Carbon - ovo ... ugljikovih atoma. ugljen Težina

Jedan od najviše iznenađuje elemenata, koja je u stanju da se formira veliki izbor jedinjenja organskih i neorganskih prirode, je ugljen. To je tako neobično svojstva elementa koji i dalje Mendeljejev predvidio veliku budućnost, da ne govorimo o karakteristikama još objavljena.

Kasnije je potvrđeno u praksi. To je postalo poznato da je on - načelnik biogeni element naše planete, koja je dio apsolutno svih bića. Osim toga, u stanju da postoje u oblicima koji radikalno razlikuju u svakom pogledu, ali sastojati samo od atoma ugljika.

U principu, posebno u ovoj strukturi mnogi, to je s njima i da će pokušati da pogledaju članak.

Carbon: formulu i položaj u sistemu ćeliji

Periodnog sistema elemenata ugljen nalazi u IV (prema novom uzorku 14) grupa, glavni podgrupe. Njegova serijski broj 6, i atomske težine 12.011. Obilježavanje element znak C označava ime na latinskom - CARBONEUM. Postoji nekoliko različitih oblika u kojima postoji ugljen. Formula je tako različit i zavisi od specifičnih modifikacija.

Međutim, da biste napisali reakcija jednadžbe predstavljaju specifične, naravno. U principu, kada je supstanca u čistom obliku, uzeti ugljen molekulskom formulom C bez indeksiranja.

Povijesti otkrića elementa

Sama po sebi, ovaj element je poznata još od najstarijih vremena. Uostalom, jedan od najvažnijih minerala u prirodi - to je ugalj. Stoga, za stari Grci, Rimljani i drugi narodi tajne nije.

Osim ove vrste, također se koristi dijamant i grafit. Uz traju dugo vremena je imao mnogo komplikovanih situacija, kao što je često bez analiziranja sastav grafita uzeti jedinjenja kao što su:

• srebro olovo;
• željeza karbida;
• molibden sulfid.

Svi su bili ofarbani u crno i tako se smatralo da grafit. Kasnije ove nesporazum je pojasnio, i ovaj oblik ugljika postala sama po sebi.

Od 1725 veliki komercijalnu vrijednost sticanja dijamanata, a 1970., ovladao tehnologijom za njih umjetno proizvodnju. Od 1779. zahvaljujući radu Karla Sheele, ispitao kemijska svojstva, što pokazuje ugljen. To je bio početak niza važnih otkrića na polju elementa, a postao je osnova za razjašnjenje svih svojih jedinstvenih karakteristika.

Izotopa ugljika u prirodi i distribuciji

Unatoč činjenici da je element u pitanju - bitan nutrijent, njen ukupni sadržaj je 0,15% u težini od kore. Ovo se dešava zbog činjenice da je podvrgnut kontinuiranom cirkulaciju, prirodnu cirkulaciju u prirodi.

U principu više sastojaka može se navesti mineral prirode, u kojem je sastav čine ugljen. To su prirodni stijene, kao što su:

• dolomita i krečnjaka;
• antracit;
• uljnih škriljaca;
• prirodnog plina;
• ugalj;
• ulje;
• lignita ;
• treseta;
• bitumen.

Osim toga, ne treba zaboraviti na dnevni stvari koje su jednostavno spremišta ugljika jedinjenja. Na kraju krajeva, oni se formiraju proteina, masti, ugljikohidrata, nukleinskih kiselina, a time i najvitalniji strukturne molekule. U principu, konverzija lean tijelo mase 70 kg 15 padova na čisti element. I tako svi, da ne govorimo o životinjama, biljaka i drugih stvorenja.

Ako uzmemo u obzir sastav zraka i vode, to jest, hidrosferu, i atmosfera u cjelini, prisutan je mješavina ugljen-kisika, izražena prema formuli CO _2. Dioksida ili ugljen-dioksida - jedan od ključnih gasova, klima biračima. U ovom obliku mase frakcije ugljika 0.046%. Više otopljenog ugljičnog dioksida u vodama okeana.

Atomska masa ugljen kao element je 12.011. Poznato je da se ova vrijednost se izračunava kao aritmetička između atomske težine svih izotopa sorti prirodno, s obzirom na njihov prevalencija (kao postotak). Tako da je u supstanca u pitanju. Postoje tri glavna izotopa, koji je u obliku ugljika. To su:

• ¹² C - njegova masa frakcije u velikoj većini 98.93%;
• ¹³ C - 1,07%;
• ¹⁴ C - radioaktivnog poluraspada 5700 godina, stabilnu beta-emiter.

U praksi određivanja geochronological starosti uzoraka najčešće koriste radioaktivni izotop ¹⁴ C, što je pokazatelj, zbog dugog perioda propadanja.

Alotropskih modifikacija elementa

Carbon - je element koji je u obliku jednostavne supstance postoji u nekoliko oblika. To jest, da je u stanju da čine najveću poznat do danas broj alotropskih modifikacija.

1. Crystal varijacije - postoje u obliku čvrste strukture sa redovnim rešetke atomske tipa. Ova skupina uključuje takve sorte kao što su:

• dijamanata;
• fulerena;
• grafit;
• karabina;
• lonsdaleite;
• karbonskih vlakana i cijevi.

Sve ove različite strukture kristalne rešetke, u kojoj čvorovi - ugljen atoma. Dakle, potpuno jedinstven, a ne slične nekretnine, fizičke i kemijske.

2. amorfni oblici - oblici ugljika atoma u strukturi određenih prirodnih spojeva. To jest, to nije čista sorte, i sa nečistoće drugih elemenata u malim količinama. Ova skupina uključuje:

• aktivni ugljen;
• kamena i drva;
• crna;
• Carbon Nanofoam;
• antracit;
• staklastog;
• razred materijal tehničke prirode.

Oni također kombinuju karakteristike rešetke strukture kristala objašnjavanja i izloženi svojstva.

3. Carbon spojevi u obliku klastera. Takvu strukturu, u kojoj su atomi zatvorene u posebnom šupljeg u konformaciju, se puni vodom ili jezgra drugih elemenata. primjeri:

• ugljen nanocone;
• astralenes;
• Dicarbon.

Fizička svojstva amorfnog ugljen

Zbog širokog spektra alotropskih modifikacija izdvojiti neke opće fizičke osobine ugljen je teško. Lakše govoriti o određenoj formi. Na primjer, amorfni ugljen ima sljedeće karakteristike.

1. U središtu svih oblika - prasinasta sorti grafita.
2. Visok toplotni kapacitet.
3. Dobar provodnik svojstva.
4. Carbon gustoća od oko 2 g / cm ^3.
5. Kada se zagrije iznad 1600 C ⁰ tranzicije javlja u grafita kalupa.

Čađ, ugalj i kamena sorti su naširoko koristi za industrijske svrhe. Oni nisu manifestacija modifikaciju ugljen u čistom obliku, ali sadrži vrlo veliku količinu.

kristalnog ugljen

Postoji nekoliko načina na koji se ugljen - supstanca formiranje redovnih kristale raznih vrsta, u kojima su atomi povezani u nizu. Kao rezultat formiranja sljedeće izmjene.

1. Diamond. Struktura - kubnih, koji su povezani sa četiri tetraedra. Kao rezultat toga, kovalentna hemijske veze svaki atom maksimalne zasićenosti i jaka. To objašnjava fizičke osobine gustoće ugljen 3300 kg / m ^3. Visoka tvrdoća, niska specifična toplota, odsutnost električne provodljivosti - sve je to rezultat kristalne rešetke strukture. Postoje tehnički proizvodi dijamanti. Formirana na tranziciju grafit u sljedećim modifikacija pod uticajem visoke temperature i određeni pritisak. U principu, temperatura dijamant topljenje je kao visok kao snage - oko 3500 ⁰ C.
2. Grafit. Atomi su raspoređeni kao strukturu prethodnog supstanci, ali zasićenje javlja samo tri veze, a četvrti postaje duže i manje izdržljiv, povezuje "slojeva" šesterokutna rešetke prstena. Rezultat je da je grafit - meki, masna na materijal dodir u crnoj boji. Ima dobru električnu provodljivost i ima visoku temperaturu topljenja - 3525 ⁰ C. oplemenjivanje - sublimirao od čvrstog u plinovitom stanju, zaobilazeći tečnost (na temperaturi od 3700 ⁰ C). Carbon Gustoća - 2.26 g / ^cm3, što je znatno manje nego dijamant. To objašnjava njihove različite osobine. Zbog slojevite strukture kristalne rešetke je moguće koristiti grafit za proizvodnju ručke su jednostavne olovke. Prilikom obavljanja pahuljice piling papir i ostavili trag na papiru u crno.
3. Fulerena. To je bio otvoren samo u 80-tih godina prošlog stoljeća. Oni predstavljaju modifikacija, u kojoj su ugljenika povezani u posebnoj zatvorenoj konveksnim strukture imaju šuplje centar. I oblik kristala - poliedra, ispravna organizacija. Broj atoma je čak. Najpoznatiji oblik fulerena C _60. Uzorci ovog materijala nije pronađeno u studijama:

• meteorita;
• sedimentima;
• folguritov;
• shungites;
• prostor u kojem plin sadržani u obrascu.

Sve vrste kristalne ugljen su od praktičnog značaja, jer imaju niz korisnih svojstava u umjetnosti.

reaktivnost

Molekularne ugljen ima nisku reaktivnost zbog svoje stabilne konfiguracije. Tako da je moguće da reaguje samo informisanje atom dodatnu energiju i prisiljavajući elektrona vanjski nivo u paru. U ovom trenutku ne postane jednak valentnosti u 4. Dakle, ona mora u jedinjenja oksidacije države + 2, + 4, - 4.

Skoro sve reakcije sa jednostavnim supstancama kao što su metali i nemetala, javljaju pod utjecajem visokih temperatura. Gledano element može biti i oksidirajuće sredstvo i redukcijsko sredstvo. Međutim, taj je imao svojstva izrazio posebno snažno, na osnovu ova aplikacija u metalurške i drugim industrijama.

U principu, sposobnost da uđe u kemijske interakcije ovisi o tri faktora:

• ugljen disperzija;
• alotropskih modifikacija;
• Reakcija temperature.

Tako je, u nekim slučajevima, u interakciji sa sljedećim tvarima:

• nemetala (vodik, kisik);
• metala (aluminij, željezo, kalcij, itd);
• metalni oksidi i njihove soli.

Sa kiseline i lužine ne reaguje sa halogena je vrlo rijetko. Najvažniji svojstva ugljika - sposobnost da se formira duge lance jedni s drugima. Oni mogu biti zatvoren u petlju oblik grananja. Od formiranja organskih jedinjenja, koja danas broji u milionima. Osnovu ovih dva jedinjenja element - ugljenika, vodonika. Isto tako, struktura može uključiti i druge atome kisika, dušika, sumpora, halogena, fosfora i drugih metala.

Osnovni spojevi i njihova karakterizacija

Postoji mnogo različitih spojeva u kompoziciji koja uključuje ugljen. Formula Najpoznatiji od ovih - CO ₂ - ugljen-dioksida. Međutim, pored oksid, tu je CO - monoksid ili ugljen-monoksida i nedooksid C ₃ O _2.

Među soli, koje uključuju aktivni element, najčešći su kalcij i magnezij karbonata. Tako kalcijum karbonat ima brojne sinonime u naslovu, kao što se nalazi u prirodi u obliku:

• kreda;
• mramora;
• krečnjaka;
• dolomita.

Važnost zemnoalkalnih metalnih karbonata ogleda u činjenici da su aktivni sudionici u procesu formiranja stalaktita i stalagmita, i podzemnih voda.

Ugljene kiseline - još jedan spoj koji formira ugljen. Njegova formula - H ₂ CO _3. Međutim, u konvencionalnom obliku, to je izuzetno nestabilna i odmah u otopini se razlaže na ugljični dioksid i vodu. Stoga, jedini poznati soli, ali to nije samo po sebi, kao rješenje.

ugljen halogenidi - dobijaju uglavnom indirektnim sredstvima, kao direktne sinteze su samo na vrlo visokim temperaturama i nizak prinos. Jedan od najčešćih - CCL ₄ - ugljiktetrahloridom. A toksičan spoj koji može izazvati trovanje ako se udiše. Dobijeni radikalnih fotohemijskim reakcijama supstitucije atoma vodika u metan.

Metalnih karbida - ugljen spoj, u kojima ima oksidacijsko stanje 4. Također je moguće postojanje udruženja sa bora i silikona. Glavni imovina nekih metalnih karbida (aluminij, volfram, titan, niobij, tantal, hafnijum) - visoke čvrstoće i odlične električne provodljivosti. Borov karbid B ₄ C - jedan od čvrstih nakon dijamant (9,5 Mohs). Ovi spojevi se koriste u umjetnosti, kao i kemijsku industriju kao izvori ugljikovodika (kalcijum karbid vodom dovodi do stvaranja acetilena i kalcijum hidroksid).

Mnogi metalne legure proizvedeni koristeći ugljen značajno čime se povećava njihov kvalitet i specifikacije (čelik - legura željeza i ugljen).

Individualnu pažnju brojnih organskog ugljenika spoj, u kojem je - osnovni element koji se može povezati sa istim atoma u duge lance različitih struktura. Oni uključuju:

• alkana;
• alkeni;
• Arena;
• proteini;
• ugljikohidrata;
• nukleinskih kiselina;
• alkoholi;
• karboksilne kiseline i mnoge druge klase supstanci.

Korištenje ugljen

Značenje ugljen jedinjenja i njegove alotropskih modifikacija ljudskog života je vrlo visoka. Možete pozvati neke od najvećih globalnih industrija, jasno da je to istina.

1. Ovaj element stvara sve vrste fosilnih goriva iz koje osoba prima energiju.
2. Metalurškoj industriji koristi ugljen kao snažan redukcijsko sredstvo za proizvodnju metala iz njihovih jedinjenja. Tu su naširoko koristi kao karbonata.
3. Izgradnja i kemijsku industriju troše veliku količinu ugljičnog spojeva u sintezi novih supstanci i da dobiju potrebne proizvode.

Također uključuju takve sektorima ekonomije, kao što su:

• nuklearna industrija;
• izradu nakita;
• opreme (podmazivanje, visoke temperature lonci, olovke, itd);
• određivanje geoloških starosti stijena - radioaktivnog Tracer ¹⁴ C;
• ugljen - divno adsorbens koji se mogu koristiti za proizvodnju filtera.

Ciklus u prirodi

Mase ugljika prisutnih u prirodi, uključena je u stalnom ciklusu, koji se obavlja ciklično svake sekunde diljem svijeta. Dakle, ugljen-izvor - CO ₂ apsorbuju biljke i svim drugim živim bićima se oslobađa prilikom disanja. Jednom u atmosferi, on se ponovo apsorbira, i tako se nastavlja ciklus. Tako izumiranje organskih ostataka rezultate u oslobađanje ugljen i njegova akumulacija u zemlji, gdje je onda ponovo apsorbira živih organizama i ispuštaju u atmosferu kao plin.