Презентация на тему Углерод. Аллотропные модификации. Презентация - углерод и его соединения Аллотропные модификации презентация

Нахождение в природе В настоящее время известно более миллиона соединений углерода с другими элементами. Их изучение составляет целую науку – органическую химию. В тоже время за изучение свойств чистого углерода ученые взялись сравнительно недавно - около 20 лет назад.

Нахождение в природе Углерод входит в состав органических веществ в растительных и живых организмах, в состав ДНК. Содержится в мышечной ткани – 67%, костной ткани – 36% и крови человека (в человеческом организме массой 70 кг в среднем содержится 16 кг связанного углерода).

Свободный углерод В свободном виде углерод встречается в нескольких аллотропных модификациях – алмаз, графит, карбин, крайне редко фуллерены. В лабораториях также были синтезированы многие другие модификации: новые фуллерены, нанотрубки, наночастицы и др.

Алмаз Плотность алмаза – 3,5 г/см3, tплав=3730С, tкип=4830оС. Алмаз можно получить из графита при p > 50 тыс. атм. и tо = 1200оC В алмазе каждый 4-х валентный атом углерода связан с другим атомом углерода ковалентной связью и количество таких связанных в каркас атомов чрезвычайно велико.

Алмаз Непрерывная трехмерная сетка ковалентных связей, которая характеризуется большой прочностью, определяет многие свойства алмаза, так то плохая тепло- и электропроводимость, а также химическая инертность. Алмазы очень редки и ценны, их вес измеряется в каратах (1 карат=200мг). Ограненный алмаз называют бриллиантом.

Графит Графит характеризуется меньшей плотностью и твердостью, а также графит может расщепляться на тонкие чешуйки. Чешуйки легко прилипают к бумаге – вот почему из графита делают грифели карандашей. В пределах шестиугольников возникает склонность к металлизации, что объясняет хорошую тепло- и электропроводность графита, а также его металлический блеск.

Карбин Карбин был получен в начале 60-х годов В.В. Коршаком, А.М. Сладковым, В.И. Касаточкиным, Ю.П. Кудрявцевым. Карбин имеет кристаллическую структуру, в которой атомы углерода соединены чередующимися одинарными и тройными связями.

Карбин Он имеет вид черного мелкокристаллического порошка, однако может существовать в виде белого вещества с промежуточной плотностью. Карбин обладает полупроводниковыми свойствами, под действием света его проводимость резко увеличивается.

Карбин За счет существования различных типов связи и разных способов укладки цепей из углеродных атомов в кристаллической решетке, физические свойства карбина могут меняться в широких пределах. Позднее карбин был найден в природе в виде вкраплений в природном графите, содержащемся в минерале чаоит, а также в метеоритном веществе.

Фуллерены Фуллерены – класс химических соединений, молекулы которых состоят только из углерода, число атомов которого четно, от 32 и более 500, они представляют по структуре выпуклые многогранники, построенные из правильных пяти- и шестиугольников.

Фуллерены В начале 70-х годов физхимик–органик Е.Осава предположил существование полой, высокосимметричной молекулыС60, со структурой в виде усеченного икосаэдра, похожей на футбольный мяч. Чуть позже (1973 г.) российские ученые Д.А. Бочвар и Е.Г. Гальперин сделали первые теоретические квантово-химические расчеты такой молекулы и доказали ее стабильность. Первый способ получения и выделения твердого кристаллического фуллерена был предложен в 1990 г. В.Кречмером и Д.Хафманом с коллегами в институте ядерной физики в г. Гейдельберге (Германия).

Фуллерены В противоположность первым двум, графиту и алмазу, структура которых представляет собой периодическую решетку атомов, третья форма чистого углерода является молекулярной. Это означает, что минимальным элементом ее структуры является не атом, а молекула углерода, представляющая собой замкнутую поверхность, которая имеет форму сферы.

Фуллерены Наиболее эффективный способ получения фуллеренов основан на термическом разложении графита. На рисунке показана схема установки для получения фуллеренов, которую использовал В.Кретчмер. Распыление графита осуществляется при пропускании через электроды тока с частотой 60 Гц, величина тока от 100 до 200 А, напряжение 10-20 В.

Нанотрубки Наряду со сфероидальными углеродными структурами, могут образовываться также и протяженные цилиндрические структуры, так называемые нанотрубки, которые отличаются широким разнообразием физико-химических свойств. Идеальная нанотрубка представляет собой свернутую в цилиндр графитовую плоскость, выложенную правильными шестиугольниками, в вершинах которых расположены атомы углерода.

Нанотрубки Многослойные нанотрубки отличаются от однослойных значительно более широким разнообразием форм и конфигураций. Возможные разновидности поперечной структуры многослойных нанотрубок представлены на рисунке. Структура типа "русской матрешки") представляет собой совокупность вложенных друг в друга однослойных нанотрубок (а). Другая разновидность этой структуры, показанная на рисунке б, представляет собой совокупность вложенных друг в друга призм. Наконец, последняя из приведённых структур (в), напоминает свиток. .

Заключение Хотя фуллерены имеют короткую историю, это направление науки быстро развивается, привлекая к себе все новых исследователей. Она включает три направления: физика фуллеренов, химия фуллеренов и технология фуллеренов. Физика фуллеренов занимается исследованием структурных, механических, магнитных, оптических свойств фуллеренов и их соединений. Сюда относится также изучение характера взаимодействия между атомами углерода в этих соединениях, свойства и структура систем, состоящих из молекул фуллеренов. Физика фуллеренов является наиболее продвинутой ветвью в области фуллеренов. Химия фуллеренов связана с созданием и изучением новых химических соединений, основу которых составляютфуллерены, а также изучает химические процессы, в которых они участвуют. Следует отметить, что по концепциям и методам исследования это направление химии во многом принципиально отличается от традиционной химии. Технология фуллеренов включает в себя как методы производства фуллеренов, так и различные их приложения.

Работа может использоваться для проведения уроков и докладов по предмету "Астрономия"

Готовые презентации по астрономии помогут наглядно показать процессы, происходящие в галактике и космосе. Скачать презентацию по астрономии могут как учителя, преподаватели так и ученики. Школьные презентации по астрономии из нашей коллекции охватывают все темы по астрономии, которые изучают дети в общеобразовательной школе.

Cлайд 1

Урок химии 9 класс Общая характеристика элементов подгруппы углерода. Углерод, нахождение в природе, аллотропные видоизменения, химические свойства углерода.

Cлайд 2

Cлайд 3

Цель урока: дать общую характеристику элементам подгруппы углерода понятие аллотропии на примере алмаза и графита показать сущность биосферного значения углерода закрепить и углубить знания учащихся об окислительно-восстановительной двойственности на примере атома углерода.

Cлайд 4

Вопросы к теме урока Характеристика элементов подгруппы углерода. Биологическое значение углерода. Нахождение углерода в природе. Аллотропные видоизменения углерода – алмаз, графит, фуллерен, карбин. Химические свойства углерода. Основные области применения углерода.

Cлайд 5

Характеристика подгруппы углерода Углерод, кремний, германий, олово и свинец составляют главную подгруппу 4 группы. Внешние энергетические уровни р- элементов 4 группы содержат по 4 электрона, из которых два спаренных s-электрона и два не спаренных р- электрона Электронные конфигурации данных атомов…….(составляют на доске учащиеся) Возможные степени окисления ……(ответы учащихся) Усиление металлических свойств в подгруппе (вывод делают учащиеся)

Cлайд 6

Биологическое значение углерода Все без исключения живые организмы построены из соединений углерода.

