ამ სტატიაში ჩვენ შევხედავთ ელემენტს, რომელიც არის პერიოდული ცხრილის ნაწილი D.I. მენდელეევი, კერძოდ ნახშირბადი. თანამედროვე ნომენკლატურაში იგი აღინიშნება სიმბოლოთ C, შედის მეთოთხმეტე ჯგუფში და არის მეორე პერიოდის „მონაწილე“, აქვს მეექვსე სერიული ნომერი და მისი a.u.m. = 12.0107.

ატომური ორბიტალები და მათი ჰიბრიდიზაცია

დავიწყოთ ნახშირბადის შესწავლა თავისი ორბიტალებით და მათი ჰიბრიდიზაცია - მისი ძირითადი მახასიათებლები, რისი წყალობითაც ის დღემდე აოცებს მეცნიერებს მთელ მსოფლიოში. როგორია მათი სტრუქტურა?

ნახშირბადის ატომის ჰიბრიდიზაცია ისეა მოწყობილი, რომ ვალენტური ელექტრონები პოზიციებს იკავებენ სამ ორბიტალში, კერძოდ: ერთი არის 2s ორბიტალში, ორი კი 2p ორბიტალში. სამი ორბიტალიდან ბოლო ორი ქმნის 90 გრადუსიან კუთხეს ერთმანეთთან მიმართებაში, ხოლო 2s ორბიტალს აქვს სფერული სიმეტრია. თუმცა, განხილული ორბიტალების განლაგების ეს ფორმა არ გვაძლევს იმის საშუალებას, გავიგოთ, რატომ ქმნის ნახშირბადი ორგანულ ნაერთებში შესვლისას 120, 180 და 109,5 გრადუსიან კუთხეებს. ნახშირბადის ატომის ელექტრონული სტრუქტურის ფორმულა გამოიხატება შემდეგი სახით: (He) 2s 2 2p 2.

წარმოქმნილი წინააღმდეგობის გადაჭრა მიმოქცევაში გაკეთდა ატომური ორბიტალების ჰიბრიდიზაციის კონცეფციის შემოტანით. C-ის სამკუთხა, ვარიანტული ბუნების გასაგებად, საჭირო იყო მისი ჰიბრიდიზაციის შესახებ წარმოდგენის სამი ფორმის შექმნა. ამ კონცეფციის გაჩენასა და განვითარებაში მთავარი წვლილი შეიტანა ლინუს პაულინგმა.

ფიზიკური თვისებები

ნახშირბადის ატომის სტრუქტურა განსაზღვრავს გარკვეული ფიზიკური მახასიათებლების არსებობას. ამ ელემენტის ატომები ქმნიან მარტივ ნივთიერებას - ნახშირბადს, რომელსაც აქვს ცვლილებები. მის სტრუქტურაში ცვლილებების ცვალებადობამ შეიძლება მიღებულ ნივთიერებას სხვადასხვა თვისობრივი მახასიათებლები მისცეს. ნახშირბადის მოდიფიკაციის დიდი რაოდენობით არსებობის მიზეზი არის მისი უნარი დაამყაროს და ჩამოაყალიბოს სხვადასხვა ტიპის ქიმიური ბუნების ობლიგაციები.

ნახშირბადის ატომის სტრუქტურა შეიძლება განსხვავდებოდეს, რაც საშუალებას აძლევს მას ჰქონდეს გარკვეული რაოდენობითიზოტოპური ფორმები. ბუნებაში ნაპოვნი ნახშირბადი წარმოიქმნება ორი იზოტოპის გამოყენებით სტაბილურ მდგომარეობაში - 12 C და 13 C - და რადიოაქტიური თვისებების მქონე იზოტოპი - 14 C. ეს უკანასკნელი იზოტოპი კონცენტრირებულია ზედა ფენებიდედამიწის ქერქში და ატმოსფეროში. კოსმოსური გამოსხივების, კერძოდ, მისი ნეიტრონების გავლენის გამო, აზოტის ატომების ბირთვზე წარმოიქმნება რადიოაქტიური იზოტოპი 14 C მეოცე საუკუნის ორმოცდაათიანი წლების შუა პერიოდის შემდეგ გარემოროგორც ხელოვნური პროდუქტი, რომელიც წარმოიქმნება ატომური ელექტროსადგურების მუშაობის დროს და წყალბადის ბომბის გამოყენების გამო. სწორედ 14 C ტემპერატურაზე დაშლის პროცესზეა დაფუძნებული რადიოკარბონული დათარიღების ტექნიკა, რომელმაც თავისი ფართო გამოყენება ჰპოვა არქეოლოგიასა და გეოლოგიაში.

ნახშირბადის მოდიფიკაცია ალოტროპული ფორმით

ბუნებაში ბევრი ნივთიერებაა, რომელიც შეიცავს ნახშირბადს. ადამიანი იყენებს ნახშირბადის ატომის სტრუქტურას საკუთარი მიზნებისთვის სხვადასხვა ნივთიერებების შექმნისას, მათ შორის:

1. კრისტალური ნახშირბადები (ბრილიანტები, ნახშირბადის ნანომილები, ბოჭკოები და მავთულები, ფულერენი და ა.შ.).
2. ამორფული ნახშირბადები (გააქტიურებული და ნახშირი, სხვადასხვა სახის კოქსი, ნახშირბადის შავი, ჭვარტლი, ნანოქაფი და ანტრაციტი).
3. ნახშირბადის კასეტური ფორმები (კარბონები, ნანოკონები და ასტრალენის ნაერთები).

ატომის სტრუქტურის სტრუქტურული მახასიათებლები

ნახშირბადის ატომის ელექტრონულ სტრუქტურას შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული გეომეტრია, რაც დამოკიდებულია ორბიტალების ჰიბრიდიზაციის დონეზე. არსებობს გეომეტრიის 3 ძირითადი ტიპი:

1. ტეტრაჰედრული - შექმნილია ოთხი ელექტრონის გადაადგილების გამო, რომელთაგან ერთი არის s-ელექტრონები, ხოლო სამი ეკუთვნის p-ელექტრონებს. C ატომი იკავებს ცენტრალურ ადგილს ტეტრაედრონში და დაკავშირებულია ოთხი ეკვივალენტური სიგმა ბმებით სხვა ატომებთან, რომლებიც იკავებს ამ ტეტრაედრონის წვეროს. ნახშირბადის ამ გეომეტრიულ განლაგებას შეუძლია წარმოქმნას ალოტროპები, როგორიცაა ალმასი და ლონსდალეიტი.
2. სამკუთხედი - თავის გარეგნობას სამი ორბიტალის გადაადგილებით ევალება, რომელთაგან ერთი არის s- და ორი p-. აქ არის სამი სიგმა ბმა, რომლებიც ეკვივალენტურ მდგომარეობაში არიან ერთმანეთთან; ისინი წევენ საერთო სიბრტყეში და ინარჩუნებენ 120 გრადუსიან კუთხეს ერთმანეთთან მიმართებაში. თავისუფალი p-ორბიტალი მდებარეობს სიგმა ბმის სიბრტყის პერპენდიკულარულად. გრაფიტს აქვს მსგავსი სტრუქტურული გეომეტრია.
3. დიაგონალი - ჩნდება s- და p-ელექტრონების შერევის გამო (sp ჰიბრიდიზაცია). ელექტრონის ღრუბლები გადაჭიმულია ზოგადი მიმართულებადა მიიღეთ ასიმეტრიული ჰანტელის ფორმა. თავისუფალი ელექტრონები ქმნიან π ობლიგაციებს. ნახშირბადის ეს გეომეტრიული სტრუქტურა წარმოშობს კარბინის გამოჩენას, მოდიფიკაციის სპეციალურ ფორმას.

ნახშირბადის ატომები ბუნებაში

ნახშირბადის ატომის სტრუქტურა და თვისებები დიდი ხანია განიხილება ადამიანის მიერ და გამოიყენება დიდი რაოდენობით სხვადასხვა ნივთიერებების მისაღებად. ამ ელემენტის ატომები, განსხვავებული ქიმიური ბმის ფორმირების უნიკალური უნარისა და ორბიტალური ჰიბრიდიზაციის არსებობის გამო, ქმნიან მრავალ განსხვავებულ ალოტროპულ მოდიფიკაციას მხოლოდ ერთი ელემენტის მონაწილეობით, იგივე ტიპის ატომებისგან - ნახშირბადი.

ბუნებაში ნახშირბადი გვხვდება დედამიწის ქერქი; იღებს ბრილიანტის, გრაფიტის, სხვადასხვა წვის ფორმას ბუნებრივი რესურსებიმაგალითად, ნავთობი, ანტრაციტი, ყავისფერი ქვანახშირი, ფიქალი, ტორფი და ა.შ. ეს არის აირების ნაწილი, რომელსაც ადამიანი იყენებს ენერგეტიკულ ინდუსტრიაში. ნახშირბადი მის დიოქსიდში ავსებს დედამიწის ჰიდროსფეროს და ატმოსფეროს, ჰაერში 0,046%-მდე აღწევს, წყალში კი სამოცჯერ მეტს.

ადამიანის ორგანიზმში C შეიცავს დაახლოებით 21%-ს და გამოიყოფა ძირითადად შარდით და ამოსუნთქული ჰაერით. იგივე ელემენტი მონაწილეობს ბიოლოგიურ ციკლში, ის შეიწოვება მცენარეების მიერ და მოიხმარება ფოტოსინთეზის დროს.

ნახშირბადის ატომებს, სხვადასხვა კოვალენტური ბმების დამყარების და მათგან ჯაჭვების და ციკლების აშენების უნარის გამო, შეუძლიათ შექმნან ორგანული ნივთიერებების უზარმაზარი რაოდენობა. გარდა ამისა, ეს ელემენტი არის ნაწილი მზის ატმოსფეროწყალბადისა და აზოტის ნაერთებში ყოფნა.

ქიმიური ბუნების თვისებები

ახლა მოდით შევხედოთ ნახშირბადის ატომის სტრუქტურას და თვისებებს ქიმიური თვალსაზრისით.

მნიშვნელოვანია ვიცოდეთ, რომ ნახშირბადი ავლენს ინერტულ თვისებებს ნორმალურ ტემპერატურაზე, მაგრამ შეუძლია გვაჩვენოს შემცირების თვისებები მაღალი ტემპერატურის გავლენის ქვეშ. ძირითადი ჟანგვის მდგომარეობებია: + - 4, ზოგჯერ +2 და ასევე +3.

რეაქციაში მონაწილეობს დიდი თანხაელემენტები. შეიძლება რეაგირებდეს წყალთან, წყალბადთან, ჰალოგენებთან, ტუტე ლითონებთან, მჟავებთან, ფტორთან, გოგირდთან და ა.შ.

ნახშირბადის ატომის სტრუქტურა წარმოშობს ნივთიერებების წარმოუდგენლად უზარმაზარ რაოდენობას, რომლებიც იყოფა ცალკეულ კლასად. ასეთ ნაერთებს ორგანულს უწოდებენ და დაფუძნებულია C-ზე. ეს შესაძლებელია ამ ელემენტის ატომების პოლიმერული ჯაჭვების წარმოქმნის თვისების გამო. ყველაზე ცნობილ და ვრცელ ჯგუფებს შორისაა ცილები (ცილები), ცხიმები, ნახშირწყლები და ნახშირწყალბადების ნაერთები.

მოქმედების მეთოდები

ნახშირბადის ატომის უნიკალური სტრუქტურისა და მისი თანმხლები თვისებების გამო, ელემენტს ფართოდ იყენებენ ადამიანები, მაგალითად, ფანქრების შექმნისას, ლითონის ჭურჭლის დნობისას - აქ გამოიყენება გრაფიტი. ბრილიანტი გამოიყენება როგორც აბრაზიული, სამკაულები, საბურღი და ა.შ.

ფარმაკოლოგია და მედიცინა ასევე ეხება ნახშირბადის გამოყენებას სხვადასხვა ნაერთებში. ეს ელემენტი არის ფოლადის ნაწილი, ემსახურება როგორც საფუძველს ყველა ორგანული ნივთიერებისთვის, მონაწილეობს ფოტოსინთეზის პროცესში და ა.შ.

ელემენტის ტოქსიკურობა

ელემენტის ნახშირბადის ატომის სტრუქტურა გულისხმობს ცოცხალ მატერიაზე საშიში ზემოქმედების არსებობას. ნახშირბადი შემოდის ჩვენს ირგვლივ თბოელექტროსადგურებში ნახშირის წვის შედეგად, არის მანქანების მიერ წარმოებული აირების ნაწილი, ნახშირის კონცენტრატის შემთხვევაში და ა.შ.

აეროზოლებში ნახშირბადის შემცველობის პროცენტული მაჩვენებელი მაღალია, რაც იწვევს დაავადებულთა პროცენტის ზრდას. ყველაზე ხშირად ზიანდება ზედა სასუნთქი გზები და ფილტვები. ზოგიერთი დაავადება შეიძლება კლასიფიცირდეს როგორც პროფესიული, მაგალითად, მტვრის ბრონქიტი და პნევმოკონიოზის ჯგუფის დაავადებები.

14 C ტოქსიკურია და მისი გავლენის სიძლიერე განისაზღვრება β-ნაწილაკებთან რადიაციული ურთიერთქმედებით. ეს ატომი შედის ბიოლოგიური მოლეკულების შემადგენლობაში, მათ შორის დეოქსი- და რიბონუკლეინის მჟავებში. მისაღები რაოდენობასამუშაო ადგილის ჰაერში 14 C ითვლება 1,3 Bq/l. მაქსიმალური თანხასუნთქვის დროს ორგანიზმში შემავალი ნახშირბადი უდრის 3,2*108 Bq/წელიწადში.

მას სიცოცხლის საფუძველს უწოდებენ. ის გვხვდება ყველა ორგანულ ნაერთში. მხოლოდ მას შეუძლია შექმნას მოლეკულები მილიონობით ატომიდან, როგორიცაა დნმ.

იცნო გმირი? ეს ნახშირბადის. მისი კავშირების რაოდენობა, მეცნიერებისთვის ცნობილია, უახლოვდება 10 000 000-ს.

ყველა სხვა ელემენტს კომბინირებული არ ექნება ამდენი. გასაკვირი არ არის, რომ ქიმიის ორი დარგიდან ერთ-ერთი ექსკლუზიურად არის შესწავლილი ნახშირბადის ნაერთებიდა ისწავლება საშუალო სკოლაში.

გეპატიჟებით გახსოვდეთ სკოლის სასწავლო გეგმა, ასევე შეავსეთ იგი ახალი ფაქტებით.

რა არის ნახშირბადი

ჯერ ერთი, ელემენტი ნახშირბადი- კომპოზიტური. თავის ახალ სტანდარტში ნივთიერება მე-14 ჯგუფშია განთავსებული.

სისტემის მოძველებულ ვერსიაში ნახშირბადი მე-4 ჯგუფის მთავარ ქვეჯგუფშია.

ელემენტის აღნიშვნა არის ასო C. Სერიული ნომერინივთიერებები – 6, მიეკუთვნება არამეტალების ჯგუფს.

ორგანული ნახშირბადიბუნებაში თანაარსებობს მინერალთან. ასე რომ, ფულერენის ქვა მე-6 ელემენტია მისი სუფთა სახით.

გარეგნულად განსხვავებები გამოწვეულია კრისტალური მედის რამდენიმე ტიპის სტრუქტურით. მასზეა დამოკიდებული მინერალური ნახშირბადის პოლარული მახასიათებლებიც.

მაგალითად, გრაფიტი რბილია და ტყუილად არ ემატება საწერ ფანქრებს და ყველა დანარჩენს დედამიწაზე. აქედან გამომდინარე, ლოგიკურია გავითვალისწინოთ თავად ნახშირბადის თვისებები და არა მისი ცვლილებები.

ნახშირბადის თვისებები

დავიწყოთ ყველა არამეტალისთვის საერთო თვისებებით. ისინი ელექტროუარყოფითი არიან, ანუ იზიდავენ სხვა ელემენტებთან წარმოქმნილ საერთო ელექტრონულ წყვილებს.

გამოდის, რომ ნახშირბადს შეუძლია არალითონური ოქსიდების დაყვანა ლითონების მდგომარეობამდე.

თუმცა, მე-6 ელემენტი ამას აკეთებს მხოლოდ გაცხელებისას. IN ნორმალური პირობებინივთიერება ქიმიურად ინერტულია.

არამეტალებს აქვთ მეტი ელექტრონი გარე ელექტრონების დონეზე, ვიდრე ლითონებს.

სწორედ ამიტომ, მე-6 ელემენტის ატომები მიდრეკილნი არიან დაასრულონ საკუთარი ორბიტალების ნაწილი, ვიდრე ნაწილაკებს აძლევენ ვინმეს.

ლითონებისთვის, გარე გარსებზე ელექტრონების მინიმალური რაოდენობით, უფრო ადვილია შორეული ნაწილაკების გაცემა, ვიდრე უცხოების მოზიდვა.

მე-6 ნივთიერების ძირითადი ფორმა არის ატომი. თეორიულად, ჩვენ უნდა ვისაუბროთ ნახშირბადის მოლეკულა. არამეტალების უმეტესობა შედგება მოლეკულებისგან.

თუმცა, ნახშირბადს c და - გამონაკლისს აქვს ატომური სტრუქტურა. ამის გამო ელემენტების ნაერთებს აქვთ მაღალი დნობის წერტილი.

ნახშირბადის მრავალი ფორმის კიდევ ერთი გამორჩეული თვისებაა . ამისთვის არის მაქსიმალური, უდრის 10 ქულას.

ვინაიდან საუბარია მე-6 ნივთიერების ფორმებზე, აღვნიშნოთ, რომ კრისტალური მხოლოდ ერთ-ერთი მათგანია.

ნახშირბადის ატომებიყოველთვის არ იყოთ ბროლის გისოსებში. არსებობს ამორფული ჯიში.

მაგალითებია: ხე, კოქსი, მინის ნახშირბადი. ეს არის ნაერთები, მაგრამ არ აქვთ მოწესრიგებული სტრუქტურა.

თუ ნივთიერება სხვასთან არის შერწყმული, გაზებიც შეიძლება წარმოიქმნას. კრისტალური ნახშირბადი მათში გარდაიქმნება 3700 გრადუს ტემპერატურაზე.

ნორმალურ პირობებში ელემენტი აირისებრია, თუ ის არის, მაგალითად, ნახშირბადის მონოქსიდი.

ხალხი მას ნახშირბადის მონოქსიდს უწოდებს. თუმცა, მისი ფორმირების რეაქცია უფრო აქტიური და სწრაფია, თუ, მიუხედავად ამისა, სითბო ჩართულია.

აირისებრი ნაერთები ნახშირბადისთან ჟანგბადიზოგიერთი. ასევე არსებობს, მაგალითად, მონოქსიდი.

ეს გაზი არის უფერო და შხამიანი, ნორმალურ პირობებში. ასეთი ნახშირბადის მონოქსიდიაქვს სამმაგი ბმა მოლეკულაში.

მაგრამ დავუბრუნდეთ სუფთა ელემენტს. ქიმიური თვალსაზრისით საკმაოდ ინერტულია, თუმცა მას შეუძლია ურთიერთქმედება არა მხოლოდ ლითონებთან, არამედ მათ ოქსიდებთან და, როგორც გაზების შესახებ საუბრიდან ჩანს, ჟანგბადთან.

რეაქცია ასევე შესაძლებელია წყალბადის. Ნახშირბადისიმოქმედებს, თუ ერთ-ერთი ფაქტორი „ითამაშებს“, ან ყველა ერთად: ტემპერატურა, ალოტროპული მდგომარეობა, დისპერსია.

ეს უკანასკნელი ეხება ნივთიერების ნაწილაკების ზედაპირის ფართობის თანაფარდობას მათ მიერ დაკავებულ მოცულობასთან.

ალოტროპია არის ერთი და იმავე ნივთიერების რამდენიმე ფორმის შესაძლებლობა, ანუ კრისტალური, ამორფული ან ნახშირბადის გაზი.

თუმცა, რაც არ უნდა ემთხვეოდეს ფაქტორები, ელემენტი საერთოდ არ რეაგირებს მჟავებთან და ტუტეებთან. უგულებელყოფს ნახშირბადს და თითქმის ყველა ჰალოგენს.

ყველაზე ხშირად, მე-6 ნივთიერება აკავშირებს თავის თავს და ქმნის იმავე ფართომასშტაბიან მოლეკულებს ასობით და მილიონობით ატომისგან.

ჩამოყალიბებული მოლეკულები, ნახშირბადის რეაქციაკიდევ უფრო ნაკლები ელემენტებით და კავშირებით.

ნახშირბადის გამოყენება

ელემენტისა და მისი წარმოებულების გამოყენება ისეთივე ვრცელია, როგორც მათი რაოდენობა. ნახშირბადის შემცველობაადამიანის ცხოვრებაში იმაზე მეტია, ვიდრე ერთი შეხედვით ჩანს.

აფთიაქიდან გააქტიურებული ნახშირბადი მე-6 ნივთიერებაა. in from - ის იგივეა.

ფანქრებში არსებული გრაფიტი ასევე არის ნახშირბადი, რომელიც ასევე საჭიროა ბირთვულ რეაქტორებში და ელექტრო მანქანების კონტაქტებში.

მეთანის საწვავი ასევე სიაშია. Ნახშირორჟანგისაჭიროა წარმოებისთვის და შეიძლება იყოს მშრალი ყინული, ანუ გამაგრილებელი.

ნახშირორჟანგი ემსახურება როგორც კონსერვანტს, ავსებს ბოსტნეულის საწყობს და ასევე საჭიროა კარბონატების წარმოებისთვის.

ეს უკანასკნელი გამოიყენება მშენებლობაში, მაგალითად. კარბონატი კი სასარგებლოა საპნის და მინის წარმოებაში.

ნახშირბადის ფორმულაასევე შეესაბამება კოკას. სასარგებლოა მეტალურგებისთვის.

კოკა ემსახურება როგორც შემცირების საშუალება მადნის დნობისა და მისგან ლითონების მოპოვების დროს.

ჩვეულებრივი ჭვარტლიც კი არის ნახშირბადი, რომელიც გამოიყენება როგორც სასუქი და შემავსებელი.

ოდესმე დაფიქრებულხართ, რატომ არის ფერადი მანქანის საბურავები? ეს არის ჭვარტლი. ის აძლევს რეზინის სიმტკიცეს.

ჭვარტლი ასევე გვხვდება ფეხსაცმლის გასაპრიალებელში, საბეჭდი მელანში და ტუშიში. პოპულარული სახელიყოველთვის არ გამოიყენება. მრეწველები ჭვარტლს ითხოვენ ნახშირბადის შავი.

ნახშირბადის მასაიწყებს გამოყენებას ნანოტექნოლოგიის სფეროში. დამზადდა ულტრაპატარა ტრანზისტორები, ასევე 6-7-ჯერ უფრო ძლიერი მილები.

ამდენი არალითონისთვის. სხვათა შორის, მეცნიერები . მათ შექმნეს აეროგელი ნახშირბადის მილებისა და გრაფენისგან.

ეს ასევე გამძლე მასალაა. მძიმედ ჟღერს. მაგრამ, სინამდვილეში, აეროგელი ჰაერზე მსუბუქია.

IN რკინის ნახშირბადიდაემატა წარმოებისთვის, რასაც ნახშირბადოვანი ფოლადი ჰქვია. ის ჩვეულებრივზე რთულია.

თუმცა, მასობრივი ფრაქციამე-6 ელემენტი არ უნდა აღემატებოდეს რამდენიმე ან სამ პროცენტს. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ფოლადის თვისებები მცირდება.

სია გრძელდება და გრძელდება. მაგრამ სად შეიძლება მივიღოთ ნახშირბადი უსასრულოდ? მოპოვებულია თუ სინთეზირებული? ამ კითხვებზე პასუხს ცალკე თავში გავცემთ.

ნახშირბადის მოპოვება

Ნახშირორჟანგიმეთანის, ცალკე ნახშირბადის მიღება შესაძლებელია ქიმიურად, ანუ მიზანმიმართული სინთეზით. თუმცა, ეს არ არის მომგებიანი.

ნახშირბადის გაზიდა მისი მყარი მოდიფიკაციები უფრო ადვილი და იაფია ნახშირთან ერთად მოპოვება.

ყოველწლიურად დაახლოებით 2 მილიარდი ტონა ამოღებულია დედამიწის ნაწლავებიდან. საკმარისია მსოფლიო ნახშირბადის შავით უზრუნველსაყოფად.

რაც შეეხება, ისინი ამოღებულია კიმბირლიტის მილებიდან. ეს არის ვერტიკალური გეოლოგიური სხეულები, ლავით დაცემენტირებული კლდის ფრაგმენტები.

ეს არის სადაც ისინი გვხვდება. ამიტომ, მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ მინერალი წარმოიქმნება ათასობით კილომეტრის სიღრმეზე, იმავე ადგილას, სადაც მაგმა.

გრაფიტის საბადოები, პირიქით, ჰორიზონტალურია და ზედაპირთან ახლოს მდებარეობს.

ამიტომ მინერალის მოპოვება საკმაოდ მარტივი და იაფია. წელიწადში დაახლოებით 500 000 ტონა გრაფიტი მოიპოვება სიღრმეებიდან.

მისაღებად გააქტიურებული ნახშირბადი, ნახშირი უნდა გააცხელოთ და წყლის ორთქლის ნაკადით დაამუშავოთ.

მეცნიერებმა გაარკვიეს, თუ როგორ უნდა აღადგინონ ცილები ადამიანის სხეული. მათი საფუძველიც არის ნახშირბადის. აზოტიწყალბადი კი მის მიმდებარე ამინოჯგუფია.

თქვენ ასევე გჭირდებათ ჟანგბადი. ანუ ცილები აგებულია ამინომჟავებზე. ეს ყველას არ აინტერესებს, მაგრამ ეს ბევრად უფრო მნიშვნელოვანია ცხოვრებისთვის, ვიდრე დანარჩენი.

მაგალითად, სხეულს სჭირდება ნაკლებად პოპულარული გოგირდის, აზოტის და მარილმჟავა.

ასე რომ, ნახშირბადი არის რაღაც, რომლის გადახდაც ღირს. მოდით გავარკვიოთ, რამდენად დიდია ფასის გავრცელება სხვადასხვა საქონელზე მე-6 ელემენტიდან.

ნახშირბადის ფასი

სიცოცხლისთვის, როგორც ადვილი გასაგებია, ნახშირბადი ფასდაუდებელია. რაც შეეხება ცხოვრების სხვა სფეროებს, ფასი დამოკიდებულია პროდუქტის სახელსა და მის ხარისხზე.

მაგალითად, ისინი იხდიან მეტს, თუ არ შეიცავს მესამე მხარის ჩანართებს.

აეროგელის ნიმუშები, ჯერჯერობით, რამდენიმე კვადრატული სანტიმეტრი ათობით დოლარი ღირს.

მაგრამ, სამომავლოდ, მწარმოებლები გვპირდებიან, რომ მასალას რულონებად მიაწვდიან და იაფად მოითხოვენ.

ნახშირბადის შავი, ანუ ჭვარტლი კილოგრამზე 5-7 რუბლზე იყიდება. შესაბამისად, ისინი იხდიან დაახლოებით 5000-7000 რუბლს ტონაზე.

თუმცა, ნახშირბადის გადასახადი შემოიღეს უმეტესობაში განვითარებული ქვეყნები, შეიძლება გამოიწვიოს ფასების ზრდა.

სათბურის ეფექტის მიზეზად ნახშირბადის მრეწველობა ითვლება. საწარმოები ვალდებულნი არიან გადაიხადონ ემისიები, კერძოდ CO 2 .

ის არის მთავარი სათბურის გაზი და, ამავე დროს, ჰაერის დაბინძურების მაჩვენებელი. ეს ინფორმაცია არის ბუზი მალამოში.

ეს საშუალებას გვაძლევს გავიგოთ, რომ ნახშირბადი, ისევე როგორც ყველაფერი მსოფლიოში, აქვს უკანა მხარედა არა მხოლოდ დადებითი.

ნახშირბადს შეუძლია შექმნას რამდენიმე ალოტროპული მოდიფიკაცია. ეს არის ბრილიანტი (ყველაზე ინერტული ალოტროპული მოდიფიკაცია), გრაფიტი, ფულერენი და კარბინი.

ნახშირი და ჭვარტლი ამორფული ნახშირბადია. ნახშირბადს ამ მდგომარეობაში არ აქვს მოწესრიგებული სტრუქტურა და რეალურად შედგება გრაფიტის ფენების პატარა ფრაგმენტებისგან. ცხელი წყლის ორთქლით დამუშავებულ ამორფულ ნახშირბადს გააქტიურებული ნახშირბადი ეწოდება. 1 გრამ გააქტიურებულ ნახშირბადს, მასში მრავალი ფორების არსებობის გამო, აქვს საერთო ზედაპირი სამას კვადრატულ მეტრზე მეტი! სხვადასხვა ნივთიერებების შთანთქმის უნარის გამო, გააქტიურებული ნახშირბადი ფართოდ გამოიყენება როგორც ფილტრის შემავსებელი, ასევე ენტეროსორბენტი. სხვადასხვა სახისმოწამვლა

ქიმიური თვალსაზრისით, ამორფული ნახშირბადი მისი ყველაზე აქტიური ფორმაა, გრაფიტი ავლენს ზომიერ აქტივობას, ხოლო ბრილიანტი უკიდურესად ინერტული ნივთიერებაა. ამ მიზეზით, ქვემოთ განხილული ნახშირბადის ქიმიური თვისებები პირველ რიგში უნდა მიეკუთვნებოდეს ამორფულ ნახშირბადს.

ნახშირბადის თვისებების შემცირება

როგორც შემცირების აგენტი, ნახშირბადი რეაგირებს არალითონებთან, როგორიცაა ჟანგბადი, ჰალოგენები და გოგირდი.

ნახშირის წვის დროს ჟანგბადის ჭარბი ან ნაკლებობის მიხედვით, შესაძლებელია ნახშირბადის მონოქსიდის CO ან ნახშირორჟანგის CO 2 წარმოქმნა:

როდესაც ნახშირბადი რეაგირებს ფტორთან, წარმოიქმნება ნახშირბადის ტეტრაფტორიდი:

როდესაც ნახშირბადი თბება გოგირდით, წარმოიქმნება ნახშირბადის დისულფიდი CS 2:

ნახშირბადს შეუძლია შეამციროს ლითონები ალუმინის შემდეგ აქტივობის სერიაში მათი ოქსიდებისგან. Მაგალითად:

ნახშირბადი ასევე რეაგირებს აქტიური ლითონების ოქსიდებთან, მაგრამ ამ შემთხვევაში, როგორც წესი, შეინიშნება არა ლითონის შემცირება, არამედ მისი კარბიდის წარმოქმნა:

ნახშირბადის ურთიერთქმედება არამეტალის ოქსიდებთან

ნახშირბადი შედის თანაპროპორციულ რეაქციაში ნახშირორჟანგთან CO 2-თან:

ინდუსტრიული თვალსაზრისით ერთ-ერთი უმნიშვნელოვანესი პროცესია ე.წ ორთქლის ნახშირის კონვერტაცია. პროცესი ხორციელდება წყლის ორთქლის ცხელი ნახშირის გავლით. შემდეგი რეაქცია ხდება:

მაღალ ტემპერატურაზე ნახშირბადს შეუძლია შეამციროს ისეთი ინერტული ნაერთიც კი, როგორიცაა სილიციუმის დიოქსიდი. ამ შემთხვევაში, პირობებიდან გამომდინარე, შესაძლებელია სილიციუმის ან სილიციუმის კარბიდის წარმოქმნა ( კარბორუნდი):

ასევე, ნახშირბადი, როგორც შემამცირებელი აგენტი, რეაგირებს ჟანგვის მჟავებთან, განსაკუთრებით კონცენტრირებულ გოგირდთან და აზოტის მჟავები:

ნახშირბადის ოქსიდაციური თვისებები

ქიმიური ელემენტი ნახშირბადი არ არის უაღრესად ელექტროუარყოფითი, ამიტომ მის მიერ წარმოქმნილი ელემენტები მარტივი ნივთიერებებიიშვიათად ავლენს ჟანგვის თვისებებს სხვა არამეტალების მიმართ.

ასეთი რეაქციების მაგალითია ამორფული ნახშირბადის ურთიერთქმედება წყალბადთან კატალიზატორის თანდასწრებით გაცხელებისას:

და ასევე სილიკონით 1200-1300 o C ტემპერატურაზე:

ნახშირბადი ავლენს ჟანგვის თვისებებს მეტალებთან მიმართებაში. ნახშირბადს შეუძლია რეაგირება აქტიურ ლითონებთან და ზოგიერთ შუალედური აქტივობის ლითონებთან. რეაქციები ხდება გაცხელებისას:

აქტიური ლითონის კარბიდები ჰიდროლიზდება წყლით: ასევე არაჟანგვის მჟავების ხსნარებს: ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება ნახშირწყალბადები, რომლებიც შეიცავს ნახშირბადს იმავე ჟანგვის მდგომარეობაში, როგორც თავდაპირველ კარბიდში.

სილიციუმის ქიმიური თვისებები

სილიციუმი, ნახშირბადის მსგავსად, შეიძლება არსებობდეს კრისტალურ და ამორფულ მდგომარეობაში და, როგორც ნახშირბადის შემთხვევაში, ამორფული სილიციუმი ქიმიურად უფრო აქტიურია, ვიდრე კრისტალური სილიციუმი.

ზოგჯერ ამორფულ და კრისტალურ სილიკონს უწოდებენ ალოტროპულ მოდიფიკაციას, რაც, მკაცრად რომ ვთქვათ, მთლად სიმართლეს არ შეესაბამება. ამორფული სილიციუმი არსებითად არის კრისტალური სილიციუმის პატარა ნაწილაკების კონგლომერატი, რომლებიც შემთხვევით განლაგებულია ერთმანეთთან შედარებით.

სილიციუმის ურთიერთქმედება მარტივ ნივთიერებებთან

არალითონები

ნორმალურ პირობებში, სილიციუმი, თავისი ინერტულობის გამო, რეაგირებს მხოლოდ ფტორთან:

სილიციუმი რეაგირებს ქლორთან, ბრომთან და იოდთან მხოლოდ გაცხელებისას. დამახასიათებელია, რომ ჰალოგენის აქტივობიდან გამომდინარე, საჭიროა შესაბამისი განსხვავებული ტემპერატურა:

ასე რომ, ქლორთან რეაქცია ხდება 340-420 o C ტემპერატურაზე:

ბრომით – 620-700 o C:

იოდით – 750-810 o C:

სილიციუმის რეაქცია ჟანგბადთან ხდება, მაგრამ მოითხოვს ძალიან ძლიერ გათბობას (1200-1300 o C) იმის გამო, რომ ძლიერი ოქსიდის ფილმი ართულებს ურთიერთქმედებას:

1200-1500 o C ტემპერატურაზე, სილიციუმი ნელ-ნელა ურთიერთქმედებს ნახშირბადთან გრაფიტის სახით, რათა წარმოქმნას კარბორუნდი SiC - ნივთიერება, რომელსაც აქვს ატომური კრისტალური ბადე, მსგავსი ალმასის და თითქმის არ ჩამოუვარდება მას სიძლიერით:

სილიციუმი არ რეაგირებს წყალბადთან.

ლითონები

დაბალი ელექტრონეგატიურობის გამო, სილიკონს შეუძლია აჩვენოს ჟანგვის თვისებები მხოლოდ ლითონების მიმართ. ლითონებიდან სილიციუმი რეაგირებს აქტიურ (ტუტე და მიწის ტუტე) ლითონებთან, ასევე შუალედური აქტივობის ბევრ მეტალთან. ამ ურთიერთქმედების შედეგად წარმოიქმნება სილიციდები:

სილიციუმის ურთიერთქმედება რთულ ნივთიერებებთან

სილიციუმი წყალთან არ რეაგირებს ადუღების დროსაც, თუმცა ამორფული სილიციუმი ურთიერთქმედებს ზედმეტად გახურებულ წყლის ორთქლთან დაახლოებით 400-500 o C ტემპერატურაზე. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება წყალბადი და სილიციუმის დიოქსიდი:

ყველა მჟავიდან სილიციუმი (ამორფულ მდგომარეობაში) რეაგირებს მხოლოდ კონცენტრირებულ ჰიდროფთორმჟავასთან:

სილიციუმი იხსნება კონცენტრირებულ ტუტე ხსნარებში. რეაქციას თან ახლავს წყალბადის გამოყოფა.

მუნიციპალური საგანმანათლებლო დაწესებულება "ნიკიფოროვსკაიას საშუალო ყოვლისმომცველი სკოლა No1"

ნახშირბადი და მისი ძირითადი ორგანული ნაერთები

ესე

დაასრულა: 9B კლასის მოსწავლე

სიდოროვი ალექსანდრე

მასწავლებელი: სახაროვა ლ.ნ.

დიმიტრიევკა 2009 წ

შესავალი

თავი I. ყველაფერი ნახშირბადის შესახებ

1.1. ნახშირბადი ბუნებაში

1.2. ნახშირბადის ალოტროპული მოდიფიკაციები

1.3. ნახშირბადის ქიმიური თვისებები

1.4. ნახშირბადის გამოყენება

თავი II. არაორგანული ნახშირბადის ნაერთები

დასკვნა

ლიტერატურა

შესავალი

ნახშირბადი (ლათ. Carboneum) C – ქიმიური ელემენტი IV ჯგუფი პერიოდული ცხრილიმენდელეევი: ატომური ნომერი 6, ატომური მასა 12.011 (1). განვიხილოთ ნახშირბადის ატომის სტრუქტურა. ნახშირბადის ატომის ყველაზე გარე ენერგეტიკული დონე შეიცავს ოთხ ელექტრონს. მოდით გამოვსახოთ იგი გრაფიკულად:

ნახშირბადი ცნობილია უძველესი დროიდან და უცნობია ამ ელემენტის აღმომჩენის სახელი.

მე-17 საუკუნის ბოლოს. ფლორენციელმა მეცნიერებმა ავერანიმ და ტარჯიონმა სცადეს რამდენიმე პატარა ბრილიანტის შერწყმა ერთ დიდში და გააცხელეს დამწვარი შუშის გამოყენებით. მზის სხივები. ბრილიანტები გაქრა, ჰაერში იწვა. 1772 წელს ფრანგმა ქიმიკოსმა ა. ლავუაზიემ აჩვენა, რომ ბრილიანტის წვისას წარმოიქმნება CO 2. მხოლოდ 1797 წელს დაამტკიცა ინგლისელმა მეცნიერმა ს.ტენანტმა გრაფიტისა და ნახშირის ბუნების იდენტურობა. ნახშირისა და ალმასის თანაბარი რაოდენობით დაწვის შემდეგ ნახშირბადის მონოქსიდის (IV) მოცულობები იგივე აღმოჩნდა.

ნახშირბადის ნაერთების მრავალფეროვნება, რაც აიხსნება მისი ატომების ერთმანეთთან და სხვა ელემენტების ატომების შეერთების უნარით. სხვადასხვა გზები, განსაზღვრავს ნახშირბადის განსაკუთრებულ პოზიციას სხვა ელემენტებს შორის.

თავი მე . ყველაფერი ნახშირბადის შესახებ

1.1. ნახშირბადი ბუნებაში

ნახშირბადი ბუნებაში გვხვდება როგორც თავისუფალ მდგომარეობაში, ასევე ნაერთების სახით.

თავისუფალი ნახშირბადი გვხვდება ალმასის, გრაფიტისა და კარბინის სახით.

ბრილიანტები ძალიან იშვიათია. ყველაზე დიდი ცნობილი ბრილიანტი, Cullinan, აღმოაჩინეს 1905 წელს სამხრეთ აფრიკა, იწონიდა 621,2 გ და ჰქონდა ზომები 10 × 6,5 × 5 სმ ბრილიანტის ფონდში განთავსებულია მსოფლიოში ერთ-ერთი ყველაზე დიდი და ულამაზესი ბრილიანტი - "ორლოვი" (37,92 გ).

ბრილიანტმა მიიღო სახელი ბერძნულიდან. "ადამასი" - უძლეველი, ურღვევი. ალმასის ყველაზე მნიშვნელოვანი საბადოები მდებარეობს სამხრეთ აფრიკაში, ბრაზილიასა და იაკუტიაში.

გრაფიტის დიდი საბადოები მდებარეობს გერმანიაში, შრი-ლანკაში, ციმბირსა და ალტაიში.

ნახშირბადის შემცველი ძირითადი მინერალებია: მაგნიტი MgCO 3, კალციტი (ცაცხვის სპარი, კირქვა, მარმარილო, ცარცი) CaCO 3, დოლომიტი CaMg(CO 3) 2 და ა.შ.

ყველა წიაღისეული საწვავი - ნავთობი, გაზი, ტორფი, ქვანახშირი და ყავისფერი ქვანახშირი, ფიქალი - აგებულია ნახშირბადის ბაზაზე. ზოგიერთი წიაღისეული ნახშირი, რომელიც შეიცავს 99% C-მდე, შემადგენლობით ახლოს არის ნახშირბადთან.

ნახშირბადი დედამიწის ქერქის 0,1%-ს შეადგენს.

ნახშირბადის მონოქსიდის (IV) CO 2 სახით ნახშირბადი შემოდის ატმოსფეროში. დიდი რაოდენობით CO 2 იხსნება ჰიდროსფეროში.

1.2. ნახშირბადის ალოტროპული მოდიფიკაციები

ელემენტარული ნახშირბადი აყალიბებს სამ ალოტროპულ მოდიფიკაციას: ბრილიანტი, გრაფიტი, კარაბინი.

1. ბრილიანტი არის უფერო, გამჭვირვალე კრისტალური ნივთიერება, რომელიც უკიდურესად ძლიერად არღვევს სინათლის სხივებს. ალმასში ნახშირბადის ატომები sp 3 ჰიბრიდიზაციის მდგომარეობაშია. აღგზნებულ მდგომარეობაში ნახშირბადის ატომებში ვალენტური ელექტრონები წყვილდება და წარმოიქმნება ოთხი დაუწყვილებელი ელექტრონი. როდესაც წარმოიქმნება ქიმიური ბმები, ელექტრონული ღრუბლები იძენენ იმავე მოგრძო ფორმას და განლაგებულია სივრცეში ისე, რომ მათი ღერძი მიმართულია ტეტრაედრის წვეროებისკენ. როდესაც ამ ღრუბლების მწვერვალები გადაფარავს სხვა ნახშირბადის ატომების ღრუბლებს, კოვალენტური ბმები წარმოიქმნება 109°28" კუთხით და იქმნება ალმასისთვის დამახასიათებელი ატომური კრისტალური ბადე.

ალმასის თითოეულ ნახშირბადის ატომს აკრავს ოთხი სხვა, რომლებიც მისგან მდებარეობს ტეტრაედრების ცენტრიდან წვეროებამდე. ატომებს შორის მანძილი ტეტრაედრებში არის 0,154 ნმ. ყველა კავშირის სიძლიერე იგივეა. ამრიგად, ალმასის ატომები ძალიან მჭიდროდ არის "შეფუთული". 20°C-ზე ალმასის სიმკვრივეა 3,515 გ/სმ 3. ეს ხსნის მის განსაკუთრებულ სიმტკიცეს. ბრილიანტი ელექტროენერგიის ცუდი გამტარია.

1961 წელს საბჭოთა კავშირი დაიწყო სამრეწველო წარმოებასინთეზური ბრილიანტები გრაფიტისგან.

ალმასის სამრეწველო სინთეზში გამოიყენება ათასობით მპა წნევა და ტემპერატურა 1500-დან 3000°C-მდე. პროცესი ტარდება კატალიზატორების თანდასწრებით, რომლებიც შეიძლება იყოს ზოგიერთი ლითონი, მაგალითად Ni. ჩამოყალიბებული ბრილიანტების უმეტესი ნაწილი არის პატარა კრისტალები და ალმასის მტვერი.

როდესაც თბება ჰაერის წვდომის გარეშე 1000°C-ზე ზემოთ, ბრილიანტი იქცევა გრაფიტად. 1750°C-ზე ალმასის გრაფიტად გარდაქმნა სწრაფად ხდება.

ალმასის სტრუქტურა

2. გრაფიტი არის ნაცრისფერ-შავი კრისტალური ნივთიერება მეტალის ბზინვარებით, ცხიმიანი შეხებით და სიხისტე ქაღალდსაც კი ჩამორჩება.

გრაფიტის კრისტალებში ნახშირბადის ატომები sp 2 ჰიბრიდიზაციის მდგომარეობაშია: თითოეული მათგანი ქმნის სამ კოვალენტურ σ ბმას მეზობელ ატომებთან. ბმის მიმართულებებს შორის კუთხეებია 120°. შედეგი არის ბადე, რომელიც შედგება რეგულარული ექვსკუთხედებისგან. ნახშირბადის ატომების მიმდებარე ბირთვებს შორის მანძილი ფენის შიგნით არის 0,142 ნმ. მეოთხე ელექტრონი გრაფიტის თითოეული ნახშირბადის ატომის გარე ფენაში იკავებს p ორბიტალს, რომელიც არ მონაწილეობს ჰიბრიდიზაციაში.

ნახშირბადის ატომების არაჰიბრიდული ელექტრონული ღრუბლები ორიენტირებულია ფენის სიბრტყეზე პერპენდიკულურად და, ერთმანეთის გადაფარვით, ქმნიან დელოკალიზებულ σ კავშირებს. გრაფიტის კრისტალში მიმდებარე ფენები განლაგებულია ერთმანეთისგან 0,335 ნმ მანძილზე და სუსტად არის დაკავშირებული ერთმანეთთან, ძირითადად ვან დერ ვაალის ძალებით. ამიტომ, გრაფიტს აქვს დაბალი მექანიკური სიმტკიცე და ადვილად იშლება ფანტელებად, რომლებიც თავისთავად ძალიან მტკიცეა. გრაფიტის ნახშირბადის ატომების ფენებს შორის კავშირი ნაწილობრივ მეტალის ხასიათს ატარებს. ეს ხსნის იმ ფაქტს, რომ გრაფიტი კარგად ატარებს ელექტროენერგიას, მაგრამ არა ისე, როგორც ლითონები.

გრაფიტის სტრუქტურა

გრაფიტის ფიზიკური თვისებები მნიშვნელოვნად განსხვავდება მიმართულებებით - პერპენდიკულარული და ნახშირბადის ატომების ფენების პარალელურად.

ჰაერის გარეშე გაცხელებისას გრაფიტი არ განიცდის ცვლილებებს 3700°C-მდე. მითითებულ ტემპერატურაზე ის ამაღლდება დნობის გარეშე.

ხელოვნური გრაფიტი მიიღება საუკეთესო ჯიშებინახშირი 3000°C-ზე ელექტრო ღუმელებში ჰაერის დაშვების გარეშე.

გრაფიტი თერმოდინამიკურად სტაბილურია ტემპერატურისა და წნევის ფართო დიაპაზონში, ამიტომ იგი მიღებულია ნახშირბადის სტანდარტულ მდგომარეობად. გრაფიტის სიმკვრივეა 2,265 გ/სმ3.

3. კარბინი არის წვრილკრისტალური შავი ფხვნილი. მის კრისტალურ სტრუქტურაში ნახშირბადის ატომები დაკავშირებულია მონაცვლეობით ერთჯერადი და სამმაგი ბმებით ხაზოვან ჯაჭვებში:

−С≡С−С≡С−С≡С−

ეს ნივთიერება პირველად მიიღო V.V. კორშაკი, ა.მ. სლადკოვი, ვ.ი. კასატოჩკინი, იუ.პ. კუდრიავცევი XX საუკუნის 60-იანი წლების დასაწყისში.

შემდგომში ნაჩვენები იქნა, რომ კარბინი შეიძლება არსებობდეს სხვადასხვა ფორმით და შეიცავს როგორც პოლიაცეტილენის, ასევე პოლიკუმულენის ჯაჭვებს, რომლებშიც ნახშირბადის ატომები დაკავშირებულია ორმაგი ბმებით:

C=C=C=C=C=C=

მოგვიანებით კარბინი აღმოაჩინეს ბუნებაში - მეტეორიტის მატერიაში.

კარბინს აქვს ნახევარგამტარული თვისებები სინათლის ზემოქმედებისას, მისი გამტარობა მნიშვნელოვნად იზრდება. სხვადასხვა ტიპის კომუნიკაციის არსებობის გამო და სხვადასხვა გზებინახშირბადის ატომების ჯაჭვების განლაგება ბროლის ბადეში ფიზიკური თვისებებიკარაბინები შეიძლება განსხვავდებოდეს ფართო საზღვრებში. როდესაც თბება ჰაერზე წვდომის გარეშე 2000°C-ზე, კარაბინი სტაბილურია დაახლოებით 2300°C ტემპერატურაზე, შეინიშნება მისი გადასვლა გრაფიტზე.

ბუნებრივი ნახშირბადიშედგება ორი იზოტოპისგან (98,892%) და (1,108%). გარდა ამისა, ატმოსფეროში აღმოაჩინეს რადიოაქტიური იზოტოპის მცირე მინარევები, რომელიც ხელოვნურად არის წარმოებული.

ადრე ითვლებოდა, რომ ნახშირი, ჭვარტლი და კოქსი შემადგენლობით მსგავსი იყო სუფთა ნახშირბადიდა თვისებებით განსხვავდებიან ალმასის და გრაფიტისგან, ისინი წარმოადგენენ ნახშირბადის დამოუკიდებელ ალოტროპულ მოდიფიკაციას ("ამორფული ნახშირბადი"). თუმცა, გაირკვა, რომ ეს ნივთიერებები შედგება პაწაწინა კრისტალური ნაწილაკებისგან, რომლებშიც ნახშირბადის ატომები შეკრულია ისევე, როგორც გრაფიტში.

4. ქვანახშირი – წვრილად დაფქული გრაფიტი. იგი წარმოიქმნება ნახშირბადის შემცველი ნაერთების თერმული დაშლის დროს ჰაერის დაშვების გარეშე. ნახშირი მნიშვნელოვნად განსხვავდება თვისებებით, რაც დამოკიდებულია იმ ნივთიერებიდან, საიდანაც ისინი მიიღება და წარმოების მეთოდით. ისინი ყოველთვის შეიცავს მინარევებს, რომლებიც გავლენას ახდენენ მათ თვისებებზე. ნახშირის ყველაზე მნიშვნელოვანი სახეობებია კოქსი, ნახშირი და ჭვარტლი.

კოქსი იწარმოება ნახშირის გაცხელებით ჰაერზე წვდომის გარეშე.

ნახშირი წარმოიქმნება, როდესაც ხე თბება ჰაერზე წვდომის გარეშე.

ჭვარტლი არის ძალიან წვრილი გრაფიტის კრისტალური ფხვნილი. წარმოიქმნება ნახშირწყალბადების (ბუნებრივი აირი, აცეტილენი, ტურპენტინი და ა.შ.) წვის შედეგად შეზღუდული ჰაერის წვდომით.

გააქტიურებული ნახშირბადები არის ფოროვანი სამრეწველო ადსორბენტები, რომლებიც ძირითადად შედგება ნახშირბადისგან. ადსორბცია არის აირების და დაშლილი ნივთიერებების შეწოვა მყარი ნივთიერებების ზედაპირის მიერ. გააქტიურებული ნახშირბადი მიიღება მყარი საწვავისგან (ტორფი, ყავისფერი და მყარი ნახშირი, ანტრაციტი), ხისგან და მისი დამუშავებული პროდუქტებისგან (ნახშირი, ნახერხი, ქაღალდის ნარჩენები), ტყავის ინდუსტრიის ნარჩენები და ცხოველური მასალები, როგორიცაა ძვლები. ქვანახშირი, რომელიც ხასიათდება მაღალი მექანიკური სიძლიერით, იწარმოება ქოქოსის და სხვა თხილის ჭურვიდან და ხილის თესლიდან. ნახშირის სტრუქტურა წარმოდგენილია ყველა ზომის ფორებით, თუმცა, ადსორბციის სიმძლავრე და ადსორბციის სიჩქარე განისაზღვრება მიკროფორების შემცველობით გრანულების ერთეულ მასაზე ან მოცულობაზე. აქტიური ნახშირბადის წარმოებისას საწყისი მასალა პირველად ექვემდებარება თერმულ დამუშავებას ჰაერზე წვდომის გარეშე, რის შედეგადაც მისგან იხსნება ტენიანობა და ნაწილობრივ ფისები. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება ნახშირის დიდი ფოროვანი სტრუქტურა. მიკროფოროვანი სტრუქტურის მისაღებად გააქტიურება ხორციელდება ან გაზით ან ორთქლით დაჟანგვით, ან ქიმიური რეაგენტებით დამუშავებით.

1.3. ნახშირბადის ქიმიური თვისებები

ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე ბრილიანტი, გრაფიტი და ქვანახშირი ქიმიურად ინერტულია, მაგრამ მაღალი ტემპერატურაიზრდება მათი აქტივობა. ნახშირბადის ძირითადი ფორმების სტრუქტურიდან გამომდინარე, ნახშირი უფრო ადვილად რეაგირებს, ვიდრე გრაფიტი და, განსაკუთრებით, ბრილიანტი. გრაფიტი არა მხოლოდ ალმასზე უფრო რეაქტიულია, არამედ გარკვეულ ნივთიერებებთან ურთიერთობისას მას შეუძლია შექმნას პროდუქტები, რომლებსაც ალმასი არ წარმოქმნის.

1. როგორც ჟანგვის აგენტი, ნახშირბადი რეაგირებს გარკვეულ ლითონებთან მაღალ ტემპერატურაზე და ქმნის კარბიდებს:

ZS + 4Al = Al 4 C 3 (ალუმინის კარბიდი).

2. წყალბადით ქვანახშირი და გრაფიტი ქმნიან ნახშირწყალბადებს. უმარტივესი წარმომადგენელი - მეთანი CH 4 - შეიძლება მიიღოთ Ni კატალიზატორის თანდასწრებით მაღალ ტემპერატურაზე (600-1000 ° C):

C + 2H 2 CH 4.

3. ჟანგბადთან ურთიერთობისას ნახშირბადი ავლენს შემცირების თვისებებს. ნებისმიერი ალოტროპული მოდიფიკაციის ნახშირბადის სრული წვის შედეგად წარმოიქმნება ნახშირბადის მონოქსიდი (IV):

C + O 2 = CO 2.

არასრული წვის შედეგად წარმოიქმნება ნახშირბადის მონოქსიდი (II) CO:

C + O 2 = 2CO.

ორივე რეაქცია ეგზოთერმულია.

4. ქვანახშირის აღმდგენი თვისებები განსაკუთრებით გამოხატულია ლითონის ოქსიდებთან (თუთია, სპილენძი, ტყვია და ა.შ.) ურთიერთქმედებისას, მაგალითად:

C + 2CuO = CO 2 + 2Cu,

C + 2ZnO = CO 2 + 2Zn.

ამ რეაქციებს ეფუძნება მეტალურგიის ყველაზე მნიშვნელოვანი პროცესი - მადნებიდან ლითონების დნობა.

სხვა შემთხვევებში, მაგალითად, კალციუმის ოქსიდთან ურთიერთობისას წარმოიქმნება კარბიდები:

CaO + 3S = CaC 2 + CO.

5. ქვანახშირი იჟანგება ცხელი კონცენტრირებული გოგირდის და აზოტის მჟავებით:

C + 2H 2 SO 4 = CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O,

3S + 4HNO 3 = 3SO 2 + 4NO + 2H 2 O.

ნახშირბადის ნებისმიერი ფორმა მდგრადია ტუტეების მიმართ!

1.4. ნახშირბადის გამოყენება

ბრილიანტი გამოიყენება სხვადასხვა მძიმე მასალების დასამუშავებლად, შუშის ჭრის, დაფქვის, ბურღვისა და გრავირებისთვის, ბურღვისთვის. კლდეები. ბრილიანტი, გაპრიალებისა და დაჭრის შემდეგ, გარდაიქმნება ბრილიანტებად, რომლებიც გამოიყენება სამკაულებად.

გრაფიტი არის ყველაზე ღირებული მასალა თანამედროვე ინდუსტრიისთვის. გრაფიტი გამოიყენება სამსხმელო ფორმების, დნობის ჭურჭლის და სხვა ცეცხლგამძლე პროდუქტების დასამზადებლად. მაღალი ქიმიური წინააღმდეგობის გამო, გრაფიტი გამოიყენება შიგნიდან გრაფიტის ფირფიტებით მოპირკეთებული მილებისა და აპარატების დასამზადებლად. გრაფიტის მნიშვნელოვანი რაოდენობა გამოიყენება ელექტრო ინდუსტრიაში, მაგალითად, ელექტროდების წარმოებაში. გრაფიტი გამოიყენება ფანქრების და ზოგიერთი საღებავის დასამზადებლად და როგორც საპოხი. ძალიან სუფთა გრაფიტი გამოიყენება ბირთვულ რეაქტორებში ზომიერი ნეიტრონების მიმართ.

ხაზოვანი ნახშირბადის პოლიმერი, კარბინი, იპყრობს მეცნიერთა ყურადღებას, როგორც პერსპექტიული მასალა ნახევარგამტარების წარმოებისთვის, რომლებსაც შეუძლიათ მუშაობა მაღალ ტემპერატურაზე და ულტრა ძლიერ ბოჭკოებზე.

ნახშირი გამოიყენება მეტალურგიულ მრეწველობაში და მჭედლობაში.

კოკა გამოიყენება როგორც შემცირების საშუალება მადნებიდან ლითონების დნობისას.

ნახშირბადის შავი გამოიყენება როგორც რეზინის შემავსებელი სიმტკიცის გაზრდის მიზნით, რის გამოც მანქანის საბურავები შავია. ჭვარტლი ასევე გამოიყენება როგორც საბეჭდი მელნის, მელნისა და ფეხსაცმლის გასაპრიალებელი კომპონენტი.

გააქტიურებული ნახშირბადი გამოიყენება სხვადასხვა ნივთიერების გასაწმენდად, ამოღებისა და გამოყოფისთვის. გააქტიურებული ნახშირბადი გამოიყენება როგორც შემავსებლები გაზის ნიღბებში და როგორც სორბენტი მედიცინაში.

თავი II . არაორგანული ნახშირბადის ნაერთები

ნახშირბადი ქმნის ორ ოქსიდს - ნახშირბადის მონოქსიდი (II) CO და ნახშირბადის მონოქსიდი (IV) CO 2.

ნახშირბადის მონოქსიდი (II) CO არის უფერო, უსუნო გაზი, წყალში ოდნავ ხსნადი. მას ნახშირბადის მონოქსიდს უწოდებენ, რადგან ძალიან შხამიანია. სუნთქვის დროს სისხლში მოხვედრისას ის სწრაფად ერწყმის ჰემოგლობინს, წარმოქმნის ძლიერ ნაერთს კარბოქსიჰემოგლობინს, რითაც ჰემოგლობინს ართმევს ჟანგბადის გადატანის უნარს.

0,1% CO-ს შემცველი ჰაერის ჩასუნთქვისას ადამიანმა შეიძლება მოულოდნელად დაკარგოს გონება და მოკვდეს. ნახშირბადის მონოქსიდიწარმოიქმნება საწვავის არასრული წვის დროს, რის გამოც საკვამურების ნაადრევი დახურვა იმდენად საშიშია.

ნახშირბადის მონოქსიდი (II), როგორც უკვე იცით, კლასიფიცირებულია, როგორც არამარილების წარმომქმნელი ოქსიდი, რადგან, როგორც არალითონური ოქსიდი, უნდა რეაგირებდეს ტუტეებთან და ძირითად ოქსიდებთან, რათა შექმნას მარილი და წყალი, მაგრამ ეს არ შეინიშნება. .

2CO + O 2 = 2CO 2.

ნახშირბადის მონოქსიდს (II) შეუძლია ჟანგბადის ამოღება ლითონის ოქსიდებიდან, ე.ი. ლითონების შემცირება მათი ოქსიდებიდან.

Fe 2 O 3 + ZSO = 2Fe + ZSO 2.

ნახშირბადის (II) ოქსიდის ეს თვისებაა გამოყენებული მეტალურგიაში თუჯის დნობისას.

ნახშირბადის მონოქსიდი (IV) CO 2 - საყოველთაოდ ცნობილი როგორც ნახშირორჟანგი - არის უფერო, უსუნო გაზი. ის ჰაერზე დაახლოებით ერთნახევარჯერ მძიმეა. ნორმალურ პირობებში ნახშირორჟანგის 1 მოცულობა იხსნება 1 მოცულობის წყალში.

დაახლოებით 60 ატმ წნევის დროს ნახშირორჟანგი იქცევა უფერო სითხეში. როდესაც თხევადი ნახშირორჟანგი აორთქლდება, მისი ნაწილი იქცევა მყარ თოვლის მსგავს მასად, რომელსაც მრეწველობაში წნევენ - ეს არის თქვენთვის ცნობილი „მშრალი ყინული“, რომელიც გამოიყენება შესანახად. საკვები პროდუქტები. თქვენ უკვე იცით, რომ მყარ ნახშირორჟანგს აქვს მოლეკულური ბადე და შეუძლია სუბლიმაცია.

ტიპიურია ნახშირორჟანგი CO 2 მჟავა ოქსიდი: ურთიერთქმედებს ტუტეებთან (მაგალითად, იწვევს კირის წყლის დაბინდვას), ძირითად ოქსიდებთან და წყალთან.

ის არ იწვის და არ უჭერს მხარს წვას და ამიტომ გამოიყენება ხანძრის ჩასაქრობად. თუმცა, მაგნიუმი აგრძელებს წვას ნახშირორჟანგში, აყალიბებს ოქსიდს და ათავისუფლებს ნახშირბადს ჭვარტლის სახით.

CO 2 + 2 მგ = 2 MgO + C.

ნახშირორჟანგი წარმოიქმნება ნახშირმჟავას მარილების - კარბონატების რეაქციის შედეგად ჰიდროქლორინის, აზოტის და თუნდაც ხსნარებით. ძმარმჟავა. ლაბორატორიაში ნახშირორჟანგი წარმოიქმნება მარილმჟავას ცარცის ან მარმარილოს მოქმედებით.

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 0 + C0 2.

მრეწველობაში ნახშირორჟანგი წარმოიქმნება კირქვის დაწვით:

CaCO 3 = CaO + C0 2.

უკვე ნახსენები განაცხადის გარდა, ნახშირორჟანგი ასევე გამოიყენება გაზიანი სასმელების დასამზადებლად და სოდაში.

ნახშირბადის მონოქსიდის (IV) წყალში გახსნისას წარმოიქმნება ნახშირბადის მჟავა H 2 CO 3, რომელიც ძალიან არასტაბილურია და ადვილად იშლება თავდაპირველ კომპონენტებად - ნახშირორჟანგად და წყალში.

როგორც ორფუძიანი მჟავა, ნახშირბადის მჟავა ქმნის მარილების ორ სერიას: საშუალო - კარბონატები, მაგალითად CaCO 3 და მჟავე - ჰიდროკარბონატები, მაგალითად Ca(HCO 3) 2. კარბონატებიდან წყალში ხსნადია მხოლოდ კალიუმის, ნატრიუმის და ამონიუმის მარილები. მჟავა მარილები ზოგადად წყალში ხსნადია.

როდესაც წყლის თანდასწრებით ნახშირორჟანგი ჭარბობს, კარბონატები შეიძლება გადაიქცეს ბიკარბონატებად. ასე რომ, თუ ნახშირორჟანგი გაივლის კირწყალში, ის ჯერ დაბინდულია წყალში უხსნადი კალციუმის კარბონატის ნალექის გამო, მაგრამ ნახშირორჟანგის შემდგომი გავლისას ღრუბლიანობა ქრება ხსნადი კალციუმის ბიკარბონატის წარმოქმნის შედეგად:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2.

სწორედ ამ მარილის არსებობა ხსნის წყლის დროებით სიმტკიცეს. რატომ დროებითი? რადგან გაცხელებისას, ხსნადი კალციუმის ბიკარბონატი იქცევა უხსნად კარბონატად:

Ca(HCO 3) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 0 + C0 2.

ეს რეაქცია იწვევს ქვაბების, ორთქლის გამაცხელებელი მილებისა და სახლის ქვაბების კედლებზე მასშტაბის წარმოქმნას და ბუნებაში, ამ რეაქციის შედეგად, გამოქვაბულებში წარმოიქმნება უცნაური სტალაქტიტები, რომლებიც ქვემოდან იზრდება სტალაგმიტები.

კალციუმის და მაგნიუმის სხვა მარილები, კერძოდ ქლორიდები და სულფატები, წყალს მუდმივ სიმტკიცეს აძლევს. წყლის მუდმივი სიხისტე არ შეიძლება აღმოიფხვრას ადუღებით. თქვენ უნდა გამოიყენოთ სხვა კარბონატი - სოდა.

Na 2 CO 3, რომელიც გარდაქმნის ამ Ca 2+ იონებს ნალექად, მაგალითად:

CaCl 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + 2NaCl.

საცხობი სოდა ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას წყლის დროებითი სიხისტის აღმოსაფხვრელად.

კარბონატები და ბიკარბონატები შეიძლება გამოვლინდეს მჟავა ხსნარების გამოყენებით: მჟავების ზემოქმედებისას, დამახასიათებელი "ადუღება" შეინიშნება ნახშირორჟანგის გამოყოფის გამო.

ეს რეაქცია არის ხარისხობრივი რეაქციანახშირმჟავას მარილებზე.

დასკვნა

დედამიწაზე მთელი სიცოცხლე ნახშირბადზეა დაფუძნებული. ცოცხალი ორგანიზმის თითოეული მოლეკულა აგებულია ნახშირბადის ჩონჩხის საფუძველზე. ნახშირბადის ატომები მუდმივად მიგრირებენ ბიოსფეროს ერთი ნაწილიდან (დედამიწის ვიწრო გარსი, სადაც სიცოცხლე არსებობს) მეორეში. ბუნებაში ნახშირბადის ციკლის მაგალითის გამოყენებით, ჩვენ შეგვიძლია დავაკვირდეთ ჩვენს პლანეტაზე სიცოცხლის დინამიკას.

დედამიწაზე ნახშირბადის ძირითადი მარაგი არის ნახშირორჟანგის სახით, რომელიც შეიცავს ატმოსფეროში და იხსნება მსოფლიო ოკეანეში, ანუ ნახშირორჟანგი (CO 2). ჯერ განვიხილოთ ნახშირორჟანგის მოლეკულები ატმოსფეროში. მცენარეები შთანთქავენ ამ მოლეკულებს, შემდეგ, ფოტოსინთეზის პროცესის მეშვეობით, ნახშირბადის ატომი გარდაიქმნება მრავალფეროვან ორგანულ ნაერთად და ამით შედის მცენარის სტრუქტურაში. ქვემოთ მოცემულია რამდენიმე ვარიანტი:

1. ნახშირბადი შეიძლება დარჩეს მცენარეებში, სანამ მცენარეები არ მოკვდებიან. შემდეგ მათი მოლეკულები გამოყენებული იქნება როგორც საკვები დამშლელისთვის (ორგანიზმები, რომლებიც იკვებებიან მკვდარი ორგანული ნივთიერებებით და ამავე დროს არღვევენ მას მარტივ არაორგანულ ნაერთებად), როგორიცაა სოკოები და ტერმიტები. საბოლოოდ ნახშირბადი ატმოსფეროში CO2-ის სახით დაბრუნდება;

2. მცენარეების ჭამა შეიძლება ბალახისმჭამელებმა. ამ შემთხვევაში ნახშირბადი ან დაბრუნდება ატმოსფეროში (ცხოველების სუნთქვის პროცესში და სიკვდილის შემდეგ მათი დაშლის დროს), ან ბალახისმჭამელებს შეჭამენ მტაცებლები (ამ შემთხვევაში ნახშირბადი ისევ ატმოსფეროში დაბრუნდება. იგივე გზები);

3. მცენარეები შეიძლება მოკვდნენ და აღმოჩნდნენ მიწისქვეშეთში. შემდეგ ისინი საბოლოოდ გადაიქცევიან წიაღისეულ საწვავად, როგორიცაა ნახშირი.

CO 2-ის ორიგინალური მოლეკულის დაშლის შემთხვევაში ზღვის წყალიასევე შესაძლებელია რამდენიმე ვარიანტი:

ნახშირორჟანგი უბრალოდ შეიძლება დაბრუნდეს ატმოსფეროში (ამ ტიპის გაზის ურთიერთგაცვლა მსოფლიო ოკეანესა და ატმოსფეროს შორის მუდმივად ხდება);

ნახშირბადს შეუძლია შევიდეს ქსოვილებში ზღვის მცენარეებიან ცხოველები. შემდეგ ის თანდათან დაგროვდება ნალექის სახით ოკეანეების ფსკერზე და საბოლოოდ გადაიქცევა კირქვად ან ნალექებიდან კვლავ გადავა ზღვის წყალში.

თუ ნახშირბადი შედის ნალექებში ან წიაღისეულ საწვავში, ის ატმოსფეროდან ამოღებულია. დედამიწის არსებობის მანძილზე, ამ გზით ამოღებული ნახშირბადი შეიცვალა ნახშირორჟანგით, რომელიც შემოვიდა ატმოსფეროში, როდესაც ვულკანის ამოფრქვევადა სხვა გეოთერმული პროცესები. IN თანამედროვე პირობებიამათ ბუნებრივი ფაქტორებიასევე ემატება წიაღისეული საწვავის ადამიანის წვის გამონაბოლქვი. სათბურის ეფექტზე CO 2-ის გავლენის გამო გახდა ნახშირბადის ციკლის შესწავლა მნიშვნელოვანი ამოცანაატმოსფეროს შემსწავლელი მეცნიერებისთვის.

განუყოფელი ნაწილიეს ძიება არის მცენარეთა ქსოვილში ნაპოვნი CO 2-ის რაოდენობის დადგენა (მაგალითად, ახლად გაშენებულ ტყეში) - მეცნიერები ამას ნახშირბადის ნიჟარას უწოდებენ. რადგან მთავრობები სხვა და სხვა ქვეყნებიცდილობს მიაღწიოს საერთაშორისო შეთანხმება CO 2-ის გამონაბოლქვის შეზღუდვის მიზნით, ცალკეულ სახელმწიფოებში ნახშირბადის ნიჟარების და გამონაბოლქვის დაბალანსების საკითხი ინდუსტრიული ქვეყნებისთვის მთავარი კამათის საფუძველი გახდა. თუმცა, მეცნიერებს ეჭვი ეპარებათ, რომ ატმოსფეროში ნახშირორჟანგის დაგროვება მხოლოდ ტყის გაშენებით შეიძლება შეჩერდეს.

ნახშირბადი მუდმივად ცირკულირებს დედამიწის ბიოსფეროში დახურული ურთიერთდაკავშირებული გზების გასწვრივ. ამჟამად, რომ ბუნებრივი პროცესებიემატება წიაღისეული საწვავის წვის შედეგები.

ლიტერატურა:

1. ახმეტოვი ნ.ს. ქიმია მე-9 კლასი: სახელმძღვანელო. ზოგადი განათლებისთვის სახელმძღვანელო დაწესებულებები. - მე-2 გამოცემა. – მ.: განათლება, 1999. – 175გვ.: ილ.

2. გაბრიელიანი ო.ს. ქიმია მე-9 კლასი: სახელმძღვანელო. ზოგადი განათლებისთვის სახელმძღვანელო დაწესებულებები. - მე-4 გამოცემა. – M.: Bustard, 2001. – 224გვ.: ილ.

3. გაბრიელიანი ო.ს. ქიმია 8-9 კლასები: მეთოდი. შემწეობა. - მე-4 გამოცემა. – M.: Bustard, 2001. – 128გვ.

4. ეროშინი დ.პ., შიშკინი ე.ა. ქიმიის ამოცანების ამოხსნის მეთოდები: სახელმძღვანელო. შემწეობა. – მ.: განათლება, 1989. – 176გვ.: ილ.

5. Kremenchugskaya M. Chemistry: A schoolchild's reference book. – მ.: ფილოლ. საზოგადოება "WORD": შპს "AST Publishing House", 2001. - 478გვ.

6. კრიცმან ვ.ა. წიგნი წასაკითხად არაორგანული ქიმია. – მ.: განათლება, 1986. – 273გვ.

ნახშირბადი ცნობილია უძველესი დროიდან. 1778 წელს კ.შელემ, გრაფიტის მარილით გაცხელებით, აღმოაჩინა, რომ ამ შემთხვევაში, როგორც ნახშირის მარილით გაცხელებისას, გამოიყოფა ნახშირორჟანგი. ალმასის ქიმიური შემადგენლობა დადგინდა ა. ლავუაზიეს (1772) ექსპერიმენტების შედეგად ჰაერში ალმასის წვის შესწავლისას და ს. ტენანტის (1797) კვლევების შედეგად, რომელმაც დაამტკიცა, რომ ალმასის და ნახშირის თანაბარი რაოდენობა თანაბარია. ნახშირორჟანგის რაოდენობა ჟანგვის დროს. ნახშირბადი ქიმიურ ელემენტად მხოლოდ 1789 წელს აღიარა ა.ლავუაზიემ. IN XIX დასაწყისშივ. რუსულ ქიმიურ ლიტერატურაში ძველი სიტყვა ქვანახშირი ზოგჯერ ცვლიდა სიტყვით „კარბონატი“ (Scherer, 1807; Severgin, 1815); 1824 წლიდან სოლოვიევმა შემოიღო სახელი კარბონი. კარბონმა მიიღო ლათინური სახელი carbonum კარბო - ქვანახშირისგან.

ქვითარი:

მეთანის არასრული წვა: CH 4 + O 2 = C + 2H 2 O (ჭვარტლი);
ხის, ნახშირის (ნახშირი, კოქსის) მშრალი დისტილაცია.

ფიზიკური თვისებები:

ცნობილია ნახშირბადის რამდენიმე კრისტალური მოდიფიკაცია: გრაფიტი, ბრილიანტი, კარბინი, გრაფენი.
გრაფიტი- რუხი-შავი, გაუმჭვირვალე, შეხებით ცხიმიანი, ქერცლიანი, ძალიან რბილი მასა მეტალის ბზინვარებით. ოთახის ტემპერატურაზე და ნორმალური წნევა(0.1 Mn/m 2, ან 1 kgf/cm 2) გრაფიტი თერმოდინამიკურად სტაბილურია. ატმოსფერული წნევისა და დაახლოებით 3700°C ტემპერატურის დროს გრაფიტი ამაღლდება. თხევადი ნახშირბადის მიღება შესაძლებელია 10,5 მნ/მ2 (1051 კგფ/სმ2) ზემოთ წნევით და 3700°C-ზე ზემოთ ტემპერატურებზე. წვრილკრისტალური გრაფიტის სტრუქტურა ემყარება "ამორფული" ნახშირბადის სტრუქტურას, რომელიც არ წარმოადგენს დამოუკიდებელ მოდიფიკაციას (კოქსი, ჭვარტლი, ნახშირი). ზოგიერთი ჯიშის "ამორფული" ნახშირბადის 1500-1600°C-ზე ზევით გაცხელება ჰაერზე წვდომის გარეშე იწვევს მათ გარდაქმნას გრაფიტად. "ამორფული" ნახშირბადის ფიზიკური თვისებები დიდად არის დამოკიდებული ნაწილაკების დისპერსიაზე და მინარევების არსებობაზე. "ამორფული" ნახშირბადის სიმკვრივე, სითბოს სიმძლავრე, თბოგამტარობა და ელექტრული გამტარობა ყოველთვის უფრო მაღალია ვიდრე გრაფიტი.
ბრილიანტი- ძალიან მძიმე, კრისტალური ნივთიერება. კრისტალებს აქვთ სახეზე ორიენტირებული კუბური ბადე: a=3.560. ოთახის ტემპერატურაზე და ნორმალურ წნევაზე ბრილიანტი მეტასტაბილურია. ალმასის შესამჩნევი ტრანსფორმაცია გრაფიტად შეინიშნება 1400°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე ვაკუუმში ან ინერტულ ატმოსფეროში.
კარბინიხელოვნურად მიღებული. ეს არის წვრილკრისტალური შავი ფხვნილი (სიმკვრივე 1,9 - 2 გ/სმ3). აგებულია ერთმანეთის პარალელურად განლაგებული C ატომების გრძელი ჯაჭვებისაგან.
გრაფენი- ნახშირბადის ატომების მონომოლეკულური ფენა (ფენა ერთი მოლეკულის სისქით), რომელიც მჭიდროდ არის შეფუთული ორგანზომილებიანი გისოსებით, თაფლისებრი ფორმის სახით. გრაფენი პირველად მიიღეს და შეისწავლეს ალექსანდრე გეიმმა და კონსტანტინე ნოვოსელოვმა, რომლებიც გახდნენ ამ აღმოჩენის ლაურეატები. ნობელის პრემიაფიზიკაში 2010 წ.

ქიმიური თვისებები:

ნახშირბადი არააქტიურია სიცივეში ის რეაგირებს მხოლოდ F2-თან (წარმოქმნის CF4-ს). როდესაც თბება, ის რეაგირებს ბევრ არამეტალთან და რთულ ნივთიერებასთან, ავლენს შემცირების თვისებებს:
CO 2 + C = CO 900°C-ზე ზემოთ
2H 2 O + C = CO 2 + H 2 1000°C-ზე ზემოთ ან H 2 O + C = CO + H 2 1200°C-ზე ზემოთ
CuO + C = Cu + CO
HNO 3 + 3C = 3 CO 2 + 4 NO + 2 H 2 O
სუსტი ჟანგვის თვისებები ვლინდება ლითონებთან, წყალბადთან რეაქციებში
Ca + C = CaC 2 კალციუმის კარბიდი
Si + C = CSi კარბორუნდი
CaO + C = CaC 2 + CO

მნიშვნელოვანი კავშირები:

ოქსიდები CO, CO 2
ნახშირბადის მჟავა H 2 CO 3, კალციუმის კარბონატები (ცარცი, მარმარილო, კალციტი, კირქვა),
კარბიდები SaS 2
ორგანული ნივთიერებები მაგ.: ნახშირწყალბადები, ცილები, ცხიმები

განაცხადი:

გრაფიტი გამოიყენება ფანქრების მრეწველობაში და ასევე გამოიყენება როგორც ლუბრიკანტი განსაკუთრებით მაღალი ან დაბალი ტემპერატურა. ბრილიანტი გამოიყენება როგორც აბრაზიული მასალა, ძვირფასი ქვებისამკაულებში. ბურღების საფქვავი დანართები დაფარულია ბრილიანტით. ფარმაკოლოგიასა და მედიცინაში გამოიყენება ნახშირბადის ნაერთები - ნახშირმჟავას და კარბოქსილის მჟავების წარმოებულები, სხვადასხვა ჰეტეროციკლები, პოლიმერები და ა.შ. ამგვარად, კარბოლენი (გააქტიურებული ნახშირბადი) გამოიყენება ორგანიზმიდან სხვადასხვა ტოქსინების შესაწოვად და მოსაცილებლად; გრაფიტი (მალამოების სახით) - კანის დაავადებების სამკურნალოდ; ნახშირბადის რადიოაქტიური იზოტოპები - ამისთვის სამეცნიერო გამოკვლევა(რადიოკარბონული დათარიღება). ნახშირბადი წიაღისეული საწვავის სახით: ქვანახშირი და ნახშირწყალბადები (ნავთობი, ბუნებრივი აირი) კაცობრიობის ენერგიის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი წყაროა.

კარპენკო დ.
HF ტიუმენის სახელმწიფო უნივერსიტეტი 561გრ.

წყაროები:
კარბონი // ვიკიპედია. განახლების თარიღი: 01/18/2019. URL: https://ru.wikipedia.org/?oldid=97565890 (წვდომის თარიღი: 02/04/2019).