Carbon - hii ... carbon atomi. carbon uzito

Moja ya mambo ya ajabu, ambayo ni uwezo wa kuunda aina kubwa ya misombo ya asili kikaboni na, ni kaboni. Ni jambo lisilo la kawaida mali ya kipengele kwamba bado Mendeleev alitabiri ya baadaye kubwa, sembuse makala wazi bado.

Baadaye alithibitisha katika mazoezi. Ni kujulikana kwamba - mkuu biogenic kipengele cha dunia yetu, ambayo ni sehemu ya kabisa viumbe wote. Aidha, uwezo wa zilizopo katika fomu ambazo ni tofauti radikalt katika mambo yote, lakini wajumbe tu ya atomi kaboni.

Kwa ujumla, hasa katika muundo huu ni mengi, ni pamoja nao na kujaribu kuangalia makala.

Carbon: formula na nafasi katika mfumo wa seli

The vipindi mfumo wa the mambo carbon iliyoko IV (kwa mujibu wa the mpya sampuli 14) kundi, the kuu subgroups. Ya namba tambulishi 6, na the atomiki uzito wa 12.011. Kuashiria kipengele ishara C inaonyesha jina lake kwa Kilatini - carboneum. Kuna aina mbalimbali na tofauti ambazo carbon lipo. formula ni tofauti na inategemea marekebisho maalum.

Hata hivyo, kuandika milinganyo majibu kuwakilisha maalum, bila shaka. Kwa ujumla, wakati ni dutu katika halisi, zilizochukuliwa carbon Masi formula C bila faharasa.

Historia ya ugunduzi wa kipengele

Kwa wenyewe, kipengele hii imekuwa inajulikana tangu kale zaidi. Baada ya yote, moja ya madini muhimu katika asili - ni makaa ya mawe. Kwa hiyo, kwa the kale Wagiriki, Warumi na wengine watu siri hakuwa.

Mbali na aina hii, pia kutumika almasi na grafiti. Pamoja na mwisho kwa muda mrefu alikuwa na mengi ya hali ngumu, kama mara nyingi bila kuchambua muundo wa misombo grafiti kuchukuliwa kama vile:

• fedha kuongoza;
• chuma CARBIDE,
• molybdenum sulfidi.

Wote walikuwa walijenga nyeusi na hivyo yalionekana grafiti. Baadaye kutokuelewana hili wazi, na aina hii ya carbon imekuwa yenyewe.

Tangu 1725 kubwa ya kibiashara thamani ya kupata almasi, na katika mwaka wa 1970, mastered teknolojia kwa ajili ya kuzalisha yao artificially. Tangu 1779, shukrani kwa kazi Karla Sheele, ulichunguza mali za kemikali, ambayo inaonyesha kaboni. Hii ilikuwa mwanzo wa mfululizo wa uvumbuzi muhimu katika uwanja wa kipengele, na kuwa msingi kwa ufafanuzi wa makala yake yote ya kipekee.

Isotopu ya kaboni katika asili na usambazaji

Licha ya ukweli kwamba kipengele katika swali - madini muhimu, maudhui jumla yake ni 0.15% katika uzito wa ukoko. Hii hutokea kutokana na ukweli kwamba ni wanakabiliwa na mzunguko endelevu, asili mzunguko katika Nature.

Kwa ujumla misombo zaidi yanaweza kutajwa madini asili, ambapo muundo ni pamoja na kaboni. Hizi ni miamba ya asili, kama vile:

• Dolomites na chokaa;
• anthracite,
• shale mafuta;
• gesi asilia;
• makaa ya mawe,
• mafuta;
• lignite ;
• Peat,
• lami.

Aidha, hatupaswi kusahau viumbe hai kwamba ni tu uwepo wa misombo ya kaboni. Baada ya yote, wao ni sumu na protini, mafuta, wanga, asidi nucleic, na hivyo muhimu zaidi miundo molekuli. Kwa ujumla, kubadilishwa kwa mwili molekuli konda wa kilo 70 15 maporomoko ya kipengele safi. Na hivyo kila mtu, sembuse wanyama, mimea na viumbe wengine.

Kama tunaona muundo wa hewa na maji, ambayo ni, hydrosphere, na anga kwa ujumla, kuna sasa mchanganyiko wa carbon-oksijeni, walionyesha kwa formula CO _2. Kaboni au carbon dioxide - moja ya gesi muhimu, wapiga kura hewa. Katika fomu hii sehemu ya umati wa kaboni ya 0.046%. Zaidi cha hewa mkaa katika the maji ya the bahari.

habari ya atomiki ya carbon kama kipengele ni 12.011. Inajulikana kuwa hii thamani ni mahesabu kama the hesabu maana kati the atomiki uzito kabisa the asili zinazotokea isotopu aina, kutokana na wao maambukizi (kama a asilimia). Hivyo ni katika Dutu husika. Kuna aina tatu isotopu kuu, ambayo ni katika mfumo wa kaboni. Nazo ni:

• ¹² C - sehemu yake ya halaiki idadi kubwa ya 98.93%;
• ¹³ C - 1.07%;
• ¹⁴ C - mionzi nusu ya maisha ya miaka 5700, imara beta-emitter.

Katika mazoezi ya kuamua geochronological sampuli wenye umri kawaida hutumiwa mionzi isotopu ¹⁴ C, ambayo ni kiashiria, kwa sababu ya kipindi yake ndefu ya kuoza.

Allotropic muundo wa kipengele

Carbon - ni kipengele ambayo ni katika mfumo wa dutu rahisi ipo katika aina kadhaa. Hiyo ni, ni uwezo wa kuunda kubwa inayojulikana tarehe idadi ya marekebisho allotropic.

1. Crystal tofauti - zipo katika mfumo wa muundo imara na kimiani mara kwa mara ya aina atomiki. Kundi hili ni pamoja na aina kama vile:

• almasi,
• fullerenes,
• graphites,
• carbines,
• lonsdaleite;
• carbon nyuzi na tube.

haya yote tofauti mshono wa bilauli muundo, ambayo nodes - kaboni chembe. Kwa hiyo, kipekee kabisa, si sawa mali, kimwili na kemikali.

2. Amofasi aina - aina ya carbon chembe katika muundo wa baadhi ya misombo ya asili. Hiyo ni, si aina safi, na kwa uchafu wa mambo mengine kwa viwango vidogo. Kundi hili ni pamoja na:

• mkaa,
• mawe na mbao,
• nyeusi,
• Carbon Nanofoam;
• anthracite,
• kioo;
• daraja Ufundi nyenzo.

Pia kuchanganya sifa za kimiani kioo muundo wa kueleza na mali exhibited.

3. Carbon Compounds katika mfumo wa makundi. Kama a muundo, ambayo atomi zinazofungwa a maalum mashimo ndani ya conformation, ni kujazwa na maji au viini nyingine vipengele. mifano:

• carbon nanocone;
• astralenes;
• Dicarbon.

tabia za kimaumbile ya carbon amofasi

Kutokana na aina mbalimbali ya mabadiliko allotropic kutenga baadhi ya jumla ya kimwili mali ya kaboni ni ngumu. Rahisi kwa majadiliano juu ya aina fulani. Kwa mfano, dioksidi amofasi ina sifa zifuatazo.

1. Katika moyo wa aina zote - faini-grained aina ya grafiti.
2. High joto uwezo.
3. Habari za kondakta mali.
4. Carbon wiani ya juu 2 g / cm ^3.
5. Inapokanzwa zaidi 1600 C ⁰ mpito hutokea katika moulds grafiti.

Masizi, mkaa na jiwe aina sana kutumika kwa ajili ya viwanda madhumuni. Wao si dhihirisho la kubadilisha kaboni katika hali safi, lakini ina kiwango kikubwa sana.

fuwele carbon

Kuna chaguzi nyingi ambazo carbon - Dutu kwamba aina fuwele kawaida wa aina mbalimbali, ambapo atomi ni kushikamana katika mfululizo. Kutokana na malezi ya marekebisho yafuatayo.

1. Diamond. Muundo - ujazo, ambayo ni kushikamana na tetrahedrons nne. Matokeo yake, covalent kemikali vifungo kila chembe ya kueneza upeo na nguvu. Hii inaelezea tabia za kimaumbile ya msongamano kaboni ya 3300 kg / m ^3. Ugumu juu, chini maalum joto, kutokana na kukosekana kwa conductivity umeme - yote haya ni matokeo ya muundo wa kioo kimiani. Kuna kitaalam zinazozalishwa almasi. Sumu katika kipindi cha mpito wa grafiti katika muundo zifuatazo chini ya ushawishi wa joto la juu na shinikizo fulani. Kwa ujumla, almasi joto ya kiwango ni kama juu kama nguvu - kuhusu 3500 ⁰ C.
2. Graphite. atomi hupangwa kama muundo wa vifaa ya awali, lakini kuna kueneza ya mahusiano tatu tu, na la nne inakuwa tena na chini ya muda mrefu, ni unajumuisha "tabaka" ya kimiani hexagonal wa pete. Matokeo yake ni kwamba grafiti - laini, greasy kugusa nyenzo katika nyeusi. Ina nzuri umeme conductivity na ina high joto ya kiwango - 3525 ⁰ C. sublimable - sublimated kutoka imara kwa hali ya gesi, kukwepa maji (katika joto la 3700 ⁰ C). Carbon Density - 2.26 g / ^cm3, ambayo ni ya chini sana kuliko ile ya almasi. Hii ikiwa mali zao mbalimbali. Kwa sababu ya muundo wa layered ya kimiani kioo inawezekana kutumia grafiti kwa ajili ya viwanda Hushughulikia ni penseli rahisi. Wakati kufanya flakes exfoliate karatasi na kuondoka kuwaeleza juu ya karatasi katika nyeusi.
3. Fullerenes. Ilikuwa wazi tu katika karne ya 80 ya karne iliyopita. Wao kuwakilisha muundo, ambapo kaboni zimepewa zinahusiana katika maalum imefungwa muundo mbonyeo kuwa kituo cha tupu. Na sura ya kioo - polihedron, shirika sahihi. idadi ya atomi ni hata. bora zinazojulikana mfumo wa fullerene C _60. Sampuli ya nyenzo hii walikuwa kupatikana katika masomo:

• meteorites,
• mchanga;
• folguritov;
• shungites;
• nafasi ambapo gesi zilizomo katika fomu.

All aina ya fuwele carbon ni ya vitendo umuhimu, kwa kuwa wamiliki a idadi ya mali muhimu katika the sanaa.

reactivity

Masi carbon ina chini reactivity kutokana na muundo wake imara. Na kuifanya rahisi kuguswa tu kutoa taarifa chembe nishati ya ziada na kulazimisha nje cha elektroni kwa mvuke. Kwa wakati huu inakuwa sawa na valency ya 4. Kwa hiyo, ina katika misombo ya oxidation hali + 2, + 4, - 4.

Karibu wote wa athari na dutu rahisi kama vile madini ya nonmetals, kutokea chini ya ushawishi wa joto ya juu. kipengele katika swali inaweza kuwa ama wakala vioksidishaji na wakala kupunguza. Hata hivyo, mwisho vilikuwa na sifa walionyesha hasa kwa nguvu, kwa kuzingatia maombi haya katika viwanda yake metallurgiska na nyingine.

Kwa ujumla, uwezo wa kuingia katika mahusiano ya kemikali hutegemea mambo matatu:

• carbon utawanyiko,
• allotropic muundo;
• majibu ya joto.

Kwa hiyo, katika baadhi ya kesi, ni kuingiliana na vitu zifuatazo:

• nonmetals (hidrojeni, oksijeni);
• vyuma (alumini, chuma, calcium, nk);
• oksidi za metali na chumvi yao.

Pamoja na asidi na alkali haina kuguswa na halojeni ni nadra sana. mali muhimu zaidi ya carbon - uwezo wa kuunda minyororo mirefu na kila mmoja. Wanaweza kuwa imefungwa katika matawi kitanzi umbo. Tangu kuundwa kwa misombo ya kikaboni, ambayo leo idadi katika mamilioni. msingi wa hizi mbili misombo kipengele - kaboni, hidrojeni. Pia muundo pia ni pamoja na atomi nyingine ya oksijeni, nitrojeni, kiberiti, halojeni, fosforasi, na metali nyingine.

misombo Basic na Tabia yao

Kuna misombo mbalimbali katika muundo ambayo ni pamoja na kaboni. Mfumo maarufu wa haya - CO ₂ - dioksidi kaboni. Hata hivyo, kwa kuongeza oxide, kuna CO - monoksidi au monoksidi ya kaboni na nedooksid C ₃ O _2.