Cлайд 7

Аллотропные модификации углерода Алмаз Фуллерен Графит Карбин Ограненный алмаз – бриллиант

Cлайд 8

Cлайд 9

Химические свойства углерода. Окислительно-восстановительная двойственность углерода

Cлайд 10

Самостоятельная работа таблица: Вопросы к теме урока Что я знал Что я узнал на уроке О чем хотел бы узнать подробней 1.Подгруппа углерода а) Положение элементов в системе Д.И.Менделеева б)Строение атомов в)Возможные степени окисления г)Усиление металлических свойств от углерода к свинцу 2.Нахождение углерода в природе а)уголь б)алмаз в)графит 3.Природные минералы углерода а)известняк б)магнезит в) малахит

Cлайд 11

Самостоятельная работа Вариант А: Составить уравнение реакции, в которой углерод – окислитель, показать переход электронов. Вычислить объем оксида углерода (IV), если сгорело 5 кг угля, содержащего 20% примесей.

Cлайд 12

Самостоятельная работа Вариант В Составить схемы электронного баланса следующих реакций: Ca + 2C = CaC2 4Al + 3C = Al4C3 C + 2FeO = 2Fe + CO2

Cлайд 13

Самостоятельная работа Вариант C: Закончить следующие уравнения: C + O2 C + H2 Al + C

Cлайд 14

Биологическое значение углерода в том, что все,без исключения живые организмы построены из соединений углерода. Особенностью атомов углерода является их способность соединяться между собой, образуя длинные цепи, содержащие миллионы и миллиарды атомов углерода, соединенных с атомами других элементов. Возможные степенями окисления углерода +4,+2,-4. Углерод может быть как окислителем,так и восстановителем, чаще окислительные свойства он проявляет с водородом и металлами, с кислородом, оксидами, углерод-восстановитель. Аллотропные модификации углерода – алмаз,графит, карбин, фуллерен. Выводы к уроку Биологическое значение углерода в том, что…(?) Особенностью атомов углерода является их способность образовывать…(?) Возможные степени окисления углерода…(?) Углерод в химических реакциях проявляет окислительно-восстановительную двойственность, например… Аллотропные модификации углерода, это…(?)

Cлайд 15

50 тыс. атм. и t о = 1200 о C В алмазе каждый 4-х валентный атом углерода связан с другим атомом углерода ковалентной связью и количество т" title="Алмаз Плотность алмаза – 3,5 г/см 3, t плав =373 0 С, t кип =4830 о С. Алмаз можно получить из графита при p > 50 тыс. атм. и t о = 1200 о C В алмазе каждый 4-х валентный атом углерода связан с другим атомом углерода ковалентной связью и количество т" class="link_thumb"> 12 Алмаз Плотность алмаза – 3,5 г/см 3, t плав =373 0 С, t кип =4830 о С. Алмаз можно получить из графита при p > 50 тыс. атм. и t о = 1200 о C В алмазе каждый 4-х валентный атом углерода связан с другим атомом углерода ковалентной связью и количество таких связанных в каркас атомов чрезвычайно велико. 50 тыс. атм. и t о = 1200 о C В алмазе каждый 4-х валентный атом углерода связан с другим атомом углерода ковалентной связью и количество т"> 50 тыс. атм. и t о = 1200 о C В алмазе каждый 4-х валентный атом углерода связан с другим атомом углерода ковалентной связью и количество таких связанных в каркас атомов чрезвычайно велико."> 50 тыс. атм. и t о = 1200 о C В алмазе каждый 4-х валентный атом углерода связан с другим атомом углерода ковалентной связью и количество т" title="Алмаз Плотность алмаза – 3,5 г/см 3, t плав =373 0 С, t кип =4830 о С. Алмаз можно получить из графита при p > 50 тыс. атм. и t о = 1200 о C В алмазе каждый 4-х валентный атом углерода связан с другим атомом углерода ковалентной связью и количество т"> title="Алмаз Плотность алмаза – 3,5 г/см 3, t плав =373 0 С, t кип =4830 о С. Алмаз можно получить из графита при p > 50 тыс. атм. и t о = 1200 о C В алмазе каждый 4-х валентный атом углерода связан с другим атомом углерода ковалентной связью и количество т">

