Carbon - mae hyn ... carbon atomau. Pwysau carbon

Un o'r elfennau mwyaf annisgwyl, sy'n gallu ffurfio amrywiaeth eang o gyfansoddion o natur organig ac anorganig, yw carbon. Mae'n eiddo mor anarferol o elfen sy'n dal Mendeleev ragwelir dyfodol gwych, heb sôn am y nodweddion a ddatgelir eto.

Yn ddiweddarach cafodd ei gadarnhau yn ymarferol. Daeth yn hysbys ei fod - yr elfen biogenig prif ein planed, sy'n rhan o hollol yr holl bodau. Yn ychwanegol, sy'n gallu bodoli mewn ffurfiau sy'n wahanol yn sylweddol ym mhob ffordd, ond yn cynnwys dim ond o atomau carbon.

Yn gyffredinol, yn enwedig yn y strwythur hwn yn niferus, y mae gyda nhw a bydd yn ceisio edrych ar yr erthygl.

Carbon: y fformiwla a'r sefyllfa yn y system cell

Mae'r system cyfnodol yr elfennau carbon lleoli yn IV (yn ôl y newydd sampl 14) grŵp, y prif is-grwpiau. Ei rif cyfresol 6, ac mae'r pwysau atomig o 12.011. Marcio arwydd Elfen C yn dangos ei enw yn Lladin - carboneum. Mae nifer o wahanol ffurfiau y mae carbon yn bodoli. Y fformiwla yw ei fod mor wahanol ac yn dibynnu ar yr addasiadau penodol.

Fodd bynnag, i ysgrifennu hafaliadau adwaith cynrychioli benodol, wrth gwrs. Yn gyffredinol, pan fydd yn sylwedd ar ffurf pur, cymryd carbon fformiwla foleciwlaidd C heb mynegeio.

Hanes darganfod elfen

Ei ben ei hun, yr elfen hon wedi bod yn hysbys ers y mwyaf hynafol o weithiau. Wedi'r cyfan, un o'r mwynau mwyaf pwysig yn natur - mae'n glo. Felly, ar gyfer y hynafol Groegiaid, Rhufeiniaid a phobloedd eraill cyfrinachau nad oedd.

Yn ychwanegol at y rhywogaeth hon, a ddefnyddir hefyd y diemwnt a graffit. Gyda'r olaf am amser hir ei fod wedi cael llawer o sefyllfaoedd cymhleth, mor aml heb dadansoddi cyfansoddiad y cyfansoddion graffit a gymerwyd fel:

• plwm arian;
• carbide haearn;
• sulfide molybdenwm.

Mae pob un ohonynt yn cael eu paentio'n ddu ac yn y blaen yn cael eu hystyried i graffit. Yn ddiweddarach camddealltwriaeth hwn eglurwyd, ac y math hwn o garbon wedi dod yn ei hun.

Ers 1725 mae gwerth masnachol mawr o gaffael diamonds, ac yn 1970, meistroli'r dechnoleg ar gyfer cynhyrchu eu cyfer yn artiffisial. Ers 1779, diolch i waith Karla Sheele, archwiliodd y priodweddau cemegol, sy'n dangos carbon. Roedd hyn yn ddechrau ar gyfres o ddarganfyddiadau pwysig ym maes yr elfen, a daeth yn sail i egluro ei holl nodweddion unigryw.

Isotopau carbon mewn natur a dosbarthiad

Er gwaethaf y ffaith bod yr elfen o dan sylw - maetholion hanfodol, cyfanswm ei gynnwys yn 0.15% mewn pwysau o'r gramen. Mae hyn yn digwydd gan y ffaith ei fod yn destun cylchrediad parhaus, cylchrediad naturiol yn Nature.

Yn gyffredinol gall mwy gyfansoddion yn cael eu crybwyll natur mwynau, lle mae'r cyfansoddiad yn cynnwys carbon. Mae'r rhain yn creigiau naturiol, megis:

• Dolomites a chalchfeini;
• glo carreg;
• olew siâl;
• nwy naturiol;
• glo;
• olew;
• coedlo ;
• mawn;
• bitwmen.

Yn ogystal, ni ddylem anghofio am y pethau byw sydd, yn syml, ystorfa o gyfansoddion carbon. Wedi'r cyfan, maent yn cael eu ffurfio gan proteinau, brasterau, carbohydradau, asidau niwclëig, ac felly y moleciwl strwythurol mwyaf hanfodol. Yn gyffredinol, trosi màs y corff heb lawer o fraster o 70 kg 15 cwympiadau ar elfen pur. Ac felly i bawb, heb sôn am yr anifeiliaid, planhigion a chreaduriaid eraill.

