Формула углерода
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Углерод (химический символ - С) представляет собой химический элемент с серийным номером 6. Он расположен во втором периоде в основной подгруппе 4-й группы (в короткой версии периодической таблицы) или в 14-й группе согласно современной нумерации стандарты.
Атомная масса: 12 017 а.е.
E-углеродная формула
Электронная формула: 1s2 2s2 2p2
Электронная графическая углеродная формула
Электронно-графическая формула углерода в основном состоянии:
У углерода есть два неспаренных электрона, имеет валентность II.
Электронно-графическая формула углерода в возбужденном состоянии:
У углерода есть четыре неспаренных электрона, имеет валентность IV.
Углерод образует много аллотропных модификаций, которые сильно различаются по внешнему виду, твердости, электропроводности, химической активности и другим свойствам.
Карбоновые модификации
Среди аллотропных модификаций углерода испускают кристаллические:
аморфный:
Аморфные формы углерода
и кластерные формы:
В нормальных условиях только графит термодинамически устойчив, а алмаз и другие кристаллические формы метастабильны.
Большинство аморфных аллотропных форм представляют собой химические соединения с высоким содержанием углерода (обычно мелким графитом), а не чистой аллотропной формой углерода.
Содержание углерода в земной коре составляет 0,023% по весу. Свободный углерод встречается в природе в виде алмаза и графита. Углерод в основном накапливается в верхней части земной коры, в биосфере. Содержание углерода в живом веществе - 18%, в древесине - 50%, каменный уголь - 80%, масло - 85%, антрацит - 96%. Большая часть углерода в литосфере сосредоточена в виде карбонатов (известняк и доломит).
Примеры решения проблем
ПРИМЕР 1
Для извлечения 240 г оксида магния потребовалось 80 г угля: каков процент чистого углерода в этом угле?
Напишите уравнение реакции:
\(\
M g O+C=M g+C O
\)
Найдите количество вещества оксида магния:
\(\
n(M g O)=m(M g O) / M(M g O)=240/40г/моль=6 моль
\)
Согласно уравнению реакции
\(\
n(C)=n(M g O)=6 моль
\)
\(\
m(C)=n(C) \cdot M(C)=6 моль \cdot 12г/моль= 72г.
\)
Рассчитайте массовую долю углерода в угле:
\(\
\omega(\mathrm{C})=\frac{m(\mathrm{C})}{m} \cdot 100=\frac{72 \cdot 100}{80}=90 \%
\)
Уголь содержит 90% углерода.
ПРИМЕР 2
Рассчитать, сколько метана (NU) можно получить из 1 тонны угля, массовое содержание углерода, в котором 85%. Выход реакции метана составляет 75% от теоретически возможного.
Напишите уравнение реакции:
Найдите массу углерода, которая вступила в реакцию:
\(\
m(C)=\frac{\omega(C) \cdot m}{100}=\frac{85 \cdot 10^{6}}{100}=8,5 \cdot 10^{5}
\) г
Рассчитайте количество углеродного вещества:
\(\
n(C)=m(C) / M(C)=8,5 \cdot 10^{5} г/моль - 7,08\cdot 10^{5} моль
\)
Согласно уравнению реакции
\(\
n\left(C H_{4}\right)=n(C)=7,08 \cdot 10^{5}моль
\)
Один моль газа в нормальных условиях составляет 22,4 литра. Вычислите теоретический объем полученного метана:
\(\
V\left(C H_{4}\right)=n\left(C H_{4}\right) \cdot V_{m}=7,08 \cdot 10^{5} моль\cdot 22,4 л/моль = 1,587 \cdot 10^{6} л=1587м^{3}
\)
Найдите фактическое количество произведенного метана:
\(\
\text { Vпракт }=\text { Vтеор } \cdot \eta / 100=1587 \cdot 75 / 100=1190м^{3}
\)
Объем произведенного метана составляет 1190 м3.