Фуллерены Происхождение термина "фуллерен" связано с именем американского архитектора Ричарда Букминстера Фуллера, конструировавшего полусферические архитектурные конструкции, состоящие из шестиугольников и пятиугольников. Купол Фуллера

Фуллерены В начале 70-х годов физхимик–органик Е.Осава предположил существование полой, высокосимметричной молекулыС 60, со структурой в виде усеченного икосаэдра, похожей на футбольный мяч. Чуть позже (1973 г.) российские ученые Д.А. Бочвар и Е.Г. Гальперин сделали первые теоретические квантово-химические расчеты такой молекулы и доказали ее стабильность. Первый способ получения и выделения твердого кристаллического фуллерена был предложен в 1990 г. В.Кречмером и Д.Хафманом с коллегами в институте ядерной физики в г. Гейдельберге (Германия).

Фуллерены В фуллерене плоская сетка шестиугольников (графитовая сетка) свернута и сшита в замкнутую сферу. При этом часть шестиугольников преобразуется в пятиугольники. Образуется структура – усеченный икосаэдр. Каждая вершина этой фигуры имеет трех ближайших соседей. Каждый шестиугольник граничит с тремя шестиугольниками и тремя пятиугольниками, а каждый пятиугольник граничит только с шестиугольниками. Фуллерены с n

Фуллерены Молекулы фуллеренов, в которых атомы углерода связаны между собой как одинарными, так и двойными связями, являются трехмерными аналогами ароматических структур. Обладая высокой электроотрицательностью, они выступают в химических реакциях как сильные окислители. Присоединяя к себе радикалы различной химической природы, фуллерены способны образовывать широкий класс химических соединений, обладающих различными физико-химическими свойствами.

Фуллерены Кристалл фуллерита имеет плотность 1,7 г/см 3, что значительно меньше плотности графита (2,3 г/см 3) и алмаза (3,5 г/см 3). Молекула С 60 сохраняет стабильность в инертной атмосфере аргона вплоть до температур порядка 1700 К. В присутствии кислорода при 500 К наблюдается значительное окисление с образованием СО и CO 2. При комнатной температуре окисление происходит при облучении фотонами с энергией 0,55 эВ. что значительно ниже энергии фотонов видимого света (1,54 эВ). Поэтому чистый фуллерит необходимо хранить в темноте.

Фуллерены Регулируя натяжение пружины, можно добиться, чтобы основная часть подводимой мощности выделялась в дуге, а не в графитовом стержне. Камера заполняется гелием, поверхность медного кожуха, охлаждаемого водой, покрывается продуктом испарения графита, т.е. графитовой сажей. Если получаемый порошок соскоблить и выдержать в течение нескольких часов в кипящем толуоле, то получается темно-бурая жидкость. При выпаривании ее во вращающемся испарителе получается мелкодисперсный порошок, в нем содержится до 10% фуллеренов С 60 (90%) и С 70 (10%).

Нанотрубки На рисунке представлена идеализированная модель однослойной нанотрубки. Такая трубка заканчивается полусферическими вершинами, содержащими наряду с правильными шестиугольниками, также по шесть правильных пятиугольников. Наличие пятиугольников на концах трубок позволяет рассматривать их как предельный случай молекул фуллеренов, длина продольной оси которых значительно превышает их диаметр.

Нанотрубки Нанотрубка может быть получена из протяжённых фрагментов графита, которые далее скручиваются в трубку. Для образования протяжённых фрагментов необходимы специальные условия нагрева графита. Оптимальные условия получения нанотрубок реализуются в дуговом разряде при использовании графита в качестве электрода. Однослойные нанотрубки образуются при добавлении в анод небольшой примеси Fe, Co, Ni, Cd (т. е. добавлением катализаторов). Кроме того, однослойные нанотрубки получаются при окислении многослойных нанотрубок. С целью окисления многослойные нанотрубоки обрабатываются кислородом при умеренном нагреве, либо кипящей азотной кислотой. Окисление позволяет снять верхние слои с многослойной трубки и открыть её концы.

Нанотрубки В основе многих технологических применений нанотрубок лежит такое их свойство, как высокая удельная поверхность (в случае однослойной нанотрубки около 600 кв. м. на 1/г), что открывает возможность их использования в качестве пористого материала в фильтрах и т.д. Такие свойства нанотрубки, как ее малые размеры, меняющаяся в значительных пределах в зависимости от условий синтеза, электропроводность, механическая прочность и химическая стабильность, позволяют рассматривать нанотрубку в качестве основы будущих элементов микроэлектроники. Расчетным путем доказано, что введение в идеальную структуру нанотрубки в качестве дефекта пары пятиугольник–семиугольник изменяет ее электронные свойства. Нанотрубка с внедренным в нее дефектом может рассматриваться как металл-полупроводник, который, в принципе, может составить основу полупроводникового элемента рекордно малых размеров.

Наночастицы В процессе образования фуллеренов из графита образуются также наночастицы. Это замкнутые структуры, подобные фуллеренам, но значительно превышающие их по размеру. В отличие от фуллеренов, они также как и нанотрубки могут содержать несколько слоев., имеют структуру замкнутых, вложенных друг в друга графитовых оболочек. В наночастицах, аналогично графиту, атомы внутри оболочки связаны химическими связями, а между атомами соседних оболочек действует слабое ван-дер-ваальсово взаимодействие. Обычно оболочки наночастиц имеют форму близкую к многограннику. В структуре каждой такой оболочки, кроме шестиугольников, как в структуре графита, есть 12 пятиугольников, наблюдаются дополнительные пары из пяти и семиугольников.

«Подгруппа углерода» - Колумбийский изумруд и Цейлонский сапфир. Промышленные месторождения связаны с кимберлитами, россыпями. Кокс применяется в доменных печах при выплавки чугуна из руд. Опрос: Обобщение пройденного материала: Полупроводник. Главные зарубежные добывающие страны: ЮАР, Конго (Заир), Ботсвана, Намибия. Явление адсорбции было открыто русским химиком ЛОВИЦЕМ.

«Аллотропия углерода» - Подготовила учитель химии СШ№16 Самойлова Регина Львовна. Цели и задачи. Восстанавливается. CO2. Химически очень устойчивое вещество. Имеет слоистую структуру. 2. CF4. Графит. - 4?. Восстановитель. Окислитель. Фуллерены. Углерод 9 класс. Аморфный углерод. Адсорбция.

«Круговорот углерода в природе» - Самый интенсивный биогеохимический цикл круговорот углерода. Изготовлено: А.С.Большаков. Круговорот углерода в природе. Углерод участвует в образовании углеводов, жиров, белков и нуклеиновых кислот. Основное звено большого круговорота углерода взаимосвязь процессов фотосинтеза и аэробного дыхания.

«Круговорот углерода» - Антрацит. Например: СО2+4Н = СН2О + Н2О. Растит.остатки. Дыхание. Денитрификация. При фиксации углерода. Маслова А.Л. ГОУ № 483. Например: при возрастании давления. Эрозия почв и выпадение осадков. Атмосферный углекислый газ. Зависит как от биохимических, так и от физических процессов. Значительное количество углерода зафиксировано в органических молекулах:

«Оксид углерода» - Оксиды углерода. Для оксида углерода (II) характерны восстановительные свойства. Со. Оксид углерода (IV). Получение оксида углерода (IV). или углекислый газ – газ без цвета и запаха. Использованы ЦОР: Оксид углерода (II). Демонстрационное поурочное планирование.

«Фуллерены» - И. Строение фуллеренов. Углеродные нанотрубки. Как трос для космического лифта. Получение. Как полупроводник (акцептор электронов). Весы. Сверхпроводящие соединения с С60. Применение нанотрубок. Микроскопические. История открытия. Фуллерены. Создание микроскопических весов. Антиоксиданты и биофармпрепараты.

Всего в теме 11 презентаций