Miongoni mwa chumvi, ambayo ni pamoja kipengele kazi, kawaida ni calcium na magnesium kabonati. Hivyo calcium carbonate ina idadi ya majina katika cheo, kama inapatikana katika asili katika fomu:

• chaki,
• marumaru;
• chokaa;
• dolomite.

Umuhimu wa alkali kabonati duniani chuma wazi katika ukweli kwamba wao ni washiriki kikamilifu katika mchakato wa kuundwa kwa stalactites na stalagmites, na chini ya ardhi.

Kaboni asidi - kiwanja nyingine ambayo hutengeneza kaboni. formula wake - H ₂ CO _3. Hata hivyo, katika hali ya kawaida, ni imara sana na mara moja katika ufumbuzi hutengana katika dioksidi kaboni na maji. Kwa hiyo, tu inajulikana chumvi yake, na si yeye, kama ufumbuzi.

carbon halidi - ni kupatikana hasa kwa njia ya moja kwa moja, kama usanisi wa moja kwa moja tu kwa joto juu sana na mavuno ya chini. Moja ya kawaida - CCL ₄ - tetrakloridi. kiwanja sumu ambayo inaweza kusababisha sumu kwa kuvuta pumzi. Kupatikana kwa athari radical photochemical ya badala ya atomi ya hidrojeni katika methane.

Chuma carbides - carbon kiwanja, ambapo ina oxidation hali 4. Pia inawezekana kuwepo kwa vyama pamoja na boroni na silicon. mali kuu ya baadhi carbides chuma (alumini, tungsten, titanium, niobamu, tantalum, hafnium) - nguvu ya juu na bora umeme conductivity. Boroni CARBIDE B ₄ C - moja ya imara baada ya almasi (9.5 Mohs). Misombo hii inatumika katika sanaa, na pia sekta ya kemikali kama vyanzo vya hidrokaboni (kalsiamu CARBIDE na maji inaongoza kwa malezi ya asetilini na hidroksidi calcium).

Wengi chuma aloi viwandani kwa kutumia carbon kwa kiasi kikubwa na hivyo kuongeza ubora wao na specifikationer (chuma - alloy ya chuma na kaboni).

Mtu binafsi tahadhari mbalimbali hai carbon kiwanja, ambapo hiyo - kipengele msingi ambayo inaweza kuunganishwa na atomi moja katika minyororo mirefu ya miundo mbalimbali. Hizi ni pamoja na:

• alkanes,
• alkenes;
• uwanja;
• protini,
• wanga,
• asidi nucleic,
• alkoholi,
• asidi ya kaboksili na madarasa mengine mengi ya vitu.

matumizi ya carbon

Maana ya misombo ya kaboni na marekebisho yake allotropic ya maisha ya binadamu ni ya juu sana. Unaweza kupiga baadhi ya viwanda zaidi kimataifa, kufanya wazi kuwa hii ni kweli.

1. Kipengele hiki hutengeneza aina zote za mafuta ambayo mtu anapata nishati.
2. sekta metallurgiska inatumia carbon na nguvu kupunguza wakala wa kuzalisha madini kutoka misombo yao. Kuna ni sana kutumika kama kabonati.
3. Ujenzi na sekta ya kemikali hutumia kiasi kubwa ya misombo ya kaboni moja katika matumizi ya vitu mpya na kupata bidhaa zinazohitajika.

Jumuisha pia sekta kama ya uchumi, kama vile:

• sekta ya nyuklia,
• kujitia kufanya;
• Vifaa (ulainishaji, high-joto crucibles, penseli, nk);
• uamuzi wa umri kijiolojia ya miamba - mionzi tracer ¹⁴ C,
• carbon - adsorbent ajabu ambayo inaweza kutumika kwa ajili ya filter viwanda.

Msafara katika asili

wingi wa carbon sasa katika asili, ni pamoja na katika mzunguko wa mara kwa mara, ambayo ni akifanya cyclically kila sekunde kote duniani. Hivyo, anga carbon chanzo - CO ₂ hufyonzwa na mimea na wote viumbe wengine wanaoishi ni iliyotolewa wakati kupumua. Kwa mara nyingine katika anga, ni tena kufyonzwa, na hivyo mzunguko huendelea. Hivyo kutoweka matokeo mabaki hai kutolewa kwa carbon na mkusanyiko wake katika ardhi, ambapo basi tena kufyonzwa kwa viumbe hai na kuruhusiwa katika anga kama gesi.