Нүүрстөрөгчийн атом ямар шинж чанартай байдаг вэ? Нүүрстөрөгчийн элемент. Нүүрстөрөгчийн шинж чанар. Нүүрстөрөгчийн хэрэглээ
Нүүрстөрөгч нь Менделеевийн үелэх системийн зургаа дахь элемент юм. Түүний атомын жин 12 байна.
Нүүрстөрөгч нь Менделеевийн системийн хоёрдугаар үе ба энэ системийн дөрөвдүгээр бүлэгт багтдаг.
Үеийн тоо нь нүүрстөрөгчийн зургаан электрон хоёр энергийн түвшинд байршдаг гэдгийг бидэнд хэлдэг.
Дөрөв дэх бүлгийн тоо нь нүүрстөрөгч нь гаднах энергийн түвшинд дөрвөн электронтой гэж хэлдэг. Тэдний хоёр нь хосолсон с-электрон, нөгөө хоёр нь хослогдоогүй Р- электронууд.
Нүүрстөрөгчийн атомын гаднах электрон давхаргын бүтцийг дараах схемээр илэрхийлж болно.
Эдгээр диаграммд байгаа эс бүр нь тусдаа электрон тойрог зам, сум нь тойрог замд байрладаг электрон гэсэн үг юм. Нэг эсийн доторх хоёр сум нь нэг тойрог замд байрладаг боловч эсрэг эргэлттэй хоёр электрон юм.
Атомыг өдөөх үед (түүнд энерги өгөх үед) нэг нь хосолсон С- электронууд эзлэгдсэн Р- тойрог зам.
Өдөөгдсөн нүүрстөрөгчийн атом нь дөрвөн ковалент холбоо үүсэхэд оролцож болно. Тиймээс түүний нэгдлүүдийн дийлэнх хэсэгт нүүрстөрөгч 4-ийн валентыг харуулдаг.
Тиймээс хамгийн энгийн органик нэгдэл болох нүүрсустөрөгчийн метан нь найрлагатай байдаг CH 4. Түүний бүтцийг бүтцийн болон цахим томъёогоор илэрхийлж болно.
Метан молекул дахь нүүрстөрөгчийн атом нь тогтвортой найман электрон гадна бүрхүүлтэй, устөрөгчийн атом нь тогтвортой хоёр электрон бүрхүүлтэй болохыг цахим томьёо харуулж байна.
Метан дахь (болон бусад ижил төстэй нэгдлүүд дэх) бүх дөрвөн ковалент нүүрстөрөгчийн холбоо нь орон зайд тэгш хэмтэй чиглэгддэг. Нүүрстөрөгчийн атом нь тетраэдрийн төвд (ердийн дөрвөлжин пирамид) байрладаг бөгөөд түүнтэй холбогдсон дөрвөн атом (метаны хувьд дөрвөн устөрөгчийн атом) нь тетраэдрын оройд байрладаг.
Аливаа хос холбоосын чиглэлийн хоорондох өнцөг нь ижил бөгөөд 109 градус 28 минут байна.
Үүнийг нүүрстөрөгчийн атом үүсэх үед үүсдэгтэй холбон тайлбарладаг ковалент холбоонэгээс бусад дөрвөн атомтай с- ба гурав х- үр дүнд нь тойрог замууд sp 3-эрлийзжүүлснээр огторгуйд тэгш хэмтэй байрлалтай дөрвөн эрлийз үүсдэг sp 3- тетраэдрийн орой руу сунасан тойрог замууд.
Нүүрстөрөгчийн шинж чанаруудын онцлог.
Гадаад энергийн түвшний электронуудын тоо нь тодорхойлох гол хүчин зүйл юм Химийн шинж чанарбүрэлдэхүүн.
Тогтмол системийн зүүн талд сийрэг дүүргэсэн гаднах элементүүд байдаг цахим түвшин. Эхний бүлгийн элементүүд гаднах түвшинд нэг электронтой, хоёр дахь бүлгийн элементүүд хоёр байна.
Эдгээр хоёр бүлгийн элементүүд нь металлууд. Тэдгээр нь амархан исэлддэг, өөрөөр хэлбэл. гаднах электронуудаа алдаж, эерэг ион болдог.
Тогтмол хүснэгтийн баруун талд, эсрэгээр, байдаг металл бус (исэлдүүлэгч бодис). Металлуудтай харьцуулахад тэд илүү олон тооны протонтой цөмтэй байдаг. Ийм асар том цөм нь электрон үүлнээс илүү хүчтэй таталтыг өгдөг.
Ийм элементүүд электронуудаа маш их алддаг боловч бусад атомуудаас нэмэлт электронуудыг хавсаргахад дургүй байдаг, жишээлбэл. тэдгээрийг исэлдүүлж, тэр үед сөрөг ион болж хувирдаг.
Металлын шинж чанарэлементүүд, үелэх систем дэх бүлгийн тоо нэмэгдэх тусам тэдгээр нь суларч, бусад элементүүдийг исэлдүүлэх чадвар нэмэгддэг.
Нүүрстөрөгч нь дөрөв дэх бүлэгт, өөрөөр хэлбэл. электроныг амархан өгдөг металлууд болон эдгээр электроныг амархан олж авдаг металл бус металлуудын дунд яг дунд байна.
Энэ шалтгааны улмаас нүүрстөрөгч нь электрон өгөх, авах хандлагатай байдаггүй.
Нүүрстөрөгчийн гинж.
Олон янз байдлыг тодорхойлдог нүүрстөрөгчийн онцгой шинж чанар органик нэгдлүүд, нь түүний атомууд хоорондоо хүчтэй ковалент холбоогоор холбогдож, бараг хязгааргүй урттай нүүрстөрөгчийн хэлхээ үүсгэх чадвар юм.
Нүүрстөрөгчөