تعيين الكربون في الكيمياء. ميزات هيكل ذرة الكربون

إن النظر في خصوصيات هيكل ذرة الكربون ودولته الإلكترونية أمر أساسي للفهم الصحيح لنظرية الهيكل الكيميائي. ضع في اعتبارك أولا موقف الكربون في النظام الدوري (PS). للحصول على الراحة، يمكن استخدام خصائص عنصر PS الخوارزمية التالية:

رقم سري العنصر (لا) يحدده تهمة الأساسية (شاحن Z)، وبالتالي، عدد البروتونات N $ P ^ + $ (تعيين البروتون هو $ p_1 ^ + $) والعدد الإجمالي للإلكترونات N $ \\ Bar (E) $ (تعيين الإلكترون هو $ \\ bar (e) $ ) في النواة. بالنسبة للكربون، رقم التسلسل هو 6، لذلك، فإن نواة ذرة الكربون تتكون من 6 بروتونات و 6 إلكترونات. بشكل تخطيطي، يمكن كتابة هذا المنطق على النحو التالي: رقم $ (ج) \u003d 6 \\ charearrow z \u003d 6؛ \\ hspace (2pt) n \\ bar (e) \u003d 6 دولارات.

الكتلة الذرية العنصر، أو عدد الكتلة النظير (أ) على قدم المساواة مجموع جماوات البروتونات والنيوترونات (التعيين النيوتروني هو $ N_1 ^ 0 $) في النواة، وبالتالي، من حيث الفرق، عدد النيوترونات N. للكربون، الكتلة الذرية هي 12 a.m لذلك، فإن عدد النيوترونات في ذرة الكربون يساوي 6.التسجيل التخطيطي: $ (ج) \u003d 12 \\ Textrm (A.е.m.) \\ charearrow n \u003d a - z \u003d 12-6 \u003d 6 دولار.

رقم الفترةفي أي عنصر في PS يساوي عدديا رئيس (شعاعي)رقم الكم N. ويحدد عدد مستويات الطاقة في الذرة. في بعض الأحيان هناك تعيين آخر للرقم الكمي الرئيسي - $ n_r $ (بواسطة zommerfeld). الكربون في الفترة الثانية من PS، لذلك، لديه مستويين للطاقة، رقم الكم الرئيسي هو 2. التسجيل التخطيطي: رقم لكل. \u003d 2 \u003d\u003e ن \u003d 2.

رقم المجموعةحيث يقع العنصر الموجود في PS، يتوافق مع عدد الإلكترونات في مستوى الطاقة الخارجية. يقع الكربون في المجموعة الرابعة من المجموعة الفرعية الرئيسية، وبالتالي، في مستوى الطاقة الخارجية لديه 4 إلكترونات.السجل التخطيطي: № ج. \u003d IV \u003d\u003e N $ \\ bar (e) \\ textrm (valence) $ \u003d 4.

تلخيص، يمكننا أن نقول ذلك في الدولة الرئيسية (غير المبررة) عند مستوى الطاقة الخارجية للذرت الكربون، هناك 4 إلكترونات التكافؤ، وتشكل الإلكترونات S زوج إلكتروني، ولا يتم إقران إلكترونات 2 ف.

بالنسبة إلى طبقة التكافؤ الإلكترونية من ذرة الكربون، رقم الكم الرئيسي N هو 2، فإن الرقم الكمي المداري L يساوي 0، والذي يتوافق مع S-Orbital ومساوي 1 ل P-orbitals؛ رقم الكم المغناطيسي M \u003d -L، 0، + L؛ هذا هو، م \u003d 0 (في l \u003d 0) و m \u003d -1، 0، 1 (في l \u003d 1).

تعريف

المدارية الذرية (JSC)يسمى صورة بيانية ثلاثية الأبعاد لتكثيف الإلكترون، أي مساحة المساحة التي احتمال العثور على الإلكترون كحد أقصى.

في المركبات العضوية، يكون ذرة الكربون دائما أربعة أوراق، فهذا يعني أن جميع إلكترونات التكافؤ الأربعة تشارك في تكوين السندات الكيميائية. ولكن فقط الإلكترونات غير المستهلكة تشارك في تشكيل الاتصالات! لشرح التناقض بين مفهوم التكافؤ والهيكل الإلكتروني لذرة الكربون، يجب تطبيق النموذج الحالة المثيرة للكربون الذري $ C ^ * $السماح بانتقال الإلكترون من 2S- بواسطة 2P-Sublayer:

في هذه الحالة، تنفق الطاقة المنفقة على انتقال الإلكترون للطاقة التي تم إصدارها في تكوين اتصالين إضافيتين. ومع ذلك، ينطوي هذا النموذج على العثور على إلكترون على أربعة "نظيفة" مدارية - واحدة وثلاثة ص.

بعد ذلك، في حالة الذرة المتحمسة، يجب أن تكون طاقة المدارية S-Orbital أقل من طاقة تشكيل مديرات P. في الواقع، وهذا ليس صحيحا. وفقا للدراسات، فإن طاقة جميع الأربعة التي شكلتها "نيران" الإلكترون من المدارات هي نفسها تقريبا، على التوالي، وتكون طاقة تشكيل السندات في الجزيء مع نفس المخيف (على سبيل المثال، ذرات الهيدروجين الميثان) أيضا متساوون تقريبا، وكانت طاقة كل من المدارات التي تم إنشاؤها حديثا أكبر، طاقة "النظيفة"، ولكن أقل من طاقة "نظيفة" P-Orbitali.

الكربون (من اللاتينية: كاربو "الفحم") هو عنصر كيميائي مع رمز مع رقم الذري 6. لتشكيل السندات الكيميائية التساهمية، أربعة إلكترونات متوفرة. المادة غير معدنية وملتوية. تم العثور على ثلاثة ISOTOP الكربون بشكل طبيعي، 12C و 13C مستقرة، و 14C هو النظائر المشعة، يتلاشى مع نصف عمر حوالي 5730 سنة. الكربون هو واحد من العناصر القليلة المعروفة من العصور القديمة. الكربون هو العنصر الخامس عشر الأكثر شيوعا في قشرة الأرض، والعنصر الرابع الأكثر شيوعا في الكون بالوزن بعد الهيدروجين والهيليوم والأكسجين. إن وفرة الكربون والتنوع الفريد من مركباتها العضوية وقدرتها غير العادية على تشكيل البوليمرات في درجات حرارة موجودة عادة على الأرض تتيح لهذا العنصر بمثابة عنصر مشترك لجميع أشكال الحياة المعروفة. هذا هو الثاني العنصر الأكثر شيوعا في جسم الإنسان بالكتلة (حوالي 18.5٪) بعد الأكسجين. يمكن ربط ذرات الكربون بشكل مختلف، ودعا Altypes الكربون. الأكثر شهرة allotruops هي الجرافيت والماس والكربون غير المتبلور. تختلف الخصائص الفيزيائية للكربون على نطاق واسع اعتمادا على شكل allotropic. على سبيل المثال، الجرافيت مبهمة وأسود، والماس شفافة للغاية. الجرافيت لينة بما يكفي لتشكيل شريط على الورق (وبالتالي الاسم واسمه، من الفعل اليوناني "γράφειν"، مما يعني "الكتابة")، في حين أن الماس هو المواد الأكثر شهرة في الطبيعة. الجرافيت هو موصل كهربائي جيد، والاستيمي له موصلية كهربائية منخفضة. في ظل الظروف العادية، يكون الماس والمنظمات النانوية الكربونية والجرافين أعلى الموصلية الحرارية بين جميع المواد المعروفة. جميع المثلثات الكربون هي مواد صلبة في الظروف العادية، والجرافيت هو شكل أكثر استقرار الديناميكا الحرارية. إنها مستقرة كيميائيا وتتطلب درجات حرارة عالية للرد حتى مع الأكسجين. الحالة الأكثر شيوعا من أكسدة الكربون في المركبات غير العضوية هي +4، و +2 - في مجمعات carboxym من أول أكسيد الكربون والمعادن الانتقالية. أكبر مصادر الكربون غير العضوي هي الحجر الجيري والولوميت وثاني أكسيد الكربون، لكن كميات كبيرة تحدث من الرواسب العضوية للفحم والفث والنفط والميثانيت. يشكل الكربون عددا كبيرا من المركبات، أكثر من أي عنصر آخر، مع ما يقرب من عشر ملايين من المركبات الموصوفة لهذا العدد، ومع ذلك، فإن هذا الرقم هو جزء فقط من عدد المركبات المحتملة النظرية بموجب الظروف القياسية. لهذا السبب، غالبا ما يشار إلى الكربون باسم "ملك العناصر".

صفات

تشمل مصارات الكربون الجرافيت، واحدة من أعشات المواد المعروفة، والماس، أصعب مادة طبيعية. يرتبط الكربون بسهولة بالذرات الصغيرة الأخرى، بما في ذلك ذرات الكربون الأخرى، وهي قادرة على تشكيل العديد من الروابط التساهمية المستدامة مع ذرات مناسبة متعددة الأوجه. من المعروف أن الكربون يشكل ما يقرب من عشر ملايين مركبات مختلفة، والأغلبية الساحقة لجميع المركبات الكيميائية. يحتوي الكربون أيضا على أعلى نقطة التسامي بين جميع العناصر. عند الضغط الجوي، لا يحتوي على نقطة انصهار، نظرا لأن نقطة ثلاثية لها هي 10.8 ± 0.2 ميجا باسكال و 4600 ± 300 ك (~ 4330 درجة مئوية أو 7،820 درجة فهرنهايت)، لذلك يتم توعية درجة حرارة حوالي 3900 ك. الجرافيت هو أكثر تفاعلا من الماس، بموجب الظروف المعيارية، على الرغم من حقيقة أنها أكثر استقرارا ديناميكا الحرارية، نظرا لأن نظام PI الذي تم تخفيفه أكثر عرضة للهجوم. على سبيل المثال. تتم إزالة الكربون في قوس الكربون، درجة الحرارة التي تبلغ حوالي 5800 ك (5،530 درجة مئوية، 9 980 درجة فهرنهايت). وبالتالي، بغض النظر عن شكلها القانوني، لا يزال الكربون صلبا في درجات حرارة أعلى من أعلى درجات حرارة ذوبان، مثل التنغستن أو الرينيوم. على الرغم من أن الكربون الديناميكي الحراري يميل إلى الأكسدة، إلا أنه أكثر مقاومة للأكسدة أكثر من العناصر مثل الحديد والنحاس، والتي هي أكثر ثروة من العوامل التي تقلل في درجة حرارة الغرفة. الكربون - العنصر السادس مع التكوين الإلكتروني للحالة الرئيسية ل 1S22S22P2، منها أربعة إلكترونات خارجية هي إلكترونات التكافؤ. أول أربع طاقات المؤين 1086.5، 2352.6، 4620.5 و 6222،7 كيلو جي، أعلى بكثير مما كانت عليه عناصر أكثر شدة من المجموعة 14. الكربون الكربون هو 2.5، وهو أعلى بكثير من العناصر الأثاثية 14 من المجموعة (1.8- 1.9)، ولكن بالقرب من معظم غير المعادن المجاورة، وكذلك لبعض المعادن الانتقالية للصف الثاني والثالث. عادة ما تؤخذ Radii Covalent Carbic Carbic عادة 77.2 مساء (CC)، 66.7 مساء (ج \u003d ج) و 60.3 مساء (C≡C)، على الرغم من أنها قد تختلف اعتمادا على رقم التنسيق وعلى ما يرتبط بالكربون. بشكل عام، ينخفض \u200b\u200bدائرة نصف قطرها التساهمية بانخفاض عدد التنسيق وزيادة ترتيب العلاقات. تعوض مركبات الكربون أساس جميع أشكال الحياة المعروفة على الأرض، وتوفر دورة الكربون النتراتية بعض الطاقة مفصولة من الشمس والنجوم الأخرى. على الرغم من أن الكربون يشكل مجموعة متنوعة استثنائية من المركبات، فإن معظم أشكال الكربون لا تتفاعل نسبيا في الظروف العادية. مع درجات الحرارة القياسية والضغط، يمكن للكربون تحمل كل شيء باستثناء أقوى عوامل مؤكسدة. لا تتفاعل مع حمض الكبريتيك وحمض الهيدروكلوريك أو الكلور أو القلويات. في درجات حرارة مرتفعة، يتفاعل الكربون مع الأكسجين لتشكيل أكاسيد الكربون ويزيل الأكسجين من أكاسيد المعادن، مما ترك المعدن العنصر. يستخدم هذا التفاعل المدفي في المعادن الحديدية لصهر الحديد ومراقبة الكربون في الصلب:

FE3O4 + 4 C (S) → 3 FE (S) + 4 CO (G)

مع رمادي مع تشكيل غيظ الكربون ومع العبارة في رد فعل غاز الفحم:

C (s) + h2o (g) → co (g) + h2 (g)

يتم دمج الكربون مع بعض المعادن في درجات حرارة عالية مع تكوين كربيدات معدنية، مثل كربيد الحديد الأسمنت في كربيد الصلب والتنجستن، يستخدم على نطاق واسع كخطط وتصنيع النصائح الصعبة لأدوات القطع. يغطي نظام Allotropic الكربون عددا من التطرف:

يتم استخدام بعض أنواع الجرافيت للعزل الحراري (على سبيل المثال، العقبات المقاومة للحريق والدروع الحرارة)، ولكن بعض الأشكال الأخرى هي الموصلات الحرارية جيدة. الماس هو الموصل الحراري الطبيعي الأكثر شهرة. الجرافيت هو مبهمة. الماس شفافة للغاية. يتبلور الجرافيت في نظام سداسي. تبلور الماس في النظام المكعب. الكربون غير المتبلور هو الخثاري تماما. الشركات النانوية الكربونية هي واحدة من أشهر المواد المخلية.

allhotropics الكربون

الكربون الذري هو نوع قصير الأجل للغاية، وبالتالي يستقر الكربون في هياكل متعددة الألوان المختلفة مع تكوينات جزيئية مختلفة تسمى altypes. ثلاثة بالنسبة إلى Altyreop الكربون المعروفة هي الكربون غير المتبلور والجرافيت والماس. في السابق تعتبر غريبة، يتم تجميع الفوليرات حاليا وتكون في الدراسات؛ وهي تشمل أطباء الأحياء النيران الكربون، نانو نانو نانوفولك الكربون. كما تم اكتشاف العديد من Allotropov الغريبة الأخرى، مثل Lanslytite، الكربون الزجاجي، Nanofuum الكربون والأسيتيلين الخطي (الكربون). اعتبارا من عام 2009، تعتبر الجرافين أقوى مواد بين كل ما تم اختباره من أي وقت مضى. سيتطلب عملية فصلها من الجرافيت بعض التطورات التكنولوجية الإضافية قبل أن تصبح اقتصادية للعمليات الصناعية. في حالة النجاح، يمكن استخدام الجرافين في بناء مصاعد الفضاء. يمكن أيضا استخدامه لأمان تخزين الهيدروجين للاستخدام في المحركات المستندة إلى الهيدروجين في المركبات. الشكل غير المتبلور هو مجموعة من ذرات الكربون في حالة غير بلورية غير منتظمة، ولاية زجاجية، ولا تحتوي على Macrostructure الكريستال. إنه موجود في شكل مسحوق وهو العنصر الرئيسي للمواد مثل الفحم ودخان مصباح (Soot) والكربون المنشط. خلال الضغوط العادية، يحتوي الكربون على نموذج جرافيتي يتم فيه توصيل كل ذرة ثلاثي بثلاثة ذرات أخرى في طائرة تتكون من حلقات سداسية تنصهر، كما هو الحال في الهيدروكربونات العطرية. الشبكة التي تم الحصول عليها هي ثنائية الأبعاد، والملاءات المسطحة التي تم الحصول عليها مطوية وربط بحرية من خلال القوى الضعيفة ل Van Der Waals. هذا يعطي الجرافيت خصائص ليونة وتقسيمه (أوراق تراجع بسهولة أكثر من بعضها البعض). نظرا لضبط واحد من الإلكترونات الخارجية لكل ذرة بتشكيل π-cloud، ينفذ الجرافيت الكهرباء، ولكن فقط في الطائرة من كل ورقة مرتبطة بالاستماعية. هذا يؤدي إلى انخفاض الموصلية الكهربائية الكربون من لمعظم المعادن. يشرح Delocalization أيضا استقرار الطاقة الجرافيت على الماس في درجة حرارة الغرفة. في ضغوط عالية جدا، يشكل الكربون AlloTrop أكثر إحكاما، وهو ماسي لديه ضعف الكثافة تقريبا من الجرافيت. هنا، يتكون كل ذرة مرتبطا بربط أربعة آخرين، مما يشكل شبكة ثلاثية الأبعاد من حلقات من الذرات من ستة أعضاء. الماس لديه نفس الهيكل المكعب الذي السيليكون والجرمانيوم، ويرجع إلى قوة العلاقات الكربونية الكربونية، وهي المادة الطبيعية الأكثر صلابة، والتي تقاس بمقاومة للخدوش. على عكس الاعتقاد المشترك بأن "الماس الأبدية"، فهي غير مستقرة ديناميكا الحرارية في ظل الظروف العادية وتحول إلى الجرافيت. نظرا لوجود حاجز الطاقة العالي للتنشيط، فإن الانتقال إلى شكل الجرافيت بطيء جدا في درجة الحرارة العادية التي يتم زيادة ذلك. بموجب بعض الشروط، تبلور الكربون كمحلقة، شعرية كريستال سداسية مع كل ذرات وممتلكات متصلة بالاستنامسة مماثلة لخصائص الماس. Fullerenes هي تشكيل بلوري صناعي مع هيكل يشبه الجرافيت، ولكن بدلا من ذرتات الفوليرات تتألف من ذرات الكربون (أو حتى سبعة غاضب). أوراق تشوه ذرات (أو إضافية) في المجالات أو الحذف أو الأسطوانات. لم يتم تحليل خصائص الفوليرات (مقسمة إلى Bascols و Baktyubs و Nanobada) بالكامل وتمثل مساحة مكثفة من البحث عن المواد النانوية. ترتبط أسماء "Fullerene" و "Bakol" باسم ريتشارد باكمينستر فولر، وشهرة القباب الجيوديسية التي تشبه هيكل الفولارين. Bakabols هي جزيئات كبيرة تتشكل بالكامل من العلاقات الكربونية ثلاثية اللغة الثلاثي، وتشكيل الكباتات (الأكثر شهرة وأبسط هي C60 buxinisterfellerine c60 مع شكل كرة كرة القدم). يشبه الأنابيب النانوية الكربون هيكليا Bakibol، إلا أن كل ذرة مرتبط بثني في ورقة منحنية تشكل اسطوانة مجوفة. تم تقديم NANOBADA لأول مرة في عام 2007 وهي مواد هجينة (BACCabols مرتبطة بالاستنجمية بالجدار الخارجي لأوصحة النيران)، والتي تجمع بين خصائص كليهما في نفس الهيكل. من آخر Allotropov المكتشف، شعاع نانو الكربون هو allotropist المصنوعة من الحديد المغناطيسي المكتشفة في عام 1997. يتكون من تجميع مجموعة من ذرات الكربون منخفض الكثافة امتدت معا في شبكة فضفاضة ثلاثية الأبعاد، حيث تكون الذرات مرتبطة بحيثي في \u200b\u200bحلقات ستة البذور. يشير إلى عدد المواد الصلبة الخفيفة مع كثافة حوالي 2 كجم / م 3. وبالمثل، تحتوي الكربون الزجاجي مثل الزجاج على نسبة عالية من المسامية المغلقة، ولكن على عكس الجرافيت العادي، فإن طبقات الجرافيت ليست معقدة كصفحات في الكتاب، ولكن لديك موقع أكثر عشوائية. يحتوي كربون الأسيتيلين الخطي على هيكل كيميائي - (C ::: ج) N-. الكربون في هذا التعديل هو خطي مع التهجين المداري SP وهو بوليمر مع سندات مفردة وثلاثية بالتناوب. هذا الكربين مصلحة كبيرة لتقنية النانو، لأن وحدة يونغ لها أكثر أربعين مرة أكثر من المواد الصلبة - الماس. في عام 2015، أعلنت الفريق من جامعة نورث كارولينا عن تطوير الحوارة الأخرى، والتي أطلقوا عليها Q-Carbon، التي تم إنشاؤها بواسطة نبض ليزر الطاقة العالي من المتانة المنخفضة على غبار الكربون غير المتبور. وتفيد التقارير أن Q-Carbon يعرض Ferromagnetism والاستزاع ولديه صلابة متفوقة على الماس.

انتشار

الكربون هو الرابع في انتشار العنصر الكيميائي في الكون حسب الوزن بعد الهيدروجين والهيليوم والأكسجين. الكربون مليء بالشمس والنجوم والمذنبات والأجواء لمعظم الكواكب. تحتوي بعض النيازك على الماس المجهري الذي تم تشكيله عندما كان النظام الشمسي لا يزال قرصا protoplannetic. يمكن أيضا تشكيل الماس المجهري في ضغط مكثف ودرجة حرارة عالية في أماكن التعرض للنيزك. في عام 2014، أعلنت ناسا عن قاعدة بيانات محدثة لتتبع مادة الهيدروكربونات العطرية متعددة البليون (باو) في الكون. يمكن ربط أكثر من 20٪ من الكربون في الكون بمركبات PAH والمركبات المعقدة للكربون والهيدروجين دون أكسجين. تظهر هذه المركبات في الفرضية العالمية في باو، حيث يفترض أن يلعبون دورا في الألياف وتشكيل الحياة. يبدو أن باو تم تشكيله "بعد بضعة مليارات سنة" بعد انفجار كبير، واسع الانتشار في الكون وترتبط بالنجوم الجديدة والكسوف. تشير التقديرات إلى أن شركة قذيفة الأرض الثابتة، بشكل عام، تحتوي على 730 CNM كربون، في حين أن 2000 جزء في المليون موجود في جوهري و 120 مساء في عباءة مجتمعة والقشرة. منذ كتلة الأرض 5.9 72 × 1024 كجم، سيعني 4360 مليون جيجتون الكربون. إنه أكبر بكثير من كمية الكربون في المحيطات أو الجو (أدناه). بالاشتراك مع الأكسجين في ثاني أكسيد الكربون، يكون الكربون في جو الأرض (حوالي 810 جيجتون كربون) ويذوب في جميع المسطحات المائية (حوالي 36000 جيجتون الكربون). في المحيط الحيوي هناك حوالي 1900 جيجتون الكربون. كما تحتوي الهيدروكربونات (مثل الفحم والزيت والغاز الطبيعي) على الكربون. حساب الفحم "الاحتياطيات" (وليس "الموارد") حساب حوالي 900 جيجتون ج، ربما 18000 موارد HT. احتياطيات النفط تشكل حوالي 150 جيجتون. أثبتت مصادر الغاز الطبيعي التي أثبتت حوالي 175،1012 متر مكعب (تحتوي على حوالي 105 جيجتون كربون)، ولكن 900 متر مكعب من الودائع "غير التقليدية"، مثل الغاز الصخري، تقدر في الدراسات، التي تبلغ حوالي 540 جيجتون الكربون. تم اكتشاف الكربون أيضا في هفارات الميثان في المناطق القطبية وتحت البحار. وفقا لتقديرات مختلفة، فإن كمية هذا الكربون هو 500 و 2500 GT أو 3000 GT. في الماضي، كان كمية الهيدروكربونات أكثر. وفقا لمصدر واحد، في الفترة من 1751 إلى 2008، تم إلقاء حوالي 347 جيجاتون كربون في الغلاف الجوي في شكل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي من حرق الوقود الأحفوري. يضيف مصدر آخر المبلغ المضافة إلى الجو من 1750 إلى 879 GT، والمبلغ الإجمالي في الغلاف الجوي والبحر والأرض (على سبيل المثال، مستنقعات الخث) ما يقرب من 2000 GT. الكربون جزء لا يتجزأ (12٪ بالوزن) للجماهير الكبيرة جدا من صخور الكربونات (الحجر الجيري والدولوميت والرخام وغيرها). يحتوي الفحم على كمية كبيرة جدا من الكربون (Anthracite يحتوي على الكربون 92-98٪) وهو أكبر مصدر تجاري للكربون المعدني، الذي يمثل 4000 جيجتون أو 80٪ من الوقود الأحفوري. بالنسبة إلى Altostrops الفردية للكربون، يتم احتواء الجرافيت بكميات كبيرة في الولايات المتحدة (بشكل رئيسي في نيويورك وتكساس)، في روسيا، المكسيك، غرينلاند والهند. تم العثور على الماس الطبيعي في جبل كيمبرلايت الموجود في "الرقاقات" البركانية القديمة أو "الأنابيب". معظم حقول الماس في أفريقيا، خاصة في جنوب إفريقيا وناميبيا وبوتسوانا وجمهورية الكونغو وسيراليون. تم العثور على حقول الماس في أركنساس، كندا، القطب الشمالي الروسي، البرازيل، وكذلك في شمال وغرب أستراليا. تتم إزالة الماس الآن أيضا من أسفل المحيط في رأس الأمل الجيد. تم العثور على الماس بشكل طبيعي، ولكن الآن حوالي 30٪ من جميع الماس الصناعي المستخدمة في الولايات المتحدة يتم إنتاجها. يتم تشكيل الكربون 14 في الطبقات العليا من التروبوسفير والستراتوسفير على ارتفاعات من 9-15 كم في التفاعل، والتي تودعها الأشعة الكونية. يتم تصنيع النيوترونات الحرارية، والتي تواجه نواة النيتروجين 14، تشكيل الكربون 14 والبروتون. وهكذا، 1.2 × 1010٪ من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي يحتوي على الكربون 14. يتم تهيمن الكويكبات الغنية بالكربون نسبيا في الأجزاء الخارجية لحزام الكويكبات في نظامنا الشمسي. لم يتم التحقيق مباشرة من هذه الكويكبات مباشرة من قبل العلماء. يمكن استخدام الكويكبات في الفحم الافتراضي على أساس الفضاء الخارجي، والتي قد تكون ممكنة في المستقبل، ولكنها مستحيلة حاليا من الناحية التكنولوجية.

نظائر الكربون

نظائر الكربون هي نواة ذرية تحتوي على ستة بروتونات بالإضافة إلى عدد من النيوترونات (من 2 إلى 16). الكربون لديه اثنين من الاستقرار وجدت في الطبيعة، النظير. Carbon-12 Isotope (12C) يشكل 98.93٪ من الكربون على الأرض، وكربون 13 (13C) يشكل 1.07٪ المتبقية. زيادة تركيز 12C كذلك في المواد البيولوجية، لأن التفاعلات الكيميائية الحيوية تميز 13C. في عام 1961، اعتمد الاتحاد الدولي للكيمياء النظيفة والتطبيقية (Jupak) من الكربون النظير 12 كأساس للمقاييس الذرية. تتم تحديد الكربون في تجارب مع الرنين المغناطيسي النووي (NMR) مع ISOTOPE 13C. الكربون 14 (14C) هو عرض مشعري طبيعي تم إنشاؤه في الغلاف الجوي العلوي (الستراتوسفير السفلي والتروبوسفير العلوي) بالتفاعل مع النيتروجين بأشعة كونية. في كميات تتبع على الأرض بمبلغ يصل إلى 1 جزء لكل تريليون (0.0000000001٪)، وخاصة في الغلاف الجوي والرواسب السطحية، على وجه الخصوص، الخث وغيرها من المواد العضوية. هذا النظائر تفكك في سياق β الانبعاثات 0.158 ميغ. نظرا لفترة قصيرة نسبيا من عمر النصف، 5730 سنة، 14C غائبة عمليا في الصخور القديمة. في الغلاف الجوي وفي الكائنات الحية، فإن مبلغ 14C ثابت تقريبا، ولكن ينقص في الكائنات الحية بعد الموت. يستخدم هذا المبدأ في مواعدة Radiocarbon، التي اخترعت في عام 1949، والتي كانت تستخدم على نطاق واسع لتحديد عصر مواد الكربون مع سن ما يصل إلى 40،000 سنة. هناك 15 نظائر كربون معروفة وأصغر حياة منها لديها 8C، والذي يتفكك بسبب انبعاث البروتونات وتوسل ألفا ولديه نصف عمر 1،98739 × 10-21 ثانية. توضح 19C غريبة هالة نووية، مما يعني أن دائرة نصف قطرها أكبر بكثير مما يمكن توقعه إذا كان الجوهر هو مجال كثافة ثابتة.

التعليم في النجوم

يتطلب تكوين نواة الكربون تصادما ثلاثي ثلاثي تقريبا لجزيئات ألفا (نوى الهيليوم) داخل جوهر نجمة عملاقة أو سوبر، والذي يعرف باسم عملية ألفا الثلاثية، لأن منتجات تفاعلات مزيد من ردود الفعل النووية الهيليوم مع يتم إنتاج الهيدروجين أو غيرها من كور الهيليوم عن طريق الليثيوم 5 والبريليوم. -8، على التوالي، كلاهما غير مستقر للغاية وتتلاشى على الفور تقريبا إلى حبات أصغر. يحدث هذا في درجات حرارة تزيد عن 100 ميجاكالفين وتركيز الهيليوم، غير المقبول في ظروف التوسع السريع والتبريد في الكون المبكر، وبالتالي لم تكن هناك كميات كبيرة من الكربون خلال انفجار كبير. وفقا للنظرية الحديثة لعلم الكونيات الفيزيائية، يتم تشكيل الكربون داخل النجوم في الفرع الأفقي عن طريق الاصطدام وتحويل نوى الهيليوم الثلاثة. عندما تموت هذه النجوم كأجهزة سوبرنوفا، يتم تبديد الكربون في الفضاء في شكل غبار. يصبح هذا الغبار مادة مركبة لتشكيل أنظمة ممتازة من الجيل الثاني أو الثالث مع الكواكب المستحقة. النظام الشمسي هو أحد هذه الأنظمة النجمية مع وفرة من الكربون، مما يسمح بوجود حياة كما نعرفه. CNO DICCE هي آلية دمج إضافية تتحكم في النجوم التي يعمل فيها الكربون كحافز. يتم اكتشاف التحولات الدوارة من أشكال النظائر المختلفة من أول أكسيد الكربون (على سبيل المثال، 12CO، 13CO و 18CO) في نطاق الطول الموجي في المخططات وتستخدم في دراسة النجوم التي تم إنشاؤها جديدة في السحب الجزيئية.

دورة الكربون

على الظروف الأرضية، تحويل عنصر واحد إلى آخر - هذه الظاهرة نادرة جدا. لذلك، فإن كمية الكربون على الأرض ثابتة بشكل فعال. وبالتالي، في العمليات التي تستخدم الكربون، يجب الحصول عليها من مكان ما والتخلص منها في مكان آخر. مسارات الكربون في البيئة تشكل دورة الكربون. على سبيل المثال، استخراج المنشآت الضوئية ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي (أو مياه البحر) وبناءها في الكتلة الحيوية، كما في دورة كالفين، عملية تثبيت الكربون. يتم تناول بعض هذه الكتلة الحيوية من قبل الحيوانات، في حين أن بعض الحيوانات من الكربون حيوانات في شكل ثاني أكسيد الكربون. دورة الكربون أكثر تعقيدا من هذه الدورة القصيرة؛ على سبيل المثال، مبلغ معين من ثاني أكسيد الكربون يذوب في المحيطات؛ إذا لم يتم استيعاب البكتيريا، فيمكن أن تصبح المادة الخضار القادمة أو الحيوانات النفطية النفط أو الفحم، مما يسلط الضوء على الكربون عند حرقه.

مركبات الكربون

يمكن أن تشكل الكربون سلاسل طويلة جدا من سندات الكربون الكربون المترابطة، ودعا خاصية تكوين سلاسل. سندات الكربون الكربون مستقرة. بفضل توقعات (تشكيل السلاسل)، يشكل الكربون اتصالات لا حصر لها. يوضح تقييم المركبات الفريدة أن كمية أكبر منها تحتوي على الكربون. يمكن إجراء بيان مماثل للهيدروجين، لأن معظم المركبات العضوية تحتوي أيضا على الهيدروجين. أبسط شكل من أشكال الجزيء العضوي هو الهيدروكربون - عائلة كبيرة من الجزيئات العضوية، والتي تتكون من ذرات الهيدروجين المرتبطة بسلسلة من ذرات الكربون. طول السلسلة، والسلاسل الجانبية والمجموعات الوظيفية تؤثر على خصائص الجزيئات العضوية. تم العثور على الكربون في جميع أشكال الحياة العضوية الشهيرة وهي أساس الكيمياء العضوية. عند الجمع بين الهيدروجين، يشكل الكربون العديد من الهيدروكربونات، التي تعد مهمة للصناعة كمبردات ومواد تشحيم ومذيبات، كمواد خام كيميائية لإنتاج البلاستيك والمنتجات البترولية، فضلا عن الوقود الأحفوري. بالاشتراك مع الأكسجين والهيدروجين، يمكن الكربون أن تشكل العديد من المجموعات من المركبات البيولوجية الهامة، بما في ذلك السكريات، Lignas، Chitins، الكحول، الدهون والأسترات العطرية، الكاروتنويدات والأمراض. مع النيتروجين، نماذج الكربون قلويدات، ومع إضافة الكبريت أيضا أشكال المضادات الحيوية والأحماض الأمينية ومنتجات المطاط. مع إضافة الفسفور إلى هذه العناصر الأخرى، فإنها تشكل الحمض النووي والحمض النووي الريبي الحمض النووي الريبي، وناقلات المدونة الكيميائية للحياة والفمام الفوسفات (ATP)، وأهم جزيء نقل الطاقة في جميع الخلايا الحية.

مركبات غير عضوية

عادة المركبات التي تحتوي على الكربون المرتبطة بالمعادن أو التي لا تحتوي على الهيدروجين أو الفلور، معالجتها بشكل منفصل عن المركبات العضوية الكلاسيكية؛ هذا التعريف غير صارم. من بينها أكاسيد الكربون البسيطة. الأكسيد الأكثر شهرة هو ثاني أكسيد الكربون (CO2). بمجرد أن تكون هذه المادة المكون الرئيسي في Paleoat Mosphere، ولكن اليوم هو العنصر الثانوي في جو الأرض. عند الذوبان في الماء، تشكل هذه المادة ثاني أكسيد الكربون (H2CO3)، ولكن، مثل معظم المركبات مع العديد من الأكسجين واحد متصل على كربون واحد، فمن غير المستقر. ومع ذلك، يتم تشكيل أيونات الكربونات المستقر للرنين من خلال هذا المتوسط. بعض المعادن الهامة هي الكربونات، وخاصة الكالسيت. غيظ الكربون (CS2) مشابه. أكسيد شائع آخر هو أول أكسيد الكربون (CO). يتم تشكيلها مع احتراق غير كامل وهو غاز عديم اللون دون رائحة. يحتوي كل جزيء على بوند ثلاثي وهو قطبي إلى حد ما، مما يؤدي إلى حقيقة أنه يرتبط باستمرار بجزيئات الهيموغلوبين، وتهدف الأكسجين، والذي يحتوي على تقارب أقل من الربط. سيانيد (CN-) لديه هيكل مماثل، لكنه يتصرف مثل أيونات هاليد (PSEDogalogen). على سبيل المثال، يمكن أن تشكل جزيء نيتريد السيانوجين (CN) 2)، مماثلة ل Halides Diatomal. أكاسيد أخرى غير عادية هي Suboxide الكربون (C3O2)، أول أكسيد الكربون غير المستقر (C2O)، ثاني أكسيد ثلاثية الأبعاد (CO3)، Cyclopentanepepton (C5O5)، CyclohexaneGEXON (C6O6) و Mellite Anhydride (C12O9). مع المعادن التفاعلية، مثل التنغستن، نماذج الكربون إما كملويق (C4-)، أو الأسيتيليدات (C2-2) مع تكوين سبائك ذات درجات حرارة ذوبان عالية. ترتبط هذه الأنيونات أيضا بالميثان والأسيتيلين، وكلاهما ضعيف جدا. خلال 2.5 بالكهرباء، يفضل الكربون لتشكيل السندات التساهمية. العديد من الكربونات هي المشابك التساهمية، مثل Carborund (SIC)، مما يشبه الماس. ومع ذلك، حتى الكرات الأكثر قباشرة والمالحة ليست اتصالا أيونيا تماما.

اتصالات المعدنية

تحتوي المركبات العضوية، بحكم تعريفها، اتصال واحد على الأقل من المعادن المعدنية. هناك مجموعة واسعة من هذه المركبات؛ تتضمن الفصول الرئيسية مركبات Alkyl-Metal Alkyl (على سبيل المثال، Tetraethyl Eleyl)، مركبات η2-Alkene (على سبيل المثال، ملح Zeise) ومركبات η3-Allyl (على سبيل المثال، ملطخة كلوريد Allylpalladium)؛ المعدين الذين تحتويون على Ligands Cyclopentadienyl (على سبيل المثال، الفاروسيني)؛ ومجمعات المعادن الكهيرية. هناك العديد من الكربونات من المعادن (على سبيل المثال، TetraCarboonyLnicel)؛ بعض العمال يعتقدون أن أول أكسيد الكربون يجند غير عضوي بحت، وليس ميتالو العضوي، المركب. على الرغم من أنه يعتقد أن الكربون يشكل فقط أربع سندات، إلا أنه يتم الإبلاغ عن مركب مثير للاهتمام يحتوي على ذرة الكربون العسكريين أوكتاهيدرال. كيشن هذا المركب هو 2+. يتم تفسير هذه الظاهرة من قبل أوروفيليا في العجلة الذهبية. في عام 2016، تم تأكيد أن HexamEthylbenzene يحتوي على ذرة الكربون من ستون نغمة، وعدم أربعة عاديين.

التاريخ والليل

يأتي اسم الكربون الإنجليزي (الكربون) من كاربو اللاتينية، مما يدل على "الفحم" و "الفحم"، من هنا شاحنة الكلمة الفرنسية، مما يعني "الفحم". في اللغة الألمانية والهولندية والدنماركية، عناوين الكربون - Kohlenstoff، Koolstof و Kulstof، على التوالي، كل شخص يعني حرفيا مادة الفحم. تم اكتشاف الكربون في أوقات ما قبل التاريخ وكان معروفا في السخام وأشكال الفحم في أقرب الحضارات الإنسانية. كانت الماس معروفة، ربما بالفعل في 2500 قبل الميلاد. في الصين، ورصد الكربون في شكل الفحم في الأوقات الرومانية من قبل نفس الكيمياء اليوم، عن طريق تسخين الخشب في هرم، مغطاة بالطين للقضاء على الهواء. في عام 1722، أظهر Rene Antooman Ferho Deamamur أن الحديد يتحول إلى فولاذ من خلال امتصاص أي مادة تعرف الآن باسم الكربون. في عام 1772، أظهر أنطوان Lavauzier أن الماس شكل الكربون؛ عندما أحرق عينات من الفحم والماس ووجدت أن أيا منهم لا ينتج أي ماء، وأن كلتا المواد أنتجت كمية متساو من ثاني أكسيد الكربون لكل غرام. في عام 1779، أظهر كارل فيلهلم شيليل أن الجرافيت، الذي كان يعتبر شكل زمني، بدلا من ذلك كان متطابقا للفحم، ولكن مع شوائب صغيرة من الحديد وأنه أعطى "حمض الهواء بالهندس" (وهو ثاني أكسيد الكربون) أثناء أكسدة حمض النتريك. في عام 1786، أكد العلماء الفرنسيون كلود لويس بيرول، Gaspard Montj و K. A. A. Vandermond أن الجرافيت كان الكربون بشكل أساسي، عندما كان يتأكسد في الأكسجين، كما فعلت Lavoisie تقريبا مع الماس. بقيت كمية معينة من الحديد مرة أخرى، والتي، وفقا للعلماء الفرنسيين، كانت ضرورية لهيكل الجرافيت. في منشوره، قدموا اسم الكاربون (الكلمة اللاتينية الكربونية) لعنصر في الجرافيت، والتي تم إصدارها كغاز عند حرق الجرافيت. ثم antoine lavoisier المدرجة الكربون كعنصر في كتابه المدرسي 789. يشمل Alllestop الكربون الجديد، الفوليرين، الذي تم اكتشافه في عام 1985، أشكالا نانوية، مثل Baccakes و NanoTubes. استقبلت اكتشافها - روبرت كيرل، هارولد مالو وريتشارد سلبللي - جائزة نوبل في الكيمياء في عام 1996. يؤدي الاهتمام المتجدد الناتج الناتج بأشكال جديدة إلى افتتاح Allotrops الغريبة الإضافية، بما في ذلك الكربون الزجاجي الذي يشبه الزجاج، وإدراك أن "الكربون غير المتبلور" غير متبلور تماما.

إنتاج

الجرافيت

تم العثور على الرواسب الطبيعية القابلة للحياة تجاريا من الجرافيت في أجزاء كثيرة من العالم، لكن المصادر الأكثر أهمية اقتصاديا تقع في الصين والهند والبرازيل وكوريا الشمالية. تحتوي رواسب الجرافيت على أصل متحول، تم اكتشافه في تركيبة مع كوارتز وميكا ومقايضات ميدانية في أرصاد وحسنات رملية Gneis and Methampic وحيد الحجر الجيري في شكل عدسات أو عاشت، سميكة في بعض الأحيان في بضعة أمتار أو أكثر. كانت مخزون الجرافيت في BOREDLE، كمبرلاند، إنجلترا، في بداية حجم ونقاء كافية، حتى القرن التاسع عشر، تم صنع أقلام الرصاص ببساطة عن طريق نشر كتل من الجرافيت الطبيعي على الشرائط قبل التمسك الشرائط في الخشب. اليوم، يتم الحصول على رواسب صر أصغر من قبل طحن سلالة الوالدين والسباحة الجرافيت أسهل على الماء. هناك ثلاثة أنواع من الجرافيت الطبيعي - غير متبلور، متقشر أو بلوري. جرافيت غير متبلور لديه أدنى جودة وهو الأكثر شيوعا. على عكس العلوم، تشير الصناعة غير المتبلورة إلى حجم صغير جدا من البلورة، وليس إلى عدم وجود بنية بلورية كاملة. يتم استخدام كلمة "غير متبلولة" لتعيين المنتجات مع كمية منخفضة من الجرافيت وهي أرخص الجرافيت. تقع الودائع الكبيرة من الجرافيت غير المتبلور في الصين وأوروبا والمكسيك والولايات المتحدة. الجرافيت المسطح أقل شيوعا ولديها جودة أعلى من غير متبلور؛ يبدو أن لوحات منفصلة تبلورت في الصخور المتحولة. سعر الجرافيت الحبيبية يمكن أن تتجاوز أربع مرات سعر غير متبلور. يمكن إعادة تدوير Cachet Graphite من نوعية جيدة في الجرافيت القابل للتوسيع للعديد من التطبيقات، مثل مكافحة النظارة. تقع رواسب الجرافيت الأساسية في النمسا والبرازيل وكندا والصين وألمانيا ومدغشقر. الجرافيت السائل أو الإقطاع هو نوع الجرافيت الطبيعي الأكثر نادرا وأكثر قيمة من الجرافيت الطبيعي. إنه في الأوردة على طول الاتصالات المتطفلة في مشاهد صلبة، وهي ملغومة تجاريا فقط في سري لانكا. وفقا ل USGS، بلغ إنتاج الجرافيت الطبيعي العالمي في عام 2010 1.1 مليون طن، في حين تم إنتاج 800000 طن في الصين، 130،000 طن في البرازيل - 76000 طن، في كوريا الشمالية - 30،000 طن وكندا - 25000 طن. لم يتم استخراج الجرافيت الطبيعي في الولايات المتحدة، ولكن في عام 2009 118000 طن من الجرافيت الاصطناعية تم إنتاجها بقيمة تقديرية قدرها 998 مليون دولار.

الماس

يتم التحكم في إمدادات الماس من قبل عدد محدود من الشركات، وكذلك التركيز للغاية في عدد قليل من الأماكن في جميع أنحاء العالم. فقط جزء صغير جدا من خام الماس يتكون من الماس الحقيقي. يتم سحق RUDA خلالها من الضروري اتخاذ تدابير لمنع تدمير الماس الكبير في هذه العملية، ثم يتم فرز الجزيئات حسب الكثافة. اليوم، يتم استخراج الماس في الكسور مع الماس الغني باستخدام مضان الأشعة السينية، وبعد ذلك يتم تنفيذ الخطوات الأخيرة للفرز يدويا. قبل استخدام استخدام الأشعة السينية، تم الانفصال باستخدام مواد التشحيم؛ ومن المعروف أنه تم اكتشاف الماس فقط في الرواسب الغرينية في جنوب الهند. من المعروف أن الماس أكثر ميلا للتمسك بالكتلة من المعادن الأخرى في خام. كانت الهند الرائدة في إنتاج الماس من لحظة افتتاحها في القرن التاسع قبل الميلاد حتى منتصف القرن الثامن عشر من عصرنا، ولكن تم استنفاد الإمكانات التجارية لهذه المصادر بحلول نهاية القرن الثامن عشر، و في ذلك الوقت تم تقصيم الهند من قبل البرازيل، حيث تم العثور على الماس الأول في عام 1725. بدأ إنتاج الماس من الودائع الأولية (Kimberlites و Lamproitts) فقط في 1870s، بعد اكتشاف حقول الماس في جنوب إفريقيا. زاد إنتاج الماس بمرور الوقت، وتم تجميع 4.5 مليار قيراط فقط من هذا التاريخ. تم استخراج حوالي 20٪ من هذه الكمية فقط على مدار السنوات الخمس الماضية، وعلى مدار السنوات العشر الماضية، بدأت 9 ودائع جديدة، و 4 آخرون ينتظرون اكتشاف سريع. تقع معظم هذه الودائع في كندا، زيمبابوي، أنغولا وشيء واحد في روسيا. في الولايات المتحدة، تم اكتشاف الماس في أركنساس، كولورادو ومونتانا. في عام 2004، أدى الاكتشاف المذهل للماس المجهري في الولايات المتحدة إلى إطلاق سراح الشامل في يناير 2008 من عينات من أنابيب كيمبرليت في الجزء البعيد من مونتانا. اليوم، توجد حقول الماس الأكثر قابلية للحياة تجاريا في روسيا وبوتسوانا وأستراليا وجمهورية الكونغو الديمقراطية. في عام 2005، قدمت روسيا خمسة مرحلة عالمية تقريبا من الماس، وفقا للخدمة الجيولوجية البريطانية. في أستراليا، وصلت أغنى الأنبوب الأثاني إلى مستويات الإنتاج الذروة في 42 طن متري (41 طنا، 46 طن قصيرة) سنويا في التسعينيات. هناك أيضا مجالات تجارية، يتم تنفيذ الإنتاج النشط الذي يتم به في الأراضي الشمالية الغربية في كندا، سيبيريا (أساسا في إقليم ياكوتيا، على سبيل المثال، في أنبوب السلام وفي أنبوب ناجح)، في البرازيل، كما كذلك في شمال وغرب أستراليا.

التطبيقات

الكربون ضروري لجميع أنظمة المعيشة المعروفة. بدون ذلك، فإن وجود الحياة مستحيل، كما نعرفها. يشير الاستخدام الاقتصادي الرئيسي للكربون، باستثناء الطعام والخشب، إلى الهيدروكربونات، بادئ ذي بدء، إلى الوقود الأحفوري من قبل غاز الميثان والنفط الخام. تتم معالجة النفط الخام من قبل مصفاة البنزين والكيروسين وغيرها من المنتجات. السليلوز هو بوليمر طبيعي يحتوي على الكربون الناتج عن النباتات في شكل شجرة، والقطن، والكتان والقنب. يتم استخدام السليلوز بشكل أساسي للحفاظ على هيكل النباتات. البوليمرات الكربون ذات قيمة تجارية من أصل حيواني تشمل الصوف والكشمير والحرير. مصنوعة من بلاستيك من بوليمرات الكربون الاصطناعية، وغالبا ما يتم تضمين ذرات الأكسجين والتريتروجين من خلال فترات منتظمة إلى سلسلة البوليمر الرئيسية. المواد الخام للعديد من هذه المواد الاصطناعية تأتي من النفط الخام. استخدام الكربون ومركباتها متنوعة للغاية. يمكن للكربون أن تشكل سبائك الحديد مع الحديد، والأكثر شيوعا منها الصلب الكربوني. يتم دمج الجرافيت مع الطين، وتشكيل "الرصاص" المستخدمة في أقلام الرصاص المستخدمة للكتابة والرسم. يستخدم أيضا كتشحيم وصباغة كمواد صب في إنتاج الزجاج، بأقطاب كهربائية للبطاريات الجافة والجلفنة والألفانطحاب الجلفاني، في فرش للمحركات الكهربائية وكربد نيوتروني في المفاعلات النووية. يستخدم الفحم كمواد لصناعة الأعمال الفنية، كشواء لشواء، لصهر الحديد وله العديد من التطبيقات الأخرى. تستخدم الخشب والفحم والزيت كوقود لإنتاج الطاقة والتدفئة. تستخدم الماس جودة عالية في إنتاج المجوهرات، وتستخدم الماس الصناعي في أدوات الحفر والقطع وتلميعها لمعالجة المعادن والحجر. مصنوعة من البلاستيك من الهيدروكربونات الأحفورية، ويتم استخدام ألياف الكربون بواسطة الانحلال الحراري للألياف البوليستر الاصطناعية لتعزيز البلاستيك مع تكوين مواد مركبة متقدمة وخفيفة. يتم صنع ألياف الكربون من الانحلال الحراري من الخيوط المبثوقة والممتد من مادة البولي أكريلونيتريل (مقلاة) وغيرها من المواد العضوية. يعتمد البنية البلورية والخصائص الميكانيكية للألياف على نوع المواد المصدر والمعالجة اللاحقة. تتمتع ألياف الكربون المصنوعة من المقلاة بنية تشبه خيوط الجرافيت الضيقة، ولكن العلاج الحراري يمكن إعادة ترتيب الهيكل في ورقة مستمرة. نتيجة لذلك، تحتوي الألياف على قوة الشد المحددة أعلى من الصلب. يستخدم السخام الكربون كصباغ سوداء في الدهانات المطبوعة، والطلاء الزيوت وذو الماء للفنانين، ورق الكربون، إنهاء السيارات، طابعات الحبر والليزر. يستخدم السخام الكربون أيضا كحشم في منتجات المطاط، مثل الإطارات والاتصالات البلاستيكية. يستخدم الكربون المنشط كامتصاص وممتصر في مواد التصفية في مثل مجموعة متنوعة من التطبيقات كأقنعة الغاز، وتنقية المياه وقلاطيات المطبخ، وكذلك في الطب لامتصاص السموم أو السموم أو الغازات من الجهاز الهضمي. يستخدم الكربون في الحد الكيميائي في درجات حرارة عالية. يستخدم فحم الكوك لاستعادة خام الحديد في الغدة (ذوبان). يتحقق الصلب تصلب بسبب تسخين مكونات الصلب النهائية في مسحوق الكربون. كربيدات السيليكون، التنغستن، البورون والتيتانيوم هي من بين أصعب المواد وتستخدم كخطوط للقطع وطحنها. تعوض مركبات الكربون معظم المواد المستخدمة في الملابس، مثل المنسوجات الطبيعية والخلوانية والجلد، وكذلك جميع الأسطح الداخلية تقريبا في متوسطة أخرى غير الزجاج والحجر والمعادن.

الماس

تنقسم صناعة الماس إلى فئتين، واحدة منها ماس عالي الجودة (الأحجار الكريمة)، والآخر - الماس الطبقي الصناعي. على الرغم من وجود تجارة كبيرة في كل من أنواع الماس، فإن كلا الأسواق يتصرف بشكل مختلف تماما. على عكس المعادن الثمينة، مثل الذهب أو البلاتين، لا يتم تداول الماس من الأحجار الكريمة كسلع: للبيع الماس هناك بدل مهم، وسوق إعادة بيع الماس ليست نشطة للغاية. يتم تقدير الماس الصناعي، وخاصة صلابة الموصلية الحرارية، في حين أن الصفات الإنذائية من الوضوح والألوان غير ذات صلة بشكل رئيسي. حوالي 80٪ من الماس الملغوم (يساوي حوالي 100 مليون قيراط أو 20 طنا سنويا) غير مناسب للاستخدام، وتستخدم في الصناعة (خردة الماس). الماس الاصطناعي، الذي اخترع في الخمسينيات، وجدت على الفور تقريبا التطبيقات الصناعية؛ كل عام يتم إنتاج 3 مليارات قيراط (600 طن) من الماس الاصطناعي. الماس المهيمنة الاستخدام الصناعي هو قطع، حفر، طحن وتلميع. معظم هذه التطبيقات لا تتطلب ماس كبير؛ في الواقع، يمكن استخدام معظم الماس من الجودة الثمينة، باستثناء الماس الصغير، في الصناعة. يتم إدخال الماس في نصائح الحفر أو شفرات المنشار أو الأرض في مسحوق للاستخدام في طحن وتلميع. تتضمن التطبيقات المتخصصة استخدام في المختبرات كتخزين تجارب عالية الضغط، محامل عالية الأداء واستخدام محدود في النوافذ المتخصصة. بفضل الإنجازات الموجودة في إنتاج الماس الاصطناعي، تصبح التطبيقات الجديدة ممكنا عمليا. يتم دفع الكثير من الاهتمام للاستخدام المحتمل للماس كأنشر أشباه الموصلات مناسبة للشفاهات، وبسبب الموصلية الحرارية الاستثنائية كمبرد في الإلكترونيات.

يقع الكربون في النظام الدوري للعناصر في الفترة الثانية في مجموعة IVA. التكوين الإلكتروني للذرة الكربون lS 2 2S 2 2P 2.عندما تكون متحمسا، تتحقق حالة الإلكترون بسهولة، حيث توجد أربع إلكترونات غير متفوقة على أربعة مدارات ذرية خارجية:

هذا ما يفسر لماذا عادة ما يكون الكربون في المركبات مسافرا. ذكرت المساواة في ذرة الكربون لعدد إلكترونات التكافؤ بعدد مدارات التكافؤ، بالإضافة إلى النسبة الفريدة لشحن النواة وراديوس الذرة إن القدرة على إرفاقها بسهولة بنفس القدر وإعطاء الإلكترونات اعتمادا على خصائص الشريك (القسم 9.3.1). نتيجة لذلك، تتميز الكربون بدرجات مختلفة من الأكسدة من -4 إلى +4 وسهولة تهجين مداراتها الذرية حسب النوع sP 3، SP 2و sP 1.في تشكيل السندات الكيميائية (الطائفة 2.1.3):

كل هذا يعطي الكربون الفرصة لتشكيل سندات عادية ومزدوجة وثلاثية ليس فقط فيما بينها، ولكن أيضا مع ذرات العناصر الأخرى - العضوان. قد يكون لدى الجزيئات التي تم تشكيلها في نفس الوقت هيكل خطي ومتفرج وسيكل.

نظرا لتنقلات الإلكترونات الشائعة -Mo، التي تشكلت بمشاركة ذرات الكربون، يحدث تحولها نحو ذرة عنصر أكثر إلكترونيا (تأثير حثي)، مما يؤدي إلى القطبية ليس فقط من هذا الصدد، ولكن أيضا الجزيئات بشكل عام وبعد ومع ذلك، فإن الكربون، بسبب متوسط \u200b\u200bالقيمة الإلكترونية (0E0 \u003d 2.5)، يشكل التواصل الضعيف مع ذرات مجموعات العناصر الأخرى الأخرى (الجدول 12.1). في وجود روابط متوافقة في الجزيئات (القسم 2.1.3)، تحدث أزواج الإلكترونات والبخار الإلكترونية مع محاذاة كثافة الإلكترون وأطوال الارتباط في هذه الأنظمة في الجزيئات.

من موقف تفاعلية المركبات، تلعب القدرة الاستقصائية للروابط دورا كبيرا (القسم 2.1.3). كلما زاد من القابلية للاتصال، كلما ارتفعت تفاعليها. يعكس اعتماد الاستقطاب السندات المحتوية على الكربون على طبيعته السلسلة التالية:

تشير جميع البيانات المدروسة حول خصائص السندات التي تحتوي على الكربون إلى أن الكربون في المركبات يتشكل، من ناحية، سندات قوية قوية جدا فيما بينها ومجموعات عضوية أخرى، ومن ناحية أخرى، فإن أزواج الإلكترونية العامة لهذه الاتصالات هي تماما متعمد. نتيجة لذلك، قد يحدث كل من زيادة في تفاعلية هذه السندات والاستقرار. هذه هي ميزات المركبات التي تحتوي على الكربون وجعل الكربون عضوي رقم واحد.

خصائص الأحماض الأساسية لمركبات الكربون.أكسيد الكربون (4) هو أكسيد الحمضي، وحمض الفحم المناسبة من الفحم H2CO3 هو الحمض الضعيف. جزيء أكسيد الكربون (4) غير قطبي، وبالتالي فإنه يذوب بشكل سيء في الماء (0.03 مول / لتر عند 298 ك). في الوقت نفسه، يتم تشكيل هيدرات ثاني أكسيد الكربون H2O في الكسارة، حيث يوجد ثاني أكسيد الكربون في تجويف زميل جزيئات المياه، ثم يتحول هذا الهيدرات ببطء وعكسها إلى H2CO3. معظم أكسيد الكربون المذاب في الماء (4) في شكل هيدرات.

في الجسم في كريات الدم الحمراء تحت عمل توازن إنزيم Carboanhydrase بين Hydrate CO2 H2O و H2CO3 يتم تعيين بسرعة كبيرة. هذا يتيح لك إهمال وجود ثاني أكسيد الكربون في شكل هيدرات في الإرياني، ولكن ليس في بلازما الدم، حيث لا توجد جرماندراز. ينفصل H2CO3 الناتج في الظروف الفسيولوجية إلى أنيون بيكربونات، وفي أنيون متوسطة قلوية أكثر

حامض الكلفيات موجود فقط في الحل. إنه يشكل صفين من الأملاح - الهيدروكربونات السينية (NACANosis، CA (NS0 3) 2) وكربونات (NA2SOS، SASOZ). في الماء، تذوب بيكربونات أفضل من الكربونات. في حلول مائية من أملاح حمض الكربونيك، وخاصة الكربونات، يتم حدوثها بسهولة من خلال أنيون، مما يخلق بيئة قلوية:

مواد مثل شرب الصودا NAHC03؛ يتم استخدام Mel Sasoz، White Magnesia 4MGC03 * MG (OH) 2 * H2O، هيدروليج مع تشكيل صورة متوسطة قلوية، كمضاد لأناسيد (أحماض تحييد) للحد من زيادة حموضة في عصير المعدة:

يشكل مزيج من حامض الكلف والهيدروكربونات أيون (H2CO3، NSO3 (-) نظام عازلة هيدروكربونات (الطائفة. 8.5) نظام المخزن المؤقت -Clavny من بلازما الدم، والذي يضمن ثبات درجة الحموضة في الدم في PH \u003d 7.40 ± 0.05.

إن وجود الهيدروكربونات الكالسيوم والمغنيسيوم في المياه الطبيعية تسبب صلابةهم الزمنية. عند الغليان مثل هذه المياه، يتم القضاء على صلابة. ويرجع ذلك إلى التحلل المائي في HCO3 Anion (-))، التحلل الحراري لحمض الكفار وروابط الكالسيوم وإكساس المغنيسيوم في شكل مركبات CAS0 3 و MG (OH) 2

يحدث تكوين MG (OH) 2 عن إجمالي التحلل المائي وفقا ل Cations المغنيسيوم، تتدفق في ظل هذه الشروط بسبب الذوبان الأصغر من MG (0H) 2 مقارنة مع MGC0 3.

في الممارسة الطبية والبيولوجية، بالإضافة إلى حمض الجوز، من الضروري التعامل مع الأحماض التي تحتوي على الكربون الأخرى. هذه هي في المقام الأول مجموعة كبيرة من الأحماض العضوية المختلفة، وكذلك حمض HCN SINYL. من موضع الخصائص الحمضية، فإن قوة هذه الأحماض مختلفة:

هذه الاختلافات ترجع إلى التأثير المتبادل للذرات في الجزيء، وطبيعة التواصل المنفصلة ومقاومة أنيون، أي قدرتها على حساسية التهمة.

حمض السنيل، أو السينطون، HCN - عديم اللون، سائل متقلب (T KIP \u003d26 درجة مئوية) مع رائحة اللوز المرير مختلطة بالماء في أي نسب. في حلول مائية، يتصرف مثل حمض ضعيف جدا، يسمى الأملاح منها السيجن. السيانيدين من المعادن القلوية والقلوية القلوية قابلة للذوبان في الماء، في حين أنهم هيدروليجون من قبل أنيون، بسبب رائحة حلولهم المائية مع حمض الأزرق (رائحة اللوز المرير) ولها PH\u003e 12:

مع تأثيرات طويلة الأجل ثاني أكسيد الكربون الوارد في الهواء، تتحلل السيانيدات مع إطلاق حمض الأزرق:

نتيجة لهذا التفاعل، سيانيد البوتاسيوم (سيانيد البوتاسيوم) وحلولها مع تخزين طويل الأجل فقدان سميته. Cyanide Anion هو واحد من أقوى السموم غير العضوية، لأنه من الناشط النشط وتشكل بسهولة مركبات معقدة مستقرة مع الإنزيمات التي تحتوي على 3+ و CU2 (+) كأوينيكومبليكس (ثانية. 10.4).

خصائص redox.نظرا لأن الكربون في المركبات قد تظهر أي درجات من الأكسدة من -4 إلى +4، ثم أثناء التفاعل، فإن الكربون المجاني يمكن أن يعطي وإرفاق الإلكترونات أو التمثيل وفقا لعامل تقليل أو وكيل مؤكسد، اعتمادا على خصائص الكاشف الثاني:

في تفاعل عوامل مؤكسدة قوية مع المواد العضوية، قد تحدث الأكسدة غير المكتملة أو الكاملة من ذرات الكربون لهذه المركبات.

في ظل ظروف الأكسدة اللاهوائية مع عدم وجود أو في غياب الأكسجين، يمكن أن تتحول ذرات الكربون المركب العضوي، اعتمادا على محتوى ذرات الأكسجين في هذه المركبات والظروف الخارجية، إلى C0 2، CO، C وحتى الفصل 4 ، ويتم تحويل العضوية المتبقية إلى H2O، NH3 و H2S.

في الجسم، يتم وصف الأكسدة الكاملة للمركبات العضوية مع الأكسجين في وجود إنزيمات أوكسيديز (الأكسدة الهوائية) من قبل المعادلة:

من المعادلات المذكورة أعلاه من ردود الفعل الأكسدة، يمكن ملاحظة أنه في المركبات العضوية، فإن درجة الأكسدة تتغير فقط ذرات الكربون، وذرات العضوية المتبقية تحتفظ بدرجة الأكسدة.

مع ردود الفعل الهيدروججية، أي إضافة الهيدروجين (عامل الحد) من قبل سندات متعددة، والتي تشكل ذرات الكربون لها تقلل من درجة الأكسدة (المؤكسدة):

ردود الفعل العضوية للاستبدال مع حدوث سندات وسيطة جديدة، على سبيل المثال، في رد فعل نوريز، هي أيضا ردود فعل تأكسدة في ذرات الكربون تعمل كعوامل مؤكسدة، ومزيلات الذرات المعدنية:

يلاحظ ذلك في تشكيل تكوين مركبات معدنية:

في الوقت نفسه، في ردود فعل الأليفة مع حدوث سندات وسيطة جديدة، يلعب دور الوكيل المؤكسد وكيل الحد من ذرات الكربون من الركيزة والكاشف، على التوالي:

نتيجة لردود أفعال الكاشف القطبية، فإن إحدى ذرات الكربون يقلل من درجة الأكسدة، مما يدل على خصائص الأكسدة، والآخر يزيد من درجة الأكسدة، والتحدث مع عامل التقليل:

في هذه الحالات، رد فعل الأكسدة الداخلية من ذرات الكربون الركيبية، أي العملية dysmulation.بموجب عمل الكاشف الذي لا يعرض خصائص الأكسس.

ردود الفعل النموذجية للإغراق داخل النزاع في المركبات العضوية بسبب ذرات الكربون الخاصة بهم هي ردود الفعل على تفكيك الأحماض الأمينية أو أحماض كيتوك، وكذلك رد فعل إعادة ترتيب المركبات العضوية، التي تم النظر فيها في القسم. 9.3. أمثلة التفاعلات العضوية، وكذلك رد الفعل من القسم. 9.3 تشير بشكل مقنع إلى أن ذرات الكربون في المركبات العضوية يمكن أن تكون مؤكسدة، وتقليل الوكلاء.

ذرة الكربون في اتصال- المؤكسدون، إذا كان عدد سنداته، نتيجة رد الفعل، عدد سنداتها مع ذرات العناصر الأقل إلكترونية الزيادات (الهيدروجين والمعادن)، لأنه، جذب الإلكترونات العامة لهذه السندات، ذرة الكربون قيد الدراسة تقلل من درجة الأكسدة وبعد

ذرة الكربون في اتصال- الحد من الوكيل إذا كان عدد الاتصالات مع ذرات المزيد من العناصر الكهربية يزيد نتيجة رد الفعل(سلبيات)، نظرا لأن الإخراج الإلكترونات العامة لهذه الروابط من نفسها، فإن ذرة الكربون المعنية في السؤال يزيد من درجة الأكسدة.

وبالتالي، فإن العديد من ردود الفعل في الكيمياء العضوية بسبب الازدواجية والأكسدة والاخليا من ذرات الكربون هي الأكسدة. ومع ذلك، على النقيض من ردود الفعل هذه على الكيمياء غير العضوية، قد يرافق إعادة توزيع الإلكترونات بين الوكيل المؤكسد وكيل الحد من المركبات العضوية إزاحة الزوج الإجمالي الإجمالي من الرابطة الكيميائية إلى الذرة التي تؤدي دور المؤكسدة وكيل. في هذه الحالة، يمكن الحفاظ على هذا الصدد، ولكن في حالات الاستقطاب القوي، يمكن كسره.

خصائص كاملة من مركبات الكربون.في Atom الكربون في المركبات، لا توجد أزواج إلكترونية ضعيفة، وبالتالي يمكن أن تكون مركبات الكربون التي تحتوي فقط على علاقات متعددة بمشاركتها. نشط بشكل خاص في عمليات التعقيد - القطبات من الاتصالات القطبية الثلاثية لأول أكسيد الكربون (2) وأنيون حمض الميكانيكي.

في جزيء أكسيد الكربون (2)، تشكل ذرات الكربون والأكسجين خلية واحدة وخلية واحدة بسبب متداخلة متبادلة لمداراتهم الذرية 2R في آلية التبادل. الاتصالات الثالثة، أي مسابقة أخرى، تشكلت وفقا لآلية المانحين المقبولين. المقبول هو الحرة الذرية أو البتات من ذرة الكربون المجانية، والمانح هو ذرة الأكسجين، والتي توفر زوجا من الإلكترونات مع مدارات 2P:

يوفر زيادة تعدد الاتصالات هذا الجزيء، والاستقرار العالي والخمز الذاتي في ظل الظروف العادية من موضع قاعدة الحمض (CO - الأكسيد غير المواتية) وخصائص الأكسدة (عامل تقليل المشترك T\u003e1000 ك). في الوقت نفسه، فإنه يجعله ليجاند نشط في ردود فعل التعقيد مع الذرات والكهات المعدنية D، في المقام الأول مع الحديد، والتي تشكل بها مكواة Pentarbonyl الحديد - السائل السام النفايات:

تعد القدرة على تشكيل مركبات معقدة مع Cations D-Metals هي سبب سامة أكسيد الكربون (H) لأنظمة المعيشة (القسم. 10.4) نظرا لتدفق ردود الفعل التي يمكن عكسها مع الهيموغلوبين و OXYMEMOGLOBIN التي تحتوي على 2+ كاتيشن، مع تكوين Carboxygemoglobin:

يتم تحويل هذه التوازن نحو تكوين carboxygemoglobin nnbso، والاستقرار الذي يزيد 210 مرة عن Oxygemoglobin nnbo2. هذا يؤدي إلى تراكم Carboxygemoglobin في الدم، وبالتالي، إلى انخفاض في قدرته على حمل الأكسجين.

في Anonyl Acid ANIONION، تضم CN أيضا الاستقطاب بسهولة - الإلكترونات، وهذا هو السبب في أنه يشكل بشكل فعال للمجمعات مع المعادن D، بما في ذلك المعادن من الحياة المدرجة في الإنزيمات. لذلك، السيانيدات هي مركبات سامة للغاية (ثانية 10.4).

دورة الكربون في الطبيعة.تستند دورة الكربون في الطبيعة بشكل أساسي إلى أكسدة واسترداد الكربون (الشكل 12.3).

من الغلاف الجوي والهزر من النباتات استيعاب (1) أكسيد الكربون (4). يتم استهلاك جزء من كتلة النبات (2) من قبل الرجل والحيوانات. تنفس الحيوانات وتقلع بقاياها (3)، وكذلك التنفس من النباتات، وتطعن النباتات الميتة وحرق الخشب (4) العودة الجو والجو ثاني أكسيد الكربون المائي. عملية تمعدن النباتات (5) والحيوانات (6) مع تشكيل الخث، الفحم الأحفوري، النفط، الغاز يؤدي إلى انتقال الكربون إلى الحفريات الطبيعية. في نفس الاتجاه، تحدث ردود الفعل الحمضية الرئيسية (7) بين ثاني أكسيد الكربون والصخور المختلفة مع تكوين الكربونات (متوسط، حمضي أساسي):

يؤدي هذا الجزء غير العضوي من الدورة إلى فقدان ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي والجهاز المائي. النشاط البشري على احتراق ومعالجة الفحم والنفط والغاز (8)، الحطب (4)، على العكس من ذلك، مع إثراء فائض بيئة أكسيد الكربون (4). لفترة طويلة، كان هناك ثقة في ذلك، بفضل التمثيل الضوئي، تظل تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ثابتا. ومع ذلك، في الوقت الحاضر، فإن الزيادة في محتوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بسبب النشاط البشري غير مقصودة بفقدانها الطبيعي. ينمو إجمالي القبول من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي في تقدم هندسي بنسبة 4-5٪ سنويا. وفقا للحسابات في عام 2000، سيصل محتوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى حوالي 0.04٪ بدلا من 0.03٪ (1990).

بعد النظر في خصائص وميزات المركبات التي تحتوي على الكربون، يجب أن تؤكد مرة أخرى على الدور الرائد للكربون

تين. 12.3.محكمة الكربون ب. طبيعة سجية

organogen رقم 1: أولا، تشكل ذرات الكربون هيكل عظمي الجزيئات المركبة العضوية؛ ثانيا، تلعب ذرات الكربون دورا رئيسيا في العمليات المؤكسدة والحد، لأن ذرات جميع الأعضاء هي الأكثر سمية الكربون هو الأكسدة الأكثر تميزا واندماجا. تعرف على المزيد حول خصائص المركبات العضوية - راجع وحدة الرابع "أساسيات الكيمياء البيولوجية".

الخصائص العامة والدور البيولوجي لعناصر R-Runement of The Iva Group.نظيرات الكربون الإلكترونية هي عناصر المجموعة IVA: SILICON SI، Germany Ge، Tin SN و PB الرصاص (انظر الجدول 1.2). يتزايد رضو ذرات هذه العناصر بشكل طبيعي بزيادة في رقم التسلسل، وتناقص طاقة التأين والكهرباء بشكل طبيعي (الطائفة 1.3). لذلك، أول عنصرين للمجموعة: الكربون والسيليكون - غير المعادن النموذجية، وألمانيا، القصدير، الحياز، لأنها أكثر سمة من سمات الإلكترونات. في GE - SN - PB، يتم تعزيز الخصائص المعدنية.

من موقع خصائص الأكسدة، فإن العناصر C و SI و GE و SN و PB في ظل الظروف العادية مقاومة بما فيه الكفاية فيما يتعلق بالهواء والماء (SN و PB المعادن - بسبب تكوين فيلم أكسيد على السطح). في الوقت نفسه، مركبات الرصاص (4) - مؤكسد قوي:

الخصائص الشاملة هي الأكثر رسوخا في الرصاص، نظرا لأن كيتسيس PB 2+ تعد مجمعات قوية مقارنة باتخاذ كايسات عناصر P الباقية لمجموعة IVA. كاتيونات الرصاص تشكل مجمعات قوية مع bioligands.

تختلف عناصر مجموعة IVA بحدة من قبل المحتوى في الجسم وفي الدور البيولوجي. يلعب الكربون دورا أساسيا في النشاط الحيوي للجسم، حيث يكون محتوىها حوالي 20٪. المحتوى الموجود في مجموعة العناصر IVA المتبقية في غضون 10 -10 -3٪. في الوقت نفسه، إذا كان السيليكون والجرمانيوم يلعب بلا شك دور مهم في حياة الجسم، والقصدير وخاصة الرصاص سامة. وبالتالي، مع نمو الكتلة الذرية من عناصر IVA، تزداد سمية مركباتهم.

يتكون الغبار من جزيئات الفحم الفحم السيو 2 أو جزيئات سيليكا، مع تأثير منهجي على الرئتين يسبب الأمراض - الالتهابهان التلفون الالتهابه الزجاجية. في حالة غبار الفحم، هذا هو شكل مفترق من عمال المناجم. عند استنشاق الغبار الذي يحتوي على SI02، يحدث Sillicososos. لم يتم إنشاء آلية تطوير الالتهاب الرئوي بعد. من المفترض أنه مع اتصال طويل الأمد من حبيبات السيليكات مع السوائل البيولوجية، يتم تشكيل حمض البولي الكريزي SI02 YH2O في حالة هلام، التي تؤدي ترسبها في الخلايا إلى وفاتها.

من المعروف أن التأثير السام للرصاص للبشرية لفترة طويلة. أدى استخدام الرصاص لتصنيع الأطباق وأنابيب المياه إلى التسمم الجماعي للناس. حاليا، لا يزال الرصاص هو أحد الملوثات البيئية الرئيسية، لأن رئيس المركبات الرصاص في الغلاف الجوي هو أكثر من 400000 طن سنويا. الرصاص يتراكم أساسا في الهيكل العظمي في شكل RZ فوسفات منخفض قابل للذوبان (P04) 2، وفي إزالة المعادن للعظام، هناك تأثير سام منتظم على الجسم. لذلك، الرصاص يشير إلى السموم التراكمية. يتم توصيل سمية مركبات الرصاص في المقام الأول بممتلكاتها المعقدة التي تشكلها وتقارب أكبر ل Biolygandam، وخاصة تحتوي على مجموعات Sulfhydryl (-SH):

يؤدي تكوين مركبات معقدة للأيونات الرصاصة مع البروتينات والفوسفوليبيدات والنيوكليوتيدات إلى مواد تدوينها. في كثير من الأحيان، تمنع الأيونات الرصاص المكونات المعدنية من EM 2+، وضحاها كاتيونات معادن الحياة:

الرصاص ومركباتها تنتمي إلى السموم التي تعمل بشكل رئيسي على الجهاز العصبي والأوعية الدموية والدم. في هذه الحالة، تؤثر مركبات الرصاص على توليفة البروتين، توازن الطاقة في الخلايا وأجهزةها الوراثية.

في الطب، كما يتم استخدام وكلاء مطهر خارجي ملزم: read recetate pb (snzsoo) 2 zn2o (الدرجات الرصاص) والرصاص (2) أكسيد RBO (الجص الرصاص). تتفاعل الأيونات الرائدة من هذه المركبات مع البروتينات (الزلال) من السيتوبلازم للخلايا والأنسجة الميكروبية، تشكيل الأفلامات تشبه هلام. تكوين المواد الهلامية تقتل الميكروبات، بالإضافة إلى ذلك، يجعل من الصعب اختراقها في خلايا الأنسجة، مما يقلل من الاستجابة الالتهابية المحلية.

(الإلكترون الأول)

كربون (الرمز الكيميائي ج) العنصر الكيميائي للمجموعة الرابعة من المجموعات الفرعية الرئيسية للفترة الثانية من نظام mendeleev الدوري، رقم التسلسل 6، الكتلة الذرية للمزيج الطبيعي من النظائر 12.0107 جم / مول.

قصة

كربون في شكل فحم، تم استخدامه في العصور القديمة العميقة لصهر المعادن. تعتزم تعديلات allotropic من الماس الكربون والجرافيت منذ فترة طويلة. تم تأسيس الطبيعة الابتدائية للكربون بواسطة A. Lavoisier في أواخر 1780s.

أصل الاسم

الاسم الدولي: Carbō - الفحم.

الخصائص الفيزيائية

يوجد الكربون في مجموعة متنوعة من التعديلات allotropic مع خصائص مادية متنوعة للغاية. تعد مجموعة متنوعة من التعديلات بسبب قدرة الكربون على تشكيل السندات الكيميائية من أنواع مختلفة.

نظائر الكربون

يتكون الكربون الطبيعي من نظائر مستقرة - 12 درجة مئوية (98.892٪) و 13 درجة مئوية (1.108٪) و ISOTOPE واحدة مشعة 14 ج (β- باعث، ر \u003d 5730)، ركزت في الغلاف الجوي والجزء العلوي من قشرة الأرض وبعد يتم تشكيلها باستمرار في الطبقات السفلية من الستراتوسفير نتيجة لآثار النيوترونات الإشعاعية الكونية على نواة النيتروجين في التفاعل: 14 ن (ن، ص) 14 ج، وكذلك من منتصف الخمسينيات، ك منتج تكنوجينيك من NPP، ونتيجة لاختبار قنابل الهيدروجين.

فيما يتعلق بالتشكيل والتحلل من 14 ثانية، تستند طريقة المواعدة Radiocarbon، وتستخدم على نطاق واسع في الجيولوجيا الرباعية والآثار.

تعديلات الكربون allotropic

مخططات هيكل تعديلات الكربون المختلفة
أ.: الماس، ب.: الجرافيت، جيم: Lonsdaleit.
د.: فوليرين بوكول ج 60، هيا: الفوليرين C 540، f.: الفوليرين ج 70
g.: غير متبلور الكربون، حاء: أنابيب الكربون

allhotropy الكربون

lonsdaleit.

الفوليرين

أنابيب الكربون النانوية

الكربون غير متبلور

الفحم الكربون Salg.

قد يكون للمدخرات الإلكترونية من ذرة الكربون هندسة مختلفة، اعتمادا على درجة التهجين مداراتها الإلكترونية. هناك ثلاثة هندسة أساسية ذرة الكربون.

Tetrahedrician -يتم تشكيله عند خلط إلكترونات S- وثلاثة من إلكترونات (SP 3-Hybreidization). يقع Atom الكربون في وسط رباعي رباعي، يرتبط بأربعة سندات معادلة مع ذرات الكربون أو غيرها في رؤوس رباعي رباعي. مثل هذه الهندسة من ذرة الكربون تتوافق مع تعديلات allotropic من الماس الكربون والمنددريت. هذه التهجين له كربون، على سبيل المثال، في الميثان وغيرها من الهيدروكربونات.

ثلاثي يتم تشكيله عند خلط المدارات الإلكترونية S- و P-Electronic (SPM-Hygredization). يحتوي Atom الكربون على ثلاثة سندات σ متساوية تقع في طائرة واحدة بزاوية 120 درجة إلى بعضها البعض. لا يتم استخدام المشاركة في تهجين P-Orbital، الموجود بشكل عمودي على الطائرات σ- السندات، لتشكيل رابط π مع ذرات أخرى. هندسة الكربون هذه هي سمة من سمات الجرافيت وفينول، إلخ.

digidal -يتم تشكيله عند خلط واحد S و A P-Electrons (SP-Hygredization). في الوقت نفسه، يتم إيقافه اثنين من السحب الإلكترونية على طول اتجاه واحد ولديها شكل الدمبل غير المتماثلة. اثنين من إلكترونات P Electrons تعطي سندات π. الكربون مع مثل هذه الهندسة الذرة يشكل تعديلا خاصا خاص - كاربين.

الجرافيت والماس

التعديلات البلورية الأساسية والمدرسة جيدا من الماس الكربوني والجرافيت. في ظل الظروف العادية، مستقرة الديناميكا الحرارية فقط الجرافيت، والماس وغيرها من أشكال غير قابلة للخلال. عند الضغط الجوي ودرجات الحرارة فوق 1200 Kalmaz يبدأ في الانتقال إلى الجرافيت، فوق 2100، يتم إجراء KPR في ثوان. δh 0 الانتقال - 1،898 KJ / مول. تحت الضغط الطبيعي، يتم تسمية الكربون في 3780 K. الكربون السائل موجود فقط في ضغط خارجي معين. نقاط ثلاثية: أزواج الجرافيت السائل T \u003d 4130 K، P \u003d 10.7 MPA. يحدث الانتقال المباشر للجرافيت في الماس عند ضغط 3000 كي من 11 إلى 12 GPA.

مع ضغط لأكثر من 60 GPA، يفترض أن تشكل تعديلا كثيفا للغاية مع III (كثافة بنسبة 15-20٪ أعلى من كثافة الماس) وجود الموصلية المعدنية. في الضغوط العالية ودرجات حرارة منخفضة نسبيا (حوالي 1200 ك)، تعديل سداسي من الكربون مع شعرية كريستال من النوع Wurcita-lonsdylit (A \u003d 0.252 NM، C \u003d 0.412 نانومتر، المجموعة المكانية P6 3 / TTS)، 3،51 الكثافة G / CM³، وهذا هو، نفس الماس. تم العثور على Lonsdaleit أيضا في النياب.

الماس المتطرف (Nanoalmas)

في الثمانينات. في الاتحاد السوفياتي، وجد أنه في ظروف التحميل الديناميكي للمواد التي تحتوي على الكربون، قد يتم تشكيل الهياكل التي يشبهها الماس التي تسمى الماس المتطرفين. حاليا، يستخدم مصطلح "Nanoalmas" بشكل متزايد. حجم الجسيمات في مثل هذه الأمهات هو النانومترات. يمكن تنفيذ تكوين تكوين التحكم عن بعد في تفجير المتفجرات مع رصيد الأكسجين السلبي الهام، مثل مخاليط TNT مع سداسي هيكسين. يمكن أيضا تنفيذ هذه الشروط مع ضربات الهيئات السماوية حول سطح الأرض في وجود مواد تحتوي على الكربون (العضوية والخث والفحم وما إلى ذلك). لذلك، في منطقة الخريف من نيزك تونجوسي في فضلات الغابات

karbin.

يسمى تعديل الكريستال من الكربون الأسود من سينغونيا سداسية مع بنية سلسلة من الجزيئات. سلاسل لديها إما هيكل مثليه (-CC-)، أو polyculative (\u003d c \u003d c \u003d). ومن المعروف عدة أشكال من Carbine، والتي تتميز بعدد الذرات في الخلايا الأولية وأحجام الخلايا والكثافة (2.68-3.30 جم / سم مكعب). تحدث Carbines في الطبيعة في شكل سميرية سميرية (جثث بيضاء وادائر في الجرافيت) وحصلت عليها الأكسدة بشكل مصطنع من الفجر الأسيتيلين، وعمل الإشعاع بالليزر على الجرافيت، من الهيدروكربونات أو CCL 4 في بلازما منخفضة الحرارة.

Carbines هو مسحوق أسود صغير بلوري (كثافة 1.9-2 جم / سم مكعب)، لديه خصائص أشباه الموصلات. وردت في الظروف الاصطناعية من سلاسل طويلة من الذرات كربونوضعت موازية مع بعضها البعض.

الكربون الكربون الخطي البوليمر. في جزيء الكربون، ترتبط ذرات الكربون بالسلاسل البديلة بالتناوب إما ثلاث مرات سندات واحدة (بنية مثل مادة الزناد) أو اتصالات مزدوجة باستمرار (هيكل متعدد المنتجات). تم الحصول على هذه المادة لأول مرة من قبل الكيميائيين السوفيتيين V.V. Korshuk، A.M. Sladekov، V.I. Kasketkin و Yu.P. Kudryavtsev في بداية الستينيات. في معهد المركبات العادية لأكاديمية علوم الاتحاد السوفياتي . يحتوي Carbine على خصائص أشباه الموصلات، وتحت تأثير الضوء، مما يزيد الموصلية بشكل كبير. في هذه الخاصية، يعتمد أول تطبيق عملي على التصوير الضوئي.

الفوليرات والرقابة النانوية الكربونية

من المعروف أيضا الكربون أيضا في شكل جزيئات الكتلة مع 60، C 70، C 80، C 90، C 100، وما شابه ذلك (Fullerene)، وكذلك الجرافين والمنظمين النانويين.

الكربون غير متبلور

يعتمد بنية الكربون غير المتبلور على الهيكل المضطربة للكريستال الوحيد (يحتوي دائما على الشوائب) الجرافيت. إنه فحم الكوك والبني والحجر الفحم والكربون والكروت والفحم النشط.

العثور في الطبيعة

محتوى الكربون في قشرة الأرض هو 0.1٪ بالوزن. الكربون الحر في طبيعتها في شكل الماس والجرافيت. الكتلة الرئيسية للكربون في شكل كربونات طبيعية (الحجر الجيري والولوميت)، الحفريات القابلة للاحتراق - أنثراسايت (94-97٪ C)، الفحم البني (64-80٪ ج)، الفحم الحجري (76-95٪ C)، قابلة للاحتراق الصخري (56- 78٪ C)، النفط (82-87٪ C)، الغازات الطبيعية القابلة للاحتراق (ما يصل إلى 99٪ من الميثان)، الخث (53-56٪ ج)، وكذلك القار، وما إلى ذلك في الغلاف الجوي والهول الكهربائي في شكل ثاني أكسيد الكربون CO 2، في الهواء 0.046٪ CO 2 حسب الوزن، في مياه الأنهار، البحار والمحيطات في ~ 60 مرة أكثر. الكربون جزء من النباتات والحيوانات (~ 18٪).
في جسم الإنسان، يأتي الكربون مع الطعام (عادة حوالي 300 غرام يوميا). يصل إجمالي محتوى الكربون في جسم الإنسان إلى حوالي 21٪ (15 كجم عند وزن الجسم 70 كجم). الكربون هو 2/3 جماهير من العضلات و 1/3 من كتلة الأنسجة العظمية. تفرز من الجسم بشكل رئيسي مع الهواء الزفير (ثاني أكسيد الكربون) والبول (اليوريا)
تتضمن دائرة الكربون في الطبيعة دورة بيولوجية، إطلاق سراح ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي أثناء احتراق الوقود الأحفوري، من الغازات البركانية، مصادر معدنية ساخنة، من طبقات سطح مياه المحيطات، إلخ. الدورة البيولوجية هي أن الكربون في يتم امتصاص شكل CO 2 من التروبوسفير من النباتات. ثم، من المحيط الحيوي مرة أخرى عاد إلى جيوبا: تقع نباتات الكربون في كائن حي الحيوانات والبشر، ثم مع تعفن الحيوانات والمواد النباتية، في التربة وفي شكل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.

في حالة بخار وبشكل مركبات مع النيتروجين والهيدروجين، يتم العثور على الكربون في جو الشمس والكواكب، وهي موجودة في النياج الحجر والحديد.

معظم مركبات الكربون، وفوق كل الهيدروكربونات، لها طابع واضح للمركبات التساهمية. قوة السندات البسيطة والمزدوجة والثلاثية من الذرات مع بعضها البعض، والقدرة على تشكيل سلاسل ودورات مستقرة من الذرات C تسبب وجود عدد كبير من المركبات التي تحتوي على الكربون التي تدرسها الكيمياء العضوية.

الخواص الكيميائية

في درجات الحرارة العادية، الكربون خامل كيميائيا، مع ارتفاع كبير مع العديد من العناصر، يظهر خصائص قوية لإعادة التأهيل. النشاط الكيميائي لأشكال مختلفة من الكربون يتناقص على التوالي: الكربون غير المتبلور، الجرافيت، الماس، في الهواء يربطون في درجات حرارة، على التوالي، 300-500 درجة مئوية، 600-700 درجة مئوية و 850-1000 درجة مئوية

درجة الأكسدة هي +4، -4، نادرا +2 (CO، كربيدات المعادن)، +3 (C 2 N 2، Halogenyanis)؛ تقارب الإلكترون 1.27 EV؛ طاقة التأين مع انتقال متسلسل من ج 0 إلى ج 4+، على التوالي، 11،2604، 24.383، 47،871 و 64،19 EV.

مركبات غير عضوية

يتفاعل الكربون مع العديد من العناصر مع تكوين كربيدات.

CO أحواض احتراق كربون كربون و ثاني أكسيد الكربون CO 2. المعروف أيضا هو أكسيد معروف أيضا مع 3 O 2 (نقطة الانصهار -111 1 درجة مئوية، نقطة الغليان 7 درجة مئوية) وبعض أكاسيد أخرى. يبدأ الكربون الجرافيت والمارفوس في الرد مع H 2 عند 1200 درجة مئوية، مع F 2 - على التوالي 900 درجة مئوية

CO 2 مع أشكال المياه ضعيفة حمض الجوز، H 2 CO 3، والذي يشكل Solidarbones. كربونات الكالسيوم (الطباشير، الرخام، الكالسيت، الحجر الجيري، إلخ. المعادن) والمغنيسيوم (dolomite) توزع على الأرض على الأرض.

الجرافيت مع Halogens، المعادن القلوية، إلخ. تشكل المواد الروابط. عند التفريغ الكهربائي بين أقطاب الفحم في متوسطة ن 2، يتم تشكيل سماوي، في درجات حرارة عالية مع تفاعل الكربون مع خليط H 2 و N 2، يتم الحصول على حمض السنيل. مع Gray Carbon يعطي CS 2 Servo Carbon، CS و C 3 S 2 معروف أيضا. مع معظم المعادن، كربيدات أشكال الكربون البورون والسيليكون. من المهم في صناعة رد فعل الكربون مع بخار الماء: C + H 2 O \u003d Co + H 2 (تغويز الوقود الصلب). عند تسخينها، تعيد الكربون أكاسيد معدنية إلى المعادن، والتي تستخدم على نطاق واسع في المعادن.

مركبات العضوية

بفضل قدرة الكربون على تشكيل سلاسل البوليمرات، هناك فئة ضخمة من المركبات القائمة على الكربون، والتي تكون أكبر بكثير من الكيمياء العضوية غير العضوية ودراسة. من بينها المجموعات الأكثر شمولا: الهيدروكربونات والبروتينات والدهون، إلخ.

تعويض مركبات الكربون أساس حياة الأرض، وخصائصها تحدد إلى حد كبير مجموعة الظروف التي قد تكون بها مثل هذه الأشكال من الحياة. وفقا لعدد الذرات في الخلايا الحية، يبلغ عدد الكربون حوالي 25٪، من قبل جزء كبير من حوالي 18٪.

تطبيق

يتم استخدام الجرافيت في صناعة القلم الرصاص. كما أنه يستخدم كمواد تشحيم في درجات حرارة عالية أو منخفضة للغاية.

الماس بسبب صلابة استثنائية، مادة جلخ لا غنى عنها. رش الماس لديهم فوهات طحن borminhin. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام الماس الأوجه - الماس كحجار ثمينة في المجوهرات. بسبب الندرة، والصفات الزخرفية العالية والطلاء بالظروف التاريخية، فإن الماس هو دائما أغلى جوهره. إن الموصلية الحرارية العالية بشكل استثنائي للماس (ما يصل إلى 2000 W / MK) يجعلها موادا واعدة لمعدات أشباه الموصلات كركيزة للمعالجات. لكن السعر المرتفع نسبيا (حوالي 50 دولارا / غراما) وتعقيد علاج الماس يحد من استخدامه في هذا المجال.
في الصيدلة والطب، تعود مركبات مختلفة من مشتقات الكربون لحمض الفحم والأحماض الكربوكسيلية، وتستخدم على نطاق واسع بمراكز غير متجانسة، البوليمرات والاتصالات الأخرى على نطاق واسع. لذلك، يتم استخدام Carricul (الكربون المنشط) للامتصاص والإزالة من جسم السموم المختلفة؛ الجرافيت (في شكل مراهم) - لعلاج أمراض الجلد؛ نظائر الكربون المشعة - للبحث العلمي (تحليل الأشعة تحت الراديوية).

يلعب الكربون دورا كبيرا في حياة الإنسان. تطبيقاتها متنوعة مثل هذا العنصر متعدد الكابلات نفسها.

الكربون هو أساس جميع المواد العضوية. أي كائن حي مصنوع إلى حد كبير من الكربون. الكربون هو أساس الحياة. عادة ما يكون مصدر الكربون للكائنات الحية هو 2 من الغلاف الجوي أو الماء. نتيجة للتمثيل الضوئي، يدخل سلاسل الغذاء البيولوجية التي تلتهمها الكائنات المعيشية بعضها البعض أو بقايا بعضها البعض وبالتالي تعدين الكربون لبناء جسمها. تنتهي دورة الكربون البيولوجية إما عن طريق الأكسدة والعودة إلى الجو، أو الدفن في شكل الفحم أو النفط.

الكربون في شكل الوقود الأحفوري: الفحم والهيدروكربونات (النفط، الغاز الطبيعي) - واحدة من أهم مصادر الطاقة للإنسانية.

العمل السام

الكربون هو جزء من الهباء الجوية في الغلاف الجوي، ونتيجة لذلك يمكن أن يتغير المناخ الإقليمي، فإن عدد الأيام المشمسة سوف ينخفض. الكربون يدخل الوسط المحيطي في شكل تكوين غاز العادم الهيدروفلوري، عند حرق الفحم على TPPS، مع تطورات مفتوحة من الفحم، والغوادم تحت الأرض، والحصول على مركافات الفحم، وغيرها من تركيز الكربون على مصادر الاحتراق 100-400 ميكروغرام / متر مكعب، المدن الكبرى 2، 4-15.9 ميكروغرام / متر مكعب، المناطق الريفية من 0.5-0.8 ميكروغرام / م³. مع انبعاثات الغاز الهباء الجوي لمحطات الطاقة النووية، (6-15) .10 9 BK / Sut 14 CO 2 يدخل الغلاف الجوي.

يؤدي محتوى الكربون العالي في الهباء الجوي إلى زيادة في حدوث السكان، وخاصة الجهاز التنفسي العلوي والرئتين. الأمراض المهنية - أساسا أنتريكز والتهاب الشعب الهوائية الغبار. في الهواء من منطقة العمل في MPC، MG / M³: Diamond 8.0، أنثراسايت وفحم الكوك 6،0، الحجر الفحم 10.0، الكربون التقني والغبار الكربوني 4.0؛ في الهواء الغلاف الجوي، الحد الأقصى لمرة واحدة 0.15، متوسط \u200b\u200bيومي 0.05 ملغ / متر مكعب.

يتم تحديد التأثير السام 14 ج، الذي أصبح جزءا من جزيئات البروتين (خاصة في الحمض النووي الريبي)، يتم تحديده من خلال التأثير الإشعاعي ل BETA من الجسيمات ونكوي الارتداد النيتروجين (14 ج (β) → 14 ن) وتأثير التحويل من التركيب الكيميائي للجزيء نتيجة لتحويل الذرة مع Atom N. تركيز مسموح به 14 ثانية في الهواء من منطقة العمل في DK A 1.3 BK / L، في الهواء الغلاف الجوي DK B 4.4 BK / L، في الماء 3.0.10 4 bk / l، الحد الأقصى للقبول المسموح به من خلال الأعضاء التنفسية 3، 2.10 8 قبل الميلاد / السنة.

معلومة اضافية

- مركبات الكربون
- تحليل راديو الكربون
- أحماض Ortocarboan

أشكال الكربون allotropic:

الماس
جرافيا
الجرافيت
karbin.
lonsdaleit.
أنابيب الكربون النانوية
الفوليرين

أشكال غير متبلورة:

السخام
الكربون الفني
فحم

نظائر الكربون:

غير مستقر (أقل من يوم): 8C: Carbon-8، 9C: Carbon-9، 10C: Carbon-10، 11C: Carbon-11
استقرار: 12C: Carbon-12، 13C: Carbon-13
10-10،000 سنة: 14C: الكربون 14
غير مستقر (أقل من يوم واحد): 15C: Carbon-15، 16C: Carbon-16، 17C: Carbon-17، 18C: Carbon-18، 19C: Carbon-19، 20C: Carbon-20، 21C: Carbon-21، 22C: الكربون 22.

الجدول نوكليسيد

الكربون، Carboneum، C (6)
الكربون (المهندس الكربون، فرانز. الكربون، ذلك. Kohlenstoff) في شكل الفحم، والسخام والكروت معروفة للإنسانية من الوقت غير أمثل؛ منذ حوالي 100 ألف عام، عندما استولت أسلافنا النار، كانوا يتعاملون يوميا مع الفحم والسخام. ربما، أصبح الناس الأوائل جدا على حدة أوضاع الكربون allotropic - الماس والجرافيت، فضلا عن الفحم الأحفوري. ليس من المستغرب أن حرق المواد المحتوية الكربون كان أحد العمليات الكيميائية الأولى المهتمين بشخص. نظرا لأن المادة المحترقة اختفت، تتخذها النار، فقد تعتبر المحترق عملية تحلل المادة، وبالتالي لم تعتبر الفحم (أو الكربون) عنصرا. كان العنصر النار - ظاهرة مرافقة الاحتراق؛ في التدريبات على عناصر العصور القديمة، يظهر النار عادة كواحد من العناصر. عند نهاية القرون السادس عشر - السادس عشر. نظرية فليغيستون مددت وكفاءة رأس ونشأت لوحة. اعترفت هذه النظرية بوجود مادة ابتدائية خاصة في كل جسم قابل للاحتراق - السوائل التي لا معنى لها - phlogiston، والتموين في عملية حرق.

عندما احتراق كمية كبيرة من الفحم، لا يزال بعض الرماد فقط، فإن الفحم كان فلاوجيستون نقي تقريبا. تم شرح ذلك، على وجه الخصوص، عمل "Flogisting" للفحم - قدرته على استعادة المعادن من "Ryy" وخام. أحدث الإدلاء بالجنوجات الإرشادية، إعادة تجميع، بيرغمان، وغيرها، قد بدأت بالفعل في فهم أن الفحم مادة أولية. ومع ذلك، لأول مرة، تم التعرف على "الفحم النقي" من قبل Lavoisier، الذي درس عملية الاحتراق في الهواء والأكسجين في الفحم وغيرها من المواد. في كتاب Hiton de Morso، ظهر Lavoisier، Bertolls و Furkrua "طريقة التسميات الكيميائية" (1787) اسم "الكربون" (الكربون) بدلا من "الفحم النظيف" الفرنسي (Charbone Pur). تحت نفس الاسم، يظهر الكربون في "جدول الهيئات البسيطة" في "الكتاب الابتدائي للكيمياء" Lavoisier. في عام 1791، تم تلقي Tennant English Chemist لأول مرة من الكربون مجانا؛ غاب عن زوج الفسفور فوق الطباشير المكلس، ونتيجة لذلك تم تشكيل فوسفات الكالسيوم والكربون. حقيقة أن الماس يحترق مع تسخين قوي دون توازن، وقد شوهد لفترة طويلة. مرة أخرى في عام 1751، وافق الملك الفرنسي فرانز على إعطاء الماس وروبين تجارب حرق، وبعد ذلك أصبحت هذه التجارب من المألوف. اتضح أن الحروق الماسية فقط، و ruby \u200b\u200b(أكسيد الألومنيوم مع قبول الكروم) يقاوم التدفئة المطولة في تركيز العدسة الحرارية. لقد وضع Lavoisier تجربة جديدة حرق الماس مع آلة حجرية كبيرة، خلصت إلى أن الماس الكربون البلوري. تم اعتبار Altotrope الثاني من الكربون - الجرافيت في الفترة الوكومائية بريق الرصاص المعدلة وكان يسمى Plumbago؛ فقط في 1740 بوت وجدت عدم الرصاص في الجرافيت أي شوائب. استكشف Shelele Graphite (1779) ووجهت أن تكون بوجرت بوجود جسم كبريت من نوع خاص، والفحم المعدني الخاص الذي يحتوي على "الطائرات" المرتبطة "CO2،) وكمية كبيرة من Phlogiston.

بعد عشرين سنة، تحولت هاي نون مورفو عن طريق التدفئة الحذر الماس إلى الجرافيت، ثم إلى حمض الكواليك.

الكربونيوم الاسم الدولي يأتي من lat. كاربو (الفحم). الكلمة هي أصل قديم جدا. مقارنة مع كريم كريم - حرق؛ SAG ROOT، CAL، GAR، GAL، GAL، Sanskrit Stowe يعني الغليان، طبخ. من خلال كلمة "Carbo" ترتبط بأسماء الكربون ولغات أوروبية أخرى (الكربون، Charbone، إلخ). German Kohlenstoff يأتي من Kohle - الفحم (Starogerman Kolo، Kylla السويدي - ساخنة). مصفاة روسية قديمة، أو Ugrati (burn، beaten) لها جذر غار، أو الجبال، مع انتقال محتمل إلى الهدف؛ الفحم في يوجيل الروسي القديم، أو الفحم، نفس الأصل. تأتي كلمة الماز (Diamante) من اليونانية القديمة - غير المواتية، الأدمان، الصلبة، الجرافيت من اليونانية - أنا أكتب.

في بداية القرن التاسع عشر. تم استبدال الكلمة القديمة الفحم في الأدب الكيميائي الروسي في بعض الأحيان بكلمة "Home" (Sherler، 1807؛ Severgine، 1815)؛ من عام 1824، قدم Solovyov اسم الكربون.

الكربون (ج) - العنصر السادس من الجدول الدوري من Mendeleev مع الوزن الذري 12. يشير العنصر إلى غير الملتحوم ولديه ISOTOPE 14 C. هيكل الذرة الكربونية تستهلك الكيمياء العضوية بأكملها، لأن جميع المواد العضوية تشمل جزيئات الكربون.

ذرة الكربون

موقف الكربون في الجدول الدوري من mendeleev:

• رقم التسلسل السادس
• المجموعة الرابعة
• الفترة الثانية.

تين. 1. موقف الكربون في طاولة mendeleev.

الاعتماد على البيانات من الجدول، يمكن أن نستنتج أن هيكل عنصر الكربون الذري يتضمنان قذيفة تقع على ستة إلكترونات موجودة. إن تكبير الكربون القادم في تكوين المواد العضوية ثابتة ومتساوية حتى الرابع. هذا يعني أنه على مستوى الإلكترون الخارجي هناك أربعة إلكترونات، وفي الداخل - اثنين.

من الإلكترونات الأربعة، تحتل اثنان من المدخنة كروية ثنائية الأبعاد، والذجين الثاني - 2P في شكل الدمبل. في حالة متحمس، يقوم إلكترون واحد بتحركات مدارية ثنائية الأبعاد إلى أحد المدارات 2P. عندما ينتقل الإلكترون من المداري إلى نفقات الطاقة الأخرى.

وبالتالي، فإن ذرة الكربون المتحمس لها أربعة إلكترونات غير منظم. يمكن التعبير عن تكوينها من قبل صيغة 2S 1 2P 3. هذا يجعل من الممكن تشكيل أربع سندات تساهمية مع عناصر أخرى. على سبيل المثال، في جزيء الميثان (الفصل 4)، فإن سندات أشكال الكربون مع أربع ذرات الهيدروجين هي علاقة واحدة بين الهيدروجين والكربون الأسطوري والكربون والكربون وثلاث سندات بين مدارات الهيدروجين والهيدروجين S-Orbital.

يمكن تمثيل مخطط بنية ذرة الكربون كجلوس + 6C) 2) 4 أو 1S 2 2S 2 2P 2.

تين. 2. هيكل ذرة الكربون.

الخصائص الفيزيائية

تم العثور على الكربون في الطبيعة في شكل صخور. العديد من التعديلات Alto Alto Carbon Altropic معروفة:

• الجرافيت؛
• الماس؛
• carbines.
• فحم؛
• السخام.

تتميز كل هذه المواد بنية شعرية الكريستال. المادة الأكثر صلابة هي الماس - لديه شكل كربون مكعب. عند ارتفاع درجات الحرارة، يتحول الماس إلى الجرافيت مع هيكل سداسي.

تين. 3. كريستال برنت الجرافيت والماس.

الخواص الكيميائية

يحدد الهيكل الذري للكربون وقدرته على توصيل أربع ذرات من مادة أخرى بالخصائص الكيميائية للعنصر. يتفاعل الكربون مع المعادن، وتشكيل كاربيدات:

• CA + 2C → CAC 2؛
• CR + C → CRC؛
• 3FE + C → FE 3 C.

يتفاعل أيضا بأكاسيد المعادن:

• 2ZNO + C → 2ZN + CO 2؛
• PBO + C → PB + CO؛
• SNO 2 + 2C → SN + 2CO.

عند ارتفاع درجات الحرارة، يتفاعل الكربون مع غير المعادن، ولا سيما مع الهيدروجين، تشكيل الهيدروكربونات:

C + 2N 2 → الفصل 4.

مع الأكسجين، نماذج الكربون ثاني أكسيد الكربون والغاز الأسود الكربون:

• C + O 2 → CO 2؛
• 2C + O 2 → 2SO.

يتم تشكيل غاز Curmarket أيضا عند التفاعل بالماء.