Химия углеродного сырья реферат

Обновлено: 04.07.2024

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

Биологическое значение.

Все без исключения живые организмы построены из соединений углерода. Особенностью атома углерода является их способность соединяться между собой, образуя сколь угодно длинные цепи, которые могут быть и разветвленными, содержащими миллионы и миллиарды атомов углерода, соединенных с атомами других элементов (самые из известных молекул – это молекулы белков, содержащих до миллиарда углеродных звеньев). Их длина может даже достигать одного метра!

Углерод в организме. Углерод - важнейший биогенный элемент, составляющий основу жизни на Земле, структурная единица огромного числа органических соединений, участвующих в построении организмов и обеспечении их жизнедеятельности (биополимеры, а также многочисленные низкомолекулярные биологически активные вещества - витамины, гормоны, медиаторы и другие). Значительная часть необходимой организмам энергии образуется в клетках за счет окисления Углерода. Возникновение жизни на Земле рассматривается в современное науке как сложный процесс эволюции углеродистых соединений.

Уникальная роль Углерода в живой природе обусловлена его свойствами, которыми в совокупности не обладает ни один других элемент периодической системы. Между атомами Углерода, а также между Углеродом и другими элементами образуются прочные химические связи, которые, однако, могут быть разорваны в сравнительно мягких физиологических условиях (эти связи могут быть одинарными, двойными и тройными). Способность Углерода образовывать 4 равнозначные валентные связи с других атомами Углерода создает возможность для построения углеродных скелетов различных типов - линейных, разветвленных, циклических. Показательно, что всего три элемента - С, О и Н - составляют 98% общей массы живых организмов. Этим достигается определенная экономичность в живой природе: при практически безграничном структурном разнообразии углеродистых соединений небольшое число типов химических связей позволяет намного сократить количество ферментов, необходимых для расщепления и синтеза органических веществ. Особенности строения атома Углерода лежат в основе различных видов изомерии органических соединений (способность к оптической изомерии оказалась решающей в биохимической эволюции аминокислот, углеводов и некоторых алкалоидов).

Согласно общепринятой гипотезе А. И. Опарина, первые органических соединения на Земле имели абиогенное происхождение. Источниками Углерода служили метан (СН4) и цианистый водород (HCN), содержавшиеся в первичной атмосфере Земли. С возникновением жизни единственным источником неорганического Углерода, за счет которого образуется все органическое вещество биосферы, является оксид углерода (IV) (СО2), находящийся в атмосфере, а также растворенный в природных водах в виде НСО3. Наиболее мощный механизм усвоения (ассимиляции) Углерода (в форме СО2) - фотосинтез - осуществляется повсеместно зелеными растениями (ежегодно ассимилируется около 100 млрд. т СО2). На Земле существует и эволюционно более древний способ усвоения СО2 путем хемосинтеза; в этом случае микроорганизмы-хемосинтетики используют не лучистую энергию Солнца, а энергию окисления неорганических соединений. Большинство животных потребляют Углерод с пищей в

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

Реферат по химии

Углерод и его соединенния

Ученика 10 “б” класса школы №4

г. Ангарск – 2001 год

УГЛЕРОД И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ.

Углерод как простое вещество.

В атоме углерода на его внешних четырех АО имеется четыре электрона. Поэтому все четыре АО принимают участие в образовании химических связей. Этим объясняется разнообразие и многочисленность соединений углерода.

Подавляющее большинство соединений углерода относят к так называемым органическим веществам. В этом разделе рассмотрим свойства неорганических веществ, образуемых углеродом, - простых веществ, его оксидов, угольной кислоты и некоторых ее солей.

Углерод образует несколько простых веществ. Среди них пока важнейшими считаются алмаз и графит. Эти аллотропные модификации имеют атомные кристаллические решетки, которые различаются своими структурами. Отсюда отличие их физических и химических свойств.

В алмазе каждый атом углерода связан с четырьмя другими атомами. В пространстве эти атомы располагаются в центре и углах тетраэдров, соединенных своими вершинами. Это очень симметричная и прочная решетка. Алмаз – это самое твердое вещество на Земле.

