Sibprompost.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Графит — свойства, виды, состав и применение

Графит — свойства, виды, состав и применение

Область применения графита, описание и свойства. Виды природного и искусственного графита — химическая структура, механические и физические характеристики.

Графит (от др.-греч. γράφω — пишу) – это природный материал, относящийся к классу самородных элементов, аллотропная модификация углерода. Он имеет слоистую структуру. Каждый слой кристаллической решетки графита может по-разному располагаться по отношению друг к другу, образуя политипы. Графит находит свое применение в производственной и промышленной деятельности. Графитовые изделия отличаются повышенными эксплуатационными характеристиками. Графит устойчив к химическим и природным воздействиям, он достаточно прочный, хорошо проводит электрический ток, отличается низкой твердостью, относительной мягкостью, после воздействия высоких температур затвердевает. Плотность составляет 2.23 г/см 3 . Графит имеет металлический блеск и темно-серый цвет. Теплопроводность этого минерала достаточно большая, поэтому его используют для изготовления комплектующих деталей электрооборудования.

Структура и состав графита

Структура имеет свои определенные особенности. Атомы углерода ковалентно связаны между собой.

Модификаций природного минерала существует две:

  • α-графит (гексагональный). В данной модификации половина атомов каждого из слоев располагается под и над центром шестиугольника.
  • β-графит (ромбоэдрический). В этой модификации графита каждый четвертый слой атомов повторяет первый. В природе он в чистом виде не наблюдается. При температуре от 2500 до 3300К ромбоэдрический графит переходит полностью в гексагональный. Природный материал удобно представляется в гексагональных узлах.

Химический состав графита не отличается чистотой. В большом количестве (до 10-20%) присутствует зола, состоящая из разных составляющих (FeO, SiO2, Аl2O3, MgO, Р2О5, CuO, СаО и др.), газы (до 2%) и битумы, иногда вода.

Цвет преобладает железно-черный, доходя до стально-серого. Имеет сильный металловидный блеск; скрытокристаллические агрегаты не блестят, матовые. Показатель преломления графита Nm==l,93-2,07. На ощупь жирный, оставляет след на бумаге и пальцах. Удельный вес графита 2,09-2,23 (меняется исходя от степени дисперсности и присутствия тончайших пор), у шунгита 1,84-1,98. Обладает высокой электропроводностью, что связано с очень плотным расположением атомов в листах.

Графит не плавится, если накаливать в струе кислорода, то сгорает тяжелее в сравнении с алмазом. Улетучивается лишь в пламени вольтовой дуги, не плавясь. В кислотах не растворяется. В смеси с KNO3 порошок при нагревании дает вспышку.

Читайте так же:
Высота розеток теплого пола

Графит в природе

В природе содержится в гранитах, пирите. Он образуется в магматических и вулканических горных породах, скарнах и пегматитах при высоких температурах, встречается в кварцевых жилах с различными материалами, широко распространен в мраморе, кристаллических сланцах, гнейсах. В результате пиролиза под воздействием на каменноугольные отложения траппов образуются крупные залежи природного минерала.

3. Строение и физические свойства серы

3. Строение и физические свойства серы.

Чистая сера представляет собой лимонно-жёлтое кристаллическое вещество с плотностью около 2 г/см 3 , плавящееся при температуре 119 0 С и кипящее при 444 0 С. Она не проводит тепло и электрический ток. В воде сера не растворяется и не смачивается водой. Одно из особенных физических свойств серы — флотация, способность мелкого порошка серы всплывать, тогда, как ее крупные кристаллы тонут в воде. Дело в том, что сера не смачивается водой, и ее частички держатся на поверхности воды за счет прилипших к ним мелких пузырьков воздуха. Это свойство используют при отделении самородной серы от примесей. Руду размалывают, заливают водой, а снизу продувают воздухом, сера всплывает, а примеси остаются на дне. Лучшим её растворителем является сероуглерод CS2.

Для твёрдой элементарной серы типичны две аллотропые модификации. Ниже 95,6 0 С устойчива обычная желтая сера с плотностью 2,07г/см 3 и температурой плавления 112,8 0 С. Выше 95,6 0 С устойчива почти бесцветная модификация с плотностью 1,96г/см 3 и температурой плавления 119,3 0 С. Различие обеих форм обусловлено их разной кристаллической структурой.

Плавление серы сопровождается заметным увеличением объёма (примерно на 15%). Расплавленная сера представляет собой жёлтую легкоподвижную жидкость, которая выше 160 0 С буреет и при 190 0 С превращается в тёмно-коричневую вязкую массу. Выше 190 0 С вязкость её начинает уменьшаться и около 400 0 С расплавленная сера, оставаясь тёмно-коричневой, вновь становится легкоподвижной. Эти переходы свойств при нагревании обусловлены изменением внутреннего строения серы.

