Углерод находятся впериодической системе в 4 группе главной подгруппе. Его
порядковый номер №6, значит заряд ядра кремния равен +6. В ядре находятся +6
протонов и 6 нейтронов, вокруг ядра на 2 энергетических уровнях находятся 6
электронов.
Относительная атомная масса кремния Ar(C)=12
₊₆C Z=+6 р⁺=6 n⁰=6
е⁻=6
Модель атома углерода:
₊₆C)₂)₄
Электронная формула углерода:
₊₆C 1s²2s²2p²
На последнем уровне у него 4 электрона. Исходя из этого углерод может
проявлять себя, как восстановитель, и как окислитель:
C⁰-4e⁻ ⇒ C⁺⁴
восстановитель C⁺⁴O₂⁻²
C⁰+4e ⇒ C⁻⁴ окислитель C⁻⁴H₄⁺
Физические свойства углерода: Углерод существует во
множестве аллотропных модификаций с очень разнообразными физическими
свойствами. Разнообразие модификаций обусловлено способностью углерода
образовывать химические связи разного типа.
Кристаллический углерод - это алмаз, графит, карбин
Аморфный углерод - это активированный уголь, древесный уголь, ископаемый уголь(антрацит и др.), кокс, сажа и др.
На практике, как правило, перечисленные выше аморфные формы являются
химическими соединениями с высоким содержанием углерода, а не чистой
аллотропной формой углерода.
Химические свойства:
При
обычных температурах углерод химически инертен, при достаточно высоких
температурах соединяется со многими элементами, проявляет сильные
восстановительные свойства. Химическая активность разных форм углерода
убывает в ряду: аморфный углерод, графит, алмаз, на воздухе они
воспламеняются при температурах соответственно выше 300—501 °C,
600—700 °C и 850—1000 °C.
Степени окисления +4 (напр., CO₂), −4 (напр., CH₄), редко +2 (СО, карбонилы металлов), +3 (C₂N₂)
Большинство соединений углерода с металлами называются карбиды.
4AI+3C=AI₄C₃
Ca + C = CaC₂
Важна в промышленности реакция углерода с водяным паром:
C + H₂O = CO + H₂
При нагревании углерод восстанавливает оксиды металлов до металлов. Данное свойство широко используется в металлургической промышленности. .
CuO + C = Cu + CO₂
Органические соединения^ Способность углерода образовывать полимерные цепочки
порождает огромный класс соединений на основе углерода, которых
значительно больше, чем неорганических, и изучением которых занимается органическая химия.
Соединения
углерода составляют основу земной жизни, а их свойства во многом
определяют спектр условий, в которых подобные формы жизни могут
существовать. По числу атомов в живых клетках доля углерода около 25 %,
по массовой доле — около 18 %.