Uglerod

uglerod-A; m. Kimyoviy element (C), tabiatdagi barcha organik moddalarning eng muhim komponenti. Uglerod atomlari. Uglerod miqdori ulushi. Uglerodsiz hayot mumkin emas.

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

uglerod

(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). Yer qobig'idagi uglerod miqdori 6,5 10 16 tonnani tashkil etadi.Uglerodning sezilarli miqdori (taxminan 10 13 tonna) qazib olinadigan yoqilg'ilar (ko'mir, tabiiy gaz, neft va boshqalar) tarkibiga, shuningdek, tarkibiga kiradi. atmosferadagi karbonat angidrid (6 10 11 t) va gidrosfera (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.

uglerod

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 doimo atmosferaning pastki qatlamlarida 14 N azot izotopida kosmik nurlanishdan neytronlar ta'sirida hosil bo'ladi:
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) uglerodning yangi shakli - fullerenlarni kashf etdi (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 - bu metall bo'lmagan.
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 haroratda 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. Tirik organizmlardagi uglerod miqdori quruq modda asosida suv o'simliklari va hayvonlari uchun 34,5-40%, quruqlik o'simliklari va hayvonlari uchun 45,4-46,5%, bakteriyalar uchun 54% ni tashkil qiladi. Organizmlarning hayoti davomida organik birikmalarning oksidlovchi parchalanishi CO 2 ning tashqi muhitga chiqishi bilan sodir bo'ladi. 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 .

Sinonimlar:

Boshqa lug'atlarda "uglerod" 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

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

uglerod- (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

Uglerod, ehtimol, sayyoramizdagi kimyoning eng ta'sirchan elementlaridan biri bo'lib, u juda ko'p turli xil organik va noorganik aloqalarni hosil qilishning noyob qobiliyatiga ega.

Bir so'z bilan aytganda, noyob xususiyatlarga ega bo'lgan uglerod birikmalari sayyoramizdagi hayotning asosidir.

Uglerod nima

Kimyoviy jadvalda D.I. Mendeleevning uglerodi oltinchi raqam bo'lib, 14-guruhga tegishli va "C" bilan belgilanadi.

Jismoniy xususiyatlar

Bu biologik molekulalar guruhiga kiruvchi vodorod birikmasi bo'lib, molyar massasi va molekulyar og'irligi 12,011, erish nuqtasi 3550 daraja.

Berilgan elementning oksidlanish darajasi quyidagicha bo'lishi mumkin: +4, +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3, -4, zichligi esa 2,25 g/sm3.

Agregat holatda uglerod qattiq, kristall panjara esa atomdir.

Uglerod quyidagi allotropik modifikatsiyalarga ega:

• grafit;
• fulleren;
• karabin

Atom tuzilishi

Moddaning atomi elektron konfiguratsiyaga ega - 1S 2 2S 2 2P 2. Tashqi sathda atom ikki xil orbitalda joylashgan 4 ta elektronga ega.

Agar elementning hayajonlangan holatini olsak, uning konfiguratsiyasi 1S 2 2S 1 2P 3 bo'ladi.

Bundan tashqari, moddaning atomi birlamchi, ikkilamchi, uchinchi darajali va to'rtinchi darajali bo'lishi mumkin.

Kimyoviy xossalari

Oddiy sharoitlarda element inert bo'lib, yuqori haroratlarda metallar va metall bo'lmaganlar bilan o'zaro ta'sir qiladi:

• metallar bilan o'zaro ta'sir qiladi, natijada karbidlar hosil bo'ladi;
• ftor (galogen) bilan reaksiyaga kirishadi;
• yuqori haroratlarda vodorod va oltingugurt bilan o'zaro ta'sir qiladi;
• harorat ko'tarilganda, oksidlardan metallar va metall bo'lmaganlarni kamaytirishni ta'minlaydi;
• 1000 daraja haroratda u suv bilan o'zaro ta'sir qiladi;
• harorat ko'tarilganda yonadi.

Uglerod ishlab chiqarish

Uglerod tabiatda qora grafit shaklida yoki juda kamdan-kam hollarda olmos shaklida bo'lishi mumkin. G'ayritabiiy grafit koksni kremniy oksidi bilan reaksiyaga kiritish natijasida hosil bo'ladi.

G'ayritabiiy olmoslar katalizatorlar bilan birga issiqlik va bosimni qo'llash orqali ishlab chiqariladi. Bu metallni eritadi va hosil bo'lgan olmos cho'kma shaklida chiqadi.

Azot qo'shilsa, sarg'ish olmoslar paydo bo'ladi, bor qo'shilishi esa mavimsi olmoslarni hosil qiladi.

Kashfiyot tarixi

Uglerod qadim zamonlardan beri odamlar tomonidan ishlatilgan. Yunonlar grafit va ko'mirni bilishgan va olmoslar birinchi marta Hindistonda topilgan. Aytgancha, odamlar ko'pincha o'xshash ko'rinishdagi birikmalarni grafit sifatida qabul qilishgan. Ammo shunga qaramay, grafit yozish uchun keng qo'llanilgan, chunki hatto "grafo" so'zi yunon tilidan "men yozaman" deb tarjima qilingan.

Hozirgi vaqtda grafit yozuvda ham qo'llaniladi, xususan, uni qalamlarda topish mumkin. 18-asrning boshlarida Braziliyada olmos savdosi boshlandi, ko'plab konlar topildi va 20-asrning ikkinchi yarmida odamlar g'ayritabiiy qimmatbaho toshlarni olishni o'rganishdi.

Hozirgi vaqtda sanoatda tabiiy bo'lmagan olmoslar, zargarlik buyumlarida esa haqiqiy olmoslar qo'llaniladi.

Uglerodning inson organizmidagi roli

Uglerod inson tanasiga oziq-ovqat bilan birga kiradi, kun davomida - 300 g. Va inson organizmidagi moddaning umumiy miqdori tana vaznining 21% ni tashkil qiladi.

Bu element 2/3 mushak va 1/3 suyaklardan iborat. Va gaz tanadan chiqarilgan havo yoki karbamid bilan birga chiqariladi.

Shuni ta'kidlash kerak: Ushbu moddasiz Yerdagi hayot mumkin emas, chunki uglerod tanaga atrofdagi dunyoning halokatli ta'siriga qarshi kurashishga yordam beradigan aloqalarni hosil qiladi.

Shunday qilib, element boshqa ko'plab muhim aloqalar uchun asos bo'lgan uzun zanjirlar yoki atomlarning halqalarini yaratishga qodir.

Tabiatda uglerodning paydo bo'lishi

Element va uning birikmalarini hamma joyda topish mumkin. Avvalo, biz moddaning er qobig'ining umumiy miqdorining 0,032% ni tashkil etishini ta'kidlaymiz.

Ko'mirda bitta elementni topish mumkin. Kristal element esa allotropik modifikatsiyalarda uchraydi. Shuningdek, havodagi karbonat angidrid miqdori doimiy ravishda oshib bormoqda.

Atrof-muhitdagi elementning katta konsentratsiyasini turli elementlar bilan birikmalar shaklida topish mumkin. Masalan, karbonat angidrid havoda 0,03% miqdorida mavjud. Ohaktosh yoki marmar kabi minerallar tarkibida karbonatlar mavjud.

Barcha tirik organizmlar uglerodning boshqa elementlar bilan birikmalarini o'z ichiga oladi. Bundan tashqari, tirik organizmlarning qoldiqlari neft va bitum kabi konlarga aylanadi.

Uglerodni qo'llash

Ushbu elementning birikmalari hayotimizning barcha sohalarida keng qo'llaniladi va ularning ro'yxati cheksiz bo'lishi mumkin, shuning uchun biz ulardan bir nechtasini ko'rsatamiz:

• grafit qalam simlari va elektrodlarida ishlatiladi;
• olmos zargarlik va burg'ulashda keng qo'llaniladi;
• uglerod temir javhari va kremniy kabi elementlarni olib tashlash uchun qaytaruvchi vosita sifatida ishlatiladi;
• asosan ushbu elementdan tashkil topgan faol uglerod tibbiyot sohasida, sanoatda va kundalik hayotda keng qo'llaniladi.

TA'RIF

Uglerod- davriy sistemaning oltinchi elementi. Belgilanishi - C lotincha "karboneum" dan. Ikkinchi davrda, IVA guruhida joylashgan. Metall bo'lmaganlarga ishora qiladi. Yadro zaryadi 6 ga teng.

Uglerod tabiatda erkin holatda ham, ko'plab birikmalar shaklida ham mavjud. Erkin uglerod olmos va grafit shaklida uchraydi. Qazib olinadigan ko'mirdan tashqari, Yerning tubida katta miqdordagi neft to'planishi mavjud. Karbonat kislota tuzlari, ayniqsa, kaltsiy karbonat, er qobig'ida juda ko'p miqdorda uchraydi. Havoda doimo karbonat angidrid mavjud. Nihoyat, o'simlik va hayvon organizmlari hosil bo'lishida uglerod ishtirok etadigan moddalardan iborat. Shunday qilib, bu element er yuzidagi eng keng tarqalgan elementlardan biridir, garchi uning er qobig'idagi umumiy miqdori atigi 0,1% ni tashkil qiladi.

Uglerodning atom va molekulyar massasi

Moddaning nisbiy molekulyar massasi (M r) - berilgan molekulaning massasi uglerod atomi massasining 1/12 dan necha marta katta ekanligini va elementning nisbiy atom massasi (A r) ni ko'rsatadigan raqam. kimyoviy element atomlarining o'rtacha massasi uglerod atomining 1/12 massasidan necha marta katta.

Erkin holatda uglerod monatomik molekulalar C shaklida mavjud bo'lganligi sababli, uning atom va molekulyar massalari qiymatlari mos keladi. Ular 12,0064 ga teng.

Uglerodning allotropiyasi va allotropik modifikatsiyalari

Erkin holatda uglerod kubik va olti burchakli (lonsdaleit) sistemada kristallanadigan olmos va olti burchakli tizimga kiruvchi grafit shaklida mavjud (1-rasm). Ko'mir, koks yoki kuyik kabi uglerod shakllari tartibsiz tuzilishga ega. Sintetik ravishda olingan allotropik modifikatsiyalar ham mavjud - bu karbin va polikumulen - C= C- yoki = C = C= tipidagi chiziqli zanjirli polimerlardan qurilgan uglerod navlari.

Guruch. 1. Uglerodning allotropik modifikatsiyalari.

Uglerodning allotropik modifikatsiyalari ham ma'lum bo'lib, ular quyidagi nomlarga ega: grafen, fulleren, nanotubalar, nanotolalar, astralen, shishasimon uglerod, ulkan nanotubalar; amorf uglerod, uglerod nanobudslari va uglerod nanofoam.

Uglerod izotoplari

Tabiatda uglerod 12 C (98,98%) va 13 C (1,07%) ikkita barqaror izotop shaklida mavjud. Ularning massa raqamlari mos ravishda 12 va 13 ga teng. 12 C uglerod izotopi atomining yadrosida oltita proton va olti neytron, 13 C izotopida esa bir xil miqdordagi proton va besh neytron mavjud.

Uglerodning bitta sun'iy (radioaktiv) izotopi mavjud, 14 C, yarimparchalanish davri 5730 yil.

Uglerod ionlari

Uglerod atomining tashqi energiya darajasi to'rtta elektronga ega, ular valentlik elektronlari:

1s 2 2s 2 2p 2.

Kimyoviy o'zaro ta'sir natijasida uglerod valentlik elektronlarini yo'qotishi mumkin, ya'ni. ularning donori bo'lib, musbat zaryadlangan ionlarga aylanadi yoki boshqa atomdan elektronlarni qabul qiladi, ya'ni. ularning qabul qiluvchisi bo'lib, manfiy zaryadlangan ionlarga aylanadi:

C 0 -2e → C 2+;

C 0 -4e → C 4+;

C 0 +4e → C 4- .

Molekula va uglerod atomi

Erkin holatda uglerod monotomik molekulalar shaklida mavjud C. Uglerod atomi va molekulasini tavsiflovchi ba'zi xususiyatlar:

Uglerod qotishmalari

Dunyo bo'ylab eng mashhur uglerod qotishmalari po'lat va quyma temirdir. Chelik temir va uglerod qotishmasi bo'lib, uglerod miqdori 2% dan oshmaydi. Cho'yanda (shuningdek, temir va uglerod qotishmasi) uglerod miqdori yuqori - 2 dan 4% gacha.

Muammoni hal qilishga misollar

MISOL 1

Mashq qilish	Tarkibida 0,1 massa ulushi aralashmalar bo`lgan 500 g ohaktosh yondirilganda qanday hajmdagi uglerod oksidi (IV) ajralib chiqadi (n.s.).
Yechim	Ohaktoshni yoqish reaksiya tenglamasini yozamiz: CaCO 3 = CaO + CO 2 -. Keling, sof ohaktosh massasini topamiz. Buning uchun birinchi navbatda uning aralashmalarsiz massa ulushini aniqlaymiz: w toza (CaCO 3) = 1 - w nopoklik = 1 - 0,1 = 0,9. m shaffof (CaCO 3) = m (CaCO 3) × w shaffof (CaCO 3); m aniq (CaCO 3) = 500 × 0,9 = 450 g. Keling, ohaktosh moddasi miqdorini hisoblaylik: n(CaCO 3) = m shaffof (CaCO 3) / M (CaCO 3); n (CaCO 3) = 450 / 100 = 4,5 mol. n(CaCO 3) :n(CO 2) = 1:1 reaksiya tenglamasiga ko‘ra, bu degani n(CaCO 3) = n (CO 2) = 4,5 mol. Keyin chiqarilgan uglerod oksidi (IV) hajmi quyidagilarga teng bo'ladi: V(CO 2) = n(CO 2) ×V m; V (CO 2) = 4,5 × 22,4 = 100,8 l.
Javob	100,8 l

2-MISA

Mashq qilish	11,2 g kaltsiy karbonatni neytrallash uchun 0,05 massa qismi yoki 5% vodorod xlorid bo'lgan qancha eritma kerak?
Yechim	Kaltsiy karbonatning vodorod xlorid bilan neytrallanish reaksiyasi tenglamasini yozamiz: CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2 -. Kaltsiy karbonat miqdorini topamiz: M(CaCO 3) = A r (Ca) + A r (C) + 3×A r (O); M (CaCO 3) = 40 + 12 + 3 × 16 = 52 + 48 = 100 g / mol. n(CaCO 3) = m (CaCO 3) / M (CaCO 3); n (CaCO 3) = 11,2 / 100 = 0,112 mol. Reaksiya tenglamasiga ko'ra n(CaCO 3) :n(HCl) = 1:2, ya'ni n (HCl) = 2 × n (CaCO 3) = 2 × 0,224 mol. Eritma tarkibidagi vodorod xloridning massasini aniqlaymiz: M (HCl) = A r (H) + A r (Cl) = 1 + 35,5 = 36,5 g / mol. m (HCl) = n (HCl) × M (HCl) = 0,224 × 36,5 = 8,176 g. Vodorod xlorid eritmasining massasini hisoblaymiz: m eritma (HCl) = m (HCl) × 100 / w (HCl); m eritma (HCl) = 8,176 × 100 / 5 = 163,52 g.
Javob	163,52 g

(birinchi elektron)

Uglerod(kimyoviy belgi C) Mendeleyev davriy sistemasining 2-davr asosiy kichik guruhining 4-guruh kimyoviy elementi, seriya raqami 6, izotoplarning tabiiy aralashmasining atom massasi 12,0107 g/mol.

Hikoya

Uglerod ko'mir shaklida qadimgi davrlarda metallarni eritish uchun ishlatilgan. Uglerodning allotropik modifikatsiyalari - olmos va grafit - qadimdan ma'lum. Uglerodning elementar tabiati A.Lavoisier tomonidan 1780-yillarning oxirida asos solingan.

ismning kelib chiqishi

Xalqaro nomi: carbō - ko'mir.

Jismoniy xususiyatlar

Uglerod juda xilma-xil jismoniy xususiyatlarga ega bo'lgan turli xil allotroplarda mavjud. Modifikatsiyalarning xilma-xilligi uglerodning har xil turdagi kimyoviy bog'lanishlar hosil qilish qobiliyatiga bog'liq.

Uglerod izotoplari

Tabiiy uglerod ikkita barqaror izotopdan iborat - 12 C (98,892%) va 13 C (1,108%) va bitta radioaktiv izotop 14 C (b-emitter, T ½ = 5730 yil), atmosferada va er qobig'ining yuqori qismida to'plangan. . U doimiy ravishda stratosferaning quyi qatlamlarida neytronlarning kosmik nurlanishdan azot yadrolariga ta'siri natijasida hosil bo'ladi: 14 N (n, p) 14 C, shuningdek, 1950-yillarning o'rtalaridan boshlab. atom elektr stantsiyalarining sun'iy mahsuloti va vodorod bombalarini sinovdan o'tkazish natijasida.

Toʻrtlamchi davr geologiyasi va arxeologiyasida keng qoʻllaniladigan radiokarbonli aniqlash usuli 14 C ning hosil boʻlishi va parchalanishiga asoslangan.

Uglerodning allotropik modifikatsiyalari

Uglerodning turli modifikatsiyalari tuzilishi sxemalari
a: olmos, b: grafit, c: lonsdaleit
d: fulleren - buckyball C 60, e: fulleren C 540, f: fulleren C 70
g: amorf uglerod, h: uglerod nanotubkasi

Uglerodning allotropiyasi

lonsdaleit

fullerenlar

uglerod nanotubalari

amorf uglerod

Ko'mir uglerod qora kuyikish

Uglerod atomining elektron orbitallari uning elektron orbitallarining gibridlanish darajasiga qarab turli geometriyaga ega bo'lishi mumkin. Uglerod atomining uchta asosiy geometriyasi mavjud.

Tetraedral - bir s- va uchta p-elektronlarni aralashtirish (sp 3 gibridlanish) natijasida hosil bo'ladi. Uglerod atomi tetraedrning markazida joylashgan bo'lib, tetraedrning uchlarida uglerod yoki boshqa atomlarga to'rtta ekvivalent s-bog'lar orqali bog'langan. Uglerod allotropik modifikatsiyalari olmos va lonsdaleit uglerod atomining ushbu geometriyasiga mos keladi. Uglerod bunday gibridlanishni, masalan, metan va boshqa uglevodorodlarda namoyon qiladi.

Trigonal - bir s- va ikkita p-elektron orbitallarini aralashtirish (sp²-gibridlanish) natijasida hosil bo'ladi. Uglerod atomi bir tekisda bir-biriga 120° burchak ostida joylashgan uchta ekvivalent s bog'lanishga ega. Gibridlanishda ishtirok etmaydigan, s bog’lar tekisligiga perpendikulyar joylashgan p-orbital boshqa atomlar bilan p bog’ hosil qilish uchun ishlatiladi. Ushbu uglerod geometriyasi grafit, fenol va boshqalarga xosdir.

Digonal - bir s- va bitta p-elektronlarni aralashtirish (sp-gibridlanish) natijasida hosil bo'ladi. Bunday holda, ikkita elektron bulut bir yo'nalish bo'ylab cho'zilgan va assimetrik dumbbelllarga o'xshaydi. Qolgan ikkita p elektron p bog'lanish hosil qiladi. Ushbu atom geometriyasiga ega uglerod maxsus allotropik modifikatsiyani - karbinni hosil qiladi.

Grafit va olmos

Uglerodning asosiy va yaxshi o'rganilgan kristalli modifikatsiyalari olmos va grafitdir. Oddiy sharoitlarda faqat grafit termodinamik barqaror, olmos va boshqa shakllar esa metastabildir. Atmosfera bosimi va 1200 K dan yuqori haroratlarda Qalmaz grafitga aylana boshlaydi, 2100 K dan yuqori bo'lsa, o'zgarish soniyalarda sodir bo'ladi. DN 0 o'tishi—1,898 kJ/mol. Oddiy bosimda uglerod 3780 K da sublimatsiya qiladi. Suyuq uglerod faqat ma'lum bir tashqi bosimda mavjud. Uch nuqta: grafit-suyuq-bug 'T = 4130 K, p = 10,7 MPa. Grafitning olmosga to'g'ridan-to'g'ri o'tishi 3000 K va 11-12 GPa bosimda sodir bo'ladi.

60 GPa dan yuqori bosimlarda metall o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan juda zich modifikatsiya C III (zichligi olmosning zichligidan 15-20% yuqori) hosil bo'lishi taxmin qilinadi. Yuqori bosim va nisbatan past haroratlarda (taxminan 1200 K) uglerodning olti burchakli modifikatsiyasi wurtsit tipidagi kristall panjara bilan - lonsdaleit (a = 0,252 nm, c = 0,412 nm, kosmik guruh P6 3 / tts), zichligi 3,51 hosil bo'ladi. yuqori yo'naltirilgan grafitdan g/sm³, ya'ni olmos bilan bir xil. Lonsdaleit meteoritlarda ham uchraydi.

Ultradispers olmoslar (nanoolmoslar)

1980-yillarda SSSRda uglerod o'z ichiga olgan materiallarning dinamik yuklanishi sharoitida o'ta nozik olmos (UDD) deb ataladigan olmosga o'xshash tuzilmalar paydo bo'lishi mumkinligi aniqlandi. Hozirgi vaqtda "nanoolmos" atamasi tobora ko'proq foydalanilmoqda. Bunday materiallardagi zarrachalar hajmi bir necha nanometrga teng. UDD hosil bo'lish shartlari sezilarli salbiy kislorod balansiga ega bo'lgan portlovchi moddalarning portlashi paytida amalga oshirilishi mumkin, masalan, TNT va geksogen aralashmalari. Bunday sharoitlar uglerod o'z ichiga olgan materiallar (organik moddalar, torf, ko'mir va boshqalar) mavjudligida osmon jismlarining Yer yuzasiga ta'sirida ham amalga oshirilishi mumkin. Shunday qilib, Tunguska meteoritining tushish zonasida o'rmon tagida UDAlar topildi.

Karbin

Molekulalarning zanjirli tuzilishi bilan olti burchakli tizim uglerodining kristalli modifikatsiyasi karbin deb ataladi. Zanjirlar polien tuzilishga (—C≡C—) yoki polikumulen tuzilishga (=C=C=) ega. Karbinning bir nechta shakllari ma'lum bo'lib, ular hujayra birligidagi atomlar soni, hujayra o'lchamlari va zichligi (2,68-3,30 g / sm³) bilan farqlanadi. Karbin tabiatda xaoit minerali (oq tomirlar va grafitdagi qo'shimchalar) shaklida uchraydi va sun'iy ravishda atsetilenning oksidlovchi degidropolikondensatsiyasi, lazer nurlanishining grafitga ta'siri, past haroratli plazmadagi uglevodorodlar yoki CCl 4 dan olinadi.

Karbin nozik kristalli qora kukun (zichligi 1,9-2 g/sm³) bo‘lib, yarim o‘tkazuvchanlik xususiyatiga ega. Atomlarning uzun zanjirlaridan sun'iy sharoitda olinadi uglerod, bir-biriga parallel ravishda yotqizilgan.

Karbin uglerodning chiziqli polimeridir. Karbin molekulasida uglerod atomlari zanjirlarda navbatma-navbat yoki uch va bitta bog'lar (polien strukturasi) yoki doimiy ravishda qo'sh bog'lar (polikumulin strukturasi) orqali bog'lanadi. Bu moddani birinchi marta 60-yillarning boshlarida sovet kimyogarlari V.V.Korshak, A.M.Sladkov, V.I.Kasatochkin va Yu.P.Kudryavtsevlar olgan. V SSSR Fanlar akademiyasining Organoelement birikmalari instituti.Karbin yarim o'tkazuvchanlik xususiyatiga ega va yorug'lik ta'sirida uning o'tkazuvchanligi juda oshadi. Birinchi amaliy dastur bu xususiyatga asoslangan - fotosellarda.

Fullerenlar va uglerod nanotubalari

Uglerod, shuningdek, klaster zarralari C 60, C 70, C 80, C 90, C 100 va shunga o'xshashlar (fulerenlar), shuningdek, grafenlar va nanotubalar shaklida ham ma'lum.

Amorf uglerod

Amorf uglerodning tuzilishi bir kristalli (har doim aralashmalar mavjud) grafitning tartibsiz tuzilishiga asoslanadi. Bular koks, qo'ng'ir va qora ko'mirlar, qora uglerod, kuyikish, faol uglerod.

Tabiatda bo'lish

Yer qobig'idagi uglerod miqdori massa bo'yicha 0,1% ni tashkil qiladi. Erkin uglerod tabiatda olmos va grafit shaklida uchraydi. Uglerodning asosiy qismi tabiiy karbonatlar (ohaktoshlar va dolomitlar), qazilma yoqilgʻilar - antrasit (94-97% S), qoʻngʻir koʻmir (64-80% S), bitum koʻmir (76-95% C), neft shaklida boʻladi. slanets (56- 78% C), neft (82-87% C), yonuvchi tabiiy gazlar (99% gacha metan), torf (53-56% C), shuningdek, bitum va boshqalar Atmosfera va gidrosferada. u karbonat angidrid CO 2 shaklida uchraydi, havoda massa bo'yicha 0,046% CO 2, daryolar, dengizlar va okeanlar suvlarida ~60 marta ko'p. Uglerod o'simliklar va hayvonlar tarkibiga kiradi (~18%).
Inson tanasi uglerodga oziq-ovqat orqali kiradi (odatda kuniga taxminan 300 g). Inson tanasidagi umumiy uglerod miqdori taxminan 21% ga etadi (70 kg tana vazniga 15 kg). Uglerod mushak massasining 2/3 qismini va suyak massasining 1/3 qismini tashkil qiladi. Tanadan asosan nafas chiqarilgan havo (karbonat angidrid) va siydik (karbamid) orqali chiqariladi.
Tabiatdagi uglerod aylanishi biologik aylanishni, qazib olinadigan yoqilg'ilarning yonishi paytida atmosferaga CO 2 ning vulqon gazlaridan, issiq mineral buloqlardan, okean suvlarining sirt qatlamlaridan va boshqalarni o'z ichiga oladi. Biologik aylanish haqiqatdan iborat. CO 2 shaklidagi uglerod o'simliklar tomonidan troposferadan so'riladi. Keyin biosferadan u yana geosferaga qaytadi: o'simliklar bilan birga uglerod hayvonlar va odamlarning tanasiga kiradi, so'ngra hayvon va o'simlik materiallari chirishda tuproqqa va CO 2 shaklida atmosferaga kiradi.

Bug 'holatida va azot va vodorod bilan birikmalar shaklida uglerod Quyosh, sayyoralar atmosferasida, tosh va temir meteoritlarida uchraydi.

Ko'pgina uglerod birikmalari va birinchi navbatda uglevodorodlar kovalent birikmalarning aniq xususiyatiga ega. C atomlarining bir-biri bilan oddiy, qo'sh va uch tomonlama bog'lanishlarining mustahkamligi, C atomlaridan barqaror zanjirlar va tsikllar hosil qilish qobiliyati organik kimyoda o'rganiladigan juda ko'p miqdordagi uglerodli birikmalarning mavjudligini aniqlaydi.

Kimyoviy xossalari

Oddiy haroratlarda uglerod kimyoviy jihatdan inertdir, etarlicha yuqori haroratlarda u ko'plab elementlar bilan birlashadi va kuchli qaytaruvchi xususiyatga ega. Uglerodning turli shakllarining kimyoviy faolligi quyidagi tartibda kamayadi: amorf uglerod, grafit, olmos; havoda ular mos ravishda 300-500 ° C, 600-700 ° C va 850-1000 ° C dan yuqori haroratlarda yonadi.

Oksidlanish darajasi +4, -4, kamdan-kam hollarda +2 (CO, metall karbidlar), +3 (C2N2, galogenyanidlar); elektronga yaqinlik 1,27 eV; C 0 dan C 4+ ga ketma-ket o'tish paytida ionlanish energiyasi mos ravishda 11,2604, 24,383, 47,871 va 64,19 eV ni tashkil qiladi.

Noorganik birikmalar

Uglerod ko'plab elementlar bilan reaksiyaga kirishib, karbidlarni hosil qiladi.

Yonish mahsulotlari - karbon monoksit CO va karbonat angidrid CO 2. Stabil bo'lmagan oksidi C 3 O 2 (erish nuqtasi -111 ° C, qaynash nuqtasi 7 ° C) va boshqa ba'zi oksidlar ham ma'lum. Grafit va amorf uglerod H 2 bilan 1200 ° C da, F 2 bilan 900 ° C da reaksiyaga kirisha boshlaydi.

CO 2 suv bilan kuchsiz karbonat kislota hosil qiladi - H 2 CO 3, tuzlar hosil qiladi - Karbonatlar. Er yuzida eng keng tarqalgan karbonatlar kaltsiy (bo'r, marmar, kaltsit, ohaktosh va boshqa minerallar) va magniy (dolomit).

Galogenlar, gidroksidi metallar va boshqa moddalar bilan grafit inklyuziya birikmalarini hosil qiladi. N2 muhitda uglerod elektrodlari orasiga elektr razryad o'tkazilganda siyanogen hosil bo'ladi, yuqori haroratlarda uglerodning H2 va N2 aralashmasi bilan o'zaro ta'siri gidrosiyan kislotasini hosil qiladi. Oltingugurt bilan uglerod uglerod disulfidini hosil qiladi CS 2, CS va C 3 S 2 ham ma'lum. Uglerod ko'pchilik metallar, bor va kremniy bilan karbidlarni hosil qiladi. Uglerodning suv bug'i bilan reaksiyasi sanoatda muhim ahamiyatga ega: C + H 2 O = CO + H 2 (Qattiq yoqilg'ining gazlanishi). Qizdirilganda uglerod metall oksidlarini metallarga aylantiradi, bu metallurgiyada keng qo'llaniladi.

Organik birikmalar

Uglerodning polimer zanjirlarini hosil qilish qobiliyati tufayli noorganiklardan ancha katta bo'lgan va organik kimyoda o'rganiladigan uglerod asosidagi birikmalarning ulkan sinfi mavjud. Ular orasida eng keng tarqalgan guruhlar mavjud: uglevodorodlar, oqsillar, yog'lar va boshqalar.

Uglerod birikmalari er yuzidagi hayotning asosini tashkil qiladi va ularning xossalari asosan bunday hayot shakllari mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan sharoitlarni belgilaydi. Tirik hujayralardagi atomlar soni bo'yicha uglerodning ulushi taxminan 25% ni, massa ulushi bo'yicha esa taxminan 18% ni tashkil qiladi.

Ilova

Grafit qalam sanoatida qo'llaniladi. Bundan tashqari, ayniqsa yuqori yoki past haroratlarda moylash vositasi sifatida ishlatiladi.

Olmos, o'zining ajoyib qattiqligi tufayli, ajralmas abraziv materialdir. Matkaplarning silliqlash qo'shimchalari olmos bilan qoplangan. Bundan tashqari, kesilgan olmoslar zargarlik buyumlarida qimmatbaho toshlar sifatida ishlatiladi. O'zining noyobligi, yuqori dekorativ fazilatlari va tarixiy holatlarning kombinatsiyasi tufayli olmos har doim eng qimmat qimmatbaho tosh hisoblanadi. Olmosning juda yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi (2000 Vt / mK gacha) uni yarimo'tkazgich texnologiyasi uchun protsessorlar uchun substrat sifatida istiqbolli materialga aylantiradi. Ammo nisbatan yuqori narx (taxminan $50/gram) va olmosni qayta ishlashning qiyinligi bu sohada foydalanishni cheklaydi.
Farmakologiya va tibbiyotda turli xil uglerod birikmalari - karbonat kislota va karboksilik kislotalarning hosilalari, turli xil geterosikllar, polimerlar va boshqa birikmalar keng qo'llaniladi. Shunday qilib, karbolen (faollashtirilgan uglerod) tanadan turli toksinlarni so'rish va olib tashlash uchun ishlatiladi; grafit (malham shaklida) - teri kasalliklarini davolash uchun; radioaktiv uglerod izotoplari - ilmiy tadqiqotlar uchun (radiokarbonlarni aniqlash).

Uglerod inson hayotida katta rol o'ynaydi. Uning qo'llanilishi bu ko'p qirrali elementning o'zi kabi xilma-xildir.

Uglerod barcha organik moddalarning asosidir. Har qanday tirik organizm asosan ugleroddan iborat. Uglerod hayotning asosidir. Tirik organizmlar uchun uglerod manbai odatda atmosfera yoki suvdan CO 2 hisoblanadi. Fotosintez orqali u biologik oziq-ovqat zanjirlariga kiradi, unda tirik mavjudotlar bir-birini yoki bir-birining qoldiqlarini yutib yuboradi va shu orqali o'z tanalarini qurish uchun uglerod oladi. Uglerodning biologik aylanishi oksidlanish va atmosferaga qaytish yoki ko'mir yoki neft shaklida ko'mish bilan tugaydi.

Qazib olinadigan yoqilg'i shaklidagi uglerod: ko'mir va uglevodorodlar (neft, tabiiy gaz) insoniyat uchun eng muhim energiya manbalaridan biridir.

Toksik ta'sir

Uglerod atmosfera aerozollarining bir qismidir, buning natijasida mintaqaviy iqlim o'zgarishi va quyoshli kunlar soni kamayishi mumkin. Uglerod avtomobillarning chiqindi gazlarida, issiqlik elektr stansiyalarida ko‘mirni yoqish jarayonida, ko‘mirni ochiq usulda qazib olishda, yer osti gazlashtirishda, ko‘mir konsentratlarini ishlab chiqarishda va hokazolarda kuyik ko‘rinishida atrof muhitga kiradi. Yonish manbalari ustidagi uglerod kontsentratsiyasi. 100-400 mkg/m³, yirik shaharlarda 2, 4-15,9 mkg/m³, qishloq joylarda 0,5-0,8 mkg/m³. Atom elektr stansiyalaridan chiqadigan gaz aerozol chiqindilari bilan (6-15).10 9 Bq/sutka 14 CO 2 atmosferaga kiradi.

Atmosfera aerozollaridagi yuqori uglerod miqdori aholi orasida, ayniqsa yuqori nafas yo'llari va o'pkada kasallanishning kuchayishiga olib keladi. Kasbiy kasalliklar - asosan antrakoz va chang bronxitlari. Ish maydoni havosida, MPC, mg/m³: olmos 8,0, antrasit va koks 6,0, ko'mir 10,0, uglerod qora va uglerod changi 4,0; atmosfera havosida maksimal bir martalik 0,15, o'rtacha sutkalik 0,05 mg/m³.

Protein molekulalariga (ayniqsa, DNK va RNKda) kiritilgan 14 C ning toksik ta'siri beta zarralari va azot yadrolarining radiatsiya ta'siri (14 C (b) → 14 N) va transmutatsiya effekti bilan belgilanadi - a. S atomining atomga aylanishi natijasida molekulaning kimyoviy tarkibining o'zgarishi N. Ishchi hudud havosida 14 S ruxsat etilgan konsentratsiya DK A 1,3 Bq/l, atmosfera havosida DK B 4,4 Bq/ l, suvda 3.0.10 4 Bq / l, nafas olish tizimi orqali maksimal ruxsat etilgan iste'mol 3 ,2.10 8 Bq / yil.

qo'shimcha ma'lumot

- Uglerod birikmalari
- Radiokarbonlarni aniqlash
- ortokarboksilik kislota

Uglerodning allotropik shakllari:

Olmos
Grafen
Grafit
Karbin
Lonsdaleit
Uglerod nanotubalari
Fullerenlar

Amorf shakllar:

Qurum
Karbon qora
Ko'mir

Uglerod izotoplari:

Beqaror (bir kundan kam): 8C: Uglerod-8, 9C: Uglerod-9, 10C: Uglerod-10, 11C: Uglerod-11
Barqaror: 12C: Uglerod-12, 13C: Uglerod-13
10–10 000 yil: 14C: Uglerod-14
Beqaror (24 soatdan kam): 15C: Uglerod-15, 16C: Uglerod-16, 17C: Uglerod-17, 18C: Uglerod-18, 19C: Uglerod-19, 20C: Uglerod-20, 21C: Uglerod-21, 22C: Uglerod-22

Nuklidlar jadvali

Uglerod, karbon, C (6)
Uglerod (inglizcha Carbon, frantsuzcha Carbone, nemis Kohlenstoff) ko'mir, kuyik va kuyik shaklida insoniyatga qadimdan ma'lum; taxminan 100 ming yil oldin, ota-bobolarimiz olovni o'zlashtirganlarida, ular har kuni ko'mir va kuyikish bilan shug'ullanishgan. Ehtimol, juda erta odamlar uglerod - olmos va grafitning allotropik modifikatsiyalari, shuningdek, qazib olingan ko'mir bilan tanishgan. Uglerod o'z ichiga olgan moddalarning yonishi insonni qiziqtirgan birinchi kimyoviy jarayonlardan biri bo'lganligi ajablanarli emas. Yonayotgan modda olov bilan iste'mol qilinganda yo'qolganligi sababli, yonish moddaning parchalanish jarayoni deb hisoblangan va shuning uchun ko'mir (yoki uglerod) element hisoblanmagan. Element yong'in edi, bu yonish bilan birga keladigan hodisa; Elementlar haqidagi qadimgi ta'limotlarda olov odatda elementlardan biri sifatida namoyon bo'ladi. XVII - XVIII asrlar oxirida. Becher va Stahl tomonidan ilgari surilgan flogiston nazariyasi paydo bo'ldi. Bu nazariya har bir yonuvchi tanada yonish jarayonida bug'lanib ketadigan maxsus elementar modda - vaznsiz suyuqlik - flogiston mavjudligini tan oldi.

Ko'p miqdorda ko'mir yoqilganda, faqat ozgina kul qoladi; flogistika ko'mirni deyarli toza flogiston deb hisoblagan. Bu, xususan, ko'mirning "flogistik" ta'sirini - uning "ohak" va rudalardan metallarni tiklash qobiliyatini tushuntirdi. Keyinchalik flogistika, Reaumur, Bergman va boshqalar allaqachon ko'mirning elementar modda ekanligini tushuna boshladilar. Biroq, "toza ko'mir" birinchi bo'lib ko'mir va boshqa moddalarning havo va kislorodda yonish jarayonini o'rgangan Lavoisier tomonidan tan olingan. Guiton de Morveau, Lavoisier, Berthollet va Fourcroix (1787) tomonidan yozilgan "Kimyoviy nomenklatura usuli" kitobida frantsuzcha "sof ko'mir" (charbone pur) o'rniga "uglerod" (uglerod) nomi paydo bo'ldi. Xuddi shu nom ostida uglerod Lavoisierning "Kimyo bo'yicha boshlang'ich darsligi" ning "Oddiy jismlar jadvali" da uchraydi. 1791 yilda ingliz kimyogari Tennant birinchi bo'lib erkin uglerodni qo'lga kiritdi; u fosfor bug'ini kaltsiylangan bo'r ustiga o'tkazdi, natijada kaltsiy fosfat va uglerod hosil bo'ldi. Olmos kuchli qizdirilganda qoldiq qoldirmasdan yonishi uzoq vaqtdan beri ma'lum. 1751 yilda frantsuz qiroli Frensis I yonish tajribalari uchun olmos va yoqut berishga rozi bo'ldi, shundan keyin bu tajribalar hatto modaga aylandi. Ma'lum bo'lishicha, faqat olmos yonadi va yoqut (xrom aralashmasi bo'lgan alyuminiy oksidi) ateşleme linzalari markazida uzoq vaqt isishiga zarar bermasdan bardosh bera oladi. Lavuazye yirik yondiruvchi mashina yordamida olmoslarni yoqish bo‘yicha yangi tajriba o‘tkazdi va olmos kristalli uglerod degan xulosaga keldi. Uglerodning ikkinchi allotropi - grafit alkimyoviy davrda o'zgartirilgan qo'rg'oshin jilosi hisoblangan va plumbago deb nomlangan; Faqat 1740 yilda Pott grafitda qo'rg'oshin aralashmalari yo'qligini aniqladi. Scheele grafitni o'rgangan (1779) va flogist sifatida uni oltingugurt tanasining maxsus turi, bog'langan "havo kislotasi" (CO2) va ko'p miqdordagi flogistonni o'z ichiga olgan maxsus mineral ko'mir deb hisoblagan.

Yigirma yil o'tgach, Guiton de Morveau olmosni grafitga, keyin esa ehtiyotkorlik bilan isitish orqali karbonat kislotasiga aylantirdi.

Carboneum xalqaro nomi lotin tilidan olingan. uglerod (ko'mir). Bu so'z juda qadimiy kelib chiqqan. Bu krema bilan taqqoslanadi - kuyish; ildiz sag, kal, ruscha gar, gal, gol, sanskritcha sta qaynamoq, pishirmoq degan ma’nolarni bildiradi. "Karbo" so'zi boshqa Evropa tillarida (uglerod, charbone va boshqalar) uglerod nomlari bilan ham bog'liq. Nemis Kohlenstoff Kohle - ko'mirdan (qadimgi nemis kolo, shved kylla - isitish uchun) keladi. Qadimgi rus ugorati yoki ugarati (kuyish, kuydirish) ildiziga ega gar yoki tog'lar, golga o'tish mumkin; qadimgi rus yugalidagi ko'mir yoki ko'mir, xuddi shu kelib chiqishi. Olmos (Diamante) so'zi qadimgi yunoncha - buzilmas, burilmas, qattiq va yunoncha grafit - yozaman.

19-asr boshlarida. rus kimyoviy adabiyotidagi eski ko'mir so'zi ba'zan "karbonat" so'zi bilan almashtirildi (Scherer, 1807; Severgin, 1815); 1824 yildan Solovyov uglerod nomini kiritdi.

Uglerod (C) - atom og'irligi 12 bo'lgan davriy jadvalning oltinchi elementi. Element metall bo'lmagan va izotopi 14 C. Uglerod atomining tuzilishi barcha organik kimyoning asosini tashkil qiladi, chunki barcha organik moddalar uglerod molekulalarini o'z ichiga oladi. .

uglerod atomi

Mendeleyev davriy sistemasidagi uglerodning o‘rni:

• oltinchi seriya raqami;
• to'rtinchi guruh;
• ikkinchi davr.

Guruch. 1. Uglerodning davriy sistemadagi o‘rni.

Jadvaldagi ma'lumotlarga asoslanib, biz uglerod elementi atomining tuzilishi oltita elektron joylashgan ikkita qobiqni o'z ichiga oladi degan xulosaga kelishimiz mumkin. Organik moddalar tarkibiga kiruvchi uglerodning valentligi doimiy va IV ga teng. Bu shuni anglatadiki, tashqi elektron sathida to'rtta elektron, ichki sathida ikkita elektron mavjud.

To'rt elektrondan ikkitasi sferik 2s orbitalni, qolgan ikkitasi esa 2p gantel orbitalini egallaydi. Hayajonlangan holatda 2s orbitaldan bitta elektron 2p orbitallardan biriga o'tadi. Elektron bir orbitaldan ikkinchisiga o'tganda energiya sarflanadi.

Shunday qilib, hayajonlangan uglerod atomida to'rtta juftlashtirilmagan elektron mavjud. Uning konfiguratsiyasini 2s 1 2p 3 formulasi bilan ifodalash mumkin. Bu boshqa elementlar bilan to'rtta kovalent aloqa hosil qilish imkonini beradi. Misol uchun, metan molekulasida (CH4) uglerod to'rtta vodorod atomi bilan bog' hosil qiladi - vodorod va uglerodning s orbitallari o'rtasida bitta aloqa va uglerodning p orbitallari va vodorodning s orbitallari o'rtasida uchta bog'lanish.

Uglerod atomining tuzilishini +6C) 2) 4 yoki 1s 2 2s 2 2p 2 shaklida ifodalash mumkin.

Guruch. 2. Uglerod atomining tuzilishi.

Jismoniy xususiyatlar

Uglerod tabiatda toshlar shaklida uchraydi. Uglerodning bir nechta allotropik modifikatsiyalari ma'lum:

• grafit;
• olmos;
• karabin;
• ko'mir;
• qurum.

Bu moddalarning barchasi kristall panjarasining tuzilishida farqlanadi. Eng qattiq modda, olmos uglerodning kub shakliga ega. Yuqori haroratlarda olmos olti burchakli tuzilishga ega grafitga aylanadi.

Guruch. 3. Grafit va olmosning kristall panjaralari.

Kimyoviy xossalari

Uglerodning atom tuzilishi va boshqa moddaning to'rtta atomini biriktirish qobiliyati elementning kimyoviy xossalarini aniqlaydi. Uglerod metallar bilan reaksiyaga kirishib, karbidlarni hosil qiladi:

• Ca + 2C → CaC 2;
• Cr + C → CrC;
• 3Fe + C → Fe 3 C.

Metall oksidlari bilan ham reaksiyaga kirishadi:

• 2ZnO + C → 2Zn + CO 2;
• PbO + C → Pb + CO;
• SnO 2 + 2C → Sn + 2CO.

Yuqori haroratlarda uglerod metall bo'lmaganlar, xususan vodorod bilan reaksiyaga kirishib, uglevodorodlarni hosil qiladi:

C + 2H 2 → CH 4.

Kislorod bilan uglerod karbonat angidrid va uglerod oksidini hosil qiladi:

• C + O 2 → CO 2;
• 2C + O 2 → 2SO.

Uglerod oksidi suv bilan o'zaro ta'sirlashganda ham hosil bo'ladi.