Greutatea atomică a carbonului. Proprietățile fizice și chimice ale carbonului

1. În toți compușii organici, atomul de carbon are o valență de 4.

2. Carbonul este capabil să formeze molecule simple și foarte complexe (compuși cu greutate moleculară mare: proteine, cauciucuri, materiale plastice).

3. Atomii de carbon se conectează nu numai cu alți atomi, ci și între ei, formând diferite lanțuri de carbon - carbon - drepte, ramificate, închise:

4. Compușii carbonului se caracterizează prin fenomenul de izomerie, adică. când substanțele au aceeași compoziție calitativă și cantitativă, dar structuri chimice diferite și, prin urmare, proprietăți diferite. De exemplu: formula empirică C 2 H 6 O corespunde la două structuri diferite de substanțe:

alcool etilic, eter dimetilic,

lichid, t 0 fierbe. = +78 0 C gaz, t 0 fierbe. = -23,7 0 C

Prin urmare, alcoolul etilic și eterul dimetilic sunt izomeri.

5. Soluții apoase ale majorității materie organică– neelectroliți, moleculele lor nu se descompun în ioni.

Izomerie.

În 1823 a fost descoperit fenomenul izomerie– existenţa unor substanţe cu aceeaşi compoziţie moleculară, dar care posedă proprietăți diverse. Care este motivul diferenței dintre izomeri? Deoarece compoziția lor este aceeași, motivul poate fi căutat doar în ordinea diferită de conectare a atomilor din moleculă.

Chiar înainte de crearea teoriei structurii chimice A.M. Butlerov a prezis că pentru butanul C 4 H 10, care are o structură liniară CH 3 - CH 2 - CH 2 - CH 3 t 0 (punct de fierbere -0,5 0 C), existența unei alte substanțe cu aceeași formulă moleculară, dar cu una diferită, este posibilă secvența de unire a atomilor de carbon într-o moleculă:

izobutan

t 0 kip. – 11,7 0 C

Aşa, izomerii- acestea sunt substanțe care au aceeași formulă moleculară, dar structuri chimice diferite și, prin urmare, proprietăți diferite. Există două tipuri principale de izomerie − structuralŞi spațială.

Structural numiti izomeri avand ordine diferită legăturile atomilor dintr-o moleculă. Există trei tipuri de el:

Izomeria scheletului de carbon:

S – S – S – S – S S – S – S – S

Izomerie cu legături multiple:

C = C – C – C C – C = C – C

Izomerie interclasă:

acid propionic

Izomerie spațială. Izomerii spațiali au substituenți identici pe fiecare atom de carbon. Dar ele diferă prin locația lor relativă în spațiu. Există două tipuri de izomerie: geometrică și optică. Izomeria geometrică este caracteristică compușilor care au o structură moleculară plană (alchene, cicloalcani, alcadiene etc.). Dacă substituenți identici pe atomii de carbon, de exemplu, într-o legătură dublă, sunt pe aceeași parte a planului moleculei, atunci acesta va fi un izomer cis, conform laturi diferite- izomer trans:

Izomerie optică– caracteristică compuşilor având un atom de carbon asimetric, care este legat de patru substituenţi diferiţi. Izomerii optici sunt imagini în oglindă unul a celuilalt. De exemplu:

Structura electronică a atomului.

Structura atomului este studiată în chimia anorganică și fizica. Se știe că un atom determină proprietățile unui element chimic. Un atom este format dintr-un nucleu încărcat pozitiv, în care este concentrată toată masa lui, și electroni încărcați negativ care înconjoară nucleul.

Deoarece în proces reactii chimice nucleii atomilor care reacţionează nu se modifică, apoi fizicul şi proprietăți chimice atomii depind de structura învelișurilor de electroni ale atomilor. Electronii se pot muta de la un atom la altul, se pot combina etc. Prin urmare, vom analiza în detaliu problema distribuției electronilor într-un atom pe baza teoriei cuantice a structurii atomice. Conform acestei teorii, un electron are simultan proprietățile unei particule (masă, sarcină) și o funcție de undă. Pentru electronii în mișcare, este imposibil să se determine locația exactă. Sunt situate în spațiu în apropierea nucleului atomic. Poate fi determinat probabilitate amplasarea unui electron în diferite părți ale spațiului. Electronul este, parcă, „untat” în acest spațiu sub forma unui nor (Figura 1), a cărui densitate scade.

Figura 1.

Se numește regiunea spațiului în care probabilitatea de a găsi un electron este maximă (≈ 95%) orbital.

Conform mecanicii cuantice, starea unui electron într-un atom este determinată de patru numere cuantice: principal (n), orbital (l), magnetic(m)Şi rotire(s).

Numărul cuantic principal n – caracterizează energia electronului, distanța orbitalului față de nucleu, adică. nivelul de energie și ia valorile 1, 2, 3 etc. sau K, L, M, N etc. Valoarea n = 1 corespunde energiei celei mai mici. Cu crestere n energia electronilor crește. Numărul maxim de electroni prezenți pe nivelul energetic, este determinată de formula: N=2n2, unde n este numărul nivelului, prin urmare, cu:

n = 1 N = 2 n = 3 N = 18

n = 2 N = 8 n = 4 N = 32 etc.

În cadrul nivelurilor de energie, electronii sunt aranjați în subniveluri (sau subcopii). Numărul lor corespunde cu numărul nivelului de energie, dar sunt caracterizați numărul cuantic orbital l, care determină forma orbitalului. Ia valori de la 0 la n-1. La

n=1 l= 0 n = 2 l= 0, 1 n = 3 l= 0, 1, 2 n = 4 l= 0, 1, 2, 3

Numărul maxim de electroni la un subnivel este determinat de formula: 2(2l + 1). Denumirile de litere sunt folosite pentru subniveluri:

l = 1, 2, 3, 4

Prin urmare, dacă n = 1, l= 0, subnivel s.

n = 2, l= 0, 1, subnivel s, p.

Cantitate maxima electroni pe subniveluri:

N s = 2 N d = 10

N p = 6 N f = 14 etc.

Nu poate exista mai mult decât acest număr de electroni în subniveluri. Forma norului de electroni este determinată de valoare l. La
l= 0 (s-orbital) norul de electroni are formă sferică și nu are direcție spațială.

Figura 2.

La l = 1 (orbital p), norul de electroni are o formă de gantere sau o formă de opt:

Figura 3.

Numărul cuantic magnetic m caracterizează
dispunerea orbitalilor in spatiu. Poate lua valorile oricăror numere de la –l la +l, inclusiv 0. Numărul de valori posibile ale numărului cuantic magnetic pentru o anumită valoare l este egal cu (2 l+ 1). De exemplu:

l= 0 (orbital s) m = 0, i.e. Orbitalul s are o singură poziție în spațiu.

l= 1 (p-orbital) m = -1, 0, +1 (3 valori).

l= 2 (d-orbital) m = -2, -1, 0, +1, +2 etc.

Orbitalii p și d au 3 și, respectiv, 5 stări.

Orbitalii p sunt alungiți de-a lungul axelor de coordonate și sunt denumiți orbitali p x, p y, p z.

Spin numărul cuantic s- caracterizează rotația unui electron în jurul propriei axe în sensul acelor de ceasornic și în sens invers acelor de ceasornic. Poate avea doar două valori: +1/2 și -1/2. Structura învelișului de electroni a unui atom este descrisă printr-o formulă electronică care arată distribuția electronilor între nivelurile și subnivelurile de energie. În aceste formule, nivelurile de energie sunt desemnate prin numerele 1, 2, 3, 4..., subnivelurile prin literele s, p, d, f. Numărul de electroni dintr-un subnivel este scris ca putere. De exemplu: numărul maxim de electroni pe s 2, p 6, d 10, f 14.

Formule electronice sunt adesea reprezentate grafic, care arată distribuția electronilor nu numai pe niveluri și subniveluri, ci și pe orbiti, indicați printr-un dreptunghi. Subnivelurile sunt împărțite în celule cuantice.

Celulă cuantică liberă

Celulă cu electroni nepereche

Celulă cu electroni perechi

Există o celulă cuantică la subnivelul s.

Există 3 celule cuantice la subnivelul p.

Există 5 celule cuantice la subnivelul d.

Există 7 celule cuantice la subnivelul f.

Se determină distribuția electronilor în atomi principiul PauliŞi regula lui Hund. Conform principiului Pauli: Un atom nu poate avea electroni cu aceleași valori ale tuturor celor patru numere cuantice.În conformitate cu principiul Pauli, o celulă de energie poate avea unul sau cel mult doi electroni cu spini opuși. Umplerea celulelor are loc conform principiului lui Hund, conform căruia electronii sunt localizați mai întâi unul câte unul în fiecare celulă individuală, apoi, când toate celulele unui anumit subnivel sunt ocupate, începe împerecherea electronilor.

Secvența de umplere a orbitalilor de electroni atomici este determinată de regulile lui V. Klechkovsky, în funcție de suma (n + l):

În primul rând, sunt completate acele subniveluri pentru care această sumă este mai mică;

pentru aceleași valori ale sumei (n + l) se umple mai întâi subnivelul cu valoarea inferioară n.

De exemplu:

a) luați în considerare completarea subnivelurilor 3d și 4s. Să determinăm suma (n + l):

y 3d (n + l) = 3 + 2 = 5, y 4s (n + l) = 4 + 0 = 4, prin urmare subnivelul 4s este completat mai întâi, iar apoi subnivelul 3d.

b) pentru subnivelurile 3d, 4p, 5s suma valorilor (n + l) = 5. În conformitate cu regula lui Klechkovsky, umplerea începe cu o valoare mai mică a lui n, adică. 3d → 4p → 5s. Umplerea nivelurilor energetice și a subnivelurilor atomilor cu electroni are loc în următoarea secvență: valență n = 2 n = 1

Be are o pereche de electroni în subnivelul 2s 2. Pentru a furniza energie din exterior, această pereche de electroni poate fi separată și atomul poate fi transformat în valență. În acest caz, un electron trece de la un subnivel la altul. Acest proces se numește excitația electronică. Formula grafică pentru Fii într-o stare excitată va arăta astfel:

iar valența este 2.

În acest articol ne vom uita la un element care face parte din tabelul periodic D.I. Mendeleev, și anume carbonul. În nomenclatura modernă, este desemnat prin simbolul C, este inclus în a paisprezecea grupă și este un „participant” al celei de-a doua perioade, are al șaselea număr de serie și a.u.m. = 12,0107.

Orbitalii atomici și hibridizarea lor

Să începem să privim carbonul cu orbitalii săi și hibridizarea lor - principalele sale caracteristici, datorită cărora încă îi uimește pe oamenii de știință din întreaga lume. Care este structura lor?

Hibridarea atomului de carbon este dispusă în așa fel încât electronii de valență să ocupe poziții în trei orbitali și anume: unul este în orbital 2s, iar doi sunt în orbitalii 2p. Ultimii doi dintre cei trei orbitali formează un unghi de 90 de grade unul față de celălalt, iar orbitalul 2s are simetrie sferică. Totuși, această formă de aranjare a orbitalilor luați în considerare nu ne permite să înțelegem de ce carbonul, la intrarea în compuși organici, formează unghiuri de 120, 180 și 109,5 grade. Formula pentru structura electronică a atomului de carbon se exprimă în următoarea formă: (He) 2s 2 2p 2.

Rezolvarea contradicției apărute s-a făcut prin introducerea în circulație a conceptului de hibridizare a orbitalilor atomici. Pentru a înțelege natura triunghiulară, variantă a lui C, a fost necesar să se creeze trei forme de reprezentare a hibridizării sale. Principala contribuție la apariția și dezvoltarea acestui concept a fost adusă de Linus Pauling.

Proprietăți fizice

Structura atomului de carbon determină prezența unui număr de anumite caracteristici fizice. Atomii acestui element formează o substanță simplă - carbonul, care are modificări. Variațiile modificărilor structurii sale pot da substanței rezultate diferite caracteristici de calitate. Motivul prezenței unui număr mare de modificări ale carbonului este capacitatea sa de a stabili și forma diferite tipuri de legături de natură chimică.

Structura atomului de carbon poate varia, permițându-i să aibă un anumit număr de forme izotopice. Carbonul găsit în natură se formează folosind doi izotopi stabili - 12 C și 13 C - și un izotop cu proprietăți radioactive - 14 C. Acest din urmă izotop este concentrat în straturile superioare ale scoarței terestre și în atmosferă. Datorită influenței radiațiilor cosmice, și anume a neutronilor săi, asupra nucleului atomilor de azot, se formează izotopul radioactiv 14 C După mijlocul anilor cincizeci ai secolului XX, acesta a început să cadă mediu ca produs artificial format în timpul funcționării centralelor nucleare și datorită utilizării unei bombe cu hidrogen. Pe procesul de dezintegrare a 14 C se bazează tehnica de datare cu radiocarbon, care și-a găsit aplicația largă în arheologie și geologie.

Modificarea carbonului în formă alotropică

Există multe substanțe în natură care conțin carbon. Omul folosește structura atomului de carbon în propriile sale scopuri atunci când creează diferite substanțe, inclusiv:

1. Carboni cristalini (diamante, nanotuburi de carbon, fibre și fire, fulerene etc.).
2. Carboni amorfi (cărbune activ și cărbune, diverse tipuri de cocs, negru de fum, funingine, nanospumă și antracit).
3. Forme de cluster de carbon (dicarboni, nanoconuri și compuși astraleni).

Caracteristicile structurale ale structurii atomice

Structura electronică a unui atom de carbon poate avea diferite geometrii, care depind de nivelul de hibridizare a orbitalilor pe care îi posedă. Există 3 tipuri principale de geometrie:

1. Tetraedric - creat datorită deplasării a patru electroni, dintre care unul este electroni s, iar trei aparțin electronilor p. Atomul C ocupă o poziție centrală în tetraedru și este conectat prin patru legături sigma echivalente cu alți atomi care ocupă vârful acestui tetraedru. Acest aranjament geometric al carbonului poate produce alotropi precum diamantul și lonsdaleitul.
2. Trigonal - își datorează aspectul deplasării a trei orbitali, dintre care unul este s- și doi sunt p-. Există trei legături sigma aici, care sunt într-o poziție echivalentă între ele; se află într-un plan comun și mențin un unghi de 120 de grade unul față de celălalt. Orbitalul p liber este situat perpendicular pe planul legăturii sigma. Grafitul are o geometrie structurală similară.
3. Diagonala - apare datorita amestecarii electronilor s- si p (hibridarea sp). Norii de electroni se întind de-a lungul direcției generale și iau forma unei gantere asimetrice. Electronii liberi creează legături π. Această structură geometrică în carbon dă naștere apariției carbinei, o formă specială de modificare.

Atomi de carbon în natură

Structura și proprietățile atomului de carbon au fost mult timp luate în considerare de om și sunt folosite pentru a obține un număr mare de substanțe diferite. Atomii acestui element, datorită capacității lor unice de a forma diferite legături chimice și prezenței hibridizării orbitale, creează multe modificări alotropice diferite cu participarea unui singur element, din atomi de același tip - carbon.

În natură, carbonul se găsește în scoarta terestra; ia forma de diamante, grafit, diverse combustibili resurse naturale, de exemplu, petrol, antracit, cărbune brun, șist, turbă etc. Face parte din gazele folosite de oameni în industria energetică. Carbonul din dioxidul său umple hidrosfera și atmosfera Pământului, ajungând până la 0,046% în aer și de până la șaizeci de ori mai mult în apă.

În corpul uman, C este conținut într-o cantitate aproximativ egală cu 21% și este excretat în principal prin urină și aerul expirat. Același element participă la ciclul biologic este absorbit de plante și consumat în timpul proceselor de fotosinteză.

Atomii de carbon, datorită capacității lor de a stabili diverse legături covalente și de a construi lanțuri și chiar cicluri din ele, pot crea un număr imens de substanțe organice. În plus, acest element face parte din atmosfera solară, fiind în combinație cu hidrogenul și azotul.

Proprietăți de natură chimică

Acum să ne uităm la structura și proprietățile atomului de carbon din punct de vedere chimic.

Este important să știm că carbonul prezintă proprietăți inerte la temperaturi normale, dar ne poate arăta proprietăți reducătoare sub influența temperaturilor ridicate. Principalele stări de oxidare sunt: ​​+ - 4, uneori +2 și, de asemenea, +3.

Participă la reacții cu un număr mare de elemente. Poate reactiona cu apa, hidrogen, halogeni, metale alcaline, acizi, fluor, sulf etc.

Structura atomului de carbon dă naștere unui număr incredibil de mare de substanțe, separate într-o clasă separată. Astfel de compuși se numesc organic și au la bază C. Acest lucru este posibil datorită proprietății atomilor a acestui element formează lanțuri polimerice. Printre cele mai cunoscute și extinse grupe se numără proteinele (proteinele), grăsimile, carbohidrații și compușii de hidrocarburi.

Metode de operare

Datorită structurii unice a atomului de carbon și proprietăților sale însoțitoare, elementul este utilizat pe scară largă de oameni, de exemplu, la crearea creioanelor, topirea creuzetelor metalice - aici este folosit grafitul. Diamantele sunt folosite ca abrazive, bijuterii, burghie etc.

Farmacologia și medicina se ocupă, de asemenea, de utilizarea carbonului într-o varietate de compuși. Acest element face parte din oțel, servește ca bază pentru fiecare substanță organică, participă la procesul de fotosinteză etc.

Toxicitatea elementului

Structura atomului elementului carbon implică prezența unui efect periculos asupra materiei vii. Carbonul intră în lumea din jurul nostru ca urmare a arderii cărbunelui la centralele termice, este inclus în gazele produse de mașini, în cazul concentratului de cărbune etc.

Procentul de conținut de carbon din aerosoli este mare, ceea ce presupune o creștere a procentului de persoane care se îmbolnăvesc. Cel mai adesea sunt afectate tractul respirator superior și plămânii. Unele boli pot fi clasificate ca profesionale, de exemplu, bronșita de praf și bolile din grupul pneumoconiozei.

14 C este toxic, iar puterea influenței sale este determinată de interacțiunea radiațiilor cu particulele β. Acest atom este inclus în compoziția moleculelor biologice, inclusiv a celor găsite în acizii deoxi- și ribonucleici. Cantitatea acceptabilă de 14 C în aerul unei zone de lucru este considerată a fi de 1,3 Bq/l. Cantitatea maximă de carbon care intră în organism în timpul respirației corespunde cu 3,2*10 8 Bq/an.

Se numește baza vieții. Se găsește în toți compușii organici. Numai el este capabil să formeze molecule din milioane de atomi, cum ar fi ADN-ul.

L-ai recunoscut pe erou? Acest carbon. Numărul conexiunilor sale, cunoscută științei, se apropie de 10.000.000.

Toate celelalte elemente combinate nu vor avea atât de mult. Nu este de mirare că una dintre cele două ramuri ale chimiei este studiată exclusiv compuși de carbonși este luată în liceu.

Vă sugerăm să amintim programa școlară, precum și să o completați cu fapte noi.

Ce este carbonul

În primul rând, element carbon– compozit. În noul său standard, substanța este situată în grupa 14.

În versiunea învechită a sistemului, carbonul se află în subgrupul principal al celui de-al patrulea grup.

Denumirea elementului este litera C. Numărul de serie al substanței este 6, aparține grupului de nemetale.

Carbon organic coexistă în natură cu mineralele. Deci, piatra fullerenă este al șaselea element în forma sa pură.

Diferențele de aspect se datorează mai multor tipuri de structuri rețelei cristaline. De el depind și caracteristicile polare ale carbonului mineral.

Grafitul, de exemplu, este moale, nu degeaba se adaugă creioanelor de scris și tuturor celorlalți de pe Pământ. Prin urmare, este logic să luăm în considerare proprietățile carbonului în sine, și nu modificările acestuia.

Proprietățile carbonului

Să începem cu proprietățile comune tuturor nemetalelor. Sunt electronegativi, adică atrag perechi de electroni comune formate cu alte elemente.

Se pare că carbonul poate reduce oxizii nemetalici la starea metalelor.

Cu toate acestea, al 6-lea element face acest lucru numai atunci când este încălzit. În condiții normale, substanța este inertă din punct de vedere chimic.

Nemetalele au mai mulți electroni în nivelurile lor exterioare de electroni decât metalele.

De aceea, atomii celui de-al 6-lea element tind să completeze o fracțiune din proprii orbitali, mai degrabă decât să-și dea particulele cuiva.

Pentru metale, cu un minim de electroni pe învelișurile exterioare, este mai ușor să dezvăluiți particulele îndepărtate decât să le atrageți pe cele străine.

Forma principală a celei de-a 6-a substanțe este un atom. În teorie, ar trebui să vorbim despre molecula de carbon. Majoritatea nemetalelor sunt formate din molecule.

Cu toate acestea, carbonul și - excepțiile, au o structură atomică. Din acest motiv, compușii elementelor au puncte de topire ridicate.

O altă proprietate distinctivă a multor forme de carbon este . Pentru același, este maxim, egal cu 10 puncte.

Deoarece vorbim despre formele celei de-a 6-a substanțe, să subliniem că cristalinul este doar una dintre ele.

Atomi de carbon nu vă aliniați întotdeauna într-o rețea cristalină. Există o varietate amorfă.

Exemplele includ: lemn, cocs, carbon sticlos. Acestea sunt compuși, dar nu au o structură ordonată.

Dacă o substanță este combinată cu altele, se pot forma și gaze. Carbonul cristalin se transformă în ele la o temperatură de 3700 de grade.

În condiții normale, un element este gazos dacă este, de exemplu, monoxid de carbon.

Oamenii îl numesc monoxid de carbon. Cu toate acestea, reacția de formare a acestuia este mai activă și mai rapidă dacă, totuși, căldura este pornită.

Compuși gazoși carbon Cu oxigen unele. Există și, de exemplu, monoxid.

Acest gaz este incolor și otrăvitor, în condiții normale. Astfel de monoxid de carbon are o legătură triplă în moleculă.

Dar să revenim la elementul pur. Fiind destul de inert din punct de vedere chimic, ea poate totuși interacționa nu numai cu metalele, ci și cu oxizii acestora și, după cum se poate observa din conversația despre gaze, cu oxigenul.

Reacția este posibilă și cu hidrogen. Carbon va interacționa dacă unul dintre factori „jucă”, sau toți împreună: temperatură, stare alotropică, dispersie.

Acesta din urmă se referă la raportul dintre suprafața particulelor unei substanțe și volumul pe care îl ocupă.

Alotropia este posibilitatea apariției mai multor forme ale aceleiași substanțe, adică cristaline, amorfe sau gaz carbonic.

Cu toate acestea, indiferent de modul în care factorii coincid, elementul nu reacționează deloc cu acizi și alcalii. Ignoră carbonul și aproape toți halogenii.

Cel mai adesea, a șasea substanță se leagă de ea însăși, formând aceleași molecule la scară mare de sute și milioane de atomi.

molecule formate, reacția carbonului cu și mai puține elemente și conexiuni.

Aplicarea carbonului

Aplicarea elementului și a derivatelor sale este la fel de extinsă ca și numărul lor. Conținut de carbon există mai mult în viața unei persoane decât poate părea.

Cărbunele activat de la farmacie este a șasea substanță. în din – el este același.

Grafitul din creioane este, de asemenea, carbon, care este necesar și în reactoarele nucleare și contactele mașinilor electrice.

Pe listă se află și combustibilul metan. dioxid de carbon necesar pentru producție și poate fi gheață carbonică, adică un agent frigorific.

Dioxidul de carbon servește ca conservant, umple depozitarea legumelor și este, de asemenea, necesar pentru obținerea carbonaților.

Acestea din urmă sunt folosite în construcții, de exemplu. Carbonatul este util în fabricarea săpunului și producția de sticlă.

Formula de carbon corespunde și cocsului. Este util pentru metalurgiști.

Cocsul servește ca agent reducător în timpul topirii minereului și extracției metalelor din acesta.

Chiar și funinginea obișnuită este carbon folosit ca îngrășământ și umplutură.

Te-ai întrebat vreodată de ce anvelopele auto sunt colorate? Aceasta este funingine. Oferă rezistență cauciucului.

Funinginea se găsește și în lustruirea pantofilor, cernelurile de imprimare și rimelul. Numele popular nu este întotdeauna folosit. Industriașii cer funingine negru de fum.

Masa de carbonîncepe să fie utilizat în domeniul nanotehnologiei. Au fost realizate tranzistoare ultra-mici, precum și tuburi care sunt de 6-7 ori mai puternice.

Atât pentru non-metal. Apropo, oamenii de știință de la . Au creat un aerogel din tuburi de carbon și grafen.

Este, de asemenea, un material rezistent. Sună greu. Dar, de fapt, aerogelul este mai ușor decât aerul.

ÎN fier carbon adăugat pentru a produce ceea ce se numește oțel carbon. E mai grea decât de obicei.

Cu toate acestea, fracția de masă a celui de-al 6-lea element nu trebuie să depășească un cuplu sau trei procente. În caz contrar, proprietățile oțelului scad.

Lista continuă și continuă. Dar de unde putem obține carbon la nesfârșit? Este extras sau sintetizat? Vom răspunde la aceste întrebări într-un capitol separat.

Exploatarea carbonului

dioxid de carbon, metanul, separat carbonul, se poate obține chimic, adică prin sinteză deliberată. Cu toate acestea, acest lucru nu este profitabil.

Gaz carbon iar modificările sale solide sunt mai ușor și mai ieftin de extras împreună cu cărbunele.

Aproximativ 2 miliarde de tone sunt extrase din intestinele pământului în fiecare an. Suficient pentru a oferi lumii negru de fum.

În ceea ce privește, acestea sunt extrase din conductele de kimbirlit. Acestea sunt corpuri geologice verticale, fragmente de rocă cimentate de lavă.

Aici se găsesc. Prin urmare, oamenii de știință sugerează că mineralul se formează la adâncimi de mii de kilometri, în același loc cu magma.

Depozitele de grafit, dimpotrivă, sunt orizontale și situate aproape de suprafață.

Prin urmare, extragerea mineralului este destul de simplă și ieftină. Aproximativ 500.000 de tone de grafit sunt extrase din subsol în fiecare an.

Pentru a obține cărbune activ, trebuie să încălziți cărbunele și să-l tratați cu un jet de abur de apă.

Oamenii de știință și-au dat seama chiar cum să recreeze proteinele corpul uman. Baza lor este, de asemenea carbon. Azot iar hidrogenul este gruparea amino adiacentă acestuia.

Ai nevoie și de oxigen. Adică proteinele sunt construite pe aminoacizi. Nu este pe buzele tuturor, dar este mult mai important pentru viață decât restul.

Organismul are nevoie de acizi sulfuric, nitric și clorhidric mult mai puțin populari, de exemplu.

Deci carbonul este ceva pentru care merită plătit. Să aflăm cât de mare este diferența de preț pentru diferite mărfuri din al 6-lea element.

Pretul carbonului

Pentru viață, așa cum este ușor de înțeles, carbonul nu are preț. În ceea ce privește alte domenii ale vieții, prețul depinde de numele produsului și de calitatea acestuia.

De exemplu, plătesc mai mult dacă nu conțin incluziuni de la terți.

Probele de aerogel costă până acum zeci de dolari pe câțiva centimetri pătrați.

Dar, în viitor, producătorii promit să furnizeze materialul în role și să-l solicite ieftin.

Negrul de fum, adică funinginea, se vinde la 5-7 ruble pe kilogram. În consecință, ei plătesc aproximativ 5.000-7.000 de ruble pe tonă.

Cu toate acestea, taxa pe carbon introdusă în majoritatea țărilor dezvoltate poate determina creșterea prețurilor.

Vina pentru industria carbonului efect de seră. Întreprinderile sunt obligate să plătească pentru emisii, în special pentru CO 2 .

Este principalul gaz cu efect de seră și, în același timp, un indicator al poluării aerului. Această informație este o muscă în unguent.

Te face să înțelegi că carbonul, ca orice altceva din lume, are un dezavantaj, nu doar un avantaj.

CARBON
CU (carboneum), nemetalice element chimic Subgrupa IVA (C, Si, Ge, Sn, Pb) a tabelului periodic al elementelor. Se găsește în natură sub formă de cristale de diamant (Fig. 1), grafit sau fullerenă și alte forme și face parte din organice (cărbune, petrol, organisme animale și vegetale etc.) și substanțe anorganice(calcar, bicarbonat de sodiu etc.). Carbonul este larg răspândit, dar conținutul său în scoarța terestră este de doar 0,19% (vezi și DIAMANT; FULLERENES).

Carbonul este utilizat pe scară largă sub formă de substanțe simple. Pe lângă diamantele prețioase care sunt subiectul bijuterii, mare valoare au diamante industriale - pentru fabricarea sculelor de șlefuit și tăiere. Cărbunele și alte forme amorfe de carbon sunt utilizate pentru decolorare, purificare, adsorbție de gaz și în domeniile tehnologice în care sunt necesari adsorbanți cu o suprafață dezvoltată. Carburele, compușii de carbon cu metale, precum și cu bor și siliciu (de exemplu, Al4C3, SiC, B4C) se caracterizează prin duritate ridicată și sunt utilizați pentru fabricarea de scule abrazive și tăietoare. Carbonul face parte din oțeluri și aliaje în stare elementară și sub formă de carburi. Saturarea suprafeței pieselor turnate de oțel cu carbon la temperaturi ridicate (cimentare) crește semnificativ duritatea suprafeței și rezistența la uzură.
Vezi și ALIAJE. Există multe forme diferite de grafit în natură; unele sunt obținute artificial; Există forme amorfe (de exemplu, cocs și cărbune). Funinginea, carbonul osos, negru de lampă și negru de acetilenă se formează atunci când hidrocarburile sunt arse în absența oxigenului. Așa-numitul carbon alb este obținut prin sublimarea grafitului pirolitic sub presiune redusă - acestea sunt cristale minuscule transparente de frunze de grafit cu margini ascuțite.
Informații istorice. Grafitul, diamantul și carbonul amorf sunt cunoscute încă din antichitate. Se știe de mult timp că grafitul poate fi folosit pentru a marca alte materiale, iar denumirea în sine „grafit”, care provine din cuvântul grecesc care înseamnă „a scrie”, a fost propus de A. Werner în 1789. Cu toate acestea, istoria grafitului este complicată substanțe cu proprietăți fizice externe similare au fost adesea confundate cu acesta, cum ar fi molibdenitul (sulfura de molibden), considerat la un moment dat grafit. Alte nume pentru grafit includ „plumb negru”, „fier carburat” și „plumb argintiu”. În 1779, K. Scheele a stabilit că grafitul poate fi oxidat cu aer pentru a se forma dioxid de carbon
. Diamantele și-au găsit prima utilizare în India, iar în Brazilia pietrele prețioase au devenit importante din punct de vedere comercial în 1725; zăcăminte din Africa de Sud au fost descoperite în 1867. În secolul XX. Principalii producători de diamante sunt Africa de Sud, Zair, Botswana, Namibia, Angola, Sierra Leone, Tanzania și Rusia. Diamantele artificiale, a căror tehnologie a fost creată în 1970, sunt produse în scopuri industriale. Dacă unitățile structurale ale unei substanțe (atomi pentru elemente monoatomice sau molecule pentru elemente și compuși poliatomici) sunt capabile să se combine între ele în mai mult de o formă cristalină, acest fenomen se numește alotropie. Carbonul are trei modificări alotrope - diamant, grafit și fullerene. În diamant, fiecare atom de carbon are 4 vecini localizați tetraedric, formând o structură cubică (Fig. 1a). Această structură corespunde covalenței maxime a legăturii și toți cei 4 electroni ai fiecărui atom de carbon formează legături C-C de înaltă rezistență, adică. Nu există electroni de conducere în structură. Prin urmare, diamantul se caracterizează prin lipsa de conductivitate, conductivitate termică scăzută și duritate ridicată; este cea mai dură substanță cunoscută (fig. 2). Ruperea legăturii C-C (lungimea legăturii 1,54, de unde raza covalentă 1,54/2 = 0,77) într-o structură tetraedrică necesită multă energie, astfel că diamantul, împreună cu o duritate excepțională, se caracterizează printr-un punct de topire ridicat (3550°C).

O altă formă alotropică de carbon este grafitul, care are proprietăți foarte diferite de diamant. Grafitul este o substanță neagră moale, formată din cristale ușor de exfoliat, caracterizată printr-o bună conductivitate electrică (rezistență electrică 0,0014 Ohm*cm). Prin urmare, grafitul este utilizat în lămpi cu arc și cuptoare (Fig. 3), în care este necesar să se creeze temperaturi ridicate. Grafitul de înaltă puritate este utilizat în reactoarele nucleare ca moderator de neutroni. Punctul său de topire la presiune ridicată este de 3527 ° C. La presiune normală, grafitul se sublimează (se transformă din solid în gaz) la 3780 ° C.

Structura grafitului (Fig. 1b) este un sistem de inele hexagonale condensate cu o lungime a legăturii de 1,42 (mult mai scurtă decât în ​​diamant), dar fiecare atom de carbon are trei (nu patru, ca în diamant) legături covalente cu trei vecini, iar a patra legătură (3,4) este prea lungă pentru o legătură covalentă și conectează slab straturile paralele de grafit între ele. Este al patrulea electron de carbon care determină conductivitatea termică și electrică a grafitului - această legătură mai lungă și mai puțin puternică formează mai puțină compactitate a grafitului, ceea ce se reflectă în duritatea sa mai mică în comparație cu diamantul (densitatea grafitului 2,26 g/cm3, diamant - 3,51 g/cm3 cm3). Din același motiv, grafitul este alunecos la atingere și separă cu ușurință fulgii de substanță, motiv pentru care este folosit pentru a face lubrifiant și mine de creion. Strălucirea plumbului se datorează în principal prezenței grafitului. Fibrele de carbon au o rezistență ridicată și pot fi folosite pentru a face fire de raion sau alte fire cu conținut ridicat de carbon. La presiune și temperatură ridicată în prezența unui catalizator precum fierul, grafitul se poate transforma în diamant. Acest proces este implementat pentru producția industrială de diamante artificiale. Cristalele de diamant cresc pe suprafața catalizatorului. Echilibrul grafit-diamant există la 15.000 atm și 300 K sau la 4000 atm și 1500 K. Diamantele artificiale pot fi obținute și din hidrocarburi. Formele amorfe de carbon care nu formează cristale includ cărbunele, obținut prin încălzirea lemnului fără acces la aer, lămpi și funingine de gaz, format în timpul arderii la temperatură scăzută a hidrocarburilor cu lipsă de aer și condensând pe o suprafață rece, carbonul osos - un amestec cu fosfat de calciu în procesul de distrugere a țesăturilor osoase, precum și cărbune (o substanță naturală cu impurități) și cocs, un reziduu uscat obținut din cocsificarea combustibililor prin metoda distilării uscate a cărbunelui sau a reziduurilor de petrol (cărbuni bituminoși) , adică incalzire fara acces aer. Cocsul este folosit pentru topirea fontei și în metalurgia feroasă și neferoasă. Cocsificarea produce și produse gazoase - gaz de cocserie (H2, CH4, CO, etc.) și produse chimice, care sunt materii prime pentru producerea de benzină, vopsele, îngrășăminte, medicamente, materiale plastice etc. O diagramă a aparatului principal pentru producția de cocs - un cuptor de cocs - este prezentată în Fig. 3. Diverse tipuri Cărbunele și funinginea au o suprafață dezvoltată și, prin urmare, sunt utilizate ca adsorbanți pentru purificarea gazelor și lichidelor, precum și ca catalizatori. Pentru a obține diferite forme de carbon, se folosesc metode speciale de tehnologie chimică. Grafitul artificial este produs prin calcinarea antracitului sau a cocsului de petrol între electrozii de carbon la 2260 ° C (procesul Acheson) și este utilizat în producția de lubrifianți și electrozi, în special pentru producerea electrolitică a metalelor.
Structura atomului de carbon. Nucleul celui mai stabil izotop de carbon, masa 12 (abundență de 98,9%), are 6 protoni și 6 neutroni (12 nucleoni), dispuși în trei cvartete, fiecare conținând 2 protoni și doi neutroni, similar nucleului de heliu. Un alt izotop stabil al carbonului este 13C (aproximativ 1,1%), iar în urme există în natură un izotop instabil 14C cu un timp de înjumătățire de 5730 de ani, care are radiație b. Toți cei trei izotopi participă la ciclul normal al carbonului al materiei vii sub formă de CO2. După moartea unui organism viu, consumul de carbon se oprește și obiectele care conțin C pot fi datate prin măsurarea nivelului de radioactivitate 14C. Scăderea radiației 14CO2 b este proporțională cu timpul care a trecut de la moarte. În 1960, W. Libby a primit Premiul Nobel pentru cercetarea carbonului radioactiv.
Vezi și DATARE DUPĂ RADIOACTIVITATE. În starea fundamentală, se formează 6 electroni de carbon configuratie electronica 1s22s22px12py12pz0. Patru electroni ai celui de-al doilea nivel sunt valența, care corespunde poziției carbonului în grupa IVA a tabelului periodic (vezi SISTEMUL PERIODIC DE ELEMENTE). Deoarece este necesară o energie mare pentru a îndepărta un electron dintr-un atom în faza gazoasă (aproximativ 1070 kJ/mol), carbonul nu formează legături ionice cu alte elemente, deoarece aceasta ar necesita îndepărtarea unui electron pentru a forma un ion pozitiv. Având o electronegativitate de 2,5, carbonul nu prezintă o afinitate puternică pentru electroni și, în consecință, nu este un acceptor de electroni activ. Prin urmare, nu este predispus să formeze o particulă cu sarcină negativă. Dar unii compuși de carbon există cu o natură parțial ionică a legăturii, de exemplu carburi. În compuși, carbonul prezintă o stare de oxidare de 4. Pentru ca patru electroni să participe la formarea legăturilor, este necesară împerecherea electronilor 2s și săriți unul dintre acești electroni la orbitalul 2pz; în acest caz, se formează 4 legături tetraedrice cu un unghi între ele de 109°. În compuși, electronii de valență ai carbonului sunt retrași doar parțial din acesta, astfel încât carbonul formează legături covalente puternice între atomii învecinați tip S-S folosind o pereche de electroni comună. Energia de rupere a unei astfel de legături este de 335 kJ/mol, în timp ce pentru legătura Si-Si este de numai 210 kJ/mol, deci lanțurile lungi -Si-Si- sunt instabile. Natura covalentă a legăturii este păstrată chiar și în compușii de halogeni foarte reactivi cu carbon, CF4 și CCl4. Atomii de carbon sunt capabili să doneze mai mult de un electron din fiecare atom de carbon pentru a forma o legătură; Așa se formează legăturile duble C=C și triple CєC. Alte elemente formează, de asemenea, legături între atomii lor, dar numai carbonul este capabil să formeze lanțuri lungi. Prin urmare, există mii de compuși cunoscuți pentru carbon, numiți hidrocarburi, în care carbonul este legat de hidrogen și alți atomi de carbon pentru a forma lanțuri lungi sau structuri ciclice.
Vezi CHIMIE ORGANICA. În acești compuși, este posibil să se înlocuiască hidrogenul cu alți atomi, cel mai adesea cu oxigen, azot și halogeni pentru a forma o varietate de compuși organici. Printre acestea sunt importante fluorocarburile - hidrocarburi în care hidrogenul este înlocuit cu fluor. Astfel de compuși sunt extrem de inerți și sunt utilizați ca plastic și lubrifianți (fluorocarburi, adică hidrocarburi în care toți atomii de hidrogen sunt înlocuiți cu atomi de fluor) și ca agenți frigorifici la temperatură joasă (clorofluorocarburi sau freoni). În anii 1980, fizicienii americani au descoperit compuși de carbon foarte interesanți în care atomii de carbon sunt legați în 5- sau 6-goni, formând o moleculă C60 sub forma unei mingi goale, cu simetria perfectă a unei mingi de fotbal. Deoarece acest design stă la baza „domului geodezic” inventat de arhitectul și inginerul american Buckminster Fuller, noua clasa compuși a fost numit „buckminsterfullerenes” sau „fulerene” (și, de asemenea, mai pe scurt - „phasyballs” sau „buckyballs”). Fulerenele - a treia modificare a carbonului pur (cu excepția diamantului și grafitului), constând din 60 sau 70 (sau chiar mai mulți) atomi - au fost obținute prin acțiunea radiației laser asupra celor mai mici particule de carbon. Fulerenele sunt mai multe formă complexă constau din câteva sute de atomi de carbon. Diametrul moleculei C60 CARBON este de 1 nm. În centrul unei astfel de molecule există suficient spațiu pentru a găzdui un atom mare de uraniu.
Vezi și FULLERENES.
Standard masa atomica. În 1961, Uniunea Internațională de Chimie Pură și Aplicată (IUPAC) și Fizică a adoptat masa izotopului de carbon 12C ca unitate de masă atomică, eliminând scara de oxigen existentă anterior a maselor atomice. Masa atomică a carbonului din acest sistem este de 12,011, deoarece este media celor trei izotopi ai carbonului care există în mod natural, având în vedere abundența lor în natură.
Vezi MESA ATOMICA. Proprietățile chimice ale carbonului și ale unora dintre compușii săi. Unele proprietăți fizice și chimice ale carbonului sunt prezentate în articolul ELEMENTE CHIMICE. Reactivitatea carbonului depinde de modificarea, temperatura și dispersia acestuia. La temperaturi scăzute, toate formele de carbon sunt destul de inerte, dar atunci când sunt încălzite sunt oxidate de oxigenul atmosferic, formând oxizi:

Carbonul fin dispersat în exces de oxigen poate exploda atunci când este încălzit sau de la o scânteie. Pe lângă oxidarea directă, există metode mai moderne de producere a oxizilor. Suboxidul de carbon C3O2 se formează prin deshidratarea acidului malonic peste P4O10:

C3O2 are miros urât, se hidrolizează ușor, formând din nou acid malonic.
Monoxidul de carbon (II) CO se formează în timpul oxidării oricărei modificări a carbonului în condiții de lipsă de oxigen. Reacția este exotermă, se eliberează 111,6 kJ/mol. Cocsul reacţionează cu apa la temperatura căldurii albe: C + H2O = CO + H2; amestecul de gaz rezultat se numește „gaz de apă” și este un combustibil gazos. CO se formează, de asemenea, în timpul arderii incomplete a produselor petroliere, se găsește în cantități vizibile în evacuarea automobilelor;

Starea de oxidare a carbonului în CO este +2 și, deoarece carbonul este mai stabil în starea de oxidare +4, CO este ușor oxidat de oxigen la CO2: CO + O2 (r) CO2, această reacție este extrem de exotermă (283 kJ/ mol). CO este utilizat în industrie în amestec cu H2 și alte gaze inflamabile ca combustibil sau agent reducător gazos. Când este încălzit la 500 ° C, CO formează C și CO2 într-o măsură vizibilă, dar la 1000 ° C, echilibrul este stabilit la concentrații scăzute de CO2. CO reacționează cu clorul, formând fosgen - COCl2, reacțiile cu alți halogeni decurg similar, în reacție cu sulfura de carbonil se obține COS, cu metalele (M) CO formează carbonili de diferite compoziții M(CO)x, care sunt compuși complecși. Carbonilul de fier se formează atunci când hemoglobina din sânge reacționează cu CO, împiedicând reacția hemoglobinei cu oxigenul, deoarece carbonilul de fier este un compus mai puternic. Ca urmare, funcția hemoglobinei ca purtător de oxigen către celule este blocată, care apoi mor (iar celulele creierului sunt în primul rând afectate). (De aici un alt nume pentru CO - " monoxid de carbon"). Deja 1% (vol.) CO în aer este periculos pentru oameni dacă acesta se află într-o astfel de atmosferă mai mult de 10 minute. Unele proprietăți fizice ale CO sunt date în tabel. Dioxid de carbon sau monoxid de carbon (IV). ) CO2 se formează în timpul arderii carbonului elementar în exces de oxigen cu degajare de căldură (395 kJ/mol) CO2 (denumirea banală este „dioxid de carbon”) se formează și în timpul oxidării complete a CO, a produselor petroliere, a benzinei. , uleiuri și alți compuși organici Când carbonați sunt dizolvați în apă ca urmare a hidrolizei:

Această reacție este adesea folosită în practica de laborator pentru a produce CO2. Acest gaz poate fi obținut și prin calcinarea bicarbonaților metalici:

În interacțiunea fază gazoasă a aburului supraîncălzit cu CO:

La arderea hidrocarburilor și a derivaților lor de oxigen, de exemplu:

În mod similar, produsele alimentare sunt oxidate într-un organism viu, eliberând căldură și alte tipuri de energie. În acest caz, oxidarea are loc în condiții ușoare prin etape intermediare, dar produsele finite sunt aceleași - CO2 și H2O, ca, de exemplu, în timpul descompunerii zaharurilor sub acțiunea enzimelor, în special în timpul fermentației glucozei:

Producția pe scară largă de dioxid de carbon și oxizi metalici se realizează în industrie prin descompunerea termică a carbonaților:

CaO în cantitati mari utilizat în tehnologia de producție a cimentului. Stabilitatea termică a carbonaților și consumul de căldură pentru descompunerea lor conform acestei scheme cresc în seria CaCO3 (vezi și PREVENIREA INCENDIILOR ȘI PROTECȚIA LA INCENDII). Structura electronică a oxizilor de carbon. Structura electronică a oricărui monoxid de carbon poate fi descrisă prin trei scheme la fel de probabile cu aranjamente diferite de perechi de electroni - trei forme rezonante:

Toți oxizii de carbon au o structură liniară.
Acidul carbonic. Când CO2 reacţionează cu apa, se formează acid carbonic H2CO3. Într-o soluție saturată de CO2 (0,034 mol/l), doar unele dintre molecule formează H2CO3, iar cea mai mare parte a CO2 este în stare hidratată CO2*H2O.
Carbonați. Carbonații se formează prin interacțiunea oxizilor metalici cu CO2, de exemplu, Na2O + CO2 -> NaHCO3 care, atunci când sunt încălziți, se descompun pentru a elibera CO2: 2NaHCO3 -> Na2CO3 + H2O + CO2 Carbonatul de sodiu, sau soda, este produs în sodă. industrie în cantități mari, în principal prin metoda Solvay:

O altă metodă este obținerea de sifon din CO2 și NaOH

Ionul carbonat CO32- are o structură plată cu un unghi O-C-O de 120° și o lungime a legăturii CO de 1,31
(vezi și PRODUCȚIE ALCALĂ).
Halogenuri de carbon. Carbonul reacționează direct cu halogenii atunci când este încălzit pentru a forma tetrahalogenuri, dar viteza de reacție și randamentul produsului sunt scăzute. Prin urmare, halogenurile de carbon se obțin prin alte metode, de exemplu, prin clorurarea disulfurei de carbon, se obține CCl4: CS2 + 2Cl2 -> CCl4 + 2S Tetraclorura CCl4 este o substanță neinflamabilă, folosită ca solvent în procesele de curățare chimică, dar nu este recomandat să-l folosiți ca opritor de flacără, deoarece la temperatură ridicată are loc formarea de fosgen otrăvitor (o substanță toxică gazoasă). CCl4 în sine este, de asemenea, otrăvitor și, dacă este inhalat în cantități semnificative, poate provoca intoxicații hepatice. СCl4 se formează și prin reacția fotochimică dintre metanul СH4 și Сl2; în acest caz, este posibilă formarea de produse de clorurare incompletă a metanului - CHCl3, CH2Cl2 și CH3Cl. Reacțiile apar în mod similar cu alți halogeni.
Reacții ale grafitului. Grafitul, ca modificare a carbonului, caracterizat prin distanțe mari între straturile de inele hexagonale, intră în reacții neobișnuite, de exemplu, metalele alcaline, halogenii și unele săruri (FeCl3) pătrund între straturi, formând compuși precum KC8, KC16 ( numiți compuși interstițiali, incluziuni sau clatrați). Agenții oxidanți puternici precum KClO3 în mediu acid (acid sulfuric sau azotic) formează substanțe cu un volum mare al rețelei cristaline (până la 6 între straturi), ceea ce se explică prin introducerea de atomi de oxigen și formarea de compuși pe suprafața căreia, ca urmare a oxidării, se formează grupări carboxil (-COOH) - compuși precum grafitul oxidat sau acidul melitic (benzen hexacarboxilic) C6(COOH)6. În acești compuși, raportul C:O poate varia de la 6:1 la 6:2,5.
Carburi. Carbonul formează diverși compuși numiți carburi cu metale, bor și siliciu. Cele mai active metale (subgrupe IA-IIIA) formează carburi asemănătoare sărurilor, de exemplu Na2C2, CaC2, Mg4C3, Al4C3. În industrie, carbura de calciu este obținută din cocs și calcar folosind următoarele reacții:

Carburele sunt neconductoare electric, aproape incolore, se hidrolizează pentru a forma hidrocarburi, de exemplu CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2 Acetilena C2H2 formată prin reacție servește ca materie primă în producerea multor substanțe organice. Acest proces este interesant deoarece reprezintă o trecere de la materii prime de natură anorganică la sinteza compușilor organici. Carburele care formează acetilenă la hidroliză se numesc acetilenide. În siliciul și carburile de bor (SiC și B4C), legătura dintre atomi este covalentă. Metalele de tranziție (elementele subgrupelor B) când sunt încălzite cu carbon formează și carburi cu compoziție variabilă în fisurile de pe suprafața metalului; legătura dintre ele este aproape de metal. Unele carburi de acest tip, de exemplu WC, W2C, TiC și SiC, se disting prin duritate și refractaritate ridicate și au o conductivitate electrică bună. De exemplu, NbC, TaC și HfC sunt cele mai refractare substanțe (mp = 4000-4200 ° C), carbura de diniobiu Nb2C este un supraconductor la 9,18 K, TiC și W2C sunt aproape ca duritate de diamant, iar duritatea B4C (a analogul structural al diamantului) este 9,5 pe scara Mohs (vezi Fig. 2). Se formează carburi inerte dacă raza metalului de tranziție Derivați de azot ai carbonului. Acest grup include ureea NH2CONH2 - un îngrășământ cu azot folosit sub formă de soluție. Ureea se obține din NH3 și CO2 prin încălzire sub presiune:

Cianogenul (CN)2 are multe proprietăți similare cu halogenii și este adesea numit pseudohalogen. Cianura se obtine prin oxidarea usoara a ionului de cianura cu oxigen, peroxid de hidrogen sau ion Cu2+: 2CN- -> (CN)2 + 2e. Ionul de cianura, fiind un donor de electroni, se formeaza usor compuși complecși cu ioni de metal de tranziție. La fel ca CO, ionul de cianură este o otravă, care leagă compuși vitali ai fierului într-un organism viu. Ionii complexi de cianuri au formula generală []-0,5x, unde x este numărul de coordonare al metalului (agent de complexare), egal empiric cu dublul stării de oxidare a ionului metalic. Exemple de astfel de ioni complecși sunt (structura unor ioni este prezentată mai jos) ionul tetracianonichelat(II) []2-, hexacianoferrat(III) []3-, dicianoargentat []-:

Carbonili. Monoxidul de carbon este capabil să reacționeze direct cu multe metale sau ioni metalici, formând compuși complecși numiți carbonili, de exemplu Ni(CO)4, Fe(CO)5, Fe2(CO)9, []3, Mo(CO)6, [] 2. Legarea în acești compuși este similară cu legătura în complecșii ciano descriși mai sus. Ni(CO)4 este o substanță volatilă folosită pentru a separa nichelul de alte metale. Deteriorarea structurii fontei și oțelului în structuri este adesea asociată cu formarea carbonililor. Hidrogenul poate face parte din carbonili, formând hidruri de carbonil, cum ar fi H2Fe(CO)4 și HCo(CO)4, care prezintă proprietăți acide și reacţionează cu alcalii: H2Fe(CO)4 + NaOH -> NaHFe(CO)4 + H2O Cunoscute, de asemenea, halogenuri de carbonil, de exemplu Fe(CO)X2, Fe(CO)2X2, Co(CO)I2, Pt(CO)Cl2, unde X este orice halogen
(vezi și COMPUȘI ORGANOMETALICI).
Hidrocarburi. Se cunosc un număr mare de compuși carbon-hidrogen
(vezi CHIMIE ORGANICA).
LITERATURĂ
Sunyaev Z.I. Carbon de petrol. M., 1980 Chimia carbonului hipercoordonat. M., 1990

Enciclopedia lui Collier. - Societate deschisă. 2000 .

Vezi ce este „CARBON” în alte dicționare:

Tabelul de nuclizi Informații generale Nume, simbol Carbon 14, 14C Nume alternative radiocarbon, radiocarbon Neutroni 8 Protoni 6 Proprietăți ale nuclidului Masa atomică ... Wikipedia

Tabelul nuclizilor Informații generale Nume, simbol Carbon 12, 12C Neutroni 6 Protoni 6 Proprietățile nuclizilor Masa atomică 12.0000000(0) ... Wikipedia

Tabelul nuclizilor Informații generale Nume, simbol Carbon 13, 13C Neutroni 7 Protoni 6 Proprietățile nuclizilor Masa atomică 13.0033548378(10) ... Wikipedia

- (lat. Carboneum) C, chimic. element din grupa IV a sistemului periodic al lui Mendeleev, număr atomic 6, masă atomică 12.011. Principalele modificări ale cristalului sunt diamantul și grafitul. În condiții normale, carbonul este inert chimic; la mare...... Dicţionar enciclopedic mare