Carbon - to ... atomi ogljika. Masa ogljikovega

Ena izmed najbolj presenetljivih elementov, ki je sposoben, da se tvori veliko različnih spojin organske in anorganske narave, je ogljik. To je tako nenavadne lastnosti elementa, ki še vedno Mendelejev napovedano lepo prihodnost, da ne omenjamo funkcije še razkriti.

Kasneje je bilo potrjeno v praksi. Znano je postalo, da je - glavni biogeni element našega planeta, ki je del absolutno vseh bitij. Poleg tega lahko obstajajo v oblikah, ki bistveno razlikujejo v vseh pogledih, da je sestavljen samo iz ogljikovih atomov.

Na splošno, še posebej v tej strukturi, so mnogi, da je z njimi in si bo prizadeval, da pogled na članek.

Ogljikov: formula in položaj v celičnem sistemu

Periodično sistem elementov ogljika, ki se nahaja v IV (po novi vzorec 14) skupina, glavni podskupin. Njena serijska številka 6, in atomska masa 12,011. Označevanje element znak C označuje njegovo ime v latinščini - carboneum. Obstaja več različnih oblik, v katerih obstaja ogljika. Formula je tako različna in je odvisna od posebnih modifikacij.

Kljub temu, da napišete reakciji enačbe predstavljajo specifičen, seveda. Na splošno velja, ko gre za snov v čisti obliki, sprejeti ogljika molekulsko formulo C brez indeksiranje.

Zgodovina odkritja elementa

Sama po sebi je bila ta element znana že od najstarejših časov. Konec koncev, eden od najpomembnejših mineralov v naravi - to je premog. Zato je za antični Grki, Rimljani in drugih ljudi skrivnosti ni bil.

Poleg te vrste, ki se uporablja tudi za diamant in grafit. V zadnji za dolgo časa, je imela veliko zapletenih situacij, saj se pogosto ne da bi analizirali sestavo grafitnih sprejeti spojin, kot so:

• srebro svinec;
• železov karbid;
• molibden sulfida.

Vsi izmed njih so bile pobarvane črno, in tako so menili, da grafit. Kasneje je bilo pojasnjeno to nesporazum, in ta oblika ogljika sama postala.

Od 1725 velika tržna vrednost pridobivanja diamantov, in v 1970, obvlada tehnologije za proizvodnjo jih umetno. Od leta 1779, zahvaljujoč delu Karla Sheele pregledal kemijske lastnosti, kar kaže na ogljik. To je bil začetek niza pomembnih odkritij na področju elementa, in je postala osnova za razjasnitev vseh njenih posebnosti.

Izotopi ogljika in širjenje v naravi

Kljub temu, da je element vprašanje - bistvena hranila, njena celotna vsebina je 0,15% mase skorji. To se zgodi z dejstvom, da je podvržena stalnim promet, naravnim kroženjem v naravi.

Na splošno se več spojin lahko navedemo mineralne narave, pri čemer sestavek vsebuje ogljik. To so naravne kamnine, kot so:

• dolomitov in apnencev;
• antracit;
• skrilavec olje;
• zemeljski plin;
• premoga;
• olja;
• lignita ;
• šote;
• bitumen.

Poleg tega ne smemo pozabiti na živih bitij, ki so preprosto skladišče ogljikovih spojin. Nenazadnje so dobljene z beljakovinami, maščob, ogljikovih hidratov, nukleinskih kislin in s tem najbolj pomembne strukturne molekule. Na splošno velja, pretvorba pusto telesno maso 70 kg 15 pade na čisti elementu. In tako vsi, da ne omenjam živali, rastlin in drugih bitij.

Če upoštevamo sestave zraka in vode, torej hidrosfero in atmosfero kot celote, je prisotna zmes ogljikovega kisika, s formulo _{CO2 izražena.} Dioksid ali ogljikov dioksid - eden od ključnih plinov, zračne komponente. V tej obliki masni delež ogljika 0,046%. Več raztopljen ogljikov dioksid v vodah oceanov.

Atomska masa ogljika kot element je 12,011. Znano je, da je ta vrednost izračunana kot aritmetično povprečje med atomske mase vseh sort naravno prisotnih izotopov, glede na njihovo razširjenost (v odstotkih). Tako je v snovi. Obstajajo trije glavni izotop, ki je v obliki ogljika. To so:

• ¹² C - njen masni delež v veliki večini 98,93%;
• ^13C - 1,07%;
• ^14C - radioaktivna razpolovno dobo 5700 let, stabilna beta emitor.

V praksi določanja geochronological stare vzorce, ki se običajno uporabljajo radioaktivni izotop ¹⁴ C, kar je pokazatelj, zaradi svoje dolgem obdobju razpada.

Alotropnih modifikacija elementa

Ogljik - je element, ki je v obliki preprostega snov obstaja v različnih oblikah. To pomeni, da lahko tvorijo največji znani do danes število alotropnih sprememb.

1. Kristalna razlike - na voljo v obliki trdne strukture z rednim rešetke atomske tipa. Ta skupina vključuje takšne sorte so:

• diamanti;
• fulereni;
• grafit;
• karabinke;
• lonsdaleite;
• ogljikova vlakna in cevi.

