कार्बन प्रकृति में है। कार्बन - तत्व लक्षण वर्णन और रासायनिक गुण

भौतिक गुण:   कार्बन कई आव्रजन संशोधनों को बनाता है: हीरा   - सबसे कठोर पदार्थों में से एक ग्रेफाइट, कोयला, कालिख.

कार्बन परमाणु में 6 इलेक्ट्रॉन होते हैं: 1s 2 2s 2 2p 2 .   अंतिम दो इलेक्ट्रॉन अलग-अलग पी-ऑर्बिटल्स पर स्थित हैं और अप्रकाशित हैं। सिद्धांत रूप में, यह जोड़ी एक कक्षीय पर कब्जा कर सकती है, लेकिन इस मामले में इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन प्रतिकर्षण बहुत बढ़ जाता है। इस कारण से, उनमें से एक 2p x लेता है, और दूसरा, या 2p y ,   या 2 पी जेड-ऑर्बिटल्स।

बाहरी परत के s- और p-sublevels की ऊर्जा के बीच का अंतर छोटा है, इसलिए परमाणु काफी आसानी से उत्तेजित अवस्था में गुजरता है, जिसमें 2s कक्षा से दो इलेक्ट्रॉनों में से एक मुक्त में गुजरता है 2p।   एक वैलेन्स अवस्था होती है जिसमें कॉन्फ़िगरेशन 1s 2 2s 1 2p x 1 2p y 1 2p z 1 होता है .   यह कार्बन परमाणु की यह स्थिति है जो हीरे की जाली की विशेषता है - संकर कक्षाओं की टेट्राहेड्रल स्थानिक व्यवस्था, समान लंबाई और बांड की ऊर्जा।

इस घटना को कहा जाता है सपा 3 संकरण   और परिणामी कार्य 3 संकर हैं .   चार एसपी 3 बॉन्ड का गठन तीन से अधिक स्थिर कार्बन परमाणु प्रदान करता है पी-पी   और एक एस-एस कनेक्शन। कार्बन परमाणु में 3 संकरण के अलावा, सपा 2 और सपा संकरण भी देखे जाते हैं। .   पहले मामले में, पारस्परिक ओवरलैप होता है। s-   और दो पी-ऑर्बिटल्स। तीन बराबर सपा 2 - हाइब्रिड ऑर्बिटल्स का गठन किया जाता है, जो एक ही विमान में 120 ° के कोण पर एक दूसरे से स्थित होते हैं। तीसरा कक्षीय पी अपरिवर्तित है और विमान के लंबवत निर्देशित है। सपा २।

एसपी संकरण के साथ, एस या पी ऑर्बिटल्स सुपरिम्पोज किए जाते हैं। 180 ° का एक कोण दो बराबर हाइब्रिड ऑर्बिटल्स के बीच उत्पन्न होता है, जो कि शेष बचे हुए परमाणुओं में से प्रत्येक में दो पी ऑर्बिटल्स के साथ होता है।

कार्बन का आबंटन। हीरा और ग्रेफाइट

ग्रेफाइट क्रिस्टल में, कार्बन परमाणु समांतर विमानों में स्थित होते हैं, जो नियमित हेक्सागोन्स के शीर्ष पर स्थित होते हैं। कार्बन परमाणुओं में से प्रत्येक तीन आसन्न सपा 2 संकर बंधनों के साथ जुड़ा हुआ है। समानांतर विमानों के बीच का संबंध वैन डेर वाल्स बलों के कारण है। प्रत्येक परमाणु के मुक्त पी-ऑर्बिटल्स को सहसंयोजक बंधों के विमानों के लिए लंबवत निर्देशित किया जाता है। उनका ओवरलैप कार्बन परमाणुओं के बीच अतिरिक्त additional-बंधन की व्याख्या करता है। तो से वैलेन्स अवस्था जिसमें कार्बन परमाणु किसी पदार्थ में होते हैं, इस पदार्थ के गुणों पर निर्भर करता है.

कार्बन के रासायनिक गुण

सबसे विशेषता ऑक्सीकरण राज्य हैं: +4, +2।

कम तापमान पर, कार्बन निष्क्रिय होता है, लेकिन गर्म होने पर, इसकी गतिविधि बढ़ जाती है।

एक कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्बन:

- ऑक्सीजन के साथ
  C 0 + O 2 - t ° = CO 2 कार्बन डाइऑक्साइड
  ऑक्सीजन की कमी के साथ - अधूरा दहन:
  2C 0 + O 2 - t ° = 2C +2 O कार्बन मोनोऑक्साइड

- फ्लोरीन के साथ
  सी + 2 एफ 2 = सीएफ 4

- जल वाष्प के साथ
  C 0 + H 2 O - 1200 ° = C +2 O + H 2 पानी गैस

- धातु आक्साइड के साथ। इस प्रकार अयस्क से धातु की गंध आती है।
  C 0 + 2CuO - t ° = 2Cu + C +4 O 2

- एसिड के साथ - ऑक्सीकरण एजेंट:
  C 0 + 2H 2 SO 4 (कंसेप्ट) = C + 4 O 2 + 2SO 2 + 2H 2 O
  C 0 + 4HNO 3 (कंसेप्ट) = C + 4 O 2 + 4NO 2 + 2H 2 O

- सल्फर रूपों के साथ कार्बन डाइसल्फ़ाइड:
  सी + 2 एस 2 = सीएस 2।

कार्बन एक ऑक्सीकारक के रूप में:

- कुछ धातुओं के साथ कार्बाइड बनाता है

4Al + 3C 0 = Al 4 C 3

सीए + 2 सी 0 = सीएसी 2 -4

- हाइड्रोजन के साथ - मीथेन (साथ ही कार्बनिक यौगिकों की एक बड़ी मात्रा)

सी 0 + 2 एच 2 = सीएच 4

- सिलिकॉन के साथ, कार्बोरंडम (एक इलेक्ट्रिक भट्टी में 2000 डिग्री सेल्सियस पर) रूपों:

प्रकृति में कार्बन खोजना

फ्री कार्बन हीरे और ग्रेफाइट के रूप में पाया जाता है। यौगिकों के रूप में, कार्बन खनिजों की संरचना में है: चाक, संगमरमर, चूना पत्थर - CaCO 3, डोलोमाइट - MgCO 3 * CaCO 3; हाइड्रोकार्बन - Mg (HCO 3) 2 और Ca (HCO 3) 2, CO 2 हवा का हिस्सा है; कार्बन प्राकृतिक कार्बनिक यौगिकों का मुख्य घटक है - गैस, तेल, कोयला, पीट, कार्बनिक पदार्थों का हिस्सा है, प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट, अमीनो एसिड जो जीवित जीव बनाते हैं।

अकार्बनिक कार्बन यौगिक

न तो सी 4+ आयन और न ही सी 4- किसी भी पारंपरिक रासायनिक प्रक्रियाओं के तहत बनते हैं: कार्बन यौगिकों में विभिन्न ध्रुवीयता के सहसंयोजक बंधन होते हैं।

कार्बन मोनोऑक्साइड (II)सीओ

कार्बन मोनोऑक्साइड; बेरंग, बिना गंध, पानी में थोड़ा घुलनशील, कार्बनिक सॉल्वैंट्स में घुलनशील, विषाक्त, टी ° किप = -192 डिग्री सेल्सियस; t pl। = -205 ° C।

स्वागत
  1) उद्योग में (गैस जनरेटर में):
  सी + ओ 2 = सीओ 2

2) प्रयोगशाला में - एच 2 एसओ 4 (उपस्थिति:) की उपस्थिति में फॉर्मिक या ऑक्सालिक एसिड के थर्मल अपघटन द्वारा।
  HCOOH = H 2 O + CO

एच 2 सी 2 ओ 4 = सीओ + सीओ 2 + एच 2 ओ

रासायनिक गुण

सामान्य परिस्थितियों में, सीओ निष्क्रिय है; जब गरम किया जाता है - एक कम करने वाला एजेंट; गैर-बनाने वाला ऑक्साइड।

1) ऑक्सीजन के साथ

2 सी + 2 ओ + ओ 2 = 2 सी + 4 ओ 2

2) धातु आक्साइड के साथ

C + 2 O + CuO = Cu + C + 4 O 2

3) क्लोरीन के साथ (प्रकाश में)

CO + Cl 2 - hn = COCl 2 (phosgene)

4) क्षार पिघलने के साथ प्रतिक्रिया करता है (दबाव में)

CO + NaOH = हकोना (सोडियम फॉर्मेट)

5) संक्रमण धातुओं के साथ कार्बोनिल बनाते हैं

Ni + 4CO - t ° = Ni (CO) 4

Fe + 5CO - t ° = Fe (CO) 5

कार्बन मोनोऑक्साइड (IV) CO2

कार्बन डाइऑक्साइड, रंगहीन, गंधहीन, पानी में घुलनशीलता - 0.9VCO 2 1V H 2 O (सामान्य परिस्थितियों में) में घुल जाता है; हवा से अधिक भारी; t ° pl। = -78.5 ° C (ठोस CO 2 को "शुष्क बर्फ" कहा जाता है); जलने का समर्थन नहीं करता है।

स्वागत

1. कार्बोनिक एसिड (कार्बोनेट्स) के लवण का थर्मल अपघटन। चूना पत्थर फायरिंग:

CaCO 3 - t ° = CaO + CO 2

1. कार्बोनेट और बाइकार्बोनेट पर मजबूत एसिड का प्रभाव:

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2

NaHCO 3 + HCl = NaCl + H 2 O + CO 2

रासायनिकगुणसीओ2
  एसिड ऑक्साइड: कार्बोनिक एसिड लवण बनाने के लिए बुनियादी ऑक्साइड और ठिकानों के साथ प्रतिक्रिया करता है

ना २ ओ + सीओ २ = ना २ सीओ ३

2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O

NaOH + CO 2 = NaHCO 3

ऊंचे तापमान पर ऑक्सीडेटिव गुणों का प्रदर्शन हो सकता है।

С +4 O 2 + 2Mg - t ° = 2Mg +2 O + C 0

गुणात्मक प्रतिक्रिया

चूने की कठोरता:

सीए (ओएच) 2 + सीओ 2 = सीएसीओ 3 white (सफेद अवक्षेप) + एच 2 ओ

यह चूने के पानी के माध्यम से सीओ 2 के लंबे समय तक संचरण के साथ गायब हो जाता है अघुलनशील कैल्शियम कार्बोनेट घुलनशील बाइकार्बोनेट में जाता है:

सीएसीओ 3 + एच 2 ओ + सीओ 2 = सीए (एचसीओ 3) 2

कार्बोनिक एसिड और उसकेनमक

ज २सीओ 3 -एसिड कमजोर है, केवल जलीय घोल में मौजूद है:

सीओ 2 + एच 2 ओ 2 एच 2 सीओ 3

द्विक्षारकीय:
  एच 2 सीओ 3 + एच + एचसीओ 3 - एसिड लवण - बाइकार्बोनेट, बाइकार्बोनेट
   एचसीओ 3 - + एच + + सीओ 3 2- मध्य लवण - कार्बोनेट

एसिड के सभी गुण विशेषता हैं।

कार्बोनेट और बाइकार्बोनेट एक दूसरे में बदल सकते हैं:

2NHHCO 3 - t ° = Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2

ना 2 सीओ 3 + एच 2 ओ + सीओ 2 = 2 एनएचसीओ 3

गर्म होने पर धातु कार्बोनेट (क्षार धातुओं को छोड़कर), ऑक्साइड बनाने के लिए डीकार्बोक्सिलेट:

CuCO 3 - t ° = CuO + CO 2

गुणात्मक प्रतिक्रिया   - एक मजबूत एसिड की कार्रवाई के तहत "उबलते":

Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2

सीओ 3 2- + 2 एच + = एच 2 ओ + सीओ 2

carbides

कैल्शियम कार्बाइड:

काओ + 3 सी = सीएसी 2 + सीओ

सीएसी 2 + 2 एच 2 ओ = सीए (ओएच) 2 + सी 2 एच 2।

एसिटिलीन तब निकलता है जब जस्ता, कैडमियम, लैंटानम और सेरियम कार्बाइड पानी के साथ प्रतिक्रिया करते हैं:

2 LaC 2 + 6 H 2 O = 2La (OH) 3 + 2 C 2 H 2 + H 2।

मीथेन बनाने के लिए पानी के साथ 2 C और Al 4 C 3 का विघटन करें:

अल 4 सी 3 + 12 एच 2 ओ = 4 अल (ओएच) 3 = 3 सीएच 4।

तकनीक टाइटेनियम कार्बाइड्स टीआईसीसी, टंगस्टन डब्ल्यू 2 सी (हार्ड मिश्र धातु), सिलिकॉन एसआईसी (कार्बोरंडम - हीटर के लिए एक अपघर्षक और सामग्री के रूप में) का उपयोग करती है।

cyanides

अमोनिया और कार्बन मोनोऑक्साइड के वातावरण में सोडा को गर्म करने से प्राप्त होता है:

Na 2 CO 3 + 2 NH 3 + 3 CO = 2 NaCN + 2 H 2 O + H 2 + 2 CO 2

हाइड्रोसायनिक एसिड एचसीएन - रासायनिक उद्योग का एक महत्वपूर्ण उत्पाद, कार्बनिक संश्लेषण में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसका विश्व उत्पादन प्रति वर्ष 200 हजार टन तक पहुंच जाता है। सायनाइड अनियन की इलेक्ट्रॉनिक संरचना कार्बन मोनोऑक्साइड (II) के समान है, ऐसे कणों को आइसोलेरोनिक कहा जाता है:

सी = ओ: [: सी = एन:] -

सोने के खनन में साइनाइड (0.1-0.2% जलीय घोल) का उपयोग किया जाता है:

2 Au + 4 KCN + H 2 O + 0.5 O 2 = 2 K + 2 KOH।

जब सल्फर या फ़्यूज़िंग ठोस पदार्थों के साथ साइनाइड्स के उबलते हुए समाधान बनते हैं thiocyanates:
  KCN + S = KSCN।

कम-सक्रिय धातुओं के साइनाइड को गर्म करने पर, डीसायन प्राप्त होता है: एचजी (सीएन) 2 = एचजी + (सीएन) 2। साइनाइड समाधान के लिए ऑक्सीकरण किया जाता है cyanate:

2 केसीएन + ओ 2 = 2 केओसीएन।

सियानिक एसिड दो रूपों में मौजूद है:

एचएन = सी = ओ; H-O-सी = न:

1828 में, फ्रेडरिक वोहलर (1800-1882) ने अमोनियम साइनेट से यूरिया प्राप्त किया: एनएच 4 ओसीएन = सीओ (एनएच 2) 2 जब जलीय घोल वाष्पित हो गया था।

इस घटना को आमतौर पर "महत्वपूर्ण सिद्धांत" पर सिंथेटिक रसायन विज्ञान की जीत के रूप में देखा जाता है।

एक सियानिक आइसोमर है - वाष्पशील अम्ल

एच-ओ-एन = सी।
  इसके लवण (झुनझुना पारा Hg (ONC) 2) का उपयोग शॉक इग्नीटर में किया जाता है।

संश्लेषण यूरिया   (यूरिया):

CO 2 + 2 NH 3 = CO (NH 2) 2 + H 2 O. 130 0 С पर और 100 atm।

यूरिया एक कार्बोनिक एसिड एमाइड है, और इसके "नाइट्रोजन एनालॉग", गुआनिडीन, मौजूद हैं।

कार्बोनेट

सबसे महत्वपूर्ण अकार्बनिक कार्बन यौगिक कार्बोनेट लवण (कार्बोनेट) हैं। H 2 CO 3 एक कमजोर अम्ल है (K 1 = 1.3 · 10 -4; K 2 = 5 · 10 -11)। कार्बोनेट बफर का समर्थन करता है कार्बन डाइऑक्साइड संतुलन   वातावरण में। महासागर में एक विशाल बफर क्षमता है क्योंकि यह एक खुली प्रणाली है। कार्बोनिक एसिड के पृथक्करण के दौरान मुख्य बफर प्रतिक्रिया संतुलन है:

एच 2 सीओ 3 + एच + + एचसीओ 3 -।

अम्लता में कमी के साथ, वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड का अतिरिक्त अवशोषण एसिड के गठन के साथ होता है:
  सीओ 2 + एच 2 ओ 2 एच 2 सीओ 3।

अम्लता में वृद्धि के साथ, कार्बोनेट चट्टानों को भंग कर दिया जाता है (गोले, क्रेटेशियस और महासागर में चूना पत्थर जमा); यह बाइकार्बोनेट आयनों के नुकसान की भरपाई करता है:

H + + CO 3 2- 3 HCO 3 -

CaCO 3 (टीवी) 2 Ca 2+ + CO 3 2-

ठोस कार्बोनेट घुलनशील बाइकार्बोनेट में बदल जाते हैं। यह अतिरिक्त कार्बन डाइऑक्साइड के रासायनिक विघटन की प्रक्रिया है जो कार्बन डाइऑक्साइड द्वारा पृथ्वी के थर्मल विकिरण के अवशोषण के कारण "ग्रीनहाउस प्रभाव" - ग्लोबल वार्मिंग का प्रतिकार करती है। कांच उत्पादन में लगभग एक तिहाई वैश्विक सोडा उत्पादन (सोडियम कार्बोनेट ना 2 सीओ 3) का उपयोग किया जाता है।

दृढ़ संकल्प

कार्बन   - आवर्त सारणी का छठा तत्व। पदनाम - लैटिन "कार्बोनियम" से सी। दूसरी अवधि में स्थित है, आईवीए समूह। गैर-धातुओं को संदर्भित करता है। कोर चार्ज 6 है।

कार्बन प्रकृति में अपने स्वतंत्र अवस्था में और कई यौगिकों के रूप में पाया जाता है। फ्री कार्बन हीरे और ग्रेफाइट के रूप में पाया जाता है। जीवाश्म कोयले के अलावा, पृथ्वी की गहराई में तेल के बड़े संचय हैं। क्रस्ट में कार्बोनिक एसिड के लवण बड़ी मात्रा में पाए जाते हैं, विशेष रूप से कैल्शियम कार्बोनेट। हवा में हमेशा कार्बन डाइऑक्साइड होता है। अंत में, पौधे और पशु जीव पदार्थों से बने होते हैं जिनके गठन में कार्बन भाग लेता है। इस प्रकार, यह तत्व पृथ्वी पर सबसे आम में से एक है, हालांकि क्रस्ट में इसकी कुल सामग्री केवल 0.1% (द्रव्यमान) है।

कार्बन का परमाणु और आणविक भार

किसी पदार्थ (M r) का सापेक्ष आणविक द्रव्यमान एक संख्या है जो यह दर्शाता है कि किसी दिए गए अणु का द्रव्यमान कितनी बार कार्बन परमाणु के द्रव्यमान से 1/12 से अधिक है, और एक तत्व (A r) के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान कितनी बार एक रासायनिक तत्व के परमाणुओं का औसत द्रव्यमान 1/12 से अधिक है कार्बन परमाणु का द्रव्यमान।

चूँकि कार्बन मुक्त अवस्था में मोनोमिक सी अणुओं के रूप में विद्यमान है, इसलिए इसका परमाणु और आणविक द्रव्यमान संयोग होता है। वे 12.0064 हैं।

एलोट्रॉपी और कार्बन के एलोट्रोपिक संशोधन

मुक्त अवस्था में, कार्बन एक हीरे के रूप में मौजूद होता है, जो क्यूबिक और हेक्सागोनल (लोंसडेलाइट) प्रणाली और ग्रेफाइट में क्रिस्टलीकृत होता है, जो हेक्सागोनल प्रणाली (छवि 1) से संबंधित है। कार्बन के रूप में लकड़ी का कोयला, कोक या कालिख एक अव्यवस्थित संरचना है। सिंथेटिक रूप से प्राप्त अलॉट्रोपिक संशोधन भी हैं - ये कारबिन और पॉलीकुम्यूल हैं - प्रकार के रैखिक श्रृंखला पॉलिमर से निर्मित कार्बन के प्रकार - सी = सी- या = सी = सी =।

अंजीर। 1. एलोट्रोपिक कार्बन संशोधन।

कार्बन के अलॉट्रोपिक संशोधनों को भी जाना जाता है, जिनके निम्न नाम हैं: ग्रेफीन, फुलरीन, नैनोट्यूब, नैनोफिब्र, एस्ट्रलीन, ग्लास कार्बन, कोलोसल नैनोट्यूब; अनाकार कार्बन, कार्बन नैनोट्यूब और कार्बन नैनोपेन।

कार्बन समस्थानिक

प्रकृति में, कार्बन 12 C (98.98%) और 13 C (1.07%) के दो स्थिर समस्थानिकों के रूप में विद्यमान है। उनकी द्रव्यमान संख्या क्रमशः 12 और 13 है। कार्बन 12C समस्थानिक के नाभिक में छह प्रोटॉन और छह न्यूट्रॉन होते हैं, और 13C आइसोटोप में समान प्रोटॉन और पांच न्यूट्रॉन होते हैं।

5730 साल के आधे जीवन के साथ एक कृत्रिम (रेडियोधर्मी) कार्बन आइसोटोप 14 सीसी है।

कार्बन आयन

कार्बन परमाणु के बाहरी ऊर्जा स्तर में चार इलेक्ट्रॉन होते हैं जो कि वैलेन्स होते हैं:

1s 2 2s 2 2p 2।

रासायनिक संपर्क के परिणामस्वरूप, कार्बन अपने वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को खो सकता है, अर्थात। उनके दाता बनें, और सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयनों में बदल जाएं या किसी अन्य परमाणु के इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करें, अर्थात। उनके स्वीकर्ता बनें, और नकारात्मक रूप से आवेशित आयनों में बदल जाएं:

सी 0 -2 ई → सी 2+;

सी 0 -4 ई → सी 4+;

С 0 + 4e → С 4-।

अणु और कार्बन परमाणु

मुक्त अवस्था में, कार्बन मोनाटोमिक C अणुओं के रूप में मौजूद होता है। हम कुछ गुण प्रस्तुत करते हैं जो एक परमाणु और एक कार्बन अणु की विशेषता रखते हैं:

कार्बन मिश्र

दुनिया में सबसे प्रसिद्ध कार्बन मिश्र धातु स्टील और कच्चा लोहा है। स्टील कार्बन के साथ लोहे का एक मिश्र धातु है, जिसकी कार्बन सामग्री 2% से अधिक नहीं है। कच्चा लोहा (कार्बन के साथ लोहे का एक मिश्र धातु) में भी कार्बन की मात्रा अधिक होती है - 2 से 4% तक।

समस्या हल करने के उदाहरण

उदाहरण १

उदाहरण २

कार्बन   (लैटिन कार्बोनम), सी, रासायनिक तत्व = आवर्त सारणी का परमाणु क्रमांक 6, परमाणु द्रव्यमान 12,011। दो स्थिर समस्थानिक ज्ञात हैं: 12 c (98.892%) और 13 c (1.108%)। रेडियोधर्मी समस्थानिकों में से, अर्ध-जीवन के साथ 14 c सबसे महत्वपूर्ण है (T = 5.6; 10 3 वर्ष)। 14 एस की छोटी मात्रा (लगभग 2 × 10 -10% द्रव्यमान से) लगातार ऊपरी वायुमंडल में बनती हैं जब कॉस्मिक विकिरण न्यूट्रॉन नाइट्रोजन आइसोटोप 14 एन पर कार्य करते हैं। बायोजेनिक मूल के अवशेषों में 14c आइसोटोप की विशिष्ट गतिविधि उनकी आयु निर्धारित करती है। 14 c का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है .

ऐतिहासिक पृष्ठभूमि । प्राचीन काल से ज्ञात डब्ल्यू। चारकोल का इस्तेमाल अयस्कों, हीरे - जैसी कीमती पत्थरों से धातुओं की वसूली के लिए किया जाता था। बहुत बाद में क्रूसिबल और पेंसिल के निर्माण के लिए ग्रेफाइट का उपयोग करना शुरू किया।

1778 में के। Scheele,   नाइट्रेट के साथ हीटिंग ग्रेफाइट, उन्होंने पाया कि इस मामले में, साथ ही साथ नाइट्रेट के साथ कोयले को गर्म करने पर कार्बन डाइऑक्साइड निकलता है। हीरे की रासायनिक संरचना प्रयोगों ए के परिणामस्वरूप स्थापित की गई थी। ळवोइसिएर   (1772) हवा में हीरे के जलने का अध्ययन करने और अनुसंधान सी। टेनेंट   (१ (९ who), जिन्होंने यह साबित किया कि हीरे और कोयले की समान मात्रा ऑक्सीकरण के दौरान कार्बन डाइऑक्साइड की समान मात्रा देते हैं। डब्ल्यू। को 1789 में लावोइसियर द्वारा एक रासायनिक तत्व के रूप में मान्यता दी गई थी। कार्बो - कोयला से प्राप्त लैटिन नाम कार्बोनम यू।

प्रकृति में वितरण।   पृथ्वी की पपड़ी में घ की औसत सामग्री 2.3 है? वजन से 10 -2% (1; 10 -2 अल्ट्राबेसिक में, 1? 10 -2 - मुख्य में, 2? 10 -2 - बीच में, 3? 10 -2 - में   खट्टी चट्टानें)। डब्ल्यू। पृथ्वी की पपड़ी (बायोस्फीयर) के ऊपरी हिस्से में जमा होता है: जीवित पदार्थ में 18% डब्ल्यू, लकड़ी 50%, कठोर कोयला 80%, तेल 85%, एन्थ्रेसाइट 96%। यू। लिथोस्फीयर का एक महत्वपूर्ण हिस्सा चूना पत्थर और डोलोमाइट में केंद्रित है।

स्वयं के खनिजों की संख्या d - 112; हाइड्रोकार्बन के कार्बनिक यौगिकों की संख्या बहुत बड़ी है - हाइड्रोकार्बन और उनके डेरिवेटिव।

कई अन्य तत्वों का संचय कार्बनिक पदार्थ द्वारा होता है और अघुलनशील कार्बोनेट आदि के रूप में अवक्षेपित होकर पृथ्वी की पपड़ी में आहार के संचय से जुड़ा होता है। सह 2 और कार्बोनिक एसिड पृथ्वी की पपड़ी में एक बड़ी भू-रासायनिक भूमिका निभाते हैं। ज्वालामुखी के दौरान सह 2 की एक बड़ी मात्रा उत्सर्जित होती है - पृथ्वी के इतिहास में, यह जीवमंडल के लिए डब्ल्यू का मुख्य स्रोत था।

पृथ्वी की पपड़ी में औसत सामग्री की तुलना में, मानवता खनिज संसाधनों (कोयला, तेल, प्राकृतिक गैस) से असाधारण बड़ी मात्रा में निकालती है, क्योंकि ये खनिज ऊर्जा का मुख्य स्रोत हैं।

U का प्रचलन बड़े भू-रासायनिक महत्व का है।

डब्ल्यू। व्यापक रूप से अंतरिक्ष में भी; सूर्य पर, यह हाइड्रोजन, हीलियम और ऑक्सीजन के बाद 4 वें स्थान पर है।

भौतिक और रासायनिक गुण।   डब्ल्यू के चार ज्ञात क्रिस्टल संशोधन हैं: ग्रेफाइट, हीरा, कारबिन और लोंसडेलाइट। ग्रेफाइट ग्रे-ब्लैक, अपारदर्शी, स्पर्श करने के लिए तैलीय, धातुई शाइन के साथ बहुत ही नरम द्रव्यमान है। हेक्सागोनल संरचना के क्रिस्टल से निर्मित: एक = 2.462 ए, सी = 6.701 ए। कमरे के तापमान और सामान्य दबाव (0.1) पर एमएन / एम 2,   या 1 kgf / सेमी 2) ग्रेफाइट थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर होता है। हीरा एक बहुत कठोर, क्रिस्टलीय पदार्थ है। क्रिस्टल में एक घन चेहरा केंद्रित जाली होती है: a =   3,560 ए। कमरे के तापमान और सामान्य दबाव में, हीरा मेटास्टेबल है (हीरे और ग्रेफाइट की संरचना और गुणों के विवरण के लिए, प्रासंगिक लेख देखें)। वैक्यूम में या निष्क्रिय वातावरण में 1400 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर हीरे में एक उल्लेखनीय परिवर्तन देखा जाता है। वायुमंडलीय दबाव और लगभग 3700 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, ग्रेफाइट घटता है। तरल डब्ल्यू। 10.5 से ऊपर के दबाव में प्राप्त किया जा सकता है एमएन / एम 2(105 kgf / सेमी 2) और तापमान 3700 डिग्री सेल्सियस से ऊपर। ठोस डब्ल्यू के लिए ( कोक, कालिख, चारकोल) भी एक अव्यवस्थित संरचना के साथ एक राज्य द्वारा विशेषता है - तथाकथित "अनाकार" वाई।, जो एक स्वतंत्र संशोधन का गठन नहीं करता है; इसकी संरचना के केंद्र में क्रिस्टलीय ग्रेफाइट की संरचना है। "अनाकार" y की कुछ किस्मों का ताप। 1500-1600 ° С बिना हवा के उपयोग के ग्रेफाइट में उनके परिवर्तन का कारण बनता है। "अनाकार" वाई के भौतिक गुण बहुत अधिक कणों के फैलाव और अशुद्धियों की उपस्थिति पर निर्भर करते हैं। घनत्व, गर्मी क्षमता, तापीय चालकता और "अनाकार" वाई की विद्युत चालकता हमेशा ग्रेफाइट से अधिक होती है। कृत्रिम रूप से प्राप्त कारबिन। यह एक अच्छा क्रिस्टलीय काला पाउडर (घनत्व 1.9-2) है जी / सेमी ३) .   सी परमाणुओं की लंबी श्रृंखला से निर्मित एक दूसरे के समानांतर रखे गए हैं। उल्कापिंडों में पाए जाने वाले लोंसडेलाइट और कृत्रिम रूप से प्राप्त; इसकी संरचना और गुण पूरी तरह से स्थापित नहीं हैं।

परमाणु यू के बाहरी इलेक्ट्रॉन खोल का विन्यास। 2 एस 2 2 पी 2।   वाई। के लिए चार सहसंयोजक बंधों के गठन की विशेषता, बाहरी इलेक्ट्रॉन शेल के 2 राज्य में उत्तेजना के कारण सपा ३।   इसलिए, डब्ल्यू इलेक्ट्रॉनों को समान रूप से आकर्षित करने और दान करने में सक्षम है। द्वारा रासायनिक बंधन किया जा सकता है एसपी 3 -, एसपी 2 -और एसपी- हाइब्रिड ऑर्बिटल्स, जो 4, 3, और 2. के समन्वय संख्याओं के अनुरूप हैं। सेल के वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की संख्या और वैलेंस ऑर्बिटल्स की संख्या समान हैं; यह वाई के परमाणुओं के बीच बंधन की स्थिरता के कारणों में से एक है।

डब्लू के परमाणुओं की मजबूत और मजबूत श्रृंखलाओं और चक्रों के परस्पर जुड़ने की अनोखी क्षमता ने अध्ययन किए गए डब्लू के विभिन्न यौगिकों की एक विशाल संख्या का उद्भव किया है। कार्बनिक रसायन।

यौगिकों में, डब्ल्यू ऑक्सीकरण राज्यों को प्रदर्शित करता है -4; 2; 4। परमाणु त्रिज्या 0.77 ए, सहसंयोजक त्रिज्या 0.77 ए, 0.67 ए, 0.60 ए, क्रमशः सिंगल, डबल और ट्रिपल बॉन्ड; आयन त्रिज्या सी 4-   2.60 ए, सी 4+ 0.20 ए। सामान्य परिस्थितियों में, रासायनिक रसायन जड़ता है, उच्च तापमान पर, यह कई तत्वों के साथ संयोजन करता है, जो मजबूत कम करने वाले गुणों को दर्शाता है। श्रृंखला में रासायनिक गतिविधि घट जाती है: "अनाकार" y।, ग्रेफाइट, हीरा; कार्बन डाइऑक्साइड सह 2 और कार्बन मोनोऑक्साइड सह के गठन के साथ क्रमशः 300-500 डिग्री सेल्सियस, 600-700 डिग्री सेल्सियस और 850-1000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर, हवा ऑक्सीजन (दहन) के साथ बातचीत होती है।

सह 2 पानी में घुल जाता है कार्बोनिक एसिड।   1906 में, ओ। Dielsमुझे U. c 3 o 2 की कमी प्राप्त हुई। सभी यू फॉर्म क्षार और एसिड के प्रतिरोधी हैं और धीरे-धीरे केवल बहुत मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों (क्रोमिक मिश्रण, केंद्रित हनो 3 और केको 3, आदि का मिश्रण) द्वारा ऑक्सीकरण किया जाता है। "एमोर्फस" डब्ल्यू कमरे के तापमान पर फ्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया करता है, ग्रेफाइट और हीरा - जब गर्म होता है। डब्ल्यू का क्लोरीन के साथ सीधा संबंध एक विद्युत चाप में होता है; ब्रोमीन और आयोडीन यू के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, इसलिए कई कार्बन हलाइड्स   अप्रत्यक्ष रूप से संश्लेषित। सामान्य सूत्र कॉक्स 2 (जहां एक्स हैलोजेन है) के ऑक्सीलेहाइड्स में से, सबसे अच्छी तरह से जाना जाने वाला कोक्ल ऑक्सीक्लोराइड है ( एक विषैली गैस) . हीरा हीरे के साथ बातचीत नहीं करता है; ग्रेफाइट और "अनाकार" वाई के साथ उत्प्रेरक (नी, पीटी) की उपस्थिति में उच्च तापमान पर प्रतिक्रिया करता है: 600-1000 डिग्री सेल्सियस पर मुख्य रूप से मीथेन च 4 बनता है, 1500-2000 डिग्री सेल्सियस पर एसिटिलीन सी 2 2 2 होता है। ,   अन्य हाइड्रोकार्बन भी उत्पादों में मौजूद हो सकते हैं, उदाहरण के लिए ईथेन सी 2 एच 6 ,   बेंजीन सी 6 एच 6। "अनाकार" वाई के साथ सल्फर की बातचीत और ग्रेफाइट 700-800 डिग्री सेल्सियस पर शुरू होता है, हीरे के साथ 900-1000 डिग्री सेल्सियस; सभी मामलों में कार्बन डाइसल्फ़ाइड सीएस 2 बनता है। एट अल। यू यौगिकों में सल्फर (सीएस थिओसाइड, सी 3 एस 2 थिओनिक ऑक्साइड, कॉस सल्फर डाइऑक्साइड और सीएससीएल 2 थियोफोसजीन) परोक्ष रूप से प्राप्त होते हैं। जब सीएस 2 धातु सल्फाइड के साथ बातचीत करता है, तो थियोकार्बोनेट बनते हैं - कमजोर त्रिकोणीय एसिड के लवण। सियान (cn) 2 का उत्पादन करने के लिए नाइट्रोजन के साथ डाई की बातचीत तब होती है जब नाइट्रोजन वायुमंडल में कार्बन इलेक्ट्रोड के बीच एक विद्युत निर्वहन पारित किया जाता है। नाइट्रोजन युक्त यौगिकों में, हाइड्रोजन साइनाइड एचसीएन और इसके कई डेरिवेटिव, जैसे साइनाइड्स, हैलाइड्स, नाइट्राइल्स और अन्य, व्यावहारिक महत्व के हैं। 1000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर, हाइड्रोजन कई धातुओं के साथ बातचीत करता है, उपज। carbides।   गर्म होने पर, सभी प्रकार के धातु मुक्त धातु (zn, cd, cu, pb, आदि) या कार्बाइड्स (cac 2, mo 2 c, wo, tac, आदि) बनाने के लिए धातु के आक्साइड को कम करते हैं। डब्ल्यू वाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड के साथ 600-800 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर प्रतिक्रिया करता है .   ग्रेफाइट की एक विशिष्ट विशेषता 300-400 ° C तक के मध्यम ताप के साथ, क्षार धातुओं और हलों के साथ मिलकर बनने की क्षमता है समावेशन यौगिक   टाइप सी 8 मी, सी 24 मी, सी 8 एक्स (जहां एक्स हैलोजेन है, मैं मेटल हूं)। ज्ञात यौगिकों में hno 3, h 2 के साथ ग्रेफाइट 4, fecl 3 इत्यादि शामिल हैं (उदाहरण के लिए, ग्रेफाइट बाइसल्फेट c 24 इसलिए 4 h 2)। डब्ल्यू के सभी रूप आम अकार्बनिक और कार्बनिक सॉल्वैंट्स में अघुलनशील हैं, लेकिन कुछ पिघले हुए धातुओं (उदाहरण के लिए, एफए, एनआई, सह) में भंग होते हैं।

ड्व का राष्ट्रीय आर्थिक महत्व। इस तथ्य से निर्धारित होता है कि दुनिया में खपत ऊर्जा के सभी प्राथमिक स्रोतों का 90% से अधिक कार्बनिक से आता है। ईंधन,   जिसकी प्रमुख भूमिका परमाणु ऊर्जा के गहन विकास के बावजूद, आने वाले दशकों में बनी रहेगी। निकाले गए ईंधन का लगभग 10% केवल कच्चे माल के रूप में उपयोग किया जाता है बुनियादी कार्बनिक संश्लेषण   और पेट्रोकेमिकल संश्लेषण,   पाने के लिए प्लास्टिक   और अन्य

बी। ए। पोपोवकिन।

शरीर में डब्ल्यू । डब्ल्यू। - पृथ्वी पर जीवन का आधार बनाने वाला सबसे महत्वपूर्ण पोषक तत्व, जीवों के निर्माण में शामिल कार्बनिक यौगिकों की एक विशाल इकाई और उनकी आजीविका ( बायोपॉलिमरों,   साथ ही कई कम-आणविक जैविक रूप से सक्रिय पदार्थ - विटामिन, हार्मोन, मध्यस्थ, आदि)। जीवों द्वारा आवश्यक ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण हिस्सा डब्ल्यू के ऑक्सीकरण के कारण कोशिकाओं में बनता है। पृथ्वी पर जीवन का उद्भव आधुनिक विज्ञान में कार्बन यौगिकों के विकास की एक जटिल प्रक्रिया के रूप में माना जाता है। .

प्रकृति में हीरे की अनूठी भूमिका इसके गुणों के कारण है, जो, सामूहिक रूप से, आवधिक प्रणाली के किसी अन्य तत्व के पास नहीं है। डब्ल्यू के परमाणुओं के बीच, साथ ही डब्ल्यू और अन्य तत्वों के बीच मजबूत रासायनिक बंधन बनते हैं, जो हालांकि, अपेक्षाकृत हल्के शारीरिक स्थितियों में टूट सकते हैं (ये बंधन एकल, डबल और ट्रिपल हो सकते हैं)। अन्य परमाणुओं के साथ 4 समतुल्य वैलेंस बॉन्ड बनाने की डब्ल्यू की क्षमता। डब्ल्यू विभिन्न प्रकार के कार्बन कंकाल के निर्माण का एक अवसर बनाता है - रैखिक, शाखित, चक्रीय। यह संकेत है कि केवल तीन तत्व - सी, ओ, और एच - जीवित जीवों के कुल द्रव्यमान का 98% बनाते हैं। यह जीवित प्रकृति में एक निश्चित लागत-प्रभावशीलता प्राप्त करता है: कार्बन यौगिकों की लगभग असीमित संरचनात्मक विविधता के साथ, रासायनिक बांडों के प्रकार की एक छोटी संख्या जैविक पदार्थों के विभाजन और संश्लेषण के लिए आवश्यक एंजाइमों की संख्या को काफी कम कर सकती है। परमाणु यू की संरचना की विशेषताएं विभिन्न प्रकारों को रेखांकित करती हैं संवयविता   कार्बनिक यौगिकों (ऑप्टिकल आइसोमेरिज़्म की क्षमता अमीनो एसिड, कार्बोहाइड्रेट और कुछ अल्कलॉइड के जैव रासायनिक विकास में निर्णायक थी)।

आमतौर पर स्वीकृत परिकल्पना ए। आई। के अनुसार। oparin, पृथ्वी पर पहले कार्बनिक यौगिक एबोजेनिक मूल के थे। डब्ल्यू के स्रोत पृथ्वी के प्राथमिक वातावरण में निहित मीथेन (ch 4) और हाइड्रोजन साइनाइड (hcn) परोसते हैं। जीवन के उद्भव के साथ, अकार्बनिक डब्ल्यू का एकमात्र स्रोत है, जिसके कारण जीवमंडल के सभी कार्बनिक पदार्थ बनते हैं, कार्बन डाइऑक्साइड(सह 2), जो वायुमंडल में है, और यह भी hco - 3 के रूप में प्राकृतिक जल में भंग हो गया है। आत्मसात करने का सबसे शक्तिशाली तंत्र (आत्मसात) डब्ल्यू (सह 2 के रूप में) - प्रकाश संश्लेषण -   हर जगह हरित पौधों (लगभग 100 बिलियन) को सालाना आत्मसात किया जाता है टी   सह 2)। पृथ्वी पर, सह 2 द्वारा आत्मसात करने का एक अधिक प्राचीन तरीका है chemosynthesis;   इस मामले में, केमोसाइनेटिक्स सूक्ष्मजीव सूर्य की उज्ज्वल ऊर्जा का उपयोग नहीं करते हैं, लेकिन अकार्बनिक यौगिकों के ऑक्सीकरण ऊर्जा। अधिकांश जानवर dw का उपभोग करते हैं। तैयार कार्बनिक यौगिकों के रूप में भोजन के साथ। कार्बनिक यौगिकों के आत्मसात करने की विधि के आधार पर, यह भेद करने के लिए प्रथागत है ऑटोट्रॉफ़िक जीव   और हेटरोट्रॉफ़िक जीव।   एकमात्र स्रोत यू के रूप में उपयोग करते हुए प्रोटीन जैवसंश्लेषण और सूक्ष्मजीवों के अन्य पोषक तत्वों के लिए आवेदन। हाइड्रोकार्बन   तेल - सबसे महत्वपूर्ण आधुनिक वैज्ञानिक और तकनीकी समस्याओं में से एक।

शुष्क पदार्थों के संदर्भ में जीवित जीवों में आहार की सामग्री जलीय पौधों और जानवरों में 34.5-40%, स्थलीय पौधों और जानवरों में 45.4-46.5% और बैक्टीरिया में 54% है। जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि की प्रक्रिया में, मुख्य रूप से ऊतक श्वसन   कार्बनिक यौगिकों के ऑक्सीडेटिव अपघटन बाहरी वातावरण में सह 2 की रिहाई के साथ होता है। डब्ल्यू भी चयापचय के अधिक जटिल अंत उत्पादों की संरचना में जारी किया गया है। जानवरों और पौधों की मृत्यु के बाद, डब्ल्यू का हिस्सा फिर से सूक्ष्मजीवों द्वारा सड़ने के परिणामस्वरूप सह 2 में बदल जाता है। इस प्रकार, संचलन प्रकृति में w में होता है .   खनिज जल का एक महत्वपूर्ण हिस्सा खनिज है और जीवाश्म पानी, कोयला, तेल, चूना पत्थर आदि का जमा करता है, मुख्य कार्यों के अलावा, कार्बन डाइऑक्साइड का स्रोत, प्राकृतिक जल में और जैविक तरल पदार्थों में भंग होता है, पर्यावरण की अम्लता को बनाए रखने में शामिल होता है जो जीवन प्रक्रियाओं के लिए इष्टतम है। । काको 3 यू की संरचना में कई अकशेरूकीय (उदाहरण के लिए, मोलस्क गोले) के बाहरी कंकाल बनते हैं, और कोरल, पक्षियों के अंडे में भी शामिल हैं, आदि जैसे कि एचसीएन, सह, सीएसीएल 4 के रूप में यू के यौगिक, जो प्रीबायोलॉजिकल में पृथ्वी के प्राथमिक वातावरण में मौजूद हैं। अवधि, आगे, जैविक विकास की प्रक्रिया में, मजबूत में बदल गई antimetabolites   चयापचय।

डब्ल्यू के स्थिर समस्थानिकों के अलावा, रेडियोधर्मी 14 सी प्रकृति में वितरित किया जाता है (इसमें मानव शरीर में लगभग 0.1 होता है क्यूरी) .   प्रकृति में आहार के चयापचय और संचलन के अध्ययन में कई प्रमुख प्रगति द्वि। आइसोटोप के जैविक और अनुसंधान में उपयोग के साथ जुड़ी हुई हैं। .   इसलिए, रेडियोकार्बन लेबल का उपयोग करते हुए, एच 14 सह - 3 पौधों और जानवरों के ऊतकों को ठीक करने की संभावना साबित हुई, प्रकाश संश्लेषण प्रतिक्रियाओं का क्रम स्थापित किया गया, अमीनो एसिड के आदान-प्रदान का अध्ययन किया गया, कई जैविक रूप से सक्रिय यौगिकों के जैवसंश्लेषण मार्ग का पता लगाया गया, आदि। प्रोटीन बायोसिंथेसिस के तंत्र के अध्ययन और वंशानुगत जानकारी के संचरण में 14 सी के उपयोग ने आणविक जीव विज्ञान की सफलता में योगदान दिया। कार्बन युक्त कार्बनिक अवशेषों में 14 एस की विशिष्ट गतिविधि का निर्धारण एक को उनकी उम्र का न्याय करने की अनुमति देता है, जिसका उपयोग जीवाश्म विज्ञान और पुरातत्व में किया जाता है।

एन। एन। चेरनोव।

  लिट:   शफ्रानोव्स्की आई। आई।, डायमंड्स, एम। - एल।, 1964; उबेलोड, ए.आर., लुईस, एफ ए, ग्रेफाइट और इसके क्रिस्टलीय यौगिक, ट्रांस। अंग्रेजी के साथ, एम।, 1965; रेमी जी, अकार्बनिक रसायन विज्ञान का कोर्स, ट्रांस। उसके साथ; टी। 1, एम।, 1972; पेरेलमैन एआई, हाइपरजेनेसिस ज़ोन में तत्वों की जियोकेमिस्ट्री, एम।, 1972; नेक्रासोव बी.वी., जनरल केमिस्ट्री के फंडामेंटल, 3 डी एड।, एम।, 1973; अक्हमेटोव एन.एस., अकार्बनिक रसायन विज्ञान, द्वितीय संस्करण, एम।, 1975; वर्नाडस्की वी.आई., एसेज़ ऑन जियोकेमिस्ट्री, 6 वां संस्करण।, एम।, 1954; रोजिंस्की एस। जेड।, शनोल एस। ई।, जैव रसायन विज्ञान में आइसोटोप्स, एम।, 1963; जैव रसायन के क्षितिज, ट्रांस। अंग्रेजी के साथ, एम।, 1964; विकासवादी और तकनीकी जैव रसायन की समस्याएं, एम।, 1964; केल्विन एम।, रासायनिक विकास, ट्रांस। अंग्रेजी के साथ, एम।, 1971; Loewy A., Sikewicz F., संरचना और सेल फ़ंक्शन, ट्रांस। अंग्रेजी के साथ, 1971, चौ। 7; बायोस्फीयर, ट्रांस। अंग्रेजी से, एम।, 1972।

निबंध डाउनलोड करें