Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Chemia - Wykład 9 - Alotropowe odmiany węgla

No description
by

Tonick T

on 24 January 2014

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Chemia - Wykład 9 - Alotropowe odmiany węgla

Schemat windy kosmicznej
Węgiel
Odmiany alotropowe węgla
Odmiany alotropowe węgla
Diament
Grafit
Lonsdaleit
Fuleryt
Węgiel amorficzny
Grafen
Właściwości grafenu
Przewodność cieplna - 5000 W/mK (srebro - 429 W/m*K)
Bardzo mała rezystancja
Wysoka ruchliwość elektronów - 200 000 cm2/Vs (arsenek galu - 8 500 cm2/Vs
Niemal całkowicie przezroczysty (pochłania ok. 2% światła)
Ponad 100 razy mocniejszy niż stal
Membrana z grafenu
nie przepuszcza gazów
całkowicie przenikalna przez wodę
Grafen (graphene)
2004 r. - Odkrycie (Andriej Gejm, Konstantin Nowosiołow)

2010 r. - Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki

Metody otrzymywania
mikromechaniczne
chemiczne osadzanie z fazy gazowej
termiczny rozkład węgliku krzemu (SiC)
redukcja tlenku grafitu
synteza grafenu na podłożu półprzewodnikowym
Nanorurki węglowe (carbon nanotube)
Struktury nadcząsteczkowe (nie tylko C)

Średnica rzędu 1 nm i długość rzędu 1 cm

Wytrzymałość ma rozciąganie - 63 GPa (stal hartowana 1,2 GPa)

Niewielka gęstość - 1,4 g/cm3

Duża przewodność cieplna i elektryczna
Tomasz Ringel
Diament
Brylant
Grafit
Lonsdaleit
Fulereny
Sadza
Grafen
Grafen - najdroższy materiał na Ziemi ???
Krótko po odkryciu grafen o powierzchni przekroju ludzkiego włosa kosztował 1000 $

Obecnie 1kg kosztuje ok. 55 000 $ (mniej wiecej tyle co złoto)
Zastosowanie grafenu
W elektronice - zamiast krzemu (częstotliwości rzędu kilkuset GHz)
Elastyczne wyświetlacze dotykowe
Elastyczne źródła światła
Elastyczne baterie słoneczne
Czujniki pojedynczych cząstek
Badanie efektów relatywistycznych bez używania akceleratora
Filtracja w temperaturze pokojowej (np. zwiększanie stężenia alkoholu bez destylacji)
Występowanie węgla w przyrodzie
Co ma węgiel do logistyki?
Olbrzymie rurki węglowe (colossal carbon tubes)
Średnica do ok. 100 um

Wielowarstwowe ściany pofałdowane z pustymi przestrzeniami i membranami o grubości ponad 1um

Bardzo mała gęstość 10mg/cm3

Duża plastyczność

30x wytrzymalsze niż włókna kewlarowe
1 - orbita geostacjonarna
2 - środek cieżkości układu
3 - przeciwwaga
4 - lina
5 - pojazd
6 - ziemia
Winda kosmiczna
Satelita na uwięzi, kosmiczny most, wieża orbitalna

1895 r. - koncepcja Ciołkowskiego dotarcia do orbity geostacjonarnej (biblijna wieża Babel!)

Liczne konferencje naukowe NASA na temat windy kosmicznej

2050 r. - plany uruchomienie windy przez jeden z koncernów japońskich

Koszt budowy ok. 8 mld dolarów

Koszt wyniesienia 1kg ładunku - 50-1000$
(obecny koszt 10 000-40 000$)
W stanie wolnym
Diament
Grafit
Fuleryt
Związki nieorganiczne
Węgiel kopalny
Tlenki węgla
Minerały
Związki organiczne
Paliwa kopalne
Organizmy
Węgiel kopalny
Torf
Węgiel brunatny
Węgiel kamienny
Antracyt
Szungit
Grafit
Torf
Węgiel brunatny
Węgiel kamienny
Antracyt
Szungit
Grafit
Skała osadowa
Najmłodszy węgiel kopalny
do 60% węgla
Odczyn kwaśny 4-5,5 pH
Wykorzystanie
Opał (10-12 MJ/kg)
Surowiec energetyczny (Irlandia, Finlandia)
Medycyna (kąpiele borowinowe, preparaty torfowe)
Rolnictwo (nawozy torfowe)
Ogrodnictwo (ziemia ogrodnicza, doniczki)
Skała osadowa
Zawartość węgla 62-75%
Wykorzystywany jako paliwo
Wartość opałowa 8-21 MJ/kg
Do produkcji energii elektrycznej
Skała osadowa
Zawartość węgla 75-97%
Wykorzystanie
Opał (17-29 MJ/kg)
Przemysł
zgazowanie (produkcja paliwa gazowego)
ekstrakcja
odgazowanie
Skład pierwiastkowy węgla kopalnego
Węgiel (C)
Tlen (O)
Wodór (H)
Azot (N)
Siarka (S)
Pierwiastki rzadkie
Arsen (As)
Uran (U)
German (Ge)
Skała osadowa/metamorficzna
Zawartość węgla 90-97%
Wykorzystanie
Wysokokaloryczne paliwo
W przemyśle
hutniczym
chemicznym
gumowym
Produkcja gazu i koksu
Produkcja elektrod
Nazwa od miejscowości Szunga w Rosji
Skała metamorficzna
Węgiel do 99%
Wykorzystanie
przemysł chemiczny
przemysł farmaceutyczny
Minerał
Praktycznie czysty węgiel
Bardzo dobry przewodnik elektryczny i cieplny
Bardzo mała twardość
Wykorzystywanie
suchy smar
czarne farby chroniące przed korozją
grafit do ołówków
naczynia ognioodporne
elektrody
środki polerskie
w energetyce jądrowej
"Węgiel jaki jest, każdy widzi"
Minerał
Niskie przewodnictwo
Wysoka przewodność cieplna (najwyższa spośród znanych materiałów)
Wykorzystanie
jubilerstwo (brylant - szlif brylantowy)
materiały ścierne, tnące i skrawające
elementy aparatury naukowej i medycznej
pasty termoprzewodzące
detektory cząstek elementarnych
włókna sztuczne
Występuje w meteorytach żelaznych w formie bardzo małych kryształów
ok. 60% twardszy od diamentu
polimorficzna odmiana diamentu
Odkryty w 1985 r.
1990 r. - otrzymano C60
przypomina piłkę futbolową
ścięty dwudziestościan foremny
20 wierzchołków
32 ściany
12 pięciokątów, (12 x 5C = 60)
20 sześciokątów, (60 x 6C/2 = 60)
w heksanie ma karmazynowy kolor
Zamknięta pusta bryła
Parzysta liczba atomów C
Powstaje w trakcie niepełnego spalania węgla
Wykorzystanie
źródło amorficznego węgla
produkcja opon
smary
pigment do farb
barwniki
tusze drukarskie
materiały wybuchowe
Tlenki węgla
Tlenki trwałe
tlenek węgla
dwutlenek węgla
podtlenek węgla
bezwodnik melitowy
Tlenki nietrwałe
bezwodnik szczawiowy
1,2-dioksetanodion
1,3-dioksetanodion
1,3,5-trioksanotrion
etylenodion
Liniowe dwutlenki
CnO2
Liniowe monotlenki
CnO
Cykliczne tlenki węgla
CnOn
pierścieniowe polimery tlenku węgla
n-krotne ketony n-węglowych cykloalkanów
Polimeryczne tlenki węgla
"Minerały węglowe"
Kalcyt (CaCO3)

Aragonit (CaCO3)

Dolomit (CaMg(CO3)2)
Paliwa kopalne
Węgiel kamienny
Węgiel brunatny
Ropa naftowa
Gaz ziemny
Torf
Gaz ziemny
Błękitne paliwo
Do 90% metanu
Bezwonny
Podział gazu
suchy (mało propanu i wyższych wglowodorów)
mokry (propan i wyższe wglowodory w ilościach od 5-10%)
Ciekła kopalina
olej skalny
czarne złoto
płynne złoto
Skład chemiczny ropy
80-88% węgla
11-15% wodoru
0,01-8% siarki
0,005-1,2% tlenu
0,001-1,8% azotu
ok. 50 pierwiastków śladowych
Naturalne weglowodory gazowe, ciekłe i stałe
Teoria powstawania
teoria organiczna
teoria nieorganiczna
Najważniejszy surowiec energetyczny
Ropa naftowa
Pojedyncza warstwa atomów węgla
Struktura dwuwymiarowa (plaster miodu)
W stanie wolnym nietrwały
Teoretyczny opis w 1947 r.
Według polskiej normy (PN-85/G-02500):

„Torf jest to utwór akumulacyjny pochodzenia organicznego, głównie roślinnego, powstały w wyniku procesu torfienia przebiegającego w określonych warunkach wodnych, powietrznych i mikrobiologicznych, składający się ze szczątków roślinnych w różnym stopniu zmumifikowanych oraz humusu torfowego”.
Węgiel (C)
Liczba atomowa - 6
4 elektrony walencyjne
Niemetal
Naturalne izotopy
12C (98,9%), 13C (1,1%), 14C (śladowe ilości, promieniotwórczy)
Około 11 mln znanych związków chemicznych
4 pierwiastek we wszechświecie
ok. 18,5% masowych w organizmie ludzkim
Wzór strukturalny węgla kamiennego
Kalcyt
Składnik skałotwórczy
Zastosowanie
do produkcji wapna i cementu
produkcja sody i sody kaustycznej
jako nawóz w rolnictwie
jako kamień ozdobny
w przemyśle szklarskim
w przemyśle ceramicznym
w przemyśle optycznym
w przemyśle metalurgicznym
Aragonit
Stanowi 90% masy perłowej
Stosowany czasami w jubilerstwie
Znaczenie kolekcjonerskie
Dolomit
Zastosowanie
jako ruda magnezu
materiał dekoracyjny
materiał budowlany
w przemyśle ceramicznym
w przemyśle metalurgicznym
do produkcji nawozów wapniowo-magnezowych
Lina o długości 36 tys. km
Przeciwwaga
Zakotwiczenie liny blisko równika
Zasilanie pojazdów wspinających się po linie
Kosmiczne śmieci
"miotła laserowa"
Meteoroidy
Zwiększona korozja w termosferze
tlen atomowy
Gwałtowne zjawiska w dolnej warstwie atmosfery
Potencjalne problemy
Full transcript