В графите каждый атом соединен с тремя другими, лежащими в той же плоскости. На образование этих связей затрачивается по три АО с тремя электронами. Четвертая орбиталь 2р-АО с одним электроном располагается перпендикулярно плоскости. Эти оставшиеся атомные орбиталь всей сетки перекрываются между собой, образуя зону молекулярных орбиталей. Эта зона занята не полностью, а наполовину, что обеспечивает металлическую электропроводность графита (в отличие от алмаза).

Помимо электропроводности графит обладает еще тремя практически важными свойствами.

Во-первых, тугоплавкость. Температура плавления графита выше 3500° С – это самое тугоплавкое простое вещество на Земле.

Во-вторых, отсутствие на его поверхности каких-либо продуктов взаимодействия с окружающей средой (на металлах это оксиды), увеличивающих электрическое сопротивление.

В-третьих, способность оказывать смазывающее действие на трущиеся поверхности. В кристалле графита атомы углерода прочно связаны между собой в плоских сетках, а связь между сетками слабая, она имеет межмолекулярную природу, как в веществах с молекулярными решетками. Поэтому уже небольшие механические усилия вызывают смещение сеток относително друг друга, что и обусловливает действие графита как смазки.

Энергия связи между атомами углерода в простых и сложных веществах, в том числе и в алмазе, и в графите. Очень велика. О твердости алмаза уже говорили. Прочна связь между атомами и в графитовой сетке. Так, прочность на разрыв волокна из графита значительно превышает прочность железа и технической стали.

На основе графита изготавливают так называемые композиционные материалы, в частности углепластики, в которых волокна графита находятся на матрице из эпоксидной смолы. Композиционные материалы все шире применяются в авиационной и космической технике (ведь помимо прочности они легкие; сравним плотность графита, р=2,3 г/см3 ,с плотностью “легкого” алюминия, р=2,7г/см3, и тем более железа, р=7,9г/см3), а также в судостроении, где особенно ценна коррозионная стойкость.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Государственное бюджетное образовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №225 Адмиралтейского района Санкт-Петербурга

Углеводороды и их природные источники

Воронаев Иван Геннадьевич

Углеводороды органические соединения, состоящие из атомов С (углерода) и Н (водорода) – газообразные, жидкие и твердые в зависимости от молекулярного веса и от химической структуры.

Целью реферата является рассмотрение органических соединений, на какие группы они делятся, где встречаются и возможность применения углеводородов.

Актуальность темы: Именно органическая химия является одной из наиболее быстро развивающихся химических дисциплин, всесторонне влияющих на жизнь человека. Известно, что число органических соединений слишком велико и по некоторым данным достигает порядка 18 миллионов.

Многочисленную группу углеводородов подразделяют на алифатические и ароматические. Алифатические, в свою очередь, делятся на две подгруппы: - насыщенные или предельные; - ненасыщенные или непредельные. В предельных углеводородах все валентности углерода использованы на соединение с соседними атомами углерода и соединение с атомами водорода. Непредельными называются углеводороды, в молекулах которых имеются атомы углерода, связанные между собой двойными или тройными связями. Классификация углеводородов систематизирована в таблице 1.

Общая характеристика углеводородов

Алканы - это ациклические углеводороды линейного или разветвленного строения, в молекулах которых атомы углерода соединены между собой простыми  -связями. Алканы образуют гомологический ряд с общей формулой C _n H _2n+2 , где n – число углеродных атомов.

Рисунок 1. Структурная формула метана

Алкены – ациклические непредельные углеводороды линейного или разветвлённого строения, в молекуле которых имеется одна двойная связь между атомами углерода . Общая формула C _n H _2n _.

Рисунок 2. Структурная формула этилена

Алкины - непредельные ациклические углеводороды, содержащие одну тройную связь С≡С. Гомологический ряд ацетилена. Общая формула C _n H _2n–2 . Возможна изомерия углеродного скелета, изомерия положения тройной связи, межклассовая и пространственная. Наиболее характерны реакции присоединения, горения.

Рисунок 3. Структурная формула ацетилена

Алкадиены - непредельные ациклические углеводороды, содержащие две двойные связи С=С. Гомологический ряд диеновых углеводородов. Общая формула C _n H _2n–2 . Возможна изомерия углеродного скелета, изомерия положения двойной связи, межклассовая, цис-транс-изомерия. Наиболее характерны реакции присоединения.

Рисунок 4. Структурная формула бутадиена-1,3

Циклоалканы - предельные карбоциклические углеводороды с одинарными связями С–С. Гомологический ряд полиметиленов. Общая формула C _n H _2n. Возможна изомерия углеродного скелета, пространственная, межклассовая. Для циклоалканов с n = 3–4 наиболее характерны реакции присоединения с раскрытием цикла.

Рисунок 5. Структурная формула циклопропана

Основная теория происхождения углеводородов - это гниение растительных организмов и останков животных.

Используют углеводороды как топливо и как исходные продукты для синтеза разнообразных веществ. Основными источниками получения углеводородов являются природный газ и нефть.

В состав природного газа входят главным образом углеводороды с малым молекулярным весом от метана СН ₄ до бутана С ₄ Н ₁₀ . В состав нефти входят разнообразные углеводороды, обладающие более высоким молекулярным весом, чем углеводороды природных газов, такие как жидкие алканы С ₅ Н ₁₂ – С ₁₆ Н ₃₄ , составляют основную массу жидких фракций нефти и твёрдые алканы состава С ₁₇ Н ₃₆ – С ₅₃ Н ₁₀₈ и более, которые входят в тяжёлые нефтяные фракции и твёрдые парафины .

Углеводороды, особенно циклические, получают также сухой перегонкой каменного угля и горючих сланцев.

Большое разнообразие продуктов, которые содержат в себе углеводороды, и условия, при которых они могут образоваться снова и снова, поэтому углеводороды могут играть роль профессиональных вредностей почти во всех отраслях промышленности:

при добыче природного жидкого и газообразного топлива (газовая, нефтедобывающая промышленность);

при переработке нефти и получаемых из нее продуктов (нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность);

при использовании продуктов термической переработки каменного и бурого угля, сланцев, торфа, нефти для самых различных целей (в качестве горючего для самолетов, автомобилей, тракторов);

в качестве растворителей во многих производствах, в качестве минеральных масел.

Углеводороды могут выступать как и бытовые яды:

при курении табака (полиароматические, такие как нафталин С ₁₀ Н ₈ пирен С ₁₆ Н ₁₀ );

в качестве растворителей в быту (например, при чистке одежды);

при случайных отравлениях, главным образом детей, жидкими смесями углеводородов (бензином, керосином).

Углеводороды содержащие до 5 атомов углерода в молекуле (СН ₄ , С ₂ Н ₂ , С ₃ Н ₈ , С ₄ Н ₁₀ , С ₅ Н ₁₂ ) и представляющие собой при обычной температуре и давлении газообразные вещества, могут содержаться в воздухе в любых концентрациях и приводить в некоторых случаях к недостатку кислорода в воздухе (например, накопление СН4 в угольных шахтах) и к взрывам.

Предельные углеводороды, содержащие от 6 до 9 атомов углерода в молекуле (С ₆ Н ₁₄ , С ₇ Н ₁₆ , октан С8Н ₁₈ , С ₉ Н ₂₀ ), - жидкие вещества, входящие в состав бензина, керосина. Они широко применяются как растворители и разбавители клеев, лаков, красок, а также как обезжиривающие вещества и могут создавать высокие концентрации паров в производственных помещениях (резинотехническая, лакокрасочная, машиностроительная и другие отрасли промышленности).

Тяжелые углеводороды с 10 и более атомами углерода в молекуле (нефтяные и минеральные масла, парафины, нафталин, фенантрен, антрацен, битумы) отличаются малой летучестью, но вызывают те или иные поражения при хроническом воздействии на кожу и слизистые оболочки, оказывают общетоксическое действие. При работе с охлаждающими смазывающими жидкостями, например, фрезол и изготовленными на их основе эмульсолами и эмульсиями (обработка металла резанием) могут развиться масляные фолликулиты (воспалительный процесс гнойного характера).

Заключение

Рассмотрены основные классы углеводородов. Нахождение в природе и область применения.

Углеводороды нашли широкое применение в промышленности. Основная область применения:

- в качестве топлива;

- для синтеза пластмассы, резины, каучука, синтетических волокон, краски, удобрений, красителей;

- для производства фармацевтических, гигиенических, косметических средств;

- для производства моющих средств;

- для производства пищевых добавок и пищевых продуктов.

Список литературы

Паффенгольц К.Н. Геологический словарь.– М.: Недра, 1978. Т.2. – 456 с.

Терней А. Современная органическая химия. – М.: Мир, 1981. Т.1-2. – 678 с., 651 с

Научные доклады

Углерод является химическим элементом IV группы периодической системы Менделеева. О его существовании было известно еще в глубокой древности, а вот имя человека, открывшего углерод, до сих пор является тайной.

Благодаря способности атомов углерода соединяться не только друг с другом, но и с атомами других элементов, многообразие его соединений поражает.

Углерод в природе

Также много минералов и ископаемых содержат углерод. Среди углеродсодержащих минералов выделяют кальцит СаСО₃, СаМg(СО₃)₂ и магнезит МgСО₃. А вот горючие ископаемые практически все построены на углеродной основе. Некоторые угли на 99% состоят из углерода. Кроме того этот элемент на 0,1% составляет земную кору и является частью атмосферы и гидросферы, где растворен СО₂.

Модификации химического элемента углерода

Элементарный углерод образует 3 модификации:

Алмаз. Это прозрачное, кристаллическое, бесцветное вещество. Оно сильно преломляет солнечные лучи. Находясь в возбужденном состоянии, валентные атомы углерода распариваются и образовываются 4-ре неспаренных электрона. Также при возникновении ковалентных связей под определенным углом образуется кристаллическая атомная решетка, которая есть только у алмаза. В алмазе каждый углеродный атом окружен еще 4-ьмя другими атомами. Исключительная твердость камня объясняется плотным размещением атомов. Кстати электрический ток он плохо проводит. В 1961 году запустили производство синтетических алмазов из графита. Основная масса, из которой образуются алмазы – это алмазная пыль и небольшие кристаллы. Если его нагреть до температуры выше 1000°С, то он превращается в графит.
Графит. Представляет собой кристаллическое серо-черное вещество, жирное на ощупь, с металлическим блеском, не слишком твердое. Его атомы образовывают с соседними атомами 3 ковалентных σ-связи. Так образовывается сетка из шестиугольников. Элемент обладает низкой механической прочностью и с легкостью распадается на чешуйки, которые прочны. Между слоями атомов существует связь, частично металлического характера. Графит прекрасно проводит электрический ток.
Карбин. Представляет мелкокристаллический порошок черного окраса. Атомы имеют кристаллическую структуру и соединены тройными и одинарными связями в виде линейные цепочки. Существует в разных формах. Ученые обнаружили, что карбин есть и в космосе: его нашли в метеоритном веществе. Характеризуется полупроводниковыми свойствами. При температуре 2300°С переходит в гранит.
Уголь. Являет собой измельченный графит. Образуется без доступа воздуха при термическом разложении соединений, содержащих углерод. Самые важные сорта это древесный уголь, кокс, сажа. Структура углей пористая.

Химические свойства углерода

Уголь, алмаз и графит при обычных температурах химически инертны. Их активность увеличивается с повышением температуры. Окислителями углерода являются некоторые металлы, которые образуют карбиды при высоких температурах. Графит и уголь с водородом образовывают углеводороды, например, метан. С кислородом элемент проявляет восстановительные свойства, а когда он полностью сгорает, то образует оксид углерода. Уголь может окисляться концентрированными горячими азотными и серными кислотами. Примечательно, что углерод крайне устойчив к щелочам.

Где применяется углерод?

Алмазами обрабатываются твердые металлы – они режутся и шлифуются. Также им можно сверить и гравировать стекло, бурить горные породы. Если сам элемент отшлифовать и огранить, то получиться бриллиант, который используется в ювелирной сфере. Графит является ценным материалом для промышленности. Из него делают плавильные тигли, литейные формы, огнеупорные изделия, трубы и аппараты, карандаши, краски и смазочный материал. Чистейший гранит используют для замедления нейтронов в ядерных реакторах. Из карбина изготавливают полупроводники. Кокс применяется при выплавке руд и металлов, древесный уголь важный для кузнечного дела и металлургической промышленности. Сажей наполняют резины для того, чтобы повысить их прочность, она выступает компонентом печатных красок, крема для обуви, туши.

Характеристика углерода
Нахождение в природе
Свойства
Виды углеродных соединений
Содержание в атмосфере
Графит
Свойства
Структура
Условия нахождения в природе
Искусственный синтез
Применение
Углеграфитовые материалы
Свойства некоторых углеграфитовых материалов
Применение
Графитопласты
Получение
Свойства
Применение

Изготовление дизельных топлив по стандартам ЕС

формат doc
размер 143 КБ
добавлен 23 ноября 2010 г.

Реферат на тему "Изготовление дизельных топлив по стандартам ЕС", Национальный авиационный университет, 3 курс, факультет летательных аппаратов, специальность "Технологии аэропортов и горюче-смазочные материалы"

Композиционные триботехнические материалы на основе олигомеров сшивающихся смол

формат rtf
размер 182.14 КБ
добавлен 27 января 2012 г.

Полимерные материалы

формат docx
размер 334.4 КБ
добавлен 30 января 2012 г.

Россия, Екатеринбург, Уральский государственный Лесотехнический университет. 2011. - 23 с. дисциплина: "Технологии конструкционных материалов". Полимер. Классификация полимеров. Особенности полимеров. Историческая справка. Наука о полимерах. Полимеризация. Виды полимеризации. Исторические данные. Синтетические полимеры. Искусственные полимерные материалы. Рассмотрим несколько видов полимерных материалов:

Презентация. Коллоидная химия наночастиц (Лекция)

формат ppt
размер 10.75 МБ
добавлен 23 октября 2011 г.

Презентация содержит 77 слайдов. В лекции представлены классификация наноматериалов: нанотрубки, фуллерены, нанопористые материалы и др. Описаны методы получения наночастиц, применение материалов в медицине, промышленности, военном деле.

Расчет и конструкции, пресс-формы для эластомерных материалов

формат docx
размер 161.81 КБ
добавлен 11 апреля 2010 г.

Расчет гнездности оснастки и характеристика оборудования, Расчет исполнительных размеров формообразующих деталей, Расчет РТИ по основным параметрам (шины 185/65R14), Расчет установленного ресурса оснастки, материалы для изготовления БГТУ 5- курс.

Расчет и проектирование однокорпусного выпарного аппарата с вынесенной греющей камерой

формат docx
размер 114.45 КБ
добавлен 08 апреля 2010 г.

2010г. , 45 страниц. Преподаватель - Плотникова Н. С. Введение Теоретическая часть Сравнительная характеристика аппаратов для данного процесса Физико-химическая характеристика продуктов заданного процесса Эксплуатация теплообменных аппаратов Материалы, применяемые для изготовления теплообменников Техника безопасности и охрана окружающей среды Расчетная часть Материальный расчет Тепловой расчет Конструктивный расчет Заключение Литература

Реферат по химии. Полупроводниковые материалы и их свойства

формат doc, txt
размер 245.43 КБ
добавлен 26 января 2011 г.

Ртуть и ее воздействие на живые организмы

формат doc
размер 132.5 КБ
добавлен 31 мая 2009 г.

В данной работе представлены материалы для ознакомления с основными источниками ртути в окружающей среде и в производстве, подробно рассмотрено токсическое действие ртути и ее производных на живые организмы. г. Челябинск, ЮУрГУ.

Спектроскопические методы для исследования наноматериалов

формат pdf
размер 1.77 МБ
добавлен 30 декабря 2010 г.

Факультет наук о материалах МГУ Материалы экспериментального тура 4-й Всероссийской интернет олимпиады по нанотехнологиям. Автор Ирина Колесник.

Франций

формат doc
размер 85 КБ
добавлен 27 января 2012 г.

Реферат сделан студентом 5 курса химического факультета ВятГГУ по дисциплине "Радиационная химия". Реферат состоит из 10 стр., материалы собраны из 4 источников. Оглавление: Открытие и выделение Изотопы франция Атомные, физические и химические свойства Применение Литература

Читайте также: