Węgiel jako pierwiastek Węgiel jako pierwiastek chemicznychemiczny

WęgielWęgiel• W przyrodzie występuje głównie w

postaci węglanów oraz obecnego w atmosferze i rozpuszczonego w hydrosferze tlenku węgla(IV). Skorupa ziemska obfituje również w różnorodne związki organiczne. Węgiel jest podstawowym składnikiem wszystkich organizmów. W stanie wolnym występuje m.in. w postaci diamentu i grafitu

Podstawowe informacje o węglu

Z informacji zamieszczonych w układnie okresowym można się dowiedzieć, że węgiel:

-należy do 14 grupy węglowców-znajduję się w 2 okresie układu okresowego- Ma liczbę atomową Z=6- Ma średnią masę atomową równą 12,0107 u- Ma liczbę elektronów walencyjnych równą 4- Ma liczbę powłok elektronowych równą 2

Konfigurację atomu węgla można zapisać za pomocą:

-symboli literowych K2L4

-rysunku

Właściwości fizyczne

• Jest ciałem stałym

• Ma zabarwienie czarne

• Nie posiada smaku i zapachu

• Jest nierozpuszczalny w wodzie

Właściwości chemiczne węgla i jego podstawowych związków

• Węgiel jest niemetalem• Węgiel z tlenem tworzy tlenki o wzorach CO i CO2. CO

to tlenek węgla(II), który jest obojętny wobec wody. CO2, czyli tlenek węgla(IV), jest tlenkiem kwasowym.

• Węgiel tworzy kwas tlenowy o wzorze H2CO3.

• Sole kwasu węglowego nazywamy węglanami.• Węgiel z wodorem tworzy wodorek obojętny o wzorze

CH4 (metan)• ulega reakcji spalania

2C + O2 -> 2 CO - tlenek węgla(II) C + O2 -> CO2 - tlenek węgla(IV)

- tworzy tlenki kwasowe

Węgiel występuje w trzech odmianach alotropowych

• Fulereny

GrafitDiament oszlifowany – brylant

Diament, grafit i fulereny są ciałami stałymi, zbudowanymi wyłącznie z atomów węgla, które w każdej odmianie alotropowej są inaczej rozmieszczone i połączone ze sobą. Różna struktura odmian alotropowych powoduje odmienne właściwości.

Właściwości i zastosowanie grafitu

• Kryształy mają budowę warstwową

• Jest ciemnoszary, nieprzezroczysty z metalicznym połyskiem

• Jest miękki, łupliwy, „tłusty” w dotyku

• Dobrze przewodzi ciepło i prąd elektryczny

• W obrębie warstwy każdy atom węgla jest połączony pojedynczymi wiązaniami z trzema sąsiednimi atomami węgla

• Niesparowane elektrony walencyjne mogą poruszać się głownie w obrębie warstwy sieciowej

• Jest wykorzystywany do produkcji naczyń ognioodpornych, smarów, farb, elektrod, ołówków

• W technice jądrowej używa się prętów grafitowych, które pełnią funkcje moderatora.

Właściwości i zastosowanie diamentu

• Przezroczysty i bezbarwny

• Jest minerałem o największej twardości

• Nie przewodzi prądu elektrycznego, ale jest dobrym przewodnikiem ciepła

• W krysztale każdy atom węgla jest połączony z czterema atomami węgla za pomocą jednakowych wiązań kowalencyjnych

Oszlifowane diamenty ( brylanty) stosuje się w jubilerstwie do wyrobu biżuterii i ozdób.

Z diamentu wytwarza się łożyska i ostrza narzędzi do cięcia szkła, a także ostrza narzędzi wiertniczych

Właściwości i zastosowanie fulerenów

• Czarne ciała stałe o metalicznym połysku

• Cząsteczki tworzą zamkniętą, pustą w środku bryłę.

• Można je otrzymać w procesie odparowania grafitu

• Cząsteczki fulerenów mogą składać się z różnej liczby atomów węgla

• Atomy węgla w tych cząsteczkach połączone są z trzema innymi atomami.

• Są wykorzystywane w medycynie m.in. Do leczenia AIDS, choroby Parkinsona

• W połączeniu z metalami tworzą półprzewodniki i nadprzewodniki

W sieciach diamentu i grafitu wiązania brzegowe kryształu są „wysycane” innymi pierwiastkami, najczęściej atomami wodoru. Fullereny i nanorurki stanowią czysto węglowe odmiany alotropowe węgla.

Węgiel- składnik wszystkich związków organicznych

Węgiel występuje w każdym organizmie żywym oraz jest podstawą chemii organicznej. Węglowodory to grupa palnych związków które odgrywają istotną rolę w przemyśle polimerowym, petrochemicznym oraz paliw kopalnych. Węgiel ma zdolność do tworzenia bardzo długich łańcuchów zawierających wiązanie C-C. Zdolność ta nosi nazwę katenacji. Wiązanie węgiel-węgiel jest bardzo silne i stabilne.Ta zdolność pozwala węglowi tworzyć praktycznie nieskończoną ilość związków. Ilość związków zawierających węgiel w swojej strukturze jest większa niż wszystkich pozostałych związków nie zawierających węgla (nie licząc związków zawierających wodór, gdyż praktycznie każdy związek organiczny zawiera atom wodoru).Najprostszymi związkami organicznymi są węglowodory- związki zawierające w swojej strukturze tylko atomy węgla i wodoru. Długość łańcucha, boczne łańcuchy oraz grupy funkcyjne wpływają na właściwości związku.

Nieorganiczne związki węgla to głównie:

• Tlenki – tlenek węgla(II) i tlenek węgla(IV) CO2

• Kwasy – węglowy H2co3, cyjanowy HNCO, cyjanowodorowy HCN i ich sole

Tlenki• Tlenek węgla(II), potocznie

zwany czadem, jest bezbarwny, bezwonny i nierozpuszczalnym w wodzie gazem. Jest nazywany „cichym zabójcą”, ponieważ jest silnie toksyczny i niewyczuwalny w powietrzu. Często powoduje zatrucia i śmierć w wyniku tzw. Zaczadzenia.

• Tlenek węgla(II) powstaje podczas spalania węgla przy ograniczonym dostępie tlenu: 2C + O2 -> 2 CO

• Jeśli spalanie węgla przebiga przy nieograniczonym dostępie tlenu, tworzy się tlenek węgla(IV) CO2, nazywamy dwutlenkiem węgla:

C + O2 -> CO2

Tlenek węgla(IV) to gaz bezbarwny i bezwonny o gęstości większej od gęstości powietrza. Jest niepalny i nie podtrzymuje palenia. Dobrze rozpuszcza się w wodzie. Podczas rozpuszczania w wodzie procesowi fizycznego towarzyszy reakcja chemiczna z wodą, a jej produktem jest kwas węglowy H2CO3

Kwasy:

• Kwas węglowy, H2CO3, jest kwasem bardzo słabym,

powstającym podczas rozpuszczania tlenku węgla(IV) w wodzie.

• Kwas cyjanowodorowy HCN jest bezbarwną cieczą o zapachu gorzkich

migdałów, jedną z najsilniej działających trucizn Jest bardzo słaby,

słabszy od kwasu węglowego.

• Kwas cyjanowy HNCO jest cieczą, kwasem bardzo słabym,

Bibliografia

• http://pl.wikipedia.org/wiki/W%C4%99giel_%28pierwiastek%29#Zwi.C4.85zki_organiczne

• Repetytorium Operon 2010

• Podręcznik Chemia cz.1 WSiP

• Podręcznik Chemia1 Operon