Презентация на тему: Его величество УГЛЕРОД!

Его величество УГЛЕРОД!
1) сажа (аморфная модификация); 2) графит; 3) алмаз; 4) карбин (одномерная цепочка …=С=С=С=С=…); 5) фуллерен (С 60, С 105 ); 6) углеродные нанотрубки ; 7)
6 С 12 1 s 2 2 s 2 2 p 2 электроны 1 s 2 не участвуют в образовании связи 2 s и 2p орбитали
САжа
Графит
Алмаз
Его величество УГЛЕРОД!
Его величество УГЛЕРОД!
Кластер – объединение нескольких однородных элементов, которое можно рассматривать как самостоятельную единицу, обладающую определенными свойствами.
Его величество УГЛЕРОД!
Его величество УГЛЕРОД!
Его величество УГЛЕРОД!
Его величество УГЛЕРОД!
Его величество УГЛЕРОД!
Его величество УГЛЕРОД!
Его величество УГЛЕРОД!
Его величество УГЛЕРОД!
1/17
Средняя оценка: 4.3/5 (всего оценок: 30)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (2499 Кб)
1

Первый слайд презентации: Его величество УГЛЕРОД!

Изображение слайда
2

Слайд 2: 1) сажа (аморфная модификация); 2) графит; 3) алмаз; 4) карбин (одномерная цепочка …=С=С=С=С=…); 5) фуллерен (С 60, С 105 ); 6) углеродные нанотрубки ; 7) графен (С ∞ )

Алотропные модификации углерода

Изображение слайда
3

Слайд 3: 6 С 12 1 s 2 2 s 2 2 p 2 электроны 1 s 2 не участвуют в образовании связи 2 s и 2p орбитали

Структура углерода Молекула метана (С H 4 ) без учета гибридизации и с учетом sp 3 - гибридизованной связью. Ψ = s+ λ p, где p – смесь p i, λ – коэффициент смешивания. Гибридизация Диагональная sp Тригональная sp 2 Тетраэдрическая sp 3 O рбитали s, p x s, p x, p y s, p x, p y, p z Пример Ацетилен С 2 Н 2 Этилен С 2 Н 4 Метан СН 4 λ 1 2 0,5 3 0,5 Угол связи 180° 120° 109°28 ’

Изображение слайда
4

Слайд 4: САжа

Сажа  — аморфный углерод, продукт неполного сгорания или термического разложения углеводородов в неконтролируемых условиях. В больших количествах её используют для приготовления чёрной краски в полиграфической и лакокрасочной промышленности. Во Франции во времена Карла II с использованием сажи изготовляли ваксу. Термин «сажа» иногда неточно применяют для наименования углеродного продукта ― технического углерода, производимого в промышленных масштабах для наполнения резин и других пластических масс. По способу производства сажи делят на Канальные (диффузионные) сажи получают при неполном сжигании природного газа или его смеси с маслом. Печные сажи получают при неполном сжигании масла, природного газа или их смеси в факеле, создаваемом специальным устройством в реакторах (печах). Сажа в виде аэрозоля выносится из реактора продуктами сгорания, и улавливается специальными фильтрами. Термические сажи получают в специальных реакторах при термическом разложении природного газа без доступа воздуха. Вред Сажа входит в категорию частиц опасных для лёгких, так как частицы менее пяти микрометров в диаметре не отфильтровываются в верхних дыхательных путях. Дым от дизельных двигателей, состоящий в основном из сажи, считается особенно опасным из-за того, что его частицы приводят к раку.

Изображение слайда
5

Слайд 5: Графит

Применение для изготовления: плавильных тиглей, футеровочных плит; электродов, нагревательных элементов; твёрдых смазочных материалов, в комбинированных жидких и пастообразных смазках; стержней для АЭС (замедлитель нейтронов в ядерных реакторах); Содержание найденного с помощью ионной масс-спектрометрии золота до десятков раз превышает содержание, выявляемое ранее при помощи химического анализа. В изученных российскими учёными пробах графита содержание золота было до 17,8 г/т – это уровень богатых золотых приисков. Формула C ( углерод ) Сингония Гексагональная Цвет Серый, чёрный стальной Блеск Металлический Прозрачн. Непрозрачный Твёрдость 1—2 (шкала Мооса ) Плотность 2,09—2,23 г/см³ Плотность 2,08—2,23 г/см³. Цвет тёмно-серый, блеск металлический. Хорошо проводит электрический ток. Обладает низкой твёрдостью. Неплавкий, устойчив при нагревании в отсутствие воздуха. В кислотах не растворяется. Жирный (скользкий) на ощупь. Природный графит содержит 10—12 % примесей глин и окислов железа. При трении расслаивается на отдельные чешуйки. Теплопроводность графита от 278,4 до 2435 Вт/(м*К), зависит от марки графита, от направления относительно базисных плоскостей и от температуры. Электропроводность монокристаллов графита анизотропная, в направлении, параллельном базисной плоскости, близка к металлической, в перпендикулярном - в сотни раз меньше. Монокристаллы графита диамагнитны, магнитная восприимчивость незначительна в базисной плоскости и велика в ортогональных базисным плоскостях. Коэффициент Холла меняется с положительного на отрицательный при 2400 К. Компонент стержней для чёрных графитовых карандашей; для получения синтетических алмазов; для изготовления контактных щёток и токосъёмников для разнообразных электрических машин, устройств, где требуется надёжный подвижный электрический контакт; Для получения химически активных металлов методом электролиза расплавленных соединений (алюминий); наполнитель пластмасс; как токопроводящий компонент высокоомных токопроводящих клеёв.

Изображение слайда
6

Слайд 6: Алмаз

Алма́з (др.-греч. ἀδάμας — « несокрушимый») — минерал, кубическая аллотропная форма углерода. При нормальных условиях метастабилен. Высочайшая среди минералов твёрдость, наиболее высокая теплопроводность среди всех твёрдых тел 900—2300 Вт/(м·К), большие показатель преломления и дисперсия. Алмаз является диэлектриком. У алмаза очень низкий коэффициент трения по металлу на воздухе — всего 0,1, что связано с образованием на поверхности кристалла тонких плёнок адсорбированного газа, играющих роль своеобразной смазки. Когда такие плёнки не образуются, коэффициент трения возрастает и достигает 0,5—0,55. Высокая твёрдость обусловливает исключительную износостойкость алмаза на истирание. Температура плавления алмаза составляет 3700—4000 °C при давлении 11 ГПа. На воздухе алмаз сгорает при 850—1000 °C, а в струе чистого кислорода горит слабо-голубым пламенем при 720—800 °C, полностью превращаясь в конечном счёте в углекислый газ. При нагреве до 2000 °C без доступа воздуха алмаз переходит в графит за 15-30 минут. Средний показатель преломления для различных цветов спектра варьируется от 2,402 (для красного) до 2,465 (для фиолетового). Способность кристаллов разлагать белый свет на отдельные составляющие называется дисперсией (0,063). Одним из важных свойств алмазов является люминесценция. Под действием солнечного света и особенно катодных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей алмазы начинают люминесцировать — светиться различными цветами. Под действием катодного и рентгеновского излучения светятся все разновидности алмазов, а под действием ультрафиолетового — только некоторые. Рентгенолюминесценция широко применяется на практике для извлечения алмазов из породы.

Изображение слайда
7

Слайд 7

Синтетические алмазы 1694 год итальянские учёные Дж. Аверани и К.-А. Тарджони пытались сплавить несколько мелких алмазов в один крупный. 1772 год Антуан Лавуазье установил, что при сгорании алмаза образуется диоксид углерода. 1814 год Гемфри Дэви и Майкл Фарадей окончательно доказали, что алмаз является химическим родственником угля и графита. 1823 год первая попытка синтеза алмаза Василием Каразиным, который при сухой перегонке древесины при сильном нагреве получил твёрдые кристаллы неизвестного вещества (скорее всего это был карбид кремния (муассани́т)) 1879 год шотландский химик Джеймс Хэнней обнаружил, что при взаимодействии щелочных металлов с органическими соединениями происходит выделение углерода в виде чешуек графита и предположил, что при проведении подобных реакций в условиях высокого давления углерод может кристаллизоваться в форме алмаза. Синтез В 1961 г., основываясь на научных результатах в синтезе алмазов, полученных в Московском ИФВД АН СССР группой исследователей под руководством Л. Ф. Верещагина, Валентин Николаевич Бакуль в Киеве в ЦКТБ твердосплавного и алмазного инструментана организовал выпуск первых 2000 карат искусственных алмазов; с 1963 г. налажен их серийный выпуск. В 1961 году появились первые публикации фирмы «DuPont» о реализации идей получения алмаза путём прямого фазового перехода из графита. Синтез производился с использованием энергии взрыва. Это наиболее дешёвый способ получения алмазов, однако, «взрывные алмазы» очень маленькие и пригодны лишь для абразивов и напылений. Современные способы получения алмазов используют газовую среду, состоящую из 95 % водорода и 5 % углеродсодержащего газа (пропана, ацетилена), а также высокочастотную плазму, сконцентрированную на подложке, где образуется сам алмаз (CVD). Температура газа от 700—850 °C при давлении в тридцать раз меньше атмосферного. В зависимости от технологии синтеза, скорость роста алмазов от 7 до 180 мкм/час на подложке. При этом алмаз осаждается на подложке из металла или керамики при условиях, которые в общем стабилизируют не алмазную (sp3) а графитную (sp2) форму углерода. Стабилизация алмаза объясняется в первую очередь кинематическими процессами на поверхности подложки. Принципиальным условием для осаждения алмаза является возможности подложки образовывать стабильные карбиды (в том числе и при температурах осаждения алмаза: между 700 °C и 900 °C).

Изображение слайда
8

Слайд 8

Применение Ювелирное дело Повышение износостойкости инструментов за счет напыления алмазных пленок Алмазный порошок (как отход при обработке природного алмаза, так и полученный искусственно) используется как абразив для изготовления режущих и точильных дисков, кругов и т. д. Крайне перспективно развитие микроэлектроники на алмазных подложках. При изготовлении полупроводниковых приборов на основе алмаза используются, как правило, допированные плёнки алмаза. Так, допированный бором алмаз имеет p-тип проводимости, фосфором — n-тип. Из-за большой ширины зоны алмазные светодиоды работают в ультрафиолетовой области спектра. В 2004 году в ИФВД РАН впервые синтезировали алмаз, имеющий сверхпроводящий переход при температуре 2-5 К (зависит от степени легирования). Полученный алмаз представлял собой сильнолегированный бором поликристаллический образец, позже в Японии получили алмазные плёнки, переходящие в сверхпроводящее состояние при температурах 4-12К.

Изображение слайда
9

Слайд 9: Кластер – объединение нескольких однородных элементов, которое можно рассматривать как самостоятельную единицу, обладающую определенными свойствами

Углеродные кластеры

Изображение слайда
10

Слайд 10

Фуллерен С 60 Фуллерен ( первоначально назван бакминстерфуллерен ) в честь архитектора Р. Б акмистера Ф уллера, бакмистерфуллереном иногда называют молекулу С 60. Возможность их существования была предсказана ещё в1971 году в Японии и теоретически обоснована в 1973 году в СССР. В 1985 году группа исследователей —  Роберт Кёрл, Харольд Крото, Ричард Смолли, Хис и О’Брайен — исследовали масс-спектры паров графита, полученных при лазерном облучении (абляции) твёрдого образца, и обнаружили пики с максимальной амплитудой, соответствующие кластерам состоящими из 60 и 70 атомов углерода Харольд Крото Ричард Смолли Роберт Кёрл Нобелевская премия по химии 1996 год

Изображение слайда
11

Слайд 11

12 пентагональных граней; 20 гексагональных граней; Шарообразные молекулу могут соединяться с образование ГЦК решетки; Расстояние между центрами ближайших молекул 1 нм; Силы удерживающие сферы – силы Ван дер Ваальса ; Монокристалл С 60 можно вырастить выпариванием С 60 из бензола. 26% объема ячейки пустует; C 60 – диэлектрик; С 60, легированный щелочными атомами – проводник.

Изображение слайда
12

Слайд 12

Сверхпроводимость фуллерена А.Ф. Хебард в 1991 году обнаружили переход К 3 С 60 в сверх проводящее состояние. Т с =18 К. Критическая температура зависит от размера атома примеси. Т с =33 К для Cs 2 RbC 60.

Изображение слайда
13

Слайд 13

Углеродные нанотрубки Углеродные нанотрубки : однослойные (диаметр 2 нм, длина 100 мкм) Многослойные. Способы получения: лазерное испарение у глеродная дуга химическое осаждение паров

Изображение слайда
14

Слайд 14

Свойства углеродных нанотрубок Электрические свойства. Металлические свойства имеют нанотрубки с кресельной структурой, полупроводниковые – хиральные. При исследовании ВАХ при Т=0,001 К были обнаружены ступеньки. Ступенька является следствием одноэлектронного тунелирования и резонансного тунелирования через отдельные молекулярные орбитали. В металлическом состоянии нанотрубки могут пропускать 10 9 А/см 2 (медный провод 10 6 А/см 2 ). Теплопроводность в 2 раза больше теплопроводности алмаза. Для нанотрубок характерен отрицательный магнеторезистивный эффект.

Изображение слайда
15

Слайд 15

Колебательные свойства Каждая молекула обладает набором колебательных движений (нормальные колебательные моды), которые зависят от симметрии молекулы. Нормальные колебательные моды: A 1 g – осцилляция диаметра; Е 1 g – сплющивание трубки; Механические свойства Модуль Юнга нанотрубки 1,28-1,8 ТПа (у стали 0,21 ТПа). Очень упруго при изгибе. Предел прочности 45 Гпа (у стали 2 ГПа).

Изображение слайда
16

Слайд 16

Графен Графе́н  (англ.  graphene ) — двумерная аллотропная модификация углерода, образованная слоем атомов углерода толщиной в один атом, находящихся в sp²-гибридизации и соединённых посредством σ- и π-связей гексагональную двумерную кристаллическую решётку Новосёлов Константин Сергеевич Нобелевская премия по физике 2010 года Гейм Андрей Константинович

Изображение слайда
17

Последний слайд презентации: Его величество УГЛЕРОД!

Благодарю за внимание!

Изображение слайда