Формула углерода

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Углерод (химический символ – C) – химический элемент с порядковым номером 6. Располагается во втором периоде в главной подгруппе IV-ой группы (в коротком варианте периодической таблицы) или в 14-й группе по современным стандартам нумерации.

Атомная масса: 12,0107 а.е.м.

Электронная формула углерода

Электронная формула: 1s² 2s² 2p²

Электронно-графическая формула углерода

Электронно-графическая формула углерода в основном состоянии:

Углерод имеет два неспаренных электрона, проявляет валентность II.

Электронно-графическая формула углерода в возбужденном состоянии:

Углерод имеет четыре неспаренных электрона, проявляет валентность IV.

Углерод образует множество аллотропных модификаций, которые очень сильно различаются между собой по внешнему виду, твердости, электропроводности, химической активности и другим свойствам.

Модификации углерода

Среди аллотропных модификаций углерода выделяют кристаллические:

аморфные:

и кластерные формы:

При нормальных условиях термодинамически устойчивым является только графит, а алмаз и другие кристаллические формы – метастабильны.

Большинство аморфных аллотропных форм являются химическими соединениями с высоким содержанием углерода (обычно мелкодисперсного графита), а не чистой аллотропной формой углерода.

Содержание углерода в земной коре составляет 0,023% по массе. Свободный углерод встречается в природе в виде алмаза и графита. Углерод главным образом накапливается в верхней части земной коры, в биосфере. Содержание углерода в живом веществе – 18%,в древесине – 50%, каменном угле – 80%, нефти – 85%, антраците – 96%. Большая часть углерода литосферы сосредоточена в виде карбонатов (известняков и доломитов).

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Для восстановления 240 г оксида магния потребовалось 80 г угля: Каково процентное содержание чистого углерода в этом угле?

Решение

Запишем уравнение реакции:

$MgO + C = Mg + CO$

Найдем количество вещества оксида магния:

$n(MgO) = m(MgO) / M(MgO) = 240$ г $/ 40$ г/моль $= 6$ моль

По уравнению реакции

$n(C) = n(MgO) = 6$ моль

$m(C) = n(C) \cdot M(C) = 6$ моль $\cdot 12$ г/моль $= 72$ г

Рассчитаем массовую долю углерода в угле:

Ответ

В угле содержится 90% углерода.

ПРИМЕР 2

Задание

Вычислите, какой объем метана (н.у.) можно получить из 1 тонны каменного угля, массовое содержание углерода в котором 85 %. Выход реакции получения метана составляет 75 % от теоретически возможного.

Решение

Запишем уравнение реакции: