Химия и опазване на околната среда · 9 клас · урок 1 от 3

Алотропни форми на въглерода (диамант, графит)

Въглеродът образува няколко прости вещества (алотропни форми), които се различават по строежа си. В диаманта всеки атом е свързан с 4 съседни атома в здрава пространствена решетка, затова той е най-твърдото природно вещество и не провежда ток. В графита атомите образуват слоеве, всеки атом е свързан с 3 съседа, а слоевете се плъзгат един спрямо друг, затова графитът е мек и провежда ток. Други форми са фулерените (C60) и графенът.

Работен лист за печат

Какво да запомним

  • Диамант: всеки атом свързан с 4 съседа (тетраедрично), много твърд, не провежда ток.
  • Графит: слоеве, всеки атом свързан с 3 съседа, мек, тъмносив, провежда ток.
  • Фулеренът C60 има кълбовидни молекули; графенът е слой графит с дебелина един атом.
  • Всички форми изгарят до CO2: C + O2 → CO2.
  • Изкуствен диамант се получава от графит при много високо налягане и температура.

Пример

Моливът пише, защото слоевете на графита лесно се отделят и остават върху хартията.

Проверете се: 15 въпроса

Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.

  1. С колко съседни въглеродни атома е свързан всеки атом в кристала на диаманта?
    • С 2
    • С 3
    • С 4
    • С 6

    Отговор: С 4 атома (тетраедрично)

    Здравите ковалентни връзки във всички посоки правят диаманта много твърд.

  2. Как се нарича алотропната форма на въглерода с кълбовидни молекули, например C60?
    • Кокс
    • Фулерен
    • Карбид
    • Графен

    Отговор: Фулерен

    Фулерените са открити през 1985 г.; молекулата C60 прилича на футболна топка.

  3. Как се нарича слой графит с дебелина само един атом?
    • Графен
    • Сажди
    • Фулерен
    • Антрацит

    Отговор: Графен

    Графенът е много здрав и провежда електричен ток; за изследванията му е присъдена Нобелова награда (2010 г.).

  4. Защо графитът е мек и оставя следа върху хартията?
    • Той е течен при стайна температура
    • Съдържа много вода
    • Молекулите му са кълбовидни
    • Слоевете му са свързани със слаби сили и лесно се разместват

    Отговор: Слоевете от атоми са свързани помежду си със слаби сили и се плъзгат един спрямо друг

    Вътре в слоя атомите са свързани здраво, но между слоевете връзката е слаба.

  5. Какво вещество се получава при изгаряне на диамант в кислород?
    • SiO2
    • Не изгаря при никакви условия
    • H2O
    • CO2

    Отговор: Въглероден диоксид, CO2

    Така се доказва, че диамантът е изграден само от въглерод: C + O2 → CO2.

  6. Как изглежда графитът?
    • Прозрачен и безцветен
    • Тъмносив, с метален блясък
    • Жълт на прах
    • Червен и блестящ

    Отговор: Тъмносив, с метален блясък

    Графитът е тъмносиво, мазно на пипане вещество с метален блясък.

  7. Кое свойство на диаманта го прави подходящ за режещи и пробивни инструменти?
    • Електропроводимостта
    • Мекотата
    • Разтворимостта във вода
    • Голямата твърдост

    Отговор: Голямата твърдост

    Диамантът е най-твърдото природно вещество и реже стъкло и скали.

  8. Защо диамантът не провежда електричен ток?
    • Има свободни електрони
    • Всички валентни електрони участват във връзки
    • Изграден е от йони
    • Съдържа вода

    Отговор: Всички валентни електрони участват във връзки

    Всеки атом е свързан с 4 съседа и няма свободни електрони, за разлика от графита.

  9. С колко съседни атома е свързан всеки въглероден атом в слой от графит?
    • С 4
    • С 2
    • С 3
    • С 6

    Отговор: С 3

    В слоя атомите образуват шестоъгълници и всеки е свързан с 3 съседа; четвъртият електрон е подвижен.

  10. При какви условия от графит може да се получи изкуствен диамант?
    • При много високо налягане и температура
    • При охлаждане до 0 °C
    • При разтваряне във вода
    • При осветяване

    Отговор: При много високо налягане и температура

    Под огромно налягане и висока температура атомите се преподреждат в диамантена решетка.

  11. Как се наричат различните прости вещества, образувани от един и същ елемент?
    • алотропни форми
    • изотопи
    • съединения
    • смеси

    Отговор: алотропни форми

    Диамантът, графитът и фулерените са алотропни форми на въглерода.

  12. Кое от изброените вещества провежда електричен ток?
    • диамант
    • графит
    • кварц
    • сяра

    Отговор: графит

    В графита всеки атом има един свободен електрон, затова провежда ток.

  13. Колко въглеродни атома има в молекулата на най-известния фулерен?
    • 12
    • 6
    • 60
    • 100

    Отговор: 60

    Най-известният фулерен е C60.

  14. За какво се използва графитът благодарение на електропроводимостта си?
    • за бижута
    • за стъкларски резци
    • за изолатори
    • за електроди

    Отговор: за електроди

    Графитът е проводим и химически устойчив, затова се използва за електроди.

  15. Изгарят по 12 g диамант и графит. Каква маса CO2 се получава във всеки случай?
    • по 44 g
    • 44 g и 22 g
    • по 12 g
    • по 32 g

    Отговор: по 44 g

    И двете са чист въглерод: 12 g C (1 mol) дават 44 g CO2.