Көміртегі қосылыстары

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 13 бет
Таңдаулыға:

Ө. Жәнібеков атындағы Оңтүстік Қазақстан педагогикалық университеті

Реферат

Тақырыбы : «Көміртегі және оның қосылыстары»

Оқу тобы: 1504-23

Студент: Ускенбай М.

Оқытушы: Керимбаева К.

Шымкент- 2024

Мазмұны

1. Кіріспе. ………. . 3

2. Негізгі бөлім. 4

2. 1 Көміртегіге жалпы сипаттама . . . 4

2. 2 Табиғатта таралуы . . . 5

2. 3 Көміртектің аллотпропиясы… . . . 6

2. 4 Физикалық және химиялық қасиеттері . . . 8

2. 5 Көміртегі қосылыстары . . . 10

2. 6 Қолданылуы13

3. Қорытынды . . . 14

4. Пайдаланылған әдебиеттер . . . 15

Кіріспе

Көміртек өте кең тараған элементтер қатарына жатпайды, бірақ оның маңызы ерекше, өйткені оның қосылыстары бүкіл тірі ағзаның негізі болып табылады. Көміртек жаратылыста дербес күйде, әрі толып жаткан әрі түрлі қосылыстардың құрамында болады. Көміртек барлық тірі азалардың бойында болумен қатар, солардынң ыдырауының нәтижесінде жаралған тас көмір, мұнай т. б. органикалық заттардың, онымен қатар анорганикалық заттарда да, көпшілік минералдардың кұрамында болады. Ондай минералдар - жер бетінің әр жерінде тау-тау болып, жиналып кездесетін кальцит - СаСО3, (әктас, мәрмәр, бор түрлерінде) және магнезит MgCO3 пен доломит - CaCO3* MgCO3 . Көміртек көміртек диоксиді түрінде жер шарын айнала қоршаган атмосферада және табиғи сулардың барлығында еріген түрде болады. Көміртек адамзатқа көмір, күйе түрінде ерте заманнан белгілі. 1780 жылы А. Лавуазье көміртектің табиғатын зерттеді. Оған латынша «карбонеум» көмір деген атау 1827 жылы берілді. Бұл жер қыртысының 0, 84%-ын және атмосфераның 0, 031%-ын құрайды. Көміртегінің жалғыз элемент күйі де, басқа затпен қосылған күйі де пайдалы болып табылады. Гауһар, графит жене көмір көміртегінің элементті түрлеріне жатады. Көміртегі литосферада минерал карбонаттары ретінде де кездеседі.

Негізі бөлім

2. 1 Көміртегіге жалпы сипаттама

Көміртегі (лат. carboneum; С) - С әрпімен белгіленген және 6 атомдық нөмірі бар химиялық элемент. Көміртек адамзатқа көмір, күйе түрінде ерте заманнан белгілі. 1780 жылы А. Лавуазье көміртектің табиғатын зерттеді. Оған латынша «карбонеум» көмір деген атау 1827 жылы берілді. Бұл жер қыртысының 0, 84%-ын және атмосфераның 0, 031%-ын құрайды. Көміртегінің жалғыз элемент күйі де, басқа затпен қосылған күйі де пайдалы болып табылады. Гауһар, графит және көмір көміртегінің элементті түрлеріне жатады. Көміртегі литосферада минерал карбонаттары ретінде де кездеседі. Көміртек II период, IV топтың негізгі топшасының элементі, реттік нөмірі 6. Оның ядросында 6 протон мен 6 нейтроны бар, электрондары да алтау. Олар екі қабатқа былай бөлініп орналасады: 1s22s22р2 (көміртектің электрондық формуласы) Органикалық химия көміртектің қосылыстарын зерттейтін болғандықтан, бұл элементті толығырақ қарастырайық. Көміртек химиялық элементтердің периодтық жүйесінің 6-элементі. Aтом ядросында 6 протоны, 6 нейтроны және энергетикалық деңгейлерінде 6 электроны бар. Олар екі энергетикалық деңгейге бөлініп орналасқан: 2е, Көміртек химиялық элементтердің периодтық жүйесінің екінші периодында орналасқан. Егер периодтағы көрші тұрған элементтерді салыстырсақ, олардың бәрінің бірінші деңгейлері бірдей, екі электроны бар (1s2), ал сыртқы деңгейлеріндегі электрон сандары ядро зарядының артуына байланысты әр түрлі. Көміртек көмірсутектер, ақуыздар, майлар және көмірсулар сияқты органикалық қосылыстардың негізгі құрылыс материалы болып табылады. Көміртектің графит, алмаз және фуллерендер сияқты бірнеше аллотропты формалары бар. Ол сонымен қатар өсімдіктер көміртегі диоксидінен органикалық қосылыстарды синтездеу үшін көміртекті пайдаланатын фотосинтез процесі арқылы биосферада маңызды рөл атқарады.

2. 2 Табиғатта таралуы

Көміртек бос күйінде алмаз, графит, карбин деп аталатын аллотропиялық күйлерінде кездеседі. Табиғи қосылыстары карбонаттар:

Доломит :СаСО3 • MgCО3

Мәрмәр: СаСО3

Магнезит: MgCO3

Байланысқан күйде көмірде, мұнайда, табиғи газдарда кездеседі. Бос күйінде көміртек улы емес, ал оның қосылыстары :

CO - иіс газы

ССl4 - төрт хлорлы көміртек,

CS3 - күкіртті көміртек улы заттар.

Жер қыртысында дербес көміртек екі жай зат алмаз және графит түрінде кездеседі. Жаратылыста көп кездесетін қазба көмірлердің де кейбіреулерінің құрамында 99%-га дейін көміртек болады. Көміртектің қазір зерттелген қосылыстарының ғана саны 7-8 миллионнан артықтау, ал қалган барлық элементтердің барлық қосылыстарының саны 25-30 мыңнан артпайтындыры көміртектін ерекше маңызы бар екенін көрсетеді . Бұл жер қыртысының 0, 84%-ын және атмосфераның 0, 031%-ын құрайды. Көміртегінің жалғыз элемент күйі де, басқа затпен қосылған күйі де пайдалы болып табылады. Гауһар, графит және көмір көміртегінің элементті түрлеріне жатады. Көміртегі литосферада минерал карбонаттары ретінде де кездеседі.

2. 3 Көміртектің аллотропиясы

Көміртектің негізгі екі аллотроптық түрі бар - алмаз және графит. Карбин колдан алынган модификациясы. Кейде аморфты көміртегін (ағаш көмірі, куйе) көміртектің аллотроптық үшінші түрі деп есептейді, оны графиттің ерекше түрі деп те қарайды; бұл жайында кесімді келісім жоқ.

Алмаз - түссіз, мөлдір, қатты заттардың ең қаттысы, р =3, 5.

Графит - қара-сұр түсті, күңгірт, сәл жылтыр, өте жумсақ, денеге жұққыш, кристалдық зат, тығыздыгы 2, 2 г/см'.

Көміртектің аллотропиясын - кристалданғанда атомдарының әр түрлі орналасуы арқылы түсіндіреді. Алмаз бен графиттің шкі кұрылысындағы айырмашылық рентген саулесі арқылы анықталды. Алмазда көміртектің әрбір атомы, көміртектің басқа төрт атомымен байланысқан, барлық атомдарының арақашықтығы бірдей (0, 154 нм) . Көміртек атомдары алмазда sp3 гибридтік күйде болады. Алмазда көміртектінң әрбір атомы дұрыс тетраэдрдің орталығында, қалған төртеуі тетраэдрдің төбелерінде орналасқан. Сонымен алмаздың кристалын улкен молекула деп карауымызға болады. Мұндағы атомдар арасындағы байланыс ковалентті, қатты затардағы байланыс ковалентті болса, ондай заттар әдетте, балқуы қиын, әрі өте қатты болады. Графитте көміртектің атомдары дурыс алты бұрыштың ұштарында орналаскан, ол алты бұрыштардың өздері параллель жазықтықтарда жатады. Алмаз бен графиттен басқа көміртектің карбин деген жақында синтезделген түрі бар.

Карбин көміртектің термодинамикалық ең тұракты түрі екені анықталды. Карбин шала өткізгіш.

