Carboni - això ... àtoms de carboni. Pes de carboni

Un dels elements més sorprenents, que és capaç de formar una gran varietat de compostos de naturalesa orgànica i inorgànica, és carboni. És així que les propietats inusuals d'un element que encara Mendeleev va predir un gran futur, per no parlar de les característiques donades a conèixer encara.

Més tard es va confirmar en la pràctica. Es va donar a conèixer que - l'element biogènic cap del nostre planeta, que és part d'absolutament tots els éssers. A més, capaços d'existir en formes que difereixen radicalment en tots els aspectes, però consisteixen només d'àtoms de carboni.

En general, sobretot en aquesta estructura són molts, és amb ells i tractarà de buscar l'article.

Carboni: la fórmula i la posició en el sistema de cèl·lules

El sistema periòdic dels elements carboni situat en IV (d'acord amb la nova mostra 14) de grup, els principals subgrups. El seu número de sèrie 6, i el pes atòmic de 12,011. Marcat element de senyal C indica el seu nom en llatí - Carboneum. Hi ha diverses formes diferents en què hi ha de carboni. La fórmula és tan diferent i depèn de les modificacions específiques.

No obstant això, per escriure equacions de reacció representen específica, és clar. En general, quan es tracta d'una substància en forma pura, carboni pres fórmula molecular C sense indexació.

Història del descobriment de l'element

Per si mateix, aquest element ha estat conegut des dels temps més antics. Després de tot, un dels minerals més importants en la naturalesa - és carbó. Per tant, per als antics grecs, romans i altres pobles secrets que no ho era.

A més d'aquesta espècie, també s'utilitza el diamant i grafit. Amb l'últim durant molt de temps que tenia una gran quantitat de situacions complicades, com sovint sense analitzar la composició dels compostos de grafit presa com:

• plom plata;
• carbur de ferro;
• sulfur de molibdè.

Tots ells estaven pintades de negre i així van ser considerats al grafit. A finals d'aquest malentès es va aclarir, i aquesta forma de carboni s'ha convertit en si mateix.

Des 1725 un gran valor comercial de l'adquisició de diamants, i el 1970, dominat la tecnologia per produir artificialment. Des 1779, gràcies a la tasca Karla Sheele, van examinar les propietats químiques, que mostra de carboni. Aquest va ser el començament d'una sèrie d'importants descobriments en el camp de l'element, i va esdevenir la base per a l'aclariment de totes les seves característiques úniques.

Els isòtops de carboni en la natura i distribució

Malgrat el fet que l'element en qüestió - un nutrient essencial, el seu contingut total és de 0,15% en pes de l'escorça. Això passa pel fet que se sotmet a circulació contínua, de circulació natural a la Natura.

En general més compostos es poden esmentar una naturalesa mineral, en el qual la composició inclou carboni. Aquests són roques naturals, com ara:

• dolomites i calcàries;
• antracita;
• oli d'esquist;
• gas natural;
• carbó;
• oli;
• lignit ;
• torba;
• betum.

A més, no cal oblidar-se dels éssers vius que són simplement un repositori de compostos de carboni. Després de tot, que es formen per les proteïnes, greixos, carbohidrats, àcids nucleics, i per tant la molècula estructural més vital. En general, la conversió de la massa corporal magra de 70 kg 15 cau en un element pur. I així tot el món, per no parlar dels animals, plantes i altres criatures.

Si tenim en compte la composició de l'aire i l'aigua, és a dir, la hidrosfera, i l'atmosfera en el seu conjunt, no és present una barreja de carboni-oxigen, expressada per la fórmula _CO2. Diòxid o diòxid de carboni - un dels gasos clau, components de l'aire. En aquesta forma la fracció de massa de carboni de 0,046%. Més dissolt diòxid de carboni en les aigües dels oceans.

La massa atòmica de carboni com un element és 12.011. Se sap que aquest valor es calcula com la mitjana aritmètica entre els pesos atòmics de totes les varietats d'isòtops que ocorren naturalment, donada la seva prevalença (com un percentatge). Així és en la substància en qüestió. Hi ha tres isòtop principal, que és en forma de carboni. Ells són:

• ¹² C - la seva fracció en massa en la gran majoria de 98,93%;
• ¹³ C - 1,07%;
• ¹⁴ C - una semivida radioactiva de 5700 anys, un emissor beta estable.

En la pràctica de la determinació de mostres envellides geocronológicas comunament utilitzats radioactiu isòtop ¹⁴ C, que és un indicador, a causa del seu llarg període de decadència.

modificació al·lotròpica de l'element

Carbon - és un element que està en la forma de substància simple existeix en diverses formes. És a dir, que és capaç de formar el més gran conegut fins a la data el nombre de modificacions al·lotròpiques.

1. variació Crystal - existeix en la forma d'una estructura sòlida amb una xarxa regular de tipus atòmic. Aquest grup inclou les varietats tals com:

• diamants;
• fullerens;
• grafits;
• carrabines;
• lonsdaleíta;
• fibres de carboni i el tub.

Tots aquests diferents estructura de xarxa cristal·lina, en què els nodes - àtom de carboni. Per tant, l'immoble completament únics, no similars, tant física com química.

2. formes amorfes - formes d'àtom de carboni en l'estructura de certs compostos naturals. És a dir, no és varietats pures, i amb impureses d'altres elements en petites quantitats. Aquest grup inclou:

• carbó activat;
• pedra i fusta;
• negre;
• Nanoespuma de carboni;
• antracita;
• vidriosa;
• Material tècnic grau.

També es combinen característiques de l'estructura reticular cristal·lina d'explicar i propietats exhibides.

3. Els compostos de carboni en forma de clústers. Tal estructura, en què els àtoms estan tancats en una conformació a l'interior buit especial, s'omple amb aigua o nuclis d'altres elements. exemples:

• nanocone de carboni;
• astralenes;
• Dicarbon.

Les propietats físiques de carboni amorf

A causa de l'àmplia varietat de modificacions al·lotròpiques per assignar algunes propietats físiques generals del carboni és difícil. Més fàcil parlar d'una forma específica. Per exemple, el carboni amorf té les següents característiques.

1. Al cor de totes les formes - varietats de grafit de gra fi.
2. alta capacitat calorífica.
3. Bones propietats conductores.
4. densitat de carboni d'aproximadament 2 g / cm ^3.
5. Quan s'escalfa per sobre de 1600 C ⁰ transició es produeix en motlles de grafit.

Sutge, carbó i pedra varietats són àmpliament utilitzats per a fins industrials. No són una manifestació de la modificació de carboni en forma pura, però conté una quantitat molt gran.

carboni cristal·lí

Hi ha diverses formes en les quals un carboni - substància de formació de cristalls regulars de diversos tipus, en els quals els àtoms estan connectats seqüencialment. Com a resultat de la formació de les modificacions següents.

1. Diamant. Estructura - cúbic, que estan connectats a quatre tetraedres. Com a resultat, enllaços químics covalents cada àtom de màxima saturació i fort. Això explica les propietats físiques de la densitat de carboni 3300 kg / ^m3. D'alta duresa, sota calor específica, l'absència de conductivitat elèctrica - tot això és un resultat de l'estructura de xarxa cristal·lina. Hi ha diamants produïts tècnicament. Format en la transició de grafit en la següent modificació sota la influència de l'alta temperatura i una certa pressió. En general, la temperatura de fusió de diamant és tan alta com la força - de 3500 ⁰ C.
2. Grafit. Els àtoms estan disposats com l'estructura de les substàncies anteriors, però la saturació es produeix només tres enllaços, i el quart es torna més llarga i menys durador, es connecta les "capes" anells de xarxa hexagonal. El resultat és que el grafit - la suau i untuosa al tacte en el material negre. Té bona conductivitat elèctrica i té una alta temperatura de fusió - 3525 ⁰ C. sublimable - sublimat de sòlid a estat gasós, sense passar pel líquid (a la temperatura de 3700 ⁰ C). Densitat de carboni - 2,26 g / ^cm3, que és molt menor que la del diamant. Això dóna compte de les seves diferents propietats. A causa de l'estructura en capes de la xarxa cristal·lina és possible utilitzar grafit per a la fabricació de mànecs són llapis simples. En dur a terme flocs exfoliar paper i deixen un rastre en paper negre.
3. Els fullerens. Va ser obert només en els anys 80 del segle passat. Representen una modificació, en la qual els carbonis estan interconnectats en una estructura convexa tancada especial que té un centre buit. I la forma del vidre - un poliedre, l'organització correcta. El nombre d'àtoms és parell. La forma més coneguda de la fullerene C _60. Les mostres d'aquest material es van trobar en els estudis:

• meteorits;
• sediments;
• folguritov;
• Schungites;
• espai on el gas contingut en el formulari.

Totes les varietats de carboni cristal·lí són d'importància pràctica, ja que posseeixen una sèrie de propietats útils en la tècnica.

reactivitat

carboni molecular té una baixa reactivitat causa de la seva configuració estable. Pel que és possible reaccionar només informar àtom d'energia extra i obligant als electrons nivell extern en vapor. En aquest moment es fa igual a la valència de 4. Per tant, té en els compostos de l'estat d'oxidació +2, +4, - 4.

Gairebé totes les reaccions amb substàncies simples, com ara metalls i no metalls, es produeixen sota la influència de les altes temperatures. element Vist pot ser tant agent oxidant i un agent reductor. No obstant això, aquest últim tenia les característiques expressades particularment fort, en base a aquesta aplicació en les seves indústries metal·lúrgiques i altres.

En general, la capacitat d'entrar en interacció química depèn de tres factors:

• dispersió de carboni;
• modificació al·lotròpica;
• temperatura de reacció.

Per tant, en alguns casos, en què interactua amb les següents substàncies:

• no metalls (hidrogen, oxigen);
• metalls (alumini, ferro, calci, etc.);
• òxids de metalls i les seves sals.

Amb àcids i àlcalis no reacciona amb els halogens és molt rar. Les propietats més importants de carboni - la capacitat de formar cadenes llargues amb uns als altres. Ells poden ser tancades en una ramificació forma de bucle. Ja que la formació de compostos orgànics, que nombre avui en dia en els milions. La base d'aquests dos compostos element - carboni, hidrogen. També l'estructura també pot incloure altres àtoms d'oxigen, nitrogen, sofre, halògens, fòsfor, i altres metalls.

compostos bàsics i la seva caracterització

Hi ha molts compostos diferents en una composició que inclou carboni. Fórmula més famós d'aquests - _CO2 - diòxid de carboni. No obstant això, en òxid A més, hi ha CO - monòxid o monòxid de carboni i nedooksid C ₃ O _2.

Entre les sals, que inclouen l'element actiu, els més comuns són els carbonats de calci i magnesi. Per tant carbonat de calci té un nombre de sinònims en el títol, com es troba en la naturalesa en la forma:

• guix;
• marbre;
• pedra calcària;
• dolomita.

La importància dels carbonats de metalls alcalinoterris manifesta en el fet que són participants actius en els processos de formació d'estalactites i estalagmites, i aigües subterrànies.

L'àcid carbònic - un altre compost que forma un carboni. La seva fórmula - H ₂ CO _3. No obstant això, en la forma convencional, és extremadament inestable i immediatament en la solució es descompon en diòxid de carboni i aigua. Per tant, només es coneix sals dels mateixos, però no és en si mateixa, com una solució.

halurs de carboni - s'obtenen principalment per mitjans indirectes, com a síntesi directes són només a molt altes temperatures i baix rendiment. Un dels més comuns - CCL ₄ - tetraclorur de carboni. Un compost tòxic que pot causar enverinament per inhalació. Obtinguts per reaccions fotoquímiques radicals de substitució de els àtoms d'hidrogen en metà.

carburs metàl·lics - compost de carboni, en el qual té un estat d'oxidació 4. També possible existència d'associacions amb bor i silici. La principal propietat d'alguns carburs metàl·lics (alumini, tungstè, titani, niobi, tàntal, hafni) - una alta resistència i excel·lent conductivitat elèctrica. El carbur de bor B ₄ C - un dels sòlids després de diamant (9,5 Mohs). Aquests compostos s'utilitzen en la tècnica, així com la indústria química com a fonts d'hidrocarburs (carbur de calci amb aigua condueix a la formació d'acetilè i d'hidròxid de calci).

Moltes aliatges de metall fabricats utilitzant carboni significativament d'aquesta manera l'augment de la seva qualitat i les especificacions (acer - un aliatge de ferro i carboni).

atenció nombrosos compost de carboni orgànic individual, en el qual - un element fonamental que es pot connectar amb els mateixos àtoms en les cadenes llargues de diferents estructures. Aquests inclouen:

• alcans;
• alquens;
• sorra;
• proteïnes;
• hidrats de carboni;
• àcids nucleics;
• alcohols;
• àcid carboxílic i moltes altres classes de substàncies.

L'ús de carboni

Significat dels compostos de carboni i les seves modificacions al·lotròpiques de la vida humana és molt alta. Pot trucar a algunes de les indústries més globals, que quedi clar que això és cert.

1. Aquest element forma tot tipus de combustibles fòssils a partir del qual una persona rep energia.
2. indústria metal·lúrgica utilitza carboni com un agent reductor fort per produir metalls a partir dels seus compostos. No s'utilitzen àmpliament com carbonats.
3. Construcció i la indústria química consumeixen una gran quantitat de compostos de carboni en la síntesi de noves substàncies i per obtenir els productes requerits.

També inclogui aquests sectors de l'economia, com ara:

• indústria nuclear;
• fabricació de joies;
• equip (lubricació, gresols d'alta temperatura, llapis, etc.);
• determinació de l'edat geològica de roques - traçadors radioactius ¹⁴ C;
• de carboni - adsorbent meravellosa que pot ser utilitzat per a la fabricació de filtres.

Cicle en la naturalesa

La massa de carboni present en la naturalesa, està inclòs en un cicle constant, que es realitza cíclicament cada segon en tot el món. Per tant, la font de carboni atmosfèric - _CO2 és absorbit per les plantes i tots els altres éssers vius s'allibera durant la respiració. Un cop a l'atmosfera, que s'absorbeix de nou, i així el cicle continua. Així extinció residus orgànics dóna com a resultat l'alliberament de carboni i la seva acumulació en el sòl, on llavors va ser de nou absorbida pels organismes vius i es descarrega a l'atmosfera com un gas.