Karbono - tio ... karbonatomoj. karbono pezo

Unu el la plej mirindaj elementoj, kiuj povas formi granda vario de komponaĵoj de organikaj kaj neorganikaj naturo, estas karbono. Estas tiel nekutimaj propraĵoj de elemento kiu ankoraŭ Mendelejev antaŭdiris grandan estontecon, kaj kompreneble la trajtoj malkaŝitaj ankoraŭ.

Ĝi poste konfirmis praktike. Ĝi iĝis konata ke li - la ĉefo biogénicos elemento de nia planedo, kiu estas parto de absolute ĉiuj estaĵoj. Krome, kapablas ekzistantaj en formoj kiuj diferencas radikale en ĉiuj aspektoj, sed konsistas nur el atomoj de karbono.

Ĝenerale, speciale en ĉi tiu strukturo estas multaj, estas kun ili, kaj provos rigardi la artikolo.

Karbono: la formulo kaj la pozicio en la ĉelo sistemo

La perioda sistemo de la elementoj karbono situas en IV (laŭ la nova specimeno 14) grupo, la ĉefa subgrupoj. Lia seria numero 6, kaj la atoma pezo de 12,011. Marking elemento signo C indikas lian nomon en latina - carboneum. Ekzistas pluraj malsamaj formoj en kiuj karbono ekzistas. La formulo estas tiel malsama kaj dependas de la specifaj modifoj.

Tamen, verki reagon ekvacioj reprezentas specifan, kompreneble. Ĝenerale, kiam ĝi estas substanco en pura formo, prenita karbono molekula formulo C sen indeksado.

Historio de malkovro de elemento

Por oni sama, ĉi tiu elemento estis konata ekde la plej antikvaj tempoj. Finfine, unu el la plej gravaj mineraloj en la naturo - ĝi estas karbo. Sekve, por la malnovaj grekoj, romianoj kaj aliaj popoloj sekretojn li ne.

Krom tiu specio, ankaŭ uzis la diamanto kaj grafito. Kun la lasta dum longa tempo ĝi havis multajn komplikaj situacioj, kiel ofte sen analizi la komponadon de la grafito prenita komponaĵoj kiel:

• arĝento plumbo;
• fero carburo;
• molibdeno sulfuro.

Ĉiuj estis pentritaj nigraj kaj tiel estis konsiderita al grafito. Poste tiu miskompreno estis klarigita, kaj la aspekton de la karbono fariĝis mem.

Ekde 1725 granda komerca valoro de akiri diamantoj, kaj en 1970, majstris la teknologion por produkti ilin artefarite. Ekde 1779, danke al la laboro Karla Sheele, ekzamenis la kemiaj ecoj, kiu montras karbono. Ĉi tio estis la komenco de serio de gravaj malkovroj en la kampo de la elemento, kaj iĝis la bazo por la klarigo de ĉiuj siaj unikaj eblecoj.

Izotopoj de karbono en la naturo kaj dissendo

Malgraŭ tio, ke la elemento en demando - esenca nutrientes, ĝia tuta enhavo estas 0,15% en pezo de la ŝelo. Tiu donas por tio, ke ĝi estas submetita al kontinua cirkulado, natura cirkulado en la naturo.

Ĝenerale pli kunmetaĵoj povas esti menciita mineralo naturo, en kiu la kunmetaĵo inkludas karbono. Ĉi tiuj estas naturaj rokoj, kiel ekzemple:

• Dolomitoj kaj kalkŝtonoj;
• antracita;
• ardezargilo oleo;
• natura gaso;
• karbo;
• oleo;
• lignito ;
• torfa;
• bitumo.

Krome, ni ne devas forgesi pri la bestoj, kiuj estas simple deponejo de karbono komponaĵoj. Ja estas formitaj de proteinoj, grasoj, karbonhidratoj, la acidaj nucleicos, kaj tiel la plej esencajn strukturajn molekulo. Ĝenerale, la konvertiĝo de malgrasa korpo maso de 70 kg 15 faloj sur pura elemento. Kaj tiel ĉiuj, por ne paroli pri la bestoj, plantoj kaj aliaj bestoj.