Көміртектін бул аллотроптық түрлерінің ішінде тұрактысы графит, 1000°Сжоғары (ауасыз) қыздырганда алмаз графитке айналады. Графитті алмазга айналдырудын да әдісі табылып жасанды алмаздар өндіру жолға қойылды.

Алмаз онша ірі емес кристалдар турінде тау жыныстарында аралас шашыраңқы, кейде жиналыңқы болып кездеседі. Алмаз кендері Конгода, Оңтүстік Африкада бар, Якутияда өте бай кені табылған. Графит Мексикада, Австрияда кездеседі, Шығыс Сібірде, Алтайда мол қорлары бар.

Графитті қазіргі кезде қолдан алатын болды; ол үшін кокстың ұсак туйірлерін шайыр (смола) және кремний оксидімен араластырып, күшті айнымалы ток жібереді, соның салдарынан кокс қоспасы қатты қызып, 24-26 сағат ішінде көмір графитке айналып болады. Жасанды графиттін табиғи графиттенсапасыартық.
Алмаз аса қатты болғандықтан, түрлі қатты материалдардың бетін өңдеуге, шыны кесуге, жер бұрғылаута қолданылады. Алмаз жарық сәулесін өте күшті сындыратындықтан, түрлі әдемі түс шығарып жарқырай алады, соны күшейту ушін, алмаздың таза дұрыс түзілген кристалдарын, алмаздың өз ұнтағымен үйкеп өңдейді, мұндай алмазды гауһар дейді, бұл қымбат тастың бірі. Графит электродтар, металл балқытатын қазандар, машиналардың жоғары температура жағдайында үйкелетін бөлшектерінің арасын "майлауға" қарындаш, бояу жасауға қолданылады. Сонғы кезде ядролық реакторлардағы реакцияларды баяулатқыш ретінде пайдаланылады.

Алмаз бен графиттен баска кеміртек, жоғарыда айтқандай, көмірдің құрамында болады. Көмір қай заттан алынғанына және қандай әдіспен алынғанына қарай әр түрлі болады. Көмірдің техникалық түрлері мыналар: кокс, ағаш көмірі, суйек көмірі, күйе.

Көміртектін ерекше бір қасиеті қыздырғанда балқымайды, 3500°С маңында бірден ұша бастайды. Көміртек қолданылып жүрген еріткіштердің ешқайсысында ерімейді, бірак балқыған металдарда, мысалы, темір, никель, платинада ериді; ол металды салқындатқанда графит түрінде бөлініп шығады. Химиялық жағынан көміртек, кәдімгі жағдайда инертті зат, бірақ жоғары температураларда химиялық активтеніп металдардың да, бейметалдардың да көпшілігімен реакцияласады. Көміртек әсіресе оттекпен жақсы қосылады, сондықтан оны тотықсыздандырғыш ретінде қолданады

2. 4 Физикалық және химиялық қасиеттері

Алмаз ең катты зат, графит май тәрізді жылтыр сұр түсті жұмсақ зат. Графит 2000°С-да, төменгі қысымда карбинге айналады. Жаңадан алынған фуллерен деген түрі де бар, ол футбол добы сияқты құрылысты болады. Көміртектің бұл түр өзгерістеріне аморфты көміртекті қосуға болады. Оны ағаш көмірін, тас көмірді ауа қатысынсыз құрғақ айдау арқылы алады. Сонда алынған көмірде өз бетіне газдарды, сұйықтарды сіңіретін қасиет (адсорбция) пайда болады. Көміртектің ерекше бір қасиеті қыздырғанда балқымайды, 3500°С маңында бірден ұша бастайды. Көміртек қолданылып жүрген еріткіштердің ешқайсысында ерімейді, бірак балқыған металдарда, мысалы, темір, никель, платинада ериді; ол металды салқындатқанда графит түрінде бөлініп шығады. Химиялық жағынан көміртек, кәдімгі жағдайда инертті зат, бірақ жоғары температураларда химиялық активтеніп металдардың да, бейметалдардың да көпшілігімен реакцияласады. Көміртек әсіресе оттекпен жақсы қосылады, сондықтан оны тотықсыздандырғыш ретінде қолданады.

