कार्बन का खनन कैसे किया जाता है। तकनीकी कार्बन, इसका उत्पादन

कार्य योजना:

परिचय

कार्बन परमाणु की संरचना।

प्रकृति में वितरण।

कार्बन प्राप्त करना।

भौतिक और रासायनिक गुण।

राष्ट्रीय आर्थिक महत्व।

शरीर में कार्बन।

ग्रंथ सूची।

परिचय

कार्बन (अव्य। कार्बोनियम), सी - आवधिक के समूह IV का एक रासायनिक तत्व
मेंडेलीव के सिस्टम। दो स्थिर आइसोटोप 12C (98.892%) और 13C ज्ञात हैं
(1,108 %).

कार्बन प्राचीन काल से जाना जाता है। लकड़ी का कोयलाके लिए सेवा की
अयस्कों से धातुओं की वसूली, हीरा - एक कीमती पत्थर की तरह।
बहुत बाद में, क्रूसिबल और के निर्माण के लिए ग्रेफाइट का उपयोग किया जाने लगा
पेंसिल।

1778 में, के. शेहेल ने ग्रेफाइट को साल्टपीटर से गर्म करके खोजा कि उसी समय,
कोयले को साल्टपीटर के साथ गर्म करने से कार्बन डाइऑक्साइड निकलती है।
ए। लेवोज़ियर के प्रयोगों के परिणामस्वरूप हीरे की रासायनिक संरचना स्थापित की गई थी
(1772) हवा में हीरे के दहन के अध्ययन और एस. टेनेंट के शोध पर
(1797), जिन्होंने यह सिद्ध किया कि हीरा और कोयला एक ही मात्रा में देते हैं
ऑक्सीकरण समान मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड। एक रसायन के रूप में कार्बन
इस तत्व को केवल 1789 में ए. लेवोजियर द्वारा पहचाना गया था। लैटिन नाम
कार्बोनियम ने कार्बन - कोयले से कार्बन प्राप्त किया।

कार्बन परमाणु की संरचना।

द्रव्यमान 12 के सबसे स्थिर कार्बन समस्थानिक का नाभिक (बहुतायत
98.9%) में 6 प्रोटॉन और 6 न्यूट्रॉन (12 न्यूक्लियॉन) तीन में व्यवस्थित हैं
चौकड़ी, प्रत्येक में 2 प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन होते हैं, एक नाभिक के समान
हीलियम। कार्बन का एक और स्थिर समस्थानिक 13C (लगभग 1.1%), और ट्रेस में है
मात्रा, प्रकृति में एक अवधि के साथ एक अस्थिर आइसोटोप 14C मौजूद है
अर्ध-आयु 5730 वर्ष, आविष्ट?-विकिरण। सामान्य कार्बन में
जीवित पदार्थ के चक्र में CO2 के रूप में तीनों समस्थानिक शामिल हैं। मौत के बाद
जीवित जीव, कार्बन की खपत बंद हो जाती है और इसे दिनांकित किया जा सकता है
14सी रेडियोधर्मिता के स्तर को मापने के द्वारा सी-युक्त वस्तुएं। पतन
?-14CO2 का विकिरण मृत्यु के बाद के समय के समानुपाती होता है।
1960 में, W. लिब्बी को रेडियोधर्मी कार्बन के साथ अनुसंधान के लिए सम्मानित किया गया
नोबेल पुरस्कार।

जमीनी अवस्था में, कार्बन के 6 इलेक्ट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन बनाते हैं
कॉन्फ़िगरेशन 1s22s22px12py12pz0. दूसरे स्तर के चार इलेक्ट्रॉन
वैलेंस हैं, जो IVA समूह में कार्बन की स्थिति से मेल खाती हैं
आवधिक प्रणाली। चूंकि एक गैस में एक परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन की टुकड़ी के लिए
चरण में बहुत अधिक ऊर्जा (लगभग 1070 kJ/mol) की आवश्यकता होती है, कार्बन नहीं बनता है
अन्य तत्वों के साथ आयनिक बंधन, क्योंकि इसके लिए आवश्यकता होगी
एक सकारात्मक आयन बनाने के लिए एक इलेक्ट्रॉन का पृथक्करण। रखना
इलेक्ट्रोनगेटिविटी 2.5 के बराबर है, कार्बन एक मजबूत नहीं दिखाता है
इलेक्ट्रॉन आत्मीयता, क्रमशः, एक सक्रिय स्वीकर्ता नहीं होना
इलेक्ट्रॉनों। इसलिए, यह एक नकारात्मक कण के गठन के लिए इच्छुक नहीं है
शुल्क। लेकिन बंधन की आंशिक रूप से आयनिक प्रकृति के साथ, कुछ यौगिक
कार्बन मौजूद है, उदाहरण के लिए, कार्बाइड। यौगिकों में, कार्बन प्रदर्शित करता है
ऑक्सीकरण अवस्था 4. ताकि चार इलेक्ट्रॉन भाग ले सकें
आबंधों के निर्माण के लिए 2s इलेक्ट्रॉनों का वियोजन करना और कूदना आवश्यक है
इन इलेक्ट्रॉनों में से एक 2pz कक्षीय में; इस मामले में, 4
उनके बीच 109° के कोण के साथ चतुष्फलकीय बंध। यौगिकों में, वैलेंस
कार्बन के इलेक्ट्रॉन केवल आंशिक रूप से इससे दूर होते हैं, इसलिए कार्बन
पड़ोसी C-C परमाणुओं के बीच मजबूत सहसंयोजक बंधन बनाता है
एक साझा इलेक्ट्रॉन जोड़ी का उपयोग करना। ऐसे बंधन को तोड़ने की ऊर्जा 335 है
kJ/mol, जबकि Si-Si बॉन्ड के लिए यह केवल 210 kJ/mol है,
इसलिए लंबी-सी-सी-श्रृंखलाएं अस्थिर हैं। बंधन की सहसंयोजक प्रकृति
के साथ अत्यधिक प्रतिक्रियाशील हलोजन के यौगिकों में भी बनी रहती है
कार्बन, CF4 और CCl4। कार्बन परमाणु प्रदान करने में सक्षम हैं
प्रत्येक कार्बन परमाणु से एक से अधिक इलेक्ट्रॉन का बंधन; इसलिए
डबल С=С और ट्रिपल С?С बॉन्ड बनते हैं। अन्य तत्व भी
उनके परमाणुओं के बीच बंध बनाते हैं, लेकिन केवल कार्बन ही सक्षम है
लंबी शृंखला बनाते हैं। इसलिए, हजारों कार्बन के लिए जाने जाते हैं
हाइड्रोकार्बन नामक यौगिक जिसमें कार्बन बंधित होता है
हाइड्रोजन और अन्य कार्बन परमाणु, लंबी श्रृंखला बनाते हैं या
अंगूठी संरचनाएं।

इन यौगिकों में हाइड्रोजन को अन्य परमाणुओं से बदलना संभव है, अधिकांश
कई कार्बनिक पदार्थों के निर्माण के साथ अक्सर ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और हलोजन पर
सम्बन्ध। महत्त्वउनमें से फ्लोरोकार्बन हैं -
हाइड्रोकार्बन जिसमें हाइड्रोजन को फ्लोरीन द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है। ऐसे कनेक्शन
अत्यंत निष्क्रिय, और वे प्लास्टिक और चिकनाई के रूप में उपयोग किए जाते हैं
सामग्री (फ्लोरोकार्बन, यानी हाइड्रोकार्बन जिसमें सभी हाइड्रोजन परमाणु होते हैं
फ्लोरीन परमाणुओं द्वारा प्रतिस्थापित) और निम्न-तापमान प्रशीतक के रूप में (फ्रीऑन,
या फ्रीन्स, - फ्लोरोक्लोरोहाइड्रोकार्बन)।

प्रकृति में वितरण:

एक कार्बन परमाणु के बाहरी चार AO पर चार इलेक्ट्रॉन होते हैं।
इसलिए, सभी चार एओ रासायनिक बंधनों के निर्माण में भाग लेते हैं।
यह कार्बन यौगिकों की विविधता और प्रचुरता की व्याख्या करता है।

अधिकांश कार्बन यौगिकों को तथाकथित के रूप में वर्गीकृत किया गया है
कार्बनिक पदार्थ। इस खंड में, हम गुणों को देखेंगे
कार्बन द्वारा निर्मित अकार्बनिक पदार्थ - सरल पदार्थ, इसके
ऑक्साइड, कार्बोनिक एसिड और इसके कुछ लवण।

कार्बन कई सरल पदार्थ बनाता है। इनमें सबसे प्रमुख है
हीरा और ग्रेफाइट माने जाते हैं। इन अलॉट्रोपिक संशोधनों में परमाणु है
क्रिस्टल जालक जो उनकी संरचना में भिन्न होते हैं। यहाँ से
उनके शारीरिक और के बीच अंतर रासायनिक गुण.

एक हीरे में, प्रत्येक कार्बन परमाणु चार अन्य परमाणुओं से बंधा होता है। में
अंतरिक्ष, ये परमाणु टेट्राहेड्रा के केंद्र और कोनों में स्थित हैं,
उनकी चोटियों से जुड़ा हुआ है। यह एक बहुत ही सममित और मजबूत जाली है।
हीरा पृथ्वी पर सबसे कठोर पदार्थ है।

ग्रेफाइट में, प्रत्येक परमाणु उसी में तीन अन्य से जुड़ा होता है
विमानों। इन बॉन्ड के बनने में तीन AO के साथ तीन लगते हैं
इलेक्ट्रॉनों। एक इलेक्ट्रॉन के साथ 2p-AO का चौथा कक्षक स्थित है
विमान के लंबवत। ये पूरे ग्रिड के शेष परमाणु ऑर्बिटल्स हैं
आणविक कक्षकों का एक क्षेत्र बनाते हुए एक दूसरे को ओवरलैप करते हैं। यह जोन
पूरी तरह से भरा हुआ नहीं है, लेकिन आधा है, जो एक धातु प्रदान करता है
ग्रेफाइट की विद्युत चालकता (हीरा के विपरीत)।

विद्युत चालकता के अलावा, ग्रेफाइट में तीन और व्यावहारिक रूप से महत्वपूर्ण हैं
गुण।

सबसे पहले, कठोरता। ग्रेफाइट का गलनांक 3500 से ऊपर होता है ? साथ -
यह पृथ्वी पर सबसे दुर्दम्य सरल पदार्थ है।

दूसरे, इसकी सतह पर किसी उत्पाद की अनुपस्थिति
के साथ बातचीत पर्यावरण(धातुओं पर ये ऑक्साइड हैं),
की बढ़ती विद्युतीय प्रतिरोध.

तीसरा, रगड़ने पर चिकनाई प्रभाव प्रदान करने की क्षमता
सतहों। एक ग्रेफाइट क्रिस्टल में, कार्बन परमाणु आपस में कसकर बंधे होते हैं
फ्लैट ग्रिड में ही, और ग्रिड के बीच का संबंध कमजोर है, यह है
इंटरमॉलिक्युलर प्रकृति, जैसा कि आणविक लैटिस वाले पदार्थों में होता है।
इसलिए, पहले से ही छोटे यांत्रिक बल ग्रिड के विस्थापन का कारण बनते हैं
एक दूसरे के सापेक्ष, जो स्नेहक के रूप में ग्रेफाइट की क्रिया को निर्धारित करता है।

सरल और जटिल पदार्थों में कार्बन परमाणुओं के बीच बाध्यकारी ऊर्जा
हीरा और ग्रेफाइट सहित। बहुत बड़ा। हीरे की कठोरता के बारे में
बोला। परमाणुओं और ग्रेफाइट नेटवर्क के बीच का बंधन मजबूत होता है। इसलिए,
ग्रेफाइट फाइबर की तन्य शक्ति इससे कहीं अधिक है
लोहा और तकनीकी इस्पात।

तथाकथित मिश्रित सामग्री ग्रेफाइट के आधार पर बनाई जाती है।
विशेष रूप से, कार्बन फाइबर प्रबलित प्लास्टिक, जिसमें ग्रेफाइट फाइबर एक मैट्रिक्स पर स्थित होते हैं
से एपॉक्सी रेजि़न. समग्र सामग्री का तेजी से उपयोग किया जाता है
विमानन और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी (आखिरकार, ताकत के अलावा, वे हल्के हैं;
ग्रेफाइट के घनत्व की तुलना करें, p=2.3 g/cm3, "प्रकाश" एल्यूमीनियम के घनत्व के साथ,
p=2.7g/cm3, और विशेष रूप से लोहा, p=7.9g/cm3), साथ ही जहाज निर्माण में, जहां
संक्षारण प्रतिरोध विशेष रूप से मूल्यवान है।

कार्बन कार्बन के यौगिक

कार्बन मोनोऑक्साइड (IV) कार्बोनिक एसिड

इसमें अलॉट्रोपिक संशोधन हैं: हीरा, ग्रेफाइट, कार्बाइन, फुलरीन, आदि।

दृढ गुण प्रदर्शित करता है

ऑक्सीजन में जलता है: С+О2=СО2+Q

कार्बन मोनोऑक्साइड (1U) के साथ परस्पर क्रिया करता है: С+СО2=2СО

धातुओं को उनके आक्साइड से पुनर्स्थापित करता है: 3С+Fe2O3=3CO2+4Fe

रसीद

मीथेन का अधूरा दहन: CH4 + O2 \u003d C + 2H2O गंधहीन गैस, रंग और स्वाद,
हवा से भारी

एसिड ऑक्साइड

भंग होने पर, यह पानी के साथ परस्पर क्रिया करता है: CO2 + H2O \u003d H2CO3

ठिकानों के साथ प्रतिक्रिया करता है:

CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O

5. बुनियादी आक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करता है:

6. अभिक्रियाओं में बनता है

ए) ऑक्सीजन में कार्बन का दहन:

बी) कार्बन मोनोऑक्साइड (द्वितीय) का ऑक्सीकरण:

सी) मीथेन का दहन:

CH4+O2=CO2+2H2O

डी) कार्बोनेट के साथ एसिड की बातचीत:

CaCO3+2HCI=CaCI2+CO2+H2O

ई) कार्बोनेट्स, हाइड्रोकार्बोनेट्स का थर्मल अपघटन:

2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O

ई) श्वसन, क्षय की जैव रासायनिक प्रक्रियाओं का ऑक्सीकरण।

1. कमजोर अणु। कमजोर डिबासिक एसिड। जलीय घोल में
संतुलन हैं।

2. कार्बन डाइऑक्साइड के समाधान के रूप में क्षार समाधानों के साथ सहभागिता करता है
एसिड लवण (हाइड्रोकार्बोनेट) और माध्यम के गठन के साथ पानी
(कार्बोनेट्स):

CO2+NaOH=NaHCO3

CO2+2NaOH=Na2CO3+

3. प्रबल अम्लों द्वारा लवणों से विस्थापित

CaCO3+2HCI=CaCI2+CO2+H2O

4. कार्बोनिक एसिड के लवण हाइड्रोलिसिस से गुजरते हैं

कार्बन रासायनिक रूप से तभी निष्क्रिय होता है जब अपेक्षाकृत कम तामपान, ए
उच्च स्तर पर, यह सबसे मजबूत कम करने वाले एजेंटों में से एक है। मुख्य रसायन
कार्बन का उपयोग - धातुओं की कमी, मुख्य रूप से लोहा,
अयस्कों से।

कार्बन के आक्साइड।

अपने बाहरी ऊर्जा स्तर में चार इलेक्ट्रॉनों के साथ, कार्बन में
परिस्थितियों के आधार पर, ऑक्सीजन के साथ यौगिक संयोजकता प्रदर्शित करते हैं
+2 और +4।

कार्बोनेसियस पदार्थ (लकड़ी, कोयला, प्राकृतिक गैस) जलाते समय
मीथेन, अल्कोहल, आदि) एक साधारण लौ के तापमान पर, निम्नलिखित प्रतिक्रिया होती है:

सी + ओ2 = सीओ2

लेकिन अगर आप तापमान बढ़ाने के लिए स्थितियां बनाते हैं (उदाहरण के लिए, कम करें
गर्मी हटाने, जो जलते हुए कोयले की मोटी परत के अंदर हो सकता है
ब्लास्ट फर्नेस सहित), फिर प्रतिक्रियाएं आगे बढ़ती हैं:

सी + ओ2 = 2CO

CO2 + C = 2CO

कार्बन और उसके पदार्थों के पूर्ण दहन का उत्पाद है
कार्बन मोनोऑक्साइड (1U) CO2 - कार्बन डाइऑक्साइड। यह श्वसन के दौरान भी बनता है।
जीवित जीव और उनके अवशेषों का क्षय। साथ ही कार्बन डाइऑक्साइड
(पानी के साथ) पौधों द्वारा उपभोग किया जाने वाला मुख्य पदार्थ है
उनके बढ़ने की प्रक्रिया।

बढ़ते दबाव के साथ, पहले से ही कमरे के तापमान पर, कार्बन डाइऑक्साइड
द्रवीभूत करता है। कुछ प्रकार के अग्निशामक तरल CO2 से भरे होते हैं।

जब दबाव कम होता है, तरल कार्बन मोनोऑक्साइड उबलता है। साथ ही उनका
तापमान तेजी से गिरता है, जैसा कि जाना जाता है, ताकना गठन
भौतिकी से बड़ी मात्रा में ऊष्मा का व्यय होता है। परिणामस्वरूप CO2
कठोर। ठोस रूप में ("सूखी बर्फ" कहा जाता है), इसका उपयोग किया जाता है
शीतलक के रूप में। पर वायु - दाब"सूखी बर्फ"
पिघलता है, और आयोडीन, फास्फोरस, कार्बन की तरह, केवल तभी उर्ध्वपातित होता है
काफी कम तापमान (-75? सी)।

पृथ्वी की पपड़ी में औसत कार्बन सामग्री वजन के हिसाब से 2.3 * 10-2% है (1 * 10 -2 इंच)
अल्ट्राबेसिक, बेसिक में 1*10 -2, मीडियम में 2*10 -2, एसिडिक में 3*10 -2
चट्टानें)। कार्बन पृथ्वी की पपड़ी के शीर्ष पर बनता है
(बायोस्फीयर): जीवित पदार्थ में 18% कार्बन, लकड़ी में 50%, पत्थर में
कोयला 80%, तेल 85%, एन्थ्रेसाइट 96%। तो कार्बन का हिस्सा
लिथोस्फीयर चूना पत्थर और डोलोमाइट में केंद्रित है।

स्वयं के कार्बन खनिजों की संख्या - 112; एक असाधारण बड़ी संख्या
कार्बनिक यौगिककार्बन - हाइड्रोकार्बन और उनके डेरिवेटिव।

पृथ्वी की पपड़ी में कार्बन के संचय के साथ, कई अन्य का संचय
कार्बनिक पदार्थ द्वारा सोखे गए तत्व और रूप में जमा हो जाते हैं
अघुलनशील कार्बोनेट आदि

पृथ्वी की पपड़ी में औसत सामग्री की तुलना में, मानवता में
केवल बड़ी मात्राआंतों से कार्बन निकालता है (कोयला,
तेल, प्राकृतिक गैस), क्योंकि ये जीवाश्म ऊर्जा के मुख्य स्रोत हैं।

कार्बन भी व्यापक रूप से अंतरिक्ष में वितरित किया जाता है; सूर्य पर यह चौथे स्थान पर है
हाइड्रोजन, हीलियम और ऑक्सीजन के बाद रखें।

कार्बन प्राप्त करना

शुष्क आसवन

लकड़ी
सख़्त कोयला

लकड़ी का कोयला
कोक

सक्रिय कार्बन

सबसे शुद्ध कार्बन कालिख है

रासायनिक गुण

निष्क्रिय, ठंड में - केवल F2 (CF4

कम करने वाला एजेंट (कमजोर रूप से व्यक्त (ऑक्सीडेटिव

1) O2 + C (CO2 500 से नीचे (C)

(रोशनी

सीओ2 + सी (सीओ 900 से ऊपर (सी)

2) एच2ओ + सी (सीओ + एच2 1200 से ऊपर (सी

2H2O + C (CO2 + CO2 + H2 1000 से ऊपर (सी

3) CuO + C (Cu + CO at (t

Cu + 2 + 2e (Cu0 एक ऑक्सीकारक है, अपचयित होता है

C0 -2e (C + 2 - कम करने वाला एजेंट, ऑक्सीकृत

4) HNO3 + 3C (3 CO2 + 4 NO + 2 H2O

H2SO4 तनु के साथ

Cu + 2 + 2e (Cu0 एक ऑक्सीकारक है, अपचयित होता है

C0 -2e (C + 2 - कम करने वाला एजेंट, ऑक्सीकृत

1) Ca + 2C (Ca (((कैल्शियम कार्बाइड

सी + सी (सीएसआई कार्बोरंडम

एक और तरीका:

सीएओ + सी (सीएसी2 + सीओ

2) 2H2 + सी (C-4H+4

ऑक्स-रेड के दृष्टिकोण से विचार करें:

4H0 -4e (4H+ - अपचायक, ऑक्सीकृत

C0 +4e (C-4 एक ऑक्सीकरण एजेंट है, कम हो जाता है

कार्बन ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाला एजेंट दोनों हो सकता है।

कार्बन मोनोऑक्साइड (चतुर्थ)

रंगहीन और गंधहीन, पानी में घुलनशील; -76(सी - सूखी बर्फ; प्राप्त करना: में
चूना पत्थर कैल्सीनेशन उद्योग

CaCO3 (काओ + CO2 (

प्रयोगशाला में, प्रबल अम्ल विस्थापन CaCO3 + 2HCl (CaCl2+

ऑक्सीकरण गुणों को कमजोर रूप से व्यक्त किया जाता है: केवल उच्च तापमान पर,
धातुओं के साथ, ऑक्सीजन के लिए आत्मीयता, जो C (Mg, K) से अधिक है

2Mg + CO2 (2MgO + C

एसिड ऑक्साइड पानी में घुलने पर थोड़ी मात्रा में बनता है
कार्बोनिक एसिड

1. 2NaOH + CO2 (

Na2CO3 + H2O + CO2 (

इस विधि से कार्बोनिक एसिड के लवण प्राप्त किए जा सकते हैं। एक और तरीका:

2. विनिमय प्रतिक्रिया

BaCl2 + Na2CO3 (

(BaCO3(+2NaCl

लवण: 1) कार्बोनेट, पानी में घुलनशील - केवल क्षारीय और NH + 4 मजबूत
हाइड्रोलिसिस।

जब Ca(HCO3)2 (CaCO3 +

CaCO3 (CO2 + CaO

क्षार धातु कार्बोनेट बिना अपघटन के पिघल जाते हैं।

गुणात्मक प्रतिक्रिया

बुदबुदाहट एक प्रबल अम्ल है

CaCO3 + 2HCl (CaCl2+

CO2 के कारण चूने और बेराइट का पानी बादल बन जाता है Ca(OH)2 +

CO2 (CaCO3 + H2O

विघटन से पुराने चूनेदार पर्वतों का विनाश होता है।

CaCO3 + H2O + CO2 ((Ca(HCO3)2 कार्बन मोनोऑक्साइड (II)

सीओ (कार्बन मोनोऑक्साइड)

रंगहीन गैस, गंधहीन, विषैली, क्योंकि हीमोग्लोबिन से बांधता है
खून। पानी में खराब घुलनशील। प्राप्त करना: O2 की कमी से जलना

2CH4 + 3O2 (2CO(+

प्रयोगशाला में: कार्रवाई केंद्रित है। H2SO4

HCOOH (CO(+ H2O

ऑक्सालिक एसिड H2C2O4 (CO(+ CO2(+

कम करने वाला एजेंट Fe2O3 +

3CO (2Fe + 3CO2(

O2 + 2CO (2CO2(

गैर-नमक बनाने वाला, लेकिन टी = 200 (सी, 20 एटीएम

O - Na कार्बनिक यौगिक CH4 कार्बाइड - प्राप्त होते हैं
धातुओं के सीधे संपर्क में।

2 समूह।

I. धात्विक कार्बाइड। संक्रमणकालीन मी + सी। इलेक्ट्रॉनिक
चालकता, धातु चमक।

द्वितीय। आयनिक कार्बाइड अधिक इलेक्ट्रोपोसिटिव, रंगहीन, पारदर्शी होते हैं,
बिजली का संचालन न करें।

1) Al4C3 + 12H2O (

(4Al(OH)3 + 3CH4(

सी Be2C - एक ही प्रतिक्रिया

2) CaC2 + 2H2O (

(Ca(OH)2 + C2H2(

Na2C2; K2C2; एसआरसी2; बीएसी2; Cu2C2

हाइड्रोलिसिस के दौरान - Mg2C2 से एसिटिलीन और असंतृप्त हाइड्रोकार्बन; Fe3C,
लैंथेनाइड्स।

भौतिक और रासायनिक गुण:

कार्बन के चार क्रिस्टलीय रूपांतरण ज्ञात हैं: ग्रेफाइट, हीरा,
कार्बाइन और लोंसडेलाइट। ग्रेफाइट - ग्रे-ब्लैक, अपारदर्शी, चिकना
एक धात्विक चमक के साथ स्पर्श, पपड़ीदार, बहुत नरम द्रव्यमान। पर
कमरे का तापमान और सामान्य दबाव (0.1 MN/m2, या 1kgf/cm2)
ग्रेफाइट थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर है। हीरा - बहुत कठोर, क्रिस्टलीय
पदार्थ। क्रिस्टल में एक घन चेहरा-केंद्रित जाली होती है:
a \u003d 3.560 (। कमरे के तापमान और सामान्य दबाव में, हीरा
मेटास्टेबल। ग्रेफाइट में हीरे का ध्यान देने योग्य परिवर्तन देखा गया है
1400 से ऊपर तापमान (निर्वात में या एक निष्क्रिय वातावरण में सी। पर
वायुमंडलीय दबाव और लगभग 3700 (C) ग्रेफाइट का तापमान उर्ध्वपातित हो जाता है।
तरल कार्बन को 10.5 MN/m2 (1051
kgf / cm2) और 3700 से ऊपर तापमान (C. ठोस कार्बन के लिए (कोक, कालिख,
चारकोल) भी एक अव्यवस्थित संरचना वाले राज्य की विशेषता है
"अनाकार" कार्बन, जो एक स्वतंत्र का प्रतिनिधित्व नहीं करता है
संशोधन; इसकी संरचना ठीक-क्रिस्टलीय की संरचना पर आधारित है
ग्रेफाइट। "अनाकार" कार्बन की कुछ किस्मों को गर्म करना अधिक होता है
1500-1600 (हवाई पहुंच के बिना उन्हें ग्रेफाइट में बदलने का कारण बनता है।
"अनाकार" कार्बन के भौतिक गुण बहुत दृढ़ता से निर्भर करते हैं
कणों का फैलाव और अशुद्धियों की उपस्थिति। घनत्व, गर्मी क्षमता,
तापीय चालकता और "अनाकार" कार्बन की विद्युत चालकता हमेशा अधिक होती है,
ग्रेफाइट की तुलना में। कार्बिन कृत्रिम रूप से प्राप्त किया। वह है
काले रंग का महीन-क्रिस्टलीय पाउडर (घनत्व 1.9 - 2 ग्राम/सेमी3)।
यह एक दूसरे के समानांतर खड़ी सी परमाणुओं की लंबी श्रृंखलाओं से बना है।
Lonsdaleite उल्कापिंडों में पाया जाता है और कृत्रिम रूप से प्राप्त किया जाता है; इसकी संरचना और
संपत्तियों को अंतिम रूप नहीं दिया गया है।

कार्बन परमाणु के बाहरी आवरण का विन्यास 2s22p2 है। कार्बन के लिए
के कारण चार सहसंयोजक बंधों के निर्माण की विशेषता है
2sp3 अवस्था में बाहरी इलेक्ट्रॉन खोल का उत्तेजन। इसीलिए
कार्बन आकर्षित करने और देने दोनों में समान रूप से सक्षम है
इलेक्ट्रॉनों। रासायनिक बंधन sp3-, sp2- और के कारण किया जा सकता है
एसपी-हाइब्रिड ऑर्बिटल्स, जो समन्वय संख्या 4.3 के अनुरूप हैं
और 2. कार्बन के वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की संख्या और वैलेंस ऑर्बिटल्स की संख्या
समान रूप से; यह कार्बन परमाणुओं के बीच बंधन की स्थिरता के कारणों में से एक है।

कार्बन परमाणुओं की एक दूसरे के साथ संयोजन करने की अद्वितीय क्षमता
मजबूत और लंबी श्रृंखलाओं और चक्रों के निर्माण के कारण उद्भव हुआ
बड़ी संख्या में विभिन्न कार्बन यौगिकों का अध्ययन किया
कार्बनिक रसायन विज्ञान।

यौगिकों में, कार्बन ऑक्सीकरण अवस्था -4 प्रदर्शित करता है; +2; +4। परमाणु
त्रिज्या 0.77(, सहसंयोजक त्रिज्या 0.77(, 0.67(, 0.60(क्रमशः)
सिंगल, डबल और ट्रिपल बॉन्ड; आयनिक त्रिज्या С4- 2.60(, С4+ 0.20(.
सामान्य परिस्थितियों में, उच्च तापमान पर कार्बन रासायनिक रूप से निष्क्रिय होता है
यह मजबूत रिस्टोरेटिव दिखाते हुए कई तत्वों के साथ जोड़ती है
गुण।

कार्बन के सभी रूप क्षार और अम्ल के प्रतिरोधी होते हैं और धीरे-धीरे ऑक्सीकृत होते हैं।
केवल बहुत मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों (क्रोमियम मिश्रण, केंद्रित
HNO3 और KCIO3, आदि)। "अनाकार" कार्बन कमरे के तापमान पर फ्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया करता है।
तापमान, ग्रेफाइट और हीरा - गर्म होने पर। सीधा सम्बन्ध
क्लोरीन के साथ कार्बन विद्युत चाप में होता है; ब्रोमीन और आयोडीन के साथ
कार्बन प्रतिक्रिया नहीं करता है, इसलिए कई कार्बन हैलाइड्स
अप्रत्यक्ष रूप से संश्लेषित। सामान्य सूत्र $$\_ {CO2} $ के ऑक्सीहैलाइड्स में से (जहाँ
X - हलोजन) सबसे प्रसिद्ध क्लोरोक्साइड COCI2 (फॉस्जीन)।

1000 (C) से ऊपर के तापमान पर, कार्बन कई के साथ इंटरैक्ट करता है
धातु, कार्बाइड दे रही है। गर्म होने पर सभी प्रकार के कार्बन
मुक्त धातुओं के निर्माण के साथ धातु के आक्साइड को कम करें (Zn,
Cd, Cu, Pb, आदि) या कार्बाइड्स (CaC2, Mo2C, WC, TaC, आदि)। कार्बन
जल वाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड के साथ 600 - 800 (C) से ऊपर के तापमान पर प्रतिक्रिया करता है
गैस।

कार्बन के सभी रूप आम अकार्बनिक और कार्बनिक में अघुलनशील हैं
सॉल्वैंट्स, लेकिन कुछ पिघली हुई धातुओं में घुल जाते हैं
(जैसे Fe, Ni, Co)।

राष्ट्रीय आर्थिक मूल्य:

कार्बन इस तथ्य से निर्धारित होता है कि सभी प्राथमिक स्रोतों का 90% से अधिक
दुनिया की ऊर्जा खपत जीवाश्म ईंधन से आती है,
जिनकी प्रमुख भूमिका आने वाले दशकों में जारी रहेगी,
गहन विकास के बावजूद परमाणु शक्ति. केवल लगभग 10%
निकाले गए ईंधन का उपयोग मुख्य के लिए कच्चे माल के रूप में किया जाता है
कार्बनिक संश्लेषण और पेट्रोकेमिकल संश्लेषण, प्राप्त करने के लिए
प्लास्टिक जनता, आदि

शरीर में कार्बन:

कार्बन सबसे महत्वपूर्ण बायोजेनिक तत्व है जो जीवन का आधार बनाता है
पृथ्वी, बड़ी संख्या में कार्बनिक यौगिकों की संरचनात्मक इकाई,
जीवों के निर्माण में भाग लेना और उनकी महत्वपूर्ण गतिविधि सुनिश्चित करना
(बायोपॉलिमर, साथ ही जैविक रूप से कई कम आणविक भार
सक्रिय पदार्थ - विटामिन, हार्मोन, मध्यस्थ, आदि)। महत्वपूर्ण
जीवों द्वारा आवश्यक ऊर्जा का एक भाग कोशिकाओं में उत्पन्न होता है
कार्बन ऑक्सीकरण। पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति मानी जाती है
कार्बन यौगिकों के विकास की एक जटिल प्रक्रिया के रूप में आधुनिक विज्ञान।

वन्य जीवन में कार्बन की अनूठी भूमिका इसके गुणों के कारण है,
जो, कुल मिलाकर, आवधिक का कोई अन्य तत्व नहीं है
सिस्टम। कार्बन परमाणुओं के बीच, और कार्बन और अन्य के बीच
तत्व मजबूत रासायनिक बंधन बनाते हैं, जो, हालांकि, कर सकते हैं
तुलनात्मक रूप से हल्की शारीरिक स्थितियों के तहत तोड़ा जा सकता है (ये बंधन
सिंगल, डबल या ट्रिपल हो सकता है)। कार्बन की क्षमता
अन्य परमाणुओं के साथ 4 समतुल्य संयोजी आबंध बनाते हैं। कार्बन
कार्बन कंकाल बनाना संभव बनाता है विभिन्न प्रकार के -
रैखिक, शाखित, चक्रीय। गौरतलब है कि तीन ही हैं
तत्व - सी, ओ, एच - जीवित जीवों के कुल द्रव्यमान का 98% बनाते हैं। यह
वन्य जीवन में एक निश्चित अर्थव्यवस्था हासिल की जाती है: व्यावहारिक रूप से
कार्बन यौगिकों की असीम संरचनात्मक विविधता, एक छोटा
प्रकार के रासायनिक बंधनों की संख्या संख्या को बहुत कम कर सकती है
कार्बनिक पदार्थों के टूटने और संश्लेषण के लिए आवश्यक एंजाइम।
कार्बन परमाणु की संरचना की विशेषताएं अंतर्निहित हैं विभिन्न प्रकार
कार्बनिक यौगिकों का समावयवता (ऑप्टिकल समावयवता की क्षमता
अमीनो एसिड, कार्बोहाइड्रेट और के जैव रासायनिक विकास में निर्णायक साबित हुए
कुछ अल्कलॉइड)।

एआई ओपरिन की परिकल्पना के अनुसार, पृथ्वी पर पहला कार्बनिक यौगिक
एबोजेनिक मूल के थे। कार्बन के स्रोत (CH4) और थे
हाइड्रोजन साइनाइड (HCN) पृथ्वी के प्राथमिक वातावरण में निहित है। साथ
अकार्बनिक कार्बन के एकमात्र स्रोत के रूप में जीवन का उदय,
जिससे सब कुछ बनता है कार्बनिक पदार्थजीवमंडल है
कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) वातावरण में और में भी भंग
HCO3 के रूप में प्राकृतिक जल। सबसे शक्तिशाली अवशोषण तंत्र
(एस्मिलेशन) कार्बन (CO2 के रूप में) - प्रकाश संश्लेषण - किया जाता है
सर्वव्यापी हरे पौधे। पृथ्वी पर, विकासवादी रूप से भी अधिक है
रसायन संश्लेषण द्वारा CO2 के समावेशन का एक प्राचीन तरीका; इस मामले में
सूक्ष्मजीव - रसायन-संश्लेषी सूर्य की विकिरण ऊर्जा का उपयोग नहीं करते हैं, लेकिन
ऑक्सीकरण ऊर्जा अकार्बनिक यौगिक. अधिकांश जानवर
तैयार कार्बनिक यौगिकों के रूप में भोजन के साथ कार्बन का उपभोग करें। में
कार्बनिक यौगिकों के स्वांगीकरण की विधि के आधार पर इसे स्वीकार किया जाता है
स्वपोषी जीवों और विषमपोषी जीवों के बीच अंतर करना। आवेदन
प्रोटीन और अन्य माइक्रोबियल पोषक तत्वों के जैवसंश्लेषण के लिए,
कार्बन के एकमात्र स्रोत के रूप में हाइड्रोकार्बन का उपयोग करना
तेल महत्वपूर्ण आधुनिक वैज्ञानिक और तकनीकी समस्याओं में से एक है।

कार्बन के स्थिर समस्थानिकों के अतिरिक्त यह प्रकृति में सामान्य है
रेडियोधर्मी 14C (मानव शरीर में इसमें लगभग 0.1 माइक्रोक्यूरी होता है)।
जैविक और चिकित्सा में कार्बन समस्थानिकों का उपयोग करना
अनुसंधान ने चयापचय के अध्ययन में कई प्रमुख प्रगति को जोड़ा है
पदार्थ और प्रकृति में कार्बन चक्र। तो, रेडियोकार्बन की मदद से
लेबल, पौधों और ऊतकों द्वारा H14CO3 निर्धारण की संभावना सिद्ध हुई थी
जानवरों, प्रकाश संश्लेषण की प्रतिक्रिया का क्रम स्थापित किया गया, अध्ययन किया गया
अमीनो एसिड चयापचय, कई जैविक रूप से जैवसंश्लेषण मार्ग
सक्रिय यौगिक, आदि। 14C के उपयोग ने सफलता में योगदान दिया
प्रोटीन जैवसंश्लेषण और संचरण के तंत्र के अध्ययन में आणविक जीव विज्ञान
वंशानुगत जानकारी। में 14C की विशिष्ट गतिविधि का निर्धारण
कार्बन युक्त कार्बनिक अवशेष हमें उनकी आयु का न्याय करने की अनुमति देते हैं,
जिसका उपयोग जीवाश्म विज्ञान और पुरातत्व में किया जाता है।

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कार्बन ब्लैक (GOST 7885-86) एक प्रकार का औद्योगिक कार्बन उत्पाद है जिसका उपयोग मुख्य रूप से रबर के उत्पादन में भराव के रूप में किया जाता है जो इसके उपयोगी प्रदर्शन गुणों को बढ़ाता है। कोक और पिच के विपरीत, इसमें लगभग एक कार्बन होता है, यह कालिख जैसा दिखता है।

आवेदन क्षेत्र

उत्पादित कार्बन ब्लैक का लगभग 70% टायरों के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है, 20% - रबर उत्पादों के उत्पादन के लिए। इसके अलावा, तकनीकी कार्बन का उपयोग पेंट और वार्निश उत्पादन और मुद्रण स्याही के उत्पादन में किया जाता है, जहां यह काले वर्णक के रूप में कार्य करता है।

आवेदन का एक अन्य क्षेत्र प्लास्टिक और केबल शीथ का उत्पादन है। यहां उत्पाद को भराव के रूप में जोड़ा जाता है और उत्पादों को विशेष गुण प्रदान करता है। कार्बन ब्लैक का उपयोग अन्य उद्योगों में भी कम मात्रा में किया जाता है।

विशेषता

कार्बन ब्लैक एक ऐसी प्रक्रिया का उत्पाद है जिसमें नवीनतम इंजीनियरिंग तकनीकों को शामिल किया गया है और इसकी शुद्धता और भौतिक और रासायनिक गुणों के अच्छी तरह से परिभाषित सेट के कारण इसका कालिख से कोई लेना-देना नहीं है, जो जलने वाले कोयले से प्रदूषित उप-उत्पाद के रूप में बनता है। और ईंधन तेल, या अनियमित आंतरिक दहन इंजन के संचालन से। आम तौर पर स्वीकृत के अनुसार अंतरराष्ट्रीय वर्गीकरणकार्बन ब्लैक को कार्बन ब्लैक (ब्लैक कार्बन से अनुवादित) नामित किया गया है अंग्रेजी में), कालिख अंग्रेजी में - कालिख। अर्थात्, ये अवधारणाएँ वर्तमान में किसी भी तरह से मिश्रित नहीं हैं।

कार्बन ब्लैक के साथ रबड़ भरने के कारण प्रवर्धन का प्रभाव रबड़ उद्योग के विकास के लिए सल्फर की घटना की खोज से कम महत्वपूर्ण नहीं था। रबर के यौगिकों में, वजन द्वारा उपयोग की जाने वाली बड़ी संख्या में कार्बन रबर के बाद दूसरा स्थान लेता है। रबर उत्पादों के गुणों पर कार्बन ब्लैक के गुणवत्ता संकेतकों का प्रभाव मुख्य घटक - रबर के गुणवत्ता संकेतकों की तुलना में बहुत अधिक है।

प्रबल करने वाले गुण

सुधार भौतिक गुणभराव की शुरूआत के कारण सामग्री को सुदृढीकरण (सुदृढीकरण) कहा जाता है, और ऐसे भरावों को एम्पलीफायर (कार्बन ब्लैक, अवक्षेपित सिलिकॉन ऑक्साइड) कहा जाता है। सभी एम्पलीफायरों में, तकनीकी कार्बन में वास्तव में अनूठी विशेषताएं हैं। वल्केनाइजेशन से पहले ही, यह रबर से बंध जाता है, और इस मिश्रण को कार्बन ब्लैक और सॉल्वैंट्स के साथ रबर में पूरी तरह से अलग नहीं किया जा सकता है।

सबसे महत्वपूर्ण इलास्टोमर्स के आधार पर प्राप्त रबड़ की ताकत:

तालिका विभिन्न प्रकार के रबर से प्राप्त वल्केनिज़ेट्स के गुणों को बिना कार्बन ब्लैक से भरे और भरे हुए दिखाती है। प्रस्तुत आंकड़ों से, यह देखा जा सकता है कि -कार्बन भरने से घिसने की तन्य शक्ति पर कितना प्रभाव पड़ता है। वैसे, वांछित रंग देने या मिश्रण की लागत को कम करने के लिए रबर के यौगिकों में उपयोग किए जाने वाले अन्य बिखरे हुए पाउडर - चाक, काओलिन, तालक, आयरन ऑक्साइड और अन्य में मजबूत गुण नहीं होते हैं।

संरचना

शुद्ध प्राकृतिक कार्बन हीरे और ग्रेफाइट हैं। उनके पास एक क्रिस्टलीय संरचना है जो एक दूसरे से काफी अलग है। प्राकृतिक ग्रेफाइट और कृत्रिम सामग्री कार्बन ब्लैक की संरचना में समानता एक्स-रे विवर्तन द्वारा स्थापित की गई थी। ग्रेफाइट में कार्बन परमाणु संघनित सुगन्धित वलय जैसी प्रणालियों की बड़ी परतें बनाते हैं, जिनमें 0.142 एनएम की अंतर-दूरी होती है। संघनित सुगंधित प्रणालियों की इन ग्रेफाइट परतों को आमतौर पर बेसल प्लेन कहा जाता है। विमानों के बीच की दूरी सख्ती से परिभाषित है और 0.335 एनएम है। सभी परतें एक दूसरे के समानांतर स्थित हैं। ग्रेफाइट का घनत्व 2.26 ग्राम/सेमी3 है।

ग्रेफाइट के विपरीत, जिसमें त्रि-आयामी क्रम होता है, तकनीकी कार्बन की विशेषता केवल द्वि-आयामी क्रम होती है। इसमें अच्छी तरह से विकसित ग्रेफाइट विमान होते हैं, जो लगभग एक दूसरे के समानांतर स्थित होते हैं, लेकिन आसन्न परतों के संबंध में ऑफसेट होते हैं - अर्थात, विमान सामान्य के संबंध में मनमाने ढंग से उन्मुख होते हैं।

आलंकारिक रूप से, ग्रेफाइट की संरचना की तुलना कार्ड के एक बड़े करीने से मुड़े हुए डेक से की जाती है, और कार्बन ब्लैक की संरचना कार्ड के डेक के साथ होती है जिसमें कार्ड स्थानांतरित होते हैं। इसमें इंटरप्लानर की दूरी ग्रेफाइट की तुलना में अधिक होती है और 0.350-0.365 एनएम होती है। इसलिए, कार्बन ब्लैक का घनत्व कम है और ब्रांड के आधार पर 1.76-1.9 ग्राम / सेमी 3 की सीमा में है (अक्सर 1.8 ग्राम / सेमी 3)।

रंग

वर्णक (रंग) टिकटें प्रंगार कालामुद्रण स्याही, कोटिंग्स, प्लास्टिक, फाइबर, कागज और के निर्माण में उपयोग किया जाता है निर्माण सामग्री. उन्हें इसमें वर्गीकृत किया गया है:

• अत्यधिक रंगीन कार्बन ब्लैक (एचसी);
• मध्यम रंग (एमएस);
• सामान्य धुंधला (आरसी);
• कम रंग (एलसी)।

तीसरा अक्षर उत्पादन विधि - फर्नेस (एफ) या चैनल (सी) को इंगित करता है। पदनाम का उदाहरण: HCF - उच्च रंग की भट्टी काली (Hiqh Color Furnace)।

किसी उत्पाद की रंग शक्ति उसके कण आकार से संबंधित होती है। उनके आकार के आधार पर, तकनीकी कार्बन को समूहों में बांटा गया है:

वर्गीकरण

प्रबलिंग प्रभाव की डिग्री के अनुसार, रबर के लिए तकनीकी कार्बन को इसमें विभाजित किया गया है:

• अत्यधिक मजबूत (चलना, कठिन)। यह बढ़ी हुई स्थायित्व और घर्षण के लचीलेपन के साथ आवंटित किया गया है। कण आकार छोटा है (18-30 एनएम)। कन्वेयर बेल्ट, टायर के ट्रेड में उपयोग किया जाता है।
• अर्ध-मजबूत (फ्रेम, मुलायम)। कण आकार औसत (40-60 एनएम) है। उनका उपयोग विविध रबर उत्पादों, टायर शवों में किया जाता है।
• कम लाभ। कण का आकार बड़ा है (60 एनएम से अधिक)। टायर उद्योग में सीमित उपयोग। रबर उत्पादों में उच्च लोच बनाए रखते हुए आवश्यक शक्ति प्रदान करता है।

सभी वैश्विक उत्पाद निर्माताओं और उपयोगकर्ताओं द्वारा अपनाए गए ASTM D1765-03 मानक में कार्बन ब्लैक का पूर्ण वर्गीकरण दिया गया है। इसमें, वर्गीकरण, विशेष रूप से, कणों के विशिष्ट सतह क्षेत्र की सीमा के अनुसार किया जाता है:

कार्बन ब्लैक का उत्पादन

औद्योगिक कार्बन ब्लैक के उत्पादन के लिए तीन प्रौद्योगिकियां हैं जो हाइड्रोकार्बन के अधूरे दहन के चक्र का उपयोग करती हैं:

• भट्ठी;
• चैनल;
• चिराग;
• प्लाज्मा।

एक तापीय विधि भी है, जिसमें उच्च तापमान पर एसिटिलीन का अपघटन या प्राकृतिक गैस.

विभिन्न तकनीकों के माध्यम से प्राप्त कई ग्रेडों में विभिन्न प्रकार की विशेषताएं होती हैं।

उत्पादन की तकनीक

सैद्धांतिक रूप से, उपरोक्त सभी तरीकों से कार्बन ब्लैक प्राप्त करना संभव है, हालांकि, उत्पादित उत्पाद का 96% से अधिक तरल कच्चे माल से फर्नेस विधि द्वारा प्राप्त किया जाता है। विधि गुणों के एक निश्चित सेट के साथ कार्बन ब्लैक के विभिन्न ग्रेड प्राप्त करना संभव बनाती है। उदाहरण के लिए, कार्बन ब्लैक के लिए इस तकनीक का उपयोग करके कार्बन ब्लैक के 20 से अधिक ग्रेड का उत्पादन किया जाता है।

सामान्य तकनीक यह है। अत्यधिक दुर्दम्य सामग्री के साथ पंक्तिबद्ध रिएक्टर को भी 800 डिग्री सेल्सियस तक गर्म हवा के साथ आपूर्ति की जाती है। प्राकृतिक गैस के दहन के कारण, पूर्ण दहन के उत्पाद 1820-1900 डिग्री सेल्सियस के तापमान के साथ बनते हैं, जिसमें एक निश्चित मात्रा में मुक्त ऑक्सीजन होता है। तरल हाइड्रोकार्बन कच्चे माल को पूर्ण दहन के उच्च तापमान वाले उत्पादों में इंजेक्ट किया जाता है, पहले से अच्छी तरह मिलाया जाता है और 200-300 डिग्री सेल्सियस तक गरम किया जाता है। कच्चे माल का पायरोलिसिस कड़ाई से नियंत्रित तापमान पर होता है, जो उत्पादित कार्बन ब्लैक के ग्रेड के आधार पर 1400 से 1750 डिग्री सेल्सियस तक भिन्न होता है।

कच्चे माल की आपूर्ति के स्थान से एक निश्चित दूरी पर, पानी के इंजेक्शन से थर्मल-ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रिया बंद हो जाती है। पायरोलिसिस के परिणामस्वरूप बनने वाली कार्बन ब्लैक और रिएक्शन गैसें एयर हीटर में प्रवेश करती हैं, जिसमें वे अपनी गर्मी का हिस्सा प्रक्रिया में इस्तेमाल होने वाली हवा को छोड़ देते हैं, जबकि कार्बन-गैस मिश्रण का तापमान 950-1000 डिग्री सेल्सियस से कम हो जाता है। 500-600 डिग्री सेल्सियस तक।

अतिरिक्त पानी इंजेक्शन के कारण 260-280 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा होने के बाद, कार्बन ब्लैक और गैसों का मिश्रण एक बैग फिल्टर में भेजा जाता है, जहां कार्बन ब्लैक गैसों से अलग हो जाता है और फिल्टर हॉपर में प्रवेश करता है। फ़िल्टर हॉपर से अलग कार्बन ब्लैक को गैस पाइपलाइन के माध्यम से एक पंखे (टर्बो ब्लोअर) द्वारा कणिकायन अनुभाग में खिलाया जाता है।

कार्बन ब्लैक के निर्माता

कार्बन ब्लैक का विश्व उत्पादन 10 मिलियन टन से अधिक है। उत्पाद की इतनी बड़ी आवश्यकता मुख्य रूप से इसके अद्वितीय प्रबलिंग गुणों के कारण है। उद्योग के लोकोमोटिव हैं:

• आदित्य बिड़ला समूह (भारत) - बाजार का लगभग 15%।
• कैबोट कॉर्पोरेशन (यूएसए) - बाजार का 14%।
• ओरियन इंजीनियर्ड कार्बन्स (लक्समबर्ग) - 9%।

कार्बन के सबसे बड़े रूसी उत्पादक:

• ओम्स्कतेहुगलरोड एलएलसी - 40% रूसी बाजार. ओम्स्क, वोल्गोग्राड, मोगिलेव में कारखाने।
• OAO यारोस्लाव तकनीकी कार्बन - 32%।
• OAO Nizhnekamsktehuglerod - 17%।

§ 4.1। कार्बन उपसमूह के तत्वों की सामान्य विशेषताएं

समूह IV के मुख्य उपसमूह के रासायनिक तत्वों में शामिल हैं कार्बनसी, सिलिकॉनसी, जर्मेनियमजीई, टिनएसएन और नेतृत्व करनापंजाब। श्रृंखला सी - सी - जीई - एसएन - पीबी में, तत्वों की विभिन्न रासायनिक प्रकृति के कारण, उन्हें दो उपसमूहों में विभाजित किया जाता है: कार्बन और सिलिकॉन बनाते हैं कार्बन का उपसमूह, जर्मेनियम, टिन, सीसा - उपसमूह जर्मेनियम.

तत्वों के परमाणुओं की बाहरी परत का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास एन एस 2 एनपी 2, यौगिकों में वे -4 से +4 तक ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित कर सकते हैं। जैसा कि समूह V के मुख्य उपसमूह में, तत्वों के रासायनिक गुणों में परिवर्तन देखा गया है: कार्बन और सिलिकॉन विशिष्ट गैर-धातुओं के गुणों को प्रदर्शित करते हैं, जर्मेनियम को संक्रमणकालीन गुणों की विशेषता है, और टिन और सीसा विशिष्ट धातु हैं। एक उपसमूह में परमाणु संख्या में वृद्धि के साथ, तत्वों की वैद्युतीयऋणात्मकता घट जाती है। सहसंयोजक यौगिक कार्बन और सिलिकॉन की विशेषता हैं, जबकि आयनिक यौगिक टिन और सीसे की विशेषता हैं।

समूह IV के मुख्य उपसमूह के तत्वों के कुछ गुण तालिका में प्रस्तुत किए गए हैं। 4.1।

मेज 4.1

तत्व गुण
कार्बन और सरल पदार्थों के उपसमूह

तालिका डेटा। 4.1 पुष्टि करते हैं कि श्रृंखला C - Si - Ge - Sn - Pb में, गैर-धातु से धात्विक गुणों में एक नीरस परिवर्तन देखा गया है। यह उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था +4 में तत्वों के यौगिकों की स्थिरता में कमी और +2 के निम्न ऑक्सीकरण अवस्था में तत्वों के यौगिकों की स्थिरता में वृद्धि में प्रकट होता है। C, Si और Ge के लिए, मुक्त धनायनों का निर्माण विशिष्ट नहीं है, Sn और Pb आसानी से Sn 2+ और Pb 2+ धनायनों का निर्माण करते हैं।

धातु के गुणों में वृद्धि कार्बन से सीसे की ओर बढ़ने पर +4 ऑक्सीकरण अवस्था में तत्वों के ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड के एसिड-बेस गुणों में परिवर्तन से प्रकट होती है:

संबंधित हाइड्रॉक्साइड्स के अम्लीय गुण समान रूप से बदलते हैं।

कार्बन से लेड तक की श्रृंखला में, +2 ऑक्सीकरण अवस्था में तत्व ऑक्साइड की स्थिरता बढ़ जाती है।

कार्बन प्रकृति में दो स्थिर समस्थानिकों के रूप में मौजूद है: 12 C (98.9%) और 13 C (1.1%)।

बी-रेडियोधर्मी कार्बन आइसोटोप 14 सी का बहुत महत्व है। रेडियोकार्बनकार्बनयुक्त चट्टानों की आयु निर्धारित करने की विधि कार्बन के स्थिर और रेडियोधर्मी समस्थानिकों के अनुपात के अनुपात की गणना है।

कार्बन पृथ्वी पर बहुतायत में 11वें स्थान पर है। यह CO 2 के रूप में वातावरण में पाया जाता है, इससे कई खनिज और चट्टानें बनती हैं, उदाहरण के लिए, चाक, चूना पत्थर, संगमरमर (जिसका रासायनिक सूत्र CaCO 3 है), डोलोमाइट (MgCO 3 CaCO 3), मैलाकाइट (CuCO3 Cu (OH) 2)। कार्बन प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, कार्बोहाइड्रेट - ऐसे पदार्थ हैं जिनके बिना जीवन असंभव है।

लगभग सभी यौगिकों (CO और SiO को छोड़कर) में कार्बन और सिलिकॉन टेट्रावैलेंट होते हैं। कई यौगिकों में कार्बन परमाणु -C-C-श्रृंखला बनाते हैं। सिलिकॉन यौगिकों को भी एक बहुलक संरचना की विशेषता है, लेकिन कार्बन परमाणुओं के विपरीत, सिलिकॉन परमाणु शाखित श्रृंखला बनाते हैं, एक दूसरे से नहीं, बल्कि ऑक्सीजन -Si-O-Si- के माध्यम से जुड़ते हैं।

कार्बन कई सरल पदार्थ बनाता है: हीरा, ग्रेफाइट, कार्बाइन, फुलरीन और अक्रिस्टलीय कार्बन।

डायमंड3.52 ग्राम/सेमी 3 के घनत्व के साथ एक रंगहीन पारदर्शी, अत्यधिक अपवर्तक क्रिस्टल है। बाहरी की संरचना ऊर्जा स्तरअउत्तेजित अवस्था में कार्बन परमाणु इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 2 का वर्णन करता है एस 2 2पी 2. जब कार्बन परमाणु में रासायनिक बंधन बनते हैं, तो इलेक्ट्रॉन उस पर स्थित होते हैं एस-सुबल, और यह कॉन्फ़िगरेशन 2 प्राप्त करता है एस 1 2पी 3। चार अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों के कक्षक गुजरते हैं एसपी 3-संकरण, चार समतुल्य संकर कक्षाओं के गठन के लिए अग्रणी, जिसके बीच का कोण टेट्राहेड्रल के बराबर है। जो परमाणु हैं एसपी 3-संकर अवस्था, और एक हीरा संरचना बनाते हैं। हीरा एक अद्वितीय कठोरता और उत्कृष्ट अपवर्तक शक्ति वाला एक उच्च शक्ति वाला पदार्थ है, जो अपघर्षक सामग्री, काटने के उपकरण और गहने बनाने के लिए महत्वपूर्ण है।

ग्रेफाइट2.27 ग्राम/सेमी 3 के घनत्व के साथ स्पर्श द्रव्यमान के लिए एक ग्रे अपारदर्शी चिकना है। ग्रेफाइट में कार्बन परमाणु अंदर होते हैं एसपी 2-हाइब्रिड अवस्था, जो फ्लैट हेक्सागोन्स से मिलकर ग्रेफाइट की एक स्तरित संरचना का कारण बनती है। विभिन्न परतों में स्थित कार्बन परमाणुओं के बीच की दूरी परत के भीतर परमाणुओं के बीच की दूरी से अधिक होती है। ग्रेफाइट की स्तरित संरचना इसकी विद्युत और तापीय चालकता के साथ-साथ एक ठोस सतह पर निशान छोड़ने की क्षमता की व्याख्या करती है। हीरे को ग्रेफाइट में बदलने के लिए बिना हवा के 1800–1850 ° C तक गर्म करना आवश्यक है। रिवर्स प्रक्रिया 3000 डिग्री सेल्सियस के तापमान और 10 6 -10 7 केपीए के दबाव पर होती है।

ग्रेफाइट का व्यापक रूप से इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री में इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है; यह स्नेहक का हिस्सा है, परमाणु रिएक्टरों में न्यूट्रॉन मॉडरेटर के रूप में प्रयोग किया जाता है।

कार्बिन1.9 ग्राम / सेमी 3 के घनत्व वाला एक काला क्रिस्टलीय पाउडर है। इसे प्राप्त करने के लिए, 1000 ° C पर एसिटिलीन डिहाइड्रोजनीकरण की प्रतिक्रिया का उपयोग किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एन C 2 H 2 अणु, रैखिक संरचना वाला एक बहुलक -C º C-C º C-C º C– प्राप्त होता है। इस संशोधन में, कार्बन परमाणु अंदर हैं एसपी- संकर अवस्था।

फुलरीनग्रेफाइट वाष्प के संघनन उत्पादों में पाए गए। सी 60 फुलरीन अणु एसपी 2 और एसपी 3 संकर अवस्था में कार्बन युक्त पांच और छह सदस्यीय चक्रों से जुड़े हुए हैं। सी 60 के अलावा, रचना सी 70 और सी 76 के फुलरीन को अलग किया जाता है।

अनाकार कार्बन - कार्बन का सबसे आम एलोट्रोपिक संशोधन . बहुधा यह विभिन्न कार्बनिक पदार्थों के अपघटन द्वारा प्राप्त किया जाता है। इस रूप को कभी-कभी चारकोल या सक्रिय चारकोल कहा जाता है।

सिलिकॉन- पृथ्वी की पपड़ी में ऑक्सीजन के बाद सबसे आम तत्व (वजन से 27.6%)। इसके तीन स्थिर समस्थानिक हैं: 28Si (92.27%), 29Si (4.68%), और 30Si (3.05%)। सिलिकॉन स्वाभाविक रूप से रूप में होता है सिलिका- सिलिकॉन ऑक्साइड (IV) SiO2 (कभी-कभी कहा जाता है क्वार्ट्जया रेत), सिलिकेटऔर एलुमिनोसिलिकेट्स, उदाहरण के लिए अभ्रक KAl 3 (OH, F) 2, अभ्रक (Mg, Fe) 6 (OH) 6, तालक Mg 3 (OH) 2। इसकी कमी के दौरान SiO2 में कण आकार और अशुद्धता सामग्री के आधार पर, सिलिकॉन के विभिन्न संशोधन प्राप्त किए जा सकते हैं।

अनाकार सिलिकॉन भूरा चूर्ण है क्रिस्टल- हल्के भूरे रंग के कठोर भंगुर क्रिस्टल धात्विक रूप. क्रिस्टल जाली में, प्रत्येक सिलिकॉन परमाणु राज्य में होता है एसपी 3 संकरण और चार अन्य परमाणुओं से घिरा हुआ है जिसके साथ यह सहसंयोजक बंध है - क्रिस्टलीय सिलिकॉन हीरे के समान है।

माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक में माइक्रोचिप्स के लिए सेमीकंडक्टर सामग्री के रूप में और शुद्ध धातु प्राप्त करने के लिए धातु विज्ञान में सिलिकॉन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

§ 4.2। कार्बन और सिलिकॉन के रासायनिक गुण

1. अधिक विद्युत ऋणात्मक तत्वों (ऑक्सीजन, हैलोजन, नाइट्रोजन, सल्फर) द्वारा निर्मित सरल पदार्थों के साथ अभिक्रिया में कार्बन और सिलिकॉन प्रदर्शित होते हैं गुण अपचायक कारक. जब ग्रेफाइट और सिलिकॉन को ऑक्सीजन की अधिकता से गर्म किया जाता है, तो उच्च ऑक्साइड बनते हैं, और ऑक्सीजन की कमी से CO और SiO मोनोऑक्साइड बनते हैं:

ई + ओ 2 \u003d ईओ 2 (अतिरिक्त ऑक्सीजन);

2E + O 2 \u003d 2EO (ऑक्सीजन की कमी)।

कार्बन और सिलिकॉन सामान्य परिस्थितियों में फ्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया करके टेट्राफ्लोराइड्स CF4 और SiF4 बनाते हैं, टेट्राक्लोराइड्स CCl4 और SiCl4 प्राप्त करने के लिए अभिकारकों को गर्म करना आवश्यक है। सल्फर और नाइट्रोजन कार्बन और सिलिकॉन के साथ तभी प्रतिक्रिया करते हैं जब उन्हें जोरदार गर्म किया जाता है:

सी + 2एस सीएस 2;

2 सी + एन 2 सी 2 एन 2;

सी + 2एस सीआईएस 2।

जब मिश्रण गरम हो जाए रेत क्वार्ट्जऔर लगभग 2000 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर कोक, सिलिकॉन कार्बाइड बनता है, या कारबरंडम- एक दुर्दम्य पदार्थ, कठोरता में हीरे के करीब:

SiO 2 + 3C \u003d SiC + 2CO।

कार्बन का उपयोग अक्सर उनके आक्साइड से कम गतिविधि वाली धातुओं को कम करने और धातु सल्फेट्स को सल्फाइड में बदलने के लिए किया जाता है:

CuO + C Cu + CO

BaSO4 + 4C बास + 4CO।

2. एसिड के साथ प्रतिक्रिया. कार्बन और सिलिकॉन साधारण एसिड की क्रिया के प्रतिरोधी हैं। कार्बन केंद्रित सल्फ्यूरिक और नाइट्रिक एसिड के साथ ऑक्सीकरण होता है:

सी + 2 एच 2 एसओ 4 \u003d सीओ 2 + 2एसओ 2 + 2 एच 2 ओ;

3C + 4HNO 3 \u003d 3CO 2 + 4NO + 2H 2 O।

केंद्रित सल्फ्यूरिक और नाइट्रिक एसिड में सिलिकॉन को केंद्रित नाइट्रिक और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड और केंद्रित नाइट्रिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड के मिश्रण में निष्क्रिय और भंग कर दिया जाता है।

3Si + 4HNO 3 + 18HF = 3H 2 SiF 6 + 4NO + 8H 2 O।

इस प्रतिक्रिया में, नाइट्रिक एसिड एक ऑक्सीकरण एजेंट की भूमिका निभाता है, और हाइड्रोफ्लोरिक या हाइड्रोक्लोरिक एसिड एक जटिल एजेंट की भूमिका निभाता है।

3. क्षार के साथ प्रतिक्रिया. सिलिकॉन हाइड्रोजन की रिहाई के साथ क्षार के जलीय घोल में घुल जाता है:

सी + 2एनएओएच + एच 2 ओ \u003d ना 2 सीओओ 3 + 2 एच 2।

4. पानी के साथ इंटरेक्शन. सामान्य परिस्थितियों में, सिलिकॉन पानी के साथ नहीं, बल्कि नीचे बातचीत करता है उच्च तापमानयह जल वाष्प के साथ प्रतिक्रिया करता है:

सी + \u003d एच 2 सीओ 3 + 2 एच 2।

5. ऑक्सीडेटिव गुणकार्बन और सिलिकॉन सक्रिय धातुओं के गठन के साथ प्रतिक्रियाओं में प्रकट होते हैं कार्बाइडऔर सिलिकाइड्स:

सीए + 2 सी \u003d सीएसी 2;

2Mg + Si = Mg 2 Si।

6. कार्बन और सिलिकॉन सक्षम असंगतजब सक्रिय धातुओं के आक्साइड के साथ गरम किया जाता है, तो आक्साइड, कार्बाइड और सिलिकाइड बनते हैं:

सीएओ + 3 सी \u003d सीएसी 2 + सीओ;

2Al 2 O 3 + 9C \u003d Al 4 C 3 + 6CO;

2MgO + 3Si = Mg2 Si + 2SiO।

§ 4.3। कार्बन और सिलिकॉन के ऑक्सीजन यौगिक

कार्बन (द्वितीय) ऑक्साइड सीओ, या कार्बन मोनोऑक्साइड, सामान्य परिस्थितियों में एक रंगहीन और गंधहीन गैस है, टीपीएल = -205 डिग्री सेल्सियस, टीकिप \u003d -191.5 ° C। यह अत्यधिक जहरीला होता है, एक नीली लौ के साथ जलता है, हवा की तुलना में हल्का होता है, पानी में खराब घुलनशील होता है (293 K पर H 2 O के प्रति 100 मात्रा में CO की 2.3 मात्रा)।

कार्बन मोनोऑक्साइड तब बनता है जब ऑक्सीजन की कमी में कार्बन को जलाया जाता है, इसके अलावा, जल वाष्प या कार्बन डाइऑक्साइड के साथ गर्म कोयले पर प्रतिक्रिया करके सीओ प्राप्त किया जा सकता है:

सी + एच 2 ओ सीओ + एच 2;

CO2 + C2CO।

रसीद।प्रयोगशाला मेंपानी निकालने वाले एजेंट के रूप में सल्फ्यूरिक एसिड की उपस्थिति में फॉर्मिक या ऑक्सालिक एसिड के निर्जलीकरण द्वारा सीओ प्राप्त किया जाता है:

एचसीओओएच सीओ + एच 2 ओ;

एच 2 सी 2 ओ 4 सीओ + सीओ 2 + एच 2 ओ।

रासायनिक गुण। 1. जब कार्बन मोनोऑक्साइड (II) को उच्च दाब पर क्षार में प्रवाहित किया जाता है, तो फॉर्मिक अम्ल का लवण बनता है:

CO + KOH = HCOOK।

यह प्रतिक्रिया, साथ ही फॉर्मिक एसिड के निर्जलीकरण द्वारा सीओ प्राप्त करने के लिए प्रयोगशाला विधि, हमें औपचारिक रूप से यह मानने की अनुमति देती है कि सीओ - फॉर्मिक एनहाइड्राइड।हालाँकि, यह कथन केवल औपचारिक है, क्योंकि कार्बन मोनोऑक्साइड के जलयोजन के दौरान फॉर्मिक एसिड प्राप्त करने की रिवर्स प्रक्रिया नहीं की जा सकती है।

कार्बन मोनोऑक्साइड में कार्बन की ऑक्सीकरण स्थिति - +2 - सीओ अणु की संरचना के अनुरूप नहीं है, जिसमें कार्बन और ऑक्सीजन इलेक्ट्रॉनों की जोड़ी से बनने वाले दो बंधनों के अलावा, दाता द्वारा गठित एक और है- स्वीकर्ता तंत्र ऑक्सीजन इलेक्ट्रॉनों की अकेली जोड़ी के कारण (एक तीर द्वारा दर्शाया गया है):

ट्रिपल बांड की उपस्थिति सीओ अणु की ताकत और साधारण तापमान पर इसकी कम प्रतिक्रियाशीलता की व्याख्या करती है। सामान्य परिस्थितियों में, कार्बन मोनोऑक्साइड बातचीत नहीं करतापानी, क्षार और अम्ल के साथ।

2. ऊंचे तापमान पर, CO ऑक्सीजन और धातु ऑक्साइड के साथ परस्पर क्रिया करता है:

2CO + O 2 \u003d 2CO 2;

FeO + CO \u003d Fe + CO 2।

3. क्लोरीन के साथ कार्बन मोनोऑक्साइड के मिश्रण को एक परत से गुजारने पर सक्रिय कार्बनआप जहरीला पदार्थ - जहरीली गैस प्राप्त कर सकते हैं एक विषैली गैसश्वसन पथ के पक्षाघात का कारण:

सीओ + सीएल 2 \u003d सीओसीएल 2।

4. कार्बन मोनोऑक्साइड को उच्च दाब पर हाइड्रोजन के साथ गर्म करने पर मिथाइल अल्कोहल बनता है:

सीओ + 2 एच 2 → सी एच 3 ओएच।

कार्बोनिल्स।वाष्पशील यौगिक बनाने के लिए कार्बन मोनोऑक्साइड (II) कई संक्रमण धातुओं के साथ परस्पर क्रिया करता है - कार्बोनिल्स:

नी + 4सीओ = नी (सीओ) 4।

CO अणु में, कार्बन परमाणु में एक साझा इलेक्ट्रॉन युग्म होता है, जो इस अणु के दाता गुणों को निर्धारित करता है। निकल कार्बोनिल अणु में Ni-C सहसंयोजक बंधन दाता-स्वीकर्ता तंत्र द्वारा बनता है, जिसमें इलेक्ट्रॉन घनत्व कार्बन परमाणु से निकल परमाणु में स्थानांतरित होता है। धातु परमाणु पर ऋणात्मक आवेश में वृद्धि की भरपाई इसकी भागीदारी से की जाती है डीबंध निर्माण में इलेक्ट्रॉन, इसलिए कार्बोनिल में धातु का ऑक्सीकरण अवस्था शून्य है।

धातु कार्बोनिल्स गैर-ध्रुवीय सॉल्वैंट्स, वाष्पशील में घुलनशील हैं। उनका उपयोग शुद्ध धातु प्राप्त करने के लिए किया जाता है, क्योंकि गर्म होने पर वे धातु और कार्बन मोनोऑक्साइड (II) में विघटित हो जाते हैं। कार्बोनिल्स की संरचना का निर्धारण करने के लिए, तथाकथित नियम 18 इलेक्ट्रॉन:धातु के वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या और सीओ अणुओं (प्रत्येक से 2) द्वारा प्रदान किए गए इलेक्ट्रॉनों की संख्या 18 के बराबर होनी चाहिए। एक विषम परमाणु संख्या वाली धातुएं इस तरह से 18-इलेक्ट्रॉन खोल नहीं बना सकती हैं, इसलिए उन्हें बहुलक द्वारा विशेषता दी जाती है ( ज्यादातर डिमेरिक) कार्बोनिल्स, उदाहरण के लिए 2। डिमेरिक कार्बोनिल्स में, धातु-धातु बंधन होता है, और सीओ अणु बंधन को पुल करते हैं।

कार्बन मोनोऑक्साइड सीओ अपने नमक के अमोनिया समाधान से चांदी के नमक का एक अच्छा कम करने वाला एजेंट है:

2OH + CO \u003d 2Ag ↓ + (NH 4) 2 CO 3 + 2 NH 3

सिलिकॉन (द्वितीय) ऑक्साइडSiO को 1100-1300 ° C के तापमान पर SiO 2 और Si के मिश्रण के निर्वात में सह-वाष्पीकरण द्वारा प्राप्त किया जाता है। SiO 2 ऑक्साइड को SiO मोनोऑक्साइड में कम करने के लिए हाइड्रोजन या कार्बन का भी उपयोग किया जा सकता है, प्रक्रियाओं को किया जाना चाहिए 1000 डिग्री सेल्सियस का तापमान।

SiO 2 + H 2 \u003d SiO + H 2 O;

SiO 2 + C \u003d SiO + CO।

सिलिकॉन (द्वितीय) ऑक्साइड एक भूरे रंग का पाउडर है जो जल्दी से हवा में डाइऑक्साइड को ऑक्सीकरण करता है। क्षार और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड में SiO आसानी से घुलनशील है।

यह यौगिक मुख्य रूप से वर्णक के रूप में उपयोग किया जाता है तैलीय रंगऔर चमकाने वाला एजेंट।

कार्बन (चतुर्थ) ऑक्साइड (कार्बन डाइऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड, कार्बोनिक एनहाइड्राइड) CO 2 - एक रंगहीन और गंधहीन गैस जो सांस लेने और दहन का समर्थन नहीं करती, हवा से भारी होती है, टीएमपी = -57 डिग्री सेल्सियस 5 एटीएम के दबाव में, पानी में घुलनशील (20 डिग्री सेल्सियस पर एच 2 ओ के 100 संस्करणों में सीओ 2 की 88 मात्रा)। सामान्य दबाव में, ठोस कार्बन डाइऑक्साइड तरल को दरकिनार कर गैसीय अवस्था में चला जाता है ( sublimated). सामान्य तापमान पर 60 एटीएम के दबाव में गैस तरल में बदल जाती है। सीओ 2 अणु रैखिक है, जिसमें दो दोहरे बंधन हैं:

ओ = सी = ओ

उद्योग में कार्बन मोनोऑक्साइड (IV) प्राप्त करने के लिए, संगमरमर के उच्च तापमान अपघटन का उपयोग किया जाता है:

सीएसीओ 3 सीएओ + सीओ 2।

प्रयोगशाला मेंबड़ी मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड प्राप्त करने के लिए, संगमरमर को हाइड्रोक्लोरिक एसिड से उपचारित किया जाता है:

CaCO 3 + 2HCl \u003d CaCl 2 + H 2 O + CO 2।

जारी CO2 का पता लगाने के लिए, इसे चूने के पानी से गुजारा जाता है, और कैल्शियम कार्बोनेट का एक सफेद अवक्षेप अवक्षेपित होता है:

सीए (ओएच) 2 + सीओ 2 = सीएसीओ 3 ¯ + एच 2 ओ।

यह याद रखना चाहिए कि CO 2 के वातावरण में, प्रज्वलित मैग्नीशियम बाहर नहीं जाता है, लेकिन जलता रहता है:

2एमजी + सीओ 2 \u003d 2एमजीओ + सी

कार्बोनिक एसिड H2CO3 कम मात्रा में बनता है जब कार्बन डाइऑक्साइड पानी में घुल जाता है, जबकि समाधान में निम्नलिखित संतुलन मौजूद होते हैं:

एच 2 ओ + सीओ 2 ↔ एच 2 सीओ 3 ↔ एच + + + 2 एच + +।

25 डिग्री सेल्सियस पर क 1 \u003d 4 × 10 -7, क 2 \u003d 5 × 10 -11।कार्बोनिक एसिड मुक्त रूप में बहुत कमजोर और अस्थिर होता है। इसकी निम्नलिखित संरचना है:

डिबासिक एसिड के रूप में, यह मध्यम नमक ¾ बनाता है कार्बोनेटऔर खट्टा ¾ बाइकार्बोनेट. जब प्रबल अम्ल कार्बोनिक अम्ल के लवणों पर क्रिया करते हैं, तो कार्बन डाइऑक्साइड मुक्त होती है, जिसका उपयोग किया जाता है गुणात्मक प्रतिक्रियाइन लवणों के लिए:

NaHCO 3 + HCl \u003d NaCl + CO 2 + H 2 O;

BaCO 3 + 2HCl \u003d BaCl 2 + CO 2 + H 2 O।

सभी कार्बोनेटों में से, केवल क्षार धातु कार्बोनेट पानी में घुलनशील हैं (Li2CO3 सबसे खराब घुलनशील है) और अमोनियम। अधिकांश धातुओं के हाइड्रोजन कार्बोनेट पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं।

कार्बन मोनोऑक्साइड (IV) की अधिकता की क्रिया के तहत, पानी में अघुलनशील कार्बोनेट घुलनशील हाइड्रोकार्बन में परिवर्तित हो जाते हैं:

सीएसीओ 3 + एच 2 ओ + सीओ 2 \u003d सीए (एचसीओ 3) 2।

गर्म होने पर, हाइड्रोकार्बन कार्बोनेट, कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में विघटित हो जाते हैं:

2एनएएचसीओ 3 ना 2 सीओ 3 + एच 2 ओ + सीओ 2।

ऊष्मीय रूप से स्थिर क्षार धातु कार्बोनेट को छोड़कर सभी कार्बोनेट धातु ऑक्साइड और कार्बन डाइऑक्साइड में गर्म होने पर विघटित हो जाते हैं:

सीएसीओ 3 सीएओ + सीओ 2।

मध्यम और अम्लीय कार्बोनेट के अलावा, ज्ञात हैं मुख्यकार्बोनेट। वे कम सक्रिय धातुओं के लवण पर मध्यम कार्बोनेट की क्रिया से बनते हैं:

2CuSO 4 + 3Na 2 CO 3 + 2H 2 O =
\u003d Cu (OH) 2 CuCO 3 + 2NaHCO 3 + 2Na 2 SO 4।

मूल कॉपर कार्बोनेट Cu(OH) 2 CuCO 3 को प्रकृति में "मैलाकाइट" के नाम से जाना जाता है।

कार्बोनिक एसिड के लवणों में, सोडा Na 2 CO 3 और इसके विभिन्न क्रिस्टलीय हाइड्रेट सबसे बड़े व्यावहारिक महत्व के हैं: Na 2 CO 3 × 10H 2 O (क्रिस्टलीय सोडा), Na 2 CO 3 × 7H 2 O और Na 2 CO 3 × एच 2 ओ, और पोटाश के 2 सीओ 3, चाक, चूना पत्थर और संगमरमर की संरचना सीएसीओ 3 है।

सिलिकॉन (चतुर्थ) ऑक्साइड, या सिलिका, SiO2 ¾ ठोस, बहुत दुर्दम्य पदार्थ (1700 ° C से अधिक गलनांक), प्रकृति में खनिजों के रूप में होता है क्वार्ट्ज, क्रिस्टोबलाइटऔर ट्राइडिमाइट.

साधारण तापमान पर, क्वार्ट्ज एक स्थिर संशोधन है, बढ़ते तापमान के साथ, बहुरूपी परिवर्तन देखे जाते हैं:

क्वार्ट्ज ट्राइडिमाइट क्रिस्टोबलाइट पिघला।

संरचना।अपने सभी संशोधनों में, सिलिकॉन डाइऑक्साइड हमेशा बहुलक होता है (SiO2) एनऔर टेट्राहेड्रा से बनाया गया है, जो बहुत मजबूत है परमाणु जाली. क्रिस्टल में प्रत्येक सिलिकॉन परमाणु (SiO2) एनचार ऑक्सीजन परमाणुओं से घिरा हुआ है जो ब्रिजिंग कर रहे हैं और विभिन्न कोणों पर टेट्राहेड्रा से जुड़ते हैं। नतीजतन, एक त्रि-आयामी क्रिस्टल जाली का निर्माण होता है, जिसमें अंतरिक्ष में टेट्राहेड्रा की पारस्परिक व्यवस्था सिलिका के एक या दूसरे संशोधन को निर्धारित करती है।

क्वार्ट्जस्वाभाविक रूप से अच्छी तरह से गठित रंगहीन क्रिस्टल कहा जाता है रॉक क्रिस्टल. क्वार्ट्ज की रंगीन किस्में भी हैं: गुलाब क्वार्ट्ज, बैंगनी ( नीलम), गहरा भूरा (धुएँ के रंग का टोपाज़), हरा ( क्राइसोप्रेज़). अन्य पदार्थों की अशुद्धियों के साथ क्वार्ट्ज का महीन-क्रिस्टलीय संशोधन कहलाता है कैल्सेडनी. कैल्सेडनी की किस्में हैं अगेट, जैस्परआदि। रॉक क्रिस्टल और क्वार्ट्ज की रंगीन किस्मों का उपयोग कीमती और अर्ध-कीमती पत्थरों के रूप में किया जाता है।

विज्ञान, प्रौद्योगिकी और माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक के विभिन्न क्षेत्रों में क्वार्ट्ज का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और कुछ मापदंडों के साथ कृत्रिम क्रिस्टल अक्सर बाद की जरूरतों के लिए उगाए जाते हैं। क्रिस्टल लैटिस.

कुछ क्वार्ट्ज क्रिस्टल प्रकाश के ध्रुवीकरण के विमान को घुमाने में सक्षम हैं, और दाएं हाथ और बाएं हाथ दोनों हो सकते हैं। वे और अन्य क्रिस्टल अपनी दर्पण छवि से एक वस्तु के रूप में एक दूसरे से भिन्न होते हैं। ऐसे क्रिस्टल हैं ऑप्टिकल आइसोमर्स.

ट्राइडिमाइटज्वालामुखीय चट्टानों में कम मात्रा में पाया जाता है। ज्ञात ट्राइडिमाइट और उल्कापिंड मूल। क्रिस्टोबलाइटट्राइडिमाइट की तरह, कभी-कभी लावा में एम्बेडेड छोटे क्रिस्टल के रूप में होता है। ट्रिडिमाइट और क्रिस्टोबलाइट में क्वार्ट्ज की तुलना में ढीली संरचना होती है। इस प्रकार, क्रिस्टोबलाइट, ट्राइडिमाइट और क्वार्ट्ज का घनत्व क्रमशः 2.32 है; 2.26 और 2.65 ग्राम/सेमी3.

जब सिलिका पिघला हुआ धीरे-धीरे ठंडा हो जाता है, बेढबक्वार्ट्ज ग्लास। सिलिका कांच के रूप में भी प्रकृति में पाई जाती है। अनाकार कांच का घनत्व 2.20 ग्राम / सेमी 3 - सभी क्रिस्टलीय संशोधनों की तुलना में कम है। 1000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर, क्वार्ट्ज ग्लास "डेविट्रिफाइड" होता है और क्रिस्टोबलाइट में बदल जाता है, इसलिए प्रयोग केवल 1000 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर क्वार्ट्ज प्रयोगशाला कांच के बने पदार्थ में किए जा सकते हैं।

रासायनिक गुण। 1. SiO2 के सभी रूप पानी में व्यावहारिक रूप से अघुलनशील हैं, सामान्य परिस्थितियों में वे केवल प्रभावित होते हैं क्षार समाधान, फ्लोरीन, गैसीय हाइड्रोजन फ्लोराइडऔर हाइड्रोफ्लुओरिक अम्ल:

SiO 2 + 2KOH = K 2 SiO 3 + H 2 O;

SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 O;

SiO 2 + 6HF = H 2 + 2H 2 O।

बाद की प्रतिक्रिया का उपयोग ग्लास नक़्क़ाशी में किया जाता है।

2. सिलिकॉन डाइऑक्साइड - विशिष्ट एसिड ऑक्साइडइसलिए, जब संगलित किया जाता है, तो यह सिलिकेट्स बनाने के लिए मूल ऑक्साइड, क्षार और कार्बोनेट के साथ प्रतिक्रिया करता है:

SiO 2 + CaO \u003d CaSiO 3;

SiO 2 + 2NaOH \u003d Na 2 SiO 3 + H 2 O;

SiO 2 + Na 2 CO 3 \u003d Na 2 SiO 3 + CO 2।

आक्साइड और लवण के साथ सिलिकॉन डाइऑक्साइड की उपरोक्त प्रतिक्रियाएं विभिन्न प्रकार के औद्योगिक उत्पादन को रेखांकित करती हैं चश्मा, और सीमेंट.

काँच।साधारण ग्लास, संरचना Na 2 O × CaO × 6SiO 2, सोडा, रेत और चूना पत्थर के मिश्रण को लगभग 1400 ° C के तापमान पर तब तक प्राप्त किया जाता है जब तक कि गैसों को पूरी तरह से हटा नहीं दिया जाता है:

Na 2 CO 3 + CaCO 3 + 6SiO 2 \u003d Na 2 O × CaO × 6SiO 2 + 2CO 2।

जब बेरियम, लेड और बोरॉन के ऑक्साइड मिलाए जाते हैं, तो विशेष प्रकार का कांच प्राप्त होता है, उदाहरण के लिए, दुर्दम्य, अटूट। रंगीन चश्मा प्राप्त करने के लिए, विभिन्न संक्रमण धातु आक्साइड का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, कोबाल्ट (III) ऑक्साइड Co2O3 के अतिरिक्त नीला रंग, क्रोमियम ऑक्साइड (III) Cr 2 O 3 ¾ हरा, मैंगनीज डाइऑक्साइड MnO 2 ¾ गुलाबी।

सीमेंट।सिलिकेट का व्यापक रूप से उत्पादन में उपयोग किया जाता है सीमेंट- एक जिल्दसाज़ जो पानी में मिलाने पर कठोर हो जाता है। उनकी सेटिंग ¾ के सिद्धांत के अनुसार दो प्रकार के सीमेंट को अलग किया जा सकता है साधारणसीमेंट और पोर्टलैंड सीमेंट. हवा में कार्बन डाइऑक्साइड और कैल्शियम सिलिकेट की परस्पर क्रिया के दौरान कैल्शियम कार्बोनेट के बनने के कारण साधारण सीमेंट की सेटिंग प्रक्रिया होती है:

CaSiO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d CaCO 3 ¯ + H 2 SiO 3 ¯।

पोर्टलैंड सीमेंट की स्थापना सिलिकेट्स के हाइड्रोलिसिस के परिणामस्वरूप होती है, इसके बाद अघुलनशील क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स का निर्माण होता है:

सीए 3 सीओओ 5 + एच 2 ओ \u003d सीए 2 सीओओ 4 + सीए (ओएच) 2;

Ca 2 SiO 4 + 4H 2 O \u003d Ca 2 SiO 4 × 4H 2 O ¯।

सिलिकिक एसिड सिलिकेट विलयनों पर खनिज अम्लों की क्रिया द्वारा या सिलिकॉन हलाइड्स और सल्फाइड्स के हाइड्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जाता है, क्योंकि पानी के साथ सिलिका की सीधी बातचीत असंभव है।

सिलिकिक एसिड की संरचना व्यक्त की जा सकती है सामान्य सूत्र एक्स SiO2 × वाईएच 2 ओ, जहां एक्सऔर वाई¾ पूर्ण संख्याएँ। पर एक्स = 1, वाई= 1: हमें SiO 2 × H 2 O यानी H 2 SiO 3 ¾ मिलता है मेटासिलिकॉन अम्ल; पर एक्स = 1, वाई\u003d 2 - SiO 2 × 2H 2 O, यानी H 4 SiO 4 ¾ ऑर्थोसिलिकिक एसिड; पर एक्स = 2, वाई\u003d 1 - 2SiO 2 × H 2 O, यानी H 2 Si 2 O 5 ¾ दो-मेथोसिलिकॉन अम्ल.

अगर वाई> 2, तो एसिड को सौंपा गया है पॉलीसिलिकॉन.

सिलिकेट्स -मेटासिलिक के लवण, या बस सिलिकिक एसिड H2SiO3। इनमें से सिर्फ सोडियम और पोटैशियम सिलिकेट, जिन्हें लिक्विड ग्लास कहा जाता है, पानी में घुलनशील होते हैं। सिलिकेट गोंद और दुर्दम्य कपड़ों के निर्माण के लिए तरल ग्लास का उपयोग मिट्टी को मजबूत करने के लिए किया जाता है। शेष सिलिकेट ¾ दुर्दम्य, जल-अघुलनशील पदार्थ हैं। गर्म होने पर, सिलिकिक एसिड विघटित हो जाता है:

एच 2 सीओओ 3 सीओओ 2 + एच 2 ओ।

हवा में संग्रहीत होने पर, सिलिकिक एसिड के विस्थापन के कारण सिलिकेट समाधान बादल बन जाते हैं। कार्बन डाईऑक्साइडहवा में निहित: कार्बोनिक एसिड की तुलना में सिलिकिक एसिड कमजोर है; पहले चरण में H2SiO3 का पृथक्करण स्थिरांक 2.2 × 10–10 है।

सिलिकेट्स की कार्बन डाइऑक्साइड के साथ अभिक्रिया होती है गुणवत्तासिलिकेट आयनों का पता लगाने के लिए:

ना 2 SiO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Na 2 CO 3 + H 2 SiO 3 ¯।

घुलनशील सिलिकेट्स के जलीय घोल में हाइड्रोलिसिस के कारण माध्यम की जोरदार क्षारीय प्रतिक्रिया होती है:

K 2 SiO 3 + H 2 O 2KOH + H 2 SiO 3 ¯।

§ 4.4। कार्बाइड और सिलिसाइड

कम विद्युतीय तत्वों वाले कार्बन और सिलिकॉन के यौगिक (अक्सर धातुओं के साथ) कहलाते हैं कार्बाइडऔर सिलिकाइड्स. प्रतिक्रियाओं के अलावा जिनके समीकरण ऊपर दिए गए हैं (§ 13.2 देखें), सिलिकॉन के साथ धातु हाइड्राइड्स को मिलाकर सिलिकाइड्स प्राप्त किए जाते हैं:

2 सीएएच 2 + सी \u003d सीए 2 सी + 2 एच 2;

सिलिकॉन ऑक्साइड की उपस्थिति में सिलिकॉन या कार्बन के साथ उनके ऑक्साइड से धातुओं की कमी:

2CaO + 3Si \u003d 2CaSi + SiO 2;

CaO + SiO 2 + 3C = CaSi + 3CO;

हाइड्रोजन वातावरण में SiCl 4 के साथ धातुओं की परस्पर क्रिया:

बा + SiCl 4 + 2H 2 = बासी + 4HCl।

ये सभी अभिक्रियाएँ उच्च ताप पर तथा कभी-कभी उच्च दाब पर होती हैं।

आयनिक कार्बाइड्स के बीच, तथाकथित मेथेनाइड्स और एसिटाइलीनाइड्स प्रतिष्ठित हैं। मेथनाइड्स-4 ऑक्सीकरण अवस्था में कार्बन युक्त मीथेन डेरिवेटिव के रूप में माना जा सकता है: Be 2 C, Al 4 C 3। मीथेन की रिहाई के साथ वे पानी से सघन रूप से विघटित हो जाते हैं:

अल 4 सी 3 + 12 एच 2 ओ \u003d 4 एएल (ओएच) 3 ¯ + 3CH 4।

एसिटाइलाइड्स- एसिटिलीन डेरिवेटिव, जिसमें कार्बन का ऑक्सीकरण राज्य -1 है: ली 2 सी 2, एजी 2 सी 2, क्यू 2 सी 2, सीएसी 2, अल 2 (सी 2) 3, फे 2 (सी 2) 3। सिल्वर ऑक्साइड या कॉपर (I) क्लोराइड के अमोनिया घोल के माध्यम से एसिटिलीन पास करके सिल्वर और कॉपर (I) एसिटिलीनाइड्स प्राप्त किए जाते हैं। एसिटाइलाइड्स अत्यधिक विस्फोटक होते हैं और एसिटिलीन की रिहाई के साथ पानी और एसिड द्वारा गहन रूप से विघटित होते हैं:

सीएसी 2 + 2 एच 2 ओ \u003d सीए (ओएच) 2 + सी 2 एच 2;

CuC 2 + 2HCl \u003d CuCl 2 + C 2 H 2।

§ 4.5। चौथे समूह के तत्वों के हाइड्रोजन यौगिक

आइए हम सिलिकॉन (साइलेन), जर्मेनियम (जर्मन), टिन (स्टैनन) और लेड (प्लम्बेन) के केवल हाइड्रोजन यौगिकों पर विचार करें, क्योंकि कार्बनिक रसायन में कार्बन के हाइड्रोजन यौगिकों के रसायन का वर्णन किया जाएगा।

रसीद।जब सक्रिय धातु सिलिसाइड्स (Mg, Ca, Li) पानी और एसिड के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, तो सिलिकॉन का सबसे सरल हाइड्रोजन यौगिक निकलता है - monosilaneएसआईएच 4, जिसे अक्सर सरल रूप से संदर्भित किया जाता है silane:

Ca 2 Si + 4HCl \u003d 2CaCl 2 + SiH 4।

चौथे समूह के तत्वों के हाइड्रोजन युक्त यौगिकों को प्राप्त करने का सबसे आम तरीका लिथियम टेट्राहाइड्रोएलुमिनेट के साथ तत्वों के टेट्राक्लोराइड्स की परस्पर क्रिया है:

जीईसीएल 4 + ली [एएलएच 4] \u003d जीईएच 4 + लीसीएल + एलसीएल 3

संरचना और गुण। सिलिकॉन हाइड्रोजन्स संरचनात्मक रूप से हाइड्रोकार्बन के समान हैं। सिलेन अणु के केंद्र में एक सिलिकॉन परमाणु के साथ एक नियमित टेट्राहेड्रॉन का आकार होता है। सिलेन एक रंगहीन गैस है जिसमें एक मटमैली गंध होती है जो हवा में अनायास प्रज्वलित हो जाती है। टीपीएल = -185 डिग्री सेल्सियस, टीबीपी = -112 डिग्री सेल्सियस सिलेन अत्यधिक विषैला होता है।

मीथेन के विपरीत, सिलेन क्षार समाधानों के साथ संपर्क करता है:

SiH 4 + 2KOH + H 2 O \u003d K 2 SiO 3 + 4H 2।

पानी भी सिलेन को हाइड्रोलाइज करता है, लेकिन बहुत धीरे-धीरे:

SiH 4 + 2H 2 O \u003d SiO 2 + 4H 2।

जब 400 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गरम किया जाता है, तो सिलेन सिलिकॉन और हाइड्रोजन में विघटित हो जाता है, इस संपत्ति का उपयोग शुद्ध सिलिकॉन प्राप्त करने के लिए किया जाता है:

सीएच 4 \u003d सी + 2 एच 2।

हाइड्रोकार्बन की तरह, सिलेन सजातीय श्रृंखला सी बनाते हैं एनएच 2 एन+2। में व्यक्तिगत रूप n = 14 समावेशी तक silanes का चयन किया जाता है। अल्केन्स की तरह, सिलेन रंगहीन होते हैं, समरूप श्रृंखला के पहले सदस्य सामान्य परिस्थितियों में गैसीय होते हैं, अगले ¾ तरल होते हैं। सिलेन की प्रतिक्रियाशीलता हाइड्रोकार्बन की तुलना में बहुत अधिक है। यह कार्बन की तुलना में हाइड्रोजन के लिए सिलिकॉन की कम आत्मीयता और ऑक्सीजन के लिए सिलिकॉन की बहुत उच्च आत्मीयता के साथ-साथ सी-सी बांड की तुलना में सी-सी बंधन की कम ताकत के कारण है। सी-सी की कम ताकत बंधन सिलेन की सीमित सजातीय श्रृंखला के कारण भी है।

सिलेन, हरमन और स्टैनन मजबूत कम करने वाले एजेंट हैं:

SiH 4 + 2AgCl \u003d SiH 3 Cl + HCl + 2Ag

§ 4.6। हैलोजन के साथ सिलिकॉन यौगिक

हलोजन के साथ सिलिकॉन यौगिकों को सिलेन के डेरिवेटिव के रूप में माना जा सकता है जिसमें हाइड्रोजन परमाणु पूरी तरह या आंशिक रूप से हलोजन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। सिलिकॉन टेट्राहैलाइड सीधे सरल पदार्थों से प्राप्त होते हैं। फ्लोरीन के साथ सिलिकॉन की प्रतिक्रिया क्लोरीन, ब्रोमीन और आयोडीन के साथ सामान्य तापमान पर पहले से ही होती है - गर्म होने पर। जब धारा SiF4 को जल में प्रवाहित किया जाता है, फ्लोरोसिलिक एसिडएसिड एच 2 SiF 6:

3SiF 4 + 2H 2 O \u003d SiO 2 + 2H 2 SiF 6।

निर्जल फ्लोरोसिलिक एसिड को अलग नहीं किया गया है। इसका जलीय घोल सबसे मजबूत में से एक है अकार्बनिक एसिड. खाद्य उद्योग में कीटाणुनाशक के रूप में पतला घोल का उपयोग किया जाता है। कैल्शियम युक्त निर्माण सामग्री से निर्मित इमारतों की दीवारों को लगाने के लिए फ्लोरोसिलिकिक एसिड के घुलनशील लवण का उपयोग किया जाता है:

2CaCO 3 + MgSiF 6 \u003d SiO 2 + 2CaF 2 + MgF 2 + 2CO 2।

प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, एक महीन SiO2 पाउडर बनता है, जो सभी छिद्रों को बंद कर देता है, दीवारों को जलरोधी और प्रतिरोधी बनाता है।

§ 4.7। जर्मेनियम उपसमूह के तत्वों की कुछ विशेषताएं

जर्मेनियमकई खनिजों में पाया जाता है, लेकिन बहुत कम मात्रा में, इसलिए इसे कहा जाता है बिखरा हुआ तत्व. सबसे महत्वपूर्ण खनिज जर्मेनियम: जर्मनाइट Cu2S × CuS × GeS2, agyroditeएजी 8 जीईएस 6, renyriteक्यू 3 (फे, जीई) एस 4।

मूल खनिज टिन - cassiteriteएसएनओ 2 ( टिन का पत्थर), नेतृत्व करना - सीसे का कच्ची धातपीबीएस ( सीसे का कच्ची धात). यूरेनियम के रेडियोधर्मी क्षय के अंतिम उत्पाद के रूप में सीसा यूरेनियम खनिजों में पाया जाता है।

Ge-Sn-Pb श्रेणी में ऑक्सीजन के संबंध में पदार्थों की सक्रियता बढ़ जाती है। सामान्य परिस्थितियों में, Ge और Sn हवा में स्थिर होते हैं, जबकि लेड ऑक्साइड PbO में ऑक्सीकृत हो जाता है।

टिन और लेड तनु हाइड्रोक्लोरिक और सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके हाइड्रोजन छोड़ते हैं, जबकि जर्मेनियम गैर-ऑक्सीकारक एसिड के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है।

जर्मेनियम को केंद्रित नाइट्रिक, सल्फ्यूरिक और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड के साथ ऑक्सीकरण किया जाता है:

जीई + 4 एच 2 एसओ 4 जीई (एसओ 4) 2 + 2एसओ 2 + 4 एच 2 ओ;

जीई + 6 एचएफ \u003d एच 2 जीईएफ 6 + 2 एच 2;

जीई + 4 एचएनओ 3 \u003d जीईओ 2 + 4एनओ 2 + 2 एच 2 ओ।

जर्मेनियम "शाही वोदका" में घुल जाता है:

3Ge + 4HNO3 + 12HCl = 3GeCl4 + 4NO + 8H2O

और ऑक्सीकरण एजेंटों की उपस्थिति में क्षार समाधान में:

जीई + 2एनएओएच + 2 एच 2 ओ 2 \u003d ना 2।

जब टिन केंद्रित नाइट्रिक एसिड के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो टिन एसिड H2SnO3 बनता है:

एसएन + 4 एचएनओ 3 \u003d एच 2 एसएनओ 3 + 4एनओ 2 + एच 2 ओ।

तनु HNO 3 में, टिन एक धातु की तरह व्यवहार करता है, जिससे टिन (II) नाइट्रेट बनता है:

3Sn + 8HNO 3 \u003d 3Sn (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O।

किसी भी सांद्रता के नाइट्रिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया में सीसा धातु के रूप में कार्य करता है और सीसा (II) नाइट्रेट Pb(NO 3) 2 बनाता है।

ऑक्सीकरण अवस्था (IV) में जर्मेनियम उपसमूह के यौगिकों के बीच, लीड ऑक्साइड को ऑक्सीकरण गुणों की विशेषता है, यह पानी को ऑक्सीजन में ऑक्सीकरण करने में सक्षम है, Mn +2 आयन से MnO 4 -:

2 एमएनएसओ 4 + 5 पीबीओ 2 + एच 2 एसओ 4 = 5 पीबीएसओ 4 ↓ + 2 एचएमएनओ 4 + 2 एच 2 ओ।

यौगिकों Ge (II) - Sn (II) - Pb (II) की श्रृंखला में, कम करने वाले गुण कमजोर होते हैं, सबसे मजबूत कम करने वाले एजेंट जर्मेनियम और टिन के डेरिवेटिव हैं:

Na + 2Bi(NO 3) 3 9NaOH = 2Bi↓+ 3 Na 2]Sn(OH) 6] + 6NaNO3

कार्बन गैर-धातु गुणों वाला एक रासायनिक तत्व है। इसे C अक्षर से निरूपित किया जाता है और माना जाता है रासायनिक तत्वमेंडेलीव की आवधिक प्रणाली में दूसरी अवधि का चौथा समूह। इसका सीरियल नंबर 6 है, और परमाणु भार 12.0107 है। आज, कई प्रकार के कार्बन रूपांतरण ज्ञात हैं। हीरा, ग्रेफाइट कार्बन होते हैं, जबकि वे अपने क्रिस्टल जालक की संरचना में भिन्न होते हैं। फुलरीन, कार्बाइन और कम ज्ञात लोंसडेलाइट भी हैं, जो पृथ्वी पर गिरे उल्कापिंडों में पाए गए हैं। कार्बन भी बहुत अधिक मात्रा में पाया जाता है बिटुमिनस कोयलेजिनका उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है। इसका उपयोग औद्योगिक भट्टियों आदि के लिए कार्बन इलेक्ट्रोड बनाने के लिए भी किया जाता है।

कार्बन बनाने के औद्योगिक तरीके

आज कार्बन ब्लैक प्राप्त करने के चार सबसे सामान्य तरीके हैं। वे गैसीय और तरल हाइड्रोकार्बन के थर्मल-ऑक्सीडेटिव अपघटन पर आधारित हैं। हालांकि, प्रयुक्त कच्चे माल के आधार पर, निम्न हैं: भट्ठी, दीपक, थर्मल और चैनल विधियां। औद्योगिक तरीकों के अलावा, ऐसे कई तरीके हैं जिनसे कार्बन भी प्राप्त किया जा सकता है।

घर पर कार्बन प्राप्त करने का एक बढ़िया तरीका चीनी के साथ कार्बन यौगिक बनाना है। इस प्रयोग के लिए आपको सल्फ्यूरिक एसिड कंसन्ट्रेट, दस्ताने, चीनी, पानी और सल्फ्यूरिक एसिड की आवश्यकता होगी।

• इससे पहले कि आप कार्बन प्राप्त करें, आपको एक ग्लास फ्लास्क लेने की आवश्यकता है।
• इसके बाद इसमें थोड़ी चीनी मिलाएं।
• इसके बाद उसी फ्लास्क में पानी डालें। पानी की मात्रा चीनी के स्तर से दो सेंटीमीटर अधिक होनी चाहिए।
• अगला, आपको बहुत सावधान रहना चाहिए, क्योंकि आपको सल्फ्यूरिक एसिड से निपटना है।
• सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल लें, फिर सावधानी से उसी चीनी वाले फ्लास्क में इसकी छोटी-छोटी बूंदें डालें। कुछ समय बाद फ्लास्क में शुद्ध कार्बन बनेगा।

रबर का उपयोग करते समय एक और तरीका भी है:

• एक धातु का कंटेनर लें, जिसमें अतिरिक्त रूप से एक तंग-फिटिंग ढक्कन और एक गैस आउटलेट ट्यूब हो।
• इसके बाद इस पात्र में रबर का एक टुकड़ा डुबो दें।
• उसके बाद, आपको कंटेनर को गैस बर्नर पर रखना होगा।
• गैस आउटलेट ट्यूब के सिरे को जार में नीचे करना होगा। हवा के बिना गर्म करने पर, रबर जलेगा नहीं, यह विघटित हो जाएगा, और गैस आउटलेट ट्यूब से गैसें (मीथेन, तरल हाइड्रोकार्बन) बाहर आ जाएंगी।
• थोड़ी देर के बाद, आपके पास कंटेनर के तल पर कार्बन रह जाना चाहिए। इस यौगिक के सूत्र में बड़ी मात्रा में C, यानी कार्बन होगा।

अधिक सरल तरीके सेकार्बन मोनोऑक्साइड माना जाता है। ध्यान दें कि कार्बन मोनोऑक्साइड प्राप्त करने से पहले, आपको साधारण एथिलीन की आवश्यकता होती है। जब यह जलता है (C 2 H 4 + 3O 2 \u003d 2CO 2 + 2H 2 O), तो आपको कार्बन मोनोऑक्साइड और पानी मिलेगा।

कृपया ध्यान दें: एसिड के साथ काम करते समय, आपको सावधानी बरतनी चाहिए (दस्ताने और काले चश्मे पहनें)। रबर के ऊष्मीय अपघटन के दौरान यह प्रयोग केवल पर ही किया जाना चाहिए सड़क परया हवादार क्षेत्र में।