Углерод — характеристика, строение и свойства элемента

История открытия

Углерод использовался людьми с давних времен. Грекам был известен графит и уголь, а алмазы впервые нашлись в Индии. К слову, в качестве графита люди часто принимали схожие по виду соединения. Но даже несмотря на это, графит широко использовался для письма, ведь даже слово «графо» с греческого языка переводится как «пишу».

В настоящее время графит используется так же в письме, в частности его можно встретить в карандашах. В начале 18 века в Бразилии началась торговля алмазами, были открыты многие месторождения, а уже во второй половине 20 века люди научились получать ненатуральные драгоценные камни.

На настоящий момент ненатуральные алмазы используются в промышленности, а настоящие – в ювелирной сфере.

№4

В чистом виде он обычно находится в кристаллической форме и, таким образом, образует либо алмаз, или же образует графит. Алмаз – это самый твердый природный материал, поэтому он используется не только в качестве драгоценности, но и в качестве режущего материала. Графит – термодинамически стабильная форма элементарного углерода, находящегося в условиях нормального давления и температуры. Благодаря своей электронной проводимости он нашел широкое применение в промышленности в качестве электрода. Также его используют в качестве стержня в карандашах.

Несмотря на то, что и алмаз и графит состоят из чистого углерода (С), они имеют абсолютно разные характеристики. Алмаз прозрачный, а графит нет. Алмаз твердый (10 баллов из 10 по шкале Мооса), а графит самый мягкий (1 балл из 10 по шкале Мооса). Разница вызвана разным строением кристаллической решетки. Алмаз имеет кристаллическую решетку прочного тетраэдра, в то время как графит имеет «слоеную» решетку со слабыми связями.

Токсическое действие

Углерод входит в состав атмосферных аэрозолей, в результате чего может изменяться региональный климат, уменьшаться количество солнечных дней. Частицы углерода поглощают солнечное излучение, что может вызвать нагревание поверхности Земли. Углерод поступает в окружающую среду в виде сажи в составе выхлопных газов автотранспорта, при сжигании угля на ТЭС, при открытых разработках угля, подземной его газификации, получении угольных концентратов и др. Концентрация углерода над источниками горения 100—400 мкг/м³, крупными городами 2,4—15,9 мкг/м³, сельскими районами 0,5 — 0,8 мкг/м³. С газоаэрозольными выбросами АЭС в атмосферу поступает (6—15)•109 Бк/сут 14СО₂.

Высокое содержание углерода в атмосферных аэрозолях ведет к повышению заболеваемости населения, особенно верхних дыхательных путей и легких. Профессиональные заболевания — в основном антракоз и пылевой бронхит. В воздухе рабочей зоны ПДК, мг/м³: алмаз 8,0, антрацит и кокс 6,0, каменный уголь 10,0, технический углерод и углеродная пыль 4,0; в атмосферном воздухе максимальная разовая 0,15, среднесуточная 0,05 мг/м³.

Токсическое действие 14С, вошедшего в состав молекул белков (особенно в ДНК и РНК), определяется радиационным воздействием бета частиц и ядер отдачи азота (14С (β) → 14N) и трансмутационным эффектом — изменением химического состава молекулы в результате превращения атома С в атом N. Допустимая концентрация 14С в воздухе рабочей зоны ДК_А 1,3 Бк/л, в атмосферном воздухе ДК_Б 4,4 Бк/л, в воде 3,0•104 Бк/л, предельно допустимое поступление через органы дыхания 3,2•108 Бк/год.

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!).

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

Применение

Можно сказать, что углерод неразрывно связан с самим развитием человеческой цивилизации. Именно из соединений с участием углерода образованы основные топлива, благодаря которым ездят машины, летают самолеты, вы можете приготовить себе еду и обогреть свой дом в холодную пору – это нефть и газ. Помимо этого соединения углерода активно используются в химической и металлургической промышленности, в фармацевтике и строительстве. Алмазы, будучи аллотропной модификацией углерода используются в ювелирном деле и ракетостроении. В целом промышленность современности не может обойтись без углерода, он необходим практически везде.

Три формы углерода

Углерод — удивительное вещество, физические свойства которого и даже внешний вид описать однозначно просто невозможно. Этот элемент — рекордсмен по количеству аллотропных модификаций. Три формы углерода:• кристаллическая: алмазы, наноалмазы, фуллерены, фуллерит, графиты, карбины, лонсдейлиты, углеродные нанотрубки и нановолокна, графен, волокна и структуры;• аморфная: угли (древесный, в том числе активированный уголь, антрацит и др.), коксы, сажа, углеродная нанопена, стеклоуглерод, техуглерод;• кластерная: астралены, диуглерод, углеродные наноконусы.

Молекулы кристаллического углерода характеризуются правильной кристаллической решеткой. Большинство форм кристаллического углерода отличаются очень высокой твердостью и тугоплавкостью. Алмаз обладает высокой плотностью, почти не проводит тепло и ток. Графит, наоборот, имеет невысокую плотность и слоистое строение; проводит ток, может возгоняться, минуя жидкое состояние.

Вещества, относящиеся к аморфным формам, не являются чистой формой углерода, но содержат углерод в очень значительных количествах. Для аморфного углерода характерна высокая теплоемкость, свойства полупроводников, невысокая плотность, относительно невысокая термостойкость — при температуре выше 1600 °С он превращается в графит. Как правило, их основой являются разные формы мелкокристаллического графита в виде неупорядочной структуры.

Углеродные кластеры — сложные соединения с очень интересными свойствами. Им, а также другим перспективным материалам на основе углерода, мы посвятим одну из ближайших статей.

Химические свойства

С химическими свойствами немного проще. В нормальных условиях углерод практически не вступает в реакции с другими элементами и веществами, инертен к кислотам, щелочам, галогенам. При высоких температурах проявляет сильные восстановительные свойства. Наиболее химически активны аморфные виды углерода, наиболее инертны — кристаллические. Графит по химической активности занимает серединное положение. При высоких температурах углерод окисляется кислородом (горит), образует несколько видов оксидов.

Графит и аморфный углерод при высоких температурах реагируют с водородом, азотом, фтором, галогенами, щелочными металлами, солями металлов, серой. В результате реакции с водородом и азотом получается синильная кислота. Взаимодействие большинства металлов, углерода, бора и кремния приводит к образованию карбидов. Углерод восстанавливает оксиды металлов до металлов. При определенных условиях удается преобразовать углерод, содержащийся в твердых видах топлива, в горючие газы (реакция газификации топлив очень важна для промышленности).

Следующая статья будет о содержании углерода в природе, его опасности и сферах применения.

Углерод — это, пожалуй, основной и самый удивительный химический элемент на Земле, ведь с его помощью формируется колоссальное количество разнообразных соединений, как неорганических, так и органических. Углерод является основой всех живых существ, можно сказать, что углерод, наравне с водой и кислородом, — основа жизни на нашей планете! Углерод имеет разнообразие форм, которые не похожи ни по своим физико-химическим свойствам, ни по внешнему виду. Но всё это углерод!

Вопросы для самопроверки

1. Что такое углерод? Дайте характеристику его положения в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.

2. Как распределяются электроны по энергетическим уровням в атоме углерода? Напишите электронную конфигурацию углерода.

3. Углерод является окислителем в реакции с:

   • Кислородом

   • Хлором

   • Водородом

   • Серой

4. Возможно ли взаимопревращение алмаза и графита? Объясните почему.

5. В виде каких соединений углерод находится в природе?

6. Для какого аллотропного видоизменения углерода характерна совместимость с тканями человеческого организма?

7. Опишите физические свойства графена и карбина.

8. Для чего используют карботермию?

