Въглерод (Латински карбонеум), c, химически елемент IV група периодична система Менделеев атомно число 6, атомна маса 12,011. Известни са два стабилни изотопа: 12 ° С (98.892%) и 13 С (1.108%). На радиоактивни изотопи 14 C е най-важен с полуживот (t \u003d 5.6? 10 3 години). Малки количества 14 ° С (около 2 ° 10-10% от теглото се образуват постоянно в горните слоеве на атмосферата под действието на неутроните на космическия радиация върху азотен изотоп 14 n. До специфична дейност Изотоп 14 C в баланса на биогенния произход определя тяхната възраст. 14 c се използва широко като .

Исторически справочник . W. е известен с дълбока древност. Въглен, служил да възстановява металите от руди, диамант - като gemstone.. Графит за производството на тигели и моливи започна да се използва много по-късно.

През 1778 г. К. Шелел, Отопляеми графит с Selutyrah, открихме, че, както и при нагряване на въглища със солек, се отличава въглеродният диоксид. Химичен състав Даймънд е създаден в резултат на експерименти А. Lavoisier (1772) Да изучава изгарянето на диамант във въздуха и изследванията S. Tennant. (1797), което е доказало, че същите количества диамант и въглища са дадени в окисляване равни количества въглероден диоксид. W. е признат като химичен елемент през 1789 г. LAVANISE. Латиница Carboneum W. Получени от Carbo - въглища.

Разпространение в природата. Средното съдържание на U. в земя Кор 2.3? 10 -2% тегловни (1? 10 -2 в ултразвук, 1? 10 -2 - в основния, 2? 10 -2 - средно, 3? 10 -2 в. \\ t кисели скали). Уин се натрупва в горната част на земната кора (биосфера): в жива субстанция 18% от нас, дървото е 50%, каменни ъгъл от 80%, масло 85%, антрацит 96%. Значителна част от литосферата на W. е концентрирана в варовик и доломити.

Броят на собствените минерали U. - 112; Изключително голям брой органични съединения на U. - въглеводороди и техните производни.

С натрупването на W. в земната кора е свързана с натрупването и много други. Елементи сорбират с органична материя и утаяване под формата на неразтворими карбонати и др. Голяма геохимична роля в земната кора се играе от CO 2 и въглищна киселина. Голямо количество CO 2 се откроява в вулканизъм - в историята на земята, това е основният източник на W. за биосферата.

В сравнение със средно съдържание в земната кора, човечеството в изключително големи количества екстракти W. от подпочвен (въглища, петрол, природен газ), тъй като тези вкаменелости са основният източник на енергия.

Огромна геохимична стойност има цикъл на U.

W. Широко разпространен в космоса; На слънцето тя се нарежда на 4-то място след водород, хелий и кислород.

Физика I. химични свойства. Известни са четири кристални модификации: графит, диамант, карбини и ланзалет. Графитът е сиво-черен, непрозрачен, мазнина до допир, люспест, много мека маса с метален блясък. Изградени от кристали на шестоъгълна структура: A \u003d 2.462 A, C \u003d 6.701 А. При стайна температура и нормално налягане (0.1 Mn / m 2, или 1. kgf / cm 2) графитът е термодинамично стабилен. Диамантът е много твърд, кристален. Кристалите имат кубична гразенаризирана решетка: a \u003d. 3,560 a. За стайна температура и нормално налягане, диамантено метастабилно (за подробности за структурата и свойствата на диаманта и графита, вижте съответните статии). Забележимо превръщане на диаманта в графит се наблюдава при температури над 1400 ° С под вакуум или в инертна атмосфера. При атмосферно налягане и температура от около 3700 ° C се получава графит. Течност u. Може да се получи при налягания над 10.5 Mn / m 2(105 kgf / cm 2) и температури над 3700 ° C. За твърдо u. ( кокс, сажди, въглен) Също така е характерно за състояние с неразрешена структура - т.нар. "Аморфен" u., Който не представлява независима модификация; Основата на неговата структура е структурата на малкия кристален графит. Нагряването на някои разновидности на "аморфен" W. над 1500-1600 ° C без достъп до въздуха ги причинява да се трансформират в графит. Физическите свойства на "аморфната" u. Много силно зависят от дисперсията на частиците и присъствието на примеси. Плътност, топлинен капацитет, топлопроводимост и електрическа проводимост на "аморфен" W. винаги е по-висок от графит. Karbin е изкуствено получен. Това е малък кристален черен прах (1.9-2 плътност g / cm 3) . Изградени от дълги вериги атоми с, поставени успоредно един на друг. Lonsdaleit се намира в метеоритите и е получено изкуствено; Неговата структура и свойства са най-накрая инсталирани.

Конфигурация на външната електронна обвивка атом на U. 2s 2 2g2. За W. Характеристика образование четири Ковалентни връзки поради възбуждането на външна електронна обвивка в състояние 2 sP 3. Следователно, W. е способна еднакво за привличане и даване на електрони. Химическата комуникация може да се извърши от sP 3 -, SP 2 -и sp.-Хибридни орбитали, които съответстват на координационни номера 4, 3 и 2. Броят на валентните електрони U. и броят на валентните орбитални елементи е еднакво; Това е една от причините за устойчивостта на връзката между атомите.

Уникалната способност на U. атомите да се свързват помежду си с образуването на трайни и дълги вериги и цикли, довели до появата на огромен брой различни съединения на U., проучени органична химия.

В съединения, W. показва степента на окисление -4; +2; +4. Atomic радиус 0.77 А, ковалентен радиус 0.77 А, 0.67 А, 0.60 А, съответно в единични, двойни и тройни връзки; ION RADIUS. c 4- 2.60 А, С 4+ 0.20 а. При нормални условия U. е химически инертен, при високи температури се свързва с много елементи, показващи силни свойства на рехабилитация. Химичната активност намалява подред: "аморфен", u., Графит, диамант; Взаимодействието с въздушен кислород (изгаряне) се случва съответно при температури над 300-500 ° С, 600-700 ° С и 850-1000 ° С с образуването на въглероден диоксид СО2 и въглероден оксид СОК.

cO 2 се разтваря във водата колинова киселина. През 1906 г. О. Дил.отстранени W. C3O 2. Всички форми на U. са устойчиви на основи и киселини и бавно се окисляват само от много силни окислители (хромов смес, смес от концентриран HN03 и KCLO 3 и т.н.). "Аморфен" W. Реагира с флуор при стайна температура, графит и диамант - при нагряване. Директно съединение W. с хлор се появява в електрическа дъга; с бром и йодом u. не реагира, толкова много въглеродни халиди Синтезиран косвен начин. От оксигалоидите с обща формула COX 2 (където х - халоген) е най-известният COCL 2 ( фосген) . Водородът с диамант не взаимодейства; С графит и "аморфен" W. реагира при високи температури в присъствието на катализатори (Ni, pt): при 600-1000 ° С, той се образува главно метан СН 4, при 1500-000 ° С - ацетилен С2Н2 , Д-р въглеводороди могат също да присъстват в продуктите, като етан C2H6 , Бензол С6Н6. Взаимодействието на сяра с "аморфно" и графит започва при 700-800 ° С, с диамант при 900-1000 ° С; Във всички случаи се образува CS 2 Serougo Harvester. Д-р Съединения U., съдържащи сяра (CS Tyooca, цианид Сзз2, COS и тиофосген CSC1) се получават по непряк начин. Когато CS 2 взаимодейства с метални сулфиди, се образуват тиокарбонати - соли със слаба тиголова киселина. Взаимодействието на U. с азот за получаване на циан (CN) 2 се появява, когато електрическият разряд се пропуска между въглищните електроди в азотната атмосфера. Сред азотсъдържащите съединения, W. Важно практическа стойност HCN Cyanices и нейните многобройни производни: цианиди, хало-Gentzians, нитрили и др. При температури над 1000 ° C. U. взаимодейства с много метали, даване карбиди. Всички форми на U. Когато се нагрят, оксидите на металите се възстановяват, за да образуват свободни метали (Zn, CD, CU, PB и др.) Или Карбиди (CAC2, MO 2 C, WO, TAC и др.). W. Реагира при температури над 600-800 ° C с водна пара и въглероден диоксид . Отличителната характеристика на графита е способността при умерено нагряване до 300-400 ° С да взаимодейства с алкални метали и халиди включване на включването Тип C 8 ME, C 24 ME, C 8 x (където х - халоген, мен - метал). Известни съединения с включване на графит с HN03, Н2S04, FECl3 и т.н. (например графитен бисулфат С25 така 4Н2). Всички форми на U. са неразтворими в конвенционални неорганични и органични разтворители, но се разтварят в някои разтопени метали (например Fe, Ni, Co).

Националната икономическа значимост на W. се определя от факта, че над 90% от всички основни източници на енергия, консумирани в света, попадат върху органичната гориво, Доминиращата роля ще продължи през следващите десетилетия, въпреки интензивното развитие ядрената енергия. Само около 10% от произведеното гориво се използва като суровина за основен органичен синтез и нефтохимичен синтез, за получаване пластмасови маси и т.н.

Б. А. Поповянен.

W. В тялото . U. е най-важният биогенен елемент, който съставлява основата на живота на земята, структурна единица на огромен брой органични съединения, участващи в изграждането на организми и осигуряване на техния препитание ( биополимери Както и многобройни биологично активни вещества с ниско молекулно тегло - витамини, хормони, медиатори и др.). Значителна част от необходимите енергийни организми се формира в клетките поради окислението на W. Появата на живота на Земята се разглежда съвременна наука Като сложен процес на еволюция на въглеродни съединения .

Уникалната роля на W. в дивата природа се дължи на нейните свойства, които в агрегирането не се публикува друг елемент от периодичната система. Между атомите на U., както и между U. и други елементи се образуват силни химически връзки, които обаче могат да бъдат разбити в относително меки физиологични условия (тези връзки могат да бъдат единични, двойни и тройни). Възможност за формиране на 4 еквивалентни валентни комуникации с други атоми на U. създава способността да се изграждат въглеродни скелети от различни видове - линейни, разклонени, циклични. Значително е, че само три елемента са С, О и Н - възлизат на 98% от общата маса на живите организми. Това постига определена икономика в дивата природа: с практически неограничено структурно разнообразие от въглеродни съединения, малък брой видове химически връзки. Позволява ви значително да намалите броя на ензимите, необходими за разделяне и синтезиране на органични вещества. Характеристиките на структурата на U. Atom Underlie различни видове изомера Органични съединения (способността за оптичен изомеризъм се оказа решаваща в биохимичната еволюция на аминокиселини, въглехидрати и някои алкалоиди).

Според общоприетата хипотеза, А. I. Опарин, Първите органични съединения на Земята имат авиогенен произход. Източници на W. сервиран метан (СН4) и водороден цианид (HCN), съдържащ се в първична атмосфера Земята. С появата на живота единственият източник на неорганичен W., поради който се формира всичко органични Биосфери, е въглероден двуокис(CO 2), който е в атмосферата, както и разтворен в естествени води под формата на HCO - 3. Най-мощният механизъм на асимилация (асимилация) U. (под формата на CO 2) - фотосинтеза - Провежда се в зелените растения (около 100 милиарда се усвояват ежегодно. t. CO 2). На Земята има еволюционен по-древен начин за асимилиране на CO 2 хемосинтеза; В този случай, хемосинтетичните микроорганизми използват не лъчистата енергия на слънцето и енергията на окисляването на неорганични съединения. Повечето животни консумират u. С храна под формата на готови органични съединения. В зависимост от метода на абсорбция на органични съединения, е обичайно да се различи автотрофични организми и хетеротрофични организми. Заявление за биосинтеза на протеин и други хранителни вещества на микроорганизми, които използват като единствения източник на W. въглеводороди Петролът е един от важните съвременни научни и технически проблеми.

Поддържането на W. в живите организми, при изчисляването на сухото вещество е: 34.5-40% от водни растения и животни, 45.4-46.5% в земни растения и животни и 54% от бактериите. В процеса на препитание на организмите, главно поради дишане на тъкани Налице е окислително разпадане на органични съединения с освобождаване във външната среда СО2. W. също така подчертано като част от по-сложни крайни метаболитни продукти. След смъртта на животните и растенията част от U. отново се превръща в CO 2 в резултат на ротационни процеси, извършвани от микроорганизми. Така има цикъл от W. в природата . Значителна част от W. минерализира и образува депозити на изкопаемия w.: каменни въглища, масло, варовик и т.н. В допълнение към основните функции - източникът на U.-CO 2, разтворен в естествени води и в биологични течности, участва в поддържането на киселинността на средата оптимална за жизнените процеси. Като част от CACO 3 U. формира външния скелет на много безгръбначни (например мекотели), и също се съдържат в корали, яйце от птици и др. Такива съединения от W., като HCN, CC, CCL 4, които преобладават първичната атмосфера на земята за периода, в бъдеще, в процеса на биологична еволюция, се превръща в силен антиметаболисти метаболизъм.

В допълнение към стабилните изотопи, О., В природата, радиоактивните 14 С се разпространяват (в човешкото тяло съдържа около 0.1 iCCURI.) . Използването на изотопи W. В биологични и медицински изследвания много основни постижения са свързани в изследването на метаболизма и цикъла на U. в природата . Така че, използването на радиовъглероден маркер, е доказана възможността за фиксиране H 14 CO-3 растения и тъкани на животни, като се установява последователността на реакциите на фотосинтеза, размяната на аминокиселини се изследват, пътищата на биосинтезата са проследени много биологично активни съединения, и т.н. Приложение 14 C допринесе за успеха молекулярна биология В изследването на механизмите за биосинтеза на протеини и трансмисии наследствена информация. Определянето на специфичната активност от 14 c в съдържащите въглеродни органични остатъци ви позволява да преценявате възрастта си, която се използва в палеонтологията и археологията.

Н. Н. Чернов.

Осветена: Shafranovsky I. I., Diamonds, M. - L., 1964; Ubbelyod A. R., Lewis F. A., графит и нейните кристални съединения, на. от английски, M., 1965; Реми, курс на неорганична химия, на. с него., Vol. 1, M., 1972; Perelman A. I., геохимия на елементи в зоната на хипергениза, М., 1972; Некрасов Б.в., Основи на общата химия, 3 Ед., М., 1973; Ахемтов Н. С., неорганична химия, 2 Ed., М., 1975; Vernadsky V. I., есета на геохимия, 6 Ед., М., 1954; ROGINSKY S. Z., SCHNOL S. E., Изотопи в биохимия, М., 1963; Биохимичен хоризонт, лента. от английски, M., 1964; Проблеми на еволюционната и техническа биохимия, М., 1964; Calvin M., химическа еволюция, на. от английски, M., 1971; Leo A., Siciewits F., Структура и функции на клетката, лента. от английски, 1971, гл. 7; Биосфера, на. от английски, M., 1972.

Изтеглете абстрактен

Въглероден диоксид, въглероден оксид, въглероден диоксид - всички тези имена на веществото, известно на нас като въглероден диоксид. И така, какви свойства има този газ и какви са областите на нейното използване?

Въглероден диоксид и неговите физически свойства

Въглеродният диоксид се състои от въглерод и кислород. Формулата на въглеродната диоксид изглежда така - CO₂. В природата се формира при изгаряне или гниене на органични вещества. Във въздуха и минералните източници, съдържанието на газ също е достатъчно голямо. В допълнение, хората и животните също разграничават въглероден диоксид при издишани.

Фиг. 1. Молекула въглероден диоксид.

Въглеродният диоксид е абсолютно безцветен газ, е невъзможно да се види. Той също няма миризма. Въпреки това, в голямата си концентрация, човек може да развие хиперкупуние, т.е. задушаване. Липсата на въглероден диоксид може също да причини здравословни проблеми. В резултат на липсата този газ може да развие противоположното състояние на задушаване - възпрепятства.

Ако поставите въглероден диоксид в условията на ниска температура, след това при -72 градуса кристализира и става като сняг. Следователно въглеродният диоксид в твърдо състояние се нарича "сух сняг".

Фиг. 2. Сух сняг - въглероден диоксид.

Въглеродният диоксид е 1,5 пъти плътно. Неговата плътност е 1.98 kg / m³ химична връзка в молекулата на въглеродния диоксид Ковалентен полярен. Полярното се дължи на факта, че кислородът е по-голям от стойността на електрическата енергия.

Важна концепция при изучаването на вещества е молекулярно и моларна маса. Моларната маса на въглеродния диоксид е 44. Този брой се образува от сумата на относителните атомни маси от атоми, които са част от молекулата. Стойностите на относителните атомни маси се вземат от таблицата D.I. Менделеев и са закръглени до цели числа. Съответно, моларната маса на CO₂ \u003d 12 + 2 * 16.

За да се изчислят масовите фракции на елементите в въглероден диоксид, е необходимо да се следва формулирането на масовите фракции на всеки химичен елемент в веществото.

н. - броя на атомите или молекулите.
А. r. - относително атомно тегло на химичния елемент.
Г-н. - относително молекулно тегло на веществото.
Изчисляване на относителното молекулно тегло на въглероден диоксид.

MR (CO₂) \u003d 14 + 16 * 2 \u003d 44 W (с) \u003d 1 * 12/44 \u003d 0.27 или 27%, тъй като два кислородни атома са включени в формулата за въглероден диоксид, след това n \u003d 2 w (0) \u003d 2 * 16/44 \u003d 0.73 или 73%

Отговор: W (с) \u003d 0.27 или 27%; W (o) \u003d 0.73 или 73%

Химически и биологични свойства на въглероден диоксид

Въглеродният диоксид има киселинни свойства, тъй като е кисел оксид, и когато се разтваря във вода, образува въглища:

CO₂ + H20 \u003d HINCO₃

Той реагира с алкали, което води до карбонати и бикарбонати. Този газ не е податлив на изгаряне. Той изгаря само някои активни метали, като магнезий.

Когато се разгъва въглеродният диоксид въглероден окис и кислород:

2co₃ \u003d 2co + O₃.

Като други кисели оксидиТози газ лесно реагира с други оксиди:

SAO + CO₃ \u003d CACO₃.

Въглеродният диоксид е част от цялата органична материя. Цикълът на този газ в природата се извършва с помощта на производители, потребители и причини. В хода на жизнената дейност човек произвежда около 1 кг въглероден диоксид на ден. Когато вдишвате, все пак получаваме кислород, в този момент в алвеолите се образува въглероден диоксид. В този момент има обмен: кислород попада в кръвта и въглеродният диоксид излиза.

Получаването на въглероден диоксид се появява по време на производството на алкохол. Също така, този газ е байпасен продукт при получаване на азот, кислород и аргон. Използването на въглероден диоксид е необходимо в хранително-вкусовата промишленостКогато въглеродният диоксид действа като консервант, както и въглероден диоксид под формата на течност се съдържа в пожарогасители.

Фиг. 3. пожарогасител.

Какво знаехме?

Въглеродният диоксид е вещество, което при нормални условия няма цвят и мирис. В допълнение към обичайното си име - въглероден диоксид, той също се нарича въглероден оксид или въглероден диоксид.

Тест по темата

Оценка на доклада

среден рейтинг: 4.3. Получени са общите рейтинги: 116.

Въглеродният C е в периодичната таблица на Менделеев на номер 6. По-примитивни хора забелязаха, че след изгаряне на дървесина се образува въглища, който може да бъде изтеглен по стените на пещерата. Като част от всички органични съединения има въглерод. Най-изучаваните два амвотропни въглеродни модификации: графит и диамант.

Въглерод в органичната химия

Въглеродът заема специално място в периодичната система. Поради структурата му формира дълги вериги от линейна или циклична структура. Има повече от 10 милиона органични съединения. Въпреки разнообразието си, във въздуха и под действието на температурата, те винаги ще се превръщат в въглероден диоксид и.

Ролята на въглерода в ежедневието ни е огромна. Без въглероден диоксид, фотосинтезата няма да се случи - един от основните биологични процеси.

Използване на въглерод

Въглеродът се използва широко в медицината за създаване на различни органични природни лекарства. Въглеродните изотопи позволяват радиовъглеродния анализ. Без въглерод, работата на металургичната индустрия е невъзможна. Изгарянето на въглища в твърди горивни котли за пиролиза служи като източник на енергия. В петролната рафинираща индустрия бензин и дизелово гориво се произвеждат от органични съединения с въглерод. До голяма степен въглеродът е необходим за производството на захар. Използва се и в синтеза на органични съединения, важни за всички сфери на ежедневието.

Въглерод (Латински карбонеум), C, химически елемент IV група от периодична система Mendeleev, атомен номер 6, атомно тегло 12,011. Известни са два стабилни изотопа: 12 ° С (98.892%) и 13 С (1.108%). 14 ° С с полуживот (t eq f (1; 2) \u003d 5.6 × 10 3 години) е най-важен от радиоактивните изотопи. Малки количества 14 ° С (около 2 × 10 -10% тегловни) непрекъснато се образуват в горните слоеве на атмосферата при действие на космически радиационни неутрони върху азотен изотоп 14 N. съгласно специфичната активност на изотопа 14С в биогенен произход, тяхната възраст се определя. 14 c се използва широко като изотопния индикатор.

Историческа справка. W. е известен с дълбока древност. Въглища служи за възстановяване на метали от руди, диамант - като скъпоценен камък. Графит за производството на тигели и моливи започна да се използва много по-късно.

През 1778 г. К. ШелелОтопляеми графит с Selutyrah, открихме, че, както и при нагряване на въглища с съдружник, се различава въглероден диоксид. Химичният състав на диаманта е създаден в резултат на експерименти А. Lavoisier (1772) Да изучава изгарянето на диамант във въздуха и изследванията S. Tennant. (1797), което е доказало, че същите количества диамант и въглища са дадени в окисляване равни количества въглероден диоксид. W. е признат като химичен елемент през 1789 г. LAVANISE. Латиница Carboneum W. Получени от Carbo - въглища.

Разпространение в природата. Средното съдържание на U. в земната кора от 2.3 × 10 -2% тегловни (1 × 10 -2 в ултразвук, 1 х 10 -2 - в основния, 2 × 10 -2 - в средата, 3 × 10 -2. в. \\ t кисели скали). Уин се натрупва в горната част на земната кора (биосфера): в жива субстанция 18% от нас, дървото е 50%, каменни ъгъл от 80%, масло 85%, антрацит 96%. Значителна част от литосферата на W. е концентрирана в варовик и доломити.

Броят на собствените минерали U. - 112; Изключително голям брой органични съединения на U. - въглеводороди и техните производни.

С натрупването на W. в земната кора е свързана с натрупването и много други. Елементи сорбират с органична материя и утаяване под формата на неразтворими карбонати и др. Голяма геохимична роля в земната кора се играе от CO 2 и въглищна киселина. Огромното количество CO 2 се откроява в вулканизъм - в историята на земята, това е основният източник на U. за биосферата.

В сравнение със средно съдържание в земната кора, човечеството в изключително големи количества екстракти W. от подпочвен (въглища, петрол, природен газ), тъй като тези вкаменелости са основният източник на енергия.

Огромна геохимична стойност има цикъл от U. (виж под въглеродния участък в организма и чл. Създаване на вещества).

W. Широко разпространен в космоса; На слънцето тя се нарежда на 4-то място след водород, хелий и кислород.

Физика и химични свойства. Известни са четири кристални модификации: графит, диамант, карбини и ланзалет. Графитът е сиво-черен, непрозрачен, мазнина до допир, люспест, много мека маса с метален блясък. Изградени от кристали на шестоъгълна структура: A \u003d 2.462Å, C \u003d 6.701Å. При стайна температура и нормално налягане (0.1 Mn / m 2, или 1. kgf / cm 2) Графитът е термодинамично стабилен. Диамантът е много твърд, кристален. Кристалите имат кубична гразенаризирана решетка: a \u003d. 3,560 Å. За стайна температура и нормално налягане, диамантено метастабилно (за подробности за структурата и свойствата на диаманта и графита, вижте съответните статии). Забележима трансформация на диаманта в графит се наблюдава при температури над 1400 ° С под вакуум или в инертна атмосфера. При атмосферно налягане и температура около 3700 ° С се отстранява графит. Течност u. Може да се получи при налягания над 10.5 Mn / m 2(105 kgf / cm 2) и температури над 3700 ° C. За твърдо u. ( кока Кола, сажди, дървени въглища) Тя се характеризира и с държава с неравна структура - така наречената "аморфна" U., която не представлява независима модификация; Основата на неговата структура е структурата на малкия кристален графит. Отопление Някои сортове "аморфен" W. над 1500-1600 ° C без достъп до въздуха ги причинява трансформация в графит. Физическите свойства на "аморфния" W. много силно зависят от дисперсията на частиците и присъствието на примеси. Плътност, топлинен капацитет, топлопроводимост и електрическа проводимост на "аморфен" W. винаги е по-висок от графит. Karbin е изкуствено получено. Това е малък кристален черен прах (плътност 1,9-2 g / cm 3). Изградени от дълги вериги атоми с, поставени успоредно един на друг. Lonsdaleit се намира в метеоритите и е получено изкуствено; Неговата структура и свойства са най-накрая инсталирани.

Конфигурация на външната електронна обвивка атом на U. 2s 2 2g2. За W., характеризиращ се с образуването на четири ковалентни връзки поради възбуждането на външната електронна обвивка в състояние 2 sP 3. Следователно, W. е способна еднакво за привличане и даване на електрони. Химическата комуникация може да се извърши от sP 3 -, SP 2 -и sp.-Хибридни орбитали, които съответстват на координационни номера 4, 3 и 2. Броят на валентните електрони U. и броят на валентните орбитални елементи е еднакво; Това е една от причините за устойчивостта на връзката между атомите.

Уникалната способност на U. атомите да се свързват помежду си с образуването на трайни и дълги вериги и цикли, довели до появата на огромен брой различни съединения на U., проучени органична химия.

В съединения, W. показва степента на окисление -4; +2; +4. Atomic Radius от 0.77А, ковалентен радиуд 0.77, 0.67, 0.66, съответно в единични, двойни и тройни връзки; ION RADIUS. C 4- 2.60А, C 4+ 0.20Å. При нормални условия U. е химически инертен, при високи температури се свързва с много елементи, показващи силни свойства на рехабилитация. Химичната активност намалява подред: "аморфен" u., Графит, диамант; Взаимодействието с въздушен кислород (изгаряне) се случва съответно при температури над 300-500 ° С, 600-700 ° С и 850-1000 ° С с образуването на CO 2 въглероден диоксид и CO въглероден оксид.

CO 2 се разтваря във водата възнакова киселина. През 1906 г. О. Дил. Отстранени W. C3O 2. Всички форми на U. са устойчиви на основи и киселини и бавно се окисляват само от много силни окислители (хромов смес, смес от концентриран HN03 и KCLO 3 и т.н.). "Аморфен" W. Реагира с флуор при стайна температура, графит и диамант - при нагряване. Директно съединение W. с хлор се появява в електрическа дъга; с бром и йодом u. не реагира, толкова много въглеродни халиди Синтезиран косвен начин. От оксигалоидите с обща формула COX 2 (където х - халоген) е най-известният COCL 2 ( фосген). Водородът с диамант не взаимодейства; С графит и аморфен, U. реагира при високи температури в присъствието на катализатори (Ni, Pt): при 600-1000 ° С, образува се главно метан СН4, при 1500- 2000 ° С - ацетилен С2Н2 , Д-р въглеводороди могат също да присъстват в продуктите, като етан C2H6 , Бензол С6Н6. Взаимодействието на сяра с "аморфно" и графит започва при 700-800 ° С, с диамант при 900-1000 ° С; Във всички случаи се образува CS 2 Serougo Harvester. Д-р Съединения U., съдържащи сяра (CS Tyooca, цианид Сзз2, COS и тиофосген CSC1) се получават по непряк начин. Когато CS 2 взаимодейства с метални сулфиди, се образуват тиокарбонати - соли със слаба тиголова киселина. Взаимодействието на U. с азот за получаване на циан (CN) 2 се появява, когато електрическият разряд се пропуска между въглищните електроди в азотната атмосфера. Сред азотсъдържащите съединения на W. Важна практическа стойност е HCN Cyanice (виж Хидроцианова киселина) и неговите многобройни производни: цианиди, халогенни, нитрили и т.н. при температури над 1000 ° C. U. взаимодейства с много метали, давайки карбид. Всички форми на U. Когато се нагрят, оксидите на металите се възстановяват, за да образуват свободни метали (Zn, CD, CU, PB и др.) Или Карбиди (CAC2, MO 2 C, WO, TAC и др.). W. Реагира при температури над 600-800 ° C с водна пара и въглероден диоксид (виж Газификация на гориво). Отличителна черта на графита е способността на умерено нагряване до 300-400 ° С да взаимодейства с алкални метали и халогениди за формиране включване на включването Тип C 8 ME, C 24 ME, C 8 x (където х - халоген, мен - метал). Известни съединения с включване на графит с HN03, Н2S04, FECl3 и т.н. (например графитен бисулфат С25 така 4Н2). Всички форми на U. са неразтворими в конвенционални неорганични и органични разтворители, но се разтварят в някои разтопени метали (например Fe, Ni, Co).

Националната икономическа значимост на W. се определя от факта, че над 90% от всички основни източници на енергия, консумирани в света, попадат върху органичната горивоДоминиращата роля ще продължи през следващите десетилетия, въпреки интензивното развитие на ядрената енергия. Само около 10% от произведеното гориво се използва като суровина за основен органичен синтез и нефтохимичен синтез, за получаване пластмасови маси и т.н.

За получаване и използване на W. и неговите съединения, вижте също Диамант, Графит, Кока Кола, Сажди, Въглеродни рефрактори, Въглероден двуокис, Въглероден оксид, Карбонати.

Б. А. Поповянен.

W. в тялото. U. е най-важният биогенен елемент, който съставлява основата на живота на земята, структурна единица на огромен брой органични съединения, участващи в изграждането на организми и осигуряване на техния препитание ( биополимери, както и многобройни биологично активни вещества с ниско молекулно тегло - витамини, хормони, медиатори и др.). Значителна част от необходимите енергийни организми се формира в клетките поради окисляването на W. Появата на живота на Земята се разглежда в съвременната наука като сложен процес на еволюцията на въглеродните съединения (виж Произхода на живота).

Уникалната роля на W. в дивата природа се дължи на нейните свойства, които в агрегирането не се публикува друг елемент от периодичната система. Между атомите на U., както и между U. и други елементи се образуват силни химически връзки, които обаче могат да бъдат разбити в относително меки физиологични условия (тези връзки могат да бъдат единични, двойни и тройни). Възможност за формиране на 4 еквивалентни валентни комуникации с други атоми на U. създава способността да се изграждат въглеродни скелети от различни видове - линейни, разклонени, циклични. Значително е, че само три елемента са С, О и Н - възлизат на 98% от общата маса на живите организми. Това постига определена икономика в дивата природа: с практически неограничено структурно разнообразие от въглеродни съединения, малък брой видове химически връзки го правят много намалена чрез броя на ензимите, необходими за разделяне и синтезиране на органичната материя. Характеристики на структурата на U. Atom в основата на различни видове изомера Органични съединения (способността за оптичен изомеризъм се оказа решаваща в биохимичната еволюция на аминокиселини, въглехидрати и някои алкалоиди).

Според общоприетата хипотеза, А. I. ОпаринПървите органични съединения на Земята имат авиогенен произход. Източници на W. сервиран метан (СН4) и цианиден водород (HCN), съдържащ се в първичната атмосфера на Земята. С появата на живота единственият източник на неорганичен W., поради който се образува цялата органична материя на биосферата, е въглероден двуокис (CO 2), който е в атмосферата, както и разтворен в естествени води под формата на HCO - 3. Най-мощният механизъм на асимилация (асимилация) U. (под формата на CO 2) - фотосинтеза - Извършва се в зелените растения (около 100 милиарда тона CO 2 се усвояват ежегодно. На Земята има еволюционен по-древен начин за асимилиране на CO 2 хемосинтезаШпакловка В този случай, хемосинтетичните микроорганизми използват не лъчистата енергия на слънцето и енергията на окисляването на неорганични съединения. Повечето животни консумират u. С храна под формата на готови органични съединения. В зависимост от метода на абсорбция на органични съединения, е обичайно да се различи автотрофични организми и хетеротрофични организми. Заявление за биосинтеза на протеин и други хранителни вещества на микроорганизми, които използват като единствения източник на W. въглеводороди Петролът е един от важните съвременни научни и технически проблеми.

Съдържанието на W. в живите организми при изчисляването на сухото вещество е: 34.5-40% във водни растения и животни, 45.4-46.5% в земни растения и животни и 54% от бактериите. В процеса на препитание на организмите, главно поради дишане на тъканиИма окисляване на органични съединения с освобождаване на СО2 във външната среда. W. също така подчертано като част от по-сложни крайни метаболитни продукти. След смъртта на животните и растенията част от U. отново се превръща в CO 2 в резултат на ротационни процеси, извършвани от микроорганизми. По този начин, цикълът на W. в природата (виж Създаване на вещества). Значителна част от W. минерализира и образува депозитите на изкопаемите в изкопаемите: каменни въглища, масло, варовик и др. В допълнение към основните функции - източник на U.-CO 2, разтворен в естествени води и в биологични течности участва в поддържането на оптималните процеси на киселинност на околната среда. Като част от CACO 3 U. формира външния скелет на много безгръбначни (например мекотели), и също се съдържат в корали, яйце от птици и др. Такива съединения от W., като HCN, CC, CCL 4, които преобладават първичната атмосфера на земята за периода, в бъдеще, в процеса на биологична еволюция, се превръща в силен антиметаболисти метаболизъм.

В допълнение към стабилните изотопи, W., в природата, радиоактивни 14 ° С (в човешкото тяло съдържа около 0.1 μcuri). Използване на изотопи У. В биологични и медицински изследвания, много големи постижения в изследването на метаболизма и цикъла на W. са свързани с природата (виж Изотопни индикатори). Така че, използването на радиовъглероден маркер, е доказана възможността за фиксиране H 14 CO-3 растения и тъкани на животни, като се установява последователността на реакциите на фотосинтеза, размяната на аминокиселини се изследват, пътищата на биосинтезата са проследени много биологично активни съединения, и т.н. Приложение 14 в допринесе за успехите на молекулярната биология при изследването на механизмите за биосинтеза на протеините и прехвърлянето на наследствена информация. Определянето на специфичната активност от 14 c в съдържащите въглеродни органични остатъци ви позволява да преценявате възрастта си, която се използва в палеонтологията и археологията.

Н. Н. Чернов.

Осветена: Shafranovsky I. I., Diamonds, M. - L., 1964; Ubbelyod A. R., Lewis F. A., графит и нейните кристални съединения, на. от английски, M., 1965; Реми, курс на неорганична химия, на. с него., Vol. 1, M., 1972; Perelman A. I., геохимия на елементи в зоната на хипергениза, М., 1972; Некрасов Б.в., Основи на общата химия, 3 Ед., М., 1973; Ахемтов Н. С., неорганична химия, 2 Ed., М., 1975; Vernadsky V. I., есета на геохимия, 6 Ед., М., 1954; ROGINSKY S. Z., SCHNOL S. E., Изотопи в биохимия, М., 1963; Биохимичен хоризонт, лента. от английски, M., 1964; Проблеми на еволюционната и техническа биохимия, М., 1964; Calvin M., химическа еволюция, на. от английски, M., 1971; Leo A., Siciewits F., Структура и функции на клетката, лента. от английски, 1971, гл. 7; Биосфера, на. от английски, M., 1972.

Кислородът е във втория период на VI от основната група на остарелия кратък вариант на периодичната таблица. Според новите номерационни стандарти, това е 16-та група. Съответното решение е направено от Jewaya през 1988 година. Кислородна формула като проста субстанция - O2. Обмислете основните си свойства, роля в природата и фермата. Да започнем с характеристиките на цялата група, която кислородните глави. Елементът се различава от халкогените, свързани с него, и водата е различна от водородния селен и телур. Обяснението на всички отличителни функции може да бъде намерено само чрез изучаване на структурата и свойствата на атома.

Hallcohes - свързани с кислородните елементи

Атоми, подобни чрез свойства образуват една група в периодичната система. Кислородът се ръководи от семейство халкогени, но се различава от тях за редица имоти.

Атомната маса на кислород - генераторът на групата е 16 a. д. м. Халкогени, когато се образуват съединенията с водород и метали, има обичайната й окислителна степен: -2. Например, в състава на вода (Н20), окислителният брой кислород е -2.

Съставът на типични водородни водородни съединения съответства на общата формула: Н2 R. При разтваряне на тези вещества се образуват киселини. Само водородното съединение на кислород - вода - има специални свойства. Според заключенията на учените, това необичайно вещество е и много слаба киселина, и много слаба основа.

Sera, селен и телур имат типични позитивни степени на окисление (+4, +6) в съединения с кислород и други неметали с висока електрическагуличност (ЕО). Съставът на хлоковите оксиди отразяват общи формули: RO 2, RO3. Съответните киселини са състав: Н2 RO3, H2OR4.

Елементите съответстват на прости вещества: кислород, сяра, селен, телур и полоний. Първите трима представители показват неметални свойства. Кислородна формула - О2. Анотропна модификация на същия елемент - озон (около 3). И двете модификации са газове. Sulfur и Selenium - твърди неметали. Tellur - Металоидно вещество, проводник електрически ток, полоний - метал.

Кислород - най-често срещаният елемент

Вече знаем, че има и друго разнообразие от съществуване на същия химически елемент под формата на просто вещество. Този озон е газ, който се образува на надморска височина от около 30 км от повърхността на земния слой, често наричан екрана на озона. Свързан кислород влиза във водни молекули, състава на много скали и минерали, органични съединения.

Структурата на кислородния атом

Периодична таблица на Менделеев съдържа пълна информация За кислород:

1. Последователният номер на елемента е 8.
2. Обвинението на ядрото - +8.
3. Общият брой на електроните е 8.
4. Електронна кислородна формула - 1S 2 2S 2 2g4.

В природата има три стабилни изотопа, които имат същия сериен номер в масата на Менделеев, идентичен състав на протони и електрони, но друг номер неутрони. Изововете са обозначени със същия символ - О. За сравнение, ние представяме диаграма, отразяваща състава на три кислородни изотопа:

Кислородни свойства - химически елемент

На 2R пионера на атома има две несръчен електронТова обяснява появата на окислителни степени -2 и +2. Две сдвоени електрони не могат да прекъснат, така че степента на окисление да се е увеличила до +4, като сяра и други халкогени. Причината е липсата на безплатен подуст. Следователно, в съединения, кислородът химически елемент не показва валентност и степента на окисление, равна на броя на групата в кратък вариант на периодичната система (6). Обичайното окислително число за него е -2.

Само в съединения с флуорен кислород показват нехарактерна положителна степен на окисление +2. Стойността на EO два силни неметали е различна: EO (O) \u003d 3.5; EO (F) \u003d 4. Като по-електрифициращ химичен елемент, флуорът поддържа своите електрони по-силен и привлича валентни частици на кислороден атом. Следователно, в реакция с флуор, кислородът е редуциращ агент, електрон дава електрони.

Кислород - просто вещество

Английски изследовател D. Priestley през 1774 г. по време на експериментите разпределени газ в разлагането на живачен оксид. Две години по-рано, същото вещество в чиста форма получи К. Шелеле. Само няколко години по-късно френският химик А. Лавуизиер установи, че газът е част от въздуха, изучава свойствата. Химична формула OXYGEN - O 2. Отразяват състава на състава на веществата, участващи в образуването на не-полярни ковалентна комуникация. - За :: За. Ние ще заменим всяка свързваща електронна двойка от една функция: o \u003d O. Такава кислородна формула ясно показва, че атомите в молекулата са свързани между двете общи двойки електрони.

Ще изпълним прости изчисления и ще определим какво е равно на относителното молекулно тегло на кислород: MR (02) \u003d AR (0) х 2 \u003d 16 х 2 \u003d 32. За сравнение: MR (Rev.) \u003d 29. Химически кислород Формулата е различна от един кислороден атом. Така MR (O 3) \u003d AR (O) x 3 \u003d 48. Озона е 1,5 пъти по-тежка от кислород.

Физически свойства

Кислородът е газ без цвят, вкус и миризма (при конвенционална температура и налягане, равно на атмосферното). Веществото е малко по-тежък въздух; разтворен във вода, но в малки количества. Точката на топене на кислород е отрицателна стойност от -218.3 ° С. Въпросът, в който течният кислород се превръща отново в газа - това е точката на кипене. За молекули около 2 физическо количество Достигане -182,96 ° C. В течно и твърдо състояние, кислородът купува светлосин цвят.

Получаване на кислород в лабораторията

При нагряване на съдържащите кислород вещества, като калиев перманганат, се различава безцветен газ, който може да бъде събран в колбата или епруветката. Ако направите горяща дама в чист кислород, тогава той изгаря по-ярко, отколкото във въздуха. Два други лабораторни методи за получаване на кислород - разлагане на водороден пероксид и калиев хлорат (сол на напитка). Помислете за диаграма на устройството, която се използва за термично разлагане.

Необходимо е да се излее малко от Bertolen сол в епруветката или кръгла дънна колба, затворете корк с тръбата за подаване на газ. Противоположният му край трябва да бъде насочен (под вода) до накланянето на дъното на колбата. Врат трябва да се спусне в широко стъкло или кристализатор, напълнен с вода. При нагряване на тестовата епруветка с сол на напитка, кислородът се освобождава. Според газовата фуражна тръба той влиза в колбата, изхвърляйки водата от нея. Когато колбата е напълнена с газ, тя е затворена под вода с щепсел и се обръща. Кислород, получен в този лабораторен експеримент, може да се използва за изучаване на химичните свойства на просто вещество.

Изгаряне

Ако в лабораторията се извършва изгаряне на вещества в кислород, тогава трябва да знаете и спазвате огнеупорни правила. Водородът незабавно изгаря във въздуха и се смесва с кислород в съотношение 2: 1, той е експлозивен. Изгарянето на вещества в чист кислород се среща много по-интензивно, отколкото във въздуха. Този феномен обяснява състава на въздуха. Кислородът в атмосферата е малко повече от 1/5 от частта (21%). Изгарянето е реакцията на вещества с кислород, в резултат на което се образуват различни продукти, главно оксиди на метали и неметали. Отраснови опасни смеси от O 2 с горими вещества, освен това, получените съединения могат да бъдат токсични.

Изгарянето на обикновената свещ (или мачове) е придружено от образуване на въглероден диоксид. Следният опит може да се извърши у дома. Ако веществото се изгаря под стъклена кутия или голямо стъкло, след това изгарянето ще спре веднага щом целият кислород се изразходва. Азотът не поддържа дишането и изгарянето. Въглероден диоксид - окислителен продукт - вече не реагира с кислород. Прозрачният ви позволява да откриете присъствието след изгаряне на свещта. Ако пропуснете изгарянето на продукти чрез калциев хидроксид, тогава разтворът се промърмори. Между липата и въглероден диоксид се осъществява химическа реакция, като се оказва неразтворим калциев карбонат.

Работещ кислород в индустриален мащаб

Най-евтиният процес, в резултат на което се получават молекулите на въздуха, не са свързани с поведението на химични реакции. В индустрията, да речем, при металургични комбайни, въздух при ниска температура и втечнен под високо налягане. Такива съществени компоненти на атмосферата като азот и кислород се варят при различни температури. Отделна въздушна смес с постепенно загряване до нормална температура. Първо се различават азотните молекули, след това кислород. Методът на разделяне се основава на различни физични свойства на прости вещества. Формулата на обикновена субстанция на кислород е същата, както преди охлаждане и втечняване на въздуха - O 2.

В резултат на някои електролизни реакции, кислородът също се отличава, той се събира над съответния електрод. Газът е необходим от промишлени, строителни предприятия в големи обеми. Нуждите от кислород непрекъснато нараства, особено се нуждае от химическа индустрия. Съхранявайте получения газ за производство и медицински цели в стоманени цилиндри, оборудвани с етикетиране. Кислородните контейнери са боядисани в синьо или син, за да се разграничат от други втечнени газове - азот, метан, амоняк.

Химични изчисления съгласно формулата и уравненията на реакциите, включващи молекули o 2

Числената стойност на моларната маса на кислород съвпада с другата стойност - относително молекулно тегло. Само в първия случай има единици за измерване. Късата формула на веществото на кислород и неговата моларна маса трябва да бъде записана, както следва: m (0 2) \u003d 32 g / mol. При нормални условия изливането на газ съответства на обем от 22.4 литра. Така че, 1 mol около 2 е 22.4 литра вещества, 2 Моисей от 2 - 44.8 литра. Съгласно реакционното уравнение между кислород и водород, може да се отбележи, че 2 полюса водород и 1 мол кислород взаимодействат:

Ако в реакцията се включва 1 mol водород, тогава обемът на кислород ще бъде 0.5 mol. 22.4 l / mol \u003d 11.2 литра.

Ролята на молекулите около 2 в природата и живота на човек

Кислородът се консумира от живи организми на земята и участва в цикъла на веществата над 3 милиарда години. Това е основното вещество за дишане и метаболизъм, с нейната помощ има разлагане на молекули на хранителни вещества, като енергията, необходима за организмите, е синтезирана. Кислородът непрекъснато се изразходва на Земята, но резервите му се попълват благодарение на фотосинтезата. Руският учен К. Тимилязев вярваше, че благодарение на този процес все още има живот на нашата планета.

Ролята на кислород в природата и икономиката е страхотна:

• погълнат от процеса на дишане с живи организми;
• участва в реакциите на фотосинтеза в растенията;
• влиза в състава на органичните молекули;
• процесите на гниене, ферментация, ръжда потоци с участието на кислород, действащ като окисляващ агент;
• използвани за получаване на ценни продукти за органични синтез.

Втечнен кислород в цилиндрите се използват за рязане и заваряване на метали при високи температури. Тези процеси се извършват върху машиностроителни фабрики, транспортни и строителни предприятия. За работа под вода, под земята, на голяма надморска височина в безвъздушно пространство, хората също се нуждаят от молекули около 2. Използва се в медицината за обогатяване на въздушен състав, вдишаващ пациентите. Газът за медицински цели е различен от техническата практически пълна липса на външни примеси, мирис.

Кислород - перфектен окислител

Известни кислородни съединения с всички химически елементи Маси на Менделеев, с изключение на първите представители на семейството на благородни газове. Много вещества директно влизат в реакцията с атоми, с изключение на халогени, злато и платина. Голямо значение имат явления с участието на кислород, които са придружени от освобождаване на светлина и топлина. Такива процеси се използват широко в ежедневието, индустрията. В металургията взаимодействието на рудите с кислород се нарича стрелба. Предварителният руд се смесва с екскурзии, обогатен с кислород. При високи температури възникват реставрация на метали от сулфиди на прости вещества. Така че вземете желязо и някои цветни метали. Наличието на чист кислород увеличава скоростта на технологичните процеси в различни сектори на химията, технологиите и металургията.

Появата на евтин метод за производство на кислород от въздуха чрез отделяне на компонентите при ниски температури е стимулиран от развитието на много области на промишленото производство. Химиците смятат молекули около 2 и атоми за идеални окислителни агенти. Това са естествени материали, те постоянно се подновяват в природата, не замърсяват околен свят. Освен това, химична реакция С участието на кислород, най-често завършен от синтеза на друг естествен и безопасен продукт - вода. Ролята на 2 в неутрализирането на токсични производствени отпадъци, пречистване на водата от замърсяване. В допълнение към кислород, анотропната му модификация се използва за дезинфекция - озон. Това просто вещество има висока окислителна активност. В озонацията на водата замърсителите се разлагат. Озонът също е разрушителен ефект върху патогенната микрофлора.