Читайте так же:
Пример теплового явления тока

Ромбическая и моноклинная сера всегда состоит из восьмиатомных кольцевых молекул S8. Ромбическая сера — жёлтого цвета, моноклинная — бледно-жёлтого. Для серы самой устойчивой модификацией при обычных условиях: при нормальном давлении и температуре не выше 95,6 0 С является ромбическая сера. В неё при комнатной температуре превращаются все другие формы.

Если расплавленную серу вылить в холодную воду, образуется похожая на резину коричневая масса. Это третья аллотропная модификация серы — пластическая сера. Она состоит из нерегулярно расположенных зигзагообразных цепочек Sn, где n достигает нескольких тысяч. Она неустойчива и через некоторое время станет хрупкой, приобретёт жёлтый цвет, т.е. постепенно будет превращаться в ромбическую.

При температуре 444,6 0 С сера закипает. В зависимости от температуры в её парах обнаруживают молекулы S8, S6, S4, S2. При 1760 0 C пары серы одноатомны. Таким образом, с увеличением температуры число атомов в молекуле серы уменьшается. Изменение состава вызывает изменение окраски паров серы от оранжево-жёлтого до соломенно-жёлтого

У желтой серы есть корона,

Но нет ни подданных, ни трона,

Корону сера надевает,

Молекулярная кристалическая решетка

из серных колец (упорядочены иначе, чем в моноклинной сере)

Ромбическая сера плотнее, чем моноклинная, поскольку серные кольца упакованы теснее друг к

Кристалл моноклинной серы (длинный, тонкий, угловатый

Серные кольца собраны в молекулярную кристалическую решетку, но другим способом, чем в ромбической сере.

Презентация: «Сера»
презентация к уроку по химии (9 класс) на тему

В презентации «Сера» вы найдёте материал о химическом элементе и веществе, его свойствах и применении.

Скачать:

ВложениеРазмер
sera.ppt783 КБ
Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

СЕРА ГБОУ средняя школа № 365 Санкт-Петербурга Шелухина Елена Евгеньевна

Содержание Историческая справка Важнейшие соединения серы Строение атома серы Физические свойства серы Химические свойства Применение серы

Человечество познакомилось с серой в древности (около IVв. до н.э.) Жрецы использовали её в составе «священных курений» при некоторых религиозных обрядах. Различные горючие смеси для военных целей тоже содержали серу. Ещё у Гомера упоминаются «сернистые испарения» и смертельное действие продуктов горения серы. Она же входила в состав «греческого огня», наводившего ужас на противников. Точный состав смеси не известен, но полагают, что кроме серы в неё входили нефть, различные горючие масла, смола, селитра, клей и красители. Элементарную природу серы установил француз Антуан Лоран Лавуазье в своих опытах по сжиганию в 1770 году. Историческая справка

Латинское название серы «сульфур» происходит от санскритского “спать” или англосаксонского «убивать», что очевидно объясняется ядовитостью сернистого газа. Алхимический символ серы Химический символ Д. Дальтона Химический символ Й. Берцелиуса S

Важнейшие соединения серы Цинковая обманка(сфалерит) Свинцовый блеск (галенит) Пирит (серный колчедан) Гипс Пиротин Киноварь Глауберова соль

3 период VI группа главная подгруппа Заряд ядра +16 Электронная формула 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 Обычное состояние Возбужденное состояние степени окисления +2, -2 +4 +6 валентность II IV VI сероводород, сульф ид ы оксид серы ( IV ), сернистая кислота и её соли (сульф ит ы) оксид серы ( VI ), серная кислота и её соли (сульф ат ы) Строение атома серы

Физические свойства серы Сера представляет собой лимонно-желтое кристаллическое вещест — во с плотностью около 2 г / см 3 , плавящееся при температуре 119 0 С и кипящее при 444 0 С. Она не проводит тепло и электрический ток. В во- де сера не растворяется и не смачивается водой. Лучшим её растворителем является сероуглерод CS 2 . У жёлтой серы есть корона, Но нет ни подданных, ни трона, Корону сера надевает, Когда устойчивой бывает. Тепло ведёт к кристаллам длинным Бесцветной серы моноклинной. Для твердой элементарной серы типичны две аллотропные моди- фикации. Ниже 95,60С устойчива обычная жёлтая сера с плотностью 2,07г / см3 и температурой плавления 112,80С. Различие обеих моди- фикаций обусловлено их разной кристаллической структурой. Ромбическая и моноклинная сера всегда состоит из восьмизвен — ных кольцевых молекул S 8 . Ромбическая сера – желтого цвета, моно — клинная – бледно-желтого. В неё при комнат- ной температуре превращаются все другие формы. Пластическая сера – коричневая резинопо- добная масса. Она состоит из нерегулярно расположенных зигзагообразных цепочек S 8 . В парах серы обнаружены молекулы S 8 , S 6 , S 4 , S 2 .

Химические свойства серы Сера – умеренно реакционное вещество. В химических реакциях она может быть как окисли- телем, так и восстановителем. Взаимодействие с кислородом (при нагревании) S+ O 2 = SO 2 + 279 КДж Взаимодействие с водородом (при t 0 350 0 С) S + H 2 = H 2 S + 20,92 КДж Взаимодействие с металлами (кроме Au, Pt, Ir) S + Hg = HgS t o Fe + S =FeS Концентрированная азотная окисляет серу до серной кислоты. 3S + 6HNO3 = 3H 2 SO 4 + 6NO Растворение в концентрированных растворах щелочей 3S + 6KOH = 2K 2 S + K 2 SO 3 + 3H 2 O

1. Сера

1.1. Историческая справка

Сера – одно из немногих веществ, которое было известно с древнейших времен, её использовали первые химики. Одна из причин известности серы – распространенность самородной серы в странах древнейших цивилизаций. Её разрабатывали греки и римляне, производство серы значительно увеличилось после изобретения пороха.

1.2. Место серы в Периодической системе химических элементов Менделеева

Сера расположена в 16 группе Периодической системы химических элементов Менделеева.

На внешнем энергетическом уровне атома серы содержится 6 электронов, которые имеют электронную конфигурацию 3s 2 3p 4 . В соединениях с металлами сера проявляет отрицательную степень окисления элементов -2, в соединениях с кислородом и другими активными неметаллами – положительные +2, +4, +6. Сера – типичный неметалл, в зависимости от типа превращения может быть окислителем и восстановителем.

1.3. Распространенность в природе

Сера довольно широко распространена в природе. Её содержание в земной коре составляет 0,0048 %.Значительная часть серы встречается в самородном состоянии.

Также сера встречается в форме сульфидов: пирит, халькопирит и сульфатов: гипс, целестин и барит.

Много соединений серы содержится в нефти (тиофен C4H4S, органические сульфиды) и нефтяных газах (сероводород).

1.4. Аллотропные модификации серы

Существование аллотропных модификаций серы связано с её способностью образовывать устойчивые гомоцепи – S – S –. Устойчивость цепей объясняется тем, что связи – S – S – оказываются прочнее, чем связь в молекуле S2. Гомоцепи серы имеют зигзагообразную форму, поскольку в их образовании принимают участие электроны взаимно перпендикулярных р-орбиталей.

Существует три аллотропные модификации серы: ромбическая, моноклинная и пластическая. Ромбическая и моноклинная модификации построены из циклических молекул S8, размещенных по узлам ромбической и моноклинной решеток.

Молекула S8 имеет форму короны, длины всех связей – S – S – равны 0,206 нм и углы близки к тетраэдрическим 108°.

В ромбической сере наименьший элементарный объем имеет форму прямоугольного параллелепипеда, а в случае моноклинной серы элементарный объем выделяется в виде скошенного параллелепипеда.

Кристалл ромбической серы Кристалл моноклинной серы

Пластическая модификация серы образована спиральными цепями из атомов серы с левой и правой осями вращения. Эти цепочки скручены и вытянуты в одном направлении.

При комнатной температуре устойчива ромбическая сера. При нагревании она плавится, превращаясь в желтую легкоподвижную жидкость, при дальнейшем нагревании жидкость загустевает, так как в ней образуются длинные полимерные цепочки. При медленном охлаждении расплава образуются темно-желтые игольчатые кристаллы моноклинной серы, а если вылить расплавленную серу в холодную воду, получится пластическая сера – резиноподобная структура, состоящая из полимерных цепочек. Пластическая и моноклинная сера неустойчивы и самопроизвольно превращаются в ромбическую.

1.5. Физические свойства серы

Сера представляет собой твердое хрупкое вещество желтого цвета, в воде практически нерастворима, не смачивается водой и плавает на её поверхности. Хорошо растворяется в сероуглероде и других органических растворителях, плохо проводит тепло и электрический ток. При плавлении сера образует легкоподвижную жидкость желтого цвета, которая при 160°С темнеет, её вязкость повышается, и при 200°С сера становится темно-коричневой и вязкой, как смола. Это объясняется разрушением кольцевых молекул и образованием полимерных цепей. Дальнейшее нагревание ведет к разрыву цепей, и жидкая сера снова становится более подвижной. Пары серы имеют цвет от оранжево-желтого до соломенно-желтого цвета. Пар состоит из молекул состава S8, S6, S4, S2. При температуре выше 150 °С молекула S2 диссоциирует на атомы.

Физические свойства аллотропных модификаций серы приведены в таблице:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector