Üzvi və qeyri-üzvi təbiətin çox müxtəlif birləşmələrini yarada bilən ən heyrətamiz elementlərdən biri karbondur. Bu element öz xassələrində o qədər qeyri-adidir ki, hətta Mendeleyev hələ açıqlanmayan xüsusiyyətlərdən danışaraq onun böyük gələcəyini proqnozlaşdırmışdı.
Sonradan bu praktiki olaraq təsdiqləndi. Məlum oldu ki, o, planetimizin əsas biogen elementidir və tamamilə bütün canlıların bir hissəsidir. Bundan əlavə, o, hər cəhətdən köklü şəkildə fərqlənən, lakin eyni zamanda yalnız karbon atomlarından ibarət olan formalarda mövcud ola bilər.
Ümumiyyətlə, bu strukturun bir çox xüsusiyyətləri var və biz məqalənin gedişində onlarla məşğul olmağa çalışacağıq.
Karbon: elementlər sistemindəki düstur və mövqe
Dövri sistemdə karbon elementi əsas alt qrup olan IV (14-də yeni modelə görə) qrupda yerləşir. Onun atom nömrəsi 6, atom çəkisi isə 12.011-dir. C işarəsi ilə elementin təyin edilməsi onun adını Latın dilində - carboneum göstərir. Karbonun mövcud olduğu bir neçə fərqli forma var. Buna görə də, onun formulası fərqlidir və xüsusi modifikasiyadan asılıdır.
Bununla belə, əlbəttə ki, reaksiya tənliklərinin yazılması üçün xüsusi təyinat var. Ümumiyyətlə, təmiz formada bir maddə haqqında danışarkən, indeksləşdirmədən karbon C-nin molekulyar formulu qəbul edilir.
Element Kəşf Tarixi
Özü də bu element antik dövrlərdən bəri məlumdur. Axı təbiətdəki ən vacib minerallardan biri də kömürdür. Buna görə də qədim yunanlar, romalılar və digər millətlər üçün o, sirr deyildi.
Bu müxtəlifliyə əlavə olaraq almaz və qrafit də istifadə edilmişdir. Uzun müddətdir ki, sonuncu ilə çox çaşqın vəziyyətlər var idi, çünki tez-tez tərkibi təhlil etmədən qrafit üçün belə birləşmələr alınırdı, məsələn:
- gümüş qurğuşun;
- dəmir karbid;
- molibden sulfid.
Onların hamısı qara rəngə boyanmışdı və buna görə də qrafit sayılırdı. Sonradan bu anlaşılmazlıq aradan qaldırıldı və karbonun bu forması özü oldu.
1725-ci ildən almazların böyük kommersiya əhəmiyyəti olub və 1970-ci ildə onların süni yolla alınması texnologiyası mənimsənilib. 1779-cu ildən bəri Karl Şeelenin işi sayəsində karbonun nümayiş etdirdiyi kimyəvi xassələr öyrənilir. Bu, bu element sahəsində bir sıra mühüm kəşflərin başlanğıcı oldu və onun bütün ən unikal xüsusiyyətlərini aydınlaşdırmaq üçün əsas oldu.
Karbonun izotopları və təbiətdə yayılması
Baxılan elementin ən vacib biogenlərdən biri olmasına baxmayaraq, yer qabığının kütləsindəki ümumi tərkibi 0,15% -dir. Bu, onun daimi dövriyyəyə, təbiətdəki təbii dövrəyə məruz qalması ilə bağlıdır.
Ümumiyyətlə, tərkibində karbon olan bir neçə mineral birləşmələr var. Bunlar təbii cinslərdir:
- dolomitlər və əhəngdaşları;
- antrasit;
- neft şist;
- təbii qaz;
- kömür;
- yağ;
- qəhvəyi kömür;
- torf;
- bitum.
Bundan əlavə, sadəcə karbon birləşmələrinin anbarı olan canlıları da unutmaq olmaz. Axı onlar zülalları, yağları, karbohidratları, nuklein turşularını əmələ gətirirdilər ki, bu da ən həyati struktur molekulları deməkdir. Ümumiyyətlə, 70 kq-dan quru bədən çəkisinin çevrilməsində, 15-i təmiz elementə düşür. Heyvanlar, bitkilər və digər canlıları deməyək, hər bir insanda belədir.
Əgər suyu, yəni bütövlükdə hidrosferi və atmosferi də nəzərə alsaq, onda CO 2 düsturu ilə ifadə olunan karbon-oksigen qarışığı var. Dioksid və ya karbon qazı havanı təşkil edən əsas qazlardan biridir. Məhz bu formada karbonun kütlə payı 0,046% təşkil edir. Okeanların sularında daha çox karbon qazı həll olunur.
Bir element kimi karbonun atom kütləsi 12.011-dir. Məlumdur ki, bu qiymət təbiətdə mövcud olan bütün izotopik növlərin bolluğu nəzərə alınmaqla (faizlə) atom çəkiləri arasındakı arifmetik orta dəyər kimi hesablanır. Bu, sözügedən maddə üçün də belədir. Karbonun tapıldığı üç əsas izotop var. Bu:
- 12 C - böyük əksəriyyətində onun kütlə payı 98,93%;
- 13 C - 1,07%;
- 14 C - radioaktiv, yarımparçalanma müddəti 5700 il, sabit beta emitent.
Nümunələrin geoxronoloji yaşının təyini praktikasında 14 C radioaktiv izotopundan geniş istifadə olunur ki, bu da uzun çürümə müddətinə görə göstəricidir.
Elementin allotropik modifikasiyası
Karbon sadə bir maddə kimi bir neçə formada mövcud olan bir elementdir. Yəni, bu gün məlum olan ən çox sayda allotropik modifikasiya yaratmağa qadirdir.
1. Kristal variasiyalar - müntəzəm atom tipli qəfəslərə malik güclü strukturlar şəklində mövcuddur. Bu qrupa aşağıdakı növlər daxildir:
- almaz;
- fullerenlər;
- qrafitlər;
- karbinlər;
- lonsdaleitlər;
- və borular.
Hamısı düyünlərində bir karbon atomu olan qəfəslərdə fərqlənir. Beləliklə, tamamilə unikal, oxşar deyil, həm fiziki, həm də kimyəvi xüsusiyyətlər.
2. Amorf formalar - bəzi təbii birləşmələrin tərkibinə daxil olan karbon atomundan əmələ gəlir. Yəni bunlar təmiz çeşidlər deyil, digər elementlərin az miqdarda çirkləri ilə. Bu qrupa daxildir:
- aktivləşdirilmiş karbon;
- daş və ağac;
- his;
- karbon nanofoam;
- antrasit;
- şüşə karbon;
- texniki maddə növü.
Onları həm də xassələri izah edən və təzahür etdirən kristal şəbəkənin struktur xüsusiyyətləri birləşdirir.
3. Çoxluq şəklində karbon birləşmələri. Atomların içəridən xüsusi bir uyğunlaşma boşluğunda bağlandığı, su və ya digər elementlərin nüvələri ilə doldurulmuş belə bir quruluş. Nümunələr:
- karbon nanokonları;
- astralenlər;
- dikarbon.
Amorf karbonun fiziki xassələri
Allotropik modifikasiyaların müxtəlifliyinə görə, karbonun hər hansı ümumi fiziki xüsusiyyətlərini müəyyən etmək çətindir. Konkret bir forma haqqında danışmaq daha asandır. Məsələn, amorf karbon aşağıdakı xüsusiyyətlərə malikdir.
- Bütün formaların əsasında qrafitin incə dənəli növləri dayanır.
- Yüksək istilik tutumu.
- Yaxşı keçirici xüsusiyyətlər.
- Karbonun sıxlığı təxminən 2 q/sm3 təşkil edir.
- 1600 0 C-dən yuxarı qızdırıldığında qrafit formalarına keçid baş verir.
Soot və daş sortları mühəndislik məqsədləri üçün geniş istifadə olunur. Onlar saf formada karbon modifikasiyasının təzahürü deyil, onu çox böyük miqdarda ehtiva edir.
Kristal karbon
Karbonun atomların ardıcıl olaraq bağlandığı müxtəlif növ müntəzəm kristallar meydana gətirən bir maddə olduğu bir neçə variant var. Nəticədə aşağıdakı dəyişikliklər formalaşır.
- - dörd tetraedranın birləşdirildiyi kub. Nəticədə, hər bir atomun bütün kovalent kimyəvi bağları maksimum doymuş və güclüdür. Bu, fiziki xassələri izah edir: karbonun sıxlığı 3300 kq/m 3 təşkil edir. Yüksək sərtlik, aşağı istilik tutumu, elektrik keçiriciliyinin olmaması - bütün bunlar kristal şəbəkənin strukturunun nəticəsidir. Texniki yolla əldə edilmiş brilyantlar var. Onlar yüksək temperaturun və müəyyən təzyiqin təsiri altında qrafitin növbəti modifikasiyaya keçməsi zamanı əmələ gəlir. Ümumiyyətlə, gücü qədər yüksəkdir - təxminən 3500 0 С.
- Qrafit. Atomlar əvvəlki maddənin quruluşuna bənzər şəkildə yerləşdirilir, lakin yalnız üç bağ doyur, dördüncüsü isə daha uzun və daha az güclü olur, o, şəbəkənin altıbucaqlı üzüklərinin "qatlarını" birləşdirir. Nəticədə məlum olur ki, qrafit toxunanda yumşaq, yağlı qara maddədir. Yaxşı elektrik keçiriciliyinə malikdir və yüksək ərimə nöqtəsinə malikdir - 3525 0 С. O, maye haldan yan keçərək (3700 0 С temperaturda) sublimasiya - bərk vəziyyətdən qaz halına sublimasiya etməyə qadirdir. Karbonun sıxlığı 2,26 q/sm3 təşkil edir ki, bu da almazdan xeyli aşağıdır. Bu, onların fərqli xüsusiyyətlərini izah edir. Kristal qəfəsin laylı quruluşuna görə, karandaş tellərinin istehsalı üçün qrafitdən istifadə etmək mümkündür. Kağızın üzərinə daşıdıqda tərəzi soyulur və kağızda qara iz buraxır.
- Fullerenlər. Onlar yalnız ötən əsrin 80-ci illərində açılıb. Bunlar, karbonların mərkəzdə bir boşluq olan xüsusi qabarıq qapalı strukturda bir-birinə bağlandığı dəyişikliklərdir. Və kristalın forması - çoxhedron, düzgün təşkili. Atomların sayı cütdür. Fullerenin ən məşhur forması C 60 . Tədqiqat zamanı oxşar maddənin nümunələri tapıldı:
- meteoritlər;
- dib çöküntüləri;
- folquritlər;
- şungitlər;
- kosmosda, onlar qazlar şəklində saxlanılırdı.
Kristal karbonun bütün növləri böyük praktik əhəmiyyətə malikdir, çünki onlar bir sıra texniki cəhətdən faydalı xüsusiyyətlərə malikdirlər.
Kimyəvi fəaliyyət
Molekulyar karbon sabit konfiqurasiyasına görə aşağı reaktivlik nümayiş etdirir. Yalnız atoma əlavə enerji verməklə və xarici səviyyənin elektronlarını buxarlanmağa məcbur etməklə reaksiyalara girməyə məcbur edilə bilər. Bu zaman valentlik 4 olur. Buna görə də birləşmələrdə + 2, + 4, - 4 oksidləşmə dərəcəsinə malikdir.
Sadə maddələrlə, həm metallar, həm də qeyri-metallarla demək olar ki, bütün reaksiyalar yüksək temperaturun təsiri altında gedir. Sözügedən element həm oksidləşdirici, həm də reduksiyaedici ola bilər. Bununla belə, sonuncu xüsusiyyətlər onda xüsusilə qabarıq şəkildə ifadə edilir və onun metallurgiya və digər sənaye sahələrində istifadəsi buna əsaslanır.
Ümumiyyətlə, kimyəvi qarşılıqlı əlaqəyə girmək qabiliyyəti üç amildən asılıdır:
- karbonun dağılması;
- allotropik modifikasiya;
- reaksiya temperaturu.
Beləliklə, bəzi hallarda aşağıdakı maddələrlə qarşılıqlı əlaqə yaranır:
- qeyri-metallar (hidrogen, oksigen);
- metallar (alüminium, dəmir, kalsium və s.);
- metal oksidləri və onların duzları.
Turşular və qələvilərlə, çox nadir hallarda halogenlərlə reaksiya vermir. Karbonun xüsusiyyətlərindən ən əhəmiyyətlisi bir-biri ilə uzun zəncirlər əmələ gətirmə qabiliyyətidir. Onlar bir dövrə bağlaya, budaqlar əmələ gətirə bilərlər. Bu gün sayı milyonlarla olan üzvi birləşmələrin əmələ gəlməsi belədir. Bu birləşmələrin əsasını iki element təşkil edir - karbon, hidrogen. Tərkibinə digər atomlar da daxil edilə bilər: oksigen, azot, kükürd, halogenlər, fosfor, metallar və s.
Əsas birləşmələr və onların xüsusiyyətləri
Tərkibində karbon olan çoxlu müxtəlif birləşmələr var. Onlardan ən məşhurunun formulası CO 2 - karbon qazıdır. Bununla belə, bu oksidə əlavə olaraq, CO - monoksid və ya karbon monoksit, həmçinin suboksid C 3 O 2 də var.
Bu elementi ehtiva edən duzlar arasında ən çox yayılmış kalsium və maqnezium karbonatlarıdır. Beləliklə, kalsium karbonatın adında bir neçə sinonim var, çünki təbiətdə aşağıdakı formada olur:
- təbaşir;
- mərmər;
- əhəngdaşı;
- dolomit.
Qələvi torpaq metal karbonatlarının əhəmiyyəti onların stalaktit və stalaqmitlərin, eləcə də yeraltı suların əmələ gəlməsi proseslərinin fəal iştirakçıları olmasında özünü göstərir.
Karbon turşusu karbon əmələ gətirən başqa bir birləşmədir. Onun formulu H 2 CO 3-dir. Bununla belə, adi formada, son dərəcə qeyri-sabitdir və məhlulda dərhal karbon qazına və suya parçalanır. Buna görə də məhlul kimi özü deyil, yalnız onun duzları məlumdur.
Karbon halogenidləri - əsasən dolayı yolla əldə edilir, çünki birbaşa sintez yalnız çox yüksək temperaturda və aşağı məhsul məhsuldarlığı ilə baş verir. Ən çox yayılmışlardan biri - CCL 4 - karbon tetraklorid. Nəfəs aldıqda zəhərlənməyə səbəb ola biləcək zəhərli birləşmə. Metanda radikal fotokimyəvi əvəzetmə reaksiyaları ilə əldə edilir.
Metal karbidlər 4 oksidləşmə vəziyyətini nümayiş etdirən karbon birləşmələridir. Bor və silisiumla birləşmələr də mümkündür. Bəzi metalların (alüminium, volfram, titan, niobium, tantal, hafnium) karbidlərinin əsas xüsusiyyəti yüksək möhkəmlik və əla elektrik keçiriciliyidir. Bor karbid B 4 C almazdan sonra ən sərt maddələrdən biridir (Mohs-a görə 9,5). Bu birləşmələr karbohidrogenlərin istehsalı üçün mənbələr kimi maşınqayırmada, eləcə də kimya sənayesində istifadə olunur (su ilə kalsium karbid asetilen və kalsium hidroksid əmələ gəlməsinə səbəb olur).
Bir çox metal ərintiləri karbondan istifadə edərək hazırlanır və bununla da keyfiyyətini və texniki xüsusiyyətlərini əhəmiyyətli dərəcədə artırır (polad dəmir və karbon bir ərintidir).
Çoxlu üzvi karbon birləşmələri xüsusi diqqətə layiqdir, burada karbon eyni atomlarla müxtəlif strukturların uzun zəncirlərində birləşməyə qadir olan əsas elementdir. Bunlara daxildir:
- alkanlar;
- alkenlər;
- arenalar;
- zülallar;
- karbohidratlar;
- nuklein turşuları;
- spirtlər;
- karboksilik turşular və bir çox başqa sinif maddələr.
Karbon tətbiqi
Karbon birləşmələrinin və onun allotropik modifikasiyalarının insan həyatında əhəmiyyəti çox böyükdür. Bunun doğru olduğunu aydınlaşdırmaq üçün ən qlobal sənayelərdən bir neçəsinin adını çəkə bilərsiniz.
- Bu element insanın enerji aldığı bütün növ üzvi yanacaq əmələ gətirir.
- Metallurgiya sənayesi karbondan onların birləşmələrindən metal əldə etmək üçün ən güclü reduksiyaedici vasitə kimi istifadə edir. Burada karbonatlardan da geniş istifadə olunur.
- Tikinti və kimya sənayesi yeni maddələrin sintezi və lazımi məhsulların alınması üçün çox miqdarda karbon birləşmələri istehlak edir.
İqtisadiyyatın belə sahələrini də adlandıra bilərsiniz:
- nüvə sənayesi;
- zərgərlik biznesi;
- texniki avadanlıqlar (sürtkü yağları, istiliyədavamlı tigelər, karandaşlar və s.);
- süxurların geoloji yaşının təyini - radioaktiv izləyici 14 C;
- karbon əla adsorbentdir, bu da onu filtrlərin istehsalı üçün istifadə etməyə imkan verir.
Təbiətdə velosiped sürün
Təbiətdə tapılan karbonun kütləsi yer kürəsində hər saniyə dövr edən sabit dövrəyə daxildir. Beləliklə, atmosferdəki karbon mənbəyi - CO 2 - bitkilər tərəfindən udulur və tənəffüs prosesində bütün canlılar tərəfindən sərbəst buraxılır. Atmosferə girdikdən sonra yenidən udulur və beləliklə, dövr dayanmır. Eyni zamanda, üzvi qalıqların ölümü karbonun sərbəst buraxılmasına və yer üzündə toplanmasına səbəb olur, oradan yenidən canlı orqanizmlər tərəfindən udulur və qaz şəklində atmosferə buraxılır.
üzvi karbon
(a.üzvi karbon; n. təşkilatçı Kohlenstoff; f. karbon üzvi; və. carbono organico) - üzvi tərkib hissəsi olan. atmosferin, hidrosferin və buynuzun maddələri. cinslər. Biogen təbiətə malikdir. Yer qabığında Macca Corg 7 * 10 15 tona çatır, daxil olmaqla. çöküntü süxurlarında - 5 * 10 15 t. və kulometrik (avtomatik analizatorlar) üsulları. Katagenez zamanı süxurlarda Korqun miqdarı azalır (apokatogenezin sonunda 30-40%), üzvi maddələrdəki payı. maddə artır (protokatogenez mərhələsində 70%-dən mezokatogenezdə 80%-ə, apokatogenezdə isə 90%-ə qədər). Qrafitdə və qrafitləşmiş üzvi. maddə, 99%-ə çatır. Katagenezin bir mərhələsi çərçivəsində tərkibində C-nin tərkibi üzvi. maddələr və H / C parametrinin dəyəri üzvi növünün göstəriciləri kimi xidmət edir. maddələr, eyni növ üzvi. substansiya - onun yetkinlik səviyyəsi. Korqun miqdarı süxurların neft və qaz mənbəyi potensialının mühüm göstəricisidir. Konsentratlaşdırılmış üzvi tərkib hissəsi kimi in-va O. y, 85-87% (yağlarda), 58-90% (kömürlərdə) miqdarında olur. O. y sayı. kömürlərdə onların metamorfizm dərəcəsinin göstəricilərindən biridir. E. C. Larskaya.
Dağ ensiklopediyası. - M .: Sovet Ensiklopediyası. E. A. Kozlovski tərəfindən redaktə edilmişdir. 1984-1991 .
Digər lüğətlərdə "Üzvi karbon"un nə olduğuna baxın:
üzvi karbon- Üzvi birləşmələrin bir hissəsi olan karbon Mənbə: QOST 23740 79: Torpaqlar. Üzvi maddələrin tərkibini təyin etmək üçün laboratoriya üsulları ...
üzvi karbon- — EN üzvi karbon Heyvan və ya bitkidən alınan karbon. (Mənbə: PHC) Mövzular ətraf mühitin mühafizəsi EN üzvi… … Texniki Tərcüməçinin Təlimatı
həll edilmiş üzvi karbon- 3.4 həll edilmiş üzvi karbon; DOC: Suda süzüldükdə 0,45 µm membran filtrindən keçən üzvi birləşmələr şəklində olan karbon. Mənbə: GOST R 52991 2008: Su. Müəyyən etmək üsulları ...... Normativ-texniki sənədlərin terminlərinin lüğət-aparat kitabı
ümumi üzvi karbon- 3,3 ümumi üzvi karbon; TOC: Suda həll edilmiş və həll olunmamış halda üzvi birləşmələr şəklində mövcud olan karbon. Mənbə: GOST R 52991 2008: Su. Ümumi və həll olunmuş üzvi maddələrin tərkibini təyin etmək üsulları ... ... Normativ-texniki sənədlərin terminlərinin lüğət-aparat kitabı
ümumi üzvi karbon, TOC- 3.3 ümumi üzvi karbon TOC karbon, həll edilmiş və həll olunmayan vəziyyətdə üzvi birləşmələr şəklində suda mövcuddur. Mənbə: QOST 31958 2012: Su. Ümumi və ...... məzmununun müəyyən edilməsi üsulları Normativ-texniki sənədlərin terminlərinin lüğət-aparat kitabı
həll edilmiş üzvi karbon (DOC)- 3.11 həll edilmiş üzvi karbon (DOC) karbon süzüldükdə 0,45 µm membran filtrindən keçən üzvi birləşmələr şəklində suda mövcuddur.
Scott Steggenborg, Kanzas Dövlət Universiteti, ABŞ
Karbon bütün canlıların əsas struktur elementidir. Karbon atmosferdə, bitki və heyvan toxumalarında, cansız üzvi maddələrdə, qalıq yanacaqlarda, qayalarda mövcuddur və okean sularında həll olunur. Bitkilərin böyüməsində və həqiqətən də həyatımızda onun varlığı sonuncu deyil. Hər şey kökdən başlayır və əgər karbon çatışmazlığı ilə torpaqda böyüyürsə, o zaman vəziyyət xüsusi nəzarətə götürülməlidir, əks halda ... Hər şey torpaqda karbonun miqdarına, hətta becərilməsinə də təsir edir.
Torpağın üzvi karbonu
Karbon molekullarının bir formadan digərinə keçidi karbon dövrü kimi tanınır (şək. 1). Bitkilər karbonu fotosintez prosesində iştirak edən atmosferdən alırlar. Günəş enerjisindən və atmosferdən gələn karbon qazından (CO2) istifadə edərək, bitkilər CO2-ni gövdə, yarpaq və köklərin böyüməsinə kömək edən üzvi karbona çevirir. Bitkilərin həyat dövrünün və ölümünün nəticəsi həm torpaq səthində, həm də onun altında (bitki kökləri) bitki toxumasının toplanması və parçalanması və torpaqda əhəmiyyətli miqdarda üzvi karbonun əmələ gəlməsidir.
Torpaqlar onlarda torpaq üzvi karbonunun miqdarına görə fərqlənir, variasiya diapazonu qumlu torpaqlarda 1%-dən az, sulu torpaqlarda 20%-dən çox olur. Kanzas torpaqlarında torpaq üzvi karbonunun təbii səviyyəsi 1-4% arasında dəyişir. Bu gün Kanzasda becərilən torpaqların əksəriyyətində 0,5-2% üzvi karbon var.
Şəkil 1. Müasir karbon dövrü. Bütün rəqəmlər ildə gigaton və gigatons ilə ifadə edilir.
Kanzasda çöl otları qalın münbit torpaq qatının əmələ gəlməsinə kömək etdi. Bu və digər dənli bitkilərin kökləri liflidir. Onlar yeraltı biokütlələrinin çoxunu istehsal edərək böyük dərinliklərə nüfuz edə bilirlər. Nəticə etibarı ilə təbii çəmənliklər altında olan torpaqlarda yüksək səviyyədə üzvi karbon bir neçə santimetrə qədər dərinlikdə baş verir. Torpağın münbitliyi ilə əlaqəli qara rəng üzvi karbon tərkibinin göstəricisidir. Üzvi karbonun miqdarı azaldıqca torpağın rəngi daha açıq olur və onun mineral tərkibini əks etdirir. Beləliklə, Kanzasın cənub-şərqində və Oklahoma ştatının şimal-şərqində torpaqların qırmızı rəngi daha yüksək dəmir konsentrasiyası və aşağı torpaq karbon tərkibinin göstəricisidir. Meşələrin altında əmələ gələn torpaqlar üst təbəqədə yüksək səviyyədə üzvi karbona, daha dərin təbəqələrdə isə aşağı səviyyələrə malikdir. Bu fərq, ilk növbədə, torpaq səthində düşmüş yarpaqların, eləcə də kol və ağacların budaqlarının yığılması ilə əlaqədardır.
atmosfer karbonu
Alimlər buz nüvəsinin tədqiqatından əldə edilən məlumatlardan, həmçinin atmosferdəki CO2 səviyyələrinin uzunmüddətli monitorinqindən əldə edilən məlumatlardan istifadə edərək, 200.000 il ərzində atmosferdəki CO2 səviyyələrində əhəmiyyətli dalğalanmalar aşkar ediblər. Son 1000 ildə CO2-nin atmosfer tərkibi əhəmiyyətli dərəcədə artmışdır (şək. 2). Bu gün (2000-ci il) CO2-nin səviyyəsi təqribən 369 mq/l təşkil edir və bu rəqəm son minilliyin istənilən vaxtından yüksəkdir. Ən əsası isə belə görünməmiş artım templəri o qədər böyükdür ki, ekosistem onlara uyğunlaşa bilməyə bilər. CO2-də bu artım bütün dünyada qalıq yanacaqlardan istifadənin artması, torpaqların təmizlənməsi və torpaqdan istifadənin dəyişməsi ilə bağlıdır. Atmosferdə CO2 miqdarının artmasına səbəb olan ən əhəmiyyətli amil qalıq yanacaqların istifadəsidir. Bu prosesin indiki tempi ilə 1 trln. kq, qalıq yanacaq ehtiyatları yaxın 300-400 ildə tükənəcək. Qalıq yanacaqlardan istifadə artdıqca milyonlarla ildir dövriyyədən çıxmış karbon birbaşa atmosferə buraxılır. Zamanla atmosfer karbonu yenidən üzvi karbona çevriləcək və ya o, okeana düşəcək - və yeni tarazlıq əldə olunacaq, lakin bu proses minlərlə il çəkə bilər. Yaxın gələcəkdə “yeni” karbon atmosferdə CO2 şəklində qalacaq. Hazırkı atmosfer modellərinə əsaslanaraq belə nəticəyə gəlmək olar ki, qalıq yanacaqlardan tam istifadə atmosferdə CO2 konsentrasiyasının təxminən 1200 mq/l pik həddə qədər artmasına gətirib çıxaracaq. Bəzi alimlər bu konsentrasiyaların daha da yüksək olacağına inanırlar. CO2 səviyyələrindəki bu artım bir çox elm adamının orta qlobal temperaturun yüksəlməyə başlayacağına dair fərziyyələrə səbəb olub. Məşhur mətbuatda bu proses qlobal istiləşmə adlanır. Atmosferdə olan istixana qazları - CO2, metan (CH4) və azot oksidi (N 2 O), bir qayda olaraq, yer səthindən əks olunan istiliyin saxlanmasına kömək edir. Bu qazların daha yüksək konsentrasiyalarında istilik yayılmaya bilər və nəticədə qlobal temperatur daha yüksək olur. Hazırda qlobal temperaturun dəyişməsi əhəmiyyətli deyil və bununla bağlı müəyyən tendensiyalar yoxdur, lakin CO2 tərkibindəki dəyişikliklər əksər elm adamları tərəfindən tam sənədləşdirilib və tanınıb.
CO2 artımını yavaşlatmaq üçün nə etmək olar? Əgər CO2-nin haradan gəldiyini və daha sonra hara getdiyini düşünsək, ən bariz həll mədən yanacaqlarının istifadəsini azaltmaqla onun tədarükünü azaltmaqdır. Bu, CO2-nin atmosferə buraxılmasını azaldacaq. Zamanla daha səmərəli və təmiz enerji mənbələri tələb olunacaq, lakin qalıq yanacaqların mövcud iqtisadiyyatı alternativ mənbələrin qəbulunu və inkişafını məhdudlaşdırır. Gələcəkdə, biz alternativ enerji texnologiyalarını inkişaf etdirdiyimiz zaman, karbon yuvalarının kütləvi istifadəsi atmosferdə CO2 səviyyəsini sabitləşdirməyə kömək edə bilər. Dünyanın karbon hovuzlarının təsviri (Şəkil 1) dərin okeandakı karbon hovuzlarının əsas hovuz olduğunu nümayiş etdirir, lakin dəyişikliklər milyonlarla il çəkə bilər. Bundan əlavə, bizim bu ehtiyatı idarə etmək imkanlarımız məhduddur. Növbəti ən böyük ehtiyat torpağın üzvi karbonudur. Torpağın üzvi karbonunun miqdarı bitki biokütləsinin (bitkilər, ağaclar, əkinlər, otlar və s.) tərkibindəki karbonun miqdarından iki dəfə çoxdur. Atmosfer karbonunu sabitləşdirməyin bir yolu torpaq karbonunu artıran texnologiyaların bütün dünyada tətbiq edilməsidir. Kanzas torpağında nə qədər karbon saxlanıla bilər? Sual sadədir, lakin onun sadə cavabı yoxdur. Bu tip torpaqlar üçün saxlama potensialı hazırda torpaq karbonunun səviyyəsindən, atmosferdə CO2 konsentrasiyasından və tətbiq olunan kənd təsərrüfatı təcrübələrindən asılıdır. Kanzasdakı bir çox torpaqlarda eroziya və geniş şumlama nəticəsində torpağın üst qatının əhəmiyyətli dərəcədə itirilməsi karbon səviyyəsinin ilkin səviyyədən iki dəfədən çox artması ilə nəticələndi. Düzgün idarəetmə ilə bir çox torpaqlarda üzvi karbonun miqdarı artırıla bilər. 20-ci əsrin birinci yarısında baş vermiş torpaq karbon itkiləri ikinci yarıda konservasiya texnologiyalarının təkmilləşdirilməsi və əkin sistemlərinin intensivləşdirilməsi ilə qismən kompensasiya edildi (Şəkil 3). Torpaqda üzvi karbonun yığılmasında yaxşılaşdırılmış hibridlərin və sortların düzgün gübrələnməsi və becərilməsi də rol oynamışdır. Daha yüksək məhsuldarlıq və becərmə intensivliyi torpağa daxil olan biokütlənin miqdarını artırır və torpaq karbonuna çevrilə bilən daha çox material təmin edir. Əncirdə. Şəkil 3, 1990-cı il üçün torpaq karbon səviyyələrinin qeyri-fayl səviyyəsi ilə proqnozlarını göstərir. Becərilməyən və intensiv becərmə sistemlərindən istifadə edən torpaqlar torpaq karbonunu ildə 1% artıra bilər. Hazırda Kanzas ştatında kənd təsərrüfatı torpaqlarının 10%-i əkinsiz (ümumi sahə 8,2 milyon hektardır) və bu sahələr ildə əlavə olaraq 19 min ton karbon tutmalıdır. Əkinçilik texnologiyasının artan istifadəsi və intensiv əkin sistemlərinin istifadəsi ilə karbon böyük miqdarda sekvestr olunacaq. Dünyada torpaqdan karbon lavabo kimi istifadə etmək potensialı yoxdur, bu seçim qısamüddətli həll yolu olaraq qalır. Müəyyən bir müddət ərzində, bəlkə də 30-50 il ərzində torpağın CO2 balansının yeni səviyyəsinə çatılacaq ki, bu zaman karbonun əlavə saxlanmasına nail olmaq çətin olacaq. Atmosferdəki CO2 səviyyələrini sabitləşdirmək üçün daha uzunmüddətli həll enerji üçün qalıq yanacaqlardan asılılığımızı azaltmaq ola bilər.
Karbon sekvestrasiyası: ən çox verilən 9 sual
1. Karbon sekvestrasiyası dedikdə nə başa düşülür?
Karbon sekvestrasiyası ümumiyyətlə havadakı karbonun (karbon qazı və ya TO2) torpaq karbonuna çevrilməsi prosesidir. Karbon qazı fotosintez zamanı bitkilər tərəfindən alınır və canlı bitkilər tərəfindən də alınır. Bitki öləndə yarpaqlarda, gövdə və köklərdə olan karbon torpağa daxil olur və torpağın üzvi maddəsinə çevrilir.
2. Karbon sekvestrasiyası qlobal istiləşmə ilə mübarizəyə necə kömək edə bilər?
Atmosferdəki karbon qazı və digər istixana qazları yerin səthindən çıxan istiliyi saxlayır. Bu istiliyin yığılması qlobal istiləşməyə səbəb ola bilər. Karbon sekvestrasiyası vasitəsilə atmosferdəki karbon qazının səviyyəsi azalır və torpaqda üzvi maddələrin səviyyəsi artır. Toxunulmazsa, torpaq üzvi karbonu uzun illər torpaqda sabit üzvi maddə kimi qala bilər. Bu karbon daha sonra sekvestr edilir və ya atmosferə təkrar emal olunmaq üçün anbara köçürülür. Bu proses CO2 səviyyəsini, eləcə də qlobal istiləşmə ehtimalını azaldır.
3. Karbon sekvestrasiyası istixana qazlarına hansı təsir göstərə bilər?
Müəyyən edilmişdir ki, kənd təsərrüfatı torpaqlarında karbon sekvestrasiyası vasitəsilə CO2 emissiyalarını 20% və ya daha çox azaltmaq mümkündür.
4. Fermerlər karbon sekvestrini yaxşılaşdırmaq üçün nə edə bilərlər?
Buna nail olmağın bir neçə yolu var:
- becərilməmiş və ya minimum əkin;
- əkin dövriyyəsinin intensiv artırılması və yay taxılının xaric edilməsi;
- tampon zonaları;
— eroziyanı azaltmağa kömək edəcək təbiətin mühafizəsi tədbirləri;
- çoxlu qalıq verən əkinlərin istifadəsi (qarğıdalı, sorqo, həmçinin buğda);
— örtük bitkilərindən istifadə;
- daha çox karbon saxlayan növlərin və hibridlərin seçilməsi.
5. Fermerlər karbon sekvestrasiyasını yaxşılaşdırmaq üçün nə edə bilərlər?
Fermerlər karbon sekvestrasiyasını artıra bilər:
- yemin keyfiyyətinin yaxşılaşdırılması;
- kifayət qədər miqdarda məhsul qalıqlarının saxlanılması;
— həddən artıq otlaqların azaldılması.
6. Kənd təsərrüfatı işçiləri karbonun tutulmasına görə mükafatlandırılacaqlarmı?
Karbon sekvestrasiyasını artıran fermerlərə kredit vermək üçün kommersiya sistemi ola bilər. O da mümkündür ki, hökumət karbon sekvestrini təşviq etmək üçün istehsalçılara müəyyən stimullar tətbiq etsin. Ancaq ödənişlər olmasa belə, fermerlər torpağın üzvi maddələrini artırmaq üçün üsulların tətbiqindən müsbət təsir görəcəklər:
– torpağın strukturunun və keyfiyyətinin yaxşılaşdırılması;
- üzvi maddələrin artırılması hesabına torpağın münbitliyinin artırılması;
— torpaq strukturunun yaxşılaşdırılması hesabına eroziyanın azalması;
— azalmış eroziya hesabına suyun keyfiyyətinin yaxşılaşdırılması.
7. Torpağın üzvi maddəsi nədir, haradan gəlir və hara gedir?
Torpağın üzvi maddələri çürümüş bitkilərdən və heyvan tullantılarından ibarətdir. Onlar torpağın mineral hissəciklərini torpaq aqreqatları adlanan topaqlara birləşdirməyə imkan verir. Torpağın üzvi maddələrinin səviyyəsinin artması torpaq aqreqatlarının daha dayanıqlı olmasına, külək eroziyasına daha davamlı olmasına, daha yaxşı infiltrasiya və aerasiyaya, daha az sıxılmaya və yüksək məhsuldarlığa gətirib çıxarır. Üzvi maddələr torpağın qida maddələrini bir yerdə saxlamağa kömək edir ki, yuyulmasın və ya yuyulmasın. Torpağın üzvi maddələri toxunulmaz qaldıqda, üzvi maddələrin çox sabit forması olan humusa çevrilə bilər. Bununla belə, əgər torpaq becərilirsə, torpağın üzvi maddələri oksidləşəcək və karbon atmosferə CO2 şəklində əriyəcəkdir. Torpaq eroziyaya məruz qaldıqda, torpağın üzvi maddələri su ilə yuyulur.
8. Torpağın üzvi maddələrinin səviyyəsinə nə təsir edir?
Hər hansı bir yer üçün torpaq üzvi maddələrinin təbii səviyyələri əksər hallarda enlik və illik yağıntı ilə müəyyən edilir. Ekvatordan şimala cənuba doğru hərəkət etdikcə torpaq üzvi maddələrinin təbii səviyyələri artacaq. Böyük düzənliklərdə yağıntıların miqdarı nəzərə alınmaqla qərbdən şərqə doğru üzvi maddələrin səviyyəsi artır. İdarəetmə torpağın üzvi maddələrinin səviyyəsini dəyişə bilər. Ümumiyyətlə, məhsulun intensivliyi artdıqca torpağın üzvi maddələrinin səviyyəsi də artır. Mexanik becərmə tezliyi artdıqca torpağın üzvi maddələrinin səviyyəsi azalır. Kanzas yetişdiriciləri üçün əkinsiz texnologiyanın istifadəsi və buxarın aradan qaldırılması bu məqsədə nail olmaq üçün ən böyük potensial təklif edirdi.
9. Kanzas karbon sekvestrasiyasını artırmaq üçün nə edir?
Kanzas ştatının alimləri karbon sekvestrasiyasını artıracaq daha yaxşı idarəetmə təcrübələrini inkişaf etdirməyə çalışırlar. Torpağın mexaniki becərilməsi, müxtəlif növbəli əkinlər, torpağın qorunması təcrübələri və torpaqda karbonun idarə olunması təcrübələrinin nəticələrini yoxlamaq üçün tədqiqatlar aparılır.
Fiziki xassələri: karbon bir çox allotropik modifikasiyalar əmələ gətirir: almazən sərt maddələrdən biridir qrafit, kömür, his.
Bir karbon atomunun 6 elektronu var: 1s 2 2s 2 2p 2 . Son iki elektron ayrı-ayrı p-orbitallarda yerləşir və qoşalaşmamışdır. Prinsipcə, bu cüt bir orbitalı tuta bilərdi, lakin bu halda elektronlararası itələmə güclü şəkildə artır. Bu səbəbdən onlardan biri 2p x, digəri isə ya 2p y alır , və ya 2p z-orbitalları.
Xarici təbəqənin s- və p-alt səviyyələrinin enerjiləri arasındakı fərq kiçikdir, buna görə də atom olduqca asanlıqla həyəcanlanmış vəziyyətə keçir, burada 2s-orbitaldan iki elektrondan biri sərbəst keçir. 2r. 1s 2 2s 1 2p x 1 2p y 1 2p z 1 konfiqurasiyasına malik valentlik vəziyyəti yaranır. . Almaz qəfəsi üçün xarakterik olan karbon atomunun bu vəziyyətidir - hibrid orbitalların tetraedral fəza düzülüşü, eyni uzunluq və rabitə enerjisi.
Bu fenomenin adlandığı məlumdur sp 3 -hibridləşmə, və nəticədə funksiyalar sp 3 -hibriddir . Dörd sp 3 bağının meydana gəlməsi karbon atomunu üçdən daha sabit bir vəziyyətlə təmin edir rr- və bir s-s-bond. Karbon atomunda sp 3 hibridləşməsi ilə yanaşı, sp 2 və sp hibridləşməsi də müşahidə olunur. . Birinci halda, qarşılıqlı üst-üstə düşür s- və iki p-orbital. Eyni müstəvidə bir-birinə 120 ° bucaq altında yerləşən üç ekvivalent sp 2 - hibrid orbitallar əmələ gəlir. Üçüncü orbital p dəyişməz və müstəviyə perpendikulyar yönəldilmişdir sp2.
Sp hibridləşməsində s və p orbitalları üst-üstə düşür. Yaranan iki ekvivalent hibrid orbital arasında 180° bucaq yaranır, atomların hər birinin iki p-orbitalı dəyişməz qalır.
Karbonun allotropiyası. almaz və qrafit
Qrafit kristalında karbon atomları paralel müstəvilərdə yerləşir və onlarda müntəzəm altıbucaqlıların təpələrini tutur. Karbon atomlarının hər biri üç bitişik sp 2 hibrid bağı ilə bağlıdır. Paralel təyyarələr arasında əlaqə van der Waals qüvvələri hesabına həyata keçirilir. Atomların hər birinin sərbəst p-orbitalları kovalent bağların müstəvilərinə perpendikulyar yönəldilmişdir. Onların üst-üstə düşməsi karbon atomları arasında əlavə π bağını izah edir. Belə ki, bir maddədə karbon atomlarının olduğu valentlik vəziyyətindən, bu maddənin xüsusiyyətlərindən asılıdır.
Karbonun kimyəvi xassələri
Ən xarakterik oksidləşmə halları: +4, +2.
Aşağı temperaturda karbon inertdir, lakin qızdırıldıqda aktivliyi artır.
Azaldıcı agent kimi karbon:
- oksigenlə
C 0 + O 2 - t ° \u003d CO 2 karbon qazı
oksigen çatışmazlığı ilə - natamam yanma:
2C 0 + O 2 - t° = 2C +2 O karbonmonoksit
- flüor ilə
C + 2F 2 = CF 4
- buxarla
C 0 + H 2 O - 1200 ° \u003d C + 2 O + H 2 su qazı
- metal oksidləri ilə. Bu yolla metal filizdən əridilir.
C 0 + 2CuO - t ° \u003d 2Cu + C +4 O 2
- turşularla - oksidləşdirici maddələr:
C 0 + 2H 2 SO 4 (konk.) \u003d C +4 O 2 + 2SO 2 + 2H 2 O
С 0 + 4HNO 3 (konk.) = С +4 O 2 + 4NO 2 + 2H 2 O
- kükürdlə karbon disulfidi əmələ gətirir:
C + 2S 2 \u003d CS 2.
Oksidləşdirici maddə kimi karbon:
- bəzi metallarla karbidlər əmələ gətirir
4Al + 3C 0 \u003d Al 4 C 3
Ca + 2C 0 \u003d CaC 2 -4
- hidrogen - metan ilə (həmçinin çoxlu üzvi birləşmələr)
C 0 + 2H 2 \u003d CH 4
- silisiumla karborund əmələ gətirir (elektrik sobasında 2000 ° C-də):
Təbiətdə karbonun tapılması
Sərbəst karbon almaz və qrafit şəklində olur. Qarışıqlar şəklində karbon minerallarda olur: təbaşir, mərmər, əhəngdaşı - CaCO 3, dolomit - MgCO 3 * CaCO 3; bikarbonatlar - Mg (HCO 3) 2 və Ca (HCO 3) 2, CO 2 havanın bir hissəsidir; karbon təbii üzvi birləşmələrin - qaz, neft, kömür, torfun əsas tərkib hissəsidir, canlı orqanizmlərin bir hissəsi olan üzvi maddələrin, zülalların, yağların, karbohidratların, amin turşularının bir hissəsidir.
Qeyri-üzvi karbon birləşmələri
Heç bir şərti kimyəvi proseslərdə nə C 4+, nə də C 4- ionları əmələ gəlmir: karbon birləşmələrində müxtəlif polariteli kovalent bağlar mövcuddur.
Karbon monoksit (II) BELƏ Kİ
Dəm; rəngsiz, qoxusuz, suda az həll olunur, üzvi həlledicilərdə həll olunur, zəhərli, bp = -192 ° C; t kv. = -205°C.
Qəbz
1) Sənayedə (qaz generatorlarında):
C + O 2 = CO 2
2) Laboratoriyada - H 2 SO 4 (konk.) iştirakı ilə qarışqa və ya oksalat turşusunun termal parçalanması:
HCOOH = H2O + CO
H 2 C 2 O 4 \u003d CO + CO 2 + H 2 O
Kimyəvi xassələri
Adi şəraitdə CO inertdir; qızdırıldıqda - azaldıcı maddə; duz əmələ gətirməyən oksid.
1) oksigenlə
2C +2 O + O 2 \u003d 2C +4 O 2
2) metal oksidləri ilə
C +2 O + CuO \u003d Cu + C +4 O 2
3) xlorla (işıqda)
CO + Cl 2 - hn \u003d COCl 2 (fosgen)
4) qələvi ərimələrlə reaksiya verir (təzyiq altında)
CO + NaOH = HCOONa (natrium formatı)
5) keçid metalları ilə karbonillər əmələ gətirir
Ni + 4CO - t° = Ni(CO) 4
Fe + 5CO - t° = Fe(CO) 5
Karbon monoksit (IV) CO2
Karbon qazı, rəngsiz, qoxusuz, suda həllolma qabiliyyəti - 0,9V CO 2 1V H 2 O (normal şəraitdə) həll edir; havadan daha ağır; t°pl.= -78,5°C (bərk CO 2 "quru buz" adlanır); yanmağı dəstəkləmir.
Qəbz
- Karbon turşusu duzlarının (karbonatların) termal parçalanması. Əhəngdaşı atəşi:
CaCO 3 - t ° \u003d CaO + CO 2
- Güclü turşuların karbonatlara və bikarbonatlara təsiri:
CaCO 3 + 2HCl \u003d CaCl 2 + H 2 O + CO 2
NaHCO 3 + HCl \u003d NaCl + H 2 O + CO 2
KimyəvixassələriCO2
Turşu oksidi: əsas oksidlər və əsaslarla reaksiyaya girərək karbon turşusu duzlarını əmələ gətirir
Na 2 O + CO 2 \u003d Na 2 CO 3
2NaOH + CO 2 \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O
NaOH + CO 2 \u003d NaHCO 3
Yüksək temperaturda oksidləşdirici xüsusiyyətlər göstərə bilər
C +4 O 2 + 2Mg - t ° \u003d 2Mg +2 O + C 0
Keyfiyyətli reaksiya
Əhəng suyunun bulanıqlığı:
Ca (OH) 2 + CO 2 \u003d CaCO 3 ¯ (ağ çöküntü) + H 2 O
CO 2 uzun müddət əhəng suyundan keçirildikdə yox olur, çünki. həll olunmayan kalsium karbonat həll olunan bikarbonata çevrilir:
CaCO 3 + H 2 O + CO 2 \u003d Ca (HCO 3) 2
karbon turşusu və onunduz
H2CO3 - Zəif turşu, yalnız sulu məhlulda mövcuddur:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3
İkili baza:
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - Turşu duzları - bikarbonatlar, bikarbonatlar
HCO 3 - ↔ H + + CO 3 2- Orta duzlar - karbonatlar
Turşuların bütün xassələri xarakterikdir.
Karbonatlar və bikarbonatlar bir-birinə çevrilə bilər:
2NaHCO 3 - t ° \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2
Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 \u003d 2NaHCO 3
Metal karbonatlar (qələvi metallar istisna olmaqla) oksid əmələ gətirmək üçün qızdırıldıqda dekarboksilatlanır:
CuCO 3 - t ° \u003d CuO + CO 2
Keyfiyyətli reaksiya- güclü turşunun təsiri altında "qaynama":
Na 2 CO 3 + 2HCl \u003d 2NaCl + H 2 O + CO 2
CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2
Karbidlər
kalsium karbid:
CaO + 3 C = CaC 2 + CO
CaC 2 + 2 H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + C 2 H 2.
Sink, kadmium, lantan və serium karbidləri su ilə reaksiya verdikdə asetilen ayrılır:
2 LaC 2 + 6 H 2 O \u003d 2La (OH) 3 + 2 C 2 H 2 + H 2.
Be 2 C və Al 4 C 3 metan əmələ gətirmək üçün su ilə parçalanır:
Al 4 C 3 + 12 H 2 O \u003d 4 Al (OH) 3 \u003d 3 CH 4.
Texnologiyada titan karbidləri TiC, volfram W 2 C (bərk ərintilər), silisium SiC (karborundum - aşındırıcı və qızdırıcılar üçün material kimi) istifadə olunur.
siyanidlər
ammonyak və karbonmonoksit atmosferində soda qızdırmaqla əldə edilir:
Na 2 CO 3 + 2 NH 3 + 3 CO \u003d 2 NaCN + 2 H 2 O + H 2 + 2 CO 2
Hidrosiyanik turşu HCN üzvi sintezdə geniş istifadə olunan mühüm kimya sənayesi məhsuludur. Onun dünya istehsalı ildə 200 min tona çatır. Sianid anionunun elektron quruluşu karbon monoksitinə (II) bənzəyir, belə hissəciklər izoelektronik adlanır:
C = O:[:C = N:]-
Sianidlər (0,1-0,2% sulu məhlul) qızıl hasilatında istifadə olunur:
2 Au + 4 KCN + H 2 O + 0,5 O 2 \u003d 2 K + 2 KOH.
Sianid məhlulları kükürdlə qaynadıldığında və ya bərk maddələr əridildikdə, tiosiyanatlar:
KCN + S = KSCN.
Aşağı aktiv metalların siyanidləri qızdırıldıqda siyanür alınır: Hg (CN) 2 \u003d Hg + (CN) 2. sianid məhlulları oksidləşir siyanatlar:
2KCN + O2 = 2KOCN.
Siyan turşusu iki formada mövcuddur:
H-N=C=O; H-O-C = N:
1828-ci ildə Fridrix Wöhler (1800-1882) ammonium siyanatdan karbamid əldə etdi: NH 4 OCN \u003d CO (NH 2) 2 sulu bir məhlulun buxarlanması ilə.
Bu hadisə adətən sintetik kimyanın “vitalistik nəzəriyyə” üzərində qələbəsi kimi qəbul edilir.
Siyan turşusunun izomeri var - fulminik turşu
H-O-N=C.
Onun duzları (civə fulminatı Hg(ONC) 2) təsirli alışdırıcılarda istifadə olunur.
Sintez karbamid(karbamid):
CO 2 + 2 NH 3 \u003d CO (NH 2) 2 + H 2 O. 130 0 C və 100 atm.
Karbamid karbon turşusunun bir amididir, onun "azot analoqu" - guanidin də var.
Karbonatlar
Karbonun ən vacib qeyri-üzvi birləşmələri karbon turşusunun duzlarıdır (karbonatlar). H 2 CO 3 zəif bir turşudur (K 1 \u003d 1,3 10 -4; K 2 \u003d 5 10 -11). Karbonat tamponu dəstəkləyir karbon dioksid balansı atmosferdə. Okeanlar açıq sistem olduqları üçün böyük bufer tutumuna malikdirlər. Əsas tampon reaksiyası karbon turşusunun dissosiasiyası zamanı tarazlıqdır:
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 -.
Turşuluğun azalması ilə atmosferdən karbon qazının əlavə udulması turşunun əmələ gəlməsi ilə baş verir:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3.
Turşuluğun artması ilə karbonat süxurları (okeanda qabıqlar, təbaşir və əhəngdaşı yataqları) həll olunur; bu, hidrokarbonat ionlarının itkisini kompensasiya edir:
H + + CO 3 2- ↔ HCO 3 -
CaCO 3 (tv.) ↔ Ca 2+ + CO 3 2-
Bərk karbonatlar həll olunan karbohidrogenlərə çevrilir. Məhz bu artıq karbon qazının kimyəvi həlli prosesi "istixana effekti"nə - Yerin istilik radiasiyasının karbon qazı tərəfindən udulması nəticəsində qlobal istiləşməyə qarşı çıxır. Dünyada soda istehsalının təxminən üçdə biri (natrium karbonat Na 2 CO 3) şüşə istehsalında istifadə olunur.
Buna həyatın əsası deyilir. Bütün üzvi birləşmələrdə olur. Yalnız o, DNT kimi milyonlarla atomdan molekullar əmələ gətirə bilir.
Qəhrəmanı tanıdınız? Budur karbon. Onun elmə məlum olan birləşmələrinin sayı 10.000.000-a yaxındır.
Birlikdə götürülən bütün digər elementlərdə çox şey yazılmayacaq. Təəccüblü deyil ki, kimyanın iki sahəsindən biri eksklüziv olaraq öyrənilir karbon birləşmələri və yuxarı siniflərdə baş verir.
Biz məktəb kurrikulumini xatırlatmağı, həmçinin onu yeni faktlarla tamamlamağı təklif edirik.
Karbon nədir
Hər şeydən əvvəl, karbon elementi- kompozit. Onun yeni standartında maddə 14-cü qrupdadır.
Sistemin köhnəlmiş versiyasında karbon 4-cü qrupun əsas alt qrupundadır.
Elementin təyinatı C hərfidir. Maddənin seriya nömrəsi 6-dır, qeyri-metallar qrupuna aiddir.
üzvi karbon təbiətcə minerala bitişikdir. Beləliklə, fulleren daşı təmiz formada 6-cı elementdir.
Görünüşdəki fərqlər kristal qəfəsin bir neçə quruluş növü ilə əlaqədardır. Mineral karbonun qütb xüsusiyyətləri də ondan asılıdır.
Məsələn, qrafit yumşaqdır, boş yerə yazı qələmlərinə deyil, yer üzündəki hər kəsə əlavə olunur. Buna görə də, karbonun modifikasiyalarını deyil, onun xüsusiyyətlərini nəzərə almaq məntiqlidir.
Karbonun xüsusiyyətləri
Bütün qeyri-metallara xas olan ümumi xüsusiyyətlərdən başlayaq. Onlar elektronmənfidirlər, yəni digər elementlərlə əmələ gələn ümumi elektron cütlərini cəlb edirlər.
Məlum olub ki, karbon qeyri-metal oksidləri metal vəziyyətinə endirə bilir.
Ancaq 6-cı element bunu yalnız qızdırıldığı zaman edir. Normal şəraitdə maddə kimyəvi cəhətdən təsirsizdir.
Qeyri-metalların xarici elektron səviyyələri metallardan daha çox elektrona malikdir.
Buna görə də 6-cı elementin atomları öz hissəciklərini kiməsə verməkdənsə, öz orbitallarının bir hissəsini tamamlamağa meyllidirlər.
Xarici qabıqlarda minimum elektron olan metallar üçün, kənar hissəcikləri özlərinə çəkməkdənsə, uzaq hissəcikləri vermək daha asandır.
6-cı maddənin əsas forması atomdur. Teorik olaraq, bu barədə olmalıdır karbon molekulu. Qeyri-metalların çoxu molekullardan ibarətdir.
Bununla birlikdə, və istisnalarla karbon atom quruluşuna malikdir. Məhz bununla əlaqədardır ki, elementlərin birləşmələri yüksək ərimə nöqtələri ilə seçilir.
Karbonun bir çox formalarının başqa bir fərqləndirici xüsusiyyəti . Eyni üçün, maksimum, 10 xal bərabərdir.
Söhbət 6-cı maddənin formalarından getdiyindən kristalin onlardan yalnız biri olduğunu qeyd edirik.
karbon atomları həmişə kristal qəfəsdə düzülməyin. Amorf çeşid var.
Buna misallar: - ağac, koks, şüşə karbon. Bunlar birləşmələrdir, lakin nizamlı bir quruluşa malik deyillər.
Maddə başqaları ilə birləşərsə, qazlar da əldə edilə bilər. Kristal karbon onlara 3700 dərəcə temperaturda keçir.
Normal şəraitdə element qaz halındadır, məsələn, dəm.
İnsanlar buna dəm qazı deyirlər. Bununla birlikdə, onun meydana gəlməsi reaksiyası daha aktiv və daha sürətli olur, buna baxmayaraq, istiliyi yandırın.
qazlı birləşmələr karbon ilə oksigen bəziləri. Məsələn, monooksid də var.
Bu qaz, üstəlik, normal şəraitdə rəngsiz və zəhərlidir. Bu cür dəm molekulunda üçlü bağ var.
Ancaq saf elementə qayıt. Kimyəvi baxımdan olduqca təsirsiz olduğundan, o, təkcə metallarla deyil, həm də onların oksidləri ilə və qazlar haqqında söhbətdən göründüyü kimi, oksigenlə də qarşılıqlı təsir göstərə bilər.
Reaksiya ilə də mümkündür hidrogen. Karbon amillərdən biri və ya hamısı birlikdə "oynarsa" qarşılıqlı təsirə girəcək: temperatur, allotrop vəziyyət, dispersiya.
Sonuncu maddənin hissəciklərinin səth sahəsinin tutduqları həcmə nisbətinə aiddir.
Allotropiya eyni maddənin bir neçə formasının mümkünlüyüdür, yəni kristal, amorf və ya qazlı karbon.
Lakin amillər nə qədər üst-üstə düşsə də, element turşular və qələvilərlə ümumiyyətlə reaksiya vermir. Karbonu və demək olar ki, bütün halogenləri nəzərə almır.
Çox vaxt 6-cı maddə özü ilə bağlanaraq, yüzlərlə və milyonlarla atomdan ibarət çox böyük molekulları əmələ gətirir.
əmələ gələn molekullar, karbon reaksiyası daha az element və birləşmələrlə.
Karbon tətbiqi
Elementin və onun törəmələrinin tətbiqi onların sayı qədər genişdir. Karbon tərkibi Bir insanın həyatında düşündüyünüzdən daha çox şey var.
Aptekdən alınan aktivləşdirilmiş kömür 6-cı maddədir. dan - odur.
Qələmlərdəki qrafit də karbondur ki, bu da nüvə reaktorlarında və elektrik maşınlarının kontaktlarında lazımdır.
Siyahıda metan yanacağı da var. Karbon qazı istehsal üçün lazım olan və quru buz, yəni soyuducu ola bilər.
Karbon qazı konservant kimi xidmət edir, tərəvəz anbarlarını doldurur və karbonatların istehsalı üçün də lazımdır.
Sonuncu, məsələn, tikintidə istifadə olunur. Karbonat sabun istehsalı və şüşə istehsalında faydalıdır.
Karbon formulu koksa da uyğun gəlir. O, lazımlı metallurqlara gəlir.
Koks filizin əridilməsi, ondan metalların çıxarılması zamanı reduksiyaedici kimi xidmət edir.
Hətta adi his, gübrə və doldurucu kimi istifadə edilən karbondur.
Avtomobil təkərlərinin niyə rəngli olduğunu heç düşünmüsünüzmü? Bu hisdir. Kauçuka möhkəmlik verir.
Ayaqqabı lakı, çap mürəkkəbi və tuşun tərkibində his də var. Ümumi ad həmişə istifadə edilmir. Sənayeçilər his deyirlər texniki karbon.
Karbon kütləsi nanotexnologiya sahəsində istifadə olunmağa başlayır. Ultra kiçik tranzistorlar, həmçinin 6-7 dəfə güclü borular hazırlanmışdır.
Budur qeyri-metal. Yeri gəlmişkən, alimlər . Karbon borularından və qrafendən aerojel yaratdılar.
Həm də davamlı materialdır. Ağır səslənir. Ancaq əslində aerojel havadan daha yüngüldür.
AT dəmir karbon karbon poladı deyilən şeyi əldə etmək üçün əlavə edildi. O, həmişəkindən daha sərtdir.
Bununla belə, 6-cı elementin kütlə payı bir cüt, üç faizdən çox olmamalıdır. Əks halda, poladın xüsusiyyətləri azalır.
Siyahı sonsuzdur. Bəs, qeyri-müəyyən müddətə karbonu hara götürməli? Minalanmış və ya sintez edilmişdir? Bu suallara ayrı bir fəsildə cavab verəcəyik.
Karbon hasilatı
karbon qazı, metan, ayrıca karbon, kimyəvi yolla, yəni qəsdən sintez yolu ilə əldə edilə bilər. Bununla belə, bu faydalı deyil.
karbon qazı və onun bərk modifikasiyalarını kömürlə birlikdə çıxarmaq daha asan və daha ucuzdur.
Bu fosilin yerin bağırsaqlarından hər il təxminən 2 milyard ton çıxarılır. Dünyanı karbon qarası ilə təmin etmək üçün kifayətdir.
O ki qaldı kimbirlit borulardan çıxarılır. Bunlar şaquli geoloji cisimlər, lava ilə sementlənmiş qaya parçalarıdır.
Məhz orada görüşürlər. Buna görə də alimlər mineralın minlərlə kilometr dərinlikdə, maqma ilə eyni yerdə əmələ gəldiyini irəli sürürlər.
Qrafit yataqları, əksinə, üfüqidir, səthə yaxındır.
Buna görə də, mineralın çıxarılması olduqca sadədir və bahalı deyil. Yerin təkindən hər il 500 min tona yaxın qrafit çıxarılır.
Aktivləşdirilmiş karbon əldə etmək üçün kömürü qızdırmalı və su buxarı ilə emal etməlisiniz.
Alimlər hətta insan orqanizmindəki zülalları necə yenidən yaratmağı da tapıblar. Onların da əsası karbon. Azot hidrogen isə ona bitişik bir amin qrupudur.
Sizə də oksigen lazımdır. Yəni zülallar amin turşuları üzərində qurulur. O, geniş tanınmır, amma həyat üçün qalanlardan daha vacibdir.
Məşhur kükürd, azot, xlorid turşuları, məsələn, bədənin daha az ehtiyacı var.
Beləliklə, karbon ödəməyə dəyər bir şeydir. 6-cı elementdən fərqli malların qiymətlərinin yayılmasının nə qədər böyük olduğunu öyrənək.
Karbonun qiyməti
Həyat üçün, başa düşmək asan olduğu kimi, karbon qiymətsizdir. Həyatın digər sahələrinə gəlincə, qiymət etiketi məhsulun adından və keyfiyyətindən asılıdır.
Məsələn, üçüncü tərəf daxiletmələri yoxdursa, daha çox ödəyirlər.
Aerogel nümunələri indiyə qədər bir neçə kvadrat santimetr üçün onlarla dollara başa gəlir.
Lakin, gələcəkdə istehsalçılar materialı rulonlarda tədarük etməyi vəd edir və ucuz qiymətə istəyirlər.
Texniki karbon, yəni his, kilosu 5-7 rubla satılır. Bir ton üçün, müvafiq olaraq, təxminən 5000-7000 rubl verirlər.
Bununla belə, əksər inkişaf etmiş ölkələrdə tətbiq edilən karbon vergisi qiymətləri qaldıra bilər.
Karbon sənayesi istixana effektinin səbəbi hesab olunur. Şirkətlərdən emissiyalara, xüsusən də CO 2 üçün ödəniş tələb olunur.
Əsas istixana qazıdır və eyni zamanda atmosferin çirklənməsinin göstəricisidir. Bu məlumat bal çəlləklərində məlhəmdə bir milçəkdir.
Bu, karbonun, dünyada hər şey kimi, yalnız müsbət cəhətləri deyil, mənfi cəhətləri olduğunu başa düşməyə imkan verir.
