Физические

Оксид углерода(IV) — углекислый газ, газ без запаха и цвета, при сильном охлаждении кристаллизуется в виде белой снегообразной массы — «сухого льда». При атмосферном давлении он не плавится, а испаряется, температура сублимации− 78 °С. Углекислый газ образуется при гниении и горении органических веществ. Содержится в воздухе и минеральных источниках, выделяется при дыхании животных и растений. Растворим в воде (1 объём углекислого газа в одном объёме воды при 15 °С).

Химические.По химическим свойствам диоксид углерода относится к кислотным оксидам. При растворении в воде образует угольную кислоту. Реагирует с щёлочами с образованием карбонатов и гидрокарбонатов. Вступает в реакции электрофильного замещения (например, с фенолом) и нуклеофильного присоединения (например, с магнийорганическими соединениями).

Оксид углерода(IV) не поддерживает горения. В нём горят только некоторые активные металлы: [2]:

Взаимодействие с оксидом активного металла:

При растворении в воде образует угольную кислоту:

Реагирует со щёлочами с образованием карбонатов и гидрокарбонатов:

(качественная реакция на углекислый газ)

Фотосинтез (от др.-греч. φ ῶ ς — свет и σ ύ ν θ ε σ ι ς — соединение, складывание, связывание, синтез) — процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов

16. Что Вам известно о физико-химических свойствах углекислого газа (CO₂)? Расскажите о ро­ли углекислого газа и карбонатов в процессах, протекающих в природе.

Оксид углерода (IV) СO₂ – углекислый газ

Физические свойства: Углекислый газ, бесцветный, без запаха, растворимость в воде - в 1V H₂O растворяется 0, 9V CO₂ (при нормальных условиях); тяжелее воздуха; t°пл.= -78, 5°C (твёрдый CO₂ называется " сухой лёд"); не поддерживает горение.

Химические свойства:

Видео " Химические свойства углекислого газа"

Кислотный оксид:

1) с водой даёт непрочную угольную кислоту:

СО₂ + Н₂О ↔ Н₂СО₃

2) реагирует с основными оксидами и основаниями, образуя соли угольной кислоты

Na₂O + CO₂ → Na₂CO₃

2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O

NaOH + CO_{2 (избыток)} → NaHCO₃

3) При повышенной температуре может проявлять окислительные свойства – окисляет металлы - СO₂ + Me = Me_xO_y + C

С⁺⁴O₂ + 2Mg ^{t˚ C}→ 2Mg⁺²O + C⁰

1. Углекислый газ играет одну из главных ролей в живой природе, участвуя во многих процессах метаболизма живой клетки. Углекислый газ атмосферы — основной источник углерода для растений.

17. Расскажите, в чем принципиальное отличие кристаллической формы состояния вещества от аморфной? Какие химические процессы протекают при получении стекла? Что Вам известно о «триплексах»? металлических «стёклах»?

Ам́ орфныевеществ́ а (от др. -греч. ἀ «не-» и μ ο ρ φ ή «вид, форма») не имеют кристаллической структуры и в отличие от кристаллов не расщепляются с образованием кристаллических граней, как правило — изотропны, то есть не обнаруживают различных свойств в разных направлениях, не имеют определённой точки плавления. К аморфным веществам принадлежат стекла (искусственные и вулканические), естественные и искусственные смолы, клеи и др. Стекло — твердотельное состояние аморфных веществ. Аморфные вещества могут находиться либо в стеклообразном состоянии (при низких температурах), либо в состоянии расплава (при высоких температурах). Аморфные вещества переходят в стеклообразное состояние при температурах ниже температуры стеклования T. При температурах свыше T, аморфные вещества ведут себя как расплавы, то есть находятся в расплавленном состоянии. Вязкость аморфных материалов — непрерывная функция температуры: чем выше температура, тем ниже вязкость аморфного вещества.

В структуре различия. Аморфное - это неупорядоченное расположение частиц. А кристаллическое, наоборот, упорядоченное

Базовый метод получения самого простого силикатного стекла заключается в плавлении смеси кварцевого песка (SiO2), соды (Na2CO3) и извести (CaCO3). В результате получается химический комплекс с составом Na2O*CaO*6SiO2.
Вот две основных реакции, протекающие при получении этого стекла:
Na2CO3 (t> 1000 град) = Na2O + CO2
CaCO3 (t) = CaO + CO2
Разновидности стёкол получают путём замены CaO на другие добавки - оксиды алюминия, бора, железа, свинца и других.

Три́ плекс (от лат. triplex — тройной) — многослойное стекло (два или более органических или силикатных стекла, склеенные между собой специальной полимерной плёнкой или фотоотверждаемой композицией, способной при ударе удерживать осколки). Как правило, изготавливается путём прессования при нагреве.

Триплексное стекло применяется при остеклении транспортных средств (лобовых стекол автомобилей, железнодорожного подвижного состава, самолётов, судов и т. п.), окон и фасадов зданий, бронировании.

А также " Триплекс" - это оптический прибор установленный на бронемашинах (танках, бронетранспортёрах, самоходных артиллерийских установках и т. п.) для безопасного наблюдения вокруг и прицеливания.

Аморфные металлы (металлические стёкла) — класс металлических твердых тел с аморфной структурой, характеризующейся отсутствием дальнего порядка и наличием ближнего порядка в расположении атомов. В отличие от металлов с кристаллической структурой, аморфные металлы характеризуются фазовой однородностью, их атомная структура аналогична атомной структурепереохлаждённых расплавов.

По некоторым свойствам ряд аморфных металлов значительно отличаются от кристаллических того же состава. В частности, некоторые из них отличаются высокойпрочностью и вязкостью, коррозионной стойкостью, высокой магнитной проницаемостью

18. Какие физико-химические процессы могут протекать при склеива­нии бумаги конторским клеем (раствором Na₂SiO₃) в присутствии воздуха?

Конторский силикатный клей есть ничто не иное, как Na_2SiO_3. Данное соединение на воздухе банально кристаллизуется, что и приводит к затвердеванию клея. Его клеющие свойства (дальше ИМХО!) мною объясняются тем, что силикат при кристаллизации захватывает частицы прилегающей бумаги, таким образом, включая ее в свою кристаллическую структуру.

Раствор силикатного клея не есть раствор Na2SiO3 (это вещество можно получить в кристаллическом виде), а сложный раствор силикатов натрия Na2O*xSiO2, где х> 1, то есть кремния в нем больше, чем в этой соли. Реально при застывании клея происходит не только кристаллизация полисиликатов, но и частично полимеризация, т.е. сшивание тетраэдров SiO4 (4-) в цепочки.

19. Сопоставьте химическую активность кремния и углерода. Как Вы думаете, почему электропроводность графита лучше, чем кремния?

Химические свойства углерода и кремния

При нормальных условиях аллотропные модификации углерода – графит и алмаз – довольно инертны. Но при повышении t активно вступают в химические реакции с простыми и сложными веществами.

Химические свойства соединений углерода
1) Так как прочность монооксида углерода велика, то он вступает в химические реакции при высоких температурах. При значительном нагревании проявляются высокие восстановительные свойства монооксида углерода. Так, он вступает в реакцию с оксидами металлов:

CuO + CO => Cu + CO2

При повышенной температуре (700 °С) он воспламеняется в кислороде и горит голубым пламенем. По этому пламени можно узнать, что в результате реакции образуется углекислый газ:

CO + O2 => CO2

2) Двойные связи в молекуле диоксида углерода достаточно прочны. Для их разрыва требуется значительная энергия (525, 6 кДж/моль). Поэтому диоксид углерода довольно инертен. Реакции, в которые он вступает, часто происходят при высоких температурах.

Диоксид углерода проявляет кислотные свойства в реакции с водой. При этом образуется раствор угольной кислоты. Реакция происходит обратимо.

Диоксид углерода как кислотный оксид реагирует со щелочами и основными оксидами. При пропускании углекислого газа через раствор щёлочи может образоваться либо средняя, либо кислая соль.

3) Угольная кислота обладает всеми свойствами кислот и взаимодействует со щелочами и основными оксидами.

Химические свойства кремния
Кремний более активен, чем углерод, и окисляется кислородом уже при 400 °С. Окислять кремний могут другие неметаллы. Эти реакции обычно идут при более высокой температуре, чем с кислородом. В таких условиях кремний взаимодействует с углеродом, в частности с графитом. При этом образуется карборунд SiC– очень твёрдое вещество, уступающее по твёрдости только алмазу.

Химические свойства соединений кремния
1) Прочные связи между атомами в кристаллической решётке диоксида кремния объясняют невысокую химическую активность. Реакции, в которые вступает этот оксид, происходят при высоких температурах.

Оксид кремния является кислотным оксидом. Как известно, в реакцию с водой он не вступает. Его кислотная природа проявляется в реакции со щелочами и основными оксидами:

SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O

Реакции с основными оксидами проходят при высоких температурах.

Окислительные свойства оксид кремния проявляет слабо. Он восстанавливается некоторыми активными металлами.

Потому, что у кремния решетка кубическая гранецентрированная алмазоподобная. И все эл-ны там задействованы в сигма-связывании.
А у графита структура слоистая, с гексагональными ячейками, и с пи-связыванием. А по пи-связям электроны легко бегают.

Кстати, электропроводность графита анизотропна: по оси, перпендикулярной пл-ти слоев, она не сильно выше, чем у кремния

20-21

22. Как по-вашему, какие химические процессы могут протекать на поверхности меди, серебра и золота при длительном хранении на открытом воздухе? Почему эти металлы используют для нанесения защитных покрытий на стальных изделиях?

Медь легко окисляется на воздухе, особенно при нагревании

Серебро на воздухе покрывается тонкой пленкой оксида Ag2O

Медное покрытие защищает стальные изделия от цементации, повышает электропроводность стали, служит промежуточным слоем, улучшающим сцепление и повышающим защитную способность никелевых, хромовых на изделия из стали

Серебро, золото наносят на поверхность стали как для улучшения внешнего вида, так и для защиты от коррозии

Медь, серебро и золото действуют как защитные пленки, степень защиты пропорциональна толщине лишь до тех пор, пока толщина обеспечивает непроницаемость покрытия

23.Какие химические процессы могут протекать при коррозии стальных изделий? Как Вы думаете, почему на стенках водопроводного крана из нержавеющей стали часто появляются пятна ржавчины?

При коррозии стали происходит окисление железа с образованием смеси оксидов и гидроксидов. Обычно процесс идет по уравнению: 4Fe + 6H2O + 3O2 = 4Fe(OH)3. Нержавеющей сталь называется только в сравнении с обычной, нержавеющая сталь тоже подвергается коррозии (особенно в присутствии хлоридов), но значительно медленнее. Пятна ржавчины на нержавеющей стали могут появляться и без коррозии нержавейки - за счет окисления гидрокарбоната железа(II) воздухом. Гидрокарбонат железа(II) может либо поступать из артезианской воды, либо образовываться в местах коррозии железа с ограниченным доступом кислорода и переносится за счет растворимости с водой.

24. Объясните происхождение глобального “парникового” эффекта и опишите его негативные последствия. Какие пути решения данной проблемы Вам известны?

Механизм парникового эффекта можно описать следующим образом: поверхность Земли, нагреваясь из-за поступающего от Солнца излучения, сама становится источником длинноволнового инфракрасного (теплового) излучения. Часть этого излучения уходит в космос, а часть – отражается некоторыми газами атмосферы и нагревает приземные воздушные слои. Это явление, подобное удержанию тепла под прозрачной пленкой теплиц, получило название парниковый эффект.

Причиной возникновения парникового эффекта стало огромное количество водяного пара и углекислого газа, поступавших в земную атмосферу сотни миллионов лет назад из-за чрезвычайно активной вулканической деятельности. Из-за высокой концентрации углекислого газа, в тысячи раз превышавшей нынешнюю, наблюдался «сверхпарниковый» эффект, из-за чего температура воды в Мировом океане была близка к точке кипения.

Отрицательные последствия парникового эффекта.
Среди приоритетных глобальных проблем особо выделяется повышение уровня Мирового океана в условиях потепления климата нашей планеты. Основные причины: таяние материковых и горных ледников, морских льдов, > тепловое расширение океана и т.д..

К отрицательным последствиям парникового эффекта локального характера, особенно для России, где почти 50% ее территории занято многолетнемерзлыми породами (вечной мерзлотой) можно отнести: увеличение сезонного протаивания грунтов, что создает угрозу дорогам, строениям и коммуникациям, активация процессов термокарста, заболачивания, ухудшение состояния лесных массивов на вечной мерзлоте и другие.

пути решения данной проблемы:

Сохранение лесов

Использование электромобилей

Альтернатива углеводородному топливу Изобретение альтернативной энергии.

25.Что Вы знаете о свойствах кремния, делающих его перспективным материалом для изготовления компьютерных микропроцессоров? Какие материалы можно рассматривать в качестве конкурентов кремния в этой области?

Ответ:
Кремний применяется в микросхемах в силу того, что он обладает полупроводниковыми свойствами: его электрическая проводимость больше, чем у диэлектриков, но меньше, чем у металлов.

Кремний в различных своих формах остается основным материалом микроэлектроники, т.к.:

1. Кремний как исходный материал доступен и дешев(по распространенности на Земле является вторым после кислорода), а технология его получения, очистки, обработки хорошо развита, что обеспечивает высокую степень кристаллографического совершенства изготавливаемых структур.

2. Кремний обладает хорошими механическими свойствами. По твердости кремний близок к кварцу и почти вдвое превосходит железо. Монокристаллы кремния имеют предел текучести, который в три раза больше, чем у нержавеющей стали. Однако при деформации он разрушается без видимых изменений размеров, тогда как металлы обычно претерпевают пластическую деформацию.

3.На этом материале легко создается диэлектрический слой двуокиси кремния путем обычного термического окисления. Толщина диэлектрика обычно находится в пределах 1, 5 микрона, но такого слоя обычно достаточно для защиты кремня от диффузии примесей и хорошей диэлектрической изоляции p-n переходов.

В качестве конкурента кремния в этой области можно рассматривать германий, т.к. он является одним из самых распространенных полупроводников в производстве электронных компонентов и яляется более экономичным в плане энергозатрат, но он менее сохраняет стабильность работы на высоких температурах, чем кремний, и является более редким в природе элементом. На сегодняшний день основным претендентом на смену кремнию является графен, особая форма углерода.