Ugljika - to ... C-atoma. ugljik Težina

Jedan od najviše iznenađuje elemenata, što je u stanju da se dobije veliki izbor spojeva organske i anorganske prirode, ugljik. To je tako neobična svojstva elementa koji još uvijek Mendeljejev predvidio veliku budućnost, da ne spominjemo značajke otkrivene još.

Kasnije je potvrđeno u praksi. Postalo je poznato da je on - glavni biogeni element našeg planeta, koji je dio apsolutno svih bića. Osim toga, mogu postojati u oblicima koji se radikalno razlikuju u svakom pogledu, ali se sastoje samo od atoma ugljika.

Općenito, pogotovo u ovoj strukturi su mnoge, to je s njima i da će pokušati pogledajte članak.

Ugljik: formula i položaj u staničnom sustavu

Periodičko sustav elemenata ugljika koji se nalazi u IV (prema novim uzorak 14) skupina, glavne podskupine. Njegov serijski broj 6, a atomska masa 12.011. Obilježavanje elemenata znak C pokazuje svoje ime na latinskom - carboneum. Postoji nekoliko različitih oblika u kojima postoji ugljik. Formula je to tako različita i ovisi o specifičnim modifikacijama.

Međutim, napisati reakcije jednadžbe predstavljaju specifičan, naravno. Općenito, kada je tvar u čistom obliku, uzeti ugljik molekulske formule C bez indeksiranje.

Povijest otkrića elementa

Sama po sebi, taj element je poznat od najstarijih vremena. Uostalom, jedan od najvažnijih minerala u prirodi - to je ugljen. Stoga, za stari Grci, Rimljani i drugi narodi tajne nije.

Osim ove vrste, također se koristi dijamant i grafit. Uz posljednji za dugo vremena je imao mnogo kompliciranih situacija, kao što je često bez analize sastava grafitne uzeti spojeva, kao što su:

• srebro olovo;
• željezo karbid;
• sulfid molibden.

Svi su bili obojeni crno, a tako smatra se da grafit. Kasnije se taj nesporazum je pojasnio, a ovaj oblik ugljika je sama postala.

Od 1725. velika komercijalna vrijednost stjecanja dijamante, a 1970. godine, svladala tehnologiju za njihovu proizvodnju umjetno. Od 1779. godine, zahvaljujući radu Karl Scheele, ispitao kemijska svojstva, što pokazuje ugljik. To je bio početak niza značajnih otkrića u području elementa, i postao je temelj za razjašnjenje svih svojih jedinstvenih značajki.

Video: Horizons atom (08/15/15): Ugljik višnji

Izotopi ugljika u prirodi i distribucije

Unatoč činjenici da je element u pitanju - bitan nutrijent, njegov ukupni sadržaj je 0,15% u težini kore. To se događa zbog činjenice da je podvrgnut kontinuiranom cirkulaciju, prirodnom cirkulacijom u prirodi.

Općenito više spojeva mogu se spomenuti mineralna prirode, u kojima je pripravak sadrži ugljik. To su prirodne stijene, kao što su:

• dolomita i vapnenaca;
• antracit;
• škriljca ulje;
• prirodni plin;
• ugljen;
• ulje;
• mrki ugljen;
• treseta;
• bitumena.

Osim toga, ne treba zaboraviti živih stvari koje su jednostavno spremište ugljikovih spojeva. Uostalom, formiraju se proteini, masti, ugljikohidrati, nukleinske kiseline, a time i najvitalniji strukturne molekule. Općenito, konverzija tjelesne mase 70 kg 15 pada na čistoj element. I tako svi, da ne spominjemo životinje, biljke i druga stvorenja.

Ako uzmemo u obzir Pripravak iz zraka i vode, tj hidro- i atmosfera kao cjelina je prisutna smjesa ugljik-kisik, izražen formulom CO₂. Dioksid ili ugljični dioksid - jedan od ključnih plinova, zraka sastojci. U ovom obliku maseni udio ugljika 0,046%. Više otopljenog ugljičnog dioksida u vodama oceana.

Atomska masa ugljika kao element je 12,011. Poznato je da je ta vrijednost izračunava se kao aritmetička sredina između atomskih masa svih prirodno pojavljuje izotopa sorti u, s obzirom na njihovu učestalost (kao postotak). Tako je u tvari. Postoje tri glavna izotopa, koji je u obliku ugljena. To su:

• ¹²C - njegov maseni udio 98.93% u većini;
• ¹³C - 1.07%;
• ¹⁴S - radioaktivni poluživota 5700 godina, stabilnu beta emitera.

U praksi određivanja geochronological dobi uzorke naširoko koristi radioaktivnih izotopa ¹⁴C, što je pokazatelj, zbog dugog razdoblja propadanja.

Allotropic modifikacija elementa

Ugljik - element koji je u obliku jednostavne supstance postoji u nekoliko oblika. To je, to je u mogućnosti da se formira najveći poznati do danas broj allotropic izmjenama.

1. Kristalna varijacija - postoje u obliku krute strukture s redovitim rešetke atomske vrste. Ova skupina uključuje takve vrste kao što su:

• dijamanti;
• fullereni;
• graphites;
• carbines;
• lonsdaleite;
• ugljičnih vlakana i cijevi.

Sve ove različite kristalne strukture rešetke, na kojima čvorovi - atom ugljika. Dakle, potpuno jedinstveni, nije slična svojstva, i fizički i kemijski.

2. Amorfni oblike - oblik ugljikov atom u strukturi određenih prirodnih spojeva. To jest, ona nije čista sorti, a nečistoća drugih elemenata u malim količinama. Ova skupina uključuje:

• aktivni ugljen;
• kamen i drvo;
• crna;
• Ugljik Nanofoam;
• antracit;
• staklen;
• stupanj materijal Tehnička.

Oni također kombiniraju značajke kristalnu strukturu pojašnjavanja i izloženih svojstava.

3. ugljikovih spojeva u obliku klastera. Takva struktura u kojoj se atomi zatvoreni na poseban šuplji unutar konformaciji, se napuni vodom ili jezgre drugih elemenata. primjeri:

• ugljik nanocone;
• astralenes;
• Dicarbon.

Fizikalna svojstva amorfnog ugljika

Zbog raznih allotropic izmjenama izdvojiti neke opće fizikalna svojstva ugljika je teško. Lakše je govoriti o određenom obliku. Na primjer, amorfni ugljik ima sljedeće karakteristike.

1. U središtu svih oblika - sitnozrnati vrste grafita.
2. Visoki toplinski kapacitet.
3. Dobra svojstva dirigent.
4. Gustoća ugljik od oko 2 g / cm³.
5. Kada se zagriju iznad 1600 ⁰S prelaskom na grafitne kalupe.

čađa, drveni ugljen i kamene vrste su naširoko koristi u industrijske svrhe. Oni nisu manifestacija mijenjanja ugljik u čistom obliku, ali sadrži vrlo veliku količinu.

kristalni ugljik

Postoji nekoliko načina na koji ugljik - tvar tvore redovite kristali raznih vrsta, kod kojih su atomi povezani jedan za drugim. Kao rezultat formiranja sljedećim modifikacijama.

1. Diamond. Struktura - kubni, koji su spojeni na četiri tetraedara. Kao rezultat toga, kovalentno kemijske veze svaki atom maksimalne zasićenja i jaki. To objašnjava fizikalna svojstva gustoće ugljik 3300 kg / m³. Visoka tvrdoća, niska specifična toplina, nedostatak električne vodljivosti - sve je to posljedica strukture u kristalnoj rešetci. Postoje tehnički proizvodi dijamanti. Oblikovan na prijelazu grafita u slijedeću modifikaciju pod utjecajem visoke temperature i određenim pritiskom. Općenito, temperatura dijamant taljenja je kao visok kao snage - oko 3500 ⁰S.
2. Grafit. Atomi su raspoređeni poput strukture prethodnih tvari, ali zasićenje događa samo tri veze, a četvrti postaje duže i manje izdržljiv, međusobno "grupe" šesterokutna rešetke za kuhanje. Rezultat toga je da je grafit - mekani, masni na dodir materijala u crnom u. Ima dobru električnu provodljivost i ima visoku temperaturu taljenja - 3525 ⁰S. sublimirati - sublimira iz krutog u plinovitom stanju, zaobilazeći tekućina (na temperaturi od 3700 ⁰C). Gustoća ugljik - 2,26 g / cm³ koja je znatno niža od one dijamanta. To račune za svoje različita svojstva. Zbog slojevite strukture kristalne rešetke mogu se upotrijebiti za proizvodnju grafit ručke su jednostavne olovke. Kada se provodi pahuljice ljuštiti papir i ostaviti trag na papiru u crno.
3. Fulerena. To je bio otvoren samo u 80-tih godina prošlog stoljeća. One predstavljaju modifikacije, u kojoj su ugljici su međusobno u posebnom zatvorenom konveksnom strukture koja ima šuplji centar. I oblik kristala - polyhedron, pravilnom organizacijom. Broj atoma je ravna. Najpoznatiji oblik fulerena C₆₀. Uzorci materijala pronađena su u studiju:

• meteoriti;
• naslage;
• folguritov;
• shungites;
• Prostor u kojem plin koji se nalazi u obliku.

Sve vrste kristalnog ugljika su praktične važnosti, jer oni imaju niz korisnih svojstava u tehnici.

reaktivnost

Molekularni ugljični ima nisku reaktivnost zbog stabilne konfiguraciju. Tako da je moguće da reagiraju samo informiranje atom dodatnu energiju i prisiljavajući vanjske razine elektrona u paru. Na ovaj put postaje jednaka valencijom 4. Stoga, to je u spojevima oksidacijskom stanju +2, 4, + - 4.

Gotovo sve reakcije s jednostavnim tvari poput metala i nemetala, nastaju pod utjecajem visoke temperature. Prikaza element može biti i sredstvo za oksidaciju, a redukcijsko sredstvo. Međutim, potonji je imao svojstva izražena osobito snažno, na temelju tog zahtjeva u svojim metalurške i drugim industrijama.

Općenito, sposobnost da uđe u kemijsku interakciju ovisi o tri čimbenika:

• ugljik disperzija;
• allotropic modifikacija;
• Temperatura reakcije.

Tako je, u nekim slučajevima, ona je u interakciji sa sljedećim spojevima:

Video: P-ugljik želja? Izdanje 18 | Malo o znanosti

• nemetala (vodik, kisik);
• metali (aluminij, željezo, kalcij, etc.);
• metalni oksidi i njihove soli.

S kiselinama i lužinama ne reagiraju s halogenima je vrlo rijetko. Najvažnija svojstva ugljika - sposobnost da se formira duge lance jedni s drugima. Oni mogu biti zatvoren u petlju oblik grananja. Od formiranja organskih spojeva, koji se danas broj u milijunima. Temeljem ovih spojeva dva elementa - ugljik, vodik. I struktura može također sadržavati druge atome kisika, dušika, sumpora, halogene, fosfor, i ostalih metala.

Bazični spojevi i njihova karakterizacija

Postoji mnogo različitih spojeva u pripravku koji sadrži ugljik. Formula je najpoznatiji od njih - SB₂ - ugljični dioksid. Međutim, osim toga oksida, CO - monoksid ili ugljični monoksid i nedooksid C₃oh₂.

Među soli, koje uključuju aktivni element, najčešći su kalcij i magnezij karbonat. Tako kalcijev karbonat ima niz istoznačnice u naslovu, kako je nađen u prirodi, u obliku:

• kreda;
• mramora;
• vapnenac;
• dolomit.

Važnost zemnoalkalijakih karbonata očituje u činjenici da su aktivni sudionici u procesu obrazovanja stalaktitima i stalagmitima, kao i podzemnih voda.

Karbonska kiselina - drugi spoj koji tvori ugljik. Formula nju - H₂CO₃. Međutim, u konvencionalnom obliku, to je vrlo nestabilna i odmah u otopini raspada u ugljični dioksid i vodu. Dakle, jedina poznata soli, ali to nije samo po sebi, kao rješenje.

Video: Ciklus ugljika

ugljik halogenidi - dobije se uglavnom indirektnim načinima, kao direktni sinteze samo na vrlo visokim temperaturama i niskim prinosom. Jedan od najčešćih - CCL₄ - ugljik tetraklorid. Toksičnim spojem koji može izazvati trovanje inhalacijom. Dobije radikalnim fotokemijske reakcije supstitucije vodikova atoma metana.

Metalni karbidi - ugljik spoj, u kojoj ima oksidacijsko stanje 4. Također je moguće postojanje asocijacija s borom i silicija. Glavni svojstvo nekih metalnih karbida (aluminij, volfram, titan, niobij, tantal, hafnij) - visoka čvrstoća i izvrsna električna vodljivost. Bor karbida₄C - jedan od krutine nakon dijamanta (9,5 Mohs). Ovi spojevi se koriste u struci, kao i kemijska industrija, kao izvora ugljikovodika (kalcijev karbid vodom dovodi do stvaranja acetilen i kalcijev hidroksid).

Mnogi metalne legure proizvedena koristeći ugljik značajno čime se povećava njihova kvaliteta i specifikacije (čelik - legure željeza i ugljika).

Pojedinac pozornost brojni organski ugljik spoja, u kojoj se - temeljni element koji se može spojiti s istih atoma u lancima različitih struktura. Oni uključuju:

Video: valencija i stupanj oksidacije organskih spojeva ugljika u

• alkani;
• alkena;
• arena;
• proteina;
• ugljikohidrata;
• nukleinske kiseline;
• alkoholi;
• karboksilne kiseline i mnoge druge klase tvari.

Korištenje ugljika

Značenje ugljikovih spojeva i njihovih allotropic izmjenama ljudskog života je vrlo visok. Možete nazvati neke od najvažnijih svjetskih industrija, jasno da je to istina.

Video: fulerena molekule ili čisti ugljik

1. Ovaj element stvara sve vrste fosilnih goriva iz koje se osoba prima energiju.
2. Metalurška industrija koristi ugljik kao snažan reducirajućeg sredstva da se dobije metala iz njihovih spojeva. Tu se često koriste kao karbonata.
3. Konstrukcija i kemijska industrija troše veliku količinu ugljikovih spojeva u sintezi novih tvari i za dobivanje tražene proizvoda.

Također uključuju takve sektore gospodarstva, kao što su:

• nuklearna industrija;
• izrade nakita;
• oprema (podmazivanje, visoko temperaturne posudice, olovke, etc.);
• Određivanje geološke starosti stijena - radioaktivni obilježivač ¹⁴C;
• ugljik - prekrasna adsorbens koji se može koristiti za proizvodnju filtera.

Ciklus u prirodi

masa ugljika koji se nalazi u prirodi, uključena je u stalnom ciklusu, koji se izvodi ciklički svaki trenutak u cijeloj globus. Tako, atmosferski izvor ugljika - CO₂, To se apsorbira biljaka i izdana od strane svih živih bića u procesu disanja. Nakon što se u atmosferi, ponovno se apsorbira, a tako se ciklus nastavlja. Tako izumiranje organski ostaci rezultira izdavanjem ugljika i njegovog nakupljanja u tlu, gdje je onda ponovno apsorbira živih organizama i ispuštaju u atmosferu kao plin.