อะตอมนี้ ... คาร์บอน - คาร์บอน คาร์บอนน้ำหนัก

หนึ่งในองค์ประกอบที่น่าแปลกใจมากที่สุดซึ่งสามารถที่จะก่อให้เกิดความหลากหลายที่ดีของสารจากธรรมชาติอินทรีย์และอนินทรีคาร์บอน มันเป็นคุณสมบัติที่ผิดปกติมากขององค์ประกอบที่ยังคง Mendeleev คาดการณ์อนาคตที่ดีไม่พูดถึงคุณสมบัติที่เปิดเผยยัง

ต่อมาได้รับการยืนยันในทางปฏิบัติ มันกลายเป็นที่รู้กันว่าเขา - องค์ประกอบ biogenic หัวหน้าของดาวเคราะห์ของเราซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิตทุกอย่าง นอกจากนี้ยังมีความสามารถที่มีอยู่ในรูปแบบที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงในทุกประการ แต่มีเพียงของอะตอมคาร์บอน

โดยทั่วไปโดยเฉพาะอย่างยิ่งในโครงสร้างนี้เป็นจำนวนมากก็อยู่กับพวกเขาและจะพยายามที่จะมองไปที่บทความ

คาร์บอน: สูตรและตำแหน่งในระบบเซลล์

ระบบระยะขององค์ประกอบคาร์บอนอยู่ใน IV (ตามตัวอย่างใหม่ 14) กลุ่มกลุ่มย่อยหลัก หมายเลขซีเรียลของ 6 และน้ำหนักอะตอมของ 12.011 ทำเครื่องหมายสัญญาณบ่งชี้องค์ประกอบ C ชื่อในภาษาละติน - carboneum มีรูปแบบที่แตกต่างกันในการที่มีคาร์บอนอยู่ สูตรคือมันแตกต่างกันมากและขึ้นอยู่กับการปรับเปลี่ยนที่เฉพาะเจาะจง

แต่จะเขียนสมการปฏิกิริยาแทนเฉพาะของหลักสูตร โดยทั่วไปเมื่อมันเป็นสารในรูปแบบบริสุทธิ์นำคาร์บอนสูตรโมเลกุล C โดยไม่ต้องจัดทำดัชนี

ประวัติความเป็นมาของการค้นพบขององค์ประกอบ

โดยตัวมันเององค์ประกอบนี้ได้รับการรู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณมากที่สุด หลังจากที่ทุกคนเป็นหนึ่งในแร่ธาตุที่สำคัญที่สุดในธรรมชาติ - มันเป็นถ่านหิน ดังนั้นสำหรับโบราณชาวกรีกโรมันและคนอื่น ๆ ความลับที่เขาไม่ได้

นอกเหนือไปจากสายพันธุ์นี้ยังใช้เพชรและกราไฟท์ ด้วยที่ผ่านมาเป็นเวลานานก็มีจำนวนมากของสถานการณ์ที่ซับซ้อนเช่นมักจะไม่มีการวิเคราะห์องค์ประกอบของสารกราไฟท์นำเช่น:

• นำเงิน
• คาร์ไบด์เหล็ก
• ซัลไฟด์โมลิบดีนัม

พวกเขาทั้งหมดถูกทาสีดำและเพื่อให้ได้รับการพิจารณาเพื่อกราไฟท์ ต่อมาความเข้าใจผิดนี้ก็ชัดเจนและรูปแบบของคาร์บอนนี้ได้กลายเป็นตัวเอง

ตั้งแต่ 1725 มีมูลค่าการค้าขนาดใหญ่ของการซื้อเพชรและในปี 1970 เข้าใจเทคโนโลยีสำหรับการผลิตพวกเขาทำเทียม ตั้งแต่ 1779 ขอบคุณในการทำงานคาร์ลาชีลการตรวจสอบคุณสมบัติทางเคมีซึ่งแสดงให้เห็นคาร์บอน นี่คือจุดเริ่มต้นของชุดของการค้นพบที่สำคัญในด้านขององค์ประกอบที่และกลายเป็นพื้นฐานสำหรับการชี้แจงของคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของตนทั้งหมดที่

ไอโซโทปของคาร์บอนในธรรมชาติและการจัดจำหน่าย

แม้จะมีความจริงที่ว่าองค์ประกอบในคำถาม - สารอาหารที่จำเป็นเนื้อหาทั้งหมดเป็น 0.15% ของน้ำหนักตัวของเปลือกโลก นี้เกิดขึ้นโดยความจริงที่ว่ามันอยู่ภายใต้การไหลเวียนอย่างต่อเนื่อง, การไหลเวียนของธรรมชาติในธรรมชาติ

โดยทั่วไปสารอื่น ๆ อาจได้กล่าวถึงธรรมชาติแร่ธาตุซึ่งในองค์ประกอบรวมถึงคาร์บอน เหล่านี้เป็นหินธรรมชาติเช่น:

• Dolomites และหินปูน;
• แอนทราไซต์;
• หินน้ำมัน;
• ก๊าซธรรมชาติ
• ถ่านหิน
• น้ำมัน
• ลิกไนต์ ;
• พีท;
• น้ำมันดิน

นอกจากนี้เราไม่ควรลืมเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตที่มีเพียงพื้นที่เก็บข้อมูลของสารประกอบคาร์บอน หลังจากพวกเขาจะเกิดขึ้นจากโปรตีนไขมันคาร์โบไฮเดรตกรดนิวคลีอิกและทำให้โมเลกุลโครงสร้างที่สำคัญที่สุด โดยทั่วไปการแปลงของมวลของร่างกาย 70 กก. 15 ตรงกับองค์ประกอบบริสุทธิ์ และเพื่อให้ทุกคนไม่ต้องพูดถึงสัตว์พืชและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ

ถ้าเราพิจารณา องค์ประกอบของอากาศ และน้ำที่เป็นแหล่งน้ำและบรรยากาศโดยรวมมีปัจจุบันที่มีส่วนผสมของคาร์บอนออกซิเจนแสดงโดยสูตร CO ₂ ก๊าซหรือก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ - หนึ่งของก๊าซที่สำคัญเป็นคนละอากาศ ในรูปแบบนี้ส่วนมวลของคาร์บอน 0.046% ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายมากขึ้นในน่านน้ำของมหาสมุทร

มวลอะตอมของคาร์บอนเป็นองค์ประกอบเป็น 12.011 เป็นที่รู้จักกันว่าค่านี้จะคำนวณเป็นค่าเฉลี่ยระหว่างน้ำหนักอะตอมของทุกสายพันธุ์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติไอโซโทปที่ได้รับความชุกของพวกเขา (เป็นเปอร์เซ็นต์) ดังนั้นจึงเป็นสารในคำถาม มีสามไอโซโทปหลักซึ่งอยู่ในรูปของคาร์บอนที่มี พวกเขาคือ

• ¹² C - ส่วนมวลของมันในส่วนใหญ่ของ 98.93%;
• ¹³ C - 1.07%;
• ¹⁴ C - กัมมันตรังสีครึ่งชีวิตของ 5700 ปีที่ผ่านมามีเสถียรภาพเบต้าอีซีแอล

ในทางปฏิบัติของการกำหนดตัวอย่างอายุ geochronological ที่ใช้กันทั่วไปกัมมันตรังสีไอโซโทป ¹⁴ C ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้เพราะระยะเวลาที่ยาวนานของการสลายตัว

การปรับเปลี่ยน allotropic ขององค์ประกอบ

คาร์บอน - เป็นองค์ประกอบซึ่งอยู่ในรูปของสารที่เรียบง่ายที่มีอยู่ในหลายรูปแบบ นั่นคือมันสามารถที่จะรูปแบบที่ใหญ่ที่สุดที่รู้จักกันในวันที่จำนวนของการปรับเปลี่ยน allotropic

1. รูปแบบคริสตัล - อยู่ในรูปแบบของโครงสร้างที่เป็นของแข็งที่มีตาข่ายปกติของประเภทอะตอม กลุ่มนี้รวมถึงสายพันธุ์เช่น:

• เพชร;
• ฟูลเลอรี;
• graphites;
• carbines;
• lonsdaleite;
• เส้นใยคาร์บอน และหลอด

ทั้งหมดเหล่านี้โครงสร้างผลึกตาข่ายที่แตกต่างกันซึ่งในโหนด - อะตอมของคาร์บอน ดังนั้นไม่ซ้ำกันทั้งหมดไม่ได้คล้ายกันคุณสมบัติทั้งทางกายภาพและเคมี

2. รูปแบบ Amorphous - รูปแบบของคาร์บอนอะตอมในโครงสร้างของสารธรรมชาติบางอย่าง นั่นคือมันเป็นสายพันธุ์ที่ไม่บริสุทธิ์และมีสิ่งสกปรกขององค์ประกอบอื่น ๆ ในปริมาณที่น้อย กลุ่มนี้รวมถึง:

• ถ่าน;
• หินและไม้;
• สีดำ;
• Nanofoam คาร์บอน;
• แอนทราไซต์;
• เหลือบ;
• วัสดุเกรดทางเทคนิค

พวกเขายังรวมคุณสมบัติของโครงสร้างผลึกตาข่ายของการอธิบายและคุณสมบัติการจัดแสดง

3. สารประกอบคาร์บอนในรูปแบบของกลุ่ม โครงสร้างดังกล่าวซึ่งในอะตอมจะถูกปิดในโครงสร้างพิเศษภายในกลวงที่เต็มไปด้วยน้ำหรือนิวเคลียสขององค์ประกอบอื่น ๆ ตัวอย่าง:

• nanocone คาร์บอน;
• astralenes;
• Dicarbon

สมบัติทางกายภาพของคาร์บอนอสัณฐาน

เนื่องจากความหลากหลายของการปรับเปลี่ยน allotropic การจัดสรรคุณสมบัติทางกายภาพบางทั่วไปของคาร์บอนเป็นเรื่องยาก ง่ายต่อการพูดคุยเกี่ยวกับรูปแบบเฉพาะ ยกตัวอย่างเช่นคาร์บอนอสัณฐานมีลักษณะดังต่อไปนี้

1. ที่เป็นหัวใจของทุกรูปแบบ - พันธุ์ละเอียดของกราไฟท์
2. ความจุความร้อนสูง
3. คุณสมบัติตัวนำที่ดี
4. ความหนาแน่นของคาร์บอนประมาณ 2 กรัม / ซม. ³
5. เมื่อความร้อนสูงกว่า 1,600 ซี ⁰ การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในแม่พิมพ์กราไฟท์

เขม่า ถ่าน และหินพันธุ์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อการอุตสาหกรรม พวกเขาจะไม่รวมตัวกันของการปรับเปลี่ยนคาร์บอนในรูปแบบบริสุทธิ์ แต่ก็มีจำนวนมาก

คาร์บอนผลึก

สารรูปผลึกปกติของชนิดต่าง ๆ ซึ่งในอะตอมมีการเชื่อมต่อตามลำดับ - มีหลายวิธีในการที่คาร์บอน อันเป็นผลมาจากการก่อตัวของการปรับเปลี่ยนดังต่อไปนี้

1. เพชร โครงสร้าง - ลูกบาศก์ซึ่งมีการเชื่อมต่อกับสี่ Tetrahedrons เป็นผลให้พันธะเคมีโควาเลนต์อะตอมของความอิ่มตัวสูงสุดและแข็งแรงแต่ละ นี้จะอธิบายถึงคุณสมบัติทางกายภาพของความหนาแน่นของคาร์บอน 3300 กิโลกรัม / เมตร ³ ความแข็งสูงความร้อนต่ำเฉพาะกรณีที่ไม่มีการนำไฟฟ้า - ทั้งหมดนี้เป็นผลมาจากโครงสร้างผลึกตาข่าย มีเพชรที่ผลิตได้ในทางเทคนิคมี ที่เกิดขึ้นในการเปลี่ยนแปลงของกราไฟท์ในการปรับเปลี่ยนต่อไปภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูงและความดันบางอย่าง โดยทั่วไปอุณหภูมิเพชรละลายจะสูงถึงความแข็งแรง - ประมาณ 3500 ⁰ องศาเซลเซียส
2. กราไฟท์ อะตอมจะถูกจัดเรียงเช่นโครงสร้างของสารที่ก่อนหน้านี้ แต่ความอิ่มตัวเกิดขึ้นเพียงสามการเชื่อมโยงและสี่จะกลายเป็นอีกต่อไปและมีความทนทานน้อยกว่ามันเชื่อมต่อ "ชั้น" แหวนตาข่ายหกเหลี่ยม ผลที่ได้คือว่าแกรไฟต์ - นุ่มเลี่ยนกับวัสดุสัมผัสในสีดำ แต่ก็มีการนำไฟฟ้าที่ดีและมีอุณหภูมิสูงละลาย - 3525 ⁰ องศาเซลเซียสระเหิด - ระเหยออกจากของแข็งเป็นสถานะเป็นก๊าซผ่านของเหลว (ที่อุณหภูมิ 3700 ⁰ ซี) ความหนาแน่นของคาร์บอน - 2.26 g / ^{cm3 ซึ่งต่ำกว่าที่ของเพชร} บัญชีนี้สำหรับคุณสมบัติที่แตกต่างกันของพวกเขา เพราะชั้นโครงสร้างของผลึกตาข่ายเป็นไปได้ที่จะใช้สำหรับการผลิตกราไฟท์จับดินสอเป็นที่เรียบง่าย เมื่อการดำเนินการสะเก็ดผลัดกระดาษและทิ้งร่องรอยบนกระดาษสีดำ
3. ฟูลเลอรี มันก็เปิดเฉพาะในยุค 80 ของศตวรรษที่ผ่านมา พวกเขาเป็นตัวแทนการปรับเปลี่ยนซึ่งในก๊อบปี้ที่มีการเชื่อมต่อกันในโครงสร้างพิเศษนูนปิดมีศูนย์กลวง และรูปร่างของผลึก - เป็นรูปทรงหลายเหลี่ยมซึ่งเป็นองค์กรที่ถูกต้อง จำนวนของอะตอมจะยิ่ง ที่รู้จักกันดีรูปแบบของ fullerene C ₆₀ ตัวอย่างของวัสดุนี้ถูกพบในการศึกษา:

• อุกกาบาต;
• ตะกอน;
• folguritov;
• shungites;
• พื้นที่ที่ได้ก๊าซที่มีอยู่ในรูปแบบ

พันธุ์ทั้งหมดของผลึกคาร์บอนที่มีความสำคัญในทางปฏิบัติเนื่องจากพวกเขามีจำนวนของคุณสมบัติที่มีประโยชน์ในงานศิลปะ

การเกิดปฏิกิริยา

คาร์บอนโมเลกุลจะมีปฏิกิริยาต่ำเนื่องจากการตั้งค่ามีเสถียรภาพ ทำให้มันเป็นไปได้ที่จะตอบสนองเพียงแจ้งอะตอมพลังงานพิเศษและบังคับให้อิเล็กตรอนระดับนอกไปอบไอน้ำ ในเวลานี้จะเท่ากับความจุของ 4. ดังนั้นก็มีสารประกอบของสถานะออกซิเดชัน + 2 + 4 - 4

เกือบทั้งหมดของปฏิกิริยากับสารที่เรียบง่ายเช่นโลหะและอโลหะเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูง องค์ประกอบที่มีผู้เข้าชมสามารถเป็นได้ทั้งออกซิไดซ์และรีดิวซ์ อย่างไรก็ตามหลังมีคุณสมบัติที่แสดงออกโดยเฉพาะอย่างยิ่งบนพื้นฐานของการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมโลหะและอื่น ๆ

โดยทั่วไปความสามารถในการที่จะเข้าสู่การมีปฏิสัมพันธ์ทางเคมีขึ้นอยู่กับปัจจัยที่สาม:

• การกระจายตัวของคาร์บอน;
• การปรับเปลี่ยน allotropic;
• อุณหภูมิ

ดังนั้นในบางกรณีก็มีการโต้ตอบกับสารต่อไปนี้:

• อโลหะ (ไฮโดรเจนออกซิเจน);
• โลหะ (อลูมิเนียม, เหล็ก, แคลเซียม, ฯลฯ );
• ออกไซด์ของโลหะและเกลือของพวกเขา

กับกรดและด่างไม่ทำปฏิกิริยากับฮาโลเจนคือหายากมาก คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของคาร์บอน - ความสามารถในรูปแบบโซ่ยาวกับแต่ละอื่น ๆ พวกเขาสามารถปิดเป็นแขนงรูปทรงห่วง ตั้งแต่การก่อตัวของสารอินทรีย์ซึ่งจำนวนวันในล้าน พื้นฐานของทั้งสององค์ประกอบสาร - คาร์บอนไฮโดรเจน นอกจากนี้โครงสร้างยังอาจรวมถึงอะตอมอื่น ๆ ของออกซิเจนไนโตรเจนกำมะถันฮาโลเจน, ฟอสฟอรัสและโลหะอื่น ๆ

สารประกอบพื้นฐานและลักษณะของพวกเขา

มีสารที่แตกต่างกันในองค์ประกอบของคาร์บอนซึ่งรวมถึงการให้บริการ สูตรที่มีชื่อเสียงมากที่สุดของเหล่านี้ - CO ₂ - ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ อย่างไรก็ตามนอกจากออกไซด์มี CO - ก๊าซหรือก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์และ nedooksid C ₃ ต ₂

ท่ามกลางเกลือซึ่งมีองค์ประกอบที่ใช้งานที่พบมากที่สุดคือแคลเซียมและแมกนีเซียมคาร์บอเนต ดังนั้นแคลเซียมคาร์บอเนตที่มีจำนวนของคำพ้องความหมายในชื่อเป็นที่พบในธรรมชาติในรูปแบบ:

• ชอล์ก;
• หินอ่อน;
• หินปูน;
• โดโลไมต์

ความสำคัญของการคาร์บอเนตโลหะแผ่นดินด่างประจักษ์ในความจริงที่ว่าพวกเขามีส่วนร่วมในกระบวนการของการก่อตัวของหินงอกหินย้อยและน้ำใต้ดิน

กรดคาร์บอ - สารประกอบที่เป็นคาร์บอนอีก สูตรของมัน - H ₂ CO ₃ อย่างไรก็ตามในรูปแบบธรรมดาก็จะไม่เสถียรมากและทันทีในการแก้ปัญหาสลายตัวเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ ดังนั้นที่รู้จักกันเท่านั้นเกลือดังกล่าว แต่ก็ไม่ได้เป็นตัวเองเป็นวิธีแก้ปัญหา

ไลด์คาร์บอน - จะได้รับส่วนใหญ่โดยวิธีทางอ้อมเช่นการสังเคราะห์โดยตรงเป็นเพียงที่อุณหภูมิสูงมากและผลผลิตต่ำ หนึ่งที่พบมากที่สุด - CCL ₄ - คาร์บอนเตตราคลอไรด์ สารประกอบที่เป็นพิษที่สามารถทำให้เกิดเป็นพิษเมื่อสูดดม ที่ได้จากการเกิดปฏิกิริยาเคมีที่รุนแรงของการทดแทนของ อะตอมไฮโดรเจน ในมีเทน

คาร์ไบด์โลหะ - สารประกอบคาร์บอนในการที่จะมีสถานะออกซิเดชัน 4. นอกจากนี้ยังดำรงอยู่เป็นไปได้ของการเชื่อมโยงกับโบรอนและซิลิกอน คุณสมบัติหลักของคาร์ไบด์โลหะบาง (อลูมิเนียมทังสเตนไทเทเนียมไนโอเบียมแทนทาลัมแฮฟเนียม) - ความแข็งแรงสูงและมีค่าการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม โบรอนคาร์ไบด์บี ₄ C - หนึ่งของของแข็งหลังจากที่เพชร (9.5 Mohs) สารเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในงานศิลปะเช่นเดียวกับอุตสาหกรรมเคมีเป็นแหล่งของสารไฮโดรคาร์บอน (แคลเซียมคาร์ไบด์ด้วยน้ำนำไปสู่การก่อตัวของอะเซทิลีนและ แคลเซียมไฮดรอกไซ)

โลหะผสมจำนวนมากที่ผลิตโดยใช้คาร์บอนอย่างมีนัยสำคัญจึงช่วยเพิ่มคุณภาพและข้อกำหนดของพวกเขา (เหล็ก - โลหะผสมของเหล็กและคาร์บอน)

สนใจของแต่ละบุคคลต่าง ๆ นานาสารอินทรีย์คาร์บอนในสิ่งที่มัน - เป็นองค์ประกอบพื้นฐานที่สามารถเชื่อมต่อกับอะตอมเดียวกันในโซ่ยาวของโครงสร้างที่แตกต่างกัน เหล่านี้รวมถึง:

• แอลเคน;
• แอลคีน;
• เวที;
• โปรตีน;
• คาร์โบไฮเดรต;
• กรดนิวคลีอิก;
• แอลกอฮอล์;
• กรดคาร์บอกซิและชั้นเรียนอื่น ๆ อีกมากมายของสาร

การใช้คาร์บอน

ความหมายของสารประกอบคาร์บอนและการปรับเปลี่ยน allotropic ของชีวิตมนุษย์ที่สูงมาก คุณสามารถโทรหาบางส่วนของอุตสาหกรรมทั่วโลกมากที่สุดทำให้มันชัดเจนว่าเป็นความจริง

1. องค์ประกอบนี้รูปแบบทุกชนิดของเชื้อเพลิงฟอสซิลจากการที่บุคคลได้รับพลังงาน
2. อุตสาหกรรมโลหะใช้คาร์บอนเป็นตัวรีดิวซ์ที่แข็งแกร่งในการผลิตโลหะจากสารประกอบของพวกเขา มีใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นคาร์บอเนต
3. การก่อสร้างและอุตสาหกรรมเคมีบริโภคจำนวนมากของสารประกอบคาร์บอนในการสังเคราะห์สารใหม่และเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่จำเป็น

นอกจากนี้ยังรวมถึงภาคเช่นของเศรษฐกิจเช่น:

• อุตสาหกรรมนิวเคลียร์;
• การทำเครื่องประดับ;
• อุปกรณ์ (หล่อลื่นทดลองที่อุณหภูมิสูงดินสอ ฯลฯ );
• การกำหนดอายุทางธรณีวิทยาของหิน - สารกัมมันตรังสีตามรอย ¹⁴ C;
• คาร์บอน - ตัวดูดซับที่ยอดเยี่ยมที่สามารถนำมาใช้สำหรับการผลิตตัวกรอง

วงจรในธรรมชาติ

มวลของคาร์บอนในปัจจุบันในธรรมชาติจะรวมอยู่ในวงจรอย่างต่อเนื่องซึ่งจะดำเนินการวนทุกวินาทีทั่วโลก ดังนั้นแหล่งคาร์บอนในชั้นบรรยากาศ - CO _{2 ที่ถูกดูดซึมโดยพืชและสิ่งมีชีวิตอื่น} ๆ ทั้งหมดที่ถูกปล่อยออกมาในช่วงการหายใจ เมื่ออยู่ในบรรยากาศจะถูกดูดซึมอีกครั้งและเพื่อให้วงจรอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นการสูญเสียตกค้างอินทรีย์ผลในการปล่อยคาร์บอนและการสะสมในพื้นดินที่มันแล้วถูกดูดซึมได้อีกครั้งโดยสิ่งมีชีวิตและออกสู่ชั้นบรรยากาศเป็นก๊าซ