Mwanadamu ameumbwa kwa kaboni. Vipengele vya muundo wa atomi ya kaboni. Mwingiliano wa silicon na vitu ngumu

MOU "Shule ya sekondari ya Nikiforovskaya No. 1"

Carbon na misombo yake kuu ya isokaboni

dhahania

Ilikamilishwa na: mwanafunzi wa darasa la 9B

Sidorov Alexander

Mwalimu: Sakharova L.N.

Dmitrievka 2009

Utangulizi

Sura ya I. Yote Kuhusu Carbon

1.1. kaboni katika asili

1.2. Marekebisho ya allotropiki ya kaboni

1.3. Tabia za kemikali za kaboni

1.4. Utumiaji wa kaboni

Sura ya II. Misombo ya kaboni isokaboni

Hitimisho

Fasihi

Utangulizi

Carbon (lat. Carboneum) C ni kipengele cha kemikali cha Kundi la IV la mfumo wa upimaji wa Mendeleev: nambari ya atomiki 6, molekuli ya atomiki 12.011 (1). Fikiria muundo wa atomi ya kaboni. Kuna elektroni nne katika kiwango cha nishati ya nje ya atomi ya kaboni. Wacha tuichore:

Carbon imejulikana tangu nyakati za kale, na jina la mgunduzi wa kipengele hiki haijulikani.

Mwishoni mwa karne ya XVII. Wanasayansi wa Florentine Averani na Targioni walijaribu kuunganisha almasi kadhaa ndogo kwenye moja kubwa na kuzipasha moto kwa glasi inayowaka na mwanga wa jua. Almasi hizo zilitoweka baada ya kuungua hewani. Mnamo 1772, duka la dawa la Ufaransa A. Lavoisier alionyesha kuwa CO 2 huundwa wakati wa mwako wa almasi. Mnamo 1797 tu, mwanasayansi wa Kiingereza S. Tennant alithibitisha utambulisho wa asili ya grafiti na makaa ya mawe. Baada ya kuchoma kiasi sawa cha makaa ya mawe na almasi, kiasi cha monoxide ya kaboni (IV) kiligeuka kuwa sawa.

Aina mbalimbali za misombo ya kaboni, ambayo inaelezewa na uwezo wa atomi zake kuchanganya na kila mmoja na atomi za vipengele vingine kwa njia mbalimbali, huamua nafasi maalum ya kaboni kati ya vipengele vingine.

Sura I . Yote kuhusu kaboni

1.1. kaboni katika asili

Carbon hupatikana katika asili katika hali ya bure na kwa namna ya misombo.

Kaboni ya bure hutokea kama almasi, grafiti, na carbine.

Almasi ni nadra sana. Almasi kubwa zaidi inayojulikana - "Cullinan" ilipatikana mwaka wa 1905 nchini Afrika Kusini, uzito wa 621.2 g na kipimo cha 10 × 6.5 × cm 5. Mfuko wa Diamond huko Moscow una moja ya almasi kubwa na nzuri zaidi duniani - "Orlov" (37.92). g).

Almasi ilipata jina lake kutoka kwa Kigiriki. "adamas" - isiyoweza kushindwa, isiyoweza kuharibika. Amana muhimu zaidi za almasi ziko Afrika Kusini, Brazili, na Yakutia.

Amana kubwa ya grafiti iko nchini Ujerumani, huko Sri Lanka, Siberia, huko Altai.

Madini kuu yenye kuzaa kaboni ni: magnesite MgCO 3, calcite (chokaa spar, chokaa, marumaru, chaki) CaCO 3, dolomite CaMg (CO 3) 2, nk.

Mafuta yote ya mafuta - mafuta, gesi, peat, makaa ya mawe magumu na kahawia, shale - hujengwa kwa msingi wa kaboni. Karibu katika utungaji wa kaboni ni baadhi ya makaa ya mawe yenye hadi 99% C.

Carbon inachukua 0.1% ya ukoko wa dunia.

Kwa namna ya monoksidi kaboni (IV) CO 2 kaboni ni sehemu ya anga. Kiasi kikubwa cha CO 2 kinafutwa katika hydrosphere.

1.2. Marekebisho ya allotropiki ya kaboni

Kaboni ya msingi huunda marekebisho matatu ya allotropiki: almasi, grafiti, carbine.

1. Almasi ni dutu ya fuwele isiyo na rangi na uwazi ambayo huzuia miale ya mwanga kwa nguvu sana. Atomi za kaboni katika almasi ziko katika hali ya mseto wa sp 3. Katika hali ya msisimko, elektroni za valence katika atomi za kaboni zimeharibika na elektroni nne ambazo hazijaunganishwa huundwa. Wakati vifungo vya kemikali vinapoundwa, mawingu ya elektroni hupata umbo sawa na iko katika nafasi ili shoka zao zielekezwe kwenye vipeo vya tetrahedron. Wakati sehemu za juu za mawingu haya zinapoingiliana na mawingu ya atomi nyingine za kaboni, vifungo vya ushirikiano huonekana kwa pembe ya 109 ° 28", na kimiani ya kioo cha atomiki huundwa, ambayo ni tabia ya almasi.

Kila atomi ya kaboni katika almasi imezungukwa na nyingine nne ziko kutoka humo katika mwelekeo kutoka katikati ya tetrahedra hadi vipeo. Umbali kati ya atomi katika tetrahedra ni 0.154 nm. Nguvu ya vifungo vyote ni sawa. Kwa hivyo, atomi katika almasi "zimejaa" sana. Saa 20 ° C, wiani wa almasi ni 3.515 g/cm 3. Hii inaelezea ugumu wake wa kipekee. Diamond ni kondakta mbovu wa umeme.

Mnamo 1961, uzalishaji wa viwandani wa almasi ya syntetisk kutoka kwa grafiti ulianza katika Umoja wa Soviet.

Katika awali ya viwanda ya almasi, shinikizo la maelfu ya MPa na joto kutoka 1500 hadi 3000 ° C hutumiwa. Mchakato huo unafanywa mbele ya vichocheo, ambavyo vinaweza kuwa metali kadhaa, kama vile Ni. Wingi wa almasi zilizoundwa ni fuwele ndogo na vumbi la almasi.

Almasi, inapokanzwa bila upatikanaji wa hewa zaidi ya 1000 ° C, hugeuka kuwa grafiti. Katika 1750 ° C, mabadiliko ya almasi katika grafiti hutokea kwa kasi.

Muundo wa almasi

2. Graphite ni dutu ya fuwele ya kijivu-nyeusi yenye sheen ya metali, greasy kwa kugusa, duni katika ugumu hata kwa karatasi.

Atomi za kaboni katika fuwele za grafiti ziko katika hali ya mseto wa sp 2: kila moja yao huunda vifungo vitatu vya σ covalent na atomi za jirani. Pembe kati ya maelekezo ya dhamana ni 120 °. Matokeo yake ni gridi ya taifa inayojumuisha hexagoni za kawaida. Umbali kati ya viini vya karibu vya atomi za kaboni ndani ya safu ni 0.142 nm. Elektroni ya nne ya safu ya nje ya kila atomi ya kaboni kwenye grafiti inachukua p-orbital, ambayo haishiriki katika mseto.

Mawingu ya elektroni yasiyo ya mseto ya atomi za kaboni yanaelekezwa kwa usawa kwa ndege ya safu, na kuingiliana kwa kila mmoja, huunda vifungo vya σ-vilivyotenganishwa. Tabaka za jirani katika kioo cha grafiti ziko umbali wa 0.335 nm kutoka kwa kila mmoja na zimeunganishwa dhaifu, hasa na vikosi vya van der Waals. Kwa hiyo, grafiti ina nguvu ya chini ya mitambo na imegawanywa kwa urahisi katika flakes, ambayo ni nguvu sana ndani yao wenyewe. Mshikamano kati ya tabaka za atomi za kaboni kwenye grafiti ni metali kwa kiasi. Hii inaelezea ukweli kwamba grafiti hufanya umeme vizuri, lakini bado sio pamoja na metali.

muundo wa grafiti

Mali ya kimwili katika grafiti hutofautiana sana katika mwelekeo - perpendicular na sambamba na tabaka za atomi za kaboni.

Inapokanzwa bila ufikiaji wa hewa, grafiti haifanyi mabadiliko yoyote hadi 3700°C. Kwa joto hili, hupungua bila kuyeyuka.

Grafiti ya bandia hupatikana kutoka kwa darasa bora la makaa ya mawe ngumu saa 3000 ° C katika tanuu za umeme bila upatikanaji wa hewa.

Graphite ina uthabiti wa halijoto juu ya anuwai ya halijoto na shinikizo, kwa hivyo inakubalika kama hali ya kawaida ya kaboni. Uzito wa grafiti ni 2.265 g/cm 3.

3. Carbin - poda nyeusi iliyokatwa vizuri. Katika muundo wake wa kioo, atomi za kaboni huunganishwa kwa kubadilisha vifungo vya moja na tatu kwenye minyororo ya mstari:

−С≡С−С≡С−С≡С−

Dutu hii ilipatikana kwanza na V.V. Korshak, A.M. Sladkov, V.I. Kasatochkin, Yu.P. Kudryavtsev mwanzoni mwa miaka ya 1960.

Baadaye, ilionyeshwa kuwa carbine inaweza kuwepo kwa aina tofauti na ina minyororo ya polyacetylene na polycumulene ambayo atomi za kaboni huunganishwa na vifungo viwili:

C=C=C=C=C=C=

Baadaye, carbine ilipatikana katika asili - katika suala la meteorite.

Carbyne ina mali ya semiconductor; chini ya hatua ya mwanga, conductivity yake huongezeka sana. Kutokana na kuwepo kwa aina tofauti za vifungo na njia tofauti za kuweka minyororo ya atomi za kaboni kwenye kimiani ya kioo, mali ya kimwili ya carbine inaweza kutofautiana kwa aina mbalimbali. Inapokanzwa bila upatikanaji wa hewa zaidi ya 2000 ° C, carbine ni imara; kwa joto la karibu 2300 ° C, mpito wake kwa grafiti huzingatiwa.

Kaboni asilia ina isotopu mbili (98.892%) na (1.108%). Kwa kuongeza, uchafu mdogo wa isotopu ya mionzi, ambayo hupatikana kwa bandia, ilipatikana katika anga.

Hapo awali, iliaminika kuwa mkaa, soti na coke ni sawa katika muundo na kaboni safi na hutofautiana katika mali kutoka kwa almasi na grafiti, kuwakilisha marekebisho ya allotropic ya kaboni ("amofasi kaboni"). Hata hivyo, ilibainika kuwa vitu hivi vinajumuisha chembe ndogo zaidi za fuwele ambazo atomi za kaboni huunganishwa kwa njia sawa na katika grafiti.

4. Makaa ya mawe - grafiti iliyogawanyika vizuri. Inaundwa wakati wa mtengano wa joto wa misombo yenye kaboni bila upatikanaji wa hewa. Makaa ya mawe hutofautiana kwa kiasi kikubwa katika mali kulingana na dutu ambayo hupatikana na njia ya uzalishaji. Daima huwa na uchafu unaoathiri mali zao. Alama muhimu zaidi za makaa ya mawe ni coke, makaa, na masizi.

Coke hupatikana kwa kupokanzwa makaa ya mawe kwa kutokuwepo kwa hewa.

Mkaa huundwa wakati kuni inapokanzwa kwa kutokuwepo kwa hewa.

Masizi ni unga mzuri sana wa fuwele wa grafiti. Inaundwa wakati wa mwako wa hidrokaboni (gesi asilia, asetilini, turpentine, nk) na upatikanaji mdogo wa hewa.

Kaboni zilizoamilishwa ni viambajengo vinyweleo vya viwandani vinavyojumuisha zaidi kaboni. Adsorption ni kunyonya kwa uso wa vitu vikali vya gesi na vitu vilivyoyeyushwa. Kaboni hai hupatikana kutoka kwa nishati ngumu (peat, kahawia na makaa ya mawe ngumu, anthracite), kuni na bidhaa zake (mkaa, vumbi la mbao, taka za utengenezaji wa karatasi), taka za tasnia ya ngozi, vifaa vya wanyama, kama vile mifupa. Makaa ya mawe, yenye nguvu ya juu ya mitambo, yanazalishwa kutoka kwa shells za nazi na karanga nyingine, kutoka kwa mbegu za matunda. Muundo wa makaa ya mawe unawakilishwa na pores ya ukubwa wote, hata hivyo, uwezo wa adsorption na kiwango cha adsorption imedhamiriwa na maudhui ya micropores kwa kitengo cha molekuli au kiasi cha granules. Katika utengenezaji wa kaboni hai, malighafi kwanza inakabiliwa na matibabu ya joto bila ufikiaji wa hewa, kama matokeo ambayo unyevu na resini za sehemu huondolewa kutoka kwake. Katika kesi hiyo, muundo mkubwa wa pore wa makaa ya mawe huundwa. Ili kupata muundo wa microporous, uanzishaji unafanywa ama kwa oxidation na gesi au mvuke, au kwa matibabu na reagents za kemikali.

1.3. Tabia za kemikali za kaboni

Kwa joto la kawaida almasi, grafiti, makaa ya mawe ni ajizi ya kemikali, lakini kwa joto la juu shughuli zao huongezeka. Kama ifuatavyo kutoka kwa muundo wa aina kuu za kaboni, makaa ya mawe humenyuka kwa urahisi zaidi kuliko grafiti na hata almasi zaidi. Graphite sio tu tendaji zaidi kuliko almasi, lakini, kukabiliana na vitu fulani, inaweza kuunda bidhaa ambazo almasi haifanyi.

1. Kama wakala wa kuongeza vioksidishaji, kaboni humenyuka pamoja na metali fulani kwenye joto la juu kuunda CARBIDI:

ZS + 4Al \u003d Al 4 C 3 (carbide ya alumini).

2. Kwa hidrojeni, makaa ya mawe na grafiti huunda hidrokaboni. Mwakilishi rahisi zaidi - methane CH 4 - inaweza kupatikana mbele ya kichocheo cha Ni kwa joto la juu (600-1000 ° C):

C + 2H 2 CH 4.

3. Wakati wa kuingiliana na oksijeni, kaboni huonyesha mali ya kupunguza. Kwa mwako kamili wa kaboni ya muundo wowote wa allotropiki, monoksidi ya kaboni (IV) huundwa:

C + O 2 \u003d CO 2.

Mwako usio kamili hutoa monoksidi kaboni (II) CO:

C + O 2 \u003d 2CO.

Athari zote mbili ni za joto.

4. Sifa za kupunguza makaa ya mawe hutamkwa hasa wakati wa kuingiliana na oksidi za chuma (zinki, shaba, risasi, nk), kwa mfano:

C + 2CuO \u003d CO 2 + 2Cu,

C + 2ZnO = CO 2 + 2Zn.

Mchakato muhimu zaidi wa madini ni msingi wa athari hizi - kuyeyusha metali kutoka ores.

Katika hali nyingine, kwa mfano, wakati wa kuingiliana na oksidi ya kalsiamu, carbides huundwa:

CaO + 3C \u003d CaC 2 + CO.

5. Makaa ya mawe hutiwa oksidi na asidi ya sulfuriki iliyokolea moto na nitriki:

C + 2H 2 SO 4 \u003d CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O,

ZS + 4HNO 3 \u003d ZSO 2 + 4NO + 2H 2 O.

Aina zote za kaboni ni sugu kwa alkali!

1.4. Utumiaji wa kaboni

Almasi hutumiwa kwa usindikaji wa vifaa mbalimbali vya ngumu, kwa kukata, kusaga, kuchimba visima na kuchonga kioo, kwa miamba ya kuchimba visima. Almasi baada ya kusaga na kukata hugeuka kuwa almasi inayotumika kama vito.

Graphite ni nyenzo muhimu zaidi kwa tasnia ya kisasa. Graphite hutumiwa kutengeneza molds, crucibles kuyeyuka na bidhaa nyingine za kinzani. Kwa sababu ya upinzani wake wa juu wa kemikali, grafiti hutumiwa kwa utengenezaji wa bomba na vifaa vilivyowekwa na sahani za grafiti kutoka ndani. Kiasi kikubwa cha grafiti hutumiwa katika sekta ya umeme, kwa mfano, katika utengenezaji wa electrodes. Graphite hutumiwa kutengeneza penseli na rangi kadhaa, kama mafuta. Grafiti safi sana hutumiwa katika vinu vya nyuklia hadi neutroni za wastani.

Polima laini ya kaboni, carbine, inavutia usikivu wa wanasayansi kama nyenzo ya kuahidi kwa utengenezaji wa semiconductors ambazo zinaweza kufanya kazi kwa joto la juu na nyuzi zenye nguvu zaidi.

Mkaa hutumiwa katika sekta ya metallurgiska, katika uhunzi.

Coke hutumiwa kama wakala wa kupunguza katika kuyeyusha metali kutoka ore.

Masizi hutumiwa kama kichungio cha mpira ili kuongeza nguvu, kwa hivyo matairi ya gari ni nyeusi. Masizi pia hutumiwa kama sehemu ya uchapishaji wa wino, wino, na rangi ya viatu.

Kaboni zilizoamilishwa hutumiwa kutakasa, kutoa na kutenganisha vitu mbalimbali. Kaboni zilizoamilishwa hutumiwa kama vichungi vya masks ya gesi na kama wakala wa sorbent katika dawa.

Sura II . Misombo ya kaboni isokaboni

Kaboni huunda oksidi mbili - monoksidi kaboni (II) CO na monoksidi kaboni (IV) CO 2.

Monoksidi kaboni (II) CO ni gesi isiyo na rangi, isiyo na harufu, mumunyifu kidogo katika maji. Inaitwa kaboni monoksidi kwa sababu ni sumu sana. Kuingia ndani ya damu wakati wa kupumua, inachanganya haraka na hemoglobin, na kutengeneza kiwanja chenye nguvu cha carboxyhemoglobin, na hivyo kunyima hemoglobin ya uwezo wa kubeba oksijeni.

Wakati wa kuvuta hewa iliyo na 0.1% CO, mtu anaweza kupoteza fahamu ghafla na kufa. Monoxide ya kaboni huundwa wakati wa mwako usio kamili wa mafuta, ndiyo sababu kufunga mapema ya chimneys ni hatari sana.

Monoxide ya kaboni (II) inajulikana, kama unavyojua tayari, kwa oksidi zisizo za kutengeneza chumvi, kwa kuwa, kuwa oksidi isiyo ya chuma, ni lazima kukabiliana na alkali na oksidi za msingi ili kuunda chumvi na maji, lakini hii haizingatiwi.

2CO + O 2 \u003d 2CO 2.

Monoxide ya kaboni (II) ina uwezo wa kuchukua oksijeni kutoka kwa oksidi za chuma, i.e. kurejesha metali kutoka kwa oksidi zao.

Fe 2 O 3 + ZSO \u003d 2Fe + ZSO 2.

Ni mali hii ya monoksidi kaboni (II) ambayo hutumiwa katika madini kwa kuyeyusha chuma.

Monoxide ya kaboni (IV) CO 2 - inayojulikana kama dioksidi kaboni - ni gesi isiyo na rangi, isiyo na harufu. Ni takriban mara moja na nusu nzito kuliko hewa. Katika hali ya kawaida, kiasi 1 cha dioksidi kaboni hupasuka kwa kiasi 1 cha maji.

Kwa shinikizo la karibu 60 atm, dioksidi kaboni hugeuka kuwa kioevu kisicho na rangi. Wakati dioksidi kaboni ya kioevu inapovukiza, sehemu yake inabadilika kuwa misa dhabiti-kama theluji, ambayo inashinikizwa kwenye tasnia - hii ndio "barafu kavu" unayojua, ambayo hutumiwa kuhifadhi chakula. Tayari unajua kuwa kaboni dioksidi dhabiti ina kimiani ya Masi na ina uwezo wa kusablimisha.

Dioksidi kaboni CO 2 ni oksidi ya kawaida ya asidi: humenyuka pamoja na alkali (kwa mfano, husababisha maji ya chokaa kuwa na mawingu), pamoja na oksidi za msingi na kwa maji.

Haina kuchoma na haiunga mkono mwako na kwa hiyo hutumiwa kuzima moto. Walakini, magnesiamu inaendelea kuwaka katika kaboni dioksidi kuunda oksidi na kutoa kaboni kama masizi.

CO 2 + 2Mg \u003d 2MgO + C.

Dioksidi kaboni hupatikana kwa kutenda juu ya chumvi ya asidi kaboniki - carbonates na ufumbuzi wa hidrokloric, nitriki na hata asidi asetiki. Katika maabara, dioksidi kaboni huzalishwa na hatua ya asidi hidrokloriki kwenye chaki au marumaru.

CaCO 3 + 2HCl \u003d CaCl 2 + H 2 0 + C0 2.

Katika tasnia, dioksidi kaboni hutolewa kwa kuchoma chokaa:

CaCO 3 \u003d CaO + C0 2.

Dioksidi ya kaboni, pamoja na uwanja uliotajwa tayari wa maombi, pia hutumiwa kwa ajili ya utengenezaji wa vinywaji vya fizzy na kwa ajili ya uzalishaji wa soda.

Wakati monoxide ya kaboni (IV) inafutwa katika maji, asidi ya kaboni H 2 CO 3 huundwa, ambayo ni imara sana na hutengana kwa urahisi katika vipengele vyake vya awali - dioksidi kaboni na maji.

Kama asidi ya dibasic, asidi ya kaboni huunda safu mbili za chumvi: kati - kaboni, kwa mfano CaCO 3, na asidi - bicarbonates, kwa mfano Ca (HCO 3) 2. Kati ya kabonati, chumvi za potasiamu, sodiamu na amonia tu huyeyuka katika maji. Chumvi za asidi kawaida huyeyuka katika maji.

Kwa ziada ya kaboni dioksidi mbele ya maji, carbonates inaweza kugeuka kuwa hidrokaboni. Kwa hivyo, ikiwa kaboni dioksidi inapitishwa kupitia maji ya chokaa, basi itakuwa na mawingu kwanza kwa sababu ya mvua ya kaboni ya kalsiamu isiyo na maji, hata hivyo, kwa kupita zaidi kwa dioksidi kaboni, uwingu hutoweka kama matokeo ya malezi ya bicarbonate ya kalsiamu mumunyifu. :

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 \u003d Ca (HCO 3) 2.

Ni uwepo wa chumvi hii ambayo inaelezea ugumu wa muda wa maji. Kwa nini ya muda? Kwa sababu inapokanzwa, bicarbonate ya kalsiamu mumunyifu inarudi kuwa kaboni isiyoyeyuka:

Ca (HCO 3) 2 \u003d CaCO 3 ↓ + H 2 0 + C0 2.

Mwitikio huu husababisha uundaji wa kiwango kwenye kuta za boilers, mabomba ya kupokanzwa mvuke na kettles za ndani, na kwa asili, kama matokeo ya majibu haya, stalactites ya ajabu ya kunyongwa chini huundwa kwenye mapango, ambayo stalagmites hukua kutoka chini.

Chumvi zingine za kalsiamu na magnesiamu, haswa kloridi na salfati, hupa maji ugumu wa kudumu. Ugumu wa kudumu wa maji ya kuchemsha hauwezi kuondolewa. Unapaswa kutumia carbonate nyingine - soda.

Na 2 CO 3, ambayo huleta ioni hizi za Ca 2+, kwa mfano:

CaCl 2 + Na 2 CO 3 \u003d CaCO 3 ↓ + 2NaCl.

Soda pia inaweza kutumika kuondoa ugumu wa muda wa maji.

Kabonati na bicarbonates zinaweza kugunduliwa kwa kutumia ufumbuzi wa asidi: inapofunuliwa na asidi, tabia ya "kuchemsha" huzingatiwa kutokana na dioksidi kaboni iliyotolewa.

Mmenyuko huu ni mmenyuko wa ubora kwa chumvi za asidi ya kaboni.

Hitimisho

Uhai wote duniani unatokana na kaboni. Kila molekuli ya kiumbe hai hujengwa kwa msingi wa mifupa ya kaboni. Atomi za kaboni huhama mara kwa mara kutoka sehemu moja ya biosphere (ganda nyembamba la Dunia ambapo kuna uhai) hadi nyingine. Kwa kutumia mfano wa mzunguko wa kaboni katika asili, mtu anaweza kufuatilia mienendo ya maisha kwenye sayari yetu katika mienendo.

Hifadhi kuu za kaboni Duniani ziko katika mfumo wa kaboni dioksidi iliyo kwenye angahewa na kufutwa katika bahari, ambayo ni, dioksidi kaboni (CO 2). Fikiria kwanza molekuli za kaboni dioksidi katika angahewa. Mimea huchukua molekuli hizi, basi katika mchakato wa photosynthesis atomi ya kaboni inabadilishwa kuwa aina mbalimbali za misombo ya kikaboni na hivyo kujumuishwa katika muundo wa mimea. Zifuatazo ni chaguzi kadhaa:

1. Carbon inaweza kubaki kwenye mimea hadi mimea kufa. Kisha molekuli zao zitaliwa na vitenganishi (viumbe vinavyokula vitu vya kikaboni vilivyokufa na wakati huo huo hugawanyika kuwa misombo rahisi ya isokaboni), kama vile kuvu na mchwa. Hatimaye kaboni itarudi kwenye angahewa kama CO 2;

2. Mimea inaweza kuliwa na wanyama walao majani. Katika kesi hii, kaboni itarudi kwenye anga (wakati wa kupumua kwa wanyama na wakati wa kuharibika baada ya kifo), au wanyama wanaokula mimea wataliwa na wanyama wanaokula nyama (na kisha kaboni itarudi tena kwenye anga kwa njia sawa);

3. Mimea inaweza kufa na kuishia chini ya ardhi. Kisha hatimaye watageuka kuwa mafuta ya mafuta - kwa mfano, katika makaa ya mawe.

Katika kesi ya kufutwa kwa molekuli ya asili ya CO 2 katika maji ya bahari, chaguzi kadhaa pia zinawezekana:

Dioksidi ya kaboni inaweza tu kurudi kwenye anga (aina hii ya kubadilishana gesi kati ya bahari na anga hutokea wakati wote);

Carbon inaweza kuingia kwenye tishu za mimea ya baharini au wanyama. Kisha itajilimbikiza hatua kwa hatua kwa namna ya mashapo chini ya bahari na hatimaye kugeuka kuwa chokaa au tena kupita kutoka kwenye sediments ndani ya maji ya bahari.

Mara tu kaboni inapoingizwa kwenye mchanga au mafuta ya kisukuku, huondolewa kwenye angahewa. Wakati wote wa uwepo wa Dunia, kaboni inayotolewa kwa njia hii ilibadilishwa na dioksidi kaboni iliyotolewa angani wakati wa milipuko ya volkeno na michakato mingine ya jotoardhi. Katika hali ya kisasa, uzalishaji kutoka kwa mwako wa binadamu wa mafuta ya mafuta pia huongezwa kwa mambo haya ya asili. Kutokana na ushawishi wa CO 2 juu ya athari ya chafu, utafiti wa mzunguko wa kaboni umekuwa kazi muhimu kwa wanasayansi wa anga.

Sehemu muhimu ya utafutaji huu ni kuamua kiasi cha CO 2 kilichopo kwenye tishu za mimea (kwa mfano, katika msitu mpya uliopandwa) - wanasayansi huita shimo hili la kaboni. Huku serikali kote ulimwenguni zikijaribu kufikia makubaliano ya kimataifa ya kupunguza utoaji wa hewa 2, suala la usawa kati ya mito ya kaboni na utoaji wa kaboni katika nchi moja moja limekuwa mzozo mkubwa kwa nchi zilizoendelea kiviwanda. Hata hivyo, wanasayansi wana shaka kwamba mrundikano wa kaboni dioksidi katika angahewa unaweza kusimamishwa na mashamba ya misitu pekee.

Kaboni huzunguka mara kwa mara katika biolojia ya dunia kwenye njia zilizounganishwa zilizofungwa. Hivi sasa, madhara ya kuchoma mafuta ya mafuta yanaongezwa kwa michakato ya asili.

Fasihi:

1. Akhmetov N.S. Kemia daraja la 9: kitabu cha kiada. kwa elimu ya jumla kitabu cha kiada taasisi. - Toleo la 2. - M.: Mwangaza, 1999. - 175 p.: mgonjwa.

2. Gabrielyan O.S. Kemia daraja la 9: kitabu cha kiada. kwa elimu ya jumla kitabu cha kiada taasisi. - Toleo la 4. - M.: Bustard, 2001. - 224 p.: mgonjwa.

3. Gabrielyan O.S. Kemia darasa la 8-9: mbinu. posho. - Toleo la 4. - M.: Bustard, 2001. - 128 p.

4. Eroshin D.P., Shishkin E.A. Njia za kutatua shida katika kemia: kitabu cha maandishi. posho. - M.: Mwangaza, 1989. - 176 p.: mgonjwa.

5. Kremenchugskaya M. Kemia: Kitabu cha Watoto wa Shule. -M.: Philol. Jumuiya "NENO": LLC "Publishing House AST", 2001. - 478 p.

6. Kristman V.A. Kusoma kitabu juu ya kemia isokaboni. - M.: Mwangaza, 1986. - 273 p.

Carbon ni, labda, kipengele kikuu na cha kushangaza zaidi cha kemikali duniani, kwa sababu kwa msaada wake idadi kubwa ya misombo mbalimbali, isiyo ya kawaida na ya kikaboni, huundwa. Carbon ni msingi wa viumbe vyote vilivyo hai, tunaweza kusema kwamba kaboni, pamoja na maji na oksijeni, ni msingi wa maisha kwenye sayari yetu! Carbon ina aina mbalimbali ambazo hazifanani katika sifa zao za fizikia au kwa kuonekana. Lakini yote ni kaboni!

Historia ya ugunduzi wa kaboni

Carbon imejulikana kwa wanadamu tangu nyakati za zamani. Graphite na makaa ya mawe yalitumiwa na Wagiriki wa kale, na almasi zilitumiwa nchini India. Kweli, misombo inayofanana kwa kuonekana mara nyingi ilikosewa kwa grafiti. Walakini, grafiti ilitumiwa sana nyakati za zamani, haswa kwa maandishi. Hata jina lake linatokana na neno la Kigiriki "grapho" - "Ninaandika." Graphite sasa hutumiwa katika penseli. Almasi ziliuzwa kwa mara ya kwanza nchini Brazili katika nusu ya kwanza ya karne ya 18, tangu wakati huo amana nyingi zimegunduliwa, na mwaka wa 1970 teknolojia ilitengenezwa ili kupata almasi bandia. Almasi hizo za bandia hutumiwa katika sekta, wakati za asili, kwa upande wake, hutumiwa katika kujitia.

kaboni katika asili

Kiasi kikubwa zaidi cha kaboni hukusanywa katika anga na hidrosphere kwa namna ya dioksidi kaboni. Anga ina karibu 0.046% ya kaboni, na hata zaidi - katika hali iliyoyeyushwa katika Bahari ya Dunia.

Kwa kuongezea, kama tulivyoona hapo juu, kaboni ndio msingi wa viumbe hai. Kwa mfano, mwili wa binadamu wa kilo 70 una takriban kilo 13 za kaboni! Ni katika mtu mmoja tu! Na kaboni pia hupatikana katika mimea na wanyama wote. Kwa hivyo fikiria...

Mzunguko wa kaboni katika asili

Marekebisho ya allotropiki ya kaboni

Carbon ni kipengele cha kipekee cha kemikali ambacho huunda kinachojulikana kama marekebisho ya allotropic, au, kwa urahisi zaidi, aina mbalimbali. Marekebisho haya yamegawanywa katika fuwele, amorphous na kwa namna ya makundi.

Marekebisho ya kioo yana kimiani sahihi ya kioo. Kundi hili linajumuisha: almasi, fullerite, grafiti, lonsdaleite, nyuzi za kaboni na zilizopo. Idadi kubwa ya marekebisho ya fuwele ya kaboni iko katika nafasi ya kwanza katika cheo " Nyenzo ngumu zaidi duniani".

Aina za allotropic za kaboni: a) lonsdaleite; b) almasi;
c) grafiti; d) kaboni ya amorphous; e) C60 (fullerene); f) graphene;
g) nanotube ya safu moja

Fomu za amorphous huundwa na kaboni na uchafu mdogo wa vipengele vingine vya kemikali. Wawakilishi wakuu wa kikundi hiki ni: makaa ya mawe (jiwe, kuni, ulioamilishwa), soti, anthracite.

Ngumu zaidi na high-tech ni misombo ya kaboni kwa namna ya makundi. Makundi ni muundo maalum ambao atomi za kaboni hupangwa kwa njia ambayo hutengeneza umbo tupu ambalo linajazwa kutoka ndani na atomi za vitu vingine, kama vile maji. Hakuna wawakilishi wengi katika kundi hili, ni pamoja na nanocones za kaboni, astralenes na dicarbon.

Graphite - "upande wa giza" wa almasi

Utumiaji wa kaboni

Carbon na misombo yake ni muhimu sana katika maisha ya binadamu. Carbon huunda aina kuu za mafuta duniani - gesi asilia na mafuta. Misombo ya kaboni hutumiwa sana katika tasnia ya kemikali na metallurgiska, katika ujenzi, uhandisi na dawa. Marekebisho ya allotropic kwa namna ya almasi hutumiwa katika kujitia, fullerite na lonsdaleite katika sayansi ya roketi. Mafuta anuwai ya mitambo, vifaa vya kiufundi na mengi zaidi hufanywa kutoka kwa misombo ya kaboni. Sekta siku hizi haiwezi kufanya bila kaboni, inatumika kila mahali!

Kuzingatia sifa za kimuundo za atomi ya kaboni na hali yake ya kielektroniki ni muhimu kwa uelewa sahihi wa nadharia ya muundo wa kemikali. Fikiria kwanza nafasi ya kaboni katika mfumo wa mara kwa mara (PS). Kwa urahisi wa kuashiria kipengele na PS, algorithm ifuatayo inaweza kutumika:

Nambari ya serial kipengele (#) kinafafanua malipo ya nyuklia (nambari ya malipo Z), na hivyo basi idadi ya protoni N$p^+$ (alama ya protoni - $p_1^+$) na jumla ya idadi ya elektroni N$\bar(e)$ (alama ya elektroni - $\bar(e)$) katika kiini. Kwa kaboni, nambari ya serial ni 6, kwa hivyo, kiini cha atomi ya kaboni ina protoni 6 na elektroni 6. Kwa utaratibu, hoja hii inaweza kuandikwa kama ifuatavyo: №$ (C)=6 \Mshale wa Kulia Z = 6; \hspace(2pt)N\bar(e) = 6$.

Misa ya atomiki kipengele, au nambari ya molekuli ya isotopu (A)ni sawa na jumla ya wingi wa protoni na neutroni (jina la nyutroni ni $n_1^0$) kwenye kiini, kwa hivyo, idadi ya neutroni N inaweza kuhesabiwa kutoka kwa tofauti. Kwa kaboni, wingi wa atomiki ni 12 a.m.u., kwa hivyo, idadi ya neutroni katika atomi ya kaboni ni 6.Nukuu ya mpangilio: $A(C) =12 \textrm(amu) \Rightarrow N =A-Z=12-6=6$.

nambari ya kipindi, ambayo kipengee katika PS iko, ni sawa na nambari kuu (radial)nambari ya quantum n na huamua idadi ya viwango vya nishati katika atomi. Wakati mwingine kuna jina lingine la nambari kuu ya quantum - $n_r$(kulingana na Sommerfeld). Carbon iko katika kipindi cha pili cha PS, kwa hivyo, ina viwango viwili vya nishati, nambari kuu ya quantum ni 2. Maelezo ya kimkakati: No. = 2 => n = 2.

Nambari ya kikundi, ambayo kipengele iko katika PS, inafanana na idadi ya elektroni katika ngazi ya nishati ya nje. Carbon iko katika kikundi cha IV cha kikundi kikuu, kwa hivyo, ina elektroni 4 kwenye kiwango cha nishati ya nje.Nukuu ya mpangilio: Nambari gr. = IV => N$\bar(e)_\textrm(valence)$ = 4.

Kwa muhtasari, inaweza kusemwa kuwa katika hali ya ardhi (isiyo na msisimko). kuna elektroni 4 za valence kwenye kiwango cha nishati ya nje ya atomi ya kaboni, wakati elektroni za s zinaunda jozi ya elektroni, na elektroni 2 za p-elektroni hazijaoanishwa.

Kwa safu ya elektroni ya valence ya atomi ya kaboni, nambari kuu ya quantum n ni 2, namba ya orbital quantum l ni 0, ambayo inalingana na s-orbital na ni sawa na 1 kwa p-orbitals; namba ya magnetic quantum m = -l, 0, +l; yaani, m = 0 (kwa l = 0) na m = -1, 0, 1 (kwa l = 1).

Ufafanuzi

Obiti ya Atomiki (AO) inayoitwa picha ya kielelezo ya pande tatu ya wiani wa elektroni, yaani, eneo la nafasi ambalo uwezekano wa kupata elektroni ni wa juu.

Katika misombo ya kikaboni, atomi ya kaboni daima ni tetravalent, ambayo ina maana kwamba elektroni zote 4 za valence hushiriki katika uundaji wa dhamana ya kemikali. Lakini elektroni tu ambazo hazijaunganishwa hushiriki katika malezi ya dhamana! Ili kuelezea tofauti kati ya dhana ya valence na muundo wa elektroniki wa atomi ya kaboni, mtu anapaswa kutumia mfano. hali ya msisimko ya atomi ya kaboni $C^*$, kuruhusu mpito wa elektroni kutoka 2s- hadi 2p-sublevel:

Katika kesi hiyo, nishati iliyotumiwa kwenye mpito wa elektroni hulipwa na nishati iliyotolewa wakati wa kuundwa kwa vifungo viwili vya ziada. Hata hivyo, mfano huu unafikiri kwamba elektroni iko katika obiti nne "safi" - moja s na tatu p.

Kisha, katika hali ya msisimko wa atomi, nishati ya s-orbital lazima iwe chini ya nishati ya malezi ya p-orbital. Kwa kweli hii si kweli. Uchunguzi unaonyesha kuwa nishati ya obiti zote nne zilizoundwa kama matokeo ya "kuruka" ya elektroni ni takriban sawa, mtawaliwa, na nguvu za malezi ya vifungo kwenye molekuli iliyo na heteroatomu sawa (kwa mfano, atomi za hidrojeni katika methane) pia ni takriban sawa, na nishati ya kila moja ya obiti mpya iliyoundwa ni kubwa kuliko nishati ya s-orbital "safi", lakini chini ya nishati ya p-orbital "safi".

Uteuzi - C (Carbon);
Kipindi - II;
Kikundi - 14 (IVA);
Uzito wa atomiki - 12.011;
Nambari ya atomiki - 6;
Radius ya atomi = 77 pm;
Radi ya Covalent = 77 pm;
Usambazaji wa elektroni - 1s 2 2s 2 2p 2;
kiwango myeyuko = 3550 ° C;
kiwango cha kuchemsha = 4827 ° C;
Electronegativity (kulingana na Pauling / kulingana na Alpred na Rochov) = 2.55 / 2.50;
Hali ya oksidi: +4, +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3, -4;
Uzito (n.a.) \u003d 2.25 g / cm 3 (graphite);
Kiasi cha molar = 5.3 cm 3 / mol.

Mchanganyiko wa kaboni:

Carbon kwa namna ya mkaa imejulikana kwa mwanadamu tangu zamani, kwa hiyo, haina maana kuzungumza juu ya tarehe ya ugunduzi wake. Kweli, kaboni ilipata jina lake mwaka wa 1787, wakati kitabu "Njia ya Majina ya Kemikali" kilichapishwa, ambapo neno "kaboni" (carbone) lilionekana badala ya jina la Kifaransa "makaa ya mawe safi" (charbone pur).

Carbon ina uwezo wa kipekee wa kuunda minyororo ya polima ya urefu usio na kikomo, na hivyo kutoa darasa kubwa la misombo ambayo inasomwa na tawi tofauti la kemia - kemia ya kikaboni. Michanganyiko ya kaboni ya kikaboni ndio msingi wa maisha duniani, kwa hivyo, haina maana kuzungumza juu ya umuhimu wa kaboni kama kipengele cha kemikali - ni msingi wa maisha duniani.

Sasa fikiria kaboni kutoka kwa mtazamo wa kemia isokaboni.

Mchele. Muundo wa atomi ya kaboni.

Usanidi wa kielektroniki wa kaboni ni 1s 2 2s 2 2p 2 (tazama muundo wa kielektroniki wa atomi). Katika kiwango cha nishati ya nje, kaboni ina elektroni 4: 2 zilizooanishwa kwenye s-sublevel + 2 ambazo hazijaoanishwa kwenye obiti za p. Wakati atomi ya kaboni inapoingia katika hali ya msisimko (inahitaji gharama za nishati), elektroni moja kutoka kwa s-sublevel "huacha" jozi yake na kwenda kwenye p-sublevel, ambapo kuna orbital moja ya bure. Kwa hiyo, katika hali ya msisimko, usanidi wa elektroniki wa atomi ya kaboni huchukua fomu ifuatayo: 1s 2 2s 1 2p 3 .

Mchele. Mpito wa atomi ya kaboni hadi hali ya msisimko.

"castling" kama hiyo huongeza kwa kiasi kikubwa uwezekano wa valence ya atomi za kaboni, ambayo inaweza kuchukua hali ya oxidation kutoka +4 (katika misombo na metali zisizo hai) hadi -4 (katika misombo na metali).

Katika hali isiyofurahi, atomi ya kaboni katika misombo ina valence ya 2, kwa mfano, CO (II), na katika hali ya msisimko ina 4: CO 2 (IV).

"Upekee" wa atomi ya kaboni iko katika ukweli kwamba kuna elektroni 4 kwenye kiwango cha nishati ya nje, kwa hiyo, kukamilisha kiwango (ambacho, kwa kweli, atomi za kipengele chochote cha kemikali hujitahidi), inaweza kutoa na. ambatisha na elektroni zile zile za "mafanikio" ili kuunda vifungo shirikishi (tazama dhamana ya Covalent).

Carbon kama dutu rahisi

Kama dutu rahisi, kaboni inaweza kuwa katika mfumo wa marekebisho kadhaa ya allotropiki:

Almasi
Grafiti
fullerene
Carbine

Almasi

Mchele. Mwamba wa kioo wa almasi.

Mali ya almasi:

dutu ya fuwele isiyo na rangi;
dutu ngumu zaidi katika asili;
ina athari kali ya refractive;
kondakta duni wa joto na umeme.

Mchele. Tetrahedron ya almasi.

Ugumu wa kipekee wa almasi unaelezewa na muundo wa kimiani yake ya kioo, ambayo ina sura ya tetrahedron - katikati ya tetrahedron kuna atomi ya kaboni, ambayo imeunganishwa na vifungo vikali sawa na atomi nne za jirani zinazounda wima. ya tetrahedron (tazama takwimu hapo juu). "Ujenzi" kama huo, kwa upande wake, unaunganishwa na tetrahedra ya jirani.

Grafiti

Mchele. Kioo cha grafiti.

Tabia za Graphite:

dutu ya fuwele laini ya rangi ya kijivu ya muundo wa layered;
ina luster ya metali;
inaendesha umeme vizuri.

Katika grafiti, atomi za kaboni huunda hexagoni za kawaida zilizolala kwenye ndege moja, zilizopangwa katika tabaka zisizo na mwisho.

Katika grafiti, vifungo vya kemikali kati ya atomi za kaboni zilizo karibu huundwa na elektroni tatu za valence za kila atomi (zilizoonyeshwa katika bluu kwenye mchoro ulio hapa chini), wakati elektroni ya nne (iliyoonyeshwa katika nyekundu) ya kila atomi ya kaboni, iliyo katika p-orbital. , ambayo iko perpendicular kwa ndege ya safu ya grafiti, haishiriki katika malezi ya vifungo vya covalent katika ndege ya safu. "Kusudi" lake ni tofauti - kuingiliana na "ndugu" yake amelala kwenye safu ya karibu, hutoa uhusiano kati ya tabaka za grafiti, na uhamaji mkubwa wa p-elektroni huamua conductivity nzuri ya umeme ya grafiti.

Mchele. Usambazaji wa obiti za atomi ya kaboni kwenye grafiti.

fullerene

Mchele. Kioo cha Fullerene.

Vipengele vya Fullerene:

molekuli ya fullerene ni mkusanyiko wa atomi za kaboni zilizofungwa katika nyanja zisizo na mashimo kama mpira wa soka;
ni dutu nzuri ya fuwele ya rangi ya njano-machungwa;
kiwango myeyuko = 500-600 ° C;
semiconductor;
ni sehemu ya madini ya shungite.

Carbine

Tabia za Carbine:

dutu nyeusi ya inert;
lina molekuli za mstari wa polymeric ambazo atomi huunganishwa kwa kubadilisha vifungo vya moja na tatu;
semiconductor.

Tabia za kemikali za kaboni

Katika hali ya kawaida, kaboni ni dutu ya inert, lakini inapokanzwa, inaweza kukabiliana na vitu mbalimbali rahisi na ngumu.

Imesemwa hapo juu kuwa kuna elektroni 4 kwenye kiwango cha nishati ya nje ya kaboni (hakuna huko wala hapa), kwa hivyo kaboni inaweza kutoa elektroni na kuzikubali, ikionyesha mali ya kupunguza katika misombo fulani, na mali ya oksidi kwa zingine.

Carbon ni wakala wa kupunguza katika athari za oksijeni na vitu vingine ambavyo vina elektronegativity ya juu (tazama jedwali la elektronegativity ya vitu):

inapokanzwa hewani, huwaka (na oksijeni ya ziada na malezi ya dioksidi kaboni; na ukosefu wake - kaboni monoksidi (II)):
C + O 2 \u003d CO 2;
2C + O 2 \u003d 2CO.
humenyuka kwa joto la juu na mvuke wa sulfuri, huingiliana kwa urahisi na klorini, florini:
C+2S=CS2
C + 2Cl 2 = CCl 4
2F2+C=CF4
inapokanzwa, hurejesha metali nyingi na zisizo za metali kutoka kwa oksidi:
C 0 + Cu +2 O \u003d Cu 0 + C +2 O;
C 0 + C +4 O 2 \u003d 2C +2 O
humenyuka pamoja na maji kwenye joto la 1000°C (mchakato wa upakaji gesi) kutengeneza gesi ya maji:
C + H 2 O \u003d CO + H 2;

Kaboni inaonyesha mali ya oksidi katika athari na metali na hidrojeni:

humenyuka pamoja na metali kuunda carbidi:
Ca + 2C = CaC 2
kuingiliana na hidrojeni, kaboni hutengeneza methane:
C + 2H 2 = CH 4

Carbon hupatikana kwa mtengano wa joto wa misombo yake au kwa pyrolysis ya methane (kwa joto la juu):
CH 4 \u003d C + 2H 2.

Utumiaji wa kaboni

Misombo ya kaboni imepata matumizi makubwa zaidi katika uchumi wa kitaifa, haiwezekani kuorodhesha yote, tutaonyesha chache tu:

grafiti hutumika kwa ajili ya utengenezaji wa miongozo ya penseli, elektrodi, miyeyusho ya kuyeyuka, kama msimamizi wa nyutroni katika vinu vya nyuklia, kama lubricant;
almasi hutumiwa katika vito vya mapambo, kama zana ya kukata, katika vifaa vya kuchimba visima, kama nyenzo ya abrasive;
kama wakala wa kupunguza, kaboni hutumiwa kupata metali fulani na zisizo za metali (chuma, silicon);
kaboni hufanya sehemu kubwa ya kaboni iliyoamilishwa, ambayo imepata matumizi makubwa zaidi katika maisha ya kila siku (kwa mfano, kama adsorbent ya kusafisha hewa na ufumbuzi), na katika dawa (vidonge vilivyoamilishwa vya kaboni) na sekta (kama carrier wa kichocheo). viungio, kichocheo cha upolimishaji n.k.).

Carbon (C) ni kipengele cha sita cha jedwali la mara kwa mara la Mendeleev na uzito wa atomiki wa 12. Kipengele hiki ni cha mashirika yasiyo ya metali na ina isotopu ya 14 C. Muundo wa atomi ya kaboni ni msingi wa kemia ya kikaboni, kwa kuwa viumbe vyote vya kikaboni. vitu ni pamoja na molekuli za kaboni.

atomi ya kaboni

Nafasi ya kaboni katika jedwali la upimaji la Mendeleev:

nambari ya serial ya sita;
kundi la nne;
kipindi cha pili.

Mchele. 1. Nafasi ya kaboni katika jedwali la upimaji.

Kulingana na data kutoka kwa meza, tunaweza kuhitimisha kwamba muundo wa atomi ya kipengele cha kaboni ni pamoja na shells mbili, ambazo elektroni sita ziko. Valency ya kaboni, ambayo ni sehemu ya vitu vya kikaboni, ni mara kwa mara na sawa na IV. Hii ina maana kwamba kuna elektroni nne katika ngazi ya nje ya elektroniki, na mbili katika moja ya ndani.

Kati ya elektroni nne, mbili zinachukua obiti ya 2s ya spherical, na mbili zilizobaki zinachukua dumbbell-umbo 2p orbital. Katika hali ya msisimko, elektroni moja husogea kutoka kwa obiti 2 hadi moja ya obiti 2p. Wakati elektroni inasonga kutoka kwa obiti moja hadi nyingine, nishati hutumiwa.

Kwa hivyo, atomi ya kaboni iliyosisimka ina elektroni nne ambazo hazijaoanishwa. Usanidi wake unaweza kuonyeshwa kwa formula 2s 1 2p 3 . Hii inafanya uwezekano wa kuunda vifungo vinne vya ushirikiano na vipengele vingine. Kwa mfano, katika molekuli ya methane (CH 4), kaboni huunda vifungo na atomi nne za hidrojeni - kifungo kimoja kati ya obiti za hidrojeni na kaboni na vifungo vitatu kati ya obiti za p za kaboni na obiti za hidrojeni.

Mpango wa muundo wa atomi ya kaboni inaweza kuwakilishwa kama +6C) 2) 4 au 1s 2 2s 2 2p 2.

Mchele. 2. Muundo wa atomi ya kaboni.

Tabia za kimwili

Carbon hutokea kwa asili kwa namna ya miamba. Marekebisho kadhaa ya allotropiki ya kaboni yanajulikana:

grafiti;
Almasi;
carbine;
makaa ya mawe;
masizi.

Dutu hizi zote hutofautiana katika muundo wa kimiani ya kioo. Dutu ngumu zaidi - almasi - ina fomu ya ujazo ya kaboni. Kwa joto la juu, almasi hugeuka kuwa grafiti yenye muundo wa hexagonal.

Mchele. 3. Latti za kioo za grafiti na almasi.

Tabia za kemikali

Muundo wa atomiki wa kaboni na uwezo wake wa kushikamana na atomi nne za dutu nyingine huamua mali ya kemikali ya kipengele. Kaboni humenyuka pamoja na metali kuunda kaboni:

Ca + 2C → CaC 2;
Cr + C → CrC;
3Fe + C → Fe 3 C.

Pia humenyuka pamoja na oksidi za chuma:

2ZnO + C → 2Zn + CO 2;
PbO + C → Pb + CO;
SnO 2 + 2C → Sn + 2CO.

Kwa joto la juu, kaboni humenyuka na zisizo za metali, haswa na hidrojeni, na kutengeneza hidrokaboni:

C + 2H 2 → CH 4.

Kwa oksijeni, kaboni huunda dioksidi kaboni na monoksidi kaboni:

C + O 2 → CO 2;
2C + O 2 → 2CO.

Monoxide ya kaboni pia huundwa wakati wa kuingiliana na maji.