WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаХімія → Вуглець і вуглецеві матеріали - Реферат

Вуглець і вуглецеві матеріали - Реферат


.
При взаємодії вуглецю з металами чи їхніми оксидами утворюються карбіди:
.
У карбідах вуглець має негативний ступінь окиснювання. Карбіди активних металів розкладаються водою:
.
Вуглець - єдиний з хімічних елементів, здатний до утворення стійких просторових структур за рахунок ковалентних зв'язків між його атомами. Хімічні властивості молекул, побудованихцими структурами, в основному визначаються кратністю і просторовим розташуванням зв'язків, тобто фактично видом гібридизації валентних електронів вуглецю.
Алотропні модифікації вуглецю з позиції будови їх монокристалів можуть розглядатися як високомолекулярні члени гомологічних рядів вуглеводнів із гранично низьким вмістом водню. Мова йде про алмаз (зв'язки sp3) як парафіновий, графіт і фулерен (зв'язки sp2) як ароматичні та карбіні (зв'язку sp) як аліфатичний неграничні вуглеводні. Поведінку різних форм вільного вуглецю в хімічних перетвореннях можна порівняти з реакціями їх низькомолекулярних вуглеводних аналогів.
При помірних температурах більшість алотропних модифікацій вуглецю досить інертна по відношенню до хімічних реагентів, однак при високих температурах вони здатні до взаємодії з багатьма речовинами. Найбільш вивченими з цих позицій виявилися реакції взаємодії вуглецю з газами при високій температурі, карбідотвірними елементами і речовинами, здатними давати шаруваті сполуки (інтеркалірований графіт).
Оксиди вуглецю
Оксид вуглецю (II), чи чадний газ.
Оксид вуглецю (II) - це безбарвний отруйний газ, без запаху, погано розчинний у воді . Оксид вуглецю (II) - отрутний газ. Легке отруєння викликає слабість, головний біль, нудоту, блювоту. Це пояснюється тим, що СО, потрапивши в кров, з'єднується з гемоглобіном, у результаті чого останній втрачає здатність приєднувати кисень. Це і приводить до ядухи. СО- оксид несолетвірний.
Молекули CО дуже міцні, оскільки зв'язок між атомами вуглецю і кисню в них потрійний. Механізм утворення такого зв'язку можна зобразити так:
.
Два зв'язки в молекулі СО виникають за рахунок двох неспарених електронів у атомів вуглецю і кисню. Третій зв'язок утворюється за донорно-акцепторним механізмом за рахунок неподіленої пари електронів на р-орбіталі вуглецю (акцептор):
.
Але тому що в оксиді вуглецю ступінь окиснювання вуглецю +2, а найбільш стійкою сполукою вуглецю є оксид вуглецю (IV) зі ступенем окиснювання вуглецю +4, то для оксиду вуглецю повинні бути характерні відновні властивості, тобто реакції приєднання кисню. Це властивість оксиду вуглецю використовується при відновленні металів з оксидів:
.
На повітрі оксид вуглецю горить блакитнуватим полум'ям з виділенням великої кількості тепла, що дозволяє використовувати його як газоподібне паливо (генераторний газ):
кДж/моль.
У лабораторії СО можна одержати, відокремлюючи воду сірчаною кислотою від мурашиної кислоти (реакція йде при нагріванні):
У техніці оксид вуглецю одержують у так званих газогенераторах. Газогенератор - це колоноподібна піч, яку заповнюють твердим паливом (коксом, вугіллям, деревиною) і знизу продувають повітря. Вуглець, що згоряє у нижніх шарах, утворює СО2, при цьому виділяється велика кількість тепла, за рахунок чого верхні шари палива розжарюються до високої температури. Оскільки кисень повітря витрачається у нижніх шарах на утворення СО2, верхні шари палива окиснюватися не можуть. У цих умовах СО2 , який надходить з нижніх шарів, взаємодіє з вуглецем з утворенням СО:
Дж/моль (кг).
На базі оксиду вуглецю оснований ряд синтезів. Наприклад, одержання метилового спирту:
одержання рідкого палива взаємодією оксиду вуглецю з воднем:
Нещодавно розроблено спосіб одержання альдегідів і спиртів взаємодією оксиду вуглецю і водню з неграничними вуглеводнями:
Процес ведуть під тиском у присутності каталізаторів. Більш детально синтез СО-водень буде розглянутий далі.
Оксид вуглецю (IV), чи вуглекислий газ.
Молекула вуглекислого газу СО2 має лінійну будову: О==С==О.
Схему перекривання атомних орбіталей у молекулі СО2 можна представити у такий спосіб. Як видно з графічної формули СО2, вуглець утворює два ?- і два ?-зв'язки з атомами кисню. Будова зовнішнього електронного шару чотиривалентного атома вуглецю :
.
p-зв'язки, як відомо, можуть утворюватися тільки за рахунок перекривання пелюсток р-орбіталей. Отже, ?-зв'язки атом вуглецю буде утворювати за рахунок перекривання двох своїх sp-гібридних орбіталей з р-орбіталями атомів кисню.
Спрощено схему ?- і ?-зв'язків у молекулі СО2 можна представити так:
.
У невеликих кількостях (0,03 % за об'ємом) вуглекислий газ завжди є у повітрі. Він не має кольору та запаху. При 194,5 К перетворюється у тверду сніжноподібну масу, так званий "сухий лід", який сублімірується, не плавлячись.
У одиниці об'єму води при 20 °С розчиняється відносна одиниця об'єму СО2, зі збільшенням тиску розчинність зростає.
Вуглекислий газ має усі властивості кислотних оксидів. Однак унаслідок того, що відповідний йому гідроксид - вугільна кислота дуже нестійка, при розчиненні у воді СО2 практично з нею не взаємодіє. Внаслідок того що в СО2 вуглець має ступінь окиснювання +4, то горіти чи підтримувати горіння він не може. Для нього не характерні ні окисні, ні відновні властивості, хоча деякі активні метали можуть горіти в атмосфері СО2, забираючи в нього кисень:
Одержують вуглекислий газ термічним розкладанням солей вугільної кислоти
чи дією на них кислотами:
,
а також спалюванням горючих копалин:
.
ЛІТЕРАТУРA
1. Саранчук В.И., Айруни А.Т., Ковалев К.Е. Надмолекулярная организация, структура и свойства углей.- К.: Наукова думка.
2. Саранчук В.И., Бутузова Л.Ф., Минкова В.Н. Термохимическая деструкция бурых углей.- К.: Наукова думка, 1984.
3. Нестеренко Л.Л., Бирюков Ю.В., Лебедев В.А. Основы химии и физики горючих ископаемых.- К.: Вища шк., 1987.-359с.
4. Бухаркина Т.В., Дигуров Н.Г. Химия природных энергоносителей и углеродных материалов.-Москва, РХТУ им. Д.И. Менделеева,-1999.-195с.
5. Агроскин А. А., Глейбман В. Б. Теплофизика твердого топлива.-- М. Недра 1980.-- 256 с.
6. Глущенко И. М. Теоретические основы технологии твердых горючих ископаемых.-- К. : Вища шк. Головное изд-во, 1980.-- 255 с.
7. Еремин И. В., Лебедев В. В., Цикарев Д. А. Петрография и физические свойства углей. -- М. : Недра, 1980. -- 266 с.
8. Касаточкин В. И., Ларина Н. К. Строение и свойства природных углей.-- М : Недра, 1975.-- 159 с.
9. Раковский В. Е., Пигулееская Л. В. Химия и генезис торфа.--М. : Недра, 1978.--231 с.
10. Саранчук В. И. Окисление и самовозгорание угля.-- К. : Наук. думка, 1982.-- 166 с.
11. Стрептихеев А. А., Деревицкая В. А. Основы химии высокомолекулярных соединений.-- 3-е изд., перераб. и доп.-- М. : Химия, 1976.-- 436 с.
Loading...

 
 

Цікаве