9. Чем обусловлено наличие аллотропных видоизменений углерода?

10. В чем заключается различие между нейтральным состоянием атома углерода и возбужденным? Какие возможны степени окисления?

Красота химии — в том, что она изучает окружающий нас мир. Но это не всегда получается увидеть на школьных занятиях. Онлайн-уроки химии в Skysmart помогут не только подтянуть оценки и подготовиться к экзаменам, но и полюбить этот предмет, тесно связанный с окружающим нас миром.

Физические свойства

Они проявляются в модификациях неметалла. Самые известные:

1. Алмаз. Твердое, кристаллическое вещество, но хрупкое. Разрушается при сильном ударе.
2. Графит – черная, чешуйчатая масса, немного маслянистая. Мягкая, хрупкая, хорошо проводит ток.
3. Карбин. Искусственный порошок черного цвета.
4. Аморфный углерод. Небольшие кристаллы, которые не упорядоченно расположены. Сюда относится сажа – остатки горения угля, рассыпчатые, сухие, древесный уголь – пористый, сухой вариант, используемый в качестве топлива.
5. Фуллерен имеет многогранную атомную структуру. Соединения с ним используются для создания износостойких материалов.

Новые структуры открываются и изучаются каждый год, им ищут применение в жизни согласно их свойствам. К недавно открытым относятся нанотрубки, наноалмазы, лонсдейлит. Все эти структуры имеют высокую прочность.

Биогеохимический цикл

Углеродный цикл представляет собой круговой биогеохимический процесс, посредством которого углерод может обмениваться между биосферой, атмосферой, гидросферой и земной литосферой..

Знание этого циклического углеродного процесса на Земле позволяет продемонстрировать действия человека в этом цикле и его последствия для глобального изменения климата..

Углерод может циркулировать между океанами и другими водоемами, а также между литосферой, почвой и недрами, атмосферой и биосферой. В атмосфере и гидросфере углерод существует в газообразной форме в виде СО₂ (углекислый газ).

фотосинтез

Углерод в атмосфере поглощается наземными и водными организмами экосистем (фотосинтезирующими организмами)..

Фотосинтез позволяет химической реакции между СО происходить₂ и вода, опосредованная солнечной энергией и хлорофиллом из растений, для производства углеводов или сахаров. Этот процесс превращает простые молекулы с низким содержанием энергии CO₂, H₂O и кислород O₂, в сложных молекулярных формах высокой энергии, которые являются сахарами.

Гетеротрофные организмы, которые не могут осуществлять фотосинтез и являются потребителями в экосистемах, получают углерод и энергию при питании самих производителей и других потребителей..

Дыхание и разложение

Дыхание и разложение — это биологические процессы, которые выделяют углерод в окружающую среду в форме CO₂ или СН₄ (метан образуется при анаэробном разложении, то есть в отсутствие кислорода).

Геологические процессы

В результате геологических процессов и, как следствие, с течением времени, углерод анаэробного разложения может превращаться в ископаемое топливо, такое как нефть, природный газ и уголь. Кроме того, углерод также является частью других минералов и горных пород..

Вмешательство человеческой деятельности

Когда человек использует сжигание ископаемого топлива для получения энергии, углерод возвращается в атмосферу в виде огромных количеств СО₂ которые не могут быть ассимилированы естественным биогеохимическим циклом углерода.

Это избыток СО₂ вызванный деятельностью человека отрицательно влияет на баланс углеродного цикла и является основной причиной глобального потепления.

№ 6 Углерод

Углерод известен с глубокой древности. В 1778 К. Шееле, нагревая графит с селитрой, обнаружил, что при этом,
как и при нагревании угля с селитрой, выделяется углекислый газ.
Химический состав алмаза был установлен в результате опытов А.Лавуазье
(1772) по изучения горения алмаза на воздухе и исследований С.

Теннанта
(1797), доказавшего, что одинаковые количества алмаза и угля дают при
окислении равные количества углекислого газа. Углерод как химический
элемент был признан только в 1789 А.Лавуазье. В начале XIX в. старое слово уголь в русской химической литературе иногда заменялось словом «углетвор» (Шерер, 1807; Севергин, 1815); с 1824 г. Соловьев ввел название углерод.

Латинское название сarboneum углерод получил от сarbo — уголь.

Получение:

Неполное сжигание метана : СН4 + О2 = С + 2Н2О (сажа);
Сухая перегонка древесины, каменного угля (древесный уголь, кокс).

Физические свойства:

Известны несколько кристаллических модификаций углерода: графит,алмаз, карбин, графен. Графит — серо-черная, непрозрачная, жирная на ощупь, чешуйчатая, очень мягкая масса с металлическим блеском. При
комнатной температуре и нормальном давлении (0,1 Мн/м2, или 1кгс/см2)
графит термодинамически стабилен.

При
атмосферном давлении и температуре около 3700°С графит возгоняется.
Жидкий углерод может быть получен при давлении выше 10,5 Мн/м2 (1051
кгс/см2) и температурах выше 3700°С. Cтруктура мелкокристаллического
графита лежит в основе строения «аморфного» углерода, который не представляет собой самостоятельной модификации (кокс, сажа, древесный уголь).

Нагревание некоторых разновидностей «аморфного» углерода выше
1500-1600°С без доступа воздуха вызывает их превращение в графит.
Физические свойства «аморфного» углерода очень сильно зависят от
дисперсности частиц и наличия примесей. Плотность, теплоемкость,
теплопроводность и электропроводность «аморфного» углерода всегда выше,
чем графита.

Алмаз — очень твердое, кристаллическое
вещество. Кристаллы имеют кубическую гранецентрированную решетку:
а=3,560. При комнатной температуре и нормальном давлении алмаз
метастабилен. Заметное превращение алмаза в графит наблюдается при
температурах выше 1400°С в вакууме или в инертной атмосфере. Карбин получен искусственно.

Он представляет собой
мелкокристаллический порошок черного цвета (плотность 1,9 — 2 г/см3).
Построен из длинных цепочек атомов С, уложенных параллельно друг другу.Графен — мономолекулярный слой (слой, толщиной в одну молекулу) атомов углерода, которые плотно упакованы в двухмерную решетку, по форме напоминающую пчелиные соты.

Графен был впервые получен и исследован Александром Геймом и Константином Новоселовым, которые стали за это открытие лауреатами Нобелевской премии по физике 2010 года.

Химические свойства:

• Углерод малоактивен, на холоду реагирует только с F2 (образуя CF4). При нагревании реагирует со многими неметаллами и сложными веществами, проявляя восстановительные свойства:
  CO2 + C = CO выше 900°С
  2H2O + C = CO2 + H2 выше 1000°С или H2O + C = CO + H2 выше 1200°С
  CuO + C = Cu + CO
• HNO3 + 3C = 3 CO2 + 4 NO + 2 H2O
• Ca + С = CaС2 карбид кальция
• CaO + C = CaC2 + CO

Слабые окислительные свойства проявляются в реакциях с металлами, водородом

Si + С = CSi карборунд

Важнейшие соединения:

Оксиды СО, СО2Угольная кислота Н2СО3, карбонаты кальция (мел, мрамор, кальцит, известняк),Карбиды СаС2Органические вещества, например углеводороды, белки, жиры

Применение:

Графит используется в карандашной промышленности, также исполузется как смазка при особо высоких или низких температурах. Алмаз используется в качестве абразивного материала, драгоценных камней в ювелирных украшениях .

Алмазным напылением обладают шлифовальные насадки бормашин. В фармакологии и медицине используются соединения углерода — производные угольной кислоты и карбоновых кислот, различные гетероциклы, полимеры и др.

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

Карпенко Д.
ХФ ТюмГУ 561гр.

Строение атома углерода

Молекулярная формула элемента состоит из 6 электронов – 1S22S22P2, где крайние 2 неспаренные, находятся на разных Р-орбиталях.

У него есть 3 геометрические формы строения:

1. Тетраэдр. В нем атом находится в центре. Таки формы приобретает соединения углеводорода.
2. Диагональ. Образуется в соединении карбинов.
3. Тригональная отличается перпендикулярным расположением соединений, встречается в графите, феноле.

Атомы способны создавать прочные химические цепочки:

1. Органические. Соединения связаны с растительным, животным миром, бывают низкомолекулярные (эфиры, аминокислоты, жирные кислоты), высокомолекулярные (белки, углеводы, нуклеиновые кислоты и др.).
2. Неорганические – это извлекаемый из минералов, руд (диоксид, оксид, цианид, карбонат).

Тетрафторид

1. 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 прокаленным мелом, в результате чего образовывался фосфат кальция и углерод. То, что алмаз при сильном нагревании сгорает без остатка, было известно давно. Еще 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, пришел к выводу, что алмаз представляет собой кристаллический углерод. Второй аллотроп углерода — графит в алхимическом периоде считался видоизмененным 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 счел его сернистым телом особого рода, особым минеральным углем, 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

1.1. Происхождение названия

Международное название Carboneum происходит от лат. carbo — уголь. Слово это очень древнего происхождения. Его сопоставляют с cremare — гореть; корень саг, cal, русское гар, гал, гол, санскритское ста означает кипятить, варить. Со словом «carbo» связаны названия углерода и на других европейских языках (carbon, charbone и др.). Немецкое Kohlenstoff происходит от kohle — уголь (старогерманское kolo, швед. kylla — нагревать). Древнерусское угорати, или угарати (обжигать, опалять) имеет корень гар, или гор, с возможным переходом в гол; уголь по-древнерусски югъль, или угъль, того же происхождения. Слово алмаз (Diamante) происходит от др.-греч. αδαμας — несокрушимый, непреклонный, твёрдый, а графит от др.-греч. γράφω — пишу.

В начале XIX века старое слово уголь в русской химической литературе иногда заменялось словом «углетвор» (Шерер, 1807; Севергин, 1815); с 1824 года Соловьёв ввёл название углерод.

приложений

Использование углерода и его соединений чрезвычайно разнообразно. Наиболее выдающийся со следующим:

Нефть и природный газ

Основное экономическое использование углерода заключается в его использовании в качестве углеводородного ископаемого топлива, такого как газообразный метан и нефть..

Масло перегоняется на нефтеперерабатывающих заводах для получения различных производных, таких как бензин, дизельное топливо, керосин, асфальт, смазочные материалы, растворители и другие, которые, в свою очередь, используются в нефтехимической промышленности, которая производит сырье для пластмасс, удобрений, фармацевтической и лакокрасочной промышленности. среди прочих.

графит

Графит используется в следующих действиях:

— Используется при изготовлении карандашей, смешанных с глинами.

— Это часть производства огнеупорных кирпичей и тиглей, термостойких.

— В различных механических устройствах, таких как шайбы, подшипники, поршни и прокладки.

— Это отличная твердая смазка.

— Из-за его электрической проводимости и его химической инертности, он используется в производстве электродов, углей электродвигателей..

— Используется в качестве модератора на атомных электростанциях.

бриллиант

Алмаз обладает особенно исключительными физическими свойствами, такими как более высокая степень твердости и теплопроводность, известные до сих пор..

Эти особенности позволяют промышленное применение в инструментах, используемых для резки и полировки инструментов для их высокой абразивности.

Его оптические свойства, такие как прозрачность и способность расщеплять белый свет и преломлять свет, дают ему множество применений в оптических приборах, например, в производстве линз и призм..

