План изучения элемента: Углерод (C)

План изучения элемента: Углерод (C) 1. Адрес Углерод находится в IV группе (главная подгруппа), во 2-м периоде. Представители этой группы: углерод (C), кремний (Si), германий (Ge), олово (Sn), свинец (Pb). 2. Строение атома Рассмотрим строение атомов углерода и кремния. Схема строения углерода: \( _{+6}C \) )2 )4. Электронная формула: \( 1s^2 2s^2 2p^2 \). Схема строения кремния: \( _{+14}Si \) )2 )8 )4. Электронная формула: \( 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^2 \). Черты сходства: на внешнем энергетическом уровне у обоих элементов по 4 электрона. Различия: у углерода 2 энергетических уровня, а у кремния — 3. Радиус атома кремния больше, чем у углерода. 3. Степени окисления (С.О.) Характерные степени окисления углерода: \( -4, 0, +2, +4 \). 4. Аллотропия Углерод образует несколько аллотропных модификаций: алмаз (самое твердое природное вещество), графит (мягкий, проводит ток), фуллерены, карбин и графен. 5. Физические свойства и нахождение в природе Физические свойства зависят от модификации: алмаз прозрачный и твердый; графит серый, жирный на ощупь. Нахождение в природе: встречается в свободном виде (алмаз, графит) и в составе соединений (карбонаты, нефть, природный газ, уголь). Россия обладает богатейшими запасами этих ресурсов, что обеспечивает энергетическую безопасность страны. 6. Получение В промышленности графит и алмазы получают искусственным путем из угля при высоких температурах и давлении. Чистый углерод также получают термическим разложением метана: \[ CH_4 \xrightarrow{t} C + 2H_2 \] 7. Химические свойства простого вещества а) Окислительные свойства (при реакции с металлами и водородом): \[ Ca + 2C \rightarrow CaC_2 \] (карбид кальция) \[ C + 2H_2 \rightarrow CH_4 \] (метан) б) Восстановительные свойства (при реакции с кислородом и оксидами металлов): \[ C + O_2 \rightarrow CO_2 \] \[ 2ZnO + C \rightarrow 2Zn + CO_2 \] 8. Химические свойства соединений Оксид углерода (IV) \( CO_2 \) — кислотный оксид. Взаимодействует с водой и щелочами: \[ CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3 \] (угольная кислота) \[ CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O \] Угольная кислота \( H_2CO_3 \) слабая и неустойчивая, легко разлагается.