कार्बन का उत्पादन और उपयोग। कार्बन और इसके यौगिक

(lat। कार्बोनियम), C - परमाणु संख्या 6 वाला रासायनिक तत्व, परमाणु द्रव्यमान 12,011। मेंडेलीव के तत्वों की आवर्त सारणी में, कार्बन समूह IV में स्थित है। कार्बन परमाणु 2s 2 2p 2 की बाहरी इलेक्ट्रॉन परत का विन्यास। यौगिकों में, कार्बन -4 के ऑक्सीकरण राज्यों को प्रदर्शित करता है; 2; 4। कार्बन प्रकृति में पाया जाता है, दोनों मुक्त अवस्था में और यौगिकों के रूप में। फ्री कार्बन हीरे, ग्रेफाइट और कार्बाइन के रूप में पाया जाता है। कार्बन यौगिकों की विविधता, इसके परमाणुओं की एक दूसरे के साथ गठबंधन करने की क्षमता और अन्य तत्वों के परमाणुओं के विभिन्न तरीकों से होने के कारण, अन्य तत्वों के बीच कार्बन की विशेष स्थिति निर्धारित करती है।

कार्बन को प्राचीन काल से जाना जाता है। 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 किया गया था।
  XVII सदी के अंत में। फ्लोरेंटाइन वैज्ञानिकों एवेर्नी और टार्डज़ोनी ने कई छोटे हीरों को एक बड़े में फ्यूज़ करने की कोशिश की और धूप से कांच के गिलास की मदद से उन्हें गर्म किया। हीरे गायब हो गए, हवा में जल गए।
  1772 में, फ्रांसीसी रसायनज्ञ ए लवॉज़ियर ने दिखाया कि हीरे के दहन के दौरान सीओ 2 बनता है, जिससे इसकी रासायनिक संरचना स्थापित होती है। 1778 में, के। शेहेल ने नाइट्रेट के साथ ग्रेफाइट को गर्म करके, यह पता लगाया कि नाइट्रेट के साथ कोयले को गर्म करने पर कार्बन डाइऑक्साइड उसी समय रिलीज़ हुई थी। रासायनिक तत्व के रूप में कार्बन को केवल 1789 में ए। लावोइसियर द्वारा मान्यता प्राप्त थी।
  और केवल 1797 में, अंग्रेजी वैज्ञानिक एस। टेनेंट ने ग्रेफाइट और कोयले की प्रकृति की पहचान साबित की। कोयले और हीरे की समान मात्रा के दहन के बाद, कार्बन मोनोऑक्साइड (IV) की मात्रा समान हो गई।
  लेबो नाम के अर्बन-कोयले से प्राप्त लैटिन नाम कार्बन है।

कार्बन प्रकृति में पाया जाता है, दोनों मुक्त अवस्था में और यौगिकों के रूप में। फ्री कार्बन हीरे, ग्रेफाइट और कार्बाइन के रूप में पाया जाता है।
हीरे बहुत दुर्लभ हैं। सबसे बड़ा ज्ञात हीरा, कलिनन, 1905 में दक्षिण अफ्रीका में पाया गया था, इसका वजन 621.2 ग्राम था, और इसे 10 × 6.5 × 5 सेमी मापा गया था। सबसे बड़े और सबसे सुंदर हीरे में से एक मॉस्को में डायमंड फंड में संग्रहित है। दुनिया - "ईगल्स" (37.92 ग्राम)। सबसे महत्वपूर्ण हीरे के भंडार दक्षिण अफ्रीका, ब्राजील और याकुतिया में स्थित हैं।
  जर्मनी में ग्रेफाइट की बड़ी मात्रा में, श्रीलंका में, साइबेरिया में, अल्ताई में स्थित हैं।
  पृथ्वी की पपड़ी में औसत कार्बन सामग्री द्रव्यमान द्वारा 2.3 × 10 -2% है (1 × 10 -2 अल्ट्राबेसिक में, मुख्य में 1 × 10 -2, बीच में 2 × 10 -2, एसिड चट्टानों में 3 × 10 -2 )। पृथ्वी की पपड़ी (बायोस्फीयर) के ऊपरी हिस्से में कार्बन जमा होता है: जीवित पदार्थ में 18% कार्बन, लकड़ी में 50%, कोयले में 80%, तेल में 85%, 96% एन्थ्रेसाइट। लिथोस्फीयर के कार्बन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा लिमस्टोन और डोलोमाइट्स में केंद्रित है।
  कार्बन खनिजों की संख्या 112 है; कार्बनिक कार्बन यौगिकों की संख्या - हाइड्रोकार्बन और उनके डेरिवेटिव - बहुत बड़ी है। मुख्य कार्बन युक्त खनिज हैं: मैग्नेसाइट MgCO 3, कैल्साइट (चूना पत्थर, चूना पत्थर, संगमरमर, चाक) CaCO 3, डोलोमाइट CaMg (CO 3) 2, और अन्य। अघुलनशील कार्बोनेट, आदि के रूप में अवक्षेपित
  सभी दहनशील खनिज - तेल, गैस, पीट, पत्थर और भूरा कोयला, शेल - कार्बन आधार पर बनाए जाते हैं। 99% C तक के कुछ जीवाश्म कोयले कार्बन की संरचना के करीब हैं। पृथ्वी की पपड़ी में औसत सामग्री की तुलना में, मानव जाति बेहद भारी मात्रा में उप-जल (कोयला, तेल, प्राकृतिक गैस) से कार्बन निकालती है, क्योंकि ये जीवाश्म ऊर्जा के मुख्य स्रोत हैं।
  कार्बन मोनोऑक्साइड (IV) सीओ 2 कार्बन के रूप में वायुमंडल का एक घटक है। सीओ 2 की एक बड़ी मात्रा जलमंडल में भंग हो जाती है।
  कार्बन भी अंतरिक्ष में व्यापक है; सूर्य पर, यह हाइड्रोजन, हीलियम और ऑक्सीजन के बाद 4 वें स्थान पर है।

प्राकृतिक कार्बन में 12 C (98.892%) और 13 C (1.108%) के दो समस्थानिक होते हैं। इसके अलावा, 14 सी रेडियोधर्मी आइसोटोप की नगण्य अशुद्धियां, जो कृत्रिम साधनों द्वारा निर्मित होती हैं, वायुमंडल में पाई जाती हैं।
चार क्रिस्टलीय कार्बन संशोधनों को जाना जाता है: ग्रेफाइट, हीरा, कार्बिन, और लोंसडेलाइट। ग्रेफाइट ग्रे-ब्लैक, अपारदर्शी, स्पर्श करने के लिए तैलीय, धातुई शाइन के साथ बहुत ही नरम द्रव्यमान है। कमरे के तापमान और सामान्य दबाव (0.1 Mn / m 2, या 1kgs / cm 2) पर, ग्रेफाइट थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर होता है। हीरा एक बहुत कठोर, क्रिस्टलीय पदार्थ है। क्रिस्टल में एक घन चेहरा केंद्रित जाली होती है: a = 3.560B। कमरे के तापमान और सामान्य दबाव में, हीरा मेटास्टेबल है। 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। लिक्विड कार्बन को 10.5 MN / m 2 (1051 kgf / cm 2) से ऊपर और 3700 ° C से ऊपर के तापमान पर प्राप्त किया जा सकता है। ठोस कार्बन (कोक, कालिख, लकड़ी का कोयला) भी एक अव्यवस्थित संरचना के साथ एक राज्य की विशेषता है, "अनाकार" कार्बन, जो एक स्वतंत्र संशोधन का गठन नहीं करता है; इसकी संरचना के केंद्र में क्रिस्टलीय ग्रेफाइट की संरचना है। हवा के बिना 1500-1600 ° С से ऊपर "अनाकार" कार्बन की कुछ किस्मों को गर्म करने से उनके ग्रेफाइट में परिवर्तन होता है। "अनाकार" कार्बन के भौतिक गुण दृढ़ता से कणों के फैलाव और अशुद्धियों की उपस्थिति पर निर्भर करते हैं। घनत्व, गर्मी क्षमता, तापीय चालकता और "अनाकार" कार्बन की विद्युत चालकता हमेशा ग्रेफाइट की तुलना में अधिक होती है। कृत्रिम रूप से प्राप्त कारबिन। यह एक महीन दाने वाला काला पाउडर है (घनत्व 1.9 - 2 ग्राम / सेमी 3)। 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।
  कार्बन परमाणु 2s 2 2p 2 के बाहरी आवरण का विन्यास। कार्बन को चार सहसंयोजक बंधों के गठन की विशेषता है, बाहरी इलेक्ट्रॉन शेल के 2sp 3 राज्य के उत्तेजना के कारण। इसलिए, कार्बन इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करने और दान करने में समान रूप से सक्षम है। रासायनिक बंधन एसपी 3-, एसपी 2- और स्पाइ-हाइब्रिड ऑर्बिटल्स के कारण हो सकता है, जो कि समन्वय संख्या 4.3 और 2 के अनुरूप हैं। कार्बन के वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की संख्या और वैलेंस ऑर्बिटल्स की संख्या समान हैं; यह कार्बन परमाणुओं के बीच बंधन की स्थिरता के कारणों में से एक है।
  मजबूत और लंबी श्रृंखलाओं और चक्रों के निर्माण के साथ गठबंधन करने के लिए कार्बन परमाणुओं की अद्वितीय क्षमता कार्बनिक रसायन विज्ञान द्वारा अध्ययन किए गए विभिन्न कार्बन यौगिकों की एक विशाल संख्या के उद्भव के लिए प्रेरित करती है।
यौगिकों में, कार्बन -4 के ऑक्सीकरण राज्यों को प्रदर्शित करता है; 2; 4। परमाणु त्रिज्या 0.77B, सहसंयोजक त्रिज्या 0.77B, 0.67B, 0.60B, क्रमशः, सिंगल, डबल और ट्रिपल बॉन्ड में; C4 का आयनिक त्रिज्या 2.60B, C4 + 0.20B है।

मौलिक कार्बन तीन एलोट्रोपिक संशोधनों का निर्माण करता है: हीरा, ग्रेफाइट, कारबिन।

  हीरा   - रंगहीन, पारदर्शी क्रिस्टलीय पदार्थ, प्रकाश की किरणों का अत्यधिक दृढ़ता से अपवर्तन। हीरे में कार्बन परमाणु, स्प 3 संकरण की स्थिति में हैं। उत्तेजित अवस्था में, कार्बन परमाणुओं में वैलेंस इलेक्ट्रॉनों का वाष्पीकरण होता है और चार अप्रभावित इलेक्ट्रॉनों का निर्माण होता है। जब रासायनिक बंधन बनते हैं, तो इलेक्ट्रॉन बादल उसी लम्बी आकृति को प्राप्त करते हैं और उन्हें अंतरिक्ष में व्यवस्थित किया जाता है ताकि उनकी कुल्हाड़ियों को टेट्राहेड्रोन के कोने तक निर्देशित किया जा सके। जब इन बादलों के कोने अन्य कार्बन परमाणुओं के बादलों के साथ ओवरलैप होते हैं, तो सहसंयोजक बंधन 109 ° 28 "के कोण पर उत्पन्न होते हैं, और हीरे की एक परमाणु क्रिस्टल जाली विशेषता बनती है।
  हीरे में प्रत्येक कार्बन परमाणु चार अन्य लोगों से घिरा होता है, जो टेट्राहेड्रा के केंद्र से दिशाओं तक स्थित होता है। टेट्राहेड्रा में परमाणुओं के बीच की दूरी 0.154 एनएम है। सभी बंधों की ताकत समान है। इस प्रकार, एक हीरे में परमाणुओं को बहुत कसकर "पैक" किया जाता है। 20 डिग्री सेल्सियस पर, हीरे का घनत्व 3.515 ग्राम / सेमी 3 है। यह इसकी असाधारण कठोरता की व्याख्या करता है। हीरा विद्युत प्रवाह को खराब तरीके से संचालित करता है।
  1961 में, सोवियत संघ ने ग्रेफाइट से सिंथेटिक हीरे का औद्योगिक उत्पादन शुरू किया। हीरे के औद्योगिक संश्लेषण में, हजारों एमपीए के दबाव और 1500 से 3000 डिग्री सेल्सियस के तापमान का उपयोग किया जाता है। यह प्रक्रिया उत्प्रेरक की उपस्थिति में आयोजित की जाती है, जो कुछ धातुओं की सेवा कर सकती है, उदाहरण के लिए नी। बनाए गए हीरे के थोक छोटे क्रिस्टल और हीरे की धूल हैं।
  1000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर हवा के उपयोग के बिना गर्म होने पर, एक हीरा ग्रेफाइट में बदल जाता है। 1750 डिग्री सेल्सियस पर, हीरे को ग्रेफाइट में बदलने से जल्दी होता है।

सीसा   - एक धात्विक चमक के साथ एक ग्रे-काले क्रिस्टलीय पदार्थ, स्पर्श करने के लिए तैलीय, जो कागज से भी कम कठिन है।
ग्रेफाइट क्रिस्टल में कार्बन परमाणु 2 संकरण की स्थिति में होते हैं: उनमें से प्रत्येक में पड़ोसी परमाणुओं के साथ तीन सहसंयोजक graph बंध बनते हैं। कनेक्शन की दिशाओं के बीच के कोण 120 ° हैं। परिणाम नियमित हेक्सागोन्स (आकृति देखें) से बना एक ग्रिड है। परत के अंदर कार्बन परमाणुओं के आसन्न नाभिक के बीच की दूरी 0.142 एनएम है। ग्रेफाइट में प्रत्येक कार्बन परमाणु की बाहरी परत के चौथे इलेक्ट्रॉन को संकरण में भाग न लेने वाले पी-ऑर्बिटल द्वारा कब्जा कर लिया जाता है।
  कार्बन परमाणुओं के गैर-हाइब्रिड इलेक्ट्रॉन बादल परत के विमान के लिए लंबवत होते हैं, और एक दूसरे के साथ अतिव्यापी होते हैं, डेलोकाइज्ड bonds-बॉन्ड बनाते हैं। ग्रेफाइट क्रिस्टल में आसन्न परतें 0.335 एनएम से अलग होती हैं और कमजोर रूप से परस्पर जुड़ी होती हैं, मुख्यतः वैन डेर वाल्स बलों द्वारा। इसलिए, ग्रेफाइट में कम यांत्रिक शक्ति होती है और आसानी से तराजू में विभाजित हो जाती है, जो स्वयं बहुत टिकाऊ होती है। ग्रेफाइट में कार्बन परतों के बीच का बंधन आंशिक रूप से धातु है। यह इस तथ्य की व्याख्या करता है कि ग्रेफाइट अच्छी तरह से बिजली का संचालन करता है, लेकिन फिर भी धातुओं के रूप में अच्छा नहीं है।
  ग्रेफाइट में भौतिक गुण दिशाओं में बहुत भिन्न होते हैं - लंबवत और कार्बन परमाणुओं की परतों के समानांतर।
  जब हवा के बिना गर्म किया जाता है, तो ग्रेफाइट 3700 डिग्री सेल्सियस में किसी भी परिवर्तन से नहीं गुजरता है। इस तापमान पर, यह पिघलता है, पिघलता नहीं।
  बिना एयर एक्सेस के इलेक्ट्रिक भट्टियों में 3000 डिग्री सेल्सियस पर कोयले के सर्वश्रेष्ठ ग्रेड से कृत्रिम ग्रेफाइट प्राप्त किया जाता है।
  ग्रेफाइट थर्मोडायनामिक रूप से तापमान और दबावों की एक विस्तृत श्रृंखला पर स्थिर होता है; इसलिए, इसे कार्बन की मानक अवस्था के रूप में स्वीकार किया जाता है। ग्रेफाइट का घनत्व 2.265 ग्राम / सेमी 3 है।

काबैन   - बारीक पिसा हुआ काला चूर्ण। इसकी क्रिस्टल संरचना में, कार्बन परमाणुओं को रैखिक श्रृंखलाओं में एकल और ट्रिपल बॉन्ड से जोड़ा जाता है:
--С≡С - С≡С - С−С–
  यह पदार्थ पहली बार वी.वी. कोर्शाकोम, ए.एम. स्लादकोव, वी.आई. कासाटोचिन, यू.पी. XX सदी के शुरुआती 60 के दशक में कुद्र्यावत्सेवम।
  इसके बाद, यह दिखाया गया कि कारबिन अलग-अलग रूपों में मौजूद हो सकता है और इसमें पॉलीसिटिलीन और पॉलीकमाइलीन दोनों श्रृंखलाएं होती हैं, जिसमें कार्बन परमाणु दोहरे बंधन से जुड़े होते हैं:
= सी = सी = सी = सी = सी = सी =
  कार्बिन बाद में प्रकृति में पाया गया था - एक उल्का पदार्थ में।
कार्बिन में अर्धचालक गुण होते हैं, प्रकाश की क्रिया के तहत, इसकी चालकता बहुत बढ़ जाती है। क्रिस्टल जाली में विभिन्न प्रकार के बांडों और कार्बन परमाणुओं की चेन बिछाने के विभिन्न तरीकों के अस्तित्व के कारण, कार्बीने के भौतिक गुण व्यापक रूप से भिन्न हो सकते हैं। जब 2000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर हवा के उपयोग के बिना गर्म किया जाता है, तो कारबिन स्थिर होता है, लगभग 2300 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, ग्रेफाइट के लिए इसका संक्रमण मनाया जाता है।

पहले यह माना जाता था कि लकड़ी का कोयला, कालिख और कोक शुद्ध कार्बन की संरचना के समान हैं और हीरे और ग्रेफाइट से गुणों में भिन्न होते हैं, कार्बन के एक स्वतंत्र एलोट्रोपिक संशोधन ("अनाकार कार्बन") का प्रतिनिधित्व करते हैं। हालांकि, यह पाया गया कि इन पदार्थों में सबसे छोटे क्रिस्टलीय कण होते हैं जिसमें कार्बन परमाणु ग्रेफाइट की तरह ही बंधे होते हैं।
कोयला   - बारीक ग्राउंड ग्रेफाइट। यह बिना हवा के उपयोग के कार्बन युक्त यौगिकों के थर्मल अपघटन के दौरान बनता है। जिस पदार्थ से उन्हें प्राप्त किया जाता है और उत्पादन की विधि के आधार पर गुण गुणों में काफी भिन्नता होती है। उनमें हमेशा अशुद्धियाँ होती हैं जो उनके गुणों को प्रभावित करती हैं। कोयले के सबसे महत्वपूर्ण प्रकार कोक, चारकोल और कालिख हैं।
  कोयले को हवा के उपयोग के बिना कोयले को गर्म करके प्राप्त किया जाता है। चारकोल तब बनता है जब लकड़ी हवा के बिना गर्म होती है। Soot एक बहुत ही बढ़िया ग्रेफाइट क्रिस्टलीय पाउडर है। हवा के सीमित उपयोग के साथ हाइड्रोकार्बन (प्राकृतिक गैस, एसिटिलीन, तारपीन, आदि) के दहन द्वारा गठित।
सक्रिय कार्बन मुख्य रूप से कार्बन से युक्त झरझरा औद्योगिक adsorbents हैं। सोखना गैसों और विलेय के ठोस की सतह द्वारा अवशोषण को संदर्भित करता है। सक्रिय कार्बन ठोस ईंधन (पीट, भूरा और काला कोयला, एन्थ्रेसाइट), लकड़ी और इसके संसाधित उत्पादों (लकड़ी का कोयला, चूरा, कागज अपशिष्ट), चमड़े के उद्योग के कचरे, जानवरों की उत्पत्ति की सामग्री, जैसे हड्डियों से प्राप्त होते हैं। उच्च यांत्रिक स्थायित्व में भिन्न कोयले, नारियल और अन्य नट के खोल से, फलों के पत्थरों से बनाते हैं। कोयले की संरचना को सभी आकारों के छिद्रों द्वारा दर्शाया जाता है, हालाँकि, सोखने की क्षमता और सोखने की दर को बड़े पैमाने पर या कणिकाओं की मात्रा की एक इकाई में माइक्रोप्रोर्स की सामग्री द्वारा निर्धारित किया जाता है। सक्रिय कार्बन के उत्पादन में, प्रारंभिक सामग्री को पहले हवा के बिना गर्मी उपचार के अधीन किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप राल से नमी और भाग को हटा दिया जाता है। यह कोयले की एक बड़ी छिद्र संरचना बनाता है। एक सूक्ष्म संरचना प्राप्त करने के लिए, सक्रियण या तो गैस या भाप के साथ ऑक्सीकरण द्वारा या रासायनिक अभिकर्मकों के साथ उपचार द्वारा किया जाता है।

सामान्य परिस्थितियों में, कार्बन रासायनिक रूप से निष्क्रिय होता है, उच्च तापमान पर यह कई तत्वों के साथ संयोजन करता है, जो मजबूत कम करने वाले गुणों को दर्शाता है। कार्बन के मुख्य रूपों की संरचना से निम्नानुसार, ग्रेफाइट और विशेष रूप से हीरे की तुलना में कोयला अधिक आसानी से प्रतिक्रिया करता है। ग्रेफाइट केवल हीरे की तुलना में अधिक प्रतिक्रियाशील नहीं है, लेकिन, कुछ पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करके, यह उन उत्पादों को बना सकता है जो हीरे का निर्माण नहीं करते हैं।
  कार्बन के सभी प्रकार एसिड के लिए प्रतिरोधी हैं और धीरे-धीरे केवल बहुत मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट (क्रोमिक मिश्रण, सांद्रण का मिश्रण। HNO 3 और KCIO 3, आदि) द्वारा ऑक्सीकरण किया जाता है। उदाहरण के लिए, कोयले को गर्म केंद्रित सल्फ्यूरिक और नाइट्रिक एसिड द्वारा ऑक्सीकरण किया जाता है:
C + 2H 2 SO 4 = CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O,
ЗС + 4НNО 3 = 2СО 2 + 4NO + 2Н 2 हे।
  क्षार के लिए कार्बन का कोई भी रूप।
  "अमोर्फस" कार्बन कमरे के तापमान, ग्रेफाइट और हीरे पर फ्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया करता है - जब गर्म होता है। सीधे क्लोरीन के साथ कार्बन का संयोजन एक विद्युत चाप में होता है; कार्बन ब्रोमीन और आयोडीन के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है; इसलिए, हैलोजन - हलाइड्स के साथ कई कार्बन यौगिकों को अप्रत्यक्ष रूप से संश्लेषित किया जाता है। सामान्य सूत्र COX 2 (जहाँ X एक हलोजन है) के ऑक्सीलेहाइड्स, सबसे प्रसिद्ध क्लोरीन डाइऑक्साइड COCI 2 (phosgene - see। सैन्य मामलों में रसायन।)।
  ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में, कार्बाइड 1000 से ऊपर के तापमान पर कुछ धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे कार्बाइड बनता है:
CS + 4Al = Al 4 C 3 (एल्यूमीनियम कार्बाइड)।
मुक्त धातु (Zn, Cd, Cu, Pb, आदि) या कार्बाइड्स (CaC 2, Mo 2 C, WC, TaC, आदि) बनाने के लिए गर्म होने पर कार्बन के सभी रूप धातु के आक्साइड को कम करते हैं।
C + 2CuO = CO 2 + 2Cu,
С + 2ZnO = СО 2 + 2Zn।
इन प्रतिक्रियाओं पर धातु विज्ञान की सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रिया आधारित है - अयस्कों से धातुओं का गलाना। अन्य मामलों में, उदाहरण के लिए, जब कैल्शियम ऑक्साइड के साथ बातचीत होती है, तो कार्बाइड बनते हैं:
काओ + जेडएस = सीएसी 2 + सीओ।
  हाइड्रोजन के साथ, कोयला और ग्रेफाइट हाइड्रोकार्बन बनाते हैं। सबसे सरल प्रतिनिधि - मीथेन सीएच 4 - एक उच्च तापमान (60-1000 फीट) पर नी उत्प्रेरक की उपस्थिति में प्राप्त किया जा सकता है:
सी + 2 एच 2 → सीएच 4।
  ऑक्सीजन के साथ बातचीत करते समय, कार्बन गुणों को कम करने का प्रदर्शन करता है। किसी भी एलोट्रोपिक संशोधन के कार्बन के पूर्ण दहन के साथ, कार्बन मोनोऑक्साइड (IV) - कार्बन डाइऑक्साइड बनता है:
सी + ओ 2 = सीओ 2।
  अपूर्ण दहन के मामले में, कार्बन मोनोऑक्साइड (II) CO बनता है - कार्बन मोनोऑक्साइड:
C + O 2 = 2SO।
दोनों प्रतिक्रियाएं एक्ज़ोथिर्मिक हैं।
  कार्बन जल वाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड के साथ 600 - 800 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर प्रतिक्रिया करता है।
कार्बन के सभी रूप आम अकार्बनिक और कार्बनिक सॉल्वैंट्स में अघुलनशील होते हैं, लेकिन कुछ पिघले हुए धातुओं (उदाहरण के लिए, Fe, Ni, Co) में घुलते हैं।

कार्बन दो ऑक्साइड बनाता है - कार्बन मोनोऑक्साइड (II) CO और कार्बन मोनोऑक्साइड (IV) CO 2।
  कार्बन मोनोऑक्साइड (II) CO   - के रूप में जाना जाता है कार्बन मोनोऑक्साइड   - रंगहीन, पानी में थोड़ा घुलनशील और बहुत जहरीला। जब रक्त में सांस लेते हैं, तो यह जल्दी से हीमोग्लोबिन के साथ जुड़ जाता है, जिससे एक मजबूत यौगिक कार्बोक्सीमोग्लोबिन बनता है, जिससे हीमोग्लोबिन को ऑक्सीजन ले जाने की क्षमता से वंचित किया जाता है।
  जब 0.1% सीओ युक्त हवा में साँस लेते हैं, तो एक व्यक्ति अचानक चेतना खो सकता है और मर सकता है। कार्बन मोनोऑक्साइड ईंधन के अधूरे दहन के दौरान बनता है, यही वजह है कि समय से पहले चिमनी को बंद करना इतना खतरनाक है।
  कार्बन मोनोऑक्साइड (II) को जिम्मेदार ठहराया जाता है, जैसा कि आप पहले से ही जानते हैं, गैर-नमक बनाने वाले आक्साइड को, क्योंकि एक गैर-धातु ऑक्साइड के रूप में, इसे नमक और पानी बनाने के लिए क्षार और बुनियादी ऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करनी चाहिए, लेकिन यह नहीं देखा गया है।
2CO + O 2 = 2CO 2।
  कार्बन मोनोऑक्साइड (II) धातु आक्साइड से ऑक्सीजन लेने में सक्षम है, अर्थात। धातुओं को अपने आक्साइड से उबरने के लिए।
Fe 2 O 3 + SOA = 2Fe + SOA 2।
यह कार्बन मोनोऑक्साइड (II) की संपत्ति है जिसका उपयोग धातु में लोहे के गलाने में किया जाता है।
कार्बन मोनोऑक्साइड (IV) CO 2   - आमतौर पर के रूप में जाना जाता है कार्बन डाइऑक्साइड   - रंगहीन, गंधहीन गैस। यह हवा से लगभग डेढ़ गुना भारी है। सामान्य परिस्थितियों में, 1 मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड पानी की 1 मात्रा में भंग हो जाता है।
लगभग 60 एटीएम के दबाव के साथ, कार्बन डाइऑक्साइड रंगहीन तरल में बदल जाता है। जब तरल कार्बन डाइऑक्साइड वाष्पित हो जाता है, तो इसका एक हिस्सा ठोस बर्फ के समान द्रव्यमान में बदल जाता है, जो उद्योग में संकुचित होता है, यह आपके लिए ज्ञात "सूखी बर्फ" है, जिसका उपयोग खाद्य उत्पादों के भंडारण के लिए किया जाता है। आप पहले से ही जानते हैं कि ठोस कार्बन डाइऑक्साइड में एक आणविक जाली है, जो उच्च बनाने की क्रिया में सक्षम है।
  कार्बन डाइऑक्साइड सीओ 2 एक विशिष्ट एसिड ऑक्साइड है: यह क्षार (उदाहरण के लिए, यह चूने के पानी की अशांति का कारण बनता है) के साथ प्रतिक्रिया करता है, बुनियादी आक्साइड और पानी के साथ।
  यह जलता नहीं है और दहन को बनाए नहीं रखता है, और इसलिए आग बुझाने के लिए उपयोग किया जाता है। हालांकि, मैग्नीशियम ऑक्साइड बनाने और कालिख के रूप में कार्बन छोड़ने के लिए कार्बन डाइऑक्साइड में जलता रहता है।
सीओ 2 + 2 एमजी = 2 एमजीओ + सी।
  कार्बन डाइऑक्साइड कार्बोनिक एसिड के लवणों पर अभिनय करके प्राप्त किया जाता है - हाइड्रोक्लोरिक, नाइट्रिक और यहां तक ​​कि एसिटिक एसिड के समाधान के साथ कार्बोनेट। प्रयोगशाला में, चाक या संगमरमर पर हाइड्रोक्लोरिक एसिड की कार्रवाई से कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन होता है।
CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + C0 2।
  उद्योग में, कार्बन डाइऑक्साइड चूना पत्थर द्वारा प्राप्त किया जाता है:
सीएसीओ 3 = सीएओ + सी 2।
  कार्बन डाइऑक्साइड, पहले से ही उल्लेख किए गए आवेदन के अलावा, अपशिष्ट पेय के निर्माण और सोडा के उत्पादन के लिए भी उपयोग किया जाता है।
  जब कार्बन (IV) ऑक्साइड पानी में घुल जाता है, तो कार्बोनिक एसिड H 2 CO 3 बनता है, जो बहुत अस्थिर है और आसानी से अपने प्रारंभिक घटकों - कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में विघटित हो जाता है।
  डिबासिक एसिड के रूप में, कार्बोनिक एसिड लवण की दो पंक्तियाँ बनाता है: मध्यम - कार्बोनेट, जैसे कि CaCO 3, और अम्लीय - बाइकार्बोनेट, जैसे Ca (HCO 3) 2। पानी में कार्बोनेट्स से, केवल पोटेशियम, सोडियम और अमोनियम के लवण घुलनशील हैं। एसिड लवण आमतौर पर पानी में घुलनशील होते हैं।
  पानी की उपस्थिति में कार्बन डाइऑक्साइड की अधिकता के साथ, कार्बोनेट को बाइकार्बोनेट में परिवर्तित किया जा सकता है। इसलिए, अगर कार्बन डाइऑक्साइड को चूने के पानी से गुजारा जाता है, तो यह पहले से अवक्षेपित पानी-अघुलनशील कैल्शियम कार्बोनेट के कारण बादल बन जाएगा, लेकिन कार्बन डाइऑक्साइड के आगे संचरण के साथ, घुलनशील कैल्शियम कार्बोनेट के गठन के परिणामस्वरूप बादल गायब हो जाते हैं:
CACO 3 + H 2 O + СO 2 = Са (НСО 3) 2।
यह इस नमक की उपस्थिति है जो पानी की अस्थायी कठोरता की व्याख्या करता है। अस्थायी क्यों? क्योंकि गर्म होने पर, घुलनशील कैल्शियम बाइकार्बोनेट को फिर से अघुलनशील कार्बोनेट में बदल दिया जाता है:
Ca (НСО 3) 2 = СаСO 3 Н + Н 2 O + С0 2।
इस प्रतिक्रिया से बॉयलरों की दीवारों पर स्टीम हीटिंग पाइप और घरेलू केतली के पैमाने बन जाते हैं और प्रकृति में इस प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, गुफाओं से नीचे लटकने वाले अजीब स्टैलेक्टाइटिस नीचे लटक रहे हैं, जिसकी ओर से नीचे से डंठल बढ़ते हैं।
  अन्य कैल्शियम और मैग्नीशियम लवण, विशेष रूप से क्लोराइड और सल्फेट्स में, पानी को एक निरंतर कठोरता देते हैं। पानी की स्थायी कठोरता को उबालने से खत्म नहीं किया जा सकता है। एक और कार्बोनेट का उपयोग करना आवश्यक है - सोडा ना 2 सीओ 3, जो इन सीए 2+ आयनों को तलछट में परिवर्तित करता है, उदाहरण के लिए:
L 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 2 + 2NaCl।
सोडा का उपयोग अस्थायी पानी की कठोरता को खत्म करने के लिए भी किया जा सकता है।
  कार्बोनेट और बाइकार्बोनेट को एसिड समाधानों का उपयोग करके पता लगाया जा सकता है: जब उन पर एसिड द्वारा कार्रवाई की जाती है, तो मुक्त कार्बन डाइऑक्साइड के कारण एक विशेषता "उबलते" मनाया जाता है।
यह प्रतिक्रिया कार्बोनिक एसिड के लवण के लिए एक गुणात्मक प्रतिक्रिया है।

कार्बन इस तथ्य से निर्धारित होता है कि दुनिया में खपत ऊर्जा के 90% से अधिक प्राथमिक स्रोत जीवाश्म ईंधन से आते हैं, जिसकी प्रमुख भूमिका परमाणु ऊर्जा के गहन विकास के बावजूद, आने वाले दशकों में जारी रहेगी। निकाले गए ईंधन का लगभग 10% केवल मुख्य कार्बनिक संश्लेषण और पेट्रोकेमिकल संश्लेषण के लिए कच्चे माल के रूप में उपयोग किया जाता है, प्लास्टिक के द्रव्यमान के उत्पादन के लिए आदि।
  हीरे का उपयोग विभिन्न ठोस पदार्थों के प्रसंस्करण के लिए किया जाता है, ड्रिलिंग चट्टानों के लिए काटने, पीसने, ड्रिलिंग और उत्कीर्णन के लिए। पीसने और काटने के बाद, हीरे को हीरे में बदल दिया जाता है, जिसका उपयोग आभूषण के रूप में किया जाता है।
  ग्रेफाइट आधुनिक उद्योग के लिए सबसे मूल्यवान सामग्री है। ढलाई के सांचे, पिघलने वाले क्रूसिबल और अन्य आग रोक उत्पाद ग्रेफाइट से बनाए जाते हैं। इसके उच्च रासायनिक प्रतिरोध के कारण, ग्रेफाइट का उपयोग पाइपों के निर्माण के लिए किया जाता है और अंदर से ग्रेफाइट प्लेटों के साथ लाइन किया जाता है। विद्युत उद्योग में ग्रेफाइट की महत्वपूर्ण मात्रा का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रोड के निर्माण में। ग्रेफाइट का उपयोग पेंसिल और कुछ पेंट के निर्माण के लिए, स्नेहक के रूप में किया जाता है। न्यूट्रॉन को धीमा करने के लिए परमाणु रिएक्टरों में बहुत शुद्ध ग्रेफाइट का उपयोग किया जाता है।
  रैखिक कार्बन बहुलक - कार्बिन - अर्धचालक के निर्माण के लिए एक आशाजनक सामग्री के रूप में वैज्ञानिकों का ध्यान आकर्षित करता है, जो उच्च तापमान, और अति-मजबूत फाइबर पर काम कर सकता है।
  चारकोल का उपयोग धातुकर्म उद्योग में, लोहार में किया जाता है।
  कोक का उपयोग अयस्कों से धातुओं के गलाने में एक कम करने वाले एजेंट के रूप में किया जाता है।
ताकत बढ़ाने के लिए रबर के भराव के रूप में सॉट का उपयोग किया जाता है, इसलिए कार के टायर काले होते हैं। Soot का उपयोग मुद्रण स्याही, काजल, जूता पॉलिश के एक घटक के रूप में किया जाता है।
  सक्रिय कार्बन का उपयोग विभिन्न पदार्थों को साफ करने, निकालने और अलग करने के लिए किया जाता है। सक्रिय कार्बन का उपयोग गैस मास्क के लिए भराव के रूप में और चिकित्सा में शर्बत के रूप में किया जाता है।

कार्बन सबसे महत्वपूर्ण पोषक तत्व है जो पृथ्वी पर जीवन का आधार बनता है, जीवों के निर्माण और उनकी आजीविका (बायोपॉलिमर्स, साथ ही साथ कई कम आणविक जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों - विटामिन, हार्मोन, मध्यस्थ, आदि) के निर्माण में शामिल बड़ी संख्या में कार्बनिक यौगिकों की संरचनात्मक इकाई। जीवों द्वारा आवश्यक ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण भाग कोशिकाओं में कार्बन के ऑक्सीकरण द्वारा उत्पन्न होता है। पृथ्वी पर जीवन का उद्भव आधुनिक विज्ञान में कार्बन यौगिकों के विकास की एक जटिल प्रक्रिया के रूप में माना जाता है।
  जीवित प्रकृति में कार्बन की अद्वितीय भूमिका इसके गुणों के कारण है, जो एक साथ आवधिक प्रणाली का कोई अन्य तत्व नहीं है। कार्बन परमाणुओं के बीच, और कार्बन और अन्य तत्वों के बीच भी, मजबूत रासायनिक बंधन बनते हैं, जो हालांकि, अपेक्षाकृत हल्के शारीरिक स्थितियों में टूट सकते हैं (ये बंधन एकल, डबल या ट्रिपल हो सकते हैं)। अन्य परमाणुओं के साथ 4 समतुल्य संयम बंध बनाने के लिए कार्बन की क्षमता। कार्बन विभिन्न प्रकार के कार्बन कंकालों का निर्माण करना संभव बनाता है - रैखिक, शाखित, चक्रीय। यह महत्वपूर्ण है कि केवल तीन तत्व - सी, ओ, 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 कार्बनिक पदार्थों के विभाजन और संश्लेषण के लिए आवश्यक एंजाइमों की संख्या में काफी कमी की अनुमति देती है। कार्बन परमाणु की संरचनात्मक विशेषताएं कार्बनिक यौगिकों के विभिन्न प्रकार के आइसोमेरिज़म से गुजरती हैं (वैकल्पिक रूप से आइसोमेरिज़्म की क्षमता अमीनो एसिड, कार्बोहाइड्रेट और कुछ अल्कलॉइड के जैव रासायनिक विकास में निर्णायक थी)।
पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति की परिकल्पना के अनुसार, ए.आई. ओपरिन, पृथ्वी पर पहले कार्बनिक यौगिक एबोजेनिक मूल के थे। कार्बन के स्रोत (CH 4) और हाइड्रोजन साइनाइड (HCN) पृथ्वी के प्राथमिक वातावरण में निहित थे। जीवन के उद्भव के साथ, अकार्बनिक कार्बन का एकमात्र स्रोत, जिसके कारण जीवमंडल के सभी कार्बनिक पदार्थ बनते हैं, कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) है, जो वायुमंडल में है, और एचसीओ 3 के रूप में प्राकृतिक जल में भी घुल जाता है। कार्बन के आत्मसात (आत्मसात) का सबसे शक्तिशाली तंत्र (CO 2 के रूप में) - प्रकाश संश्लेषण - हर जगह हरे पौधों द्वारा किया जाता है। पृथ्वी पर, रसायन विज्ञान द्वारा सीओ 2 को आत्मसात करने का एक अधिक विकसित प्राचीन तरीका भी है; इस मामले में, केमोसिंथेटिक्स सूक्ष्मजीव सूर्य की उज्ज्वल ऊर्जा का उपयोग नहीं करते हैं, लेकिन अकार्बनिक यौगिकों के ऑक्सीकरण ऊर्जा। अधिकांश जानवर तैयार कार्बनिक यौगिकों के रूप में भोजन से कार्बन का उपभोग करते हैं। कार्बनिक यौगिकों को आत्मसात करने की विधि के आधार पर, यह ऑटोट्रॉफ़िक जीवों और हेटरोट्रॉफ़िक जीवों को अलग करने के लिए प्रथागत है (सेल गतिविधि के आधार पर मेटाबॉलिज़्म देखें)। प्रोटीन और सूक्ष्मजीवों के अन्य पोषक तत्वों का उपयोग, जो कि बायोसिंथेसिस के लिए एकमात्र कार्बन स्रोत के रूप में पेट्रोलियम हाइड्रोकार्बन का उपयोग करते हैं, सबसे महत्वपूर्ण आधुनिक वैज्ञानिक और तकनीकी समस्याओं में से एक है।

सभी नश्वर जीवन कार्बन पर आधारित है। एक जीवित जीव का प्रत्येक अणु कार्बन कंकाल के आधार पर बनाया गया है। कार्बन परमाणु लगातार जीवमंडल के एक भाग (पृथ्वी के संकीर्ण खोल, जहां जीवन मौजूद है) से दूसरे भाग में जाते हैं। उदाहरण के रूप में प्रकृति में कार्बन चक्र का उपयोग करते हुए, हम अपने ग्रह पर जीवन की तस्वीर को गतिकी में खोज सकते हैं।
  पृथ्वी पर मुख्य कार्बन भंडार वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड के रूप में हैं और महासागरों में, अर्थात् कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) में विघटित हैं। वायुमंडल में पहले कार्बन डाइऑक्साइड अणुओं पर विचार करें। पौधे इन अणुओं को अवशोषित करते हैं, फिर प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में एक कार्बन परमाणु को विभिन्न कार्बनिक यौगिकों में परिवर्तित किया जाता है और इस प्रकार पौधों की संरचना में शामिल किया जाता है। इसके अलावा, कई विकल्प हैं:
1. पौधों के मरने तक कार्बन पौधों में रह सकता है। तब उनके अणु भोजन में डीकंपोजर्स (जीव जो मृत कार्बनिक पदार्थों को खिलाते हैं और एक ही समय में इसे सरल अकार्बनिक यौगिकों में नष्ट कर देते हैं) जैसे कि कवक और दीमक में चले जाएंगे। आखिरकार, कार्बन CO 2 के रूप में वायुमंडल में वापस आ जाएगा;
2. पौधे जड़ी-बूटियों द्वारा खाए जा सकते हैं। इस मामले में, कार्बन या तो वायुमंडल में वापस आ जाएगा (जानवरों की सांस लेने की प्रक्रिया में और जब वे मृत्यु के बाद विघटित होते हैं), या मांसाहारी जानवरों को मांसाहारियों द्वारा खाया जाएगा (और फिर कार्बन फिर से उसी तरह वातावरण में लौट आएगा);
3. पौधे भूमिगत होकर मर सकते हैं और समाप्त हो सकते हैं। फिर अंततः वे जीवाश्म ईंधन में बदल जाएंगे - उदाहरण के लिए, कोयला।
  समुद्री जल में मूल सीओ 2 अणु के विघटन के मामले में, कई विकल्प भी संभव हैं:
- कार्बन डाइऑक्साइड बस वायुमंडल में लौट सकता है (महासागरों और वायुमंडल के बीच इस प्रकार का पारस्परिक गैस विनिमय लगातार होता है);
- कार्बन समुद्री पौधों या जानवरों के ऊतकों में प्रवेश कर सकता है। फिर यह धीरे-धीरे महासागरों के तल पर तलछट के रूप में जमा हो जाएगा और अंततः चूना पत्थर में बदल जाएगा या तलछट से फिर से समुद्र के पानी में बदल जाएगा।
  यदि कार्बन तलछट या जीवाश्म ईंधन का हिस्सा है, तो इसे वायुमंडल से हटा दिया जाता है। पृथ्वी के अस्तित्व के दौरान, इस प्रकार हटाए गए कार्बन को कार्बन डाइऑक्साइड द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था, जो ज्वालामुखी विस्फोट और अन्य भूतापीय प्रक्रियाओं के दौरान वायुमंडल में प्रवेश किया था। आधुनिक परिस्थितियों में, मानव जीवाश्म ईंधन से उत्सर्जन को इन प्राकृतिक कारकों में भी जोड़ा जाता है। ग्रीनहाउस प्रभाव पर सीओ 2 के प्रभाव के कारण, वातावरण का अध्ययन करने वाले वैज्ञानिकों के लिए कार्बन चक्र का अध्ययन एक महत्वपूर्ण कार्य बन गया है।
  इस खोज का एक हिस्सा पौधों के ऊतकों में पाए गए सीओ 2 की मात्रा निर्धारित कर रहा है (उदाहरण के लिए, एक नए लगाए गए जंगल में) - वैज्ञानिक कार्बन सिंक कहते हैं। जैसा कि विभिन्न देशों की सरकारें सीओ 2 उत्सर्जन को सीमित करने के लिए एक अंतरराष्ट्रीय समझौते पर पहुंचने की कोशिश कर रही हैं, व्यक्तिगत देशों में सिंक और कार्बन उत्सर्जन के संतुलित अनुपात का मुद्दा औद्योगिक देशों के लिए विवाद की एक प्रमुख हड्डी बन गया है। हालांकि, वैज्ञानिकों को संदेह है कि वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड के संचय को केवल वृक्षारोपण से रोका जा सकता है।
  कार्बन बंद स्थैतिक रास्तों के माध्यम से स्थलीय जीवमंडल में लगातार घूम रहा है। वर्तमान में, जीवाश्म ईंधन के जलने के प्रभावों को प्राकृतिक प्रक्रियाओं में जोड़ा जा रहा है।

कार्बन

कार्बन    रों; मीटर।   रासायनिक तत्व (C), प्रकृति में सभी कार्बनिक पदार्थों का सबसे महत्वपूर्ण घटक है। कार्बन परमाणु कार्बन सामग्री का प्रतिशत। कार्बन के बिना जीवन असंभव है।

◁    कार्बन, वें, वें Vth परमाणु।   कार्बोनेटेड, थ, थ। कार्बन युक्त। Wth स्टील।

(lat। कार्बोनियम), आवधिक प्रणाली के समूह IV का रासायनिक तत्व। मुख्य क्रिस्टल संशोधन हीरे और ग्रेफाइट हैं। सामान्य परिस्थितियों में, कार्बन रासायनिक रूप से निष्क्रिय है; उच्च तापमान पर यह कई तत्वों (मजबूत कम करने वाले एजेंट) के साथ जोड़ती है। पृथ्वी की पपड़ी में कार्बन सामग्री 6.5 · 10 16 टन है। कार्बन की एक महत्वपूर्ण मात्रा (लगभग 10 13 टन) दहनशील खनिजों (कोयला, प्राकृतिक गैस, तेल, आदि) की संरचना में शामिल है, साथ ही साथ वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड (6 · 10) 11 टी) और हाइड्रोसेफर्स (10 14 टी)। मुख्य कार्बोनेस खनिज कार्बोनेट हैं। कार्बन में बड़ी संख्या में यौगिक बनाने की अद्वितीय क्षमता है जो लगभग असीमित असीमित कार्बन परमाणुओं से मिलकर बन सकती है। कार्बन यौगिकों की विविधता ने रसायन विज्ञान के मुख्य वर्गों में से एक के उद्भव का निर्धारण किया है - कार्बनिक रसायन। कार्बन एक बायोजेनिक तत्व है; इसके यौगिक पौधों और जानवरों के जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि में एक विशेष भूमिका निभाते हैं (औसत कार्बन सामग्री 18% है)। कार्बन अंतरिक्ष में व्यापक है; सूर्य पर, यह हाइड्रोजन, हीलियम और ऑक्सीजन के बाद 4 वें स्थान पर है।

कार्बोन (लाट। कार्बोनम, कार्बो - कोयला से), सी (पढ़ें "टी"), परमाणु संख्या 6 के साथ रासायनिक तत्व, परमाणु द्रव्यमान 12,011। प्राकृतिक कार्बन में दो स्थिर न्यूक्लिड होते हैं: 12 C, 98.892% द्रव्यमान और 13 C - 1.108%। न्यूक्लाइड्स के प्राकृतिक मिश्रण में, रेडियोधर्मी न्यूक्लाइड 14 सी (बी - ब्रैडिएटर, 5730 साल का आधा जीवन) हमेशा ट्रेस मात्रा में मौजूद होता है। यह नाइट्रोजन आइसोटोप 14 एन पर कॉस्मिक विकिरण न्यूट्रॉन की कार्रवाई के तहत वायुमंडल की निचली परतों में लगातार बनता है:
  14 7 एन + 1 0 एन = 14 6 सी + 1 1 एच।
कार्बन आवधिक प्रणाली की दूसरी अवधि में समूह IVA में स्थित है। जमीन 2 में परमाणु की बाहरी इलेक्ट्रॉन परत का विन्यास रों 2 पी 2   । सबसे महत्वपूर्ण ऑक्सीकरण अवस्थाएं +2 +4, -4, वैलेंस IV और II हैं।
तटस्थ कार्बन परमाणु की त्रिज्या 0.077 एनएम है। C 4+ आयन त्रिज्या 0.029 एनएम (समन्वय संख्या 4), 0.030 एनएम (समन्वय संख्या 6) है। तटस्थ परमाणु की क्रमिक आयनीकरण ऊर्जा 11.260, 24.382, 47.883, 64.492 और 392.09 ईवी हैं। पोलिंग इलेक्ट्रोनगेटिविटी (सेमी।   पोलिंग लाइनस) 2,5.
ऐतिहासिक पृष्ठभूमि
  कार्बन को प्राचीन काल से जाना जाता है। चारकोल अयस्कों, हीरे से धातुओं की वसूली करता था (सेमी।   हीरा (खनिज)   - मणि की तरह। 1789 में, फ्रांसीसी रसायनज्ञ ए.एल. लावोईसियर (सेमी।   लवली एंटोनी लॉरेंट)   कार्बन की प्राथमिक प्रकृति के बारे में एक निष्कर्ष निकाला।
कृत्रिम हीरे पहली बार 1953 में स्वीडिश शोधकर्ताओं द्वारा प्राप्त किए गए थे, लेकिन उनके पास परिणामों को प्रकाशित करने का समय नहीं था। दिसंबर 1954 में, कृत्रिम हीरे प्राप्त किए गए थे, और 1955 की शुरुआत में परिणाम जनरल इलेक्ट्रिक के कर्मचारियों द्वारा प्रकाशित किए गए थे। (सेमी।   सामान्य विद्युत)
यूएसएसआर में, कृत्रिम हीरे पहली बार 1960 में वी। एन। बाकुल और एलएफ वीरेशचागिन के नेतृत्व में वैज्ञानिकों के एक समूह द्वारा प्राप्त किए गए थे। (सेमी।   VERESHCHAGIN लियोनिद फेडोरोविच) .
1961 में, वी। कोर्शक के निर्देशन में सोवियत रसायनज्ञों के एक समूह ने कार्बन - कारबिन के एक रैखिक संशोधन को संश्लेषित किया। जल्द ही, कारबाइन की खोज रीस उल्कापिंड क्रेटर (जर्मनी) में की गई। 1969 में, यूएसएसआर में, हीरे के समान मूंछ को साधारण दबाव में संश्लेषित किया गया था, जिसमें उच्च शक्ति थी और व्यावहारिक रूप से दोषों से मुक्त।
1985 में क्रोटो (सेमी।   क्रोटो हेरोल्ड)   कार्बन का एक नया रूप खोजा - फुलरीन (सेमी।   फुलरीन)लेजर विकिरण द्वारा विकसित ग्रेफाइट के द्रव्यमान स्पेक्ट्रम में C 60 और C 70। Lonsdaleite उच्च दबाव में प्राप्त किया गया था।
प्रकृति में होना
  पृथ्वी की पपड़ी में सामग्री वजन से 0.48% है। जीवमंडल में संचित: जीवित पदार्थ में 18% कोयला, लकड़ी में 50%, पीट में 62%, प्राकृतिक दहनशील गैसों में 75%, दहनशील शैले में 78%, कठिन कोयला और लिग्नाइट में 80%, तेल में 85%, एन्थ्रेसाइट 96% होता है। कोयला लिथोस्फीयर का एक महत्वपूर्ण हिस्सा चूना पत्थर और डोलोमाइट में केंद्रित है। ऑक्सीकरण अवस्था में कार्बन +4 कार्बोनेट चट्टानों और खनिजों (चाक, चूना पत्थर, संगमरमर, डोलोमाइट्स) का हिस्सा है। कार्बन डाइऑक्साइड सीओ 2 (द्रव्यमान द्वारा 0.046%) वायुमंडलीय वायु का एक निरंतर घटक है। विघटित रूप में कार्बन डाइऑक्साइड नदियों, झीलों और समुद्रों के पानी में हमेशा मौजूद रहता है।
तारों के वातावरण में, ग्रहों और उल्कापिंडों में कार्बन युक्त पदार्थ पाए गए।
स्वागत
  प्राचीन काल से, कोयले को लकड़ी के अधूरे दहन द्वारा प्राप्त किया गया था। 19 वीं शताब्दी में, धातु विज्ञान में कोयला कोयले (कोक) द्वारा बदल दिया गया था।
वर्तमान में, क्रैकिंग का उपयोग करके शुद्ध कार्बन का औद्योगिक उत्पादन (सेमी।   खुर)   प्राकृतिक गैस मीथेन (सेमी।   मीथेन)   सीएच 4:
सीएच 4 = सी + 2 एच 2
चिकित्सा प्रयोजनों के लिए कोयले को नारियल के छिलके को जलाकर तैयार किया जाता है। प्रयोगशाला उपयोग के लिए, साफ कोयला जिसमें गैर-दहनशील अशुद्धियां नहीं होती हैं, चीनी के अधूरे जलने से प्राप्त होता है।
भौतिक और रासायनिक गुण
  कार्बन गैर-धातु है।
कार्बन यौगिकों की विविधता को इसके परमाणुओं की एक दूसरे के साथ बंधने की क्षमता द्वारा समझाया जाता है, जिससे थोक संरचनाएं, परतें, चेन, चक्र बनते हैं। कार्बन के चार एलोट्रोपिक संशोधनों को जाना जाता है: हीरा, ग्रेफाइट, कार्बिन, और फुलराइट। चारकोल में एक अव्यवस्थित ग्रेफाइट संरचना के साथ सबसे छोटे क्रिस्टल होते हैं। इसका घनत्व 1.8-2.1 g / cm 3 है। Soot एक अत्यधिक क्रश किया हुआ ग्रेफाइट है।
हीरा एक खनिज है जिसमें एक घन चेहरा केंद्रित जाली है। हीरे में C परमाणु होते हैं एसपी 3   - संकरित अवस्था। प्रत्येक परमाणु 4 पड़ोसी सी परमाणुओं के साथ 4 सहसंयोजक एस-बांड बनाता है, जो टेट्राहेड्रोन के केंद्र में स्थित होता है, जिसके केंद्र में सी परमाणु होता है। टेट्राहेड्रोन में परमाणुओं के बीच की दूरी 0.154 एनएम है। इलेक्ट्रॉनिक चालकता अनुपस्थित है, बैंड अंतराल 5.7 ईवी है। सभी सरल पदार्थों में से, हीरे की प्रति इकाई मात्रा में परमाणुओं की अधिकतम संख्या होती है। इसका घनत्व 3.51 g / cm3 है। मोह कठोरता (सेमी।   MOOS SCALE)   10 के रूप में लिया गया है। एक हीरे को केवल दूसरे हीरे के साथ खरोंच किया जा सकता है; लेकिन यह नाजुक है और, जब मारा जाता है, तो यह अनियमित आकार के टुकड़ों में टूट जाता है। ऊष्मागतिक रूप से केवल उच्च दबाव पर स्थिर। हालाँकि, 1800 ° C पर, हीरे का ग्रेफाइट में रूपांतरण जल्दी होता है। हीरे में ग्रेफाइट का उलटा परिवर्तन 2700 ° C और 11-12 GPa का दबाव होता है।
ग्रेफाइट एक षट्कोणीय क्रिस्टल जाली के साथ एक स्तरित गहरे भूरे रंग का पदार्थ है। तापमान और दबावों की एक विस्तृत श्रृंखला में थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर। इसमें परमाणुओं के नियमित हेक्सागोन्स द्वारा निर्मित समानांतर परतें होती हैं। प्रत्येक परत के कार्बन परमाणु आसन्न परतों में स्थित हेक्सागोन्स के केंद्रों के विपरीत स्थित होते हैं; परतों की स्थिति को एक के माध्यम से दोहराया जाता है, और प्रत्येक परत को 0.1418 एनएम द्वारा क्षैतिज दिशा में दूसरे के सापेक्ष स्थानांतरित किया जाता है। परमाणुओं, सहसंयोजक के बीच संबंध की परत के अंदर, गठित एसपी 2   संकर कक्षा। परतों के बीच के कनेक्शन कमजोर वैन डेर वाल्स द्वारा किए जाते हैं (सेमी।   INTERMOLECULAR साक्षात्कार)   इसलिए, ग्रेफाइट को आसानी से स्तरीकृत किया जाता है। यह राज्य चौथे प्रच्छन्न पी-बॉन्ड को स्थिर करता है। ग्रेफाइट में अच्छी विद्युत चालकता होती है। ग्रेफाइट का घनत्व 2.1-2.5 किग्रा / डीएम 3 है।
सभी एलोट्रोपिक संशोधनों में, सामान्य परिस्थितियों में, कार्बन रासायनिक रूप से निष्क्रिय है। रासायनिक प्रतिक्रियाओं में गर्म होने पर ही प्रवेश करता है। इस मामले में, श्रृंखला की कालिख-चारकोल-ग्रेफाइट-हीरे में कार्बन की रासायनिक गतिविधि कम हो जाती है। हवा में लपट 300 डिग्री सेल्सियस, हीरे तक गर्म हो जाती है - 850-1000 डिग्री सेल्सियस पर। दहन के दौरान, कार्बन डाइऑक्साइड सीओ 2 और सीओ का गठन होता है। कोयले के साथ कार्बन डाइऑक्साइड को गर्म करने से कार्बन मोनोऑक्साइड (II) ऑक्साइड भी बनता है:
CO 2 + C = 2CO
C + H 2 O (सुपरहिट स्टीम) = CO + H 2
सिंथेसाइज्ड कार्बन मोनोऑक्साइड C 2 O 3।
सीओ 2 एक अम्लीय ऑक्साइड है, यह एक कमजोर, अस्थिर कार्बोनिक एसिड एच 2 सीओ 3 के साथ प्रतिक्रिया करता है जो केवल अत्यधिक पतला ठंड जलीय समाधानों में मौजूद है। कार्बोनिक एसिड के लवण - कार्बोनेट (सेमी।   कार्बोनेट)   (के 2 सीओ 3, सीएसीओ 3) और बाइकार्बोनेट (सेमी।   हाइड्रोकार्बन)   (NaHCO 3, Ca (HCO 3) 2)।
हाइड्रोजन के साथ (सेमी।   हाइड्रोजन)   हाईड्रोकार्बन के मिश्रण से 1200 ° C से ऊपर के तापमान पर ग्रेफाइट और चारकोल प्रतिक्रिया करते हैं। 900 डिग्री सेल्सियस पर फ्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया करने से फ्लूरोकार्बन यौगिकों का मिश्रण बनता है। एक नाइट्रोजन वातावरण में कार्बन इलेक्ट्रोड के बीच एक विद्युत निर्वहन पारित करना, सियान गैस (सीएन) 2 प्राप्त करें; अगर हाइड्रोजन गैस के मिश्रण में मौजूद है, तो हाइड्रोसिनेनिक एसिड HCN बनता है। बहुत अधिक तापमान पर, ग्रेफाइट सल्फर के साथ अभिक्रिया करता है, (सेमी।   सीरा)   सिलिकॉन, बोरान, कार्बाइड का निर्माण - CS 2, SiC, B 4 C।
उच्च तापमान पर धातुओं के साथ ग्रेफाइट की परस्पर क्रिया द्वारा कार्बाइड का उत्पादन होता है: सोडियम कार्बाइड ना 2 C 2, कैल्शियम कार्बाइड CaC 2, मैग्नीशियम कार्बाइड Mg 2 C 3, एल्यूमीनियम कार्बाइड Al 4 C 3। ये कार्बाइड आसानी से धातु हाइड्रॉक्साइड और इसी हाइड्रोकार्बन से पानी से विघटित हो जाते हैं:
अल 4 सी 3 + 12 एच 2 ओ = 4 एएल (ओएच) 3 + 3 सीएच 4
संक्रमण धातुओं के साथ, कार्बन रूपों में धातु की तरह रासायनिक रूप से प्रतिरोधी कार्बाइड होते हैं, उदाहरण के लिए, आयरन कार्बाइड (सीमेंटाइट) Fe 3 C, क्रोमियम कार्बाइड Cr 2 C 3, और टंगस्टन कार्बाइड WС। कार्बाइड क्रिस्टलीय पदार्थ हैं, एक रासायनिक बंधन की प्रकृति अलग हो सकती है।
गर्म होने पर, कोयले कई धातुओं को अपने आक्साइड से हटा देते हैं:
FeO + C = Fe + CO,
2CuO + C = 2Cu + CO 2
गर्म होने पर, यह सल्फर (VI) से सल्फर (IV) तक केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड को कम करता है:
2H 2 SO 4 + C = CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O
3500 डिग्री सेल्सियस और सामान्य दबाव में, कार्बन उच्चतर होता है।
आवेदन
  दुनिया में खपत ऊर्जा के सभी प्राथमिक स्रोतों का 90% से अधिक जीवाश्म ईंधन से आता है। निकाले गए ईंधन का 10% प्लास्टिक के उत्पादन के लिए मुख्य कार्बनिक और पेट्रोकेमिकल संश्लेषण के लिए एक कच्चे माल के रूप में उपयोग किया जाता है।
शारीरिक प्रभाव
कार्बन - सबसे महत्वपूर्ण पोषक तत्व, जीवों और उनके आजीविका (बायोपॉलिमर, विटामिन, हार्मोन, न्यूरोट्रांसमीटर और अन्य) के निर्माण में शामिल कार्बनिक यौगिकों की एक संरचनात्मक इकाई है। शुष्क पदार्थ प्रति जीवित जीवों में कार्बन 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, कार्बनिक यौगिकों के ऑक्सीडेटिव अपघटन बाहरी वातावरण में सीओ 2 की रिहाई के साथ होता है। कार्बन डाइऑक्साइड (सेमी।   कार्बन डायोक्साइड)   , जैविक तरल पदार्थ और प्राकृतिक जल में घुलित, पर्यावरण की अम्लता के रखरखाव में भाग लेता है जो जीवन के लिए इष्टतम है। CaCO 3 की संरचना में, कार्बन कई अकशेरूकीय के बाहरी कंकाल बनाता है, जो कोरल, अंडशेल में समाहित होता है।
विभिन्न उत्पादन प्रक्रियाओं में, कोयले, कालिख, ग्रेफाइट, हीरे के कण वायुमंडल में प्रवेश करते हैं और इसमें एरोसोल के रूप में होते हैं। एमपीसी कार्बन डाई के लिए काम कर रहे कमरे में 4.0 मिलीग्राम / मी 3, कोयले 10 मिलीग्राम / मी 3 के लिए।

विश्वकोश शब्दकोश. 2009 .

देखें कि कार्बन अन्य शब्दकोशों में क्या है:

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  - (अव्य। कार्बोनियम) C, रसायन। आवर्त सारणी के तत्व IV, परमाणु संख्या 6, परमाणु द्रव्यमान 12,011। मुख्य क्रिस्टल संशोधन हीरे और ग्रेफाइट हैं। सामान्य परिस्थितियों में, कार्बन रासायनिक रूप से निष्क्रिय है; उच्च पर ... ... बड़ा विश्वकोश शब्दकोश

  - (कार्बोनियम), सी, आवधिक प्रणाली के समूह IV के रासायनिक तत्व, परमाणु संख्या 6, परमाणु द्रव्यमान 12,011; अधातु। 2.3 की पपड़ी में सामग्री वजन से 10 2%? कार्बन के मुख्य क्रिस्टलीय रूप हीरे और ग्रेफाइट हैं। कार्बन मुख्य घटक है ... आधुनिक विश्वकोश

कार्बन   - (कार्बोनियम), सी, आवधिक प्रणाली के समूह IV के रासायनिक तत्व, परमाणु संख्या 6, परमाणु द्रव्यमान 12,011; अधातु। वजन द्वारा पृथ्वी की पपड़ी में सामग्री 2,3´10 2%। कार्बन के मुख्य क्रिस्टलीय रूप हीरे और ग्रेफाइट हैं। कार्बन मुख्य घटक है ... इलस्ट्रेटेड एनसाइक्लोपीडिक शब्दकोश

कार्बन - (1) रसायन तत्व, प्रतीक C (lat। कार्बोनियम), पर। और। 6, पर एम 12,011। यह कई एलोट्रोपिक संशोधनों (रूपों) (हीरा, ग्रेफाइट, और शायद ही कभी कार्बिन, चोइट, और उल्कापिंड craters में lonsdaleite) में मौजूद है। 1961 के बाद से, 12C समस्थानिक के परमाणु का द्रव्यमान अपनाया गया है ... बड़ा पॉलिटेक्निक विश्वकोश

कार्बन प्रकृति में पाया जाता है, दोनों मुक्त अवस्था में और यौगिकों के रूप में। फ्री कार्बन हीरे और ग्रेफाइट के रूप में पाया जाता है। कुछ जीवाश्म कोयले में 99% तक कार्बन होता है। जीवाश्म कोयले के अलावा, पृथ्वी के आंत्रों में तेल के बड़े संचय होते हैं, जो मुख्य रूप से हाइड्रोकार्बन का मिश्रण होते हैं। यद्यपि क्रस्ट में कार्बन की मात्रा कम है (0.09%), यह तत्व, नाइट्रोजन, सल्फर और फॉस्फोरस के साथ, पृथ्वी पर जीवन का आधार है। इसके यौगिकों की विविधता से, कार्बन रसायन विज्ञान में एक विशेष स्थान रखता है। वर्तमान में, अध्ययन किए गए कार्बन यौगिकों की संख्या लगभग 2 मिलियन अनुमानित है, जबकि अन्य सभी तत्वों के यौगिकों को एक साथ लिया गया है, केवल हजारों की संख्या में हैं।

हीरा एक रंगहीन, पारदर्शी पदार्थ होता है, जो प्रकाश की किरणों का अत्यधिक अपवर्तन करता है। सभी सरल पदार्थों में से, इसमें प्रति इकाई मात्रा में परमाणुओं की अधिकतम संख्या है। यह, साथ ही कार्बन परमाणुओं के बीच उच्च बंधन ताकत, इस तथ्य से जुड़ा है कि हीरा कठोरता में सभी ज्ञात पदार्थों की तुलना में कठिन है। बहुत कठोर होने के नाते, एक हीरा एक ही समय में नाजुक होता है और स्टील मोर्टार में पाउडर के लिए जमीन हो सकता है। ग्राउंड पारदर्शी हीरे कहलाते हैं हीरे.

हीरे की कम प्रतिक्रिया होती है। यह प्रकाश के एक मजबूत उत्सर्जन (Lavoisier) के साथ कार्बन डाइऑक्साइड में बदलकर केवल 8000 पर ऑक्सीजन में जलता है। एसिड, बेस और हैलोजन हीरे के साथ प्रतिक्रिया नहीं करते हैं, लेकिन क्लोरीन (कैल्शियम हाइपोक्लोराइट) घोल इसका ऑक्सीकरण करता है।

कम तापमान पर, कोयला और ग्रेफाइट अपेक्षाकृत निष्क्रिय होते हैं, हालांकि कोयले के बड़े द्रव्यमान के सहज दहन के मामलों को जाना जाता है। गर्म होने पर, उनकी गतिविधि बढ़ जाती है। कोयला एक अच्छा कम करने वाला एजेंट है, जो धातु आक्साइड से ऑक्सीजन निकालता है। इस प्रकार, कई धातुएं गल जाती हैं।

मेमो + एन / 2 सी = एमएमई + एन / 2 सीओ 2

जब हवा में जलाया जाता है, तो कार्बन दो यौगिक बनाता है: ऑक्सीजन की अधिकता के साथ कार्बन डाइऑक्साइड CO2

और इसकी कमी के साथ कार्बन मोनोऑक्साइड

कार्बन मोनोऑक्साइड रंगहीन और गंधहीन होता है। जब यह अंदर जाता है, तो एक व्यक्ति का रक्त इस गैस के साथ संतृप्त होता है, जिससे रक्त में ऑक्सीजन की एकाग्रता में मजबूत कमी होती है, व्यक्ति तब सो जाता है, और एक सपने में, घुटन से मृत्यु होती है। ऐसे मामलों को देश के घरों के निवासियों के लिए जाना जाता है, जहां एक स्टोव या स्नान होता है।

सूर्य के प्रकाश में या सक्रिय कार्बन (उत्प्रेरक) की उपस्थिति में, कार्बन मोनोऑक्साइड सीधे क्लोरीन के साथ मिलकर एक अत्यंत विषैली गैस बनाता है। एक विषैली गैस

CO + Cl2 = COCl2

परिसर में आग लगने की स्थिति में, ऑक्सीजन की कमी के कारण कार्बन मोनोऑक्साइड का निर्माण होता है, और आणविक क्लोरीन को क्लोरीन युक्त पॉलिमर सामग्री से जारी किया जा सकता है। आग लगने की स्थिति में इन गैसों का परस्पर संपर्क फॉस्जीन उत्पन्न कर सकता है।

बहुत अधिक तापमान पर, कार्बन हाइड्रोजन, सल्फर, सिलिकॉन, बोरॉन और कई धातुओं के साथ मिल जाता है। कार्बन के साथ धातु के यौगिकों को कार्बाइड कहा जाता है। .

कार्बाइड क्रिस्टलीय शरीर हैं। उनमें रासायनिक बंधन की प्रकृति भिन्न हो सकती है। इस प्रकार, आवधिक प्रणाली के समूहों I, II और III के मुख्य उपसमूहों के कई धातु कार्बाइड आयनिक बंधों की प्रबलता वाले नमक जैसे यौगिक हैं। इनमें एल्यूमीनियम कार्बाइड्स Al4C3 और कैल्शियम CaC2 शामिल हैं। पानी के साथ बातचीत करते समय, ये कार्बाइड (अकार्बनिक यौगिक) मीथेन और एसिटिलीन (कार्बनिक यौगिक) देते हैं

Al4C3 + 12H2O = 4Al (OH) 3 + 3CH4

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

जब मैग्नीशियम कार्बाइड Mg2C3 पानी के साथ बातचीत करता है, तो अधिक जटिल कार्बनिक यौगिक प्रोपिन (मिथाइलैसेटिलीन) सीएच 3-सीएचसीएच प्राप्त होता है।

सिलिकॉन कार्बाइड्स SiC और बोरान B4C में, परमाणुओं द्वारा शहद का बंधन सहसंयोजक होता है। इन पदार्थों की विशेषता उच्च कठोरता, अपवर्तनीयता और रासायनिक जड़ता है।

समूह IV-VIII के उपसमूहों की अधिकांश धातुएँ कार्बाइड का निर्माण करती हैं, जिसमें बंध धातु के करीब होता है, जिसके परिणामस्वरूप ये कार्बाइड धातुओं के समान कुछ मामलों में होते हैं, उदाहरण के लिए, उनके पास महत्वपूर्ण विद्युत चालकता होती है। वे उच्च कठोरता और अपवर्तकता की विशेषता भी हैं; इस समूह के कार्बाइड का उपयोग कई उद्योगों में किया जाता है।

लोहे और स्टील के अधिकांश मूल्यवान गुण उनमें लौह कार्बाइड Fe3C की उपस्थिति के कारण हैं।

जब कार्बन डाइऑक्साइड पानी में घुल जाता है, तो बहुत कमजोर कार्बोनिक एसिड बनता है।

CO2 + H2O = H2CO3

इस प्रतिक्रिया का संतुलन दृढ़ता से बाईं ओर स्थानांतरित कर दिया गया है, केवल बहुत कम मात्रा में भंग कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बोनिक एसिड में बदल दिया जाता है।

कमजोर आधारों के साथ, ज्यादातर मामलों में कार्बोनिक एसिड केवल मूल लवण देता है। प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले खनिज - (CuOH) 2CO3 (बेस साल्ट) को मैलाकाइट कहा जाता है। कैल्शियम कार्बोनेट CaCO3 प्रकृति में कार्बोनेट लवण के बीच आम है। यह चूना पत्थर, चाक और के रूप में पाया जाता है संगमरमर . रोजमर्रा की जिंदगी में, सोडियम कार्बोनेट-सोडा Na2CO3 अच्छी तरह से जाना जाता है। सोडा रासायनिक उद्योग के मुख्य उत्पादों में से एक है। कांच, साबुन, लुगदी और कागज, कपड़ा, तेल और अन्य उद्योगों द्वारा बड़ी मात्रा में इसका सेवन किया जाता है। पोटेशियम कार्बोनेट, या पोटाश, K2CO3 का उपयोग फोटोग्राफी में, दुर्दम्य ग्लास के निर्माण में, साबुन का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।

कार्बन (लाट। कार्बोनियम) आवर्त सारणी के समूह IV का एक रासायनिक तत्व है; परमाणु संख्या 6, परमाणु द्रव्यमान 12.0 11।
इस पदार्थ के साथ एक व्यक्ति के परिचित की कहानी समय में बहुत पीछे चली जाती है। कार्बन की खोज करने वाले व्यक्ति का नाम अज्ञात है, यह अज्ञात है कि शुद्ध कार्बन का कौन सा रूप - ग्रेफाइट या हीरा - पहले खोजा गया था।

वजन में क्रस्ट में कार्बन सामग्री 2.3 10-2% है। कार्बन पौधे और पशु जगत का मुख्य घटक है। सभी दहनशील खनिज - तेल, गैस, पीट, शेल - कार्बन आधार पर बनाए जाते हैं, कोयला विशेष रूप से कार्बन में समृद्ध है। अधिकांश कार्बन खनिजों में केंद्रित है, CaCO3 चूना पत्थर और CaMg (CO3) 2 डोलोमाइट, जो क्षारीय पृथ्वी धातु लवण और कमजोर कार्बोनिक एसिड H2CO3 हैं। महत्वपूर्ण तत्वों में से, कार्बन सबसे महत्वपूर्ण है: हमारे ग्रह पर जीवन कार्बन के आधार पर बनाया गया है। क्यों? इस प्रश्न का उत्तर डीआई मेंडेलीव के रसायन विज्ञान के मूल सिद्धांतों में पाया जाता है: "कार्बन प्रकृति में पाया जाता है, दोनों स्वतंत्र और कनेक्टिंग अवस्था में, विभिन्न रूपों और प्रकारों में ... कार्बन परमाणुओं की एक दूसरे से जुड़ने और कणों के उत्पादन की क्षमता सभी कार्बन यौगिकों में स्वयं प्रकट होता है ... तत्वों में से कोई भी ... जटिलता की क्षमता कार्बन के समान ही विकसित होती है ... तत्वों का एक भी जोड़ा हाइड्रोजन के साथ कार्बन के रूप में कई यौगिक नहीं देता है। "
वास्तव में, कार्बन परमाणु आपस में और कई अन्य तत्वों के परमाणुओं के साथ विभिन्न प्रकार के पदार्थों का संयोजन कर सकते हैं। उनके रासायनिक बंधन प्राकृतिक कारकों के प्रभाव में हो सकते हैं और टूट सकते हैं। यह प्रकृति में कार्बन चक्र की उत्पत्ति है: वातावरण से पौधों तक, पौधों से जानवरों के जीवों तक, उनसे निर्जीव प्रकृति तक, आदि। जहां कार्बन होता है, वहां विभिन्न प्रकार के पदार्थ होते हैं, जहां कार्बन होता है, आणविक वास्तुकला में विभिन्न निर्माण होते हैं।
क्रस्ट में कार्बन के संचय के साथ कई अन्य तत्वों के संचय के साथ जुड़ा हुआ है, अघुलनशील कार्बोनेट्स के रूप में अवक्षेपित, आदि। पृथ्वी की पपड़ी में CO2 और कार्बोनिक एसिड एक महत्वपूर्ण भू-रासायनिक भूमिका निभाते हैं। ज्वालामुखी के दौरान CO2 की एक बड़ी मात्रा उत्सर्जित होती है - पृथ्वी के इतिहास में यह जीवमंडल के लिए मुख्य कार्बन स्रोत था।
कार्बनिक की तुलना में कार्बन अकार्बनिक यौगिकों की मात्रा बहुत कम है। हीरे, ग्रेफाइट, कोयले के रूप में कार्बन गर्म होने पर ही यौगिक में प्रवेश करता है। उच्च तापमान पर, यह कार्बाइड बनाने के लिए धातुओं और कुछ गैर-धातुओं, जैसे बोरान के साथ जोड़ती है।
अकार्बनिक कार्बन यौगिकों में से, कार्बोनेट लवण, कार्बन डाइऑक्साइड सीओ 2 (कार्बन डाइऑक्साइड) और कार्बन मोनोऑक्साइड सीओ सबसे प्रसिद्ध हैं। तीसरा ऑक्साइड सी 3 ओ 2 एक रंगहीन गैस है जिसमें एक अप्रिय तीखी गंध होती है।
पृथ्वी के वायुमंडल में 2.3 10 ^ 12 टन CO2 डाइऑक्साइड - श्वसन और दहन का एक उत्पाद है। यह पौधे के विकास के लिए मुख्य कार्बन स्रोत है। सीओ कार्बन मोनोऑक्साइड, जिसे कार्बन मोनोऑक्साइड के रूप में जाना जाता है, ईंधन के अधूरे दहन के दौरान बनता है: ऑटोमोबाइल आदि के निकास गैसों में।
उद्योग में, कार्बन मोनोऑक्साइड सीओ का उपयोग एक रिडक्टेंट के रूप में किया जाता है (उदाहरण के लिए, ब्लास्ट फर्नेस में लोहे के गलाने में) और कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के लिए। उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया द्वारा मिथाइल अल्कोहल:
CO + 2H2\u003e CH3OH
एलीमेंटल कार्बन एलोट्रोपिक संशोधनों का निर्माण करता है: हीरा एक स्थानिक, थोक संरचना का एक अकार्बनिक बहुलक है, ग्रेफाइट एक प्लांटर संरचना का एक बहुलक है, कार्बिन एक रैखिक कार्बन बहुलक है जो दो रूपों में मौजूद है जो रासायनिक बांड के चरित्र और प्रत्यावर्तन में भिन्न हैं।
हीरा कार्बन का एक क्रिस्टलीय रूप है, एक दुर्लभ खनिज जो क्रिस्टलीय बोरान नाइट्राइड को छोड़कर सभी प्राकृतिक और कृत्रिम सामग्रियों की कठोरता में श्रेष्ठ है। कटने के बाद, हीरे के बड़े क्रिस्टल हीरे - हीरे के सबसे कीमती में बदल जाते हैं।
XVII सदी के अंत में। फ्लोरेंटाइन वैज्ञानिकों एवेर्नी और तर्डजोनी ने कई छोटे हीरे को एक बड़े में फ्यूज करने की कोशिश की, आग लगाने वाले ग्लास की मदद से उन्हें धूप से गर्म किया। हीरे गायब हो गए, हवा में जल गए ... फ्रांसीसी रसायनज्ञ ए। लवाइसियर से लगभग सौ साल पहले 1772 में न केवल इस अनुभव को दोहराया गया, बल्कि हीरे के गायब होने के कारणों को भी समझाया: अन्य प्रयोगों की तरह ही जले हुए बहुमूल्य हीरे का एक क्रिस्टल फास्फोरस और कोयले के टुकड़े जल गए। और केवल 1797 में, अंग्रेजी वैज्ञानिक एस। टेनेंट ने हीरे और कोयले की प्रकृति की पहचान साबित की। उन्होंने पाया कि कोयले के दहन के बाद कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा और समान वजन का हीरा एक ही निकला। उसके बाद, कई बार उन्होंने उच्च तापमान और दबावों पर ग्रेफाइट, कोयला और कार्बन युक्त सामग्रियों से कृत्रिम तरीकों से हीरा प्राप्त करने की कोशिश की। कभी-कभी, इन प्रयोगों के बाद, हीरे के छोटे-छोटे क्रिस्टल पाए गए, लेकिन एक बार भी सफल प्रयोग करना संभव नहीं था।
1939 में सोवियत भौतिक विज्ञानी ओ। आई। लीपुनस्की के बाद हीरे का संश्लेषण संभव हो गया, जिन स्थितियों के तहत ग्रेफाइट हीरे में बदल सकता है (लगभग 60,000 एटीएम का दबाव, तापमान 1600-2000 ° С)। 50 के दशक में। हमारी शताब्दी में लगभग एक साथ कई देशों में, USSR सहित, कृत्रिम हीरे औद्योगिक परिस्थितियों में प्राप्त किए गए थे। डायमंड ड्रिल बिट्स, डायमंड कटिंग टूल्स, डायमंड पीस व्हील्स मज़बूती से और लंबे समय तक काम करते हैं। कृत्रिम हीरे, साथ ही साथ प्राकृतिक क्रिस्टल, आधुनिक तकनीक में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।
एक और शुद्ध कार्बन बहुलक, ग्रेफाइट, और भी अधिक व्यापक रूप से व्यवहार में उपयोग किया जाता है। एक ग्रेफाइट क्रिस्टल में, एक ही विमान में पड़े कार्बन परमाणु नियमित रूप से हेक्सागोन में मजबूती से जुड़े होते हैं। हेक्सागोन आम चेहरे के साथ बंडल प्लेन बनाते हैं। विभिन्न पैक के कार्बन परमाणुओं के बीच के बंधन कमजोर हैं। इसके अलावा, एक ही विमान के आसन्न परमाणुओं के बीच विभिन्न विमानों के कार्बन परमाणुओं के बीच की दूरी लगभग 2.5 गुना अधिक है। इसलिए, ग्रेफाइट क्रिस्टल को अलग-अलग पैमानों में विभाजित करने के लिए एक छोटा प्रयास पर्याप्त है। यही कारण है कि ग्रेफाइट पेंसिल कोर कागज पर एक निशान छोड़ देता है। एक ही विमान में पड़े कार्बन परमाणुओं के बीच के बंधन को नष्ट करना अतुलनीय रूप से अधिक कठिन है। इन बांडों की ताकत ग्रेफाइट के उच्च रासायनिक प्रतिरोध का कारण है। यहां तक ​​कि गर्म क्षार और एसिड, केंद्रित नाइट्रिक एसिड के अपवाद के साथ, इसे प्रभावित नहीं करते हैं।
उच्च रासायनिक प्रतिरोध के अलावा, ग्रेफाइट में भी उच्च तापमान प्रतिरोध होता है: इससे बने उत्पादों का उपयोग 3,700 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर किया जा सकता है। विद्युत प्रवाह का संचालन करने की क्षमता ने ग्रेफाइट के कई अनुप्रयोगों की पहचान की है। यह इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग, धातु विज्ञान, पाउडर के उत्पादन, परमाणु प्रौद्योगिकी में आवश्यक है। उच्चतम शुद्धता के ग्रेफाइट का उपयोग रिएक्टर निर्माण में एक प्रभावी न्यूट्रॉन मॉडरेटर के रूप में किया जाता है।
रैखिक कार्बन बहुलक - कार्बिन - का उपयोग अभी भी सीमित समय के लिए किया जाता है। कार्बाइन अणु में, कार्बन परमाणुओं को बारी-बारी से ट्रिपल और एकल बांड के साथ जंजीर किया जाता है। यह पदार्थ पहली बार सोवियत रसायनविद् वी.वी. कोर्शाक, ए.एम. स्लादकोव, वी.आई. कासाटोचिन और यू.पी. कुदरीवत्सेव ने 1960 के दशक के प्रारंभ में प्राप्त किया था। यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज के इंस्टीट्यूट ऑफ ऑर्गेनोलेमेंट कम्पाउंड्स में। कार्बिन में अर्धचालक गुण होते हैं, और प्रकाश की कार्रवाई के तहत, इसकी चालकता बहुत बढ़ जाती है। पहला व्यावहारिक अनुप्रयोग इस संपत्ति पर आधारित है - फोटोवोल्टिक कोशिकाओं में।
कार्बाइन के एक अन्य रूप के अणु में - पॉलीकुमुलिन, जो पहली बार यूएसएसआर में भी प्राप्त किया गया था, कार्बन परमाणुओं को कार्बीने की तुलना में अलग-अलग तरीके से जोड़ा जाता है - केवल डबल बांड द्वारा।
विज्ञान के लिए जाने जाने वाले कार्बनिक यौगिकों की संख्या - कार्बन यौगिक - 5 मिलियन तक पहुँचती है। पॉलिमर की रसायन विज्ञान - प्राकृतिक और सिंथेटिक - इन सबसे ऊपर, कार्बन यौगिकों की रसायन विज्ञान भी है। कार्बन के कार्बनिक यौगिक कार्बनिक रसायन, जैव रसायन, प्राकृतिक यौगिकों के रसायन विज्ञान जैसे स्वतंत्र विज्ञानों का अध्ययन करते हैं।
मनुष्य के जीवन में कार्बन यौगिकों का मूल्य अमूल्य है - बाध्य कार्बन हर जगह हमें घेरता है: वायुमंडल और स्थलमंडल में, पौधों और जानवरों में, हमारे कपड़ों और भोजन में। कार्बन यौगिक मानव शरीर के अस्तित्व में ही एक बड़ी भूमिका निभाते हैं।