Uglerod - kimyoviy va fizik xossalari. Uglerod atomining tuzilishi Suv va ugleroddan iborat

Uglerod

KARBOD-A; m. Kimyoviy element (C), eng muhimi komponent tabiatdagi barcha organik moddalar. Uglerod atomlari. Uglerod miqdori ulushi. Uglerodsiz hayot mumkin emas.

◁ Uglerod, oh, oh. Y atomlari. Uglerod, oh, oh. Tarkibida uglerod. Uh po'lat.

(lat. Carboneum), davriy sistemaning IV guruhining kimyoviy elementi. Asosiy kristall modifikatsiyalari olmos va grafitdir. Oddiy sharoitlarda uglerod kimyoviy jihatdan inertdir; Yuqori haroratlarda u ko'plab elementlar bilan birlashadi (kuchli kamaytiruvchi vosita). Uglerod tarkibi er qobig'i 6,5 10 16 tonna. Uglerodning muhim miqdori (taxminan 10 13 tonna) qazib olinadigan yoqilg'ining (ko'mir, tabiiy gaz, neft va boshqalar), shuningdek atmosferadagi karbonat angidrid (6 10 11 tonna) va gidrosfera tarkibiga kiradi. (10 14 t). Asosiy uglerod o'z ichiga olgan minerallar karbonatlardir. Uglerod deyarli cheksiz miqdordagi uglerod atomlaridan iborat bo'lishi mumkin bo'lgan juda ko'p miqdordagi birikmalar hosil qilishning noyob qobiliyatiga ega. Uglerod birikmalarining xilma-xilligi kimyoning asosiy tarmoqlaridan biri - organik kimyoning paydo bo'lishini aniqladi. Uglerod biogen element hisoblanadi; uning birikmalari o'simlik va hayvon organizmlari hayotida alohida rol o'ynaydi (o'rtacha uglerod miqdori - 18%). Uglerod kosmosda keng tarqalgan; Quyoshda u vodorod, geliy va kisloroddan keyin 4-o'rinni egallaydi.

KARBON (Lotin Carboneum, uglerod - ko'mirdan), C ("ce" o'qing), atom raqami 6, atom og'irligi 12.011 bo'lgan kimyoviy element. Tabiiy uglerod ikkita barqaror nukliddan iborat: 12 C, massa bo'yicha 98,892% va 13 C - 1,108%. Nuklidlarning tabiiy aralashmasida radioaktiv nuklid 14 C (b - emitent, yarimparchalanish davri 5730 yil) har doim arzimas miqdorda mavjud. U doimiy ravishda shakllanadi pastki qatlamlar 14 N azot izotopiga kosmik nurlanish neytronlarining ta'siri ostida atmosfera:
14 7 N + 1 0 n = 14 6 C + 1 1 H.
Uglerod IVA guruhida, davriy jadvalning ikkinchi davrida joylashgan. Asosiy holatdagi atomning tashqi elektron qatlamining konfiguratsiyasi 2 s 2 p 2 . Eng muhim oksidlanish darajalari +2 +4, –4, valentlik IV va II.
Neytral uglerod atomining radiusi 0,077 nm. C 4+ ionining radiusi 0,029 nm (koordinatsion raqami 4), 0,030 nm (koordinatsion raqami 6). Neytral atomning ketma-ket ionlanish energiyalari 11,260, 24,382, 47,883, 64,492 va 392,09 eV ga teng. Paulingga ko'ra elektronegativlik (sm. PAULING Linus) 2,5.
Tarixiy ma'lumotnoma
Uglerod qadim zamonlardan beri ma'lum. Ko'mir rudalardan, olmosdan metallarni olish uchun ishlatilgan (sm. OLMOZ (mineral))- qimmatbaho tosh kabi. 1789 yilda frantsuz kimyogari A. L. Lavuazye (sm. LAVOISER Antuan Loran) uglerodning elementar tabiati haqida xulosa qildi.
Sintetik olmoslar birinchi marta 1953 yilda shved tadqiqotchilari tomonidan olingan, biroq ular natijalarni e'lon qilishga ulgurmagan. 1954 yil dekabr oyida sun'iy olmoslar olindi va 1955 yil boshida General Electric kompaniyasining xodimlari natijalarni e'lon qilishdi. (sm. UMUMIY ELEKTRIK)
SSSRda sun'iy olmoslar birinchi marta 1960 yilda V. N. Bakul va L. F. Vereshchagin boshchiligidagi bir guruh olimlar tomonidan olingan. (sm. VERESHCHAGIN Leonid Fedorovich) .
1961 yilda V.V.Korshak boshchiligida bir guruh sovet kimyogarlari uglerod - karbinning chiziqli modifikatsiyasini sintez qildilar. Ko'p o'tmay, Ries meteorit kraterida (Germaniya) karbin topildi. 1969 yilda SSSRda mo'ylovga o'xshash olmos kristallari yuqori quvvatga ega va deyarli nuqsonsiz oddiy bosimda sintez qilindi.
1985 yilda Croteau (sm. Yoqimli Garold) kashf etilgan yangi forma uglerod-fullerenlar (sm. FULLERENLAR) Lazer nurlanishida bug'langan grafitning massa spektrida C 60 va C 70. Yuqori bosimlarda lonsdaleit olindi.
Tabiatda bo'lish
Yer qobig'idagi tarkib og'irlik bo'yicha 0,48% ni tashkil qiladi. Biosferada toʻplanadi: tirik moddalarda koʻmir 18%, yogʻochda 50%, torf 62%, tabiiy yonuvchi gazlar 75%, slanets 78%, qattiq va qoʻngʻir koʻmir 80%, neft 85%, antrasit 96%. Litosfera ko'mirining katta qismi ohaktosh va dolomitlarda to'plangan. +4 oksidlanish holatidagi uglerod karbonatli jinslar va minerallar (bo'r, ohaktosh, marmar, dolomit) tarkibiga kiradi. Karbonat angidrid CO 2 (og'irligi bo'yicha 0,046%) atmosfera havosining doimiy tarkibiy qismidir. Karbonat angidrid har doim daryolar, ko'llar va dengizlarning suvlarida erigan holda mavjud.
Yulduzlar, sayyoralar va meteoritlar atmosferasida uglerodli moddalar topilgan.
Kvitansiya
Qadim zamonlardan beri ko'mir yog'ochni to'liq yondirilmagan holda ishlab chiqarilgan. 19-asrda koʻmir metallurgiyada bitumli koʻmir (koks) bilan almashtirildi.
Hozirgi vaqtda sof uglerodni sanoat ishlab chiqarish uchun kreking qo'llaniladi. (sm. YORISH) tabiiy gaz metan (sm. METAN) CH 4:
CH 4 = C + 2H 2
Dorivor maqsadlarda ko'mir hindiston yong'og'i qobig'ini yoqish orqali tayyorlanadi. Laboratoriya ehtiyojlari uchun tarkibida yonmaydigan aralashmalar bo'lmagan sof ko'mir shakarni to'liq yondirilmagan holda olinadi.
Fizikaviy va kimyoviy xossalari
Uglerod metall emas.
Uglerod birikmalarining xilma-xilligi uning atomlarining bir-biri bilan bog'lanish qobiliyati bilan izohlanadi, uch o'lchovli tuzilmalar, qatlamlar, zanjirlar va tsikllarni hosil qiladi. Uglerodning to'rtta allotropik modifikatsiyasi ma'lum: olmos, grafit, karbin va fullerit. Ko'mir tartibsiz grafit tuzilishiga ega bo'lgan mayda kristallardan iborat. Uning zichligi 1,8-2,1 g/sm3. Soot juda maydalangan grafitdir.
Olmos - kubik yuz markazli panjarali mineral. Olmosdagi C atomlari joylashgan sp 3 - gibridlangan holat. Har bir atom tetraedrning uchlarida joylashgan to'rtta qo'shni C atomlari bilan 4 ta kovalent s-bog' hosil qiladi, ularning markazida S atomi joylashgan.Tetraedrdagi atomlar orasidagi masofalar 0,154 nm. Elektron o'tkazuvchanlik yo'q, tarmoqli oralig'i 5,7 eV. Barcha oddiy moddalardan olmos birlik hajmdagi atomlarning maksimal soniga ega. Uning zichligi 3,51 g/sm 3. . Mohs mineralogik shkalasi bo'yicha qattiqlik (sm. MOHS SCALE) sifatida qabul qilingan 10. Olmosni faqat boshqa olmos chizish mumkin; lekin u mo'rt va zarba natijasida tartibsiz shakldagi bo'laklarga bo'linadi. Faqat yuqori bosimlarda termodinamik barqaror. Biroq, 1800 ° S da olmosning grafitga aylanishi tez sodir bo'ladi. Grafitning olmosga teskari aylanishi 2700 ° S haroratda va 11-12 GPa bosimda sodir bo'ladi.
Grafit - olti burchakli kristall panjarali qatlamli to'q kulrang modda. Har xil harorat va bosim oralig'ida termodinamik jihatdan barqaror. C atomlarining muntazam oltiburchaklaridan hosil bo'lgan parallel qatlamlardan iborat.Har bir qatlamning uglerod atomlari qo'shni qatlamlarda joylashgan olti burchakli markazlarga qarama-qarshi joylashgan; qatlamlarning joylashuvi har biri takrorlanadi va har bir qatlam gorizontal yo'nalishda bir-biriga nisbatan 0,1418 nm ga siljiydi. Qatlamning ichida atomlar orasidagi bog'lanishlar kovalent, hosil bo'ladi sp 2 -gibrid orbitallar. Qatlamlar orasidagi bog'lanishlar zaif van der Waals tomonidan amalga oshiriladi (sm. MOLEKULLARARASI O'zaro ta'sir) kuchlar, shuning uchun grafit osongina eksfoliatsiyalanadi. Bu holat to'rtinchi delokalizatsiyalangan p-bog' bilan barqarorlashadi. Grafit yaxshi elektr o'tkazuvchanligiga ega. Grafit zichligi 2,1-2,5 kg/dm3.
Barcha allotropik modifikatsiyalarda normal sharoitda uglerod kimyoviy faol emas. U faqat qizdirilganda kimyoviy reaktsiyalarga kiradi. Bu holda uglerodning kimyoviy faolligi kuyik-ko'mir-grafit-olmos qatorida kamayadi. Havodagi kuyikish 300 ° S gacha qizdirilganda, olmos - 850-1000 ° S da yonadi. Yonish jarayonida karbonat angidrid CO 2 va CO hosil bo'ladi. CO 2 ni ko'mir bilan qizdirish orqali uglerod oksidi (II) CO ham olinadi:
CO 2 + C = 2CO
C + H 2 O (juda qizdirilgan bug ') = CO + H 2
Uglerod oksidi C 2 O 3 sintez qilindi.
CO 2 kislotali oksid bo'lib, u zaif, beqaror karbon kislotasi H 2 CO 3 bilan bog'liq bo'lib, u faqat yuqori darajada suyultirilgan sovuq suvli eritmalarda mavjud. Karbonat kislota tuzlari - karbonatlar (sm. KARBONATLAR)(K 2 CO 3, CaCO 3) va bikarbonatlar (sm. GİDROKARBONATLAR)(NaHCO 3, Ca(HCO 3) 2).
Vodorod bilan (sm. vodorod) grafit va ko'mir 1200 ° C dan yuqori haroratlarda uglevodorodlar aralashmasini hosil qilish uchun reaksiyaga kirishadi. 900 ° C da ftor bilan reaksiyaga kirishib, ftor uglerodli birikmalar aralashmasini hosil qiladi. Azotli atmosferada uglerod elektrodlari orasidagi elektr razryadni o'tkazish orqali siyanogen gaz (CN) 2 olinadi; Agar gaz aralashmasida vodorod bo'lsa, gidrosiyan kislotasi HCN hosil bo'ladi. Juda yuqori haroratlarda grafit oltingugurt bilan reaksiyaga kirishadi, (sm. Oltingugurt) kremniy, bor, karbidlarni hosil qiluvchi - CS 2, SiC, B 4 C.
Karbidlar yuqori haroratlarda grafitning metallar bilan o'zaro ta'siri natijasida hosil bo'ladi: natriy karbid Na 2 C 2, kaltsiy karbid CaC 2, magniy karbid Mg 2 C 3, alyuminiy karbid Al 4 C 3. Ushbu karbidlar suv bilan osongina metall gidroksidi va tegishli uglevodorodga parchalanadi:
Al 4 C 3 + 12H 2 O = 4Al(OH) 3 + 3CH 4
O'tish metallari bilan uglerod metallga o'xshash kimyoviy barqaror karbidlarni hosil qiladi, masalan, temir karbid (sementit) Fe 3 C, xrom karbid Cr 2 C 3, volfram karbid WC. Karbidlar kristalli moddalardir, kimyoviy bog'lanishning tabiati har xil bo'lishi mumkin.
Ko'mir qizdirilganda ko'plab metallarni oksidlaridan kamaytiradi:
FeO + C = Fe + CO,
2CuO+ C = 2Cu+ CO 2
Qizdirilganda konsentrlangan sulfat kislotadan oltingugurt (VI) ni oltingugurt (IV) ga kamaytiradi:
2H 2 SO 4 + C = CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O
3500 ° C va normal bosimda uglerod sublimatsiya qiladi.
Ilova
Dunyoda iste'mol qilinadigan barcha asosiy energiya manbalarining 90% dan ortig'i fotoalbom yoqilg'ilardan olinadi. Olingan yoqilg'ining 10% plastmassa ishlab chiqarish uchun asosiy organik va neft-kimyo sintezi uchun xom ashyo sifatida ishlatiladi.
Fiziologik harakat
Uglerod eng muhim biogen element bo'lib, u organizmlarni qurishda ishtirok etadigan va ularning hayotiy funktsiyalarini (biopolimerlar, vitaminlar, gormonlar, mediatorlar va boshqalar) ta'minlaydigan organik birikmalarning tarkibiy birligidir. Bir quruq moddada tirik organizmlardagi uglerod miqdori 34,5-40% ni tashkil qiladi. suv o'simliklari va hayvonlar, quruqlikdagi oʻsimliklar va hayvonlarda 45,4-46,5%, bakteriyalarda 54%. Organizmlarning hayotiy jarayonlarida organik birikmalarning ajralib chiqishi bilan oksidlovchi parchalanish sodir bo'ladi tashqi muhit CO2. Karbonat angidrid (sm. KARBONAT ANGIDRID), biologik suyuqliklar va tabiiy suvlarda erigan, hayot uchun atrof-muhitning optimal kislotaliligini saqlashda ishtirok etadi. CaCO 3 tarkibidagi uglerod ko‘plab umurtqasiz hayvonlarning ekzoskeletini hosil qiladi va marjon va tuxum qobig‘ida uchraydi.
Turli ishlab chiqarish jarayonlarida ko'mir, kuyikish, grafit va olmos zarralari atmosferaga kirib, unda aerozollar shaklida topiladi. Ish joylarida uglerod changi uchun MPC 4,0 mg / m 3, ko'mir uchun 10 mg / m 3 ni tashkil qiladi.

ensiklopedik lug'at . 2009 .

Boshqa lug'atlarda "uglerod" nima ekanligini ko'ring:

Nuklidlar jadvali Umumiy ma'lumot Nomi, belgisi Karbon 14, 14C Muqobil nomlar radiokarbon, radiokarbon neytronlar 8 protonlar 6 nuklidning xossalari Atom massasi ... Vikipediya

Nuklidlar jadvali Umumiy ma'lumot Nomi, belgisi Uglerod 12, 12C Neytronlar 6 Protonlar 6 Nuklidlar xossalari Atom massasi 12.0000000(0) ... Vikipediya

Nuklidlar jadvali Umumiy ma'lumot Nomi, belgisi Uglerod 13, 13C Neytronlar 7 Protonlar 6 Nuklidlar xossalari Atom massasi 13.0033548378(10) ... Vikipediya

- (lat. Carboneum) C, kimyoviy. Mendeleyev davriy sistemasining IV guruh elementi, atom raqami 6, atom massasi 12.011. Asosiy kristall modifikatsiyalari olmos va grafitdir. Oddiy sharoitlarda uglerod kimyoviy jihatdan inertdir; yuqorida ...... Katta ensiklopedik lug'at

- (Carboneum), C, davriy sistemaning IV guruhining kimyoviy elementi, atom raqami 6, atom massasi 12,011; metall bo'lmagan. Yer qobig'idagi tarkib 2,3×10 2% ni tashkil qiladi. Uglerodning asosiy kristall shakllari olmos va grafitdir. Uglerod asosiy komponent hisoblanadi...... Zamonaviy ensiklopediya

Uglerod- (Carboneum), C, davriy sistemaning IV guruhining kimyoviy elementi, atom raqami 6, atom massasi 12,011; metall bo'lmagan. Yer qobig'idagi tarkib og'irligi bo'yicha 2,3´10 2% ni tashkil qiladi. Uglerodning asosiy kristall shakllari olmos va grafitdir. Uglerod asosiy komponent hisoblanadi...... Illustrated entsiklopedik lug'at

KARBOD- (1) kimyo. element, belgisi C (lat. Carboneum), at. Va. 6, da. m. 12,011. U bir nechta allotropik modifikatsiyalarda (shakllarda) mavjud (olmos, grafit va kamdan-kam hollarda karbin, meteorit kraterlarida xaoit va lonsdaleit). 1961 yildan / 12C izotopining atomining massasi qabul qilingan ... Katta politexnika entsiklopediyasi

- (S belgisi), davriy jadvalning to'rtinchi guruhining keng tarqalgan metall bo'lmagan elementi. Uglerod juda ko'p miqdordagi birikmalarni hosil qiladi, ular uglevodorodlar va boshqa metall bo'lmagan moddalar bilan birgalikda asos bo'ladi... ... Ilmiy-texnik entsiklopedik lug'at

KARBOD
BILAN (karboniy), elementlar davriy jadvalining IVA kichik guruhining (C, Si, Ge, Sn, Pb) metall bo'lmagan kimyoviy elementi. Tabiatda olmos kristallari (1-rasm), grafit yoki fulleren va boshqa shakllarda uchraydi va organik (ko'mir, neft, hayvon va o'simlik organizmlari va boshqalar) va noorganik moddalar (ohaktosh, soda, va boshqalar.). Uglerod keng tarqalgan, lekin uning er qobig'idagi miqdori atigi 0,19% ni tashkil qiladi (yana q. OLMOZ; FULLERENLAR).

Uglerod oddiy moddalar shaklida keng qo'llaniladi. Zargarlik predmeti bo'lgan qimmatbaho olmoslardan tashqari, katta ahamiyatga ega sanoat olmoslari bor - silliqlash va kesish asboblarini ishlab chiqarish uchun. Ko'mir va uglerodning boshqa amorf shakllari dekolorizatsiya, tozalash, gazni adsorbsiyalash uchun va rivojlangan sirtga ega adsorbentlar talab qilinadigan texnologiya sohalarida qo'llaniladi. Karbidlar, uglerodning metallar bilan, shuningdek, bor va kremniy bilan birikmalari (masalan, Al4C3, SiC, B4C) yuqori qattiqlik bilan ajralib turadi va abraziv va kesish asboblarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Uglerod elementar holatda va karbidlar shaklida po'lat va qotishmalarning bir qismidir. Yuqori haroratlarda (sementlash) po'lat quyma sirtining uglerod bilan to'yinganligi sirt qattiqligi va aşınma qarshiligini sezilarli darajada oshiradi.
Shuningdek qarang: qotishmalar. Tabiatda grafitning juda ko'p turli shakllari mavjud; ba'zilari sun'iy ravishda olinadi; Amorf shakllari mavjud (masalan, koks va ko'mir). Kislorodsiz uglevodorodlar yondirilganda kuyik, suyak komiri, chiroq qora va asetilen qorasi hosil bo'ladi. Oq uglerod deb ataladigan narsa past bosim ostida pirolitik grafitni sublimatsiya qilish yo'li bilan olinadi - bular qirralari uchli grafit barglarining mayda shaffof kristallari.
Tarixiy ma'lumotnoma. Grafit, olmos va amorf uglerod qadimgi davrlardan beri ma'lum. Grafitning boshqa materiallarni belgilash uchun ishlatilishi uzoq vaqtdan beri ma'lum va "grafit" nomining o'zi ham yunoncha so'z"yozish" ma'nosini anglatuvchi 1789 yilda A. Verner tomonidan taklif qilingan. Biroq, grafitning tarixi murakkab, tashqi fizik xususiyatlarga o'xshash moddalar ko'pincha u bilan yanglishardi, masalan, bir vaqtlar bo'lgan molibdenit (molibden sulfid). grafit deb hisoblanadi. Grafitning boshqa nomlariga "qora qo'rg'oshin", "karbid temir" va "kumush qo'rg'oshin" kiradi. 1779 yilda K. Scheele grafitni havo bilan oksidlanib, karbonat angidrid hosil qilish mumkinligini aniqladi. Olmos birinchi marta Hindistonda qo'llanila boshlandi va Braziliyada qimmatbaho toshlar 1725 yilda tijorat ahamiyatiga ega bo'ldi; Janubiy Afrikadagi konlar 1867-yilda 20-asrda topilgan. Asosiy olmos ishlab chiqaruvchilari: Janubiy Afrika, Zair, Botsvana, Namibiya, Angola, Syerra-Leone, Tanzaniya va Rossiya. Texnologiyasi 1970 yilda yaratilgan sun'iy olmoslar sanoat maqsadlarida ishlab chiqariladi.
Allotropiya. Agar moddaning struktur birliklari (bir atomli elementlar uchun atomlar yoki ko'p atomli elementlar va birikmalar uchun molekulalar) bir-biri bilan bir nechta kristall shaklda birlasha oladigan bo'lsa, bu hodisa allotropiya deb ataladi. Uglerod uchta allotropik modifikatsiyaga ega - olmos, grafit va fulleren. Olmosda har bir uglerod atomida kubik strukturani tashkil etuvchi 4 ta tetraedral joylashgan qo'shnilar mavjud (1a-rasm). Ushbu struktura bog'lanishning maksimal kovalentligiga to'g'ri keladi va har bir uglerod atomining barcha 4 ta elektroni yuqori kuchlilikni hosil qiladi. S-S ulanishlari, ya'ni. Strukturada o'tkazuvchan elektronlar mavjud emas. Shuning uchun olmos o'tkazuvchanlikning yo'qligi, past issiqlik o'tkazuvchanligi va yuqori qattiqligi bilan ajralib turadi; u eng qattiq ma'lum bo'lgan moddadir (2-rasm). Tetraedral strukturada C-C bog'lanishini (bog' uzunligi 1,54, shuning uchun kovalent radius 1,54/2 = 0,77) uzish juda ko'p energiya talab qiladi, shuning uchun olmos o'ziga xos qattiqlik bilan birga yuqori erish nuqtasi (3550 ° C) bilan tavsiflanadi.

Ortiqcha kisloroddagi nozik dispers uglerod qizdirilganda yoki uchqundan portlashi mumkin. To'g'ridan-to'g'ri oksidlanishdan tashqari, oksidlarni ishlab chiqarishning zamonaviy usullari mavjud. Uglerod suboksidi C3O2 malon kislotasining P4O10 ustidan suvsizlanishi natijasida hosil bo'ladi:

C3O2 mavjud yomon hid, oson gidrolizlanadi, yana malon kislotasini hosil qiladi.
Uglerod oksidi (II) CO kislorod etishmasligi sharoitida uglerodning har qanday modifikatsiyasini oksidlanish jarayonida hosil bo'ladi. Reaksiya ekzotermik, 111,6 kJ/mol ajralib chiqadi. Koks oq issiqlik haroratida suv bilan reaksiyaga kirishadi: C + H2O = CO + H2; hosil bo'lgan gaz aralashmasi "suv gazi" deb ataladi va gazsimon yoqilg'i hisoblanadi. CO shuningdek, neft mahsulotlarini to'liq yondirilmaganda ham hosil bo'ladi; u avtomobil chiqindilarida sezilarli miqdorda topiladi; chumoli kislotasining termik dissotsiatsiyasi paytida olinadi:

CO dagi uglerodning oksidlanish darajasi +2 ga teng, uglerod +4 oksidlanish darajasida barqarorroq bo'lgani uchun CO kislorod bilan CO2 ga oson oksidlanadi: CO + O2 (r) CO2, bu reaktsiya yuqori ekzotermik (283 kJ/ mol). CO sanoatda H2 va boshqa yonuvchan gazlar bilan aralashmada yoqilg'i yoki gazni qaytaruvchi vosita sifatida ishlatiladi. 500 ° C gacha qizdirilganda, CO sezilarli darajada C va CO2 hosil qiladi, lekin 1000 ° C da CO2 ning past konsentratsiyasida muvozanat o'rnatiladi. CO xlor bilan reaksiyaga kirishib, fosgen - COCl2 hosil qiladi, boshqa galogenlar bilan reaksiyalar xuddi shunday davom etadi, oltingugurt bilan reaksiyada karbonil sulfid COS olinadi, metallar (M) bilan CO kompleks birikmalar bo'lgan turli tarkibli M(CO)x karbonillarini hosil qiladi. Temir karbonil qon gemoglobini CO bilan reaksiyaga kirishganda hosil bo'ladi, gemoglobinning kislorod bilan reaktsiyasini oldini oladi, chunki temir karbonil kuchliroq birikma. Natijada, gemoglobinning hujayralarga kislorod tashuvchisi sifatida funktsiyasi bloklanadi, ular keyinchalik o'ladi (va birinchi navbatda miya hujayralari ta'sir qiladi). (Shuning uchun CO ning boshqa nomi - "uglerod oksidi"). Havoda allaqachon 1% (hajm) CO 10 daqiqadan ko'proq vaqt davomida bunday atmosferada bo'lsa, odamlar uchun xavflidir. CO ning ba'zi fizik xususiyatlari jadvalda keltirilgan. Karbonat angidrid yoki karbon monoksit (IV) CO2 elementar uglerodning ortiqcha kislorodda yonishi natijasida issiqlik (395 kJ / mol) chiqishi bilan hosil bo'ladi. CO2 (arzimas nomi "karbonat angidrid") CO, neft mahsulotlari, benzin, moylar va boshqa organik birikmalarning to'liq oksidlanishida ham hosil bo'ladi. Karbonatlar suvda eritilganda, gidroliz natijasida CO2 ham ajralib chiqadi:

Bu reaktsiya ko'pincha laboratoriya amaliyotida CO2 hosil qilish uchun ishlatiladi. Ushbu gazni metall bikarbonatlarni kaltsiylash orqali ham olish mumkin:

O'ta qizigan bug'ning CO bilan gaz fazali o'zaro ta'sirida:

Uglevodorodlar va ularning kislorod hosilalari yondirilganda, masalan:

Xuddi shunday, oziq-ovqat mahsulotlari tirik organizmda oksidlanadi, issiqlik va boshqa turdagi energiyani chiqaradi. Bunday holda, oksidlanish engil sharoitda oraliq bosqichlar orqali sodir bo'ladi, lekin yakuniy mahsulotlar bir xil - CO2 va H2O, masalan, fermentlar ta'sirida shakarning parchalanishi paytida, xususan, glyukoza fermentatsiyasida:

Karbonat angidrid va metall oksidlarini keng miqyosda ishlab chiqarish sanoatda karbonatlarning termik parchalanishi orqali amalga oshiriladi:

CaO tsement ishlab chiqarish texnologiyasida katta miqdorda qo'llaniladi. Karbonatlarning termal barqarorligi va ularning parchalanishi uchun issiqlik iste'moli ushbu sxema bo'yicha CaCO3 seriyasida oshadi (shuningdek, YONG'INNING profilaktikasi va yong'indan himoyalanish bo'limiga qarang). Uglerod oksidlarining elektron tuzilishi. Har qanday uglerod oksidining elektron tuzilishini elektron juftlarning turli xil joylashuviga ega uchta teng ehtimolli sxemalar - uchta rezonans shakllari bilan tavsiflash mumkin:

Barcha uglerod oksidlari chiziqli tuzilishga ega.
Karbon kislotasi. CO2 suv bilan reaksiyaga kirishganda, karbonat kislotasi H2CO3 hosil bo'ladi. CO2 ning toʻyingan eritmasida (0,034 mol/l) molekulalarning faqat bir qismi H2CO3 hosil qiladi va CO2 ning katta qismi CO2*H2O gidratlangan holatda boʻladi.
Karbonatlar. Karbonatlar metall oksidlarining CO2 bilan o'zaro ta'siridan hosil bo'ladi, masalan, Na2O + CO2 -> NaHCO3 qizdirilganda CO2 ajralib chiqadi: 2NaHCO3 -> Na2CO3 + H2O + CO2 Sodada natriy karbonat yoki soda hosil bo'ladi. sanoatda katta miqdorda, asosan Solvay usulida:

Yana bir usul - CO2 va NaOH dan soda olish

Karbonat ioni CO32- bilan tekis tuzilishga ega O-C-O burchagi, 120 ° ga teng va CO bog'lanish uzunligi 1,31
(shuningdek qarang: ALKALI ISHLAB CHIQARISH).
Uglerod galogenidlari. Uglerod qizdirilganda to‘g‘ridan-to‘g‘ri galogenlar bilan reaksiyaga kirishib, tetragalidlar hosil qiladi, lekin reaksiya tezligi va mahsulot unumdorligi past bo‘ladi. Shuning uchun uglerod galogenidlari boshqa usullar bilan, masalan, uglerod disulfidini xlorlash orqali olinadi, CCl4 olinadi: CS2 + 2Cl2 -> CCl4 + 2S CCl4 tetraklorid yonmaydigan moddadir, quruq tozalash jarayonlarida erituvchi sifatida ishlatiladi, lekin uni olovni to'xtatuvchi sifatida ishlatish tavsiya etilmaydi, chunki yuqori haroratlarda zaharli fosgen (gazsimon zaharli modda) hosil bo'ladi. CCl4 ning o'zi ham zaharli hisoblanadi va agar katta miqdorda nafas olsa, jigar zaharlanishiga olib kelishi mumkin. SCl4 ham metan CH4 va Sl2 o'rtasidagi fotokimyoviy reaksiya natijasida hosil bo'ladi; bu holda metanning to'liq bo'lmagan xlorlanish mahsulotlari - CHCl3, CH2Cl2 va CH3Cl hosil bo'lishi mumkin. Boshqa halogenlar bilan reaksiyalar xuddi shunday sodir bo'ladi.
Grafitning reaksiyalari. Olti burchakli halqalar qatlamlari orasidagi katta masofalar bilan ajralib turadigan uglerod modifikatsiyasi sifatida grafit g'ayrioddiy reaktsiyalarga kiradi, masalan, gidroksidi metallar, galogenlar va ba'zi tuzlar (FeCl3) qatlamlar orasiga kirib, KC8, KC16 kabi birikmalarni hosil qiladi. interstitsial birikmalar, inklyuziyalar yoki klatratlar deb ataladi). KClO3 kabi kuchli oksidlovchi moddalar kislotali muhitda (sulfat yoki nitrat kislota) kristall panjaraning katta hajmiga ega bo'lgan moddalarni hosil qiladi (qatlamlar oralig'ida 6 tagacha), bu kislorod atomlarining kiritilishi va birikmalarning hosil bo'lishi bilan izohlanadi. oksidlanish natijasida karboksil guruhlari (-COOH) hosil bo'lgan yuzasi - oksidlangan grafit yoki mellitik (benzol geksakarboksilik) kislotasi C6 (COOH) 6 kabi birikmalar. Ushbu birikmalarda C: O nisbati 6: 1 dan 6: 2,5 gacha o'zgarishi mumkin.
Karbidlar. Uglerod metallar, bor va kremniy bilan karbid deb ataladigan turli birikmalar hosil qiladi. Eng faol metallar (IA-IIIA kichik guruhlari) tuzga o'xshash karbidlarni hosil qiladi, masalan, Na2C2, CaC2, Mg4C3, Al4C3. Sanoatda kaltsiy karbid koks va ohaktoshdan quyidagi reaksiyalar yordamida olinadi:

Karbidlar elektr oʻtkazmaydigan, deyarli rangsiz, gidrolizlanib uglevodorodlar hosil qiladi, masalan CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2 Reaksiya natijasida hosil boʻlgan asetilen C2H2 koʻplab organik moddalar ishlab chiqarishda xom ashyo boʻlib xizmat qiladi. Bu jarayon qiziqarli, chunki u noorganik tabiatning xom ashyosidan organik birikmalar sinteziga o'tishni ifodalaydi. Gidroliz natijasida asetilen hosil qiluvchi karbidlar atsetilenidlar deyiladi. Kremniy va bor karbidlarida (SiC va B4C) atomlar orasidagi bog'lanish kovalentdir. O'tish metallari (B-kichik guruhlarning elementlari) uglerod bilan qizdirilganda, shuningdek, metall yuzasidagi yoriqlarda o'zgaruvchan tarkibli karbidlarni hosil qiladi; ulardagi bog'lanish metallga yaqin. Ushbu turdagi ba'zi karbidlar, masalan, WC, W2C, TiC va SiC, yuqori qattiqlik va refrakterlik bilan ajralib turadi va yaxshi elektr o'tkazuvchanligiga ega. Misol uchun, NbC, TaC va HfC eng o'tga chidamli moddalardir (mp = 4000-4200 ° C), diniobiy karbid Nb2C 9,18 K da o'ta o'tkazgichdir, TiC va W2C olmosga yaqin va B4C qattiqligi ( strukturaviy analog olmos) Mohs shkalasi bo'yicha 9,5 ga teng (2-rasmga qarang). O'tish metallining radiusi bo'lsa, inert karbidlar hosil bo'ladi Uglerodning azot hosilalari. Ushbu guruhga karbamid NH2CONH2 - eritma shaklida ishlatiladigan azotli o'g'it kiradi. Karbamid NH3 va CO2 dan bosim ostida isitish orqali olinadi:

Sianogen (CN) 2 galogenlarga o'xshash ko'plab xususiyatlarga ega va ko'pincha psevdogalogen deb ataladi. Sianid sianid ionini kislorod, vodorod peroksid yoki Cu2+ ioni bilan engil oksidlanish natijasida olinadi: 2CN- -> (CN)2 + 2e. Sianid ioni elektron donor bo'lib, o'tish metall ionlari bilan osongina murakkab birikmalar hosil qiladi. CO singari, siyanid ioni ham zahar bo'lib, tirik organizmdagi muhim temir birikmalarini bog'laydi. Sianid kompleks ionlari umumiy formulaga ega []-0,5x, bu erda x - metallning koordinatsion soni (murakkablashtiruvchi vosita), empirik ravishda metall ionining oksidlanish darajasining ikki barobariga teng. Bunday murakkab ionlarga misol qilib (ba'zi ionlarning tuzilishi quyida keltirilgan) tetratsianonkelat(II) ioni []2-, geksatsianoferrat(III) []3-, disiyanoargentat []-:

Karbonillar. Uglerod oksidi to'g'ridan-to'g'ri ko'plab metallar yoki metall ionlari bilan reaksiyaga kirishib, karbonillar deb ataladigan murakkab birikmalar hosil qiladi, masalan, Ni(CO)4, Fe(CO)5, Fe2(CO)9, []3, Mo(CO)6, [] 2. Ushbu birikmalardagi bog'lanish yuqorida tavsiflangan siyano komplekslaridagi bog'lanishga o'xshaydi. Ni (CO) 4 - nikelni boshqa metallardan ajratish uchun ishlatiladigan uchuvchi modda. Konstruksiyalardagi quyma temir va po'lat strukturasining buzilishi ko'pincha karbonillarning shakllanishi bilan bog'liq. Vodorod karbonillarning bir qismi bo'lib, H2Fe (CO) 4 va HCo (CO) 4 kabi karbonil gidridlarni hosil qiladi, ular kislotali xususiyatga ega va gidroksidi bilan reaksiyaga kirishadi: H2Fe(CO)4 + NaOH -> NaHFe(CO)4 + H2O Karbonil galogenidlari ham ma'lum, masalan, Fe (CO) X2, Fe (CO) 2X2, Co (CO) I2, Pt (CO) Cl2, bu erda X har qanday halogendir.
(shuningdek qarang: ORGANOMETALLIK BIRIKMALAR).
Uglevodorodlar. Ko'p miqdordagi uglerod-vodorod birikmalari ma'lum
(Organik kimyoga qarang).
ADABIYOT
Sunyaev Z.I. Neft uglerod. M., 1980 Giperkoordinatsiyalangan uglerod kimyosi. M., 1990 yil

Collier ensiklopediyasi. - Ochiq jamiyat. 2000 .

Boshqa lug'atlarda "KARBON" nima ekanligini ko'ring:

Nuklidlar jadvali Umumiy ma'lumot Ism, belgi Uglerod 14, 14C Muqobil nomlar radiokarbon, radiokarbon Neytronlar 8 Protonlar 6 Nuklidning xususiyatlari Atom massasi ... Vikipediya

Nuklidlar jadvali Umumiy ma'lumot Nomi, belgisi Uglerod 12, 12C Neytronlar 6 Protonlar 6 Nuklidlar xossalari Atom massasi 12.0000000(0) ... Vikipediya

Munitsipal ta'lim muassasasi "Nikiforovskaya o'rta umumta'lim maktabi№ 1"

Uglerod va uning asosiy noorganik birikmalari

Insho

To‘ldiruvchi: 9B sinf o‘quvchisi

Sidorov Aleksandr

O'qituvchi: Saxarova L.N.

Dmitrievka 2009 yil

Kirish

I bob. Uglerod haqida hamma narsa

1.1. Tabiatdagi uglerod

1.2. Uglerodning allotropik modifikatsiyalari

1.3. Uglerodning kimyoviy xossalari

1.4. Uglerodni qo'llash

II bob. Noorganik uglerod birikmalari

Xulosa

Adabiyot

Kirish

Uglerod (lot. Carboneum) C Mendeleyev davriy sistemasining IV guruhi kimyoviy elementi: atom raqami 6, atom massasi 12.011(1). Keling, uglerod atomining tuzilishini ko'rib chiqaylik. Uglerod atomining tashqi energiya darajasi to'rtta elektronni o'z ichiga oladi. Keling, buni grafik tarzda tasvirlaymiz:

Uglerod qadim zamonlardan beri ma'lum va bu elementni kashf etgan shaxsning ismi noma'lum.

17-asr oxirida. Florensiyalik olimlar Averani va Tardjioni bir nechta kichik olmoslarni bitta katta olmosga birlashtirishga harakat qilishdi va ularni quyosh nuri yordamida yonayotgan shisha bilan isitishdi. Olmoslar havoda yonib g‘oyib bo‘ldi. 1772 yilda fransuz kimyogari A.Lavuazye olmoslar yonganda CO 2 hosil bo'lishini ko'rsatdi. Faqat 1797 yilda ingliz olimi S. Tennant grafit va ko'mir tabiatining o'ziga xosligini isbotladi. Teng miqdorda ko'mir va olmos yoqilgandan so'ng, uglerod oksidi (IV) hajmlari bir xil bo'lib chiqdi.

Uglerod birikmalarining xilma-xilligi, uning atomlarining bir-biri bilan va boshqa elementlarning atomlari bilan turli yo'llar bilan birlashish qobiliyati bilan izohlanadi, uglerodning boshqa elementlar orasidagi alohida o'rnini belgilaydi.

Bob I . Hammasi uglerod haqida

1.1. Tabiatdagi uglerod

Uglerod tabiatda erkin holatda ham, birikmalar shaklida ham uchraydi.

Erkin uglerod olmos, grafit va karbin shaklida uchraydi.

Olmoslar juda kam uchraydi. Ma'lum bo'lgan eng katta olmos - Kullinan 1905 yilda Janubiy Afrikada topilgan, og'irligi 621,2 g va o'lchami 10x6,5x5 sm.Moskvadagi olmos fondida dunyodagi eng katta va eng chiroyli olmoslardan biri - "Orlov" (37,92 g) saqlanadi. .

Olmos o'z nomini yunon tilidan oldi. "adamas" - yengilmas, buzilmas. Eng muhim olmos konlari Janubiy Afrika, Braziliya va Yakutiyada joylashgan.

Grafitning yirik konlari Germaniya, Shri-Lanka, Sibir va Oltoyda joylashgan.

Asosiy uglerodli minerallar: magnezit MgCO 3, kalsit (ohak shpati, ohaktosh, marmar, bo'r) CaCO 3, dolomit CaMg (CO 3) 2 va boshqalar.

Barcha qazilma yoqilg'ilar - neft, gaz, torf, ko'mir va qo'ng'ir ko'mir, slanets - uglerod asosida qurilgan. 99% gacha C ni o'z ichiga olgan ba'zi qazilma ko'mirlar tarkibida uglerodga yaqin.

Uglerod er qobig'ining 0,1% ni tashkil qiladi.

Uglerod oksidi (IV) CO 2 shaklida uglerod atmosferaga kiradi. Gidrosferada ko'p miqdorda CO 2 erigan.

1.2. Uglerodning allotropik modifikatsiyalari

Elementar uglerod uchta allotropik modifikatsiyani hosil qiladi: olmos, grafit, karbin.

1. Olmos rangsiz, shaffof kristall modda boʻlib, yorugʻlik nurlarini nihoyatda kuchli sindiradi. Olmosdagi uglerod atomlari sp 3 gibridlanish holatidadir. Qo'zg'algan holatda uglerod atomlaridagi valentlik elektronlari juftlashadi va to'rtta juft bo'lmagan elektron hosil bo'ladi. Kimyoviy bog'lanishlar hosil bo'lganda, elektron bulutlar bir xil cho'zilgan shaklga ega bo'ladi va ularning o'qlari tetraedrning uchlari tomon yo'naltirilgan bo'lishi uchun fazoda joylashadi. Bu bulutlarning tepalari boshqa uglerod atomlari bulutlari bilan ustma-ust tushsa, kovalent bog‘lanishlar 109°28" burchak ostida yuzaga keladi va olmosga xos bo‘lgan atom kristalli panjara hosil bo‘ladi.

Olmosdagi har bir uglerod atomi boshqa to'rtta atom bilan o'ralgan bo'lib, undan tetraedrlar markazidan cho'qqilarigacha joylashgan. Tetraedralardagi atomlar orasidagi masofa 0,154 nm. Barcha ulanishlarning kuchi bir xil. Shunday qilib, olmosdagi atomlar juda qattiq "qadoqlangan". 20 ° S da olmosning zichligi 3,515 g / sm 3 ni tashkil qiladi. Bu uning ajoyib qattiqligini tushuntiradi. Olmos elektr tokini yomon o'tkazuvchidir.

1961 yilda Sovet Ittifoqi grafitdan sintetik olmoslarni sanoat ishlab chiqarishni boshladi.

Olmoslarni sanoat sintezida minglab MPa bosim va 1500 dan 3000 ° S gacha bo'lgan haroratlar qo'llaniladi. Jarayon katalizatorlar ishtirokida amalga oshiriladi, ular ba'zi metallar bo'lishi mumkin, masalan, Ni. Hosil bo'lgan olmoslarning asosiy qismini mayda kristallar va olmos changlari tashkil qiladi.

1000 ° C dan yuqori havoga kirishsiz qizdirilganda, olmos grafitga aylanadi. 1750 ° S da olmosning grafitga aylanishi tez sodir bo'ladi.

Olmos tuzilishi

2. Grafit - kulrang-qora kristall modda bo'lib, metall yaltiroq, teginishda yog'li, qattiqligi bo'yicha hatto qog'ozdan ham past.

Grafit kristallaridagi uglerod atomlari sp 2 gibridlanish holatida: ularning har biri qo'shni atomlar bilan uchta kovalent s bog' hosil qiladi. Bog'lanish yo'nalishlari orasidagi burchaklar 120 ° dir. Natijada muntazam olti burchakli to'r hosil bo'ladi. Qatlam ichidagi uglerod atomlarining qo'shni yadrolari orasidagi masofa 0,142 nm. Grafitdagi har bir uglerod atomining tashqi qatlamidagi to'rtinchi elektron gibridlanishda qatnashmaydigan p orbitalni egallaydi.

Uglerod atomlarining gibrid bo'lmagan elektron bulutlari qatlam tekisligiga perpendikulyar yo'naltirilgan bo'lib, bir-birining ustiga chiqib, delokalizatsiyalangan s bog'lanishlarni hosil qiladi. Grafit kristalidagi qo'shni qatlamlar bir-biridan 0,335 nm masofada joylashgan bo'lib, bir-biri bilan, asosan, van der Vaals kuchlari bilan zaif bog'langan. Shuning uchun grafit past mexanik kuchga ega va o'zlari juda kuchli bo'lgan yoriqlarga osongina bo'linadi. Grafitdagi uglerod atomlari qatlamlari orasidagi bog'lanish qisman metall xususiyatga ega. Bu grafitning elektr tokini yaxshi o'tkazishini, lekin metallar kabi emasligini tushuntiradi.

Grafit tuzilishi

Grafitdagi fizik xususiyatlar yo'nalishlarda juda farq qiladi - uglerod atomlari qatlamlariga perpendikulyar va parallel.

Havo kirmasdan qizdirilganda, grafit 3700 ° S gacha hech qanday o'zgarishlarga duch kelmaydi. Belgilangan haroratda u erimasdan sublimatsiya qiladi.

Sun'iy grafit ko'mirning eng yaxshi navlaridan 3000 ° S haroratda havo kirishi bo'lmagan elektr pechlarida ishlab chiqariladi.

Grafit harorat va bosimning keng diapazonida termodinamik jihatdan barqaror, shuning uchun u uglerodning standart holati sifatida qabul qilinadi. Grafitning zichligi 2,265 g/sm3.

3. Karbin - mayda kristall qora kukun. O'zining kristall tuzilishida uglerod atomlari chiziqli zanjirlarda o'zgaruvchan bitta va uch aloqalar orqali bog'langan:

−S≡S−S≡S−S≡S−

Bu moddani birinchi marta V.V. Korshak, A.M. Sladkov, V.I. Kasatochkin, Yu.P. Kudryavtsev XX asrning 60-yillari boshlarida.

Keyinchalik karbin turli shakllarda mavjud bo'lishi va uglerod atomlari qo'sh bog'lar bilan bog'langan poliatsetilen va polikumulin zanjirlarini o'z ichiga olishi ko'rsatildi:

C=C=C=C=C=C=

Keyinchalik karbin tabiatda - meteorit moddasida topilgan.

Karbin yarim o'tkazuvchanlik xususiyatiga ega, yorug'lik ta'sirida uning o'tkazuvchanligi sezilarli darajada oshadi. Mavjudligi tufayli turli xil turlari aloqalar va kristall panjarada uglerod atomlarining zanjirlarini yotqizishning turli usullari, karbinning fizik xususiyatlari keng chegaralarda o'zgarishi mumkin. 2000 ° C dan yuqori havoga kirishsiz qizdirilganda, karbin barqaror bo'ladi, 2300 ° C atrofida, uning grafitga o'tishi kuzatiladi.

Tabiiy uglerod ikkita izotopdan (98,892%) va (1,108%) iborat. Bundan tashqari, atmosferada sun'iy ravishda hosil bo'lgan radioaktiv izotopning kichik aralashmalari topilgan.

Ilgari, ko'mir, kuyikish va koks tarkibida sof uglerodga o'xshash va uglerodning mustaqil allotropik modifikatsiyasini ("amorf uglerod") ifodalovchi olmos va grafitdan xossalari bilan farq qiladi, deb ishonilgan. Biroq, bu moddalar uglerod atomlari xuddi grafitdagi kabi bog'langan mayda kristall zarralardan iborat ekanligi aniqlandi.

4. Ko'mir - mayda maydalangan grafit. U havo kirishisiz uglerod o'z ichiga olgan birikmalarning termal parchalanishi paytida hosil bo'ladi. Ko'mirlar xossalari bo'yicha ular olingan moddaga va ishlab chiqarish usuliga qarab sezilarli darajada farqlanadi. Ular har doim o'z xususiyatlariga ta'sir qiladigan aralashmalarni o'z ichiga oladi. Ko'mirning eng muhim turlari koks, ko'mir va kuydir.

Koks ko'mirni havoga kirmasdan isitish orqali ishlab chiqariladi.

Yog'och havoga kirmasdan qizdirilganda ko'mir hosil bo'ladi.

Soot juda nozik grafit kristalli kukundir. Havoga kirish cheklangan uglevodorodlarning (tabiiy gaz, asetilen, turpentin va boshqalar) yonishi natijasida hosil bo'ladi.

Faollashgan uglerodlar asosan ugleroddan tashkil topgan g'ovakli sanoat adsorbentlaridir. Adsorbsiya gazlar va erigan moddalarning qattiq jismlar yuzasiga singishidir. Faollashgan uglerodlar qattiq yoqilgʻidan (torf, qoʻngʻir va toshkoʻmir, antrasit), yogʻoch va undan qayta ishlangan mahsulotlardan (koʻmir, talaş, qogʻoz chiqindilari), teri sanoati chiqindilaridan, suyak kabi hayvonot materiallaridan olinadi. Yuqori mexanik kuch bilan ajralib turadigan ko'mirlar hindiston yong'og'i va boshqa yong'oqlarning qobig'idan va meva urug'laridan ishlab chiqariladi. Ko'mirning tuzilishi barcha o'lchamdagi gözenekler bilan ifodalanadi, ammo adsorbsion sig'im va adsorbsiya tezligi birlik massasi yoki granulalar hajmidagi mikroporlarning miqdori bilan belgilanadi. Faol uglerod ishlab chiqarishda boshlang'ich material birinchi navbatda havoga kirmasdan issiqlik bilan ishlov berishdan o'tkaziladi, buning natijasida namlik va qisman qatronlar undan chiqariladi. Bunday holda, ko'mirning katta gözenekli tuzilishi hosil bo'ladi. Mikro gözenekli strukturani olish uchun faollashtirish gaz yoki bug 'bilan oksidlanish yoki kimyoviy reagentlar bilan ishlov berish orqali amalga oshiriladi.

1.3. Uglerodning kimyoviy xossalari

Oddiy haroratda olmos, grafit va ko'mir kimyoviy jihatdan inertdir, lekin yuqori haroratda ularning faolligi ortadi. Uglerodning asosiy shakllari tuzilishidan ko'rinib turibdiki, ko'mir grafitga va ayniqsa olmosga qaraganda osonroq reaksiyaga kirishadi. Grafit nafaqat olmosga qaraganda ko'proq reaktiv, balki ba'zi moddalar bilan reaksiyaga kirishganda, olmos hosil qilmaydigan mahsulotlarni hosil qilishi mumkin.