Os byddwn yn ystyried cyfansoddiad y aer a dŵr, hynny yw, hydrosffer, ac awyrgylch yn gyffredinol, mae bresennol cymysgedd o garbon-ocsigen, a fynegwyd gan y fformiwla CO _2. Deuocsid neu garbon deuocsid - un o'r nwyon allweddol, etholwyr awyr. Yn y ffurflen hon ffracsiwn màs o garbon o 0.046%. Mwy ddiddymu carbon deuocsid yn nyfroedd y cefnforoedd.

Mae màs atomig o garbon fel elfen yw 12.011. Mae'n hysbys bod y gwerth hwn yn cael ei gyfrifo fel cymedr rhifyddol rhwng y pwysau atomig yr holl fathau isotop sy'n digwydd yn naturiol, o ystyried eu mynychder (fel canran). Felly y mae yn y sylwedd o dan sylw. Mae tri phrif isotop, sef ar ffurf carbon. Y rhain yw:

• ¹² C - ei ffracsiwn màs yn y mwyafrif helaeth o 98.93%;
• ¹³ C - 1.07%;
• ¹⁴ C - yn ymbelydrol hanner oes 5700 o flynyddoedd, stabl beta-allyrrydd.

Yn yr arfer o bennu sbesimenau oed geochronological a ddefnyddir yn gyffredin ymbelydrol isotop ¹⁴ C, sy'n arwydd, oherwydd ei gyfnod hir o bydredd.

addasu Allotropic yr elfen

Carbon - yn elfen sydd yn y ffurf o sylwedd syml yn bodoli mewn sawl ffurf. Hynny yw, ei fod yn gallu ffurfio'r mwyaf hysbys hyd yma nifer y newidiadau allotropic.

1. Crystal amrywiad - yn bodoli ar ffurf strwythur cadarn gyda dellten rheolaidd math atomig. Mae'r grŵp hwn yn cynnwys amrywiaethau fel:

• diamonds;
• fullerenes;
• graphites;
• carbines;
• lonsdaleite;
• ffibrau carbon a'r tiwb.

Mae'r rhain i gyd strwythur dellt crisialog gwahanol, lle mae nodau - atom carbon. Felly, mae hollol unigryw, nid yn debyg o eiddo, yn gorfforol a chemegol.

2. Ffurflenni amorffaidd - mathau o atom carbon yn strwythur y cyfansoddion naturiol penodol. Hynny yw, nid yw'n mathau pur, a gyda amhureddau o elfennau eraill mewn symiau bach. Mae'r grŵp hwn yn cynnwys:

• activated carbon;
• carreg a phren;
• du;
• Nanofoam carbon;
• glo carreg;
• gwydrog;
• deunydd technegol gradd.

Maent hefyd yn cyfuno nodweddion y strwythur ddellten grisial o esbonio ac eiddo arddangos.

3. Cyfansoddion Carbon ar ffurf clystyrau. strwythur o'r fath, lle atomau yn cael eu cau mewn cydffurfiad tu mewn pant arbennig, yn cael ei llenwi â dŵr neu niwclei o elfennau eraill. enghreifftiau:

• nanocone carbon;
• astralenes;
• Dicarbon.

priodweddau ffisegol o garbon amorffaidd

Oherwydd yr amrywiaeth eang o addasiadau allotropic i ddyrannu rhai priodweddau ffisegol cyffredinol y carbon yn anodd. Haws i siarad am ffurflen benodol. Er enghraifft, mae gan y carbon amorffaidd y nodweddion canlynol.

1. Wrth wraidd pob ffurf - o wahanol fathau o graffit mân-graen.
2. cynhwysedd gwres uchel.
3. priodweddau arweinydd da.
4. dwysedd carbon o tua 2 g / cm ^3.
5. Pan wresogi uwchlaw 1600 C yn digwydd ⁰ pontio mewn mowldiau graffit.

Huddygl, siarcol amrywiaethau a cherrig yn cael eu defnyddio'n eang ar gyfer ddibenion diwydiannol. Nid ydynt yn amlygiad o addasu carbon ar ffurf pur, ond ei fod yn cynnwys swm mawr iawn.

carbon crisialog

Mae yna nifer o ffyrdd y mae carbon - sylwedd sy'n ffurfio grisialau rheolaidd o wahanol fathau, lle mae'r atomau yn cael eu cysylltu yn ddilyniannol. O ganlyniad i ffurfio addasiadau canlynol.

1. Diamond. Strwythur - ciwbig, sydd wedi eu cysylltu i bedwar tetrahedrons. O ganlyniad, bondiau cemegol cofalent pob atom o dirlawnder mwyaf posibl ac yn gryf. Mae hyn yn esbonio'r priodweddau ffisegol o ddwysedd carbon 3300 kg / m ^3. caledwch uchel, gwres sbesiffig isel, diffyg dargludedd trydanol - hyn i gyd yn ganlyniad i'r strwythur ddellten grisial. Mae diamonds eu cynhyrchu technegol. Ffurfiwyd yn y broses o drosglwyddo graffit yn yr addasiad canlynol o dan ddylanwad tymheredd uchel a phwysedd penodol. Yn gyffredinol, tymheredd ymdoddi diemwnt mor uchel ag y cryfder - tua 3500 ⁰ C.
2. Graffit. Mae'r atomau yn cael eu trefnu fel strwythur y sylweddau blaenorol, ond dirlawnder digwydd dim ond tair dolen, ac mae'r pedwerydd yn mynd yn hirach ac yn llai gwydn, mae'n cysylltu â'r "haenau" modrwyau dellt chweonglog. Y canlyniad yw bod y graffit - y meddal, seimllyd i'r deunydd gyffwrdd mewn du. Mae ganddo dargludedd trydanol da ac mae ganddi dymheredd uchel ymdoddi - 3525 ⁰ C. sublimable - sublimated o solid i ddatgan nwyol, osgoi'r hylif (ar y tymheredd o 3700 ⁰ C). Dwysedd Carbon - 2.26 g / ^cm3, sy'n llawer is na diemwnt. Mae hyn yn cyfrif am eu gwahanol nodweddion. Oherwydd strwythur haenog y ddellten grisial yn bosibl defnyddio graffit ar gyfer gweithgynhyrchu dolenni yn pensiliau syml. Wrth gynnal naddion exfoliate papur a gadael olrhain ar bapur mewn du.
3. Fullerenes. Roedd yn agored yn unig yn y 80au y ganrif ddiwethaf. Maent yn cynrychioli addasiad, lle mae'r carbons yn gydgysylltiedig mewn strwythur amgrwm ar gau arbennig gael canolfan gwag. Ac siâp y grisial - a polyhedron, y sefydliad cywir. Mae nifer yr atomau yn oed. Mae'r ffurflen enwocaf o'r ffwleren C _60. Samplau o'r deunydd hwn a ganfuwyd yn yr astudiaethau:

• feteorynnau;
• gwaddodion;
• folguritov;
• shungites;
• gofod lle mae nwy a gynhwysir yn y ffurflen.

Mae pob math o garbon crisialog o bwysigrwydd ymarferol, gan eu bod yn meddu ar nifer o nodweddion defnyddiol yn y grefft.

adweithedd

Mae carbon moleciwlaidd o adweithedd isel oherwydd ei ffurfwedd sefydlog. Ei gwneud yn bosibl i ymateb yn unig hysbysu atom egni ychwanegol ac yn gorfodi'r electronau lefel allanol i stêm. Ar hyn o bryd yn dod yn hafal i falens o 4. Felly, wedi bod yn y cyfansoddion o gyflwr ocsidiad + 2, 4 +, - 4.

Mae bron pob un o'r adweithiau gyda sylweddau syml fel metelau a nonmetals, yn digwydd o dan ddylanwad tymheredd uchel. Gall elfen Edrychwyd arno fod yn asiant oxidizing a rhydwythydd. Fodd bynnag, roedd yr olaf y tai a fynegir yn arbennig o gryf, yn seiliedig ar y cais hwn yn ei diwydiannau metelegol a eraill.

Yn gyffredinol, mae'r gallu i fynd i mewn i ryngweithio cemegol yn dibynnu ar dri ffactor:

• gwasgariad carbon;
• addasiad allotropic;
• tymheredd adwaith.

Felly, mewn rhai achosion, mae'n rhyngweithio gyda'r sylweddau canlynol:

• nonmetals (hydrogen, ocsigen);
• metelau (alwminiwm, haearn, calsiwm, ac ati);
• ocsidau metel a'u halwynau.

Gyda asidau ac alcalïau nid yw'n adweithio gyda halogenau yn brin iawn. Mae'r eiddo mwyaf pwysig o garbon - y gallu i ffurfio cadwyni hir gyda'i gilydd. Gellir eu cau i mewn canghennog siâp dolen. Ers ffurfio cyfansoddion organig, pa rif heddiw yn y miliynau. Mae sail y ddau elfen cyfansoddion - carbon, hydrogen. Hefyd efallai y bydd y strwythur hefyd gynnwys atomau eraill o ocsigen, nitrogen, sylffwr, halogenau, ffosfforws, a metelau eraill.

cyfansoddion Sylfaenol ac mae eu cymeriadu

Mae yna nifer o wahanol gyfansoddion mewn cyfansoddiad sy'n cynnwys carbon. Fformiwla enwocaf o'r rhain - CO ₂ - carbon deuocsid. Fodd bynnag, yn ychwanegol ocsid, mae CO - monocsid neu garbon monocsid a nedooksid C ₃ O _2.

Ymhlith y halwynau, sy'n cynnwys yr elfen gweithredol, y rhai mwyaf cyffredin yw y calsiwm a magnesiwm carbonadau. Fel hyn y mae calsiwm carbonad nifer o cyfystyron mewn teitl, fel y i'w gael mewn natur yn y ffurf:

• sialc;
• marmor;
• calchfaen;
• dolomite.

Pwysigrwydd carbonadau metelau daear alcalïaidd amlygir yn y ffaith eu bod yn cymryd rhan weithredol yn y prosesau o ffurfio stalactidau a stalagmidau, a dŵr daear.

Carbonig asid - cyfansoddyn arall sy'n ffurfio carbon. Ei fformiwla - H ₂ CO _3. Fodd bynnag, yn y ffurf gonfensiynol, mae'n hynod ansefydlog ac yn union yn yr ateb dadelfennu i mewn carbon deuocsid a dŵr. Felly, dim ond halwynau hysbys ohono, ond nid yw ei hun, fel ateb.

halidau carbon - i'w cael yn bennaf trwy ddulliau anuniongyrchol, fel cyfosodiadau uniongyrchol dim ond ar dymheredd uchel iawn ac yn cynnyrch isel. Un o'r rhai mwyaf cyffredin - CCL ₄ - tetraclorid carbon. Cyfansoddyn gwenwynig sy'n gallu achosi gwenwyn trwy anadlu. Enillwyd gan adweithiau ffotocemegol radical o amnewid yr atomau hydrogen mewn methan.

carbides metel - cyfansoddyn carbon, lle mae ganddi cyflwr ocsidiad 4. Hefyd bosibl bodolaeth cysylltiadau â boron a silicon. Y prif eiddo rhai carbides metel (alwminiwm, twngsten, titaniwm, niobium, tantalum, Haffniwm) - cryfder uchel a dargludedd trydanol ardderchog. Boron carbid B ₄ C - un o'r solid ar ôl diemwnt (9.5 Mohs). cyfansoddion hyn yn cael eu defnyddio yn y grefft, yn ogystal â'r diwydiant cemegol fel ffynonellau o hydrocarbonau (calsiwm carbid gyda dŵr yn arwain at ffurfio asetylen a hydrocsid calsiwm).

Mae llawer o aloeon metel cynhyrchu gan ddefnyddio carbon yn sylweddol a thrwy hynny gynyddu eu hansawdd a manylebau (dur - aloi o haearn a charbon).

sylw niferus cyfansoddyn carbon organig unigol, y mae'n - yn elfen sylfaenol y gellir ei gysylltu â'r un atomau yn y cadwyni hir o strwythurau gwahanol. Mae'r rhain yn cynnwys:

• alcanau;
• alcenau;
• arena;
• proteinau;
• carbohydradau;
• Asidau niwcleig;
• alcoholau;
• asid carbocsylig a llawer o ddosbarthiadau eraill o sylweddau.

Mae'r defnydd o garbon

Ystyr cyfansoddion carbon a'i addasiadau allotropic bywyd dynol yn uchel iawn. Gallwch ffonio rhai o'r diwydiannau mwyaf byd-eang, yn ei gwneud yn glir bod hyn yn wir.

1. Mae'r elfen hon yn ffurfio pob math o danwydd ffosil o lle mae person yn derbyn egni.
2. diwydiant metelegol yn defnyddio carbon fel rhydwythydd cryf i gynhyrchu metelau o'u cyfansoddion. Mae cael eu defnyddio'n helaeth fel garbonadau.
3. Adeiladu a diwydiant cemegol yn defnyddio llawer iawn o gyfansoddion carbon yn y synthesis o sylweddau newydd ac i gael y cynnyrch angenrheidiol.

Dylech hefyd gynnwys y sectorau hynny o'r economi, megis:

• diwydiant niwclear;
• jewelry gwneud;
• cyfarpar (iro, crucibles uchel-tymheredd, pensiliau, ac ati);
• penderfynu ar oedran daearegol o greigiau - olrhain ymbelydrol ¹⁴ C;
• carbon - arsugnol gwych y gellir eu defnyddio ar gyfer gweithgynhyrchu hidlo.

Beicio yn natur

Mae màs o garbon sy'n bresennol o ran eu natur, yn cael ei gynnwys mewn cylch cyson, sy'n cael ei berfformio gylchol bob eiliad o amgylch y byd. Felly, ffynhonnell garbon atmosfferig - CO _{2 yn} cael ei amsugno gan blanhigion a phob creadur byw arall yn cael ei ryddhau yn ystod resbiradaeth. Unwaith yn yr atmosffer, mae'n cael ei amsugno eto, ac felly mae'r cylch yn parhau. Felly difodiant canlyniadau gweddillion organig yn rhyddhau carbon a'i cronni yn y ddaear, lle mae'n wedyn yn ei amsugno eto gan organebau byw a'u rhyddhau i'r atmosffer fel nwy.