Se ni konsideras la komponadon de la aero kaj akvo, tio estas, hidrósfera kaj atmosfero kiel tuto, tie ĉeestas miksaĵo de karbono-oksigeno, esprimita per la formulo _CO2. Dioksido aŭ karbona dioksido - unu el la kernaj gasoj, aero eroj. En ĉi tiu formo la maso frakcio de karbono de 0,046%. Pli solvita karbona dioksido en la akvo de la oceanoj.

La atoma maso de karbono kiel elemento estas 12,011. Ĝi scias ke ĉi tiu valoro estas kalkulita kiel la aritmetika mezumo inter la atomaj pezoj de ĉiuj nature okazantaj izotopoj varioj, donita lia prevalencia (kiel procento). Do ĝi estas en la substanco en demando. Estas tri ĉefaj izotopo, kiu estas en la formo de karbono. Ili estas:

• ¹² C - ĝia maso frakcio en la vasta plimulto de 98,93%;
• ¹³ C - 1,07%;
• ¹⁴ C - radioaktiva duona vivo de 5700 jaroj, stalo beta-elsendilo.

En la praktiko de determini geochronological aĝo specimenoj kutime uzita radioaktiva izotopo ¹⁴ C, kiu estas indikilo, pro ĝia longa periodo de dekadenco.

Alotrópicas modifo de la elemento

Karbono - estas ero kiu estas en la formo de simpla substanco ekzistas en pluraj formoj. Tio estas, ĝi povas formi la plej granda konata ĝis nun la nombro de alotrópicas modifoj.

1. Kristalo variado - ekzistas en la formo de solida strukturo kun regula krado de atoma tipo. Ĉi tiu grupo inkluzivas tiajn variojn kiel:

• diamantoj;
• fulerenos;
• grafitos;
• fusiloj;
• lonsdaleite;
• karbono fibroj kaj la tubon.

Ĉiuj ĉi tiuj malsamaj kristalaj krado strukturo, en kiu nodoj - karbona atomo. De ĉi tie, tute sola, ne similaj ecoj, ambaŭ fizikaj kaj kemiaj.

2. amorfaj formoj - formoj de atomo de karbono en la strukturo de iuj naturaj komponaĵoj. Tio estas, ĝi ne estas pura varioj, kaj kun malpuraĵoj de aliaj elementoj en malgrandaj kvantoj. Tiu grupo inkludas:

• aktivigita karbonon;
• ŝtono kaj ligno;
• nigraj;
• Karbono Nanofoam;
• antracita;
• glasa;
• Teknikaj grado materialo.

Ili ankaŭ kombinas trajtojn de la kristalo krado strukturo de klarigante kaj ekspoziciis ecoj.

3. karbono kombinaĵoj en la formo de racimos. Tia strukturo, en kiu atomoj estas fermitaj en speciala kava ene conformación, estas plena de akvo aŭ kernoj de aliaj elementoj. ekzemploj:

• karbono nanocone;
• astralenes;
• Dicarbon.

Fizikaj proprietoj de amorfa karbono

Pro la larĝa gamo da alotrópicas modifoj asigni kelkaj ĝeneralaj fizikaj proprietoj de la karbono estas malfacila. Pli facile paroli pri specifan formon. Ekzemple, la amorfa karbono havas la sekvajn karakterizaĵojn.

1. La fundamento de ĉiuj formoj - fajna akno varioj de grafito.
2. Alta varmo kapacito.
3. Bonan dirigento ecoj.
4. Karbono denseco de proksimume 2 g / cm ^3.
5. Kiam varmigita super 1600 C ⁰ transiro okazas en grafito muldiloj.

Fulgo, karbo kaj ŝtono varioj estas vaste uzitaj por industriaj celoj. Ili ne estas demonstracio de modifi karbono en pura formo, sed ĝi enhavas tre grandan kvanton.

kristala karbono

Ekzistas pluraj manieroj en kiu karbono - substanco formante regulan kristaloj de diversaj specoj, en kiu la atomoj estas ligitaj secuencial. Rezulte de la formado de la sekvaj modifoj.

1. Diamanto. Strukturo - kubaj, kiuj estas ligitaj al kvar tetraedros. Rezulte, kovalentaj kemiaj ligoj ĉiun atomon de maksimuma saturación kaj forta. Tio klarigas la fizikajn proprietojn de karbono denseco 3300 kg / m ^3. Alta malmoleco, malaltaj specifa varmo, foresto de elektra konduktiveco - ĉio ĉi estas rezulto de la kristalo krado strukturo. Estas teknike produktitaj diamantoj. Formita en la transiro de grafito en la sekvontajn modifo sub la influo de altaj temperaturoj kaj certa premo. Ĝenerale, diamanto degela temperaturo estas pli alta ol la forto - pri 3500 ⁰ C.
2. Grafito. La atomoj estas aranĝitaj kiel la strukturo de la antaŭa substancoj, sed satureco okazas nur tri ligoj, kaj la kvara iĝas pli longa kaj malpli fortika, ĝi konektas la "tavoloj" seslatera krado ringoj. La rezulto estas ke la grafito - la mola, graso al la tuŝo materialo nigre. Ĝi havas bona conductividad elektra kaj havas altan degela temperaturo - 3525 ⁰ C. sublimable - sublimado de solida al gasa stato, preterirante la likvaĵo (ĉe la temperaturo de 3700 ⁰ C). Karbono Denseco - 2,26 g / ^{cm 3,} kiu estas multe pli malalta ol tiu de diamanto. Ĉi tio klarigas ilian malsamaj ecoj. Pro la manteloj strukturo de la kristalo krado eblas uzi grafito por fabrikado ansoj estas simplaj krajonoj. Kiam faranta flokojn exfoliate paperon kaj lasi spuron sur papero en nigra.
3. Fulerenos. Estis malfermita nur en la 80aj jaroj de la lasta jarcento. Ili reprezentas modifon, en kiu la karbonoj estas interkonektitaj en speciala fermita konveksa strukturo havanta kava centro. Kaj la formo de la kristalo - pluredro, la ĝusta organizo. La nombro da atomoj estas eĉ. La plej konata formo de la fulereno C _60. Specimenoj de tiu materialo estis trovitaj en la studoj:

• meteoritoj;
• sedimentoj;
• folguritov;
• shungites;
• spaco kie gaso enhavita en la formularo.

Ĉiuj varioj de kristala karbono estas de praktika graveco, de kiam ili posedi kelkajn utilajn proprietoj en la arto.

reagemo

Molekula karbono havas malaltan reagemo pro ĝia stabila agordo. Ebligante reagi nur informi atomon ekstra energio kaj devigante la ekstera nivelo elektronojn al vaporo. Je tiu tempo iĝas egala al la valenco de 4. Pro tio, ĝi havas en la komponaĵoj de la stato de oxidación + 2, + 4, - 4.

Preskaŭ ĉiuj el la reagojn kun simplaj substancoj kiel ekzemple metaloj kaj ne metaloj, okazas sub la influo de altaj temperaturoj. Vidita elemento povas esti ambaŭ oksidiga agento kaj reduktante agento. Tamen, ĉi-lasta havis la ecoj esprimitaj aparte forte, bazita sur ĉi tiu apliko en lia metalurgia kaj aliaj industrioj.

Ĝenerale, la kapablon por eniri en kemia interago dependas de tri faktoroj:

• karbono dispersión;
• alotrópicas modifo;
• reago temperaturo.

Tiel, en iuj kazoj, ĝi interagas kun la jenaj substancoj:

• ne metaloj (hidrogeno, oksigeno);
• metaloj (aluminio, fero, kalcio, ktp);
• metalaj oksidoj kaj iliaj saloj.

Kun acidaj kaj álcalis ne reagas kun halogenaj estas tre malofta. La plej gravaj propraĵoj de karbono - la kapablon formi longajn ĉenojn kun la alia. Ili povas esti fermita en buklo formon branĉado. Ekde la formado de organikaj komponaĵoj, kiuj hodiaŭ numeron en la milionoj. La bazo de tiuj du komponaĵoj elemento - karbono, hidrogeno. Ankaŭ la strukturo povas ankaŭ inkludi aliaj atomoj de oksigeno, nitrogeno, sulfuro, halogenaj, fosforo, kaj aliaj metaloj.

Bazaj kunmetaĵoj kaj ilia karakterizado

Estas multaj malsamaj komponaĵoj en komponado kiu inkludas karbono. Formulo plej fama de ĉi tiuj - _CO2 - karbona dioksido. Tamen, aldone oksido, ekzistas CO - monóxido aŭ monóxido de karbono kaj nedooksid C ₃ O _2.

Inter la saloj, kiuj inkluzivas la aktiva elemento, la plej komuna estas la kalcio kaj magnezio karbonatoj. Tiel kalcio karbonato havas kelkajn sinonimojn en titolo, kiel troviĝas en la naturo en la formo:

• kreto;
• marmora;
• kalkŝtono;
• dolomito.

La graveco de Teralkala metalo karbonatoj manifestita en la fakto, ke ili estas aktivaj partoprenantoj en la procezoj de formado de stalaktitoj kaj stalagmitoj, kaj grundakvo.

Karbonata acido - alia komponaĵo kiu formas karbono. Lia formulo - H ₂ CO _3. Tamen, en la formo convencional, ĝi estas ekstreme malstabila kaj tuj en la solvo descompone en karbona dioksido kaj akvo. Sekve, nur konata saloj gxin; li ne mem, kiel solvo.

karbono halogenuros - akiras ĉefe por nerektaj rimedoj, kiel rekta sintezo estas nur ĉe tre altaj temperaturoj kaj malalta rendimento. Unu el la plej komunaj - CCL ₄ - karbono kvarklorido. Al toksaj komponaĵo kiu povas kaŭzi toksiĝon por inhalación. Ricevis per radikalaj reagoj fotoquímicas de anstataŭo de la hidrogeno atomoj en metano.

Metalo carburos - karbono komponaĵo, en kiu havas oksidiĝa 4. Ankaŭ ebla ekzisto de asocioj kun boro kaj silicio. La ĉefa proprieto de iuj metalaj carburos (aluminio, volframo, titanio, niobo, tantalo, hafnio) - alta forto kaj bonega elektra konduktiveco. Boro carburo B ₄ C - unu el la solidaj post diamanto (9.5 Mohs). Tiuj kombinaĵoj estas uzataj en la arto, tiel kiel la kemia industrio kiel fontoj de hidrokarbonoj (kalcio carburo de akvo kondukas al la formado de acetileno kaj kalcio hidroksido).

Multaj metalaj alojoj fabrikita uzante karbono signife tiel pliigante lia kvalito kaj especificaciones (ŝtalo - alojo de fero kaj karbono).

Individua atento multnombraj organikaj karbono komponaĵo, en kiu - fundamenta elemento kiu povas esti konektita kun la samaj atomoj en la longaj ĉenoj de malsamaj strukturoj. Tiuj inkludas:

• alcanos;
• alquenos;
• areno;
• proteinojn;
• karbonhidratoj;
• acidaj nucleicos;
• alkoholoj;
• acida carboxílico kaj multaj aliaj klasoj de substancoj.

La uzo de karbono

Signifo de karbono komponaĵoj kaj lia alotrópicas modifoj de homa vivo estas tre alta. Vi povas nomi iun el la plej tutmondaj industrioj, klarigi ke ĉi tio estas vera.

1. Tiu elemento formas ĉiajn fosiliaj brulaĵoj de kiu persono ricevas energion.
2. Metallurgical industrio uzas karbonon kiel forta redukto agento produkti metalojn el siaj komponaĵoj. Tie estas vaste uzata kiel karbonatoj.
3. Konstruo kaj kemia industrio konsumas grandan kvanton de karbono komponaĵoj en la sintezo de novaj substancoj kaj akiri la postulata produktoj.

Ankaŭ inkludas tiajn sektoroj de la ekonomio, kiel ekzemple:

• nuklea industrio;
• juveloj kreado;
• ekipaĵo (lubrikado, alta temperaturo fandujoj, krajonoj, ktp);
• prijuĝo de geologia aĝo de rokoj - radioaktiva markilo ¹⁴ C;
• karbono - mirinda adsorbente kiu povas esti uzata por filtrilo fabrikado.

Ciklo en naturo

La maso de karbono ĉeestas en la naturo, estas inkluzivita en konstanta ciklo, kiu estas farata cikle ĉiun duan ĉirkaŭ la globo. Tiel, atmosfera karbona fonto - _CO2 estas sorbita de plantoj kaj ĉiuj aliaj vivantaj estaĵoj estas liberigita dum spirado. Unufoje en la atmosfero, ĝi estas denove sorbitaj, kaj tiel la ciklo daŭras. Tiel estingon organikaj restaĵoj rezultoj en la liberigo de karbono kaj lia amasiĝo en la lokon, kie tiam estis denove sorbita de vivantaj organismoj kaj eligita en la atmosferon kiel gaso.