Химиялық қасиеттері

Көміртек көптеген жай заттармен оңай әрекеттеседі .

1) Жану реакциясы:

a) 2С + О2 = 2СО

ә) С + О2 = CO2

2) Хлормен әрекеттескенде көміртек тек жарық сәулесінің әсерінен төрт хлорлы көміртек түзіледі:

С + 2Cl2= CCl4

(бағалы еріткіш) өрт сөндіруде қолданылады .

3) Металдармен әрекеттесіл карбидтер түзеді:

2С + Са = СаС2

4) Күкіртпен күкіртті көміртек түзеді:

С + 2S = CS2 (еріткі)

5) Сутекпен әрекеттескенде метан түзіледі:

С + 2Н2→СН4

(отын - ол табиғи газдың негізгі құрам белігі)

Көміртектің күрделі заттармен әрекеттесуі:

1) Сумен әрекеттескенде газдар коспасы (су газы) бөлінеді:

С + Н2О = CO + Н2 (су газы - бағалы отын)

Алынған газдардың екеуі жанғыш болғандықтан жылу көбірек белінеді. Сондықтан көмірді жаққанда сулау қажет.

2 ) Концентрлі күкірт және азот қышқылдарымен әрекеттескенде тотығады:

С + 4HNО3(конц) =СО2+4NO2+2Н2O

С+ 2H2SО4(конц) = СО2+2SO2+2Н2O

2. 5 Көміртегі қосылыстары

Көміртегі қосылыстар-көміртегіден жасалған химиялық қосылыстар. Кейбір көміртегі қосылыстары тірі ағзалар әсерімен табиғи түрде пайда болса, кейбіреулері жасанды түрде жасалады. Көптеген көміртегі қосылыстарында көміртегі атомдары бір-біріне сақиналар немесе шынжырлар арқылы байланысады.

Көмір, не көміртекті қосылыстар, оттек жетімсіз, бірак жоғары температура жағдайында жанса, көміртек (I) оксиді тузіледі:

2C + 02=2CO

(темен температурада көміртек диоксиді түзіледі), жоғарыда айтқандай көміртек диоксидін қызған көмірдің реакциясынан да:

CO2+ С+2СО Н° = 172 кДж/моль

көміртек (II) оксиді тузіледі.

Көміртек оксиді - түссіз, иссіз, ауадан жеңіл улы газ, - 192°С сұйылады, - 267°С қатады. Суда өте аз ериді, әрі сумен реакцияласпайды. Көміртек оксидін иіс газы деп те атайды, өйткені иіс тиіп, бас ауырып, улану бәрі пештегі отын шала жанғаннан (пештің төбесін ерте жапқаннан) бөлініп шығатын көміртек оксиді әсерінен болады. Бірақ иіс, ол пештен бірге араласып шығатын басқа газдардың иісі. Көміртек оксиді 0, 05% бар ауамен бір сағат, 0, 3% бар ауамен 15 минут дем алса, адам уланып өлуі мүмкін. Көміртек оксидінін уландыратын себебі ол қанның гемоглобинімен қосылып, гемоглобин өкпеден тканьдарға оттек таси алмайтын болып қалады. Таза ауаның әсерінен ол қосылып айырылып гемоглобин өз қызметін атқара бастайды. Сондықтан иіс тигенде таза ауамен дем алдыру керек.

Көміртек диоксиді көмір қышқыл газы деп те аталады. Көмір қышқыл газ барлық жану, шіру, тыныс алу процестерінде түзіледі, одан басқа арасан сулардан, жанар таулардан бөлініп шығады.

Өнеркәсіпте көміртек диоксидін әктасты қыздырып, айырып алады:

CaCO3= CaO + CO2

Лабораторияларда мраморга тұз қышқылымен әрекет етіп алады:

CaCO3+ 2HCI = CaCI+ H2О + СО2

Көміртек диоксиді - түссіз, ауыр газ. Бір ыдыстан екіншісіне сұйықтық сияқты құюға келеді. Суда ерігіштігі 1 : 1. Қатты қысса (60 мПа) қалыпты температурада-ақ сұйылады; сұйық күйінде болаттан жасаған баллондарға құйып тасиды. Сұйық СО2 қатты суығанда қар сияқты массаеа айналады, оны тығыздап кесек-кесек етіп бұзылатын тамақтарды тоңазыту үшін тұтынады, оны "құрғақ мұз" дейді.

Көмір қышқылы Н2СО3 тек еріген күйде ғана бола алады, өзі әлсіз қышқыл, судағы диссоциациялану тепе-теңдігі солқа қарай ауысқан. Көмір қышқылының ерітіндісін қыздырсаш СО2 түгел ұшып кетеді.

Көмір қышқылы екі негізді қышқыл болғандықтан екі қатар тұз түзеді:орта тұздарын - карбонаттар , қышқыл тұздарын - гидрокарбонаттар дейді.

Көмір қышқылының тұздарын тұз алудың жалпы әдістерімен алуға болады- ол үшін көміртек диоксиді мен сілтіні әрекеттестіруге болады, мысалы:

КОН + СО2= КНСО3

KHCO3+ KOH = K2CO3 + H2O

немесе тұздар арасындағы екі жақты алмасу реакциясы арқылы алады, мысалы:

CaCI2+ K2CO3= CaCO3+KCI

Тұздардың ерігіштігі жағынан: гидрокарбонаттардың барлығы да ерімтал,

Карбонаттардан натрий, калий және аммоний карбонаттары ғана ерімтал,

олардың ерітінділері гидролиздін салдарынан сілтілік реакция көрсетеді:

Na2CO3+ H2O <NaHCO3+ NaOH

Көміртегі оксиді (IV) (көмірқышқыл газы) - түссіз газ, аз концентрацияларда ауада иісі жоқ, үлкен концентрацияларда газдалған судың қышқыл иісі бар. Ауадан шамамен 1, 5 есе ауыр. Көмірқышқыл газының молекуласы сызықтық, көміртегінің орталық атомының ортасынан оттегінің екі атомының орталықтарына дейінгі қашықтық 116, 3 пм. -78, 3 °С температурада ақ қар тәрізді масса түрінде кристалданады- "құрғақ мұз". Атмосфералық қысымда құрғақ мұз ерімейді, ал буланады, сұйық күйге ауыспай, сублимация температурасы -78 °с. сұйық көмірқышқыл газын қысымның жоғарылауы кезінде алуға болады. Осылайша, 20 °С температурада және 6 МПа (~60 атм) жоғары қысымда газ түссіз сұйықтыққа қойылтылады. Тыныш электр разрядында тән ақ-жасыл жарықпен жарқырайды. Жанбайтын, бірақ оның атмосферасында белсенді металдар, мысалы, сілтілі металдар мен сілтілі жер - магний, кальций, барий жануы мүмкін. Көмірқышқыл газы Органикалық заттардың шіруі мен жануы кезінде пайда болады. Ауада және минералды көздерде ұсталады, жануарлар мен өсімдіктер тыныс алған кезде бөлінеді. Су бетінде ериді (15 °С кезінде судың бір көлемінде көмірқышқыл газының 0, 738 көлемі) . Көмір қышқыл газын 1754 ж. ағылшын ғалымы Джозеф Блэк зерттеп, магний карбонатының ыдырауы кезінде бөлінетін газ екендігін айтқан, ал 1789 ж. француз ғалымы Антуан Лавуазье оның құрамын анықтаған. Көмір қышқыл газының фотосинтез процесінде маңызы зор, ол - организмде зат алмасу нәтижесінде түзілетін басты өнімдердің бірі. Лабораторияда көмір қышқыл газын Кипп аппаратында мәрмәрға тұз қышқылымен (HCl) әсер ету арқылы, ал өнеркәсіпте әктасты не борды ыдырату арқылы алады: CaCO3→CaO+CO2. Бұдан шыққан көмір қышқыл газын арнайы әдістермен тазартады. Көмір қышқыл газы, негізінен, тамақ (қант, сыра, т. б. ) өнеркәсібінде құрғақ мұз, тағамдарды консервілеу үшін, өрт сөндіруде, газдандырылған су, емдік көмірқышқыл ванна дайындауда, химия өнеркәсібінде сода өндіруде қолданылады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.