Nyumbani-Njia panda-Uzito wa atomiki wa kaboni. Tabia za kimwili na kemikali za kaboni

Uzito wa atomiki wa kaboni. Tabia za kimwili na kemikali za kaboni

1. Katika misombo yote ya kikaboni, atomi ya kaboni ina valence ya 4.

2. Carbon ina uwezo wa kutengeneza molekuli rahisi na ngumu sana (misombo ya juu ya uzito wa Masi: protini, raba, plastiki).

3. Atomi za kaboni haziunganishi tu na atomi nyingine, bali pia kwa kila mmoja, na kutengeneza minyororo mbalimbali ya kaboni - kaboni - moja kwa moja, yenye matawi, imefungwa:


4. Misombo ya kaboni ina sifa ya uzushi wa isomerism, i.e. wakati vitu vina muundo sawa wa ubora na kiasi, lakini miundo tofauti ya kemikali, na kwa hiyo mali tofauti. Kwa mfano: formula ya majaribio C 2 H 6 O inalingana na miundo miwili tofauti ya dutu:

pombe ya ethyl, dimethyl ether,

kioevu, t 0 chemsha. = +78 0 C gesi, t 0 chemsha. = -23.7 0 C

Kwa hiyo, pombe ya ethyl na dimethyl ether ni isoma.

5. Ufumbuzi wa maji wa wengi jambo la kikaboni- zisizo za elektroliti, molekuli zao hazigawanyika kuwa ions.

Isoma.

Mnamo 1823 jambo hilo liligunduliwa isomerism- uwepo wa vitu vyenye muundo sawa wa molekuli, lakini inayo mali mbalimbali. Ni nini sababu ya tofauti kati ya isoma? Kwa kuwa muundo wao ni sawa, sababu inaweza tu kutafutwa kwa mpangilio tofauti wa uunganisho wa atomi kwenye molekuli.

Hata kabla ya kuundwa kwa nadharia ya muundo wa kemikali A.M. Butlerov alitabiri kwamba kwa butane C 4 H 10, ambayo ina muundo wa mstari CH 3 - CH 2 - CH 2 - CH 3 t 0 (hali ya kuchemsha -0.5 0 C), kuwepo kwa dutu nyingine yenye fomula sawa ya Masi, lakini pamoja na tofauti, inawezekana mlolongo wa kuunganisha atomi za kaboni katika molekuli:

isobutane

t0 kip. - 11.7 0 C

Kwa hiyo, isoma- hizi ni vitu ambavyo vina formula sawa ya Masi, lakini miundo tofauti ya kemikali, na kwa hiyo mali tofauti. Kuna aina mbili kuu za isomerism - ya kimuundo Na anga.

Kimuundo inayoitwa isoma kuwa nayo utaratibu tofauti miunganisho ya atomi katika molekuli. Kuna aina tatu zake:

Isoma ya mifupa ya kaboni:

S – S – S – S – S – S – S – S

Isoma ya dhamana nyingi:

C = C – C – C C – C = C – C

Isomerism ya tabaka:


asidi ya propionic

Isoma ya anga. Isoma za anga zina viambajengo vinavyofanana kwenye kila atomi ya kaboni. Lakini hutofautiana katika eneo lao la jamaa katika nafasi. Kuna aina mbili za isomerism hii: jiometri na macho. Isoma ya kijiometri ni tabia ya misombo ambayo ina muundo wa molekuli iliyopangwa (alkenes, cycloalkanes, alkadienes, nk). Ikiwa vibadala vinavyofanana kwenye atomi za kaboni, kwa mfano, katika vifungo viwili, viko upande huo huo wa ndege ya molekuli, basi hii itakuwa isoma ya cis, kulingana na pande tofauti- isoma ya trans:




Isoma ya macho- tabia ya misombo yenye atomi ya kaboni isiyo ya kawaida, ambayo imeunganishwa na vibadala vinne tofauti. Isoma za macho ni picha za kioo za kila mmoja. Kwa mfano:


Muundo wa elektroniki wa atomi.

Muundo wa atomi husomwa katika kemia isokaboni na fizikia. Inajulikana kuwa atomi huamua mali ya kipengele cha kemikali. Atomi ina kiini chenye chaji chanya, ambamo misa yake yote imejilimbikizia, na elektroni zenye chaji hasi zinazozunguka kiini.

Tangu katika mchakato athari za kemikali nuclei za atomi zinazojibu hazibadilika, basi za kimwili na kemikali mali atomi hutegemea muundo wa makombora ya elektroni ya atomi. Elektroni zinaweza kusonga kutoka atomi moja hadi nyingine, zinaweza kuchanganya, nk. Kwa hiyo, tutazingatia kwa undani suala la usambazaji wa elektroni katika atomi kwa misingi ya nadharia ya quantum ya muundo wa atomiki. Kwa mujibu wa nadharia hii, elektroni wakati huo huo ina mali ya chembe (molekuli, malipo) na kazi ya wimbi. Kwa kusonga elektroni, haiwezekani kuamua eneo halisi. Ziko katika nafasi karibu na kiini cha atomiki. Inaweza kuamua uwezekano eneo la elektroni katika sehemu tofauti za nafasi. Elektroni ni, kama ilivyokuwa, "imepigwa" katika nafasi hii kwa namna ya wingu (Mchoro 1), ambayo wiani wake hupungua.

Kielelezo cha 1.

Eneo la nafasi ambayo uwezekano wa kupata elektroni ni ya juu (≈ 95%) inaitwa obiti.



Kulingana na mechanics ya quantum, hali ya elektroni katika atomi imedhamiriwa na nambari nne za quantum: kuu (n), orbital (l), sumaku(m) Na spin(s).

Nambari kuu ya quantum n - ina sifa ya nishati ya elektroni, umbali wa obiti kutoka kwa kiini, i.e. kiwango cha nishati na inachukua maadili 1, 2, 3, nk. au K, L, M, N, nk. Thamani n = 1 inalingana na nishati ya chini kabisa. Pamoja na kuongezeka n nishati ya elektroni huongezeka. Idadi ya juu zaidi ya elektroni zilizopo kiwango cha nishati, imedhamiriwa na formula: N=2n2, ambapo n ni nambari ya kiwango, kwa hivyo, na:

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

n = 2 N = 8 n = 4 N = 32, nk.

Ndani ya viwango vya nishati, elektroni hupangwa katika viwango vidogo (au ganda ndogo). Idadi yao inalingana na idadi ya kiwango cha nishati, lakini ni sifa nambari ya orbital quantum l, ambayo huamua sura ya orbital. Inachukua maadili kutoka 0 hadi n-1. Saa

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

Idadi ya juu ya elektroni kwenye kiwango kidogo imedhamiriwa na formula: 2 (2l + 1). Uteuzi wa barua hutumiwa kwa viwango vidogo:

l = 1, 2, 3, 4

Kwa hivyo, ikiwa n = 1, l= 0, kiwango kidogo s.

n = 2, l= 0, 1, ngazi ndogo s, uk.

Kiwango cha juu cha wingi elektroni kwenye viwango vidogo:

N s = 2 N d = 10

N p = 6 N f = 14, nk.

Hakuwezi kuwa na zaidi ya nambari hizi za elektroni katika viwango vidogo. Sura ya wingu ya elektroni imedhamiriwa na thamani l. Saa
l= 0 (s-orbital) wingu la elektroni lina umbo la duara na halina mwelekeo wa anga.

Kielelezo cha 2.

Katika l = 1 (p-orbital), wingu la elektroni lina dumbbell au sura ya nane:

Kielelezo cha 3.

Nambari ya sumaku ya quantum m sifa
mpangilio wa orbital katika nafasi. Inaweza kuchukua thamani za nambari zozote kutoka -l hadi +l, ikijumuisha 0. Idadi ya thamani zinazowezekana za nambari ya sumaku ya quantum kwa thamani fulani. l sawa (2 l+ 1). Kwa mfano:

l= 0 (s-orbital) m = 0, i.e. Orbital ina nafasi moja tu katika nafasi.

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

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

p na d orbitals zina majimbo 3 na 5, mtawaliwa.

Mizunguko ya p imeinuliwa kando ya mihimili ya kuratibu na imeteuliwa p x, p y, p z orbitali.

Zungusha nambari ya quantum s- inaashiria mzunguko wa elektroni karibu na mhimili wake mwenyewe saa na kinyume chake. Inaweza tu kuwa na thamani mbili +1/2 na -1/2. Muundo wa ganda la elektroni la atomi unaonyeshwa na fomula ya kielektroniki inayoonyesha usambazaji wa elektroni katika viwango vya nishati na viwango vidogo. Katika fomula hizi, viwango vya nishati vinateuliwa na nambari 1, 2, 3, 4 ..., viwango vidogo na herufi s, p, d, f. Idadi ya elektroni katika ngazi ndogo imeandikwa kama nguvu. Kwa mfano: idadi ya juu zaidi ya elektroni kwenye s 2, p 6, d 10, f 14.

Fomula za kielektroniki mara nyingi huonyeshwa kwa michoro, ambayo inaonyesha usambazaji wa elektroni sio tu katika viwango na viwango vidogo, lakini pia katika obiti, inayoonyeshwa na mstatili. Viwango vidogo vimegawanywa katika seli za quantum.

Seli ya bure ya quantum

Kiini kilicho na elektroni ambayo haijaoanishwa

Kiini kilicho na elektroni zilizooanishwa

Kuna seli moja ya quantum kwenye s-subblevel.

Kuna seli 3 za quantum kwenye p-sublevel.

Kuna seli 5 za quantum kwenye d-sublevel.

Kuna seli 7 za quantum kwenye f-sublevel.

Usambazaji wa elektroni katika atomi imedhamiriwa Kanuni ya Pauli Na Utawala wa Hund. Kulingana na kanuni ya Pauli: Atomu haiwezi kuwa na elektroni zilizo na maadili sawa ya nambari zote nne za quantum. Kwa mujibu wa kanuni ya Pauli, seli ya nishati inaweza kuwa na elektroni moja au zaidi mbili zilizo na mizunguko tofauti. Kujaza kwa seli hutokea kulingana na kanuni ya Hund, kulingana na ambayo elektroni zinapatikana kwanza moja kwa wakati katika kila seli ya mtu binafsi, basi, wakati seli zote za sublevel fulani zinachukuliwa, pairing ya elektroni huanza.

Mlolongo wa kujaza obiti za elektroni za atomiki imedhamiriwa na sheria za V. Klechkovsky, kulingana na jumla (n + l):

Kwanza, sublevels hizo ambazo kiasi hiki ni kidogo hujazwa;

kwa maadili sawa ya jumla (n + l) kiwango kidogo chenye thamani ya chini kinajazwa kwanza n.

Kwa mfano:

a) zingatia kujaza viwango vidogo vya 3d na 4. Wacha tuamue jumla (n + l):

y 3d (n + l) = 3 + 2 = 5, y 4s (n + l) = 4 + 0 = 4, kwa hiyo 4s sublevel imejaa kwanza, na kisha 3d sublevel.

b) kwa viwango vidogo 3d, 4p, 5s jumla ya maadili (n + l) = 5. Kwa mujibu wa utawala wa Klechkovsky, kujaza huanza na thamani ndogo ya n, i.e. 3d → 4p → sekunde 5. Kujaza viwango vya nishati na viwango vidogo vya atomi na elektroni hufanyika katika mlolongo ufuatao: valence n = 2 n = 1.

Be ina jozi ya elektroni zilizooanishwa katika kiwango kidogo cha 2s 2. Ili kusambaza nishati kutoka nje, jozi hii ya elektroni inaweza kutenganishwa na atomi inaweza kufanywa valence. Katika kesi hii, mabadiliko ya elektroni kutoka ngazi moja hadi nyingine ndogo. Utaratibu huu unaitwa msisimko wa elektroni. Fomula ya picha ya Kuwa katika hali ya msisimko itaonekana kama hii:


na valency ni 2.

Katika makala hii tutaangalia kipengele ambacho ni sehemu ya jedwali la mara kwa mara la D.I. Mendeleev, yaani kaboni. Katika nomenclature ya kisasa, imeteuliwa na ishara C, imejumuishwa katika kundi la kumi na nne na ni "mshiriki" wa kipindi cha pili, ina namba ya sita ya serial, na a.u.m yake. = 12.0107.

Obiti za atomiki na mseto wao

Wacha tuanze kutazama kaboni na obiti zake na mseto wao - sifa zake kuu, shukrani ambayo bado inashangaza wanasayansi kote ulimwenguni. Muundo wao ni upi?

Mseto wa atomi ya kaboni hupangwa kwa njia ambayo elektroni za valence huchukua nafasi katika obiti tatu, yaani: moja iko katika obiti ya 2s, na mbili ziko katika obiti 2p. Mbili za mwisho kati ya tatu za obiti huunda pembe ya digrii 90 kwa heshima kwa kila mmoja, na orbital ya 2 ina ulinganifu wa spherical. Hata hivyo, aina hii ya mpangilio wa orbitals inayozingatiwa hairuhusu sisi kuelewa kwa nini kaboni, wakati wa kuingia misombo ya kikaboni, huunda pembe za digrii 120, 180 na 109.5. Fomula ya muundo wa kielektroniki wa atomi ya kaboni inajieleza kwa namna ifuatayo: (Yeye) 2s 2 2p 2.

Azimio la mkanganyiko uliotokea lilifanywa kwa kuingiza katika mzunguko dhana ya mseto wa obiti za atomiki. Ili kuelewa asili ya triangular, lahaja ya C, ilihitajika kuunda aina tatu za uwakilishi kuhusu mseto wake. Mchango mkuu katika kuibuka na ukuzaji wa dhana hii ulitolewa na Linus Pauling.

Tabia za kimwili

Muundo wa atomi ya kaboni huamua uwepo wa idadi fulani ya vipengele vya kimwili. Atomi za kipengele hiki huunda dutu rahisi - kaboni, ambayo ina marekebisho. Tofauti katika mabadiliko katika muundo wake inaweza kutoa dutu inayosababisha tofauti sifa za ubora. Sababu ya kuwepo kwa idadi kubwa ya marekebisho ya kaboni ni uwezo wake wa kuanzisha na kuunda aina tofauti za vifungo vya asili ya kemikali.

Muundo wa atomi ya kaboni inaweza kutofautiana, ikiruhusu kuwa na idadi fulani ya fomu za isotopiki. Carbon iliyopatikana katika asili huundwa kwa kutumia isotopu mbili imara - 12 C na 13 C - na isotopu yenye mali ya mionzi - 14 C. Isotopu ya mwisho imejilimbikizia kwenye tabaka za juu za ukoko wa Dunia na katika anga. Kutokana na ushawishi wa mionzi ya cosmic, yaani neutroni zake, kwenye kiini cha atomi za nitrojeni, isotopu ya mionzi 14 C inaundwa Baada ya katikati ya miaka ya hamsini ya karne ya ishirini, ilianza kuanguka mazingira kama bidhaa iliyotengenezwa na mwanadamu iliyoundwa wakati wa operesheni ya vinu vya nyuklia, na kwa sababu ya utumiaji wa bomu ya hidrojeni. Ni juu ya mchakato wa kuoza wa 14 C kwamba mbinu ya dating ya radiocarbon inategemea, ambayo imepata matumizi yake pana katika akiolojia na jiolojia.

Marekebisho ya kaboni katika fomu ya allotropic

Kuna vitu vingi katika asili ambavyo vina kaboni. Mwanadamu hutumia muundo wa atomi ya kaboni kwa madhumuni yake mwenyewe wakati wa kuunda vitu anuwai, pamoja na:

  1. Kaboni za fuwele (almasi, nanotubes za kaboni, nyuzi na waya, fullerenes, nk).
  2. Kaboni za amofasi (zilizoamilishwa na mkaa, aina mbalimbali za coke, kaboni nyeusi, soti, nanofoam na anthracite).
  3. Aina za nguzo za kaboni (dicarbons, nanocones na misombo ya astralen).

Vipengele vya muundo wa muundo wa atomiki

Muundo wa elektroniki wa atomi ya kaboni inaweza kuwa na jiometri tofauti, ambayo inategemea kiwango cha mseto wa obiti inayomiliki. Kuna aina 3 kuu za jiometri:

  1. Tetrahedral - iliyoundwa kwa sababu ya kuhamishwa kwa elektroni nne, moja ambayo ni s-elektroni, na tatu ni za p-elektroni. Atomu ya C inachukua nafasi ya kati katika tetrahedron na inaunganishwa na vifungo vinne sawa vya sigma na atomi zingine zinazokaa kwenye kipeo cha tetrahedron hii. Mpangilio huu wa kijiometri wa kaboni unaweza kutoa alotropu kama vile almasi na lonsdaleite.
  2. Trigonal - inadaiwa kuonekana kwake kwa kuhamishwa kwa obiti tatu, ambayo moja ni s- na mbili ni p-. Kuna vifungo vitatu vya sigma hapa, ambavyo viko katika nafasi sawa na kila mmoja; wanalala katika ndege ya kawaida na kudumisha angle ya digrii 120 kwa heshima kwa kila mmoja. P-orbital ya bure iko perpendicular kwa ndege ya dhamana ya sigma. Graphite ina jiometri ya muundo sawa.
  3. Ulalo - inaonekana kutokana na kuchanganya s- na p-elektroni (sp hybridization). Mawingu ya elektroni yananyoosha kando ya mwelekeo wa jumla na kuchukua sura ya dumbbell isiyo ya kawaida. Elektroni zisizolipishwa huunda vifungo π. Muundo huu wa jiometri katika kaboni hutoa kuonekana kwa carbyne, aina maalum ya marekebisho.

Atomi za kaboni katika asili

Muundo na mali ya atomi ya kaboni kwa muda mrefu imekuwa kuchukuliwa na mwanadamu na hutumiwa kupata idadi kubwa ya vitu tofauti. Atomi za kipengele hiki, kwa sababu ya uwezo wao wa kipekee wa kuunda vifungo tofauti vya kemikali na uwepo wa mseto wa orbital, huunda marekebisho mengi tofauti ya allotropic kwa ushiriki wa kipengele kimoja tu, kutoka kwa atomi za aina moja - kaboni.

Kwa asili, kaboni hupatikana ndani ukoko wa dunia; inachukua fomu ya almasi, grafiti, mbalimbali zinazowaka maliasili, kwa mfano, mafuta, anthracite, makaa ya mawe ya kahawia, shale, peat, nk. Ni sehemu ya gesi zinazotumiwa na wanadamu katika tasnia ya nishati. Carbon katika dioksidi yake inajaza hydrosphere na anga ya Dunia, kufikia hadi 0.046% hewani, na hadi mara sitini zaidi katika maji.

Katika mwili wa binadamu, C iko kwa kiasi takriban sawa na 21%, na hutolewa hasa kwa njia ya mkojo na hewa exhaled. Kipengele sawa kinashiriki katika mzunguko wa kibiolojia;

Atomi za kaboni, kutokana na uwezo wao wa kuanzisha vifungo mbalimbali vya ushirikiano na kujenga minyororo na hata mizunguko kutoka kwao, inaweza kuunda idadi kubwa ya vitu vya kikaboni. Kwa kuongeza, kipengele hiki ni sehemu ya anga ya jua, kuwa pamoja na hidrojeni na nitrojeni.

Tabia za asili ya kemikali

Sasa hebu tuangalie muundo na mali ya atomi ya kaboni kutoka kwa mtazamo wa kemikali.

Ni muhimu kujua kwamba kaboni inaonyesha mali ya inert kwa joto la kawaida, lakini inaweza kutuonyesha kupunguza mali chini ya ushawishi wa joto la juu. Majimbo kuu ya oxidation ni: + - 4, wakati mwingine +2, na pia +3.

Inashiriki katika athari na idadi kubwa ya vipengele. Huweza kuitikia pamoja na maji, hidrojeni, halojeni, metali za alkali, asidi, florini, salfa, n.k.

Muundo wa atomi ya kaboni hutoa idadi kubwa ya vitu, kugawanywa katika darasa tofauti. Misombo hiyo inaitwa kikaboni na inategemea C. Hii inawezekana kutokana na mali ya atomi ya kipengele hiki kuunda minyororo ya polymer. Miongoni mwa makundi maarufu na ya kina ni protini (protini), mafuta, wanga na misombo ya hidrokaboni.

Mbinu za uendeshaji

Kutokana na muundo wa kipekee wa atomi ya kaboni na mali yake ya kuandamana, kipengele kinatumiwa sana na wanadamu, kwa mfano, katika kuundwa kwa penseli, crucibles za chuma za kuyeyusha - grafiti hutumiwa hapa. Almasi hutumiwa kama abrasives, vito vya mapambo, vipande vya kuchimba visima, nk.

Pharmacology na dawa pia inahusika na matumizi ya kaboni katika aina mbalimbali za misombo. Kipengele hiki ni sehemu ya chuma, hutumika kama msingi wa kila dutu ya kikaboni, inashiriki katika mchakato wa photosynthesis, nk.

Sumu ya kipengele

Muundo wa atomi ya kipengele cha kaboni unamaanisha uwepo wa athari hatari kwa vitu vilivyo hai. Carbon huingia katika ulimwengu unaozunguka kama matokeo ya mwako wa makaa ya mawe kwenye mitambo ya nguvu ya mafuta, ni sehemu ya gesi zinazozalishwa na magari, katika kesi ya kuzingatia makaa ya mawe, nk.

Asilimia ya maudhui ya kaboni katika erosoli ni kubwa, ambayo inahusisha ongezeko la asilimia ya watu wanaougua. Njia ya juu ya kupumua na mapafu huathirika mara nyingi. Magonjwa mengine yanaweza kuainishwa kama kazi, kwa mfano, bronchitis ya vumbi na magonjwa ya kikundi cha pneumoconiosis.

14 C ni sumu, na nguvu ya ushawishi wake imedhamiriwa na mwingiliano wa mionzi na chembe za β. Atomu hii imejumuishwa katika utungaji wa molekuli za kibiolojia, ikiwa ni pamoja na zile zinazopatikana katika asidi ya deoksi na ribonucleic. Kiasi kinachokubalika cha 14 C katika hewa ya eneo la kazi kinachukuliwa kuwa 1.3 Bq / l. Kiwango cha juu cha kaboni kinachoingia ndani ya mwili wakati wa kupumua kinafanana na 3.2 * 10 8 Bq / mwaka.

Inaitwa msingi wa maisha. Inapatikana katika misombo yote ya kikaboni. Ni yeye pekee anayeweza kutengeneza molekuli kutoka kwa mamilioni ya atomu, kama vile DNA.

Je, ulimtambua shujaa? Hii kaboni. Idadi ya viunganisho vyake, inayojulikana kwa sayansi, inakaribia 10,000,000.

Vipengele vingine vyote kwa pamoja havitakuwa na kiasi hicho. Haishangazi kwamba moja ya matawi mawili ya kemia yanasomwa pekee misombo ya kaboni na hufundishwa katika shule ya upili.

Tunashauri kukumbuka mtaala wa shule, pamoja na kuuongezea ukweli mpya.

Carbon ni nini

Kwanza, kipengele cha kaboni- mchanganyiko. Katika kiwango chake kipya, dutu hii iko katika kikundi cha 14.

Katika toleo la zamani la mfumo, kaboni iko katika kikundi kikuu cha kikundi cha 4.

Uteuzi wa kipengele ni barua C. Nambari ya serial ya dutu ni 6, ni ya kundi la zisizo za metali.

Kaboni ya kikaboni inashirikiana katika asili na madini. Kwa hivyo, jiwe la fullerene ni kipengele cha 6 katika fomu yake safi.

Tofauti katika kuonekana ni kutokana na aina kadhaa za muundo wa kimiani kioo. Tabia za polar za kaboni ya madini pia hutegemea.

Graphite, kwa mfano, ni laini, na sio bure kwamba inaongezwa kwa penseli za kuandika, na kwa kila mtu mwingine duniani. Kwa hivyo, ni busara kuzingatia mali ya kaboni yenyewe, na sio marekebisho yake.

Tabia za kaboni

Wacha tuanze na mali ya kawaida kwa zisizo za metali zote. Wao ni electronegative, yaani, huvutia jozi za elektroni za kawaida zinazoundwa na vipengele vingine.

Inatokea kwamba kaboni inaweza kupunguza oksidi zisizo za chuma kwa hali ya metali.

Walakini, kipengele cha 6 hufanya hivyo tu wakati wa joto. Katika hali ya kawaida, dutu hii ni ajizi ya kemikali.

Nonmetals zina elektroni nyingi zaidi katika viwango vyake vya nje ya elektroni kuliko metali.

Ndiyo maana atomi za kipengele cha 6 huwa na kukamilisha sehemu ya obiti zao wenyewe badala ya kutoa chembe zao kwa mtu.

Kwa metali, na kiwango cha chini cha elektroni kwenye ganda la nje, ni rahisi kutoa chembe za mbali kuliko kuvutia za kigeni.

Aina kuu ya dutu ya 6 ni atomi. Kwa nadharia, tunapaswa kuzungumza juu molekuli ya kaboni. Nyingi zisizo za metali zinaundwa na molekuli.

Walakini, kaboni c na - isipokuwa, zina muundo wa atomiki. Ni kwa sababu ya hii kwamba misombo ya vitu ina viwango vya juu vya kuyeyuka.

Sifa nyingine bainifu ya aina nyingi za kaboni ni . Kwa hiyo hiyo, ni ya juu, sawa na pointi 10.

Kwa kuwa tunazungumzia juu ya fomu za dutu ya 6, hebu tuonyeshe kwamba fuwele ni moja tu yao.

Atomi za kaboni usijipange kila wakati kwenye kimiani cha kioo. Kuna aina ya amorphous.

Mifano ni pamoja na: mbao, koka, kaboni ya kioo. Hizi ni misombo, lakini hazina muundo ulioagizwa.

Ikiwa dutu imeunganishwa na wengine, gesi zinaweza pia kuundwa. Kaboni ya fuwele hubadilika ndani yao kwa joto la digrii 3700.

Katika hali ya kawaida, kipengele ni gesi ikiwa ni, kwa mfano, monoksidi kaboni.

Watu huiita monoksidi kaboni. Hata hivyo, mmenyuko wa malezi yake ni kazi zaidi na kwa kasi zaidi ikiwa, hata hivyo, joto limewashwa.

Misombo ya gesi kaboni Na oksijeni baadhi. Pia kuna, kwa mfano, monoxide.

Gesi hii haina rangi na sumu, chini ya hali ya kawaida. Vile monoksidi kaboni ina dhamana mara tatu katika molekuli.

Lakini hebu turudi kwenye kipengele safi. Kuwa ajizi kabisa katika suala la kemikali, inaweza hata hivyo kuingiliana si tu na metali, lakini pia na oksidi zao, na, kama inaweza kuonekana kutoka mazungumzo kuhusu gesi, na oksijeni.

mmenyuko pia inawezekana na hidrojeni. Kaboni itaingiliana ikiwa moja ya sababu "inacheza", au zote kwa pamoja: hali ya joto, hali ya allotropiki, mtawanyiko.

Mwisho unarejelea uwiano wa eneo la uso wa chembe za dutu kwa kiasi wanachochukua.

Allotropy ni uwezekano wa aina kadhaa za dutu moja, yaani, fuwele, amorphous, au gesi ya kaboni.

Hata hivyo, bila kujali jinsi mambo yanavyofanana, kipengele haifanyiki kabisa na asidi na alkali. Inapuuza kaboni na karibu halojeni zote.

Mara nyingi, dutu ya 6 hujifunga yenyewe, na kutengeneza molekuli zile zile za kiwango kikubwa cha mamia na mamilioni ya atomi.

molekuli zilizoundwa, kaboni mmenyuko na vipengee vichache na viunganisho.

Utumiaji wa kaboni

Utumizi wa kipengele na derivatives yake ni pana kama idadi yao. Maudhui ya kaboni kuna mengi katika maisha ya mtu kuliko inavyoweza kuonekana.

Mkaa ulioamilishwa kutoka kwa duka la dawa ni dutu ya 6. kutoka - yeye ni sawa.

Grafiti katika penseli pia ni kaboni, ambayo pia inahitajika katika mitambo ya nyuklia na mawasiliano ya mashine ya umeme.

Mafuta ya methane pia yamo kwenye orodha. Dioksidi kaboni inahitajika kwa ajili ya uzalishaji na inaweza kuwa barafu kavu, yaani, jokofu.

Dioksidi kaboni hutumika kama kihifadhi, kujaza hifadhi ya mboga, na pia inahitajika kupata carbonates.

Mwisho hutumiwa katika ujenzi, kwa mfano. Na carbonate ni muhimu katika kutengeneza sabuni na uzalishaji wa kioo.

Fomula ya kaboni pia inalingana na coke. Ni muhimu kwa metallurgists.

Coke hutumika kama wakala wa kupunguza wakati wa kuyeyusha madini na uchimbaji wa metali kutoka kwake.

Hata masizi ya kawaida ni kaboni inayotumika kama mbolea na kujaza.

Umewahi kujiuliza kwa nini matairi ya gari yana rangi? Hii ni masizi. Inatoa nguvu ya mpira.

Masizi pia hupatikana katika vitambaa vya kung'arisha viatu, wino za uchapishaji, na mascara. Jina maarufu halitumiwi kila wakati. Wenye viwanda wito kwa masizi kaboni nyeusi.

Misa ya kaboni huanza kutumika katika uwanja wa nanoteknolojia. Transistors ndogo zaidi zimefanywa, pamoja na zilizopo ambazo zina nguvu mara 6-7.

Sana kwa yasiyo ya chuma. Kwa njia, wanasayansi kutoka. Waliunda airgel kutoka kwa zilizopo za kaboni na graphene.

Pia ni nyenzo ya kudumu. Sauti nzito. Lakini, kwa kweli, airgel ni nyepesi kuliko hewa.

KATIKA kaboni ya chuma kuongezwa kuzalisha kile kinachoitwa chuma cha kaboni. Yeye ni mgumu kuliko kawaida.

Walakini, sehemu ya wingi wa kipengele cha 6 haipaswi kuzidi asilimia kadhaa au tatu. Vinginevyo, mali ya chuma hupungua.

Orodha inaendelea na kuendelea. Lakini tunaweza kupata wapi kaboni bila mwisho? Je, ni kuchimbwa au synthesized? Tutajibu maswali haya katika sura tofauti.

Uchimbaji madini ya kaboni

Dioksidi kaboni, methane, kaboni tofauti, inaweza kupatikana kwa kemikali, yaani, kwa awali ya makusudi. Walakini, hii sio faida.

Gesi ya kaboni na marekebisho yake thabiti ni rahisi na ya bei nafuu kuchimba pamoja na makaa ya mawe.

Takriban tani bilioni 2 hutolewa kutoka kwa matumbo ya dunia kila mwaka. Inatosha kutoa ulimwengu na kaboni nyeusi.

Kama ilivyo, hutolewa kutoka kwa mabomba ya kimbirlite. Hizi ni miili ya kijiolojia ya wima, vipande vya mwamba vilivyowekwa na lava.

Hapa ndipo wanapatikana. Kwa hivyo, wanasayansi wanapendekeza kwamba madini huundwa kwa kina cha maelfu ya kilomita, mahali sawa na magma.

Amana ya grafiti, kinyume chake, ni ya usawa na iko karibu na uso.

Kwa hivyo, kuchimba madini ni rahisi sana na kwa bei nafuu. Takriban tani 500,000 za grafiti hutolewa kutoka kwa udongo kila mwaka.

Ili kupata kaboni iliyoamilishwa, unapaswa joto makaa ya mawe na kutibu kwa mkondo wa mvuke wa maji.

Wanasayansi wamegundua hata jinsi ya kuunda tena protini mwili wa binadamu. Msingi wao pia ni kaboni. Nitrojeni na hidrojeni ni kundi la amino lililo karibu nayo.

Pia unahitaji oksijeni. Hiyo ni, protini hujengwa kwenye asidi ya amino. Sio kwenye midomo ya kila mtu, lakini ni muhimu zaidi kwa maisha kuliko wengine.

Mwili unahitaji asidi ya sulfuriki, nitriki, na hidrokloriki ambayo ni maarufu sana, kwa mfano.

Kwa hivyo kaboni ni kitu kinachostahili kulipwa. Wacha tujue jinsi bei ya kuenea ni kubwa kwa bidhaa tofauti kutoka kwa kipengele cha 6.

Bei ya kaboni

Kwa maisha, kama ilivyo rahisi kuelewa, kaboni haina thamani. Kuhusu maeneo mengine ya maisha, tag ya bei inategemea jina la bidhaa na ubora wake.

Kwa mfano, wao hulipa zaidi ikiwa hawana ujumuishaji wa wahusika wengine.

Sampuli za Airgel kufikia sasa zinagharimu makumi ya dola kwa kila sentimeta kadhaa za mraba.

Lakini, katika siku zijazo, wazalishaji huahidi kusambaza nyenzo katika safu na kuiuliza kwa bei nafuu.

Carbon nyeusi, yaani, soti, inauzwa kwa rubles 5-7 kwa kilo. Ipasavyo, wanalipa takriban 5,000-7,000 rubles kwa tani.

Hata hivyo, kodi ya kaboni inayoletwa katika nchi nyingi zilizoendelea inaweza kusababisha bei kupanda.

Sekta ya kaboni kulaumiwa athari ya chafu. Biashara zinatakiwa kulipia uzalishaji, hasa CO 2 .

Ni gesi kuu ya chafu na, wakati huo huo, kiashiria cha uchafuzi wa hewa. Habari hii ni nzi katika marashi.

Inakufanya uelewe kuwa kaboni, kama kila kitu ulimwenguni, ina upande wa chini, sio tu juu.

KABONI
NA (kaboni), isiyo ya chuma kipengele cha kemikali Kikundi kidogo cha IVA (C, Si, Ge, Sn, Pb) cha jedwali la mara kwa mara la vipengele. Inapatikana katika asili kwa namna ya fuwele za almasi (Mchoro 1), grafiti au fullerene na aina nyingine na ni sehemu ya kikaboni (makaa ya mawe, mafuta, wanyama na viumbe vya mimea, nk) na dutu isokaboni(chokaa, soda ya kuoka, nk). Carbon imeenea sana, lakini maudhui yake katika ukoko wa dunia ni 0.19% tu (tazama pia DIAMOND; FULLERENES).

Carbon hutumiwa sana kwa namna ya vitu rahisi. Mbali na almasi ya thamani ambayo ni somo kujitia, thamani kubwa kuwa na almasi za viwanda - kwa ajili ya utengenezaji wa zana za kusaga na kukata. Mkaa na aina nyingine za amorphous za kaboni hutumiwa kwa decolorization, utakaso, adsorption ya gesi, na katika maeneo ya teknolojia ambapo adsorbents yenye uso ulioendelea inahitajika. Carbides, misombo ya kaboni na metali, pamoja na boroni na silicon (kwa mfano, Al4C3, SiC, B4C) ni sifa ya ugumu wa juu na hutumiwa kwa ajili ya utengenezaji wa zana za abrasive na kukata. Carbon ni sehemu ya vyuma na aloi katika hali ya msingi na kwa namna ya carbides. Kueneza kwa uso wa castings chuma na kaboni kwa joto la juu (saruji) kwa kiasi kikubwa huongeza ugumu wa uso na upinzani wa kuvaa.
Tazama pia Aloi. Kuna aina nyingi tofauti za grafiti katika asili; baadhi hupatikana kwa njia ya bandia; Kuna aina za amorphous (kwa mfano, coke na mkaa). Masizi, char ya mfupa, taa nyeusi, na nyeusi ya asetilini huundwa wakati hidrokaboni huchomwa kwa kukosekana kwa oksijeni. Kinachojulikana kama kaboni nyeupe hupatikana kwa usablimishaji wa grafiti ya pyrolytic chini ya shinikizo iliyopunguzwa - hizi ni fuwele ndogo za uwazi za majani ya grafiti yenye kingo zilizoelekezwa.
Taarifa za kihistoria. Graphite, almasi na kaboni ya amofasi zimejulikana tangu zamani. Imejulikana kwa muda mrefu kwamba grafiti inaweza kutumika kuashiria vifaa vingine, na jina "graphite" yenyewe, ambalo linatokana na neno la Kigiriki linalomaanisha "kuandika", lilipendekezwa na A. Werner mwaka wa 1789. Hata hivyo, historia ya grafiti. ni ngumu; vitu vilivyo na mali sawa ya nje mara nyingi vilikosewa kwa hiyo, kama vile molybdenite (molybdenum sulfide), wakati mmoja ilizingatiwa kuwa grafiti. Majina mengine ya grafiti ni pamoja na "risasi nyeusi," "chuma cha carbide," na "risasi ya fedha." Mnamo 1779, K. Scheele alianzisha kwamba grafiti inaweza kuwa oxidized na hewa kuunda kaboni dioksidi
. Almasi ilianza kutumika nchini India, na huko Brazili vito vikawa muhimu kibiashara mnamo 1725; amana nchini Afrika Kusini ziligunduliwa mwaka wa 1867. Katika karne ya 20. Wazalishaji wakuu wa almasi ni Afrika Kusini, Zaire, Botswana, Namibia, Angola, Sierra Leone, Tanzania na Urusi. Almasi iliyofanywa na mwanadamu, teknolojia ambayo iliundwa mwaka wa 1970, hutolewa kwa madhumuni ya viwanda. Ikiwa vitengo vya kimuundo vya dutu (atomi za vipengele vya monoatomiki au molekuli za vipengele vya polyatomic na misombo) vinaweza kuunganishwa kwa fomu zaidi ya moja ya fuwele, jambo hili linaitwa allotropy. Carbon ina marekebisho matatu ya allotropiki - almasi, grafiti na fullerene. Katika almasi, kila atomi ya kaboni ina majirani 4 za tetrahedral, na kutengeneza muundo wa ujazo (Mchoro 1a). Muundo huu unafanana na ushirikiano wa juu wa dhamana, na elektroni zote 4 za kila atomi ya kaboni huunda vifungo vya juu vya C-C, i.e. Hakuna elektroni za upitishaji katika muundo. Kwa hiyo, almasi ina sifa ya ukosefu wake wa conductivity, conductivity ya chini ya mafuta, na ugumu wa juu; ni dutu ngumu zaidi inayojulikana (Mchoro 2). Kuvunja dhamana ya C-C (urefu wa dhamana 1.54, hivyo radius ya covalent 1.54/2 = 0.77) katika muundo wa tetrahedral inahitaji nishati nyingi, hivyo almasi, pamoja na ugumu wa kipekee, ina sifa ya kiwango cha juu cha kuyeyuka (3550 ° C).

Aina nyingine ya allotropic ya kaboni ni grafiti, ambayo ina mali tofauti sana na almasi. Graphite ni dutu nyeusi laini iliyotengenezwa kwa fuwele za exfoliated kwa urahisi, inayojulikana na conductivity nzuri ya umeme (upinzani wa umeme 0.0014 Ohm * cm). Kwa hiyo, grafiti hutumiwa katika taa za arc na tanuu (Mchoro 3), ambayo ni muhimu kuunda joto la juu. Grafiti ya usafi wa hali ya juu hutumiwa katika vinu vya nyuklia kama msimamizi wa nyutroni. Kiwango chake cha myeyuko katika shinikizo la juu ni 3527° C. Kwa shinikizo la kawaida, grafiti hunyenyekea (hubadilika kutoka kigumu hadi gesi) ifikapo 3780°C.

Muundo wa grafiti (Mchoro 1b) ni mfumo wa pete za hexagonal zilizofupishwa na urefu wa dhamana ya 1.42 (fupi sana kuliko almasi), lakini kila atomi ya kaboni ina vifungo vitatu (sio vinne, kama vile almasi) na majirani watatu, na kifungo cha nne (3,4) ni kirefu sana kwa kifungo cha ushirikiano na huunganisha kwa urahisi tabaka za grafiti zinazofanana kwa kila mmoja. Ni elektroni ya nne ya kaboni ambayo huamua upitishaji wa mafuta na umeme wa grafiti - dhamana hii ndefu na isiyo na nguvu hutengeneza mshikamano mdogo wa grafiti, ambayo inaonekana katika ugumu wake wa chini ikilinganishwa na almasi (wiani wa grafiti 2.26 g/cm3, almasi - 3.51 g/cm3 cm3). Kwa sababu hiyo hiyo, grafiti inateleza kwa kugusa na hutenganisha kwa urahisi flakes ya dutu, ndiyo sababu hutumiwa kutengeneza lubricant na penseli. Mwangaza-kama wa risasi wa risasi ni kwa sababu ya uwepo wa grafiti. Nyuzi za kaboni zina nguvu nyingi na zinaweza kutumika kutengeneza rayoni au nyuzi zingine za kaboni nyingi. Kwa shinikizo la juu na joto mbele ya kichocheo kama vile chuma, grafiti inaweza kubadilika kuwa almasi. Utaratibu huu unatekelezwa kwa ajili ya uzalishaji wa viwanda wa almasi bandia. Fuwele za almasi hukua juu ya uso wa kichocheo. Usawa wa almasi ya grafiti upo kwa atm 15,000 na 300 K au kwa atm 4000 na 1500 K. Almasi Bandia pia inaweza kupatikana kutoka kwa hidrokaboni. Aina za kaboni za amofasi ambazo hazifanyi fuwele ni pamoja na mkaa, unaopatikana kwa kupokanzwa kuni bila kupata hewa, taa na masizi ya gesi, ambayo hutengenezwa wakati wa mwako wa joto la chini la hidrokaboni na ukosefu wa hewa na kuunganishwa kwenye uso wa baridi, char ya mfupa - mchanganyiko wa fosforasi ya kalsiamu katika mchakato wa vitambaa vya uharibifu wa mfupa, pamoja na makaa ya mawe (dutu ya asili iliyo na uchafu) na coke, mabaki kavu yaliyopatikana kutoka kwa uchomaji wa mafuta kwa njia ya kunereka kavu ya makaa ya mawe au mabaki ya petroli (makaa ya bituminous) , i.e. inapokanzwa bila upatikanaji wa hewa. Coke hutumiwa kuyeyusha chuma cha kutupwa na katika madini ya feri na yasiyo na feri. Coking pia hutoa bidhaa za gesi - gesi ya tanuri ya coke (H2, CH4, CO, nk) na bidhaa za kemikali, ambazo ni malighafi kwa ajili ya uzalishaji wa petroli, rangi, mbolea, madawa, plastiki, nk. Mchoro wa vifaa kuu vya uzalishaji wa coke - tanuri ya coke - inavyoonekana kwenye Mtini. 3. Aina mbalimbali Makaa ya mawe na masizi yana uso ulioendelezwa na kwa hiyo hutumiwa kama adsorbents kwa ajili ya kusafisha gesi na vinywaji, na pia kama vichocheo. Ili kupata aina mbalimbali za kaboni, mbinu maalum za teknolojia ya kemikali hutumiwa. Grafiti Bandia huzalishwa kwa kukamua anthracite au coke ya petroli kati ya elektrodi za kaboni ifikapo 2260 ° C (mchakato wa Acheson) na hutumiwa katika utengenezaji wa vilainishi na elektrodi, haswa kwa utengenezaji wa metali elektroliti.
Muundo wa atomi ya kaboni. Kiini cha isotopu ya kaboni iliyo imara zaidi, wingi 12 (wingi wa 98.9%), ina protoni 6 na nyutroni 6 (nyutroni 12), iliyopangwa katika robo tatu, kila moja ikiwa na protoni 2 na neutroni mbili, sawa na kiini cha heliamu. Isotopu nyingine thabiti ya kaboni ni 13C (takriban 1.1%), na kwa kiasi kidogo kuna isotopu 14C isiyo imara na nusu ya maisha ya miaka 5730, ambayo ina mionzi ya b. Isotopu zote tatu hushiriki katika mzunguko wa kawaida wa kaboni wa viumbe hai katika mfumo wa CO2. Baada ya kifo cha kiumbe hai, matumizi ya kaboni huacha na vitu vyenye C vinaweza kuhesabiwa kwa kupima kiwango cha mionzi ya 14C. Kupungua kwa mionzi ya 14CO2 ni sawia na wakati ambao umepita tangu kifo. Mnamo 1960, W. Libby alitunukiwa Tuzo ya Nobel kwa utafiti na kaboni ya mionzi.
Tazama pia UCHUMBA KWA REDIOACTIVITY. Katika hali ya chini, elektroni 6 za fomu ya kaboni usanidi wa kielektroniki 1s22s22px12py12pz0. Elektroni nne za kiwango cha pili ni valence, ambayo inalingana na nafasi ya kaboni katika kundi IVA la jedwali la upimaji (tazama MFUMO WA KIPINDI CHA VIPIMO). Kwa kuwa nishati kubwa inahitajika ili kuondoa elektroni kutoka kwa atomi katika awamu ya gesi (takriban 1070 kJ / mol), kaboni haifanyi vifungo vya ionic na vipengele vingine, kwa kuwa hii itahitaji kuondolewa kwa elektroni ili kuunda ioni nzuri. Kuwa na uwezo wa kielektroniki wa 2.5, kaboni haionyeshi mshikamano mkubwa wa elektroni na, ipasavyo, si kipokezi amilifu cha elektroni. Kwa hiyo, haipatikani kuunda chembe yenye malipo hasi. Lakini baadhi ya misombo ya kaboni ipo na asili ya ionic ya bondi, kwa mfano carbides. Katika misombo, kaboni inaonyesha hali ya oxidation ya 4. Ili elektroni nne kushiriki katika uundaji wa vifungo, ni muhimu kuunganisha elektroni za 2s na kuruka moja ya elektroni hizi kwa orbital 2pz; katika kesi hii, vifungo 4 vya tetrahedral vinaundwa kwa pembe kati yao ya 109 °. Katika misombo, elektroni za valence za kaboni hutolewa kwa sehemu tu, kwa hivyo kaboni huunda vifungo vikali vya ushirikiano kati ya atomi za jirani. aina ya S-S kwa kutumia jozi ya elektroni ya kawaida. Nishati ya kuvunja ya dhamana hiyo ni 335 kJ/mol, ambapo kwa dhamana ya Si-Si ni 210 kJ/mol tu, minyororo ya muda mrefu -Si-Si- haijatulia. Asili ya ushirikiano wa dhamana huhifadhiwa hata katika misombo ya halojeni tendaji sana na kaboni, CF4 na CCl4. Atomi za kaboni zina uwezo wa kutoa zaidi ya elektroni moja kutoka kwa kila atomi ya kaboni ili kuunda dhamana; Hivi ndivyo vifungo vya C=C maradufu na CєC maradufu vinaundwa. Vipengele vingine pia huunda vifungo kati ya atomi zao, lakini kaboni pekee ndiyo yenye uwezo wa kutengeneza minyororo mirefu. Kwa hiyo, kwa kaboni, maelfu ya misombo hujulikana, inayoitwa hidrokaboni, ambayo kaboni huunganishwa na hidrojeni na atomi nyingine za kaboni ili kuunda minyororo ndefu au miundo ya pete.
Angalia ORGANIC CHEMISTRY. Katika misombo hii, inawezekana kuchukua nafasi ya hidrojeni na atomi nyingine, mara nyingi na oksijeni, nitrojeni na halojeni kuunda aina mbalimbali za misombo ya kikaboni. Fluorocarbons ni muhimu kati yao - hidrokaboni ambayo hidrojeni inabadilishwa na fluorine. Misombo kama hii haifanyi kazi sana, na hutumiwa kama plastiki na vilainishi (fluorocarbons, i.e. hidrokaboni ambayo atomi zote za hidrojeni hubadilishwa na atomi za florini) na kama friji za joto la chini (klorofluorocarbons, au freons). Katika miaka ya 1980, wanafizikia wa Marekani waligundua misombo ya kaboni ya kuvutia sana ambayo atomi za kaboni huunganishwa kwenye 5- au 6-gons, na kutengeneza molekuli ya C60 katika umbo la mpira wa mashimo na ulinganifu kamili wa mpira wa soka. Kwa kuwa muundo huu ndio msingi wa "dome ya geodesic" iliyovumbuliwa na mbunifu na mhandisi wa Amerika Buckminster Fuller, darasa jipya misombo iliitwa "buckminsterfullerenes" au "fullerenes" (na pia kwa ufupi zaidi - "phasyballs" au "buckyballs"). Fullerenes - muundo wa tatu wa kaboni safi (isipokuwa kwa almasi na grafiti), yenye atomi 60 au 70 (au hata zaidi) - zilipatikana kwa hatua ya mionzi ya laser kwenye chembe ndogo zaidi za kaboni. Fullerenes ni zaidi sura tata inajumuisha mia kadhaa ya atomi za kaboni. Kipenyo cha molekuli ya C60 CARBON ni 1nm. Katikati ya molekuli hiyo kuna nafasi ya kutosha ya kubeba atomi kubwa ya urani.
Tazama pia FULLERENES.
Kawaida wingi wa atomiki. Mnamo 1961, Muungano wa Kimataifa wa Kemia Safi na Inayotumika (IUPAC) na Fizikia ilipitisha molekuli ya isotopu ya kaboni 12C kama kitengo cha misa ya atomiki, na kukomesha kiwango cha oksijeni kilichokuwepo hapo awali cha misa ya atomiki. Uzito wa atomiki wa kaboni katika mfumo huu ni 12.011, kwa kuwa ni wastani wa isotopu tatu za asili za kaboni, kutokana na wingi wao katika asili.
Tazama MISA YA ATOMI. Kemikali mali ya kaboni na baadhi ya misombo yake. Baadhi ya sifa za kimwili na kemikali za kaboni zimetolewa katika makala VIPENGELE VYA KIKEMIKALI. Reactivity ya kaboni inategemea muundo wake, joto na mtawanyiko. Kwa joto la chini, aina zote za kaboni ni ajizi kabisa, lakini inapokanzwa hutiwa oksidi na oksijeni ya anga, na kutengeneza oksidi:

Kaboni iliyotawanywa vizuri katika oksijeni ya ziada inaweza kulipuka inapokanzwa au kutoka kwa cheche. Mbali na oxidation ya moja kwa moja, kuna njia za kisasa zaidi za kuzalisha oksidi. Suboxide ya kaboni C3O2 huundwa na upungufu wa maji mwilini wa asidi ya malonic juu ya P4O10:

C3O2 ina harufu mbaya, kwa urahisi hidrolisisi, tena kutengeneza asidi malonic.
Monoxide ya kaboni (II) CO huundwa wakati wa oxidation ya muundo wowote wa kaboni chini ya hali ya ukosefu wa oksijeni. Mmenyuko ni exothermic, 111.6 kJ / mol hutolewa. Coke humenyuka na maji kwenye joto nyeupe la joto: C + H2O = CO + H2; mchanganyiko wa gesi unaoitwa "gesi ya maji" na ni mafuta ya gesi. CO pia huundwa wakati wa mwako usio kamili wa bidhaa za petroli hupatikana kwa idadi inayoonekana katika kutolea nje kwa gari hupatikana wakati wa kutengana kwa mafuta;

Hali ya uoksidishaji wa kaboni katika CO ni +2, na kwa kuwa kaboni ni thabiti zaidi katika hali ya oksidi +4, CO inaoksidishwa kwa urahisi na oksijeni hadi CO2: CO + O2 (r) CO2, mmenyuko huu ni wa juu sana wa joto (283 kJ/ mol). CO hutumika viwandani katika mchanganyiko na H2 na gesi zingine zinazoweza kuwaka kama wakala wa kupunguza mafuta au gesi. Inapokanzwa hadi 500 ° C, CO huunda C na CO2 kwa kiasi kinachoonekana, lakini kwa 1000 ° C, usawa huanzishwa kwa viwango vya chini vya CO2. COS humenyuka pamoja na klorini, na kutengeneza fosjini - COCl2, athari na halojeni zingine huendelea vivyo hivyo, kwa mmenyuko wa sulfidi ya kaboni ya kabonili COS hupatikana, na metali (M) CO huunda carbonyls ya nyimbo anuwai M(CO) x, ambayo ni misombo ngumu. Iron carbonyl huundwa wakati hemoglobini ya damu humenyuka na CO, kuzuia majibu ya hemoglobini na oksijeni, kwani carbonyl ya chuma ni kiwanja chenye nguvu zaidi. Kama matokeo, kazi ya hemoglobin kama mtoaji wa oksijeni kwa seli imefungwa, ambayo hufa (na seli za ubongo huathiriwa kimsingi). (Kwa hivyo jina lingine la CO - " monoksidi kaboni").Tayari 1% (vol.) CO katika hewa ni hatari kwa wanadamu ikiwa yuko katika angahewa kama hiyo kwa zaidi ya dakika 10. Baadhi ya sifa za kimwili za CO zimetolewa kwenye jedwali. Dioksidi kaboni, au monoksidi kaboni (IV). ) CO2 huundwa wakati wa mwako wa kaboni ya kipengele katika oksijeni ya ziada na kutolewa kwa joto (395 kJ / mol CO2 (jina lisilo na maana ni "kaboni dioksidi") pia huundwa wakati wa oxidation kamili ya CO, bidhaa za petroli, petroli). , mafuta na misombo mingine ya kikaboni Wakati carbonates ni kufutwa katika maji kama matokeo ya hidrolisisi CO2.

Mwitikio huu mara nyingi hutumiwa katika mazoezi ya maabara ili kutoa CO2. Gesi hii pia inaweza kupatikana kwa kuhesabu bicarbonates za chuma:

Katika mwingiliano wa awamu ya gesi ya mvuke yenye joto kali na CO:

Wakati wa kuchoma hidrokaboni na derivatives zao za oksijeni, kwa mfano:

Vile vile, bidhaa za chakula ni oxidized katika kiumbe hai, ikitoa joto na aina nyingine za nishati. Katika kesi hii, oxidation hutokea chini ya hali kali kupitia hatua za kati, lakini bidhaa za mwisho ni sawa - CO2 na H2O, kama, kwa mfano, wakati wa mtengano wa sukari chini ya hatua ya enzymes, hasa wakati wa fermentation ya glucose:

Uzalishaji mkubwa wa dioksidi kaboni na oksidi za chuma hufanywa katika tasnia na mtengano wa mafuta wa kaboni:

CaO ndani kiasi kikubwa kutumika katika teknolojia ya uzalishaji wa saruji. Utulivu wa joto wa carbonates na matumizi ya joto kwa mtengano wao kulingana na ongezeko la mpango huu katika mfululizo wa CaCO3 (tazama pia KUZUIA MOTO NA ULINZI WA MOTO). Muundo wa elektroniki wa oksidi za kaboni. Muundo wa elektroniki wa monoxide yoyote ya kaboni inaweza kuelezewa na miradi mitatu inayowezekana kwa usawa na mipangilio tofauti ya jozi za elektroni - aina tatu za resonant:

Oksidi zote za kaboni zina muundo wa mstari.
Asidi ya kaboni. Wakati CO2 humenyuka pamoja na maji, asidi kaboniki H2CO3 huundwa. Katika mmumunyo uliojaa wa CO2 (0.034 mol/l), ni baadhi tu ya molekuli huunda H2CO3, na nyingi za CO2 ziko katika hali ya hidrati CO2*H2O.
Kaboni. Kabonati huundwa na mwingiliano wa oksidi za chuma na CO2, kwa mfano, Na2O + CO2 -> NaHCO3 ambayo, inapokanzwa, hutengana ili kutoa CO2: 2NaHCO3 -> Na2CO3 + H2O + CO2 Sodium carbonate, au soda, hutolewa kwenye soda. tasnia kwa idadi kubwa, haswa kwa njia ya Solvay:

Njia nyingine ni kupata soda kutoka CO2 na NaOH

Ioni ya kaboni CO32- ina muundo wa gorofa na angle ya O-C-O ya 120 ° na urefu wa dhamana ya CO 1.31
(tazama pia ALKALI PRODUCTION).
Halidi za kaboni. Kaboni humenyuka moja kwa moja pamoja na halojeni inapopashwa joto na kutengeneza tetrahalidi, lakini kasi ya mmenyuko na mavuno ya bidhaa ni ya chini. Kwa hiyo, halidi za kaboni hupatikana kwa njia nyingine, kwa mfano, kwa klorini ya disulfidi ya kaboni, CCl4 hupatikana: CS2 + 2Cl2 -> CCl4 + 2S CCl4 tetrakloridi ni dutu isiyoweza kuwaka, inayotumiwa kama kutengenezea katika michakato ya kusafisha kavu, lakini haipendekezi kuitumia kama kizuizi cha moto, kwani kwa joto la juu, malezi ya phosgene yenye sumu (dutu yenye sumu ya gesi) hufanyika. CCl4 yenyewe pia ni sumu na, ikiwa inavutwa kwa kiasi kikubwa, inaweza kusababisha sumu ya ini. СCl4 pia huundwa na mmenyuko wa fotokemikali kati ya methane СH4 na Сl2; katika kesi hii, uundaji wa bidhaa za klorini isiyo kamili ya methane - CHCl3, CH2Cl2 na CH3Cl inawezekana. Athari hutokea sawa na halojeni nyingine.
Majibu ya grafiti. Graphite, kama muundo wa kaboni, unaojulikana na umbali mkubwa kati ya tabaka za pete za hexagonal, huingia katika athari zisizo za kawaida, kwa mfano, metali za alkali, halojeni na baadhi ya chumvi (FeCl3) hupenya kati ya tabaka, na kutengeneza misombo kama vile KC8, KC16 ( inayoitwa misombo ya kuingilia kati, inclusions au clathrates). Vioksidishaji vikali kama vile KClO3 katika mazingira ya tindikali (asidi ya sulfuriki au nitriki) huunda vitu vyenye kiasi kikubwa cha kimiani cha kioo (hadi 6 kati ya tabaka), ambayo inaelezewa na kuanzishwa kwa atomi za oksijeni na uundaji wa misombo kwenye chombo. uso ambao vikundi vya kaboksili (-COOH) huundwa kama matokeo ya uoksidishaji - misombo kama vile grafiti iliyooksidishwa au mellitic (benzene hexacarboxylic) asidi C6(COOH)6. Katika misombo hii, uwiano wa C:O unaweza kutofautiana kutoka 6:1 hadi 6:2.5.
Carbides. Carbon huunda misombo mbalimbali inayoitwa carbides na metali, boroni na silicon. Metali zinazofanya kazi zaidi (vikundi vidogo vya IA-IIIA) huunda karbidi zinazofanana na chumvi, kwa mfano Na2C2, CaC2, Mg4C3, Al4C3. Katika tasnia, carbudi ya kalsiamu hupatikana kutoka kwa coke na chokaa kwa kutumia athari zifuatazo:

Kabidi hazipitishi umeme, karibu hazina rangi, hutiwa hidrolisisi kuunda hidrokaboni, kwa mfano CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2 Asetilini C2H2 inayoundwa na mmenyuko hutumika kama malisho katika utengenezaji wa vitu vingi vya kikaboni. Utaratibu huu ni wa kuvutia kwa sababu unawakilisha mpito kutoka kwa malighafi ya asili isokaboni hadi usanisi wa misombo ya kikaboni. Kabidi zinazounda asetilini juu ya hidrolisisi huitwa asetilini. Katika silicon na carbides boroni (SiC na B4C), dhamana kati ya atomi ni covalent. Metali za mpito (vipengele vya B-vikundi) vinapokanzwa na kaboni pia huunda carbides ya muundo wa kutofautiana katika nyufa kwenye uso wa chuma; dhamana ndani yao ni karibu na metali. Baadhi ya carbides ya aina hii, kwa mfano WC, W2C, TiC na SiC, wanajulikana kwa ugumu wa juu na refractoriness, na wana conductivity nzuri ya umeme. Kwa mfano, NbC, TaC na HfC ni dutu kinzani zaidi (mp = 4000-4200 ° C), diniobium carbide Nb2C ni superconductor katika 9.18 K, TiC na W2C ni karibu katika ugumu wa almasi, na ugumu wa B4C (a analog ya muundo wa almasi ) ni 9.5 kwenye kiwango cha Mohs (tazama Mchoro 2). Carbides ya inert huundwa ikiwa radius ya chuma cha mpito Derivatives ya nitrojeni ya kaboni. Kundi hili linajumuisha urea NH2CONH2 - mbolea ya nitrojeni inayotumiwa kwa njia ya suluhisho. Urea hupatikana kutoka NH3 na CO2 kwa kupasha joto chini ya shinikizo:

Cyanogen (CN)2 ina sifa nyingi sawa na halojeni na mara nyingi huitwa pseudohalogen. Sianidi hupatikana kwa uoksidishaji mdogo wa ioni ya sianidi na oksijeni, peroxide ya hidrojeni au Cu2+ ion: 2CN- -> (CN)2 + 2e. Ioni ya cyanide, kuwa mtoaji wa elektroni, huunda kwa urahisi misombo tata na ions za mpito za chuma. Kama CO, ioni ya sianidi ni sumu, inayofunga misombo ya chuma muhimu katika kiumbe hai. Ioni changamano za sianidi zina fomula ya jumla []-0.5x, ambapo x ni nambari ya uratibu wa chuma (wakala changamano), kwa nguvu sawa na mara mbili ya hali ya oxidation ya ioni ya chuma. Mifano ya ioni changamano kama hizo ni (muundo wa baadhi ya ayoni umetolewa hapa chini) tetracyanonickelate(II) ioni []2-, hexacyanoferrate(III) []3-, dicyanoargentate []-:

Kabonili. Monoxide ya kaboni ina uwezo wa kuitikia moja kwa moja na metali nyingi au ayoni za chuma, na kutengeneza misombo changamano inayoitwa carbonyls, kwa mfano Ni(CO)4, Fe(CO)5, Fe2(CO)9, []3, Mo(CO)6, [] 2. Kuunganishwa katika misombo hii ni sawa na kuunganisha katika complexes za cyano zilizoelezwa hapo juu. Ni(CO)4 ni dutu tete inayotumika kutenganisha nikeli na metali nyingine. Uharibifu wa muundo wa chuma cha kutupwa na chuma katika miundo mara nyingi huhusishwa na malezi ya carbonyls. Hidrojeni inaweza kuwa sehemu ya kabonili, na kutengeneza hidridi kabonili, kama vile H2Fe(CO)4 na HCo(CO)4, ambayo huonyesha sifa za asidi na kuitikia pamoja na alkali: H2Fe(CO)4 + NaOH -> NaHFe(CO)4 + H2O Inajulikana pia kuwa halidi za kabonili, kwa mfano Fe(CO)X2, Fe(CO)2X2, Co(CO)I2, Pt(CO)Cl2, ambapo X ni halojeni yoyote.
(tazama pia ORGANOMETALLIC COMPOUNDS).
Hidrokaboni. Idadi kubwa ya misombo ya kaboni-hidrojeni inajulikana
(tazama ORGANIC CHEMISTRY).
FASIHI
Sunyaev Z.I. Kaboni ya petroli. M., 1980 Kemia ya kaboni iliyounganishwa. M., 1990

Encyclopedia ya Collier. - Jamii ya wazi. 2000 .

Visawe:

Tazama "CARBON" ni nini katika kamusi zingine:

    Jedwali la Nuclide Taarifa za jumla Jina, ishara ya Carbon 14, 14C Majina mbadala radiocarbon, radiocarbon Neutroni 8 Protoni 6 Sifa za nuklidi Misa ya atomiki ... Wikipedia

    Jedwali la nyuklidi Maelezo ya jumla Jina, alama ya Kaboni 12, 12C Neutroni 6 Protoni 6 Sifa za Nuklidi Uzito wa atomiki 12.0000000(0) ... Wikipedia

    Jedwali la nyuklidi Maelezo ya jumla Jina, alama ya Kaboni 13, 13C Neutroni 7 Protoni 6 Sifa za Nuklidi Uzito wa atomiki 13.0033548378(10) ... Wikipedia

    - (lat. Carboneum) C, kemikali. kipengele cha kikundi cha IV cha mfumo wa upimaji wa Mendeleev, nambari ya atomiki 6, molekuli ya atomiki 12.011. Marekebisho kuu ya kioo ni almasi na grafiti. Katika hali ya kawaida, kaboni ni ajizi ya kemikali; kwa juu...... Kamusi kubwa ya Encyclopedic

Machapisho yanayohusiana: