Презентация "Углерод и кремний - р-элементы IVA-группы" 10 класс

Урок по химии в 10 классе: «Углерод и кремний – р-элементы IVA-группы»

• подготовил
• учитель химии и биологии
• ГУО СШ №163 г.Минска
• Костюкевич Юрий Михайлович

Углерод и кремний являются химическими элементами IVA-группы периодической системы. К этой же группе периодической системы относят германий Ge, олово Sn и свинец Pb. Углерод и кремний – элементы неметаллы, германий и олово – полуметаллы, а у свинца преобладают металлические свойства. Углерод обозначается символом C (лат. Carbonium). Кремний обозначается символом Si (лат. Silicium, от лат. silex — кремень). Электронно-графическая конфигурация внешнего электронного слоя атомов элементов IVA-группы – ns2np2, например: у углерода – 2s22p2, у кремния – 3s23p2.

• В соединениях с другими элементами атомы углерода и кремния могут проявлять степени окисления -4, +2, +4, для элементов-полуметаллов и металлов в их соединениях с другими элементами (кроме гидридов) более характерны положительные степени окисления +2 и+4.

В земной коре содержится 0,093% углерода по массе, причем он встречается как в свободном состоянии, так и в виде химических соединений с другими элементами. Углерод является основой органической жизни на Земле. Уголь, торф, нефть и природный газ - продукты разложения растительного мира Земли древнейших времен. Самое мягкое ископаемое – торф – содержит остатки растений, в нем имеется не более 50-60% углерода. Бурый уголь содержит 65-70% углерода. Каменный уголь содержит 75-95% углерода. Самый твердый уголь – антрацит – может содержать 91-98% углерода.

• Торф

• Антрацит

• Бурый уголь

• Каменный уголь

При нагревании углеродосодержащих соединений без доступа воздуха образуется аморфный углерод: кокс, древесный уголь, костяной уголь, сажа. Кокс получают при сухой перегонке каменного угля, широко используется как восстановитель в процессах промышленного получения металлов из руд.

• Древесный уголь

• Кокс

В виде углекислого газа углерод входит в состав атмосферы (0,03% по объему). Природные неорганические соединения углерода – карбонаты. Минерал кальцит CaCO3 является основой осадочных горных пород – известняков. Другие модификации карбоната кальция известны как мрамор и мел.

• Меловые
• скалы
• в Англии

Распространения кремния в природе

• Кремний – второй по распространенности на Земле элемент после кислорода. Он широко распространен в виде кремнезема SiO2 и различных силикатов.
• Например, гранит содержит более 60% кремнезема, а кристаллический кварц является самым чистым из природных соединений кремния с кислородом.

• Гранит

Листья крапивы покрыты колючими волосками из чистого оксида кремния(IV), которые представляют собой полые трубочки длинной 1-2 мм. Трубочки заполнены жидкостью, содержащей муравьиную кислоту. При легком прикосновении листьев крапивы к телу волоски проникают сквозь кожу и кислота попадает внутрь, вызывая жжение. Строение и физические свойства простых веществ углерода и кремния.

• Алмаз и графит
• - это углерод

Известны следующие аллотропные модификации углерода: графит, алмаз, карбин и фуллерены.

• a) алмаз
• b) графит
• c) лонсдейлит
• d) фуллерен — бакибол C60
• e) фуллерен C540
• f) фуллерен C70
• g) аморфный углерод
• h) углеродная нанотрубка

В алмазе каждый атом углерода окружен такими же атомами, расположенными в вершинах правильного тетраэдра. Такое строение обуславливает особые физические свойства алмаза и прежде всего его твердость. Алмаз служит эталоном твердости, которая по десятибалльной системе оценивается высшим балом 10. Алмаз плохо проводит теплоту и почти не проводит электрический ток. Ограненные прозрачные алмазы называются бриллиантами.

• Алмазная шахта Диавик, Канада

В графите атомы углерода расположены слоями, состоящими из шестичленных колец. Слоистая структура графита обуславливает его мягкость: он легко оставляет след на бумаге. Из мельчайших кристаллов графита состоит сажа, образующаяся при неполном сгорании органических соединений.

• Графит

Карбин – это разновидность углерода, состоящая из цепочек углеродных атомов =С=С=С=С= или -C≡C-C≡C- . Это вещество обладает полупроводниковыми свойствами. Фуллерены представляют собой шарообразные молекулы, образованные пяти- и шестиугольниками из атомов углерода, соединенных между собой. Внутри молекулы полые. В настоящее время получены фуллерены состава С60, С70 и др. Химические свойства простых веществ

• Для углерода и кремния характерна невысокая химическая активность: большинство реакций с их участием протекают только при высокой температуре. Химические свойства различных аллотропных модификаций углерода сходны, отличаются лишь условия протекания реакций, потому что энергия разрыва связей между атомами в алмазе, графите и других модификациях углерода различны.
• В химических реакциях с простыми веществами углерод и кремний проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства.
• В реакциях со сложными веществами, например с оксидами металлов, углерод и кремний чаще всего проявляют восстановительные свойства.

Применение углерода

• Графит используется в карандашной промышленности. Также его используют в качестве смазки при особо высоких или низких температурах.
• Алмаз, благодаря исключительной твердости, незаменимый абразивный материал. Алмазным напылением обладают шлифовальные насадки бормашин. Кроме этого, ограненные алмазы — бриллианты используются в качестве драгоценных камней в ювелирных украшениях. Благодаря редкости, высоким декоративным качествам и стечению исторических обстоятельств, бриллиант неизменно является самым дорогим драгоценным камнем.
• В фармакологии и медицине широко используются различные соединения углерода — производные угольной кислоты и карбоновых кислот.
• Карболен (активированный уголь), применяется для абсорбции и выведения из организма различных токсинов.

• Стоматологические
• сверла

Углеродные материалы технического и медицинского назначения в широком ассортименте производятся на Светлогорском производственном объединении «Химволокно». Здесь выпускают углеродный медицинский сорбент, который непосредственно используется для лечения ран, язв, ожогов, а также в различных фильтрах для воды. Широкое применение находят также выпускаемые в Светлогорске углеродные нити и ткани. Применение кремния

• Кремний находит применение в полупроводниковой технике и микроэлектронике, в металлургии в качестве добавки к сталям и в производстве сплавов.

• Стив Джобс демонстрирует кремниевую пластину, на которой «сидят» десятки процессоров G5.

Домашнее задание: Параграф §55. Список используемых источников

• http://ru.wikipedia.org/wiki/Углерод
• http://ru.wikipedia.org/wiki/Кремний
• http://ru.wikipedia.org/wiki/Антрацит
• http://ru.wikipedia.org/wiki/Каменноугольный_кокс
• http://www.mysearch.org.uk/website1/html/214.Molecular.html
• http://www.membrana.ru/particle/2639
• http://b-3.su/stati1/poleznaya_informaciya/buryj_ugol/
• http://amerikanki.com/3-dragocennyx-kamnya-i-ix-energiya/2/
• http://www.proza.ru/2011/03/25/1019
• http://loveopium.ru/priroda/melovye-skaly.html
• http://soznanie.ucoz.lv/board/kvarc_gornyj_khrustal_citrin/14
• http://skuky.net/22738
• http://www.b-i-o-n.ru/theory/atom/svoistva/uglerod-osnova-zhizni
• http://distant-lessons.ru/wp-content/uploads/2012/10/карбин.png
• http://sci-lib.com/article6.html
• http://www.sohim.by/ru/news/
• http://bone-surgery.ru/view/stomatologicheskie_instrumenty_s_almaznym_pokrytiem/