Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
| Вуглець (C) | |
|---|---|
| Атомний номер | 6 |
| Зовнішній вигляд | матово-чорний (графіт) прозорий (алмаз) |
| Властивості атома | |
| Атомна маса (молярна маса) | 12.011 а.о.м. (г/моль) |
| Радіус атома | 91 пм |
| Енергія іонізації (перший електрон) | 1085.7(11.25) кДж/моль (еВ) |
| Електронна конфігурація | [He] 2s2 2p2 |
| Хімічні властивості | |
| Ковалентний радіус | 77 пм |
| Радіус іона | 16 (+4e) 260 (-4e) пм |
| Електровід'ємність (за Полінгом) | 2.55 |
| Електродний потенціал | — |
| Ступені окислення | 4, 2, -4 |
| Термодинамічні властивості | |
| Густина | 2.25 (графит) г/см3 |
| Питома теплоємність | 0.711 Дж/(K моль) |
| Теплопровідність | 1.59 Вт/(м К) |
| Температура плавлення | 3820 K |
| Теплота плавлення | n/a кДж/моль |
| Температура кипіння | 5100 K |
| Теплота випаровування | n/a кДж/моль |
| Молярний об'єм | 5.3 см3/моль |
| Кристалічна ґратка | |
| Структура ґратки | гексагональна (графіт) |
| Період ґратки | 3.570 Å |
| Відношення c/a | n/a |
| Температура Дебая | 1860.00 K |
Вугле́ць або карбон (рос. углерод, англ. carbon, нім. Kohlenstoff m) належить до поширених елементів земної кори (близько 0,1% маси земної кори). Сполуки вуглецю є основою всіх рослинних і тваринних організмів. Символ С, ат.н. 6, ат.м. 12,011. За звичайних умов В. хім. інертний, при високих температурах сполучається з багатьма елементами, виявляючи сильні віднов. властивості. Найважливіша властивість В. - здатність його атомів утворювати міцні хім. зв'язки між собою, а також між собою та ін. елементами. Здатність В. утворювати 4 рівнозначні валентні зв'язки з ін. атомами дозволяє будувати вуглецеві скелети різних типів (лінійні, розгалужені, циклічні); саме цими властивостями і пояснюється виключна роль В. в будові всіх органіч. сполук і, зокрема, всіх живих організмів.
[ред.] Фізичні властивості
[ред.] Алотропні видозміни
Вуглець утворює декілька видозмін: природні — алмаз, графіт, лонсдейліт, фулерен, вуглецеві нанотрубки і штучні: карбін, аморфний вуглець у вигляді сажі і деревного вугілля.
Алмаз - прозора безбарвна або трохи забарвлена домішками в різноманітні відтінки кристалічна речовина. Він яскраво блищить внаслідок сильного заломлення проміння. Алмаз — найтвердіший серед усіх відомих речовин. Завдяки своїй надзвичайній твердості він широко застосовується при бурінні твердих гірських порід, обробці твердих металів і їх сплавів тощо. Відшліфовані безбарвні кристали алмазу — брильянти — коштовні прикраси.
Найбільші родовища алмазу розташовані в Південній Африці та в Якутії. Щорічний світовий видобуток алмазу становить приблизно 300 кг. В останні роки алмаз почали одержувати штучно при дуже високих тисках і високій температурі.
Графіт — темно-сіра непрозора дрібнокристалічна речовина, жирна на дотик. На відміну від алмазу графіт добре проводить електричний струм і тепло і дуже м'який. Графіт у великих кількостях одержують штучно — нагріванням коксу або антрациту в спеціальних електричних печах при температурі близько 3000°С і підвищеному тиску без доступу повітря. Штучний графіт відзначається високою чистотою і м'якістю. За своїми якостями він кращий за природний. Графіт широко застосовується для виготовлення електродів, в суміші з глиною для виробництва вогнетривких тиглів. З графіту роблять звичайні олівці. В суміші з мінеральним маслом його використовують як мастило для машин, що працюють при підвищених температурах.
Різка відмінність у фізичних властивостях алмазу і графіту обумовлюється їх різною кристалічною будовою. В кристалах алмазу кожний атом вуглецю оточений чотирма іншими атомами, розміщеними на однаковій віддалі один від одного. В кристалах графіту атоми вуглецю розміщені у вуглах правильних шестикутників в одній площині і утворюють окремі шари. Віддаль між окремими шарами більша, ніж між атомами в тому ж шарі. Внаслідок цього зв'язок між окремими шарами значно слабший, ніж між атомами того ж шару. Тому кристали графіту легко розщеплюються на окремі лусочки, які самі по собі досить міцні.
Карбін - штучно отриманий різновид В. який являє собою дрібнокристалічний порошок чорного кольору, кристалічна структура якого характеризується наявністю довгих ланцюжків атомів В., розташованих паралельно. Густина 3,23-3,30.
Фулерен - специфічна вуглецева структура, молекула якої має вигляд м'яча. Внутрішня частина молекули пуста, що обумовлює широкі можливості для одержання на основі фулерену сполук включення.
Вуглецеві нанотрубки - специфічна вуглецева структура в якій атоми вуглецю утворюють поверхню, що "скручена" в трубку нанорозмірів. Має унікальні фізичні властивості, зокрема міцність на розрив, адсорбційну здатність. Активно досліджується і має великі перспективи для використання. Вуглецеві нанотрубки виявлені у природі (шунгіт) і одержані штучно.
Аморфний вуглець - стан вуглецю з неврегульованою структурою - (сажа, кокс, деревне вугілля). У природі не зустрічається. Його одержують штучно з різних сполук, що містять вуглець. Аморфний вуглець, або просто аморфне вугілля, насправді є кристалічним, але його кристалики такі малі, що їх не видно навіть у мікроскоп. Фіз. властивості “аморфного" В. в значною мірою залежать від дисперсності частинок і від наявності домішок.
Найважливішими технічними сортами аморфного вуглецю є сажа і деревне вугілля. Сажа являє собою найчистіший аморфний вуглець. У промисловості сажу одержують головним чином термічним розкладом метану, а також при спалюванні різних органічних речовин при недостатньому доступі повітря. Сажу широко використовують як наповнювач при виробництві гуми з каучуку, а також для виготовлення друкарської фарби, туші тощо.
Деревне вугілля добувають при нагріванні дерева без доступу повітря у спеціальних печах. Його застосовують у металургії для одержання високих сортів чавуну і сталі, в ковальській справі, для виготовлення чорного пороху і як адсорбент.
Лонсдейліт виявлений у метеоритах і отриманий штучно; його структура і фіз. властивості остаточно не встановлені.
[ред.] Хімічні властивості
Хімічна активність різних алотропних видозмін вуглецю різна. Алмаз і графіт майже не вступають в хімічні реакції. Вони можуть реагувати лише з чистим киснем і то тільки при дуже високій температурі.
Аморфний вуглець (а також вугілля) при звичайній температурі досить інертний, але при сильному нагріванні його активність різко зростає і він безпосередньо сполучається з багатьма елементами. Так, при нагріванні на повітрі вугілля горить, утворюючи діоксид вуглецю:
- C + O2 = CO2
При недостатньому доступі кисню повітря він частково згоряє до монооксиду вуглецю CO, в якому вуглець двовалентний:
- 2C + O2 = 2CO
Коли через розжарене вугілля пропускати пари сірки, то утворюється сірковуглець:
- C + 2S = CS2
При високій температурі вугілля досить сильний відновник. Воно віднімає кисень від оксидів багатьох металів. Наприклад:
- 2CuO + C = 2Cu + CO2↑
Використовуючи цю здатність, вугілля широко застосовують в металургії для добування металів з руд.
Ступені окислення +4, −4, рідко +2 (З, карбіди металів), +3 (C2N2, галогенциани); спорідненість до електрона 1,27 еВ; енергія іонізації при послідовному переході від С0 до С4+ відповідно 11,2604, 24,383, 47,871 і 64,19 еВ.
[ред.] Органічні сполуки
Завдяки здатності вуглецю утворювати полімерні ланцюжки, існує величезний клас з'єднань на основі вуглецю, яких значно більше, чим неорганічних, і вивченням яких займається органічна хімія. Серед них найбільш обширні групи: вуглеводні, білки, жири та ін.
[ред.] Розповсюдження
Вуглець в природі зустрічається як у вільному стані (алмаз, графіт), карбін і лонсдейліт, фулерен, вуглецеві нанотрубки, так і у вигляді різноманітних сполук. Сер. вміст В. у земній корі 2,3·10-2 % (мас); при цьому осн. маса В. концентрується в осадових гірських породах.
В. накопичується у верх. частині земної кори, де його присутність пов'язана в осн. з живою речовиною, кам. вугіллям, нафтою, антрацитом, а також з доломітами і вапняками. Відомо понад 100 мінералів В., з яких найбільш поширені карбонати кальцію, магнію і заліза Важливу роль В. має і в космосі; на Сонці В. займає 4-е місце за поширеністю після водню, гелію і кисню, бере участь у ядерних процесах. Він входить до складу кам'яного вугілля, нафти і природного газу, а також різних мінералів: мармуру, крейди і вапняку — CaCO3, доломіту — CaCO3•MgCO3, магнезиту — MgCO3, малахіту — CuCO3•Cu(OH)2 тощо.
[ред.] Біологічна роль
Сполуки вуглецю є основою всіх рослинних і тваринних організмів.
[ред.] Застосування
Деревне вугілля має здатність адсорбувати (поглинати) на своїй поверхні різні гази і деякі розчинені речовини з розчинів. Адсорбція відбувається поверхнею вугілля, тому воно здатне поглинати (адсорбувати) тим більшу кількість речовин, чим більша його сумарна поверхня, тобто чим більше воно роздрібнене або пористе. Пористість, а разом з тим і адсорбційна здатність деревного вугілля різко збільшується при попередньому нагріванні в струмені водяної пари. При цьому пори вугілля очищаються від смолистих речовин і його внутрішня поверхня сильно збільшується. Таке вугілля називається активованим.
Активоване деревне вугілля широко використовують у цукровому виробництві для очистки цукрового сиропу від домішок, що надають йому жовтого забарвлення, в спиртовому виробництві для очистки винного спирту від сивушних масел, в деяких виробництвах для вловлювання парів цінних летких речовин — бензину, ефіру, сірковуглецю, бензолу тощо з наступним видаленням їх при нагріванні.
У першу світову війну активоване вугілля за пропозицією академіка М. Д. Зелінського було використано в протигазах для захисту органів дихання від отруйних газів, зокрема від хлору, який німецькі мілітаристи застосували в 1915 р. проти французьких військ. Активоване вугілля як адсорбент застосовується і в сучасних протигазах.
[ред.] Поглинання вуглецю
Звичайно стосується поглинання вуглецю такими поглиначами, як океани, ліси або ґрунти, які утримують вуглець поза атмосферою.
[ред.] Дивись також
BW Bewise Inc.
Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、Carbide end mill、Aerospace cutting tool、Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS tool、DIN tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
No comments:
Post a Comment