Энергия углерод-элемент

С водородом углерод образует громадное число соединений различной степени сложности (см. гл. 31), но для сопоставления свойств гидридов азота, углерода и бора упомянем только простейший представитель этого класса - метан СН4. В ряду F - О - N - С уменьшение заряда ядра должно сопровождаться некоторым уменьшением энергии связи элементов с водородом. В то же время при движении в этом ряду уменьшается число неподеленных пар, остающихся в молекулах гидридов, что должно сопровождаться уменьшением межэлектронного отталкивания, а значит, наоборот, упрочнением связи. Обе эти тенденции приводят к тому, что в ряду HF - СН4 энергия связи N—в аммиаке оказывается минимальной [c.305]

Закономерное изменение энергии для однотипных связей позволяет воспользоваться для их оценки методами сравнительного расчета. Так, можно сравнивать средние энергии связи в двух рядах однотипных соединений (например, в рядах Эг и НЭ, где Э = С1, Вг, I). Пример такого рода сравнения приведен на рис. 1.22, где сравниваются значения средних энергий связей элементов главной подгруппы шестой группы с углеродом и кремнием. Графической экстраполяцией можно оценить неизвестное значение Ес-те л 552 кДж/моль. [c.60]

Кремний 51(15 25 2/0 35 Зр ) по числу валентных электронов является аналогом углерода. Однако у кремния больший размер атома, меньшая энергия ионизации, большее сродство к электрону и большая поляризуемость атома. Поэтому кремний — элемент 3-го периода — по структуре и свойствам однотипных соединений существенно отличается от углерода — элемента 2-го периода. Максимальное координационное число кремния равно шести, а наиболее характерное — четырем. Как и для других эле.ментов 3-го периода, рп — ря-связывание для кремния не характерно и потому в отличие от углерода зр- и зр -гибридные состояния для него неустойчивы. Кремний в соединениях имеет степени окисления +4 и —4. [c.410]

Перспективную и со временем, вероятно, даже самую дешевую возможность использования солнечной энергии можно будет реализовать только тогда, когда мы овладеем процессами фотосинтеза. Первичная фаза этого процесса, т.е. фотохимическое разложение воды на элементы, уже осуществлена в лаборатории вне растительной клетки. Образующийся водород считается превосходным энергоносителем из всех веществ он имеет самую высокую плотность энергии, равную 33 кВт/кг (плотность энергии углерода 9,1 кВт/кг), и может без окольных путей вырабатывать электрическую энергию в топливных элементах (см. с. ООО). В связи с этим уже обсуждаются пространные проекты строительства магистральных водородных линий как одного из вариантов линий электропередачи будущего. [c.63]

Значение теплот сгорания позволяет рассчитать тепловой эффект органических реакций, который только в редких случаях (см., например, приведенные в гл. 2 и 8 теплоты гидрирования) под ается непосредственному измерению. Теплоты сгорания, а также и другие поддающиеся иногда измерению тепловые эффекты отражают содержание энергии данного соединения и являются его характерным термохимическим свойством. Содержание энергии определяется иногда и другим способом, не сопоставлением теплот сгорания, как было показано выше, а путем расчета теплоты образования соединений из элементов. Для вычисления теплот образования из теплот сгорания необходимо дополнительно знать теплоту сгорания углерода (обычно используют теплоту сгорания графита) и теплоту сгорания водорода . Этот способ расчета, используемый особенно в американской литературе, естественно, не дает никаких принципиально новых сведений по сравнению с методом сопоставления теплот сгорания. Все же иногда бывает важно знать, имеет ли какое-нибудь соединение больший или меньший запас энергии, чем элементы, из которых оно состоит. Практическое знание численных расхождений между запасом энергии соединения и входящих в него элементов большей частью не имеет особого значения, так как в общем случае непосредственного равновесия между соединением и элементами нет. [c.21]

Выделением энергии сопровождается присоединение одного электрона к атомам кислорода, серы, углерода и некоторым другим. Таким образом, для указанных элементов силы притяжения к ядру дополнительного электрона оказываются большими, чем силы отталкивания между дополнительным электроном и электронной оболочкой атома. [c.35]

Как видно из приведенных данных, а также рис. 12, углерод существенно отличается от других р-элементов группы высоким значением энергии ионизации. Углерод — типичный неметаллический элемент. В ряду С — 5 — Ое — 5п — РЬ энергия ионизации уменьшается, а следовательно, неметаллические признаки элементов ослабевают, металлические усиливаются. В изменении свойств атомов и соединений в этом ряду проявляется вторичная периодичность (см. рис. 18 и 131). [c.390]

В табл. 41 приведены энергии связей кремния и углерода с некоторыми элементами. Для кремния наиболее характерны связи 51 —Р и 51 — О. Поэтому, в частности, кремний на Земле находится в виде кислородных соединений. [c.410]

Таким образом, все реакции, которые протекают с большой потерей свободной энергии, протекают активно и до конца, приобретая иногда характер взрыва. Так, например, процессы образования воды из элементов, сгорания углерода, разложения [c.167]

В расчетах методом суммирования широко используются термодинамические характеристики реакций образования веществ. Свободная энергия образования вещества в стандартных условиях, АРf, представляет собой изменение свободной энергии, происходящее при образовании этого вещества в его обычном состоянии (твердое тело, жидкость или газ) из составляющих элементов, находящихся в стандартном состоянии. За стандартное состояние элемента обычно принимается его наиболее стабильная форма при комнатной температуре. Стандартное состояние углерода — графит, водорода или кислорода — двухатомные газы. Изменение свободной энергии в стандартных условиях можно легко рассчитать, складывая стандартные свободные энергии образования индивидуальных компонентов реакции. Так, например, АР° для сгорания бутадиена (первая реакция в (УП-4) рассчитывается по выражению [c.361]

Углеводы состоят всего из трех элементов — углерода, водорода и кислорода. В течение всей жизни в человеческом организме постоянно происходит превращение углеводов в СОз и Н2О, сопровождающееся выделением энергии. Например, глюкоза — основной поставщик энергии человеческого организма - имеет формулу С Н,20 . Сначала, когда это вещество было только открыто, его формулу записывали так С (Н20) , т. е. в виде комбинации углерода и воды. Отсюда и происхождение названия углевод . Хотя теперь мы знаем, что на самом деле никаких молекул воды в углеводах нет, название сохранилось. [c.244]

Кристаллы неметаллических элементов с каркасной структурой, подобные углероду или кремнию, обладают свойствами диэлектриков (изоляторов), т.е. не проводят электрический ток. Применение теории молекулярных орбиталей к обсуждению химической связи в неметаллических каркасных кристаллах сталкивается со значительными трудностями. Достаточно сказать, что в ковалентных каркасных кристаллах обычно удается вести подсчет валентных электронов вокруг каждого атома, подобно тому как это делается при составлении льюисовых структур, и оказывается, что при этом выполняется правило октета. Это объясняется тем, что атомы в неметаллических каркасных кристаллах обычно имеют по крайней мере столько валентных электронов, сколько у них есть валентных орбиталей. Следовательно, в таких кристаллах предпочтительны низкие координационные числа, и между каждым атомом и его ближайшими соседями могут образовываться простые двухэлектронные связи. Низкие координационные числа являются причиной того, что потенциальная энергия электрона внутри таких кристаллов не постоянна она значительно понижается в межъядерных областях, и поэтому электроны не могут свободно перемещаться по кристаллу, подобно тому как это происходит в металлах. [c.629]

Окончательный успех в деле превращения одних элементов в другие был достигнут физиками, а не химиками тигель алхимика уступил дорогу ядерному реактору. Сначала ученые обратили внимание на огромную энергию, высвобождаемую при ядерных реакциях. Тот факт, что уран превращается при этом в барий и другие легкие элементы, первое время не вызывал столь большого интереса. Но химики быстро осознали, что радиоактивные изотопы обычных элементов представляют собой огромную ценность. Радиоактивный атом может играть роль своеобразной метки, его достаточно ввести в какое-то вещество, принимающее участие в реакции, чтобы при последующем наблюдении за ним раскрыть сложную последовательность всех ее стадий. Например, благодаря исследованиям при помощи меченного радиоактивным изотопом углерода удалось разобраться в механизме реакций фотосинтеза, и трудно представить себе, как бы это оказалось возможным сделать обычными методами. Радиоактивные и устойчивые изотопы позволяют решать химические проблемы, недоступные другим методам. Радиоактивные изотопы дают также возможность точной датировки событий далекого прошлого, представляющих исторический или геологический интерес. С их помощью установлен сравнительный возраст Земли и Луны, что привело к ниспровержению некоторых прежних теорий относительно происхождения Луны. [c.405]

В приведенных выше уравнениях известны теплоты образования молекулярных частиц, и для каждого процесса могут быть получены относительные термодинамические энергии (Е ). Например, для уравнения с ННз определяется как теплота образования ОН3 минус теплота образования КНз. График зависимости Ет от энергий связи 15-электронов азота ( ь) демонстрирует исключительно хорошую корреляцию (рис. 16.16). Такой тип замещения эквивалентных оболочек дает хорошие корреляции и для данных по энергиям связи электронов в других элементах, например в углероде (Ь) и ксеноне ( /2) [55]. Этот вид корреляций полезен, поскольку дает возможность из некоторых измеренных энергий связи электронов оболочки и известных термодинамических параметров предсказать различные, еще не определенные термодинамические величины. Изучение приведенных выше уравнений показывает, что их можно использовать для определения сродства к протону. По некоторым непонятным причинам сродство к протону (РА) молекулы В берется как положительное число и приравнивается изменению энергии процесса (16.32) с отрицательным знаком. [c.351]

Индукционная печь (рис. 5.4 ля с сливным носком, помещенного в индуктор в виде соленоида из медной трубки, охлаждаемой водой. Печь заключена в металлический кожух, закрываемый сверху сводом. Для слива металла печь может наклоняться в сторону сливного носка. Процесс плавки в индукционных печах протекает весьма быстро. В качестве металлической шихты в них используется металлический лом известного состава, который точно рассчитан по содержанию углерода, серы, фосфора и легирующих элементов.Так как в индукционных печах отсутствуют электроды, выплавляемая в них сталь не загрязняется углеродом и продуктами их обжига, угар легирующих элементов весьма мал. Поэтому индукционные печи применяют для выплавки только высококачественных сталей и сплавов сложного химического состава. Расход энергии [c.89]

Пользуясь представлением о проникновении электронов к ядру, рассмотрим характер изменения радиуса атомов элементов в подгруппе углерода. В ряду С — 51—Ое — 5п — РЬ проявляется общая тенденция увеличения радиуса атома (см. рис. 15, 16). Однако это увеличение имеет немонотонный характер. При переходе от 51 к Ое внешние р-электроны проникают через экран из десяти З -электро-нов и тем самым упрочняют связь с ядром и сжимают электронную оболочку атома. Уменьшение размера 6р-орбитали РЬ по сравнению с 5р-орбиталью 5п обусловлено проникновением бр-электронов под двойной экран десяти -электронов и четырнадцати 4/-электронов. Этим же объясняется немонотонность в изменении энергии ионизаций атомов в ряду С — РЬ и большее значение ее для РЬ по сравнению с атомом 5п (см. рис. 12). [c.37]

Оригинально и увлекательно написана большая глава об особой роли углерода в химии. Традиционному изложению основ органической химии и начал биохимии предшествует рассмотрение уникальной способности углерода к образованию бесконечного множества устойчивых структур вместе с тем показано, что даже ближайшие к углероду элементы в периодической системе не обладают такими свойствами. Авторы интересно рассказывают о строенип и механизме действия ферментов. Но особенно увлекателен (хотя и не прост) материал об эволюции усвоения энергии живыми системами (от анаэробной ферментации к фотосинтезу и далее к кислородному дыханию). [c.7]

Если одному из элементов произвольно приписать определенное значение электроотрицательности (для атома углерода С х = 2,5), то можно рассчитать эти значения для других элементов (табл. А.13, рис. А.42). Чем объясняются различия вэлект роотрицательности элементов, явно имеющие периодический характер (рис. А.42) Возьмем первый период периодической системы от до Р д регулярно увеличивается на 0,5 единицы для каждого последующего элемента очевидно, это объясняется увеличением зарядового числа ядра и вследствие этого усилением электростатического притяжения 2 - и 2р-валентных электронов. При переходе от Р (1Ые)- Ыа это притяжение резко падает, так как валентные электроны этих элементов находятся на более удаленных от ядра уровнях 3 (соответственно Зр). Действительно, электроотрицательность проявляет такую же периодичность, как и энергия ионизации элементов. Согласно Малликену, мерой притяжения валентного электрона в нейтральном атоме, иначе говоря, электроотрицательностью, является среднее арифметическое между энергией ионизации (за- [c.102]

Закономерное изменение энергци для однотипных связей позволяет использовать для их оценки метод сравнительного расчета. Пример такого рода определения приведен на рис. 1.21, где сравниваются значения средних энергий связей элементов VIA подгруппы с углеродом и кремнием. [c.64]

Параметры нзаимной диффузии (предэкспоненциальный множитель >0 п энергия активации ) элементов и углерода по объему зерна (во всех случаях образуется твердый раствор) [c.199]

Из данных, приведенных в табл. 2, видно, что наиболее прочными являются связи между атомами углерода. Способность к образованию гомоцепных полимеров присуща лишь тем элементам, энергия связи которых выше 37 ккал1моль. При более низкой энергии связей элементы не способны образовывать полимерные цепи, так как последние разрушаются в результате деструкции при обычных температурах. [c.19]

Таким образом, получаем следующие электронные конфигурации углерод, (He)2s22p азот, (He)2s 2p кислород (He)2s 2p фтор, (He)2s 2p5 и неон, (He)2s 2p . Эти электронные конфигурации согласуются с наблюдаемыми атомными спектрами и энергиями ионизации элементов. Из рис. 5.4 ясно-видно, что конфигурация неона особенно устойчива, так как иа нее трудно удалить электрон. Гораздо меньшее значение энергии ионизации натрия указывает, что в этом случае электрон удаляется с орбитали, хорошо экранированной от" заряда ядра, в данном случае с Зх-орбитали. [c.53]

Рассмотрение шкалы электроотрицательности Полинга для со редних с углеродом элементов показывает, что азот, кислород, хлор должны быть менее, чем угле род, склонны Нести на себе положительный заряд, тогда как фосфор, сера — превосходить углерод в этом, отношении. Вопрос о том, будут ли гетероатомные аналоги карбониевых ионов устойчивыми интермедиатами, определяется не только электроотрицательностью элемента катио-ноидного центра, но в значительной степени дел окал изаДией цо-.ложительного заряда (особенно за счет сопряжения) и отсутствием пути-реакции, связанного с меньшими затратами энергии. [c.142]

Простые анионы легче всего образуют р-элементы УИ группы вследствие их высокого сродства к эД ктрону. Присоединение одного электрона к атомам кй7 лорбда, серы, углерода, некоторым другим элементам сопровождается выделением энергии. Присоединение же последующих электронов с образованием свободных многозарядных простых анионов (как уже указывалось на с. 36) места не [c.87]

В атоме углерода в отличие от всех других элементов число валентных электронов равно числу валентных орбиталей. Это одна из основных причин большой устойчивости связи С — С и исключительной склонности углерода к образованию гомонепей. Наблюдается резкое уменьшение энергии связей от углерода к азоту [c.391]

Для первых трех реакций — горения водорода, горения углерода и образования метана из элементов — при комнатной температуре (298° К) свободные энергии имеют отрицательное значение, т. е. течение этих реакций должно сопровождаться изменением свободной энергии системы в сторону уменьшения. Следовательно, указанные реакции лшгут протекать самопроизвольно и, каК мы увидим позже, практически до конца. [c.98]

Поступая аналогичным образом, можно вычислить изменение свободных энергий и для остальных (4 — 9) реакций. При желании, эти вычисления читатель может выполнить сам. Приведенный здесь пример показывает, что, располагая данными о свободных энергиях образования соединений из элементов только для четырех веществ (вода, окись углерода, углекислота, метан), мы смогли вычислить свободные энергии для девяти реакций причем, легко показать, что навги возможности этим далеко еще не исчерпаны. Пользуясь теми же данными, можно выполнить аналогичные расчеты, нанример, для реакций [c.101]

Энтальпия и внутренняя энергия образования простых веществ, согласно приведенному определению, равны нулю. Если элемент образует несколько простых веществ (гра(11ит и алмаз, белый и красный фосфор и т. п.), то стандартным считается состояние злег,1бнта в виде наиболее устойчивой при данных условиях модификации (например, при обычных условиях— графит в случае углерода, Оо в случае кислорода и т. д.) энтальпия и внутренняя энергия образования этой, наиболее устойчивой модификации принимаются равными нулю. [c.75]

Дальтон принял в качестве отправной точки таблицу соединительных весов элементов и задался вопросом, почему должно быть постоянным количественное отношение соединяюшихся элементов. Его ответ заключался в следующем всякое соединение состоит из большого числа одинаковых молекул, каждая из которых построена из одного и того же небольшого числа атомов, связанных между собой одинаковым образом. Но все же Дальтону еше необходимо было знать, какое именно число атомов углерода и кислорода соединено друг с другом в каждой молекуле оксида углерода и сколько атомов водорода и кислорода соединено друг с другом в молекуле воды. Лишенный возможности руководствоваться иными соображениями, он выдвинул правило простоты , которое вначале очень помогало ему, но затем привело к серьезному затруднению. Наиболее устойчивыми двухкомпонентными молекулами, рассуждал Дальтон, должны быть простейшие двухатомные молекулы типа АВ. Если известно только одно соединение двух элементов, оно должно иметь формулу АВ. Следующими по устойчивости должны быть трехатомные молекулы типа АВ и А В. Если известны только два или три соединения двух элементов, они должны принадлежать к этим трем типам. Это правило было одним из принципов экономии , подобным правилу минимизации энергии в механике или принципу наименьшего действия в физике, которые верно сформулированы не во всех случаях. Дальтон оказался здесь на неверном пути. [c.281]

До второй мировой войны производными фтора занимални. лишь единичные исследователи, хотя по распространенности этот элемент равен углероду и азоту и превосходит хло]1. Во время войны некоторые газообразные, жидкие и твердыи производные фтора приобрели интерес в связи с работами пс. использованпю атомной энергии и созданию атомной бомбы, И все в этой области изменилось, 1 ак бы по мановению волшеП ного жезла. К исследованиям фторпроизводных были привлечены десятки институтов с сотнями исследователей, на работ бы.яи брошены огромные средства. [c.450]

По Магарилу [74], газообразное сырье разлагается до элементов прн соударении с поверхностью твердой фазы при низких значениях энергии активации распада (42—84 кДж/моль) и температурах порядка 800—900 °С. Ассоциаты, возникающие в жидкой фазе, являются основой для формирования технического углерода в газовой фазе. [c.164]

Химическая энергия сырьевы.х материалов сосредоточена в их теплообразующих составляющих. Например, в чугуне туевыми являются углерод, кремний, марганец и фосфор в медном штейне или концентратах — сера и железо. Могут быть случаи, когда окисление данного элемента нежел-ательно по условиям технологического процесса (например, железо в чугуне или медь в штейне), но неизбежно имеет место. Соответствующий тепловой эффект должен учитываться по тем минимальным нормам окисления этого элемента, которые характерны для конкретного технологического процесса. [c.47]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология