Общая характеристика элементов подгруппы углерода. Углерод – его строение и свойства

Цели урока
Образовательная -- рассмотрение строения атома, аллотропии углерода; формирование представлений о строении, свойствах и применении алмаза и графита; ознакомление с явлением адсорбции, характеристика физических и химических свойств углерода.
Развивающая – установление причинно-следственных связей (строение – свойства – применение).
Воспитательная – воспитание культуры общения, культуры труда.

План работы :
1. Общая характеристика элементов IY группы главной подгруппы по положению в периодической системе химических элементов. Д.И. Менделеева.
2. Природа 4-х валентности углерода.
3. Аллотропные видоизменения углерода. Адсорбция.
4. Химические свойства простых веществ, образованных углеродом.

+6С )2)4
+14Si )2)8)4
+32Ge )2)8)18)4
+50Sn )2)8)18)18)4
+82Pb )2)8)18)32)18)4
Общая электронная формула внешнего слоя
S2 P2
Р - элементы

Задание:
Пользуясь периодической системой химических элементов Д.И.Менделеева, дайте сравнительную характеристику химических элементов главной подгруппы IY группы, заполнив таблицу

Строение атомов химических элементов углерода и кремния

Изменение свойств в группе
С
Si
Ge
Sn
Pb
Металлические свойства увеличиваются
ВЫВОД

Порядковый номер – 6
Строение атома: протонов – 6, нейтронов – 6, электронов – 6
Энергетических уровней – 2
Число электронов на последнем уровне – 4
Максимальная степень окисления + 4
Минимальная степень окисления -4
Углерод

теперь переходим к изучению углерода. Пользуясь учебником ( ?78) изобразите схему строения атома углерода; охарактеризуйте формы электронных облаков: укажите число спаренных и неспаренных электронов на внешнем уровне:

Аллотропные модификации углерода
графит
алмаз
фуллерен

Г Р А Ф И Т
Применение графита:
Электроды для электролиза
Облицовка сопел ракетных двигателей
Смазка для трущихся поверхностей, работающих при очень высоких и очень низких температурах
Стержни для карандашей
Замедлители нейтронов в ядерных реакторах

П О Ч Е М У
А Л М А З - очень твердый,
Г Р А Ф И Т – очень мягкий ?
Кристаллическая решетка алмаза
Кристаллическая решетка графита

А Л М А З
Алмаз имеет атомную кристаллическую решетку, в которой каждый атом углерода связан с четырьмя атомами. В пространстве эти атомы располагаются в центре и углах тетраэдров, соединенных своими вершинами. Это очень симметричная и прочная решетка.

Г Р А Ф И Т
Графит имеет слоистую структуру.
В кристаллической решетке графита атомы углерода, лежащие в одной плоскости, прочно связаны в правильные шестиугольники. Связи между слоями малопрочны.

Г Р А Ф И Т
Сходное с графитом строение имеют:
Сажа
Древесный уголь
Кокс
типографская краска, картриджи, резина, косметическая тушь
восстановитель при выплавке чугуна из руд
твердое топливо, адсорбент для очистки газов и жидкостей

Н.Д.Зелинский

Угольные фильтры
В бытовых фильтрах, в промышленном производстве, на очистных сооружениях – уголь поглощает вредные вещества из воды

Химические свойства
углерода
Составление опорного конспекта

Т е с т
1. Конфигурация внешнего электронного уровня элементов подгруппы углерода:
а) ns2np2
б) ns2np3
в) ns2np4
г) ns1np2
2. Наиболее характерная валентность элементов подгруппы углерода:
а) II
б) III
в) IV
г) V
3. Неметаллические свойства элементов подгруппы углерода в группе сверху вниз:
а) уменьшаются
б) уменьшаются, затем возрастают
в) возрастают
г) не изменяются
4. Углерод является:
а) восстановителем
б) восстановителем и окислителем
в) окислителем
г) не проявляет окислительно-восстановительных свойств
5. Атомную слоистую кристаллическую решетку имеет:
а) алмаз
б) фуллерен
в) графит
г) карбин
6. Наибольшей прочностью отличается кристаллическая решетка:
а) атомная
б) ионная
в) атомная слоистая
г) молекулярная
7. Наиболее химически активна аллотропная модификация углерода:
а) алмаз
б) фуллерен
в) графит
г) карбин

ПРОВЕРЬ ПОЛУЧЕННЫЕ ЗНАНИЯ
Ответы к тесту
1.а; 2.в; 3.а; 4.б; 5.в; 6.а; 7.в

Это интересно: АЛМАЗНЫЙ ФОНД Российской Федерации, государственное собрание драгоценных камней и ювелирных изделий, имеющих историческую, художественную и материальную ценность, а также уникальных золотых и платиновых самородков.
Искусственно ограненные алмазы называются бриллиантами и являются предметом роскоши.

Это интересно:
Держава и
Большой бриллиантовый букет

Это интересно:
Алмаз «Шах».
В 1829 году поднесен персидским шахом Хозрев-Мирзой Николаю I как выкуп за убийство русского дипломата и писателя А.С.Грибоедова.

Колумбийский изумруд и Цейлонский сапфир
Это интересно:

Портретный алмаз
Это интересно:

Промышленные месторождения
связаны с кимберлитами, россыпями.
Главные зарубежные добывающие страны:
ЮАР, Конго (Заир), Ботсвана, Намибия.
В Российской Федерации месторождения в Якутии, на Урале.

Обобщение пройденного материала:
Какие элементы Периодической системы входят в главную подгруппу IV группы?
Что общего в строение атомов элементов IV группы главной подгруппы Периодической системы Д.И. Менделеева?
Какой из элементов данной подгруппы встречается в свободном виде?
Перечислите все аллотропные видоизменения химического элемента углерод.
Назовите фамилию ученного открывшего явление адсорбции?
Кто впервые разработал фильтрующий противогаз?

Закрепление. Тестовая работа по вариантам.
1. В IV группе главной подгруппы в периодической системе Д.И.Менделеева расположены следующие элементы:
Б) Бериллий, магний, кальций, стронций, барий;
В) Бор, алюминий, галлий, индий, таллий;
А) Литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций;
Г) углерод, кремний, германий, олово, свинец.
2. У элементов IV группы главной подгруппы на внешнем энергетическом уровне расположено … электронов:
А) 1;
Б) 2;
В) 3;
Г) 4;
3. Высший оксид характерный для элементов IV группе главной подгруппы в периодической системе Д.И.Менделеева имеет общую формулу:
А) RO;
Б) R2O3;
В) RO2;
Г) R2O5.
4. Атом элемента имеет сокращенную электронную конфигурацию …ns2np2 (где n – номер периода). Формула водородного соединения этого элемента:
А) RH4;
Б) RH3;
В) H2R;
Г) HR.
5. Общими формулами высшего оксида и гидроксида элемента, электронная конфигурация внешнего энергетического слоя которого…2 s22p2. являются:
А) RO2, R(OH)2;
Б) RO2, H2RO3;
В) RO3, H2RO4;
Г) RO, R(OH)2.

6. Из аллотропных видоизменений углерода (sp3 гибридизация) наибольшую твердость проявляет:
А) Уголь;
Б) Графит;
В) Алмаз;
Г) Карбин.
7. Мягкий, sp2 гибридизация, слоистая структура, большие расстояния и непрочные связи между слоями. Отметьте аллотропную модификацию углерода, соответствующую приведенным свойствам:
А) Уголь;
Б) Алмаз;
В) Графит;
Г) Карбин.
8. Адсорбция представляет собой:
А) Процесс разложения вещества;
Б) Процесс выделения адсорбируемых веществ;
В) Химическое взаимодействие угля с газами;
Г) Поглощение газов или растворенных веществ поверхностью твердого вещества.
9. Сортами аморфного углерода являются:
А) Алмазы и бриллианты;
Б) Каменный, бурый уголь;
В) Древесный уголь, кокс и сажа.
Г) Не знаю.
10. Назовите фамилию ученного - химика, который впервые разработал противогаз:
А) Д.И. Менделеев;
Б) Н.Д. Зелинский;
В) Н.Н.Бекетов;
Г) Генри Кавендиш.