Углерод (C) находится во II периоде, главной подгруппе IV группы. Атомный номер - 6. Заряд ядра +6. В ядре 6 протонов и 6 нейтронов (в самом распространенном изотопе). Электронная формула: \( 1s^2 2s^2 2p^2 \).
Схема строения атома: 2 электрона на первом уровне, 4 электрона на втором уровне.
Химические свойства: Углерод проявляет амфотерные свойства, может быть окислителем (в реакциях с металлами, водородом) и восстановителем (в реакциях с кислородом, оксидами металлов).
Аллотропия — это способность химического элемента существовать в виде нескольких простых веществ. Аллотропные модификации углерода:
| Критерий | Алмаз | Графит |
|---|---|---|
| Строение | Пространственная кристаллическая решетка (тетраэдрическая). Атомы связаны прочными ковалентными связями. | Слоистая кристаллическая решетка. Атомы в слоях связаны прочными ковалентными связями, а между слоями — слабыми Ван-дер-Ваальсовыми силами. |
| Цвет | Бесцветный | Черный с металлическим блеском |
| Блеск | Алмазный | Тусклый |
| Твердость | Самый твердый природный материал (10 по шкале Мооса) | Мягкий (1-2 по шкале Мооса) |
| Хрупкость | Очень хрупкий | Сравнительно мягкий, легко расслаивается |
| Растворимость | Нерастворим в обычных растворителях | Нерастворим в обычных растворителях |
| Электропроводность | Не проводит электрический ток | Хорошо проводит электрический ток (особенно вдоль слоев) |
| Применение | Ювелирные изделия, режущие инструменты, абразивы | Электроды, карандаши, смазочные материалы, теплоотводы |
| Критерий | Оксид углерода(II) (CO) | Оксид углерода(IV) (CO₂) |
|---|---|---|
| Формула | CO | CO₂ |
| Название | Угарный газ, монооксид углерода | Углекислый газ, диоксид углерода |
| Агрегатное состояние (при н.у.) | Газ | Газ |
| Цвет | Бесцветный | Бесцветный |
| Запах | Без запаха | Без запаха |
| Растворимость в воде | Плохо растворим | Хорошо растворим, образует угольную кислоту |
| Токсичность | Высокотоксичен, образует карбоксигемоглобин | Нетоксичен, но при высоких концентрациях вызывает удушье |
| Реакционная способность | Сильный восстановитель, реагирует с O₂, CuO, Fe₂O₃ | Слабый окислитель, реагирует с водой, щелочами, углеродом (при высоких T) |
| Применение | Восстановитель в металлургии | Напитки, огнетушители, пищевая промышленность (сухой лед) |