Hiili. Ominaisuudet, ominaisuudet ja käyttö

Hiili on kemiallinen alkuaine, ei-metalli. Sen ominaisuudet riippuvat lajikkeesta, jossa se esiintyy. Se on neljännellä sijalla maailmankaikkeudessa esiintyvissä alkuaineissa hapen, vedyn ja heliumin jälkeen. Sitä on jokaisessa elävässä organismissa. Ihmiskehossa se on hapen jälkeen runsain massaosuus. Tämä määrä yhdistettynä erilaisiin orgaanisiin yhdisteisiin tekee hiilestä elämän perustan.

Katso elokuva: "Kuinka voit auttaa lapsi löytää itsesi uuteen ympäristöön?"

1. Mikä on hiili?

Hiili - C (latinalainen karboneum) on ei-metallinen kemiallinen alkuaine, jonka atomiluku on 6. Elementtien jaksollisessa taulukossa se on p-lohkossa ryhmässä 14 (IVA). Siinä on 4 valenssielektronia. Hiilessä on 3 luonnollista isotooppia. 12C ja 13C ovat stabiileja, kun taas 14C-isotooppi on radioaktiivinen. Sen puoliintumisaika on noin 5700 vuotta.

Se tunnettiin yhtenä harvoista elementeistä esihistoriallisina aikoina. Fossiilista kivihiiltä on käytetty polttoaineena 900-luvulta lähtien. Muinaisina aikoina grafiitti ja timantti olivat myös tunnettuja, mutta silloin ei ymmärretty, että ne olivat allotrooppisia hiilityyppejä (lisää tästä myöhemmin tekstissä).

Vuonna 1773 ranskalainen fyysikko Antoine Lavoisier poltti timantin hapessa ja sai hiilidioksidia. Vuonna 1779 saksalais-ruotsalainen kemisti-apteekki Carl Scheele totesi saman grafiitin suhteen. Puolalaisen nimen ehdotti ensin puolalainen kemisti Filip Neriusz Walter.

Heliumin alkuaine

Helium on jalokaasu ja vedyn jälkeen maailmankaikkeuden runsain alkuaine ...

Lue artikkeli

2. Allotrooppiset kivihiilen lajikkeet

Hiiltä on saatavana seuraavina allotrooppisina lajikkeina:

  • fullereeni;
  • Timantti;
  • grafiitti;
  • grafeeni;
  • syklohiili.

Erotamme myös nanokuplat ja nanoputket, jotka eivät ole täysin hiilen allotrooppeja - ne ovat pikemminkin supramolekulaaristen rakenteiden nimiä. Vahvistamattomien raporttien mukaan voimme puhua myös karbiinien ja lineaaristen ketjujen olemassaolosta.

3. Kivihiilen kemialliset ominaisuudet

Hiili on kaksiarvoinen ja neliarvoinen alkuaine hapetustiloissa +2, +4 ja -4. Tämä alkuaine on kemiallisesti inaktiivinen, se ei liukene veteen, emäsiin ja happoihin. Noin 20 ° C: n lämpötilassa se reagoi vain fluorin kanssa.

Kuumennettaessa hiili reagoi rikin ja hapen kanssa, ja erittäin korkeissa lämpötiloissa se yhdistyy suoraan vedyn ja monien atomien kanssa muodostaen ns. Karbideja.

Hiiliatomeilla on kyky sitoutua toisiinsa, minkä ansiosta rengas- ja ketju-, haarautuneita ja suoria hiiliyhdisteitä on hyvin suuri määrä. Hiilen lisäksi näitä yhdisteitä ovat typpi, happi, rikki ja halogeenit.

Yksi allotrooppisista hiilitimanteista on aine, jolla on alhainen aktiivisuus jopa korkeissa lämpötiloissa. Se palaa hitaasti ilmassa (yli 800 ° C), kun taas puhtaassa hapessa se palaa nopeammin. Hapot ja emäkset eivät toimi timantilla.

Toinen hiilen allotrooppinen muoto - grafiitti on aine, jolla on myös vähän aktiivisuutta, mutta se reagoi helpommin kuin timantti. Ilmassa grafiitti palaa noin 700 ° C: n lämpötilassa. Reagoi fluorin kanssa fluorivedyn (HF) läsnä ollessa alle 100 ° C: n lämpötiloissa, ilman HF: ää yli 400 ° C: n lämpötiloissa.

Sinkki - elämän osa

Sinkki on hivenaine, mutta sillä on tärkeä rooli kehossa. Se säätelee monien entsyymien aktiivisuutta ...

Lue artikkeli

4. Fysikaaliset ominaisuudet ja käyttö

Hiili on kiinteä aine. Se liukenee sulaan rautaan tai johonkin muuhun sula metalliin, mutta ei liukene mihinkään tunnettuun liuottimeen.

Hiili ei sula, mutta sublimoituu ilmakehän paineessa ja erittäin korkeissa lämpötiloissa yli 3500 ° C. Kuten olemme jo kuvanneet, sitä esiintyy kahdessa perusalotroopissa (timantti ja grafiitti), jotka eroavat toisistaan ​​kristallografisessa muodossaan. Amorfinen hiili (noki) on grafiitin hienokiteinen muoto.

4.1. Timantti

Puhtaassa tilassa timantti luo läpinäkyviä, värittömiä rakenteita. Sille on ominaista korkea kovuus (se on vaikein kaikkien mineraalien joukossa), se rikkoo valoa voimakkaasti ja on eristin (se ei johda sähköä).

Timantin tiheys on 3,51 g / cm³. Timantin avaruusverkossa kaikkia hiiliatomeja ympäröi 4 muuta atomia, joista osa painopisteistä on määritelty säännöllisen tetraedrin avulla.

Jokainen timanttihilan kemiallinen sidos on yhtä pitkä kovalenttinen sidos. Epäpuhtauksien määrästä ja tyypistä riippuen timanttikiteet voivat olla väriltään punaisia, keltaisia, sinisiä, violetteja ja ruskeita.

Leikatut timantit ovat timantteja, niiden ominaispiirre on upea valopeli. Korutarkoituksiin sopiva timantti on melko harvinainen. Ensinnäkin timanttikaivosta käytetään teknisiin tarkoituksiin.

Sitä käytetään erittäin kovien kappaleiden jauhamiseen, terien valmistamiseen kaivosporille, leikkaamaan lasia ja luomaan laakerit tarkkuusinstrumentteihin.

Timantin lämmittäminen ilman poissa yli 1500 ° C: n lämpötilassa johtaa grafiitin tuotantoon. Tämän reaktion kääntäminen ja grafiitin muuntaminen timantiksi on vaikea toimenpide.

Kalium. Ominaisuudet ja käyttö

Kalium on kemiallinen alkuaine alkalimetallien ryhmästä jaksollisen taulukon ryhmässä 1 ...

Lue artikkeli

4.2. Grafiitti

Hiilen toinen allotrooppinen perusmuoto on grafiitti, jota esiintyy myös mineraalina. Se on mustaharmaa, se on rasvainen ja pehmeä. Siinä on heikko metallinen kiilto, se johtaa hyvin lämpöä ja sähköä ja tiheys on 2,1 - 2,3 g / cm³.

Tämän mineraalin avaruusverkko koostuu yhdensuuntaisista kerroksista, joissa hiiliatomien koordinaatioluku on 3. Vahvat atomisidokset tapahtuvat vain kerroksessa olevien hiiliatomien välillä, ja kerrosten välillä nämä sidokset ovat heikompia.

Grafiittia ja hienoa savea lisäaineita sideaineena käytetään metallien sulatusupokkaiden valmistuksessa. Koska grafiitti johtaa sähköä hyvin, sitä käytetään elektrodien valmistamiseen sähkömetallurgian ja kemian teollisuudelle.

Sitä käytetään myös lyijykyntien valmistukseen, koneöljyssä olevan suspension muodossa olevaa grafiittia käytetään voiteluaineena korkeissa lämpötiloissa toimiville mekanismeille tai moderaattorina atomipinoissa.

Kalsium on elämän osa. Puolalaisilla on ollut liian vähän ruokavaliossa 30 vuoden ajan

Se on erittäin arvokas elementti, sillä on erittäin tärkeä rooli kehossa, ja keskimääräinen napa kärsii ...

Lue artikkeli

4.3. Amorfinen hiili

Amorfista hiiltä muodostuu monien orgaanisten aineiden termisessä hajoamisessa. Tämän tyyppisen hiilen (koksin, noken, puuhiilen ja luuhiilen) ominaisuudet riippuvat suurelta osin lähtötuotteesta ja lämpötilasta, jossa hajoaminen suoritettiin.

Koksi saadaan kivihiilen kuivatislausprosessissa (lämmitys ilman happea) 1000 - 1200 ° C: n lämpötilassa. Sitä käytetään ensisijaisesti polttoaineena sekä orgaanisten yhdisteiden synteesissä teollisessa mittakaavassa.

Hiilimusta on monien hiilivetyjen termisen hajoamisen ja erilaisten orgaanisten aineiden epätäydellisen palamisen tulos. Sitä käytetään musteen, maalaus- ja painomaalien tuotantoon sekä kumin täyttöön.

Saamme hiiltä edellä mainitun kuivitislauksen tuotteena. Sillä on hyvät adsorptio-ominaisuudet.

Hiilen hiiltymisen seurauksena alhaisimmissa mahdollisissa lämpötiloissa lisäämällä ZnCl2: ta saadaan aktiivihiili, jolla on hyvin kehittynyt pinta. Sitä käytetään absorboimaan liuoksiin liuenneita kaasuja tai aineita (liuottimien ja valmisteiden värinpoisto, kaasujen kuivaus, ilman puhdistaminen höyryistä). Sitä voidaan käyttää myös katalyyttikantajana orgaanisessa synteesissä.

Tunnisteet:  Synnytys Raskaus Ovat Alue-