Vsi ti različni kristalinična mrežno strukturo, pri kateri vozlišča - atom ogljika. Zato, a povsem edinstvena, ne podobne lastnosti, tako fizično in kemično.

2. amorfne oblike - oblike ogljikov atom v strukturi nekaterih naravnih spojin. To pomeni, da je ni čiste sorte, ter z nečistočami drugih elementov v majhnih količinah. Ta skupina vključuje:

• aktivno oglje;
• kamen in les;
• črna;
• Ogljikov Nanofoam;
• antracit;
• steklasta;
• Tehnična kakovost materiala.

Združujejo tudi značilnosti kristalne rešetke strukturo pojasnjujejo in razstavljenih lastnostmi.

3. ogljikovih spojin v obliki grozdov. Taka konstrukcija, pri kateri so atomi zaprt v posebnem votli notranjosti zgradbe, ki se napolni z vodo ali jeder drugih elementov. primeri:

• ogljik nanocone;
• astralenes;
• Dicarbon.

Fizikalne lastnosti amorfnega ogljika

Zaradi različnih alotropnih sprememb nameniti nekaj splošnih fizikalnih lastnosti ogljika je težko. Lažje govoriti o posebni obliki. Na primer, amorfni ogljik ima naslednje značilnosti.

1. V središču vseh oblik - drobnozrnat sort grafita.
2. Visoka toplotna kapaciteta.
3. Dobre lastnosti dirigent.
4. Gostota ogljika okoli 2 g / ^cm3.
5. Pri segrevanju nad 1600 ° C pride do ⁰ prehod v grafitnih plesni.

Saje, oglje in kamnite sorte se pogosto uporabljajo za industrijske namene. Niso manifestacija spreminja ogljika v čisti obliki, vendar pa vsebuje zelo veliko.

Kristalna ogljika

Obstaja več načinov, na katere ogljik - snov tvorijo pravilnejše kristale različnih vrst, v kateri so atomi povezani zaporedno. Kot posledica tvorbe naslednjimi spremembami.

1. Diamond. Struktura - kubični, ki sta povezani s štirimi-tetraedrov. Kot rezultat, kovalentna kemijske vezi vsak atom največje nasičenosti in močna. To pojasnjuje fizikalne lastnosti gostota ogljikovega 3300 kg / ^m3. Visoka trdota, nizke specifične toplote, odsotnost električne prevodnosti - vse to je posledica strukture kristalno rešetko. Obstajajo tehnično proizvedena diamanti. Nastala pri prehodu grafita v naslednjo spremembo pod vplivom visoke temperature in določenega tlaka. Na splošno, temperatura tališča diamantov je večja od trdnosti - okoli 3500 ⁰ ° C
2. Grafit. Atomi so razporejene podobno strukturo predhodnih snovi, vendar nasičenost pojavi samo tri povezave, in četrti postane daljše in manj trajne, da povezuje "plasti" šesterokotne rešetke obroče. Posledica tega je, da je grafit - mehko, masten material, na dotik v črni barvi. Ima dobro električno prevodnost in ima visoko tališče - 3525 ⁰ C. sublimabilnega - sublimira iz trdnega v plinasto stanje, mimo tekočino (pri temperaturi 3700 ⁰ ° C). Carbon Gostota - 2,26 g / ^cm3, ki je precej nižja od diamanta. To predstavlja za njihove različne lastnosti. Zaradi plastovito strukturo kristalne rešetke je možno uporabiti grafit za izdelavo ročaji so preprosti svinčniki. Pri izvajanju kosmiči luščenje papir in pusti sled na papirju v črni barvi.
3. Fulereni. To je bil odprt šele v 80. letih prejšnjega stoletja. Predstavljajo modifikacijo, pri čemer so lahko ogljiki povezane v posebnem zaprtem izbočeno strukturo, ki ima votel srednji del. In oblika kristala - je polieder, pravilno organizacijo. Število atomov še. Najbolj znana oblika fuleren C _60. Vzorci iz tega materiala je bilo ugotovljeno v študijah:

• meteoriti;
• usedline;
• folguritov;
• shungites;
• prostor, kjer plinu v obliki.

Vse sorte kristalinične ogljikove praktičnega pomena, saj imajo številne uporabne lastnosti v stroki.

reaktivnost

Molekulska ogljik ima nizko reaktivnost zaradi stabilno konfiguracijo. Tako da je možno, da se odzovejo le obveščanje atom dodatno energijo in prisili elektrone zunanje ravni v paro. Na postane tokrat enaka valence 4. zato, da ima v spojinah v oksidacijskem stanju +2, +4, - 4.

Skoraj vse reakcije s preprosto snovi, kot so kovine in nekovine, ki se pojavijo pod vplivom visoke temperature. Ogledov elementa lahko tako oksidacijsko sredstvo in reducenta. Vendar pa je bilo slednje lastnosti izražene posebej močno, ki temelji na uporabi v svojih metalurških in drugih industrijah.

Na splošno sposobnost za vstop v kemijske interakcije je odvisna od treh dejavnikov:

• disperzija ogljika;
• alotropska modifikacija;
• Reakcijsko temperaturo.

