Carbon - ამ ... ნახშირბადის ატომები. ნახშირბადის წონა

ერთ-ერთი ყველაზე გასაოცარი ელემენტები, რომელსაც შეუძლია შექმნას მრავალფეროვანი ნაერთების ორგანული და არაორგანული ბუნების, ნახშირბადის. ეს იმდენად უჩვეულო თვისებების ელემენტს, რომელიც ჯერ კიდევ მენდელეევის პროგნოზით, დიდი მომავალი, რომ აღარაფერი ვთქვათ თვისებები გამხელა არ არის.

მოგვიანებით დადასტურდა, პრაქტიკაში. ცნობილი გახდა, რომ ის - მთავარი ბიოგენური ელემენტია ჩვენს პლანეტაზე, რომელიც არის ნაწილი აბსოლუტურად ყველა ვაჭრობის. გარდა ამისა, შეუძლია არსებული ფორმით, რომელიც რადიკალურად განსხვავდება ყველა ასპექტში, მაგრამ შედგება მხოლოდ ნახშირბადის ატომები.

ზოგადად, განსაკუთრებით ამ სტრუქტურა და ბევრი, ეს არის მათ და ცდილობენ შევხედოთ სტატიაში.

Carbon: ფორმულა და პოზიცია საკანში სისტემა

პერიოდული სისტემის ელემენტები ნახშირბადის მდებარეობს IV (შესაბამისად ახალი ნიმუშის 14) ჯგუფი, მთავარი ქვეჯგუფად. მისი სერიული ნომერი 6 და ატომური წონა 12,011. აღნიშვნა ელემენტს ნიშანი C მიუთითებს მისი სახელი Latin - carboneum. არსებობს რამოდენიმე განსხვავებული ფორმები, რომელშიც ნახშირბადის არსებობს. ფორმულა არის ასე განსხვავებული და დამოკიდებულია კონკრეტული ცვლილებები.

თუმცა, დაწერა რეაქცია განტოლებები წარმოადგენს კონკრეტული, რა თქმა უნდა. ზოგადად, როდესაც ეს არის ნივთიერება, სუფთა სახით, მიღებული ნახშირბადის მოლეკულური ფორმულა C გარეშე ინდექსირებას.

ისტორია აღმოჩენის ელემენტი

თავისთავად, ამ ელემენტს უკვე ცნობილია, მას შემდეგ, რაც ყველაზე უძველესი დროიდან. ყოველივე ამის შემდეგ, ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მინერალები ბუნება - ეს არის ნახშირი. აქედან გამომდინარე, ძველი ბერძნები, რომაელები და სხვა ხალხების საიდუმლოს ის არ იყო.

გარდა იმისა, რომ ამ სახეობის, ასევე გამოიყენება ალმასის და გრაფიტის. ბოლო დიდი ხნის განმავლობაში მას ჰქონდა ბევრი რთული სიტუაციებში, ხშირად გარეშე ანალიზის შემადგენლობის გრაფიტის მიღებული ნაერთები, როგორიცაა:

• ვერცხლის ტყვია;
• რკინის კარბიდი
• მოლიბდენის sulfide.

ყველა მათგანი მოხატული შავი და ასე იყო მიჩნეული გრაფიტის. მოგვიანებით ეს გაუგებრობა განმარტებით, და ამ ფორმით ნახშირბადის გახდა თავად.

მას შემდეგ, რაც 1725 დიდი კომერციული ღირებულება შეძენის ბრილიანტები და 1970 წელს, აითვისა ტექნოლოგია წარმოებისათვის მათ ხელოვნურად. მას შემდეგ, რაც 1779 წელს, წყალობით, Karla Sheele, შეისწავლა და ქიმიური თვისებები, რომელიც გვიჩვენებს, ნახშირბადის. ეს იყო დასაწყისი სერია მნიშვნელოვანი აღმოჩენები სფეროში ელემენტს, და საფუძველი გახდა გარკვევაში ყველა მისი უნიკალური თვისებები.

იზოტოპების ნახშირბადის ხასიათისაა და განაწილება

მიუხედავად იმისა, რომ ელემენტს კითხვა - აუცილებელი საკვები, მისი საერთო შემცველობა 0.15% წონის ქერქი. ეს ხდება იმ ფაქტს, რომ მას ექვემდებარებიან უწყვეტი მიმოქცევაში, ბუნებრივი მიმოქცევაში ბუნება.

ზოგადად უფრო ნაერთები შეიძლება აღნიშნული მინერალური ბუნება, რომლის შემადგენლობაში შედის ნახშირბადის. ეს არის ბუნებრივი ქანების, როგორიცაა:

• Dolomites და კირქვები;
• ანტრაციტი;
• ფიქალით ზეთი;
• ბუნებრივი აირის
• ნახშირი
• ზეთი;
• lignite ;
• ტორფის;
• ბიტუმი.

გარდა ამისა, ჩვენ არ უნდა დაგვავიწყდეს, ცოცხალი არსებების, რომლებიც უბრალოდ საცავი ნახშირბადის ნაერთების. ყოველივე ამის შემდეგ, ისინი ჩამოყალიბდა ცილები, ცხიმები, ნახშირწყლები, ნუკლეინის მჟავები, და, შესაბამისად, ყველაზე მნიშვნელოვანი სტრუქტურული მოლეკულა. ზოგადად, კონვერტაციის მჭლე სხეულის მასის 70 კგ 15 მოდის სუფთა ელემენტს. ასე რომ, ყველას, რომ აღარაფერი ვთქვათ ცხოველთა, მცენარეთა და სხვა არსებები.

თუ გავითვალისწინებთ იმ შემადგენლობის საჰაერო და წყალი, რომ არის, ჰიდროსფეროს და გარემო, როგორც მთელი, არსებობს დღემდე ნარევი ნახშირბად-ჟანგბადის, გამოიხატება ფორმულა CO _2. დიოქსიდი და ნახშირორჟანგი - ერთ-ერთი ძირითადი გაზები, ფარგლებშია. ამ ფორმით მასობრივი ფრაქციას ნახშირბადის 0,046%. სხვა დაიშალა ნახშირორჟანგი წყლებში ოკეანეში.

ატომური მასა ნახშირბადის როგორც ელემენტს არის 12,011. ცნობილია, რომ ეს ღირებულება გამოითვლება, როგორც არითმეტიკული შორის ატომური წონა ბუნებრივ იზოტოპური ჯიშები, მათი გავრცელება (როგორც პროცენტული). ასე რომ, ეს არის ნივთიერება კითხვა. არსებობს სამი ძირითადი იზოტოპი, რომელიც სახით ნახშირბადის. ესენი არიან:

• ¹² C - მისი მასობრივი ფრაქციით უმრავლეს 98,93%;
• ¹³ C - 1.07%;
• ¹⁴ C - რადიოაქტიური ნახევარი სიცოცხლე 5700 წლის განმავლობაში, სტაბილური ბეტა emitter.

პრაქტიკა განსაზღვრის geochronological ასაკის ნიმუშები ხშირად გამოყენებული რადიოაქტიური იზოტოპური ¹⁴ C, რომელიც არის მაჩვენებელი, რადგან მისი ხანგრძლივი პერიოდის decay.

Allotropic მოდიფიკაცია ელემენტს

Carbon - ელემენტს, რომელიც სახით მარტივი ნივთიერება არსებობს რამდენიმე ფორმა. ეს არის ის, რომ მას შეუძლია შექმნას უდიდესი ცნობილია დღემდე რაოდენობის allotropic ცვლილებები.

1. Crystal ვარიაცია - არსებობს სახით მყარი სტრუქტურა რეგულარული lattice ატომური ტიპის. ამ ჯგუფში შედის ისეთი ჯიშები, როგორიცაა:

• ბრილიანტები;
• fullerenes;
• graphites;
• კარაბინს;
• lonsdaleite;
• ნახშირბადიანი ბოჭკოების და მილის.

ყველა ეს სხვადასხვა კრისტალური მესრის სტრუქტურა, რომელიც კვანძების - ნახშირბადის ატომი. აქედან გამომდინარე, სრულიად უნიკალური, არა მსგავსი თვისებები, ფიზიკური და ქიმიური.

2. ამორფული ფორმები - ფორმები ნახშირბადის ატომის სტრუქტურის გარკვეული ბუნებრივი ნაერთები. ეს არის ის, რომ ეს არ არის სუფთა ჯიშის, და მინარევებისაგან სხვა ელემენტებს მცირე რაოდენობით. ეს ჯგუფი მოიცავს:

• გააქტიურებული ნახშირბადის;
• ქვის და ხის;
• შავი;
• Carbon Nanofoam;
• ანტრაციტი;
• მინის;
• ტექნიკური კლასის მასალა.

მათ ასევე აერთიანებს თვისებები კრისტალური მესრის სტრუქტურა აეხსნა და გამოფენილი თვისებები.

3. ნახშირბადის ნაერთების სახით მტევანი. ასეთი სტრუქტურა, რომელშიც ატომები დაიხურა სპეციალური ღრუ შიგნით conformation, ივსება წყლით და ბირთვების სხვა ელემენტებს. მაგალითები:

• ნახშირბადის nanocone;
• astralenes;
• Dicarbon.

ფიზიკური თვისებები ამორფული ნახშირბადის

იმის გამო, რომ მრავალფეროვანი allotropic ცვლილებები გამოყოს გარკვეული ზოგადი ფიზიკური თვისებების ნახშირბადის რთულია. გამარტივდა ვისაუბროთ კონკრეტული ფორმა. მაგალითად, ამორფული ნახშირბადის აქვს შემდეგი მახასიათებლები.

1. გულში ყველა ფორმის - წვრილმარცვლოვანი სახეობის გრაფიტის.
2. მაღალი სიცხე მოცულობა.
3. კარგი დირიჟორი თვისებები.
4. Carbon სიმჭიდროვე დაახლოებით 2 გ / სმ ^3.
5. როდესაც თბება ზემოთ 1600 C ⁰ გარდამავალი ხდება გრაფიტის ფორმები.

ჭვარტლის, ნახშირის და ქვის ჯიშები ფართოდ გამოიყენება სამრეწველო მიზნებისათვის. ისინი არ არიან გამოვლინება შეცვლის ნახშირბადის სუფთა სახით, მაგრამ იგი შეიცავს ძალიან დიდი რაოდენობით.

კრისტალური ნახშირბადის

არსებობს რამდენიმე გზა, რომელიც ნახშირბადის - ნივთიერება ფორმირების რეგულარული კრისტალები სხვადასხვა სახის, რომელშიც ატომები უკავშირდება თანამიმდევრულად. შედეგად ფორმირების შემდეგ ცვლილებები.

1. Diamond. სტრუქტურა - კუბური, რომლებიც დაკავშირებულია ოთხი tetrahedrons. შედეგად, covalent ქიმიური ობლიგაციები თითოეული ატომი მაქსიმალური გაჯერება და ძლიერი. ეს ხსნის, თუ ფიზიკური თვისებების ნახშირბადის სიმკვრივე 3300 კგ / მ ^3. მაღალი სიმტკიცე, დაბალი კონკრეტული სითბოს არარსებობა გაყვანილობები - ეს ყველაფერი არის შედეგი კრისტალური მესრის სტრუქტურა. არსებობს ტექნიკურად წარმოებული ბრილიანტები. იქმნება გარდამავალი გრაფიტის შემდეგ მოდიფიკაცია გავლენის ქვეშ მაღალი ტემპერატურა და გარკვეული ზეწოლა. ზოგადად, diamond დნობის ტემპერატურა როგორც მაღალი, როგორც ძალა - 3500 ⁰ C.
2. Graphite. ატომები, მოწყობილი, როგორც სტრუქტურის წინა ნივთიერებების, მაგრამ ინტენსივობა ხდება მხოლოდ სამი ბმულები და მეოთხე ხდება აღარ და ნაკლებად გამძლეა, იგი აკავშირებს "ფენების" hexagonal lattice რგოლები. შედეგი ის არის, რომ გრაფიტის - რბილი, ცხიმიანი შეხება მასალა შავი. მას აქვს კარგი გამტარობის და აქვს მაღალი დნობის ტემპერატურა - 3525 ⁰ C. sublimable - სუბლიმირება საწყისი მყარი რომ აირისებრი სახელმწიფო, გვერდის ავლით თხევადი (ტემპერატურა 3700 ⁰ C). Carbon სიმჭიდროვე - 2.26 გ / ^{სმ 3,} რომელიც ბევრად უფრო დაბალია, ვიდრე ალმასის. ეს აძლევს მათ სხვადასხვა თვისებები. იმის გამო, რომ ფენიანი სტრუქტურა კრისტალური მესრის შესაძლებელია გამოიყენოთ გრაფიტი წარმოებისთვის სახელურებით მარტივი ფანქრები. როდესაც ჩატარების ფანტელები ქერცლავს ქაღალდი და დატოვონ კვალი ქაღალდზე შავი.
3. Fullerenes. ეს იყო ღია მხოლოდ 80-იან წლებში გასული საუკუნის. ისინი წარმოადგენენ მოდიფიკაცია, რომელშიც carbons ერთმანეთთან სპეციალური დახურული convex სტრუქტურა მქონე ღრუ ცენტრში. და ფორმის კრისტალი - polyhedron, სწორი ორგანიზაცია. რაოდენობის ატომების კი. ყველაზე ცნობილი ფორმა ფულერენული C _60. ნიმუშები ეს მასალა იპოვეს კვლევები:

• meteorites;
• ნალექები;
• folguritov;
• shungites;
• სივრცე, სადაც გაზის შეიცავს სახით.

ყველა სახეობის კრისტალური ნახშირბადის არიან პრაქტიკული მნიშვნელობა, რადგან მათ გააჩნიათ მთელი რიგი სასარგებლო თვისებები ხელოვნებაში.

რეაქტიულობა

Molecular ნახშირბადის დაბალი ქიმიური გამო სტაბილური კონფიგურაცია. შესაძლებელი გახადა, რომ რეაგირება მხოლოდ ინფორმირება atom დამატებით ენერგიას და აიძულა გარე დონეზე ელექტრონების ორთქლი. ამ დროს ხდება ტოლი ვალენტობებს 4. აქედან გამომდინარე, მას აქვს ნაერთების დაჟანგვის სახელმწიფო + 2, + 4, - 4.

თითქმის ყველა რეაქცია მარტივი ნივთიერებების, როგორიცაა ლითონები და Nonmetals, მოხდეს გავლენის ქვეშ მაღალი სიცხე. ნანახია ელემენტი შეიძლება იყოს როგორც ჟანგვის აგენტი და შემცირების აგენტი. თუმცა, ამ უკანასკნელს არ ჰქონდა თვისებები გამოთქვა განსაკუთრებით მკაცრად საფუძველზე, ამ განაცხადის მეტალურგიული და სხვა მრეწველობის.

ზოგადად, უნარი დადოს ქიმიური ურთიერთქმედება დამოკიდებულია სამი ფაქტორი:

• ნახშირბადის დისპერსიული;
• allotropic მოდიფიცირება;
• რეაქცია ტემპერატურა.

ამგვარად, ზოგიერთ შემთხვევაში, ეს ურთიერთქმედებს შემდეგი ნივთიერებები:

• Nonmetals (წყალბადის, ჟანგბადის);
• ლითონები (ალუმინის, რკინის, კალციუმის და ა.შ.);
• რკინის ოქსიდები და მათი მარილები.

With მჟავები და alkalis არ რეაგირებს halogens ძალიან იშვიათია. ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებები ნახშირბადის - უნარი შექმნას ხანგრძლივი ჯაჭვები ერთმანეთს. ისინი შეიძლება დახურულია შევიდა loop ფორმის განშტოებაზე. მას შემდეგ, რაც ფორმირების ორგანული ნაერთები, რომელიც დღეს ნომერი მილიონებს. საფუძველზე ამ ორი ნაერთების ელემენტი - ნახშირბადი, წყალბადი. ასევე სტრუქტურა შეიძლება შეიცავდეს სხვა ატომების ჟანგბადის, აზოტის, გოგირდის, halogens, ფოსფორისა და სხვა ლითონები.

ძირითადი ნაერთების და მათი დახასიათება

არსებობს ბევრი სხვადასხვა ნაერთების შემადგენლობაში, რომელიც მოიცავს ნახშირბადის. ფორმულა ყველაზე ცნობილი - CO ₂ - ნახშირორჟანგი. თუმცა, ამასთან ოქსიდი, არ CO - monoxide ან გაზით და nedooksid C ₃ O _2.

მათ შორის მარილები, რომელიც მოიცავს აქტიურ ელემენტს, ყველაზე გავრცელებული არიან კალციუმის და მაგნიუმის კარბონატები. ამდენად კალციუმის კარბონატის რიგი სინონიმები სათაური, როგორც არის ნაპოვნი ბუნება სახით:

• ცარცი;
• მარმარილოს
• კირქვის;
• დოლომიტი.

მნიშვნელობა ტუტე დედამიწაზე ლითონის კარბონატები გამოიხატება იმაში, რომ ისინი აქტიური მონაწილე პროცესების ფორმირების სტალაქტიდები და სტალაგმიტებით, და მიწისქვეშა წყლებით.

ნახშირმჟავა - სხვა ნაერთი, რომელიც აყალიბებს ნახშირბადის. მისი ფორმულა - H ₂ CO _3. თუმცა, ჩვეულებრივი სახით, ეს არის ძალიან არასტაბილური და დაუყოვნებლივ გადაწყვეტა იხრწნება შევიდა ნახშირორჟანგი და წყალი. აქედან გამომდინარე, ცნობილია მხოლოდ მარილები შესახებ, მაგრამ ეს არ არის თავად, როგორც გამოსავალი.

