Egenskaber af kulstof som et kemisk element
Egenskaber af kulstof som et kemisk element
Ud over kulstof er den vigtigste undergruppe i gruppe IVindeholder også silicium, germanium, tin og bly. Størrelsen af atomer fra top til bund i undergruppens stigning, valenselektronernes tiltrækning er svækket, så de metalliske egenskaber styrkes, og de ikke-metalliske egenskaber svækkes. Carbon og silicium er nonmetals, de resterende elementer er metaller.
instruktion
1
På det ydre elektronlag, kulstof, som andreelementer i sin undergruppe har 4 elektroner. Konfigurationen af det eksterne elektronlag er udtrykt ved formlen 2s (2) 2p (2). På grund af to uparvede elektroner kan kulstof udvise valens II. I den ophidsede tilstand passerer en elektron fra s-sublevel til p-sublevel, og valensen stiger til IV.
2
Den flygtige hydrogenforbindelse af kulstof er methanCH4, den eneste stabile forbindelse blandt hele undergruppen (i modsætning til SiH4, GeH4, SnH4 og PbH4). Lavere carbonmonoxid CO er et ikke-saltdannende oxid, og det højeste oxid af CO2 er surt. Det svarer til en svag carbonsyre H2CO3.
3
Da kulstof henviser til ikke-metaller,forbindelser med andre elementer kan det udvise både positive og negative oxidationstilstande. I forbindelser med en mere elektronegative elementer, såsom oxygen, chlor, dets oxidation grad er positiv: CO (+2), CO2 (+4), CCI4 (4), og med en mindre elektronegativt - for eksempel hydrogen og metallerne - er negativ: CH4 (-4), Mg2C (-4).
4
I det periodiske system af Mendeleev-elementer er kulstof under ordinært nummer 6 i anden periode. Den har en relativ atommasse på 12. Den elektroniske formel er 1s (2) 2s (2) 2p (2).
5
Oftest udviser carbonet en valens, der er lig medIV. Grund af den høje energi og lav ioniseringsenergi elektronens affinitet iondannelse, positiv eller negativ, er usædvanligt for det. Normalt danner carbon kovalente bindinger. Carbonatomerne kan også sættes sammen til at danne en lang carbonkæde, lineære og forgrenede.
6
I naturen kan kulstof findes både ifri form og i form af forbindelser. To allotrope modifikationer af fri kulstof er kendt: diamant og grafit. Kalksten, kridt og marmor har formlen CaCO3, dolomit - CaCO3 ∙ MgCO3. Carbonforbindelser er de vigtigste komponenter i naturgas og olie. Alle organiske stoffer er også baseret på dette element, og i form af kuldioxid er CO2 kulstof placeret i Jordens atmosfære.
7
Diamant og grafit, allotrope modifikationer af kulstof,stærkt afviger fra hinanden i deres fysiske egenskaber. Så en diamant er en gennemsigtig, meget hård og stærk krystal, krystalgitteret har en tetrahedral struktur. Der er ingen fri elektroner i den, så diamanten fører ikke en elektrisk strøm. Grafit er et mørkegrå blødt stof med en metallisk glans. Dens krystal gitter har en kompleks lagdelt struktur, og tilstedeværelsen af fri elektroner i den bestemmer grafitens elektriske ledningsevne.
8
Under normale forhold er carbonet kemiskmaloaktiven, men når de opvarmes det reagerer med mange simple og komplekse forbindelser, manifesterer egenskaber både reduktionsmiddel og oxidationsmiddel. Som reduktionsmiddel det reagerer med oxygen, svovl og halogener: C + O2 = CO2 (overskud af oxygen), 2C + O2 = 2CO (iltmangel), C + 2S = CS2 (carbondisulfid), C + 2Cl2 = CCI4 (carbontetrachlorid).
9
Carbon genindvinder metaller og ikke-metaller fra deres oxider, som er meget udbredt i metalindustrien: C + CuO = Cu + CO, 2C + PbO2 = Pb + 2CO.
10
Vanddamp, der passeres gennem det opvarmede kul, giver en vandgas - en blanding af hydrogen og carbonmonoxid (II): C + H2O = CO + H2. Denne gas anvendes til syntese af stoffer som methanol.
11
Oxidative egenskaber af carbon er manifesteret i reaktioner med metaller og hydrogen. Som følge heraf dannes metalcarbider og metan: 4Al + 3C = Al4C3 (aluminiumcarbid), Ca + 2C = CaC2 (calciumcarbid), C + 2H2 / CH2CH4.