Tako je, v nekaterih primerih pa je povezana z naslednjimi snovmi:

• nekovine (vodik, kisik);
• kovin (aluminij, železo, kalcij, itd);
• kovinski oksidi in njihove soli.

S kislinami in lugi ne reagirajo s halogeni je zelo redka. Najpomembnejše lastnosti ogljika - sposobnost, da tvorijo dolge verige s seboj. Lahko se zapre v obliko zanke razvejana. Ker tvorbo organskih spojin, ki se danes številka v milijonih. Osnova teh dveh spojin elementov - ogljik, vodik. Prav tako lahko struktura vključuje tudi druge atome kisika, dušika, žvepla, halogenov, fosforja in drugih kovin.

Osnovne sestavine in njihova karakterizacija

Obstaja veliko različnih spojin v sestavek, ki vsebuje ogljik. Formula najbolj znana med njimi - CO ₂ - ogljikov dioksid. Vendar pa je poleg oksida, je CO - monoksid ali ogljikov monoksid in nedooksid _C3 O _2.

Med soli, ki vključujejo aktivni element, najpogostejši so kalcijevi in magnezijevi karbonati. Tako kalcijev karbonat število v naslovu sopomenk, kot jo najdemo v naravi v obliki:

• kreda;
• marmorja;
• apnenec;
• dolomit.

Pomen alkalnih karbonatov zemeljskih kovin se kaže v dejstvu, da so aktivno sodelovali v procesih nastajanja stalaktiti in stalagmiti in podtalnice.

Ogljikova kislina - drugo spojino, ki tvori ogljik. Formula - H ₂ CO _3. Vendar pa pri običajnem obliki, je zelo nestabilen in takoj v raztopini razgradi v ogljikov dioksid in vodo. Zato je znana le soli, vendar ni sama, kot raztopine.

Halogenidi ogljik - proizvaja predvsem na posreden način, kot je direktno sintezo le pri zelo visokih temperaturah in nizkimi izkoristki. Eden od najpogostejših - CCL ₄ - ogljikov tetraklorid. Toksični Spojina, ki lahko povzroči zastrupitev z inhalacijo. Dobljen radikalnih fotokemičnih reakcij substitucijo vodikovih atomov v metan.

Kovinskih karbidov - ogljik spojine, v kateri ima oksidacijsko stanje 4. možno tudi obstoj združenja s bora in silicija. Glavna lastnost nekaterih kovinskih karbidov (aluminij, volfram, titan, niobij, tantal, hafnijevih) - visoka trdnost in odlično električno prevodnost. Borov karbid _B4C - eden izmed trdne snovi po diamanta (9,5 Mohs). Te spojine se uporabljajo v stroki, kot tudi v kemični industriji kot virov ogljikovodikov (kalcijevega karbida z vodo vodi do tvorbe acetilena in kalcijevega hidroksida).

Veliko kovinske zlitine, izdelane iz ogljika bistveno s tem povečali njihovo kakovost in specifikacije (jeklo - zlitina železa in ogljika).

Posamezne pozornosti, številne organske ogljikove spojine, v kateri je - temeljni element, ki se lahko poveže z istimi atomi v dolgi verigi različnih struktur. Ti vključujejo:

• alkani;
• alkenov;
• arena;
• proteini;
• ogljikovi hidrati;
• Nukleinske kisline;
• alkoholi;
• karboksilne kisline in mnogih drugih razredov snovi.

Uporaba ogljikovega

Pomen ogljikovih spojin in njihovih alotropnih sprememb človeško življenje je zelo visoka. Pokličete lahko nekatere najbolj svetovnih industrij, da bi bilo jasno, da je to res.

1. Ta element predstavlja vse vrste fosilnih goriv, iz katere oseba prejme energijo.
2. Metalurgiji uporablja ogljik kot močan redukcijskim sredstvom, da dobimo kovin iz njihovih spojin. Tam se pogosto uporabljajo kot karbonati.
3. Gradbeni in kemični industriji porabijo veliko količino ogljikovih spojin pri sintezi novih snovi in pridobiti zahtevane proizvode.

tudi takšne gospodarske sektorje, kot so:

• jedrska industrija;
• izdelava nakita;
• Oprema (mazanje, visoke temperature lončki, svinčniki, itd);
• Določanje geološko starosti kamnin - radioaktivnega sledilnih ¹⁴ ° C;
• ogljik - lepo adsorpcijsko sredstvo, ki se lahko uporabljajo za izdelavo filtra.

Cikel v naravi

Masa ogljikovega prisotne v naravi, ki je vključena v stalnem ciklu, ki se izvaja ciklično vsako sekundo po vsem svetu. Tako, atmosferski ogljikov vir - je CO ₂ absorbira rastline in vsa druga živa bitja se sprošča med dihanjem. Ko v ozračju, je ponovno absorbira in tako krog se nadaljuje. V tem primeru ugasnitev organskih ostankov vodi do sproščanja in kopičenja ogljika v tleh, kjer je nato ponovno absorbira živih organizmov in odvaja v ozračje kot plin.