ნახშირბადის ჰალოგენიდების - მიღებული, ძირითადად, არაპირდაპირი გზით, როგორც პირდაპირი syntheses მხოლოდ ძალიან მაღალი ტემპერატურა და დაბალი საპროცენტო განაკვეთით. ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული - CCL ₄ - ნახშირბადის tetrachloride. ტოქსიკური ნაერთი, რომელიც შეიძლება გამოიწვიოს მოწამვლა ინჰალაციის. მიღებული რადიკალური ფოტოქიმიური რეაქციები ჩანაცვლების წყალბადის ატომები მეთანში.

Metal კარბიდები - ნახშირბადის ნაერთი, რომელიც მას აქვს დაჟანგვის სახელმწიფო 4. ასევე შესაძლო არსებობის ასოციაციები ბორის და მონიტორი. მთავარი საკუთრების ზოგიერთი რკინის კარბიდი (ალუმინის, ვოლფრამი, ტიტანის, ნიობიუმის, ტანტალის, hafnium) - მაღალი ძალა და შესანიშნავი ელექტრო გამტარობის. ბორის კარბიდი B ₄ C - ერთ-ერთი მსხვილი შემდეგ ალმასის (9.5 Mohs). ეს ნაერთები გამოიყენება ხელოვნების, ისევე როგორც ქიმიური მრეწველობის წყაროდ ნახშირწყალბადები (კალციუმის კარბიდი წყლით იწვევს ფორმირების აცეტილენის და კალციუმის ჰიდროქსიდი).

ბევრი ლითონის შენადნობები დამზადებულია გამოყენებით ნახშირბადის მნიშვნელოვნად რითაც იზრდება მათი ხარისხი და სპეციფიკაციები (ფოლადის - დისკები რკინისა და ნახშირბადის).

ინდივიდუალური ყურადღება მრავალი ორგანული ნახშირბადის ნაერთი, რომელშიც ის - ძირითადი ელემენტია, რომელიც შეიძლება დაკავშირებული იგივე ატომები გრძელვადიან ჯაჭვები სხვადასხვა სტრუქტურებთან. ესენია:

• alkanes;
• alkenes;
• არენაზე;
• ცილები;
• ნახშირწყლები;
• ნუკლეინის მჟავები;
• სპირტი;
• კარბოქსილის მჟავას და სხვა მრავალი კლასების ნივთიერებები.

გამოყენება ნახშირბადის

რაც იმას ნიშნავს, ნახშირბადის ნაერთების და მისი allotropic ცვლილებები ადამიანის სიცოცხლე არის ძალიან მაღალი. შეგიძლიათ დარეკოთ ზოგიერთი ყველაზე გლობალურ მრეწველობის, ნათლად ჩანს, რომ ეს მართლაც ასეა.

1. ეს ელემენტი ქმნის ყველა სახის წიაღისეული საწვავის, რომლისთვისაც პირი იღებს ენერგია.
2. მეტალურგიული მრეწველობის იყენებს ნახშირბადის როგორც ძლიერი შემცირების აგენტი წარმოების ლითონები მათი ნაერთები. არსებობს ფართოდ გამოიყენება, როგორც კარბონატები.
3. მშენებლობა და ქიმიური მრეწველობის მოიხმარენ დიდი რაოდენობით ნახშირბადის ნაერთების სინთეზის ახალი ნივთიერებების და მიიღოს აუცილებელი პროდუქტები.

ასევე მოიცავს ისეთ სექტორში, როგორიცაა:

• ბირთვული მრეწველობა;
• სამკაულები მიღების;
• მოწყობილობები (შეზეთვის, მაღალი ტემპერატურის crucibles, ფანქრები, და ა.შ.);
• განსაზღვრა გეოლოგიური ასაკი rocks - რადიოაქტიური tracer ¹⁴ C;
• carbon - მშვენიერი adsorbent, რომ შეიძლება გამოყენებულ იქნას ფილტრაციის წარმოება.

ციკლი ბუნება

მასა ნახშირბადის იმყოფება ბუნება, შედის მუდმივი ციკლი, რომელიც ხორციელდება ციკლურად ყოველ მეორე მთელი მსოფლიოს მასშტაბით. ამდენად, ატმოსფერული ნახშირბადის წყარო - CO ₂ შეიწოვება მცენარეთა და ყველა სხვა ცოცხალ არსებათა გაათავისუფლეს დროს სუნთქვის. მას შემდეგ, რაც ატმოსფეროში, რომ კვლავ შეიწოვება, ამიტომ ციკლი გრძელდება. ამდენად გადაშენების ორგანული ნარჩენები შედეგების გათავისუფლება ნახშირბადის და მისი დაგროვება ადგილზე, სადაც მას შემდეგ კვლავ შეიწოვება ცოცხალი ორგანიზმების და დათხოვნილი ატმოსფეროში, როგორც გაზის.