CARBONUL

1. CARBONUL

2. CARBONUL ATOMII DE CARBON STRUCTURA ATOMULUI Numărul atomic Z = 6 Numărul de masă A = 12 Simbolul chimic: C Prezintă trei izotopi: 12C, 13C, 14C Mol de atomi: 16g C conțin NA = 6,023 * 1023 atomi GENERALITĂȚI Carbon Nucleu Protoni (p+) – 6 Neutroni (n0) - 6 Înveliș electronic K – 2 L – 4 Electroni (e-) - 6 Molecule de monoxid de carbon, dioxid de carbon și metan Prin ce diferă structura izotopilor 13C și 14C de structura izotopului 12C? POZIȚIA ÎN SISTEMUL PERIODIC.VALENȚA Numărul perioadei se stabilește pornind de la numărul de straturi ocupate cu electroni. Numărul grupei se stabilește pornind de la numărul electronilor aflați pe ultimul strat ocupat. Carbonul prezintă în mod uzual valența IV: (de exemplu, CO2, CH4, Al4C3 etc) În unele substanțe, cum ar fi CO, valența carbonului este II. Perioada: 2 Grupa IV-A Valența IV

3. CARBONUL ÎN STARE LIBERĂ Carbonul se găsește în natură sub două forme cristalizate: diamantul și grafitul. Alte două forme cristalizate ale carbonului au fost realizate în laboratoare: fulerenele și nanotuburile. Fulerenele se găsesc și în natură, în materialul numit Shungit. Sub formă amorfă, carbonul este întâlnit în cărbunii de pământ. Conținutul de carbon al acestora crește în ordinea: turbă, lignit, cărbune brun, huilă, antracit. ÎN COMPUȘI CHIMICI STARE NATURALĂ • - În compușii cu oxigenul: monoxid de carbon (CO), dioxid de carbon(CO2); • În compuși cu nemetalele: tetraclorură de carbon (CCl4), carbura de siliciu (SiC); • în compuși cu metalele: carbură de aluminiu (Al4C3), carbură de calciu (CaC2); • în carbonați: carbonatul de calciu, carbonatul de cupru; • în bicarbonați: bicarbonatul de sodiu (NaHCO3), bicarbonatul de amoniu (NH4HCO3); • în hidrocarburi: metanul (CH4), acetilenă (C2H2); • în toți derivații hidrocarburilor: alcool etilic, acid acetic, zahăr etc. Astăzi se cunosc peste 5500000 de substanțe. Dintre acestea, aproape 95% sunt substanțe organice, în care, alături de hidrogen, carbonul este element de bază!

4. CARBONUL DIAMANT GRAFIT FULERENE PROPRIETĂȚI FIZICE • solid, cristalizează în formă cubică; • incolor și transparent, prezintă indice de refracție foarte mare; • cea mai mare duritate dintre toate substanțele întâlnite (10 pe scara Mohs); • insolubil în orice dizolvant; • temperatură de topire foarte ridicată (peste 3500oC); • densitatea ρ = 3,5g/cm3; • Solid, cristalizează în formă hexagonală; • Solid, opac, lucios, culoare neagră – cenușie; • Duritate mică (1), lasă urme pe hârtie, datorită fenomenului de clivaj; • Bun conductor termic și electric; • Insolubil în orice dizolvant; • Densitatea ρ = 2,2g/cm3 • solid, cristalizează în formă icosaedrică; • opac, culoare neagră; • Duritate mică; • Rău conductor termic și electric; • Insolubil în apă; solubil în benzină; • Densitatea ρ = 1,75-2,19g/cm3 Diamantul poate prezenta culori precum galben, roșu, albastru și negru În anul 327 i. Hr, Alexandru Macedon a adus primele diamante în Europa Cel mai mare stat producător de diamante este Africa de Sud

5. CARBONUL REACȚIA CU HIDROGENUL Carbonul se combină cu hidrogenul și formează, în funcție de condițiile de reacție, metan sau alte hidrocarburi. Metanul se obține la temperatura de 1100oC și în prezența nichelului REACȚIA CU OXIDUL DE CUPRU PROPRIETĂȚI CHIMICE Într-o eprubetă, adaugă un vârf de spatulă de oxid de cupru și unul de cărbune. Acoperă eprubeta cu un dop prevăzut cu un tub, la capătul căruia se află un vas în care se găsește apă de var în care s-au adăugat câteva picături de fenolftaleină. Încălzește apoi eprubeta. Ce se întâmplă în eprubetă? Dar în paharul cu apă de var? C + 2H2 CH4 1100oC, Ni REACȚIA CU OXIGENUL În eprubetă carbonul se combină cu oxigenul formându-se dioxid de carbon și cupru metalic de culoare roșiatică. Dioxidul părăsește eprubeta prin tub, ajungând în vas, unde decolorează soluția de var. Încălzește o lingură de ars în care se găsește o cantitate mică de cărbune. După ce substanța se aprinde, introdu lingura de ars într-un cilindru cu oxigen, și acoperă-l cu o sticlă de ceas. Ce se observă? 2CuO + C →CO2 + 2Cu Carbonul arde în oxigen cu flacără strălucitoare și cu scântei. Se formează dioxid de carbon. REACȚIA CU APA C + O2→CO2 Observație: Dacă cantitatea de oxigen este insuficientă, carbonul arde incomplet, obținându-se monoxid de carbon Are loc la temperaturi înalte. Se obține gazul de apă (format din monoxid de carbon și hidrogen) 2C + O2→2CO H2O(g) + C →CO + H2