Характерная яркость, полученная из его оптических свойств, также очень ценится в ювелирной промышленности..

антрацит

Антрацит с трудом поджигается, медленно горит и требует много кислорода. Его сгорание производит небольшое пламя бледно-синего цвета и выделяет много тепла.

Несколько лет назад антрацит использовался в термоэлектростанциях и для отопления домов. Его использование имеет такие преимущества, как производство небольшого количества золы или пыли, небольшое количество дыма и медленный процесс сгорания..

Из-за высокой экономической стоимости и дефицита антрацит был заменен природным газом на термоэлектростанциях и электроэнергией в домах..

Каменный уголь

Уголь используется в качестве сырья для получения:

— Кокс, топливо из доменных печей сталелитейных заводов.

— Креозот, полученный путем смешивания смолистых дистиллятов из каменного угля и используемый в качестве защитного герметика для древесины, подверженной атмосферным воздействиям.

— Крезол (химически метилфенол) извлекают из угля и используют в качестве дезинфицирующего и антисептического средства,

— Другие производные, такие как газ, смола или смола, а также соединения, используемые в производстве парфюмерии, инсектицидов, пластмасс, красок, шин и дорожных покрытий, среди прочих.

бурый уголь

Лигнит представляет собой топливо среднего качества. Струя, разновидность лигнита, характеризуется очень компактным из-за длительного процесса карбонизации и высокого давления и используется в ювелирном деле и украшении..

торф

Торф используется в следующих видах деятельности;

— Для роста, поддержки и транспорта видов растений.

— Как органическое удобрение.

— Как постель животных в конюшнях.

— Как топливо низкого качества.

История открытия углерода

Углерод был известен человечеству ещё с глубокой древности. Графит и уголь использовались ещё древними греками, а алмазы нашли применение в Индии. Правда, за графит частенько принимали похожие по внешнему виду соединения. Тем не менее, графит имел широкое применение в древности, в частности для письма. Даже его название происходит от греческого слова “графо” – “пишу”. Графит сейчас используется в карандашах. Алмазами начали впервые торговать в Бразилии в первой половине 18 века, с этого времени открыто множество месторождений, а в 1970 году была разработана технология получения алмазов искусственным путём. Такие искусственные алмазы применяются в промышленности, натуральные же, в свою очередь, в ювелирном деле.

Углерод

Углерод С находится в периодической таблице Менделеева под номером 6

Еще первобытные люди обратили внимание, что после сжигания древесины образуется уголь, которым можно рисовать на стенах пещеры. В составе любых органических соединений есть углерод

Наиболее изучены две аллотропные модификации углерода: графит и алмаз.

Графит — мягкое черное вещество, которое легко оставляет следы на бумаге, имеет металлический блеск.

Помимо этого, графит является отличным проводником тепла и электрического тока. Графит используют в промышленности для изготовления графитных смазок, а также для производства карандашей.

Графитовый сланец

В отличие от графита, структура алмаза (другой аллотропной модификации) напоминает тетраэдр. Кроме углерода, в состав алмаза также входят хром, кремний, алюминий, марганец, титан, железо. Наибольшую долю в составе алмаза углерод делит с азотом.

Благодаря своей структуре он не проводит электрический ток и обладает слабой теплопроводностью. Алмазы используют для изготовления драгоценных камней — бриллиантов.

Искусственно созданные алмазы используют для изготовления режущих инструментов, абразивных материалов.

Еще одной аллотропной модификацией углерода признан фуллерен. Он состоит из множества атомов углерода, соединенных ковалентными связями.

Но уже известно, что благодаря своей способности поглощать свободные радикалы эта аллотропная модификация углерода может применяться при изготовлении лекарств.

Молекула фуллерена

• 1. Углерод является неметаллом и способен взаимодействовать с металлами и образовывать карбиды:
• Ca + 2C = CaC₂
• 2. В кислородной среде углерод сгорает в два этапа:
• 2С + O₂ = 2CO
• 2СO₂ + О₂ = 2СО₂
• 3. При взаимодействии углерода и водорода получается органическое вещество — метан:
• С + 2H₂ = CH₄
• 4. При испарении воды под раскаленным углем образуются угарный газ и водород:
• C + H₂O = CO + H₂
• 5. Углерод не реагирует с хлором, бромом и йодом, но взаимодействует со фтором:
• С + 2F₂ = CF₄
• 6. Реагирует с серой:
• С + 2S = CS₂
• 7. Углерод способен восстанавливать металлы из их оксидов:
• 2ZnO + C = 2Zn + CO₂
• 8. При повышении температуры реакции углерод взаимодействует с серной кислотой:
• C + 2H₂­SO₄ = CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O
• Чтобы лучше изучить свойства этого элемента, рекомендуем провести несколько наглядных экспериментов.

Углерод в органической химии

Углерод занимает особое место в периодической cистеме. Благодаря своему строению он образует длинные цепочки связей линейной или циклической структуры. Известно более 10 миллионов органических соединений. Несмотря на свое разнообразие, на воздухе и под действием температуры они всегда будут превращаться в углекислый газ и воду.

Роль углерода в нашей повседневной жизни огромна. Без углекислого газа не будет происходить фотосинтез — один из основных биологических процессов.

Применение углерода

Углерод широко применяется в медицине для создания различных лекарств органической природы. Изотопы углерода позволяют проводить радиоуглеродный анализ. Без углерода невозможна работа металлургической промышленности.

Уголь, сгорающий в твердотопливных пиролизных котлах, служит источником энергии. В нефтеперерабатывающей промышленности из органических соединений углерода производят бензин и дизельное топливо. В значительной мере углерод необходим для производства сахара.

Также он применяется в синтезе органических соединений, важных для всех сфер повседневной жизни.

Вариант 2

На нашей планете существует огромное множество различных интереснейших с научной точки зрения, и важнейших с точки зрения обычной бытовой жизни элементов

Они могут быть самыми разными, как и обычными и совсем не примечательными простейшими веществами, так и уникальными, со своим сложнейшим составом элементами, что делает их уникальными, однако все эти элементы объединяет множество различных признаков, такие как атомная масса, например, или порядок в таблице элементов, но, самым главным признаком, пожалуй, будет их важность для людей и всей человеческой цивилизации. Одним из важнейших первородных элементов является углерод

Как ни странно, слово углерод происходит от “Рождающий уголь”, что как бы говорит о природе самого элемента, который является своеобразным зачинщиком всех остальных элементов, которые и произошли от первых начальных элементов, таких как углерод к примеру. Именно поэтому углерод и называют одним из важнейших элементов, который поддерживает всё существующее в нашем мире, и который в тоже время является одним из основополагающих элементов в системе, которую он, собственно, и поддерживает.

Углерод – один из простейших элементов, однако, не самый последний из них, о чём уже было сказано выше. Углерод, так или иначе, с самого начала существования нашей планеты, наряду с кислородом, создавал благоприятные условия для создания и зарождения полнейшей экосистемы, и становления её такой, какой она является сегодня, а именно, устоявшейся системой, с направлением на постоянную прогрессию и эволюцию. Исходя из этого, можно сделать вывод, что углерод играет весьма важную роль в человеческой жизни, и делает само её существование и нормальное функционирование возможным, так как, если составить простейшую цепочку логических выводов, то станет ясно следующее, если бы не было углерода как такового, то планета попросту не смогла бы создать тот климат, который мы знаем сегодня, соответственно, отсюда вытекает невозможность зарождения жизни. Это значит, что ничего бы больше не появилось и жизнь бы в один прекрасный момент не зародилась. Поэтому углерод и является одним из самых важнейших элементов на нашей планете.

Углерод — основа всей живой природы.