1. Oksidlovchi modda sifatida uglerod yuqori haroratlarda ma’lum metallar bilan reaksiyaga kirishib, karbidlarni hosil qiladi:

ZS + 4Al = Al 4 C 3 (alyuminiy karbid).

2. Vodorod bilan ko'mir va grafit uglevodorodlar hosil qiladi. Eng oddiy vakil - metan CH 4 - Ni katalizatori ishtirokida yuqori haroratda (600-1000 ° C) olinishi mumkin:

C + 2H 2 CH 4.

3. Kislorod bilan o'zaro ta'sirlashganda, uglerod kamaytiruvchi xususiyatni namoyon qiladi. Har qanday allotropik modifikatsiyadagi uglerodning to'liq yonishi bilan uglerod oksidi (IV) hosil bo'ladi:

C + O 2 = CO 2.

To'liq bo'lmagan yonish karbon monoksit (II) CO hosil qiladi:

C + O 2 = 2CO.

Ikkala reaksiya ham ekzotermikdir.

4. Ko'mirning qaytaruvchi xossalari ayniqsa metall oksidlari (rux, mis, qo'rg'oshin va boshqalar) bilan o'zaro ta'sirlashganda yaqqol namoyon bo'ladi, masalan:

C + 2CuO = CO 2 + 2Cu,

C + 2ZnO = CO 2 + 2Zn.

Metallurgiyaning eng muhim jarayoni - rudalardan metallarni eritish - bu reaksiyalarga asoslanadi.

Boshqa hollarda, masalan, kaltsiy oksidi bilan o'zaro ta'sirlashganda, karbidlar hosil bo'ladi:

CaO + 3S = CaC 2 + CO.

5. Ko'mir issiq konsentrlangan oltingugurt bilan oksidlanadi va nitrat kislotalar:

C + 2H 2 SO 4 = CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O,

3S + 4HNO 3 = 3SO 2 + 4NO + 2H 2 O.

Uglerodning har qanday shakli ishqorlarga chidamli!

1.4. Uglerodni qo'llash

Olmoslar har xil qattiq materiallarni qayta ishlash, oynalarni kesish, silliqlash, burg'ulash va o'yma, toshlarni burg'ulash uchun ishlatiladi. Olmos, sayqallangan va kesilgandan so'ng, zargarlik buyumlari sifatida ishlatiladigan olmoslarga aylanadi.

Grafit zamonaviy sanoat uchun eng qimmatli materialdir. Grafit quyma qoliplari, erituvchi tigellar va boshqa o'tga chidamli mahsulotlarni tayyorlash uchun ishlatiladi. Yuqori kimyoviy qarshilik tufayli grafit ichki qismi grafit plitalari bilan qoplangan quvurlar va apparatlar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Grafitning katta miqdori elektrotexnika sanoatida, masalan, elektrodlar ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Grafit qalam va ba'zi bo'yoqlar tayyorlash uchun va moylash materiallari sifatida ishlatiladi. Juda sof grafit yadroviy reaktorlarda mo''tadil neytronlarda qo'llaniladi.

Chiziqli uglerod polimeri - karbin yuqori haroratlarda va o'ta kuchli tolalarda ishlay oladigan yarim o'tkazgichlar ishlab chiqarish uchun istiqbolli material sifatida olimlar e'tiborini tortmoqda.

Koʻmir metallurgiya sanoatida va temirchilikda qoʻllaniladi.

Koks rudalardan metallarni eritishda qaytaruvchi sifatida ishlatiladi.

Uglerod qorasi mustahkamlikni oshirish uchun kauchuk plomba sifatida ishlatiladi, shuning uchun avtomobil shinalari qora rangga ega. Soot, shuningdek, bosma siyoh, siyoh va poyafzal lakining tarkibiy qismi sifatida ishlatiladi.

Faollashgan uglerodlar tozalash, ekstraktsiya va ajratish uchun ishlatiladi turli moddalar. Faollashgan uglerodlar gaz maskalarida plomba moddalari va tibbiyotda sorbent sifatida ishlatiladi.

Bob II . Noorganik uglerod birikmalari

Uglerod ikkita oksid hosil qiladi - uglerod oksidi (II) CO va uglerod oksidi (IV) CO 2.

Uglerod oksidi (II) CO - rangsiz, hidsiz gaz, suvda ozgina eriydi. U uglerod oksidi deb ataladi, chunki u juda zaharli. Nafas olish paytida qonga kirib, u tezda gemoglobin bilan birlashadi va kuchli karboksigemoglobin birikmasini hosil qiladi va shu bilan gemoglobinni kislorod tashish qobiliyatidan mahrum qiladi.

Agar 0,1% CO ni o'z ichiga olgan havo nafas olinsa, odam to'satdan hushini yo'qotishi va o'lishi mumkin. Uglerod oksidi yoqilg'ining to'liq yonishi paytida hosil bo'ladi, shuning uchun bacalarning muddatidan oldin yopilishi juda xavflidir.

Uglerod oksidi (II), siz allaqachon bilganingizdek, tuz hosil qilmaydigan oksid sifatida tasniflanadi, chunki u metall bo'lmagan oksid bo'lib, gidroksidi va asosiy oksidlar bilan tuz va suv hosil qilish uchun reaksiyaga kirishishi kerak, ammo bu kuzatilmaydi. .

2CO + O 2 = 2CO 2.

Uglerod oksidi (II) kislorodni metall oksidlaridan olib tashlashga qodir, ya'ni. Metalllarni ularning oksidlaridan kamaytiring.

Fe 2 O 3 + ZSO = 2Fe + ZSO 2.

Uglerod (II) oksidning ana shu xossasi metallurgiyada cho’yanni eritishda qo’llaniladi.

Uglerod oksidi (IV) CO 2 - odatda karbonat angidrid sifatida tanilgan - rangsiz, hidsiz gaz. U havodan taxminan bir yarim baravar og'irroq. Oddiy sharoitlarda 1 hajm karbonat angidrid 1 hajm suvda eriydi.

Taxminan 60 atm bosimda karbonat angidrid rangsiz suyuqlikka aylanadi. Suyuq karbonat angidrid bug'langanda, uning bir qismi qattiq qorga o'xshash massaga aylanadi, u sanoatda bosiladi - bu siz bilgan "quruq muz" bo'lib, uni saqlash uchun ishlatiladi. oziq-ovqat mahsulotlari. Siz allaqachon bilasizki, qattiq karbonat angidrid molekulyar panjaraga ega va sublimatsiyaga qodir.

Karbonat angidrid CO 2 odatiy kislotali oksiddir: u ishqorlar bilan (masalan, ohak suvida loyqalikni keltirib chiqaradi), asosiy oksidlar va suv bilan o'zaro ta'sir qiladi.

U yonmaydi va yonishni qo'llab-quvvatlamaydi va shuning uchun olovni o'chirish uchun ishlatiladi. Biroq, magniy karbonat angidridda yonishda davom etadi, oksid hosil qiladi va uglerodni kuyik shaklida chiqaradi.

CO 2 + 2Mg = 2MgO + C.

Karbonat angidrid karbonat kislota tuzlari - karbonatlarning xlorid, nitrat va hatto sirka kislotalari eritmalari bilan reaksiyaga kirishishi natijasida hosil bo'ladi. Laboratoriyada karbonat angidrid bo'r yoki marmarga xlorid kislota ta'sirida hosil bo'ladi.

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 0 + C0 2.

Sanoatda karbonat angidrid ohaktoshni yoqish natijasida hosil bo'ladi:

CaCO 3 = CaO + C0 2.

Yuqorida aytib o'tilgan dasturga qo'shimcha ravishda, karbonat angidrid gazlangan ichimliklar va soda ishlab chiqarish uchun ham ishlatiladi.

Uglerod oksidi (IV) suvda eritilganda karbonat kislotasi H 2 CO 3 hosil bo'ladi, u juda beqaror va o'zining dastlabki tarkibiy qismlariga - karbonat angidrid va suvga oson parchalanadi.

Ikki asosli kislota sifatida karbonat kislota ikki qator tuzlarni hosil qiladi: o'rta - karbonatlar, masalan, CaCO 3 va kislotali - gidrokarbonatlar, masalan, Ca (HCO 3) 2. Karbonatlardan faqat kaliy, natriy va ammoniy tuzlari suvda eriydi. Kislota tuzlari odatda suvda eriydi.

Suv ishtirokida karbonat angidrid ko'p bo'lsa, karbonatlar bikarbonatlarga aylanishi mumkin. Shunday qilib, agar karbonat angidrid ohak suvidan o'tkazilsa, u suvda erimaydigan kaltsiy karbonatning cho'kishi tufayli birinchi navbatda loyqa bo'ladi, ammo karbonat angidrid keyingi o'tishi bilan eriydigan kaltsiy bikarbonat hosil bo'lishi natijasida loyqalik yo'qoladi:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2.

Aynan shu tuzning mavjudligi suvning vaqtinchalik qattiqligini tushuntiradi. Nega vaqtinchalik? Chunki qizdirilganda eriydigan kalsiy gidrokarbonat yana erimaydigan karbonatga aylanadi:

Ca(HCO 3) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 0 + C0 2.

Bu reaksiya qozon, bug 'isitish quvurlari va uy choynaklarining devorlarida shkala hosil bo'lishiga olib keladi va tabiatda bu reaktsiya natijasida g'orlarda osilgan g'alati stalaktitlar hosil bo'ladi, ular tomon pastdan stalagmitlar o'sadi.

Boshqa kaltsiy va magniy tuzlari, xususan, xloridlar va sulfatlar suvning doimiy qattiqligini beradi. Suvning doimiy qattiqligini qaynatish bilan yo'q qilib bo'lmaydi. Boshqa karbonat - soda ishlatishingiz kerak.

Na 2 CO 3, bu Ca 2+ ionlarini cho'kindiga aylantiradi, masalan:

CaCl 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + 2NaCl.

Suvning vaqtincha qattiqligini yo'qotish uchun pishirish soda ham ishlatilishi mumkin.

Karbonatlar va bikarbonatlar kislota eritmalari yordamida aniqlanishi mumkin: kislotalar ta'sirida karbonat angidrid chiqishi tufayli xarakterli "qaynatish" kuzatiladi.

Bu reaksiya karbonat kislota tuzlariga sifatli reaksiya hisoblanadi.

Xulosa

Erdagi barcha hayot uglerodga asoslangan. Tirik organizmning har bir molekulasi uglerod skeleti asosida qurilgan. Uglerod atomlari doimiy ravishda biosferaning bir qismidan (hayot mavjud bo'lgan Yerning tor qobig'i) boshqa qismiga ko'chib o'tadi. Tabiatdagi uglerod aylanishi misolidan foydalanib, sayyoramizdagi hayot dinamikasini kuzatishimiz mumkin.

Erdagi asosiy uglerod zahiralari atmosferada mavjud bo'lgan va Jahon okeanida erigan karbonat angidrid, ya'ni karbonat angidrid (CO 2) shaklida. Keling, avval atmosferadagi karbonat angidrid molekulalarini ko'rib chiqaylik. O'simliklar bu molekulalarni o'zlashtiradi, keyin fotosintez jarayonida uglerod atomi turli xil organik birikmalarga aylanadi va shu bilan o'simlik tuzilishiga kiritiladi. Quyida bir nechta variant mavjud:

1. Uglerod o'simliklar o'lguncha o'simliklarda qolishi mumkin. Keyin ularning molekulalari zamburug'lar va termitlar kabi parchalanuvchilar (o'lik organik moddalar bilan oziqlanadigan va bir vaqtning o'zida oddiy noorganik birikmalarga parchalanadigan organizmlar) uchun oziq-ovqat sifatida ishlatiladi. Oxir-oqibat uglerod atmosferaga CO2 sifatida qaytadi;

2. O‘simliklarni o‘txo‘r hayvonlar yeyishi mumkin. Bunday holda, uglerod atmosferaga qaytadi (hayvonlarning nafas olish jarayonida va ularning o'limidan keyin parchalanishi paytida) yoki o'txo'rlar yirtqich hayvonlar tomonidan yeyiladi (bu holda uglerod yana atmosferaga qaytadi. bir xil usullar);

3. o'simliklar nobud bo'lishi va er ostiga tushishi mumkin. Keyin ular oxir-oqibat ko'mir kabi qazib olinadigan yoqilg'iga aylanadi.

Asl CO 2 molekulasining erishi holatida dengiz suvi Bir nechta variant ham mumkin:

Karbonat angidrid oddiygina atmosferaga qaytishi mumkin (Jahon okeani va atmosfera o'rtasidagi o'zaro gaz almashinuvining bunday turi doimiy ravishda sodir bo'ladi);

Uglerod dengiz o'simliklari yoki hayvonlarining to'qimalariga kirishi mumkin. Keyin u asta-sekin okeanlar tubida cho'kindi shaklida to'planib, oxir-oqibat ohaktoshga aylanadi yoki cho'kindilardan yana dengiz suviga o'tadi.

Agar uglerod cho'kindi yoki fotoalbom yoqilg'ilarga qo'shilsa, u atmosferadan chiqariladi. Yerning butun mavjudligi davomida shu tarzda olib tashlangan uglerod vulqon otilishi va boshqa geotermal jarayonlar paytida atmosferaga chiqarilgan karbonat angidrid bilan almashtirildi. Zamonaviy sharoitda, bu tabiiy omillar, shuningdek, qazib olinadigan yoqilg'ilarning inson yonishi natijasida chiqadigan chiqindilar bilan to'ldiriladi. CO 2 ning issiqxona effektiga ta'siri tufayli uglerod aylanishini o'rganish atmosferani o'rganish bilan shug'ullanadigan olimlar uchun muhim vazifaga aylandi.

Ushbu qidiruvning bir qismi o'simlik to'qimalarida (masalan, yangi ekilgan o'rmonda) topilgan CO 2 miqdorini aniqlashdir - olimlar buni uglerod cho'kmasi deb atashadi. Chunki hukumatlar turli mamlakatlar CO 2 emissiyasini cheklash bo'yicha xalqaro kelishuvga erishishga harakat qilmoqda, ayrim shtatlarda uglerod chig'anoqlari va emissiyalarini muvozanatlash masalasi sanoat mamlakatlari uchun asosiy tortishuvga aylandi. Biroq, olimlar atmosferada karbonat angidridning to'planishini faqat o'rmon ekish bilan to'xtatish mumkinligiga shubha qilishadi.

Uglerod doimiy ravishda er biosferasida o'zaro bog'langan yopiq yo'llar bo'ylab aylanadi. Hozirgi vaqtda qazib olinadigan yoqilg'ilarni yoqish oqibatlari tabiiy jarayonlarga qo'shiladi.

Adabiyot:

1. Axmetov N.S. Kimyo 9-sinf: darslik. umumiy ta'lim uchun darslik muassasalar. – 2-nashr. – M.: Ta’lim, 1999. – 175 b.: kasal.

2. Gabrielyan O.S. Kimyo 9-sinf: darslik. umumiy ta'lim uchun darslik muassasalar. – 4-nashr. – M.: Bustard, 2001. – 224 b.: kasal.

3. Gabrielyan O.S. Kimyo fanidan 8-9 sinf: metod. nafaqa. – 4-nashr. – M.: Bustard, 2001. – 128 b.

4. Eroshin D.P., Shishkin E.A. Kimyodan masalalar yechish usullari: darslik. nafaqa. – M.: Ta’lim, 1989. – 176 b.: kasal.

5. Kremenchugskaya M. Kimyo: Maktab o'quvchisi uchun ma'lumotnoma. - M .: Filol. "WORD" jamiyati: MChJ "AST nashriyoti", 2001. - 478 p.

6. Kritsman V.A. Noorganik kimyo bo'yicha o'qish kitob. – M.: Ta’lim, 1986. – 273 b.

• Belgilanishi - C (uglerod);
• Davr - II;
• Guruh - 14 (IVa);
• Atom massasi - 12,011;
• Atom raqami - 6;
• Atom radiusi = 77 pm;
• Kovalent radius = 77 pm;
• Elektron taqsimoti - 1s 2 2s 2 2p 2;
• erish harorati = 3550 ° S;
• qaynash nuqtasi = 4827 ° S;
• Elektronegativlik (Pauling bo'yicha / Alpred va Rochow bo'yicha) = 2,55 / 2,50;
• Oksidlanish darajasi: +4, +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3, -4;
• Zichlik (no.) = 2,25 g/sm 3 (grafit);
• Molar hajmi = 5,3 sm 3 / mol.

Ko'mir shaklidagi uglerod insoniyatga qadim zamonlardan beri ma'lum, shuning uchun uning kashf etilgan sanasi haqida gapirishning ma'nosi yo'q. Aslida, "uglerod" o'z nomini 1787 yilda "Kimyoviy nomenklatura usuli" kitobi nashr etilganda oldi, unda frantsuzcha "sof ko'mir" (charbone pur) nomi o'rniga "uglerod" (uglerod) atamasi paydo bo'ldi.

Uglerod cheksiz uzunlikdagi polimer zanjirlarini hosil qilishning o'ziga xos qobiliyatiga ega va shu bilan kimyoning alohida bo'limi - organik kimyoning o'rganish mavzusi bo'lgan ulkan birikmalar sinfini keltirib chiqaradi. Organik uglerod birikmalari yerdagi hayotning asosini tashkil qiladi, shuning uchun uglerodning kimyoviy element sifatida ahamiyati haqida gapirishning ma'nosi yo'q - bu Yerdagi hayotning asosidir.

Endi uglerodga noorganik kimyo nuqtai nazaridan qaraylik.

Guruch. Uglerod atomining tuzilishi.

Uglerodning elektron konfiguratsiyasi 1s 2 2s 2 2p 2 (qarang Atomlarning elektron tuzilishi ). Tashqi energiya sathida uglerod 4 ta elektronga ega: 2 tasi s-kichik darajadagi juftlashgan + 2 tasi p-orbitallarda juftlanmagan. Uglerod atomi qo'zg'aluvchan holatga o'tganda (energiya sarfini talab qiladi), s-kichik darajadagi bir elektron o'z juftligini "tarkadi" va p-kichik darajaga o'tadi, bu erda bitta erkin orbital mavjud. Shunday qilib, hayajonlangan holatda uglerod atomining elektron konfiguratsiyasi quyidagi shaklni oladi: 1s 2 2s 1 2p 3.

Guruch. Uglerod atomining qo'zg'aluvchan holatga o'tishi.

Ushbu "quyma" uglerod atomlarining valentlik qobiliyatini sezilarli darajada kengaytiradi, ular oksidlanish holatini +4 dan (faol nometallli birikmalarda) -4 (metall bilan birikmalarda) olishi mumkin.

Qo'zg'atmagan holatda birikmalardagi uglerod atomi 2 valentlikka ega, masalan, CO(II), qo'zg'atilgan holatda esa 4 valentlikka ega: CO 2 (IV).

Uglerod atomining "o'ziga xosligi" shundan iboratki, uning tashqi energiya darajasida 4 ta elektron mavjud, shuning uchun u darajani yakunlash uchun (aslida har qanday kimyoviy elementning atomlari intiladi) teng darajada bo'lishi mumkin. "muvaffaqiyat", ikkalasi ham kovalent bog'lanish hosil qilish uchun elektronlar beradi va qo'shadi (qarang Kovalent bog'lanish).

Uglerod oddiy modda sifatida

Oddiy modda sifatida uglerodni bir nechta allotropik modifikatsiyalar shaklida topish mumkin:

• Olmos
• Grafit
• Fulleren
• Karbin

Olmos

Guruch. Olmosli kristall panjara.

Olmosning xossalari:

• rangsiz kristall modda;
• tabiatdagi eng qattiq modda;
• kuchli refraktiv ta'sirga ega;
• issiqlik va elektr tokini yomon o'tkazadi.

Guruch. Olmos tetraedr.

Olmosning g'ayrioddiy qattiqligi uning tetraedr shakliga ega bo'lgan kristall panjarasining tuzilishi bilan izohlanadi - tetraedrning markazida uglerod atomi joylashgan bo'lib, u to'rtta qo'shni atomlar bilan teng kuchli bog'lanishlar bilan bog'langan. tetraedrning (yuqoridagi rasmga qarang). Bu "qurilish" o'z navbatida qo'shni tetraedrlar bilan bog'liq.

Grafit

Guruch. Grafit kristall panjarasi.

Grafitning xususiyatlari:

• qatlamli tuzilishga ega bo'lgan kulrang rangli yumshoq kristalli modda;
• metall yorqinligi bor;
• elektr tokini yaxshi o'tkazadi.

Grafitda uglerod atomlari cheksiz qatlamlarga tashkil etilgan bir tekislikda yotadigan muntazam olti burchakli burchaklarni hosil qiladi.

Grafitda qo'shni uglerod atomlari orasidagi kimyoviy bog'lanishlar har bir atomning uchta valent elektronlari (quyidagi rasmda ko'k rangda ko'rsatilgan), har bir uglerod atomining to'rtinchi elektroni (qizil rangda ko'rsatilgan) p-orbitalda perpendikulyar yotgan holda hosil bo'ladi. grafit qatlami tekisligiga, qatlam tekisligida kovalent bog'lanish hosil bo'lishida ishtirok etmaydi. Uning "maqsadlari" boshqacha - qo'shni qatlamda yotgan "aka" bilan o'zaro ta'sirlashib, grafit qatlamlari orasidagi aloqani ta'minlaydi va p-elektronlarning yuqori harakatchanligi grafitning yaxshi elektr o'tkazuvchanligini aniqlaydi.

Guruch. Grafitda uglerod atomi orbitallarining tarqalishi.

Fulleren

Guruch. Fullerenning kristall panjarasi.

Fulleren xususiyatlari:

• fulleren molekulasi - futbol to'pi kabi ichi bo'sh sharlarda yopilgan uglerod atomlari to'plami;
• bu sariq-to'q sariq rangli nozik kristalli moddadir;
• erish nuqtasi = 500-600 ° S;
• yarimo'tkazgich;
• shungit mineralining bir qismidir.

Karbin

Karbinning xususiyatlari:

• qora inert modda;
• polimer chiziqli molekulalardan iborat bo'lib, ulardagi atomlar o'zgaruvchan bir va uch bog'lanish orqali bog'lanadi;
• yarimo'tkazgich.

Uglerodning kimyoviy xossalari

Da normal sharoitlar Uglerod inert moddadir, lekin qizdirilganda u turli xil oddiy va murakkab moddalar bilan reaksiyaga kirishishi mumkin.

Yuqorida aytib o'tilgan ediki, uglerodning tashqi energiya darajasida 4 ta elektron mavjud (na bu erda, na u erda), shuning uchun uglerod elektronlardan voz kechishi va ularni qabul qilishi mumkin, ba'zi birikmalarda qaytaruvchi, boshqalarida esa oksidlovchi xususiyatlarni namoyon qiladi.

Uglerod kamaytiruvchi vosita kislorod va yuqori elektromanfiylikka ega bo'lgan boshqa elementlar bilan reaktsiyalarda (elementlarning elektronegativlik jadvaliga qarang):

• havoda qizdirilganda u yonadi (karbonat angidrid hosil bo'lishi bilan kislorodning ko'pligi bilan; uning etishmasligi bilan - uglerod oksidi (II)):
  C + O 2 = CO 2;
  2C + O 2 = 2CO.
• yuqori haroratlarda oltingugurt bug'lari bilan reaksiyaga kirishadi, xlor, ftor bilan oson ta'sir qiladi:
  C + 2S = CS 2
  C + 2Cl 2 = CCl 4
  2F 2 + C = CF 4
• Qizdirilganda u ko'plab metallar va metall bo'lmaganlarni oksidlardan kamaytiradi:
  C0 + Cu +2 O = Cu 0 + C +2 O;
  C 0 +C +4 O 2 = 2C +2 O
• 1000 ° S haroratda u suv bilan reaksiyaga kirishadi (gazlashtirish jarayoni), suv gazini hosil qiladi:
  C + H 2 O = CO + H 2;

Uglerod metallar va vodorod bilan reaksiyalarda oksidlovchi xususiyatga ega:

• metallar bilan reaksiyaga kirishib, karbidlarni hosil qiladi:
  Ca + 2C = CaC 2
• vodorod bilan o'zaro ta'sirlashganda, uglerod metan hosil qiladi:
  C + 2H 2 = CH 4

Uglerod uning birikmalarining termal parchalanishi yoki metanning pirolizlanishi (yuqori haroratda) natijasida olinadi:
CH 4 = C + 2H 2.

Uglerodni qo'llash

Uglerod birikmalari xalq xo'jaligida eng keng qo'llanilishini topdi, ularning barchasini sanab o'tishning iloji yo'q, biz faqat bir nechtasini ko'rsatamiz:

• grafit qalam simlari, elektrodlar, erituvchi tigellar yasashda, yadroviy reaktorlarda neytron moderatori va moylash materiali sifatida ishlatiladi;
• Olmos zargarlik buyumlarida, kesuvchi asbob sifatida, burg'ulash uskunalarida va abraziv material sifatida ishlatiladi;
• Ba'zi metallar va metall bo'lmaganlar (temir, kremniy) ishlab chiqarish uchun uglerod qaytaruvchi vosita sifatida ishlatiladi;
• uglerod faollashtirilgan uglerodning asosiy qismini tashkil qiladi, u kundalik hayotda (masalan, havo va eritmalarni tozalash uchun adsorbent sifatida), tibbiyotda (faollashtirilgan uglerod tabletkalari) va sanoatda (katalitik tashuvchi sifatida) keng qo'llaniladi. qo'shimchalar, polimerizatsiya katalizatori va boshqalar).

Uglerod atomining strukturaviy xususiyatlarini va uning elektron holatini hisobga olish kimyoviy tuzilish nazariyasini to'g'ri tushunish uchun asosdir. Keling, birinchi navbatda uglerodning davriy jadvaldagi (PS) o'rnini ko'rib chiqaylik. Elementni PS bo'yicha tavsiflash qulayligi uchun siz quyidagi algoritmdan foydalanishingiz mumkin:

Tartib raqam element (No) uni belgilaydi yadro zaryadi (zaryad raqami Z) va natijada protonlar soni N$p^+$ (proton belgisi - $p_1^+$) va elektronlarning umumiy soni N$\bar(e)$ (elektron belgisi - $\bar(e)$) ) yadroda. Uglerod uchun atom raqami 6 ga teng, shuning uchun uglerod atomining yadrosi 6 proton va 6 elektrondan iborat. Sxematik ravishda bu fikrni quyidagicha yozish mumkin: №$ (C)=6 \O'ng ko'rsatkich Z = 6; \hspace(2pt)N\bar(e) = 6$.

Atom massasi element, yoki izotopning massa raqami (A)yadrodagi proton va neytron massalarining yig'indisiga teng (neytron belgisi - $n_1^0$), shuning uchun farqdan biz neytronlar sonini N hisoblashimiz mumkin. Uglerod uchun atom massasi 12 amu, shuning uchun uglerod atomidagi neytronlar soni 6 taga teng.Sxematik belgi: $A(C) =12 \textrm(amu) \O'ng strelka N =A-Z=12-6=6$.

Davr raqami, unda element PSda joylashgan son jihatdan teng asosiy (radial)kvant soni n va atomdagi energiya darajalari sonini aniqlaydi. Ba'zida asosiy kvant soni uchun boshqa belgi mavjud - $n_r$(Sommerfeldga ko'ra). Uglerod PS ning ikkinchi davridadir, shuning uchun u ikkita energiya darajasiga ega, asosiy kvant soni 2. Sxema belgilari: Lane no. = 2 => n = 2.

Guruh raqami, unda element PSda joylashgan bo'lib, tashqi energiya darajasidagi elektronlar soniga mos keladi. Uglerod asosiy kichik guruhning IV guruhida joylashgan, shuning uchun u tashqi energiya darajasida 4 ta elektronga ega.Sxematik belgi: Gr. No. = IV => N$\bar(e)_\textrm(valentlik)$ = 4.

Xulosa qilib aytganda, biz buni aytishimiz mumkin asosiy (qo'zg'almas) holat Uglerod atomining tashqi energetik sathida 4 ta valentlik elektron mavjud, s-elektronlar esa elektron juft hosil qiladi va 2 ta p-elektron juftlashtirilmaydi.

Uglerod atomining valent elektron qatlami uchun bosh kvant soni n 2 ga, orbital kvant soni l 0 ga teng, bu s-orbitalga mos keladi va p-orbitallar uchun 1 ga teng; magnit kvant soni m = –l, 0, +l; ya'ni m = 0 (l = 0 uchun) va m = -1, 0, 1 (l = 1 uchun).

Ta'rif

Atom orbitali (AO) elektron zichligining grafik uch o'lchovli tasviri, ya'ni elektronni topish ehtimoli maksimal bo'lgan fazo mintaqasi.

Organik birikmalarda uglerod atomi har doim tetravalent bo'ladi, ya'ni barcha 4 valent elektronlar kimyoviy bog'lanish hosil bo'lishida ishtirok etadi. Ammo bog'lanishda faqat juftlashtirilmagan elektronlar ishtirok etadi! Valentlik tushunchasi va uglerod atomining elektron tuzilishi o'rtasidagi nomuvofiqlikni tushuntirish uchun modelni qo'llash kerak. uglerod atomining hayajonlangan holati $C^*$, elektronning 2s dan 2p pastki darajasiga o'tishiga imkon beradi:

Bunday holda, elektron o'tishga sarflangan energiya ikkita qo'shimcha bog'lanish hosil bo'lganda chiqarilgan energiya bilan qoplanadi. Biroq, bu model elektron to'rtta "sof" orbitalda - bir s va uchta p.

Keyin atomning qo'zg'aluvchan holatida s-orbitalning energiyasi p-orbitallarning hosil bo'lish energiyasidan kam bo'lishi kerak. Aslida bu haqiqat emas. Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, elektronning "sakrashi" natijasida hosil bo'lgan barcha to'rtta orbitalning energiyasi mos ravishda taxminan bir xil va bir xil geteroatomlarga ega bo'lgan molekulada bog'lanishning hosil bo'lish energiyalari (masalan, vodorod atomlari) metan) ham taxminan teng bo'lib, yangi hosil bo'lgan har bir orbitalning energiyasi "sof" s-orbitalning energiyasidan katta, ammo "sof" p-orbitalning energiyasidan kamroq.