COLEGIUL NATIONAL ,,JEAN MONNET’’

PORTOFOLIU CHIMIECLASA A VIII-a EI

Eleva :David Ioana

- PLOIESTI, 2010 -

CARBONUL

C

CARBONUL

Carbonul este al 6 – lea elementul chimic in sistemul periodic, fiind situat în grupa a IV-a, perioada a 2-a cu Z=6 si A=12. Simbolul chimic al oxigenului: C .

Atomul de carbon conţine : 6 protoni + 6 neutroni , iar invelisul electronic are 6 electroni grupaţi pe 2 straturi (stratul K=2 electroni, stratul L = 4 electroni):

Structura chimica detaliata a unei molecule a fost captata pentru prima data intr-o imagine, au anuntat cercetatorii de la IBM Research Zurich, potrivit BBC. Desi profilul tubular al moleculei de carbon a fost conturat pana acum folosind tehnici similare, noua metoda a reusit sa scoata in evidenta si legaturile chimice.

Izotopii c arbonul :

Carbonul este un amestec de doi izotopi stabili (C-12 si C-13) si unul instabil (C-14) care se intalneste foarte rar in natura, dar se foloseste in laborator pentru determinari speciale .

12 13 14 C C C 6 6 6

Starea naturalã a carbonului :

Carbonul este un element rãspandit in naturã, sub diverse forme si varietãti. In stare liberã se gãseste sub formã de : diamant, grafit , fluerene si cãrbuni de pãmânt .Iar sub formã de compusi se aflã in toate substantele organice din naturã, cum ar fi : dioxidul de carbon, CO2 – in atmosferã si ape organice , carbonati – Ca CO3 – calcar si marmura ; dolomit - Mg CO3 . Carbonul a fost cunoscut incã din antichitate sub formã de cãrbune si funingine.

Proprietãţile fizice ale carbonului :

Carbonul se prezintã in naturã sub 3 forme cristalizate: diamant, grafit si fulerene, si sub forma necristalizatã ca si carbune de pãmânt.

DIAMANTUL

Cristalizeaza in forma cubica. Este solid, incolor, foarte dur , rau conducator de caldura si electricitate, este insolubil in orice dizolvant.

GRAFITUL

Cristalizeaza in forma heagonala.Este opac, solid, de culoare neagra, duritate mica, lasa urme pe hartie, este bun conducator de caldura si electricitate., este insolubil in orice dizolvant.

FULERENE

Molecula are forma icosaedrica.Este solid, de culoare neagra, are duritate mica, este rau conducatoare de caldura si electricitate, este solubil in benzina.

CARBUNII DE PAMANT

Carbunii fosili sau carbunii de pamant s-au format din plante si arbori prin transformari biologice (sub actiunea microorganismelor) si chimice, in timpul unor lungi perioade de timp, in absenta oxigenului din aer

Proprietãţile chimice ale carbonului:

Carbonul : este un element chimic, metaloid foarte raspandit in natura, component de baza al tuturor substantelor organice , care se gaseste in carbuni petrol, gaze naturale, etc, iar in stare naturala in diamant, grafit si in carbune negru..

Reactiile carbonului au loc la temperatura ridicata. Exemple de reactii :

a) Reactia cu hidroenul: Prin reactia carbonului cu hidrogenul pot rezulta diferite hidrocarburi, in functie de conditiile de reactie si in absenta aerului sau oxigenului :

C + 2H2 → CH4

b) Reactia de ardere :Prin arderea carbonului in aer (sau oxigen) poate rezulta oxizi ai metalelor respective:

C + O2 → CO (ardere incompleta)

2 C + O2 → 2 CO2 (ardere completa)

c) Reactia cu apa :Daca peste carbunii adusi la incandescenta se trece un curent de vapori de apa, se obtine un amestec de gaze CO + H2O numit ”gaz de apa”.

C + H2O → CO + H2O gaz de apa

d) Reactia cu unii oxizi metalici :Aceasta reactie este folosita in metalurgie, pentru obtinerea metalelor dorite.

C + 2 Fe2O 3 → 3 CO2 + 4 Fe ↓2 CuO + C → 3 CO2 + 2 Cu ↓

Utilizãri ale carbonului:

• confecţionarea bijuteriilor;• confecţionarea lagărelor;• şlefuirea metalelor şi rocilor dure;• mine de creion; filtre de carbon• metalurgie; aliaje• îngrăşăminte; medicamente; etc.• arheologie : datarea cu carbon

Exemple de utilizãri ale carbonului:

Circuitul carbonului în naturã:

Circuitul carbonului in naturã cuprinde toate procesele prin care carbonul trece din atmosferã in corpul vietuitoatelor. Principalul ”purtator” al carbonului este CO2.

Aceste procese sunt : - fotosinteza- nutritia- respiratia- formarea sedimentelor calcaroase- formarea combustibililor fosili- procese industriale

 

Cãrbunii de pãmânt

Cãrbunii de pãmânt s-au format din plante si arbori prin transformari biologice (sub actiunea unor microorganisme) si chimice, in timpul unor lungi perioade in conditii nu prea bine cunoscute, dar in orice caz in absenta oxigenului din aer (deoarece putrezirea obisnuitã, in conditii aerobe, duce numai la CO2, H2O, NH3, etc.) Cãrbunii de pãmânt sunt roci combustibile amorfe (necristalizate) rezultate prin carbonizarea plantelor in interiorul Pamantului, la presiuni si temperaturi inalte. Ei contin intre 50-95 % carbon.

Puterea caloricã a cãrbunilor de pãmânt = cantitatea de caldura degajata la arderea unui kg de carbune , creste odata cu cresterea continutui de carbon, care este cu atât mai mare cu cât cãrbunele este mai vechi.

Cãrbunii de pãmânt constituie o sursa importantã de energie deoarece se gãsesc in cantitãti foarte mari , iar zãcamintele de cãrbuni sunt rãspândite relativ uniform in subsolul intregii planete. Ei se pot intalni la mari adâncimi in pãmânt si se exploateazã din mine sau puturi subterane de mare adâncime. Minerii folosesc explozibili si utilaje miniere pentru a tãia cãrbunele din interiorul zãcamintelui.

O imensã cantitate de energie este necesarã pentru industrie si pentru a pune masinile si utilajele in miscare . In cea mai mare parte, aceastã energie este datã de cãrbuni, alãturi de petrol si gaze naturale .

Pentru a obtine energie din cãrbuni, acestia trebuie sã ardã. Cãldura care rezultã prin arderea lor poate fi folositã pentru a incãlzi ceva sau pentru a pune in functiune un motor. De asemenea, cãrbunii sunt utilizati la incãlzitul locuintelor sau pentru a produce energie electricã (in centralele termoelectrice bazate pe arderea cãrbunelui).

Prin ardere cãrbunii de pãmânt produc in principal caldurã, dar ei au si alte intrebuintãri : fabricarea sãpunului, a vopselelor, parfumurilor, catranului si alte multe produse chimice. Cocsul este un reziduu al cãrbunelui si se foloseste pentru obtinerea fontei si otelului. Cãrbunii de pãmânt constituie surse energetice neregenerabile sau epuizabile. Odata arsa, o bucatã de carbune nu va mai putea produce energie.

Ca dezavantaje ale utilizarii cãrbunilor de pãmânt amintim : instalatiile de ardere si de evacuare a cenusii sunt complicate, iar mineritul cauzeazã distrugeri ambientale si este periculos chiar si pentru om.

Cãrbunii de pãmânt sunt foarte poluanti, insã continuã sã fie utilizati datoritã necesitãtilor mari de energie ale omenirii. Atunci când ard, cãrbunii murdãresc sau polueazã aerul. Se degajã fum, particule minuscule de funingine, si gaze dãunatoare oamenilor, plantelor si animalelor. Prin arderea cãrbunilor se degaja si dioxid de sulf care cauzeazã ploi acide ce pot otravi plantele si copacii, pot coroda metalele si rocile.

Primele motoare cu aburi au functionat cu cãrbuni si au dus la o perioadã infloritoare denumitã “Revolutia Industrialã“ (1750-1914), care a schimbat radical viata oamenilor. Motoarele cu abur erau mai puternice si puteau face mai multe decât masinile inventate inaintea lor, care erau manuale sau foloseau forta apei sau a vântului. Multi oameni au plecat de la tarã pentru a munci la oras in fabrici noi. Trenurile trase de locomotivele cu abur puteau transporta oameni si bunuri mai rapid, iar vapoarele cu aburi si masinile au devenit mai rapide, mai sigure si mai ieftine. Comertul dintre tari s-a intensificat.

Extractia cãrbunelui are o veche traditie si in tara noastrã, România. Astfel, primele eploatari sunt cunoscute incã din anul 1790 in Banat, si dupã anul 1840 in bazinul carbonifer Petrosani.