Carbon - ito ... carbon atoms. carbon Timbang

Isa sa mga pinaka nakakagulat na mga elemento, na kung saan ay magagawang upang bumuo ng isang mahusay na iba't-ibang mga compounds ng organic at tulagay likas na katangian, ay carbon. Ito ay ganoon ka-pambihira mga katangian ng isang elemento na pa rin ang Mendeleev hinulaang isang mahusay na hinaharap, hindi sa banggitin ang mga tampok isiwalat pa.

Mamaya ito ay nakumpirma sa kasanayan. Ito ay naging kilala na siya - ang chief biogenic elemento ng ating planeta, na kung saan ay bahagi ng ganap na lahat ng tao'y. Sa karagdagan, na may kakayahang umiiral sa form na naiiba radikal sa lahat ng respeto, ngunit binubuo lamang ng carbon atoms.

Sa pangkalahatan, lalo na sa structure na ito maraming, ito ay sa kanila at ay susubukan na tingnan ang artikulo.

Carbon: ang formula at ang posisyon sa cell sistema

Ang pana-panahong sistema ng mga elemento ng carbon matatagpuan sa IV (ayon sa bagong sample 14) grupo, ang pangunahing mga subgroup. Nito serial number 6, at ang atomic timbang ng 12.011. Minamarkahan element sign C nagpapahiwatig ang pangalan nito sa Latin - carboneum. Mayroong ilang iba't ibang mga paraan kung saan ang carbon umiiral na. Ang formula ay ito kaya ibang at depende sa mga tiyak na pagbabago.

Gayunpaman, upang magsulat ng isang reaksyon equation ay kumakatawan tukoy na, siyempre. Sa pangkalahatan, kapag ito ay isang sangkap sa purong form, na kinunan carbon molecular formula C nang walang pag-index.

Kasaysayan ng pagtuklas ng mga elemento

Sa pamamagitan ng kanyang sarili, ang elementong ito ay kilala dahil ang pinaka-sinaunang beses. Pagkatapos ng lahat, isa sa mga pinakamahalagang mineral sa likas na katangian - ito ay karbon. Samakatuwid, para sa mga sinaunang Greeks, Roma at iba pang mga mamamayan lihim siya ay hindi.

Sa karagdagan sa mga ito species, ginagamit din ang brilyante at grapayt. Sa huling para sa isang mahabang oras na ito ay nagkaroon ng isang pulutong ng mga komplikadong sitwasyon, gaya ng madalas na walang pagtatasa ng komposisyon ng grapayt kinuha compounds tulad ng:

• silver ng lead;
• bakal karbid;
• molibdenum sulfide.

Lahat ng mga ito ay lagyan ng kulay itim at sa gayon ay itinuturing na grapayt. Sa ibang pagkakataon sa hindi pagkakaunawaan ay clarified, at ang form na ito ng carbon ay naging mismo.

Since 1725 ang isang malaking komersyal na halaga ng pagkuha ng diamante, at sa 1970, pinagkadalubhasaan ang teknolohiya para sa paggawa ng mga ito artipisyal. Since 1779, salamat sa ang gawain Karla Sheele, napagmasdan ang chemical properties, na nagpapakita ng carbon. Ito ay ang simula ng isang serye ng mga mahahalagang tuklas sa larangan ng elemento, at naging ang batayan para sa paglilinaw ng lahat ng kanyang natatanging mga tampok.

Isotopes ng carbon sa kalikasan at pamamahagi

Sa kabila ng katotohanan na ang sangkap sa tanong - isang mahalagang nakapagpapalusog, ang kabuuang nilalaman ay 0.15% sa bigat ng crust. Na ito ay nangyayari sa pamamagitan ng ang katunayan na ito ay subjected sa tuloy-tuloy na pag-ikot, natural na sirkulasyon sa Kalikasan.

Sa pangkalahatan mas maraming mga compounds ay maaaring nabanggit isang mineral na likas na katangian, kung saan ang mga bahagi ay nagsasama ng carbon. Ang mga ito ay natural na bato, tulad ng:

• Dolomites at limestones;
• anthracite;
• shale oil;
• natural gas;
• karbon;
• langis;
• lignite ;
• pit;
• bitumen.

Bilang karagdagan, hindi namin dapat kalimutan ang tungkol sa mga bagay na living na lamang ng isang imbakan ng carbon compounds. Matapos ang lahat, sila ay nabuo sa pamamagitan ng mga protina, taba, carbohydrates, nucleic acids, at sa gayon ay ang pinaka-mahalaga sa buhay ng structural Molekyul. Sa pangkalahatan, ang conversion ng sandalan katawan mass ng 70 kg 15 falls sa isang purong elemento. At kaya lahat ng tao, hindi sa banggitin ang mga hayop, halaman at iba pang mga nilalang.

Kung isaalang-alang namin ang komposisyon ng mga naka at tubig, iyon ay, kalawakan ng tubig, at kapaligiran bilang isang kabuuan, may ay naroroon ang isang halo ng carbon-oxygen, ipinahayag sa pamamagitan ng mga formula CO _2. Dioxide o carbon dioxide - isa sa mga pangunahing mga gas, air nasasakupan. Sa form na ito ang masa fraction ng carbon ng 0.046%. Higit pang mga dissolved carbon dioxide sa tubig ng mga karagatan.

Ang atomic mass ng carbon bilang isang sangkap ay 12.011. Ito ay kilala na ang halaga na ito ay kinakalkula bilang ang aritmetika ibig sabihin sa pagitan ng atomic weight ng lahat ng mga natural na nagaganap varieties isotope, na ibinigay ang kanilang pagkalat (bilang isang porsyento). Kaya ito ay sa sustansiya sa tanong. May tatlong pangunahing isotope, na kung saan ay sa anyo ng carbon. Ang mga ito ay:

• ¹² C - masa nito bahagi sa karamihan ng 98.93%;
• ¹³ C - 1.07%;
• ¹⁴ C - isang radioactive half-life ng 5700 taon, ang isang matatag na beta-emitter.

Sa pagsasanay ng pagtukoy geochronological may edad na specimens karaniwang ginagamit radioactive isotope ¹⁴ C, na kung saan ay isang tagapagpahiwatig, dahil sa kanyang mahabang yugto ng pagkabulok.

Allotropic pagbabago ng mga elemento

Carbon - ay isang elemento na kung saan ay sa anyo ng mga simpleng sangkap ay umiiral sa ilang mga form. Iyon ay, ito ay magagawang upang mabuo ang pinakamalaking kilala na makipagtipan sa bilang ng allotropic pagbabago.

1. Crystal pagkakaiba-iba - umiiral sa anyo ng isang matatag na istraktura na may isang regular na sala-sala ng atomic uri. Ang grupong ito ay kabilang ang naturang mga varieties ng:

• diamante;
• fullerenes;
• graphites;
• carbines;
• lonsdaleite;
• carbon fibers at ang tube.

Ang lahat ng mga iba't ibang mga mala-kristal sala-sala istraktura, kung saan nodes - carbon atom. Samakatuwid, ang isang ganap na natatanging, hindi katulad na mga katangian, parehong pisikal at kemikal.

2. Walang hugis form - mga anyo ng carbon atom sa istraktura ng ilang mga natural na compounds. Iyon ay, ito ay hindi dalisay varieties, at may impurities ng iba pang mga elemento sa mga maliliit na dami. Ang grupong ito ay kabilang ang:

• activated carbon;
• bato at kahoy;
• black;
• Carbon Nanofoam;
• anthracite;
• malasalamin;
• Teknikal na grado na materyal.

Sila rin ay pagsamahin ang mga tampok ng kristal sala-sala istraktura ng nagpapaliwanag at exhibited properties.

3. Carbon Compounds sa anyo ng mga kumpol. Ang ganitong kaayusan, na kung saan atoms ay sarado sa isang espesyal na guwang sa loob tulad, ay puno ng tubig o nuclei ng iba pang mga elemento. mga halimbawa:

• carbon nanocone;
• astralenes;
• Dicarbon.

Pisikal na katangian ng walang hugis carbon

Dahil sa iba't ibang uri ng allotropic pagbabago sa gagastusin ang ilang mga pangkalahatang pisikal na katangian ng carbon ay mahirap. Mas madali na makipag-usap tungkol sa isang partikular na form. Halimbawa, ang walang hugis carbon ay may mga sumusunod na katangian.

1. Sa gitna ng lahat ng mga form - pino ang haspe varieties ng grapayt.
2. Mataas na kapasidad ng init.
3. Magandang konduktor properties.
4. Carbon density ng tungkol sa 2 g / cm ^3.
5. Kapag pinainit sa itaas 1,600 C ⁰ transition nangyayari sa grapayt molds.

Uling, uling at bato varieties ay malawak na ginagamit para sa pang-industriya na layunin. Ang mga ito ay hindi isang manipestasyon ng pagbabago ng carbon sa purong form, ngunit ito ay naglalaman ng isang napakalaking halaga.

mala-kristal carbon

Mayroong ilang mga paraan kung saan ang isang carbon - sangkap na bumubuo ng regular na mga kristal ng iba't-ibang uri, kung saan ang mga atom ay konektado sequentially. Bilang isang resulta ng pagbuo ng mga sumusunod na pagbabago.

1. Diamond. Istraktura - kubiko, na kung saan ay konektado sa apat na tetrahedrons. Bilang isang resulta, covalent Bonds kemikal sa bawat atom ng pinakamataas na saturation at malakas. Ito ang mga pisikal na katangian ng carbon density 3300 kg / m ^3. Mataas na tigas, mababang tukoy na init, kawalan ng koryente - lahat ng ito ay isang resulta ng ang istraktura ng kristal sala-sala. Mayroong technically ginawa diamante. Nabuo sa paglipat ng grapayt sa mga sumusunod na pagbabago sa ilalim ng impluwensiya ng mataas na temperatura at isang tiyak na presyon. Sa pangkalahatan, diamond pagtunaw ng temperatura ay bilang mataas na bilang ang lakas - tungkol sa 3500 ⁰ C.
2. Graphite. Ang mga atom ay nakaayos tulad ng mga istraktura ng nakaraang sangkap, ngunit saturation nangyayari lamang tatlong mga link, at ang ikaapat ay magiging mas mahaba at mas matibay, ito nag-uugnay sa "layers" hexagonal lattice ring. Ang resulta ay na ang grapayt - ang malambot, madulas sa hipo materyal sa itim. Ito ay may mahusay na paglipat ng koryente at may isang mataas na temperatura ng pagtunaw - 3525 ⁰ C. sublimable - sublimated mula sa solid sa puno ng gas estado, bypassing ang liquid (sa temperatura ng 3700 ⁰ C). Carbon Density - 2.26 g / ^cm3, na kung saan ay mas mababa kaysa sa diyamante. Ito account para sa kanilang iba't ibang mga katangian. Dahil sa layered istraktura ng kristal sala-sala ay posible na gumamit ng grapayt para sa manufacturing mga hawakan ay simple lapis. Kapag nagsasagawa ng mga natuklap exfoliate papel at mag-iwan ng bakas sa papel sa itim.
3. Fullerenes. Ito ay bukas lamang sa mga mula sa 80s ng huling siglo. Sila ay kumakatawan sa isang pagbabago, na kung saan ang carbons ay interconnected sa isang espesyal na sarado matambok istraktura pagkakaroon ng isang guwang center. At ang hugis ng kristal - isang polyhedron, ang tamang samahan. Ang bilang ng mga atom ay kahit na. Ang pinakamahusay na-kilala na form ng fullerene C _60. Mga sample ng materyal na ito ay natagpuan sa mga pag-aaral:

• meteorites;
• sediments;
• folguritov;
• shungites;
• space kung saan ang gas na nakapaloob sa form.

Ang lahat ng mga varieties ng mga mala-kristal carbon ay ng mga praktikal na kahalagahan, dahil sila ay nagtataglay ng isang bilang ng mga kapaki-pakinabang na mga ari-arian sa art.

reaktibiti

Molecular carbon ay may isang mababang reaktibiti dahil sa kanyang matatag na configuration. Ginagawang posible upang umepekto lamang nagpapaalam atom dagdag na enerhiya at pagpilit na ang mga panlabas na antas ng mga electron sa singaw. Sa oras na ito ay magiging katumbas ng valency ng 4. Samakatuwid, ito ay may sa compounds ng estado oksihenasyon + 2, + 4, - 4.

Halos lahat ng mga reaksyon na may simpleng sangkap tulad ng mga riles at nonmetals, magaganap sa ilalim ng impluwensiya ng mataas na temperatura. Tiningnan elemento ay maaaring maging parehong oxidizing agent at isang pagbabawas ng agent. Gayunpaman, ang huli ay ang ari-arian ipinahayag lalo na masidhi, batay sa ang application na ito sa kanyang metalurhiko at iba pang mga industriya.

Sa pangkalahatan, ang kakayahan upang pumasok sa kemikal na pakikipag-ugnayan ay depende sa tatlong kadahilanan:

• carbon pagpapakalat;
• allotropic pagbabago;
• reaksyon temperatura.

Kaya, sa ilang mga kaso, ito nakikipag-ugnayan sa mga sumusunod na sangkap:

• nonmetals (hydrogen, oxygen);
• metal (aluminyo, bakal, kaltsyum, at iba pa);
• metal oxides at ang kanilang mga asing-gamot.

Sa acids at alkalis ay hindi reaksyon sa halogens ay napakabihirang. Ang pinaka-mahalagang katangian ng carbon - ang kakayahan upang bumuo ng mahabang chain sa bawat isa. Maaari silang ma-sarado sa isang loop hugis sumasanga. Dahil ang pagbuo ng organic compounds, na sa araw na numero sa mga milyon-milyong. Ang batayan ng mga dalawang compounds na elemento - carbon, hydrogen. Gayundin ang istraktura ay maaari ring isama ang iba pang mga atoms ng oxygen, nitrogen, sulfur, halogens, phosphorus, at iba pang mga metal.

Basic compounds at ang kanilang characterization

Mayroong maraming mga iba't ibang mga compounds sa isang komposisyon na kinabibilangan ng carbon. Formula pinaka-tanyag sa mga ito - CO ₂ - carbon dioxide. Gayunpaman, bilang karagdagan oxide, mayroong CO - monoksid o karbon monoksid at nedooksid C ₃ O _2.

Kabilang sa mga asing-gamot, na kinabibilangan ng mga aktibong elemento, ang pinaka-karaniwang ay ang calcium at magnesium carbonate. Kaya kaltsyum karbonat ay may isang bilang ng mga kasing-kahulugan sa pamagat, gaya ng masusumpungan sa kalikasan sa anyo:

• yeso;
• gawa sa marmol;
• limestone;
• dolomit.

Ang kahalagahan ng alkalina lupa metal carbonates ipinahayag sa ang katunayan na ang mga ito aktibong kalahok sa proseso ng pagbuo ng mga stalactites at stalagmites, at tubig bukal.

May karbon acid - isa pang compound na bumubuo ng isang carbon. Nito formula - H ₂ CO _3. Gayunpaman, sa maginoo form, ito ay lubhang hindi matatag at agad na in ang solusyon decomposes sa carbon dioxide at tubig. Samakatuwid, tanging kilala salts nito, ngunit ito ay hindi mismo, tulad ng isang solusyon.

carbon halides - ay nakuha higit sa lahat sa pamamagitan ng hindi direktang paraan, bilang direktang syntheses lamang sa napakataas na temperatura at mababang ani. Isa sa mga pinaka-karaniwang - CCL ₄ - carbon tetrachloride. Ang isang nakakalason tambalan na maaaring maging sanhi ng pagkalason sa pamamagitan ng paglanghap. Nakuha sa pamamagitan ng radikal photochemical reaksyon ng pagpapalit ng mga hydrogen atoms sa mitein.

Metal carbides - carbon compound, kung saan ito ay may isang oksihenasyon estado 4. Gayundin posibleng pagkakaroon ng mga asosasyon na may boron at silikon. Ang pangunahing pag-aari ng ilang mga carbides metal (aluminyo, tungsten, titan, niobiyum, tantalum, hafnium) - isang mataas na lakas at mahusay na paglipat ng koryente. Boron karbid B ₄ C - isa sa mga solid matapos diamond (9.5 Mohs). Ang mga compounds na ginagamit sa sining, pati na rin ang industriya ng kemikal bilang pinagkukunan ng hydrocarbons (kaltsyum karbid ng tubig ay humahantong sa ang pagbuo ng asetileno at kaltsyum haydroksayd).

Maraming mga metal alloys manufactured gamit ang carbon nang malaki-laki at dahil doon nagpapataas ng kanilang kalidad at pagtutukoy (bakal - isang haluang metal ng bakal at carbon).

Indibidwal na pansin ng maraming mga organic carbon compound, kung saan ito - isang pangunahing elemento na maaaring konektado sa parehong mga atoms sa katagalan kadena ng mga iba't ibang mga istraktura. Kabilang dito ang:

• alkanes;
• alkenes;
• arena;
• protina;
• carbohydrates;
• nucleic acids;
• alcohols;
• carboxylic acid at marami pang ibang mga klase ng mga sangkap.

Ang paggamit ng carbon

Kahulugan ng carbon compounds at ang kanyang allotropic pagbabago ng buhay ng tao ay napakataas. maaari kang tumawag sa ilan sa mga pinaka global na industriya, gawin itong malinaw na ito ay totoo.

1. Ang elementong ito ay bumubuo ng lahat ng uri ng fossil nagbibigay lakas mula sa kung saan ang isang tao na natatanggap ng enerhiya.
2. Metalurhiko industriya ay gumagamit ng carbon bilang isang malakas na pagbabawas ng ahente upang makabuo ng metal mula sa kanilang mga compounds. May ay malawakang ginagamit bilang carbonates.
3. Construction at chemical industriya ubusin ang isang malaking halaga ng carbon compounds sa synthesis ng mga bagong sangkap at upang makakuha ng mga kinakailangang mga produkto.

Isama rin ang naturang mga sektor ng ekonomiya, tulad ng:

• nuclear industriya;
• paggawa ng alahas;
• kagamitan (lubrication, mataas na temperatura crucibles, lapis, atbp);
• pagpapasiya ng geological edad ng mga bato - radioactive sinagan ¹⁴ C;
• carbon - kahanga-hangang adsorbent na maaaring magamit para sa filter na pagmamanupaktura.

Cycle sa kalikasan

Ang masa ng carbon naroroon sa likas na katangian, ay kasama sa isang pare-pareho ang cycle, na kung saan ay ginanap cyclically bawat segundo sa buong mundo. Kaya, atmospheric carbon source - CO ₂ ay nasisipsip ng mga halaman at lahat ng iba pang buhay na tao'y ay inilabas sa panahon ng hininga. Sa sandaling nasa himpapawid, muli ito ay nasisipsip, at kaya ang cycle ng patuloy. Kaya pagkalipol organic residues resulta sa release ng carbon at ang akumulasyon sa lupa, kung saan ito pagkatapos ay muling hinihigop ng buhay na organismo at discharged sa kapaligiran bilang gas.