6. CARBONUL DIAMANT Tăierea și gravarea sticlei, abraziv Benzina sintetică Metalurgie UTILIZĂRI Electronică Încălzirea locuințelor Bisturie Bijuterii CĂRBUNI Industria chimică Creuzete metalurgie Termocentrale Lubrifianți Mine creion Grafit FULERENE și NANOTUBURI CaRBON 14 Ecrane touchscreen Reactoare nucleare Materiale compozite Perii motoare electrice Electrozi Arheologie

7. CARBONUL DESCOPERĂ… Răspunde celor şapte întrebări şi află cine a descoperit oxigenul Numărul de neutroni conţinuţi de izotopul 14C este: Nu este formă alotropică a carbonului: La arderea incompletă a cărbunelui se obține: Prezintă proprietatea de a conduce căldura: Procentul de C din dioxidul de carbon este: Cantitatea de CuO necesară pentru obținerea a 4,4gCO2 este: Cantitatea de CH4 obținută prin sinteza dintre carbon și hidrogenul rezultat din reacția a 400g HCl 36,5% și zinc este: a) 8 CORECT! b) 7 GREŞIT! c) 6 GREŞIT! a)Diamant GREŞIT! CORECT! b) Carbid c) Grafit GREŞIT! CORECT! a) CO GREŞIT! b) CO2 GREŞIT! c) CH4 GREŞIT! a)Cărbuni b)Diamant GREŞIT! c)Grafit CORECT! A N T O I N E L A U R E N T a) 42,85 GREŞIT! b) 27,27 CORECT! c) 20,00 GREŞIT! L A V O I S I E R GREŞIT! a) 8g GREŞIT! b) 1,6g c) 16g CORECT! A demonstrat în anul 1772 că diamantul prezintă proprietatea de a arde ” în felul compușilor combustibili și de a se risipi complet”, dovedind astfel, că este cel mai curat dintre formele de cărbune, fiind practic, elementul chimic carbon. a) 16g CORECT! GREŞIT! b) 1,6g GREŞIT! c) 8g

8. CARBONUL A U E E N S C O T T I I N N G G I I L L Stările alotropice ale carbonului și cărbunii de pământ și-au uitat numele! Ajută-le să și le găsească, căutându-le pe diagramă. Numele sunt puse pe orizontală, pe verticală și pe diagonale și pot fi dispuse și de la coadă spre cap. Apăsând pe prima literă a unui nume din diagramă, vei găsi numele căutate! DIAGRAMĂ P L N N O B T T I I C C A A R R T T T N N A A A E T E E D H A T C V U U D G L L C C A A R R R B B U U N N E E B B R R R U U N N P I I M J E E M F R E B B F O V B U U B D L L S T T N N A A A M M A A I I D D T H H F R U U N N A A N N O O T T U U B B U U R R I I SUCCES! T T I I F F F A A R R G G D H A E L C J ATENȚIE!!! Dacă apeși o literă greșită, vei fi scos din joc! Diamant Nanotuburi Cărbune brun Grafit Turbă Huilă Fulerene Lignit Antracit

9. VĂ MULȚUMESC! BIBLIOGRAFIE: 1. Constantinescu, R., Râpă, M. ”Chimie – manual pentru clasa a VIII-a”, Editura Sigma, București, 2000 2. Gheorghiu, C., Panait, C., ”Chimie – manual pentru clasa a VIII-a”, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1995 La realizarea materialului s-au folosit imagini de pe site-urile: www.sciencephoto.com, www.wikipedia.org, www.photo-dictionary.com, www.chemistryland.com, www.clubafaceri.ro, www.obiectivtulcea.ro, www.ziare.com, www.promat.ro, www.ecw.com, www.diamante.ro, www.invitel.hu, www.casience.wikispaces.org, www.nanocarbontechnology.com Imaginile animate sunt preluate de pe site-urile: www.learnthermo.com, www.wikipedia.org. www.favimages.com Realizat de prof. Florin Viu Școala Gimnazială ”Ion Lovinescu” Rădășeni Octombrie 2012