Номер 5, страница 117 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 6. Углерод и кремний. Параграф 32. Химические свойства углерода. Адсорбция. Подумай, ответь, выполни... - номер 5, страница 117.

Условие.

5. Основываясь на свойствах углерода и пользуясь рисунком 32, поясните, для каких целей применяют углерод.

Решение.

Решение 2.

Решение

Применение углерода напрямую связано со свойствами его различных аллотропных модификаций, таких как графит, алмаз и аморфные формы углерода. Каждая форма обладает уникальными характеристиками.

1. Графит

Графит имеет слоистую структуру. Атомы в слоях связаны прочно, а сами слои — слабо. Это определяет его свойства и применение:

- Мягкость и способность оставлять след на бумаге: из-за этого свойства графит является основой стержней для карандашей.

- Электропроводность: благодаря наличию подвижных электронов, графит хорошо проводит ток, поэтому его используют для изготовления электродов (в батарейках, при электролизе), щеток для электродвигателей и нагревательных элементов.

- Высокая температура плавления и химическая инертность: графит выдерживает очень высокие температуры (сублимирует при ~3650°C), что позволяет применять его для создания тиглей для плавки металлов и для футеровки (внутренней облицовки) доменных печей.

- Низкий коэффициент трения: слои графита легко скользят друг по другу, что делает его эффективной твердой смазкой, особенно при высоких температурах.

2. Алмаз

В алмазе каждый атом углерода связан с четырьмя соседними атомами прочнейшими ковалентными связями, образуя очень жесткую трехмерную кристаллическую решетку.

- Исключительная твердость: алмаз является самым твердым из известных природных веществ. Это свойство делает его незаменимым в инструментах для резки, бурения и шлифовки твердых материалов (стекла, камня, металлов).

- Оптические свойства: высокий показатель преломления и дисперсия света обуславливают его применение в ювелирном деле после огранки (в виде бриллиантов).

- Высокая теплопроводность: несмотря на то что алмаз является электрическим изолятором, он отлично проводит тепло. Это свойство используется в микроэлектронике для создания теплоотводов.

3. Аморфный углерод (уголь, сажа, кокс)

Эти формы не имеют строгой кристаллической структуры, но обладают рядом полезных свойств.

- Пористая структура и большая адсорбционная способность: активированный уголь имеет огромную площадь поверхности, благодаря чему он способен поглощать (адсорбировать) различные вещества. Это используется в фильтрах для очистки воды и воздуха, в противогазах и в медицине как сорбент.

- Восстановительные свойства и горючесть: кокс используется в металлургии как восстановитель для получения металлов из руд (например, железа из железной руды). Уголь также является важным видом топлива.

- Цвет и наполняющие свойства: сажа используется как интенсивный черный пигмент в производстве типографской краски и туши, а также как важнейший наполнитель при производстве резины, который значительно повышает ее прочность и износостойкость (например, в автомобильных шинах).

Ответ: Углерод применяют для различных целей в зависимости от его формы (аллотропной модификации). Графит используют в карандашах (из-за мягкости), в качестве электродов и смазки (из-за электропроводности и слоистой структуры), а также для изготовления огнеупорных материалов (из-за высокой температуры плавления). Алмаз применяют в режущих и абразивных инструментах (из-за его исключительной твердости), в ювелирном деле (из-за оптических свойств) и в электронике как теплоотвод (из-за высокой теплопроводности). Аморфные формы углерода, такие как активированный уголь, кокс и сажа, используют как адсорбенты в фильтрах, топливо, восстановители в металлургии и черные пигменты.