 2396 °C) — графит, 0,01 мм.рт.ст. (при 2543 °C) — графит, 0,1 мм.рт.ст. (при 2845 °C) — графит, 1 мм.рт.ст. (при 3214 °C) — графит, 10 мм.рт.ст. (при 3496 °C) — графит, 100 мм.рт.ст. (при 4373 °C) — графит
420	Давление паров (Па)
421	Стандартная энтальпия образования ΔH	0 кДж/моль (при 298 К, для состояния вещества – твердое тело) – графит, 717 кДж/моль (при 298 К, для состояния вещества – газ) – графит, 1,828 кДж/моль (при 298 К, для состояния вещества – твердое тело) – алмаз
422	Стандартная энергия Гиббса образования ΔG	0 кДж/моль (при 298 К, для состояния вещества – твердое тело) – графит, 2,833 кДж/моль (при 298 К, для состояния вещества – твердое тело) – алмаз
423	Стандартная энтропия вещества S	5,74 Дж/(моль·K) (при 298 К, для состояния вещества – твердое тело) – графит, 158 Дж/(моль·K) (при 298 К, для состояния вещества – газ) – графит, 2,368 Дж/(моль·K) (при 298 К, для состояния вещества – твердое тело) – алмаз
424	Стандартная мольная теплоемкость Cp	8,54 Дж/(моль·K) (при 298 К, для состояния вещества – твердое тело) – графит, 20,8 Дж/(моль·K) (при 298 К, для состояния вещества – газ) – графит, 6,117 Дж/(моль·K) (при 298 К, для состояния вещества – твердое тело) – алмаз
425	Энтальпия диссоциации ΔHдисс
426	Диэлектрическая проницаемость	5,5-10,0 – алмаз, 10-15 – графит
427	Магнитный тип	Диамагнитный материал
428	Точка Кюри
429	Объемная магнитная восприимчивость	-1,4·10-5 – графит
430	Удельная магнитная восприимчивость	-6,2·10-9 – графит
431	Молярная магнитная восприимчивость	-5,9·10-6 см3/моль (при 298 K) – графит, -6,0·10-6 см3/моль (при 298 K) – алмаз
432	Электрический тип	Проводник – графит, диэлектрик – алмаз
433	Электропроводность в твердой фазе	0,1·106 См/м – графит
434	Удельное электрическое сопротивление	7,837 мкОм·М (при 20 °C) – графит
435	Сверхпроводимость при температуре
436	Критическое магнитное поле разрушения сверхпроводимости
437	Запрещенная зона	5,46-6,4 эВ (при 300 K) – алмаз, 5,4 эВ (при 0 K) – алмаз
438	Концентрация носителей заряда
439	Твёрдость по Моосу	1-2 – графит, 10 – алмаз
440	Твёрдость по Бринеллю
441	Твёрдость по Виккерсу
442	Скорость звука	17500 м/с (при 20°C, состояние среды — кристаллы, ось L100) – алмаз, 12800 м/с (при 20°C, состояние среды — кристаллы, ось S100) – алмаз, 18600 м/с (при 20°C, состояние среды — кристаллы, ось L111) – алмаз, 11600 м/с (при 20°C, состояние среды — кристаллы, ось S110) – алмаз
443	Поверхностное натяжение
444	Динамическая вязкость газов и жидкостей
445	Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом, % объёмных
446	Взрывоопасные концентрации смеси газа с кислородом, % объёмных
446	Предел прочности на растяжение
447	Предел текучести
448	Предел удлинения
449	Модуль Юнга	1050 ГПа — алмаз
450	Модуль сдвига	478  ГПа – алмаз
451	Объемный модуль упругости	442 ГПа – алмаз
452	Коэффициент Пуассона	0,1 – алмаз
453	Коэффициент преломления	2,417 (при стандартных условиях для линии D, длина волны которой приближенно равна 0,5893 μ) – алмаз белый

Применение

Графит используется в карандашной промышленности. Также его используют в качестве смазки при особо высоких или низких температурах.
Алмаз, благодаря исключительной твердости, незаменимый абразивный материал. Алмазным напылением обладают шлифовальные насадки бормашин. Кроме этого, ограненные алмазы — бриллианты используются в качестве драгоценных камней в ювелирных украшениях. Благодаря редкости, высоким декоративным качествам и стечению исторических обстоятельств, бриллиант неизменно является самым дорогим драгоценным камнем. Исключительно высокая теплопроводность алмаза (до 2000 Вт/м·К) делает его перспективным материалом для полупроводниковой техники в качестве подложек для процессоров. Но относительно высокая цена (около 50 долларов/грамм) и сложность обработки алмаза ограничивают его применение в этой области.
В фармакологии и медицине широко используются различные соединения углерода — производные угольной кислоты и карбоновых кислот, различные гетероциклы, полимеры и другие соединения. Так, карболен (активированный уголь), применяется для абсорбции и выведения из организма различных токсинов; графит (в виде мазей) — для лечения кожных заболеваний; радиоактивные изотопы углерода — для научных исследований (радиоуглеродный анализ).
Углерод играет огромную роль в жизни человека. Его применения столь же разнообразны, как сам этот многоликий элемент. В частности углерод является неотъемлемой составляющей стали (до 2,14 % масс.) и чугуна (более 2,14 % масс.)
Углерод является основой всех органических веществ. Любой живой организм состоит в значительной степени из углерода. Углерод — основа жизни. Источником углерода для живых организмов обычно является СО₂ из атмосферы или воды. В результате фотосинтеза он попадает в биологические пищевые цепи, в которых живые существа поедают друг друга или останки друг друга и тем самым добывают углерод для строительства собственного тела. Биологический цикл углерода заканчивается либо окислением и возвращением в атмосферу, либо захоронением в виде угля или нефти.
Углерод в виде ископаемого топлива: угля и углеводородов (нефть, природный газ) — один из важнейших источников энергии для человечества.

Другие заметки по химии

Человек и природа

Удивительная особенность природы заключается в балансе и гармонии всех веществ и элементов. Но, к сожалению, деятельность человека нередко приводит к нарушению этой гармонии, в том числе и цикла углерода.

Постоянно увеличивающееся количество сжигаемого топлива (нефти, газа, угля) способствует большим выбросам в атмосферу углекислого газа.

Вырубка лесов существенно сокращает количество растений, которые выделяют в атмосферу кислород, так необходимый для всего живого.

Постоянное загрязнение вод морей и океанов отходами производства неизбежно ведет к ухудшению качества воды и гибели морских организмов.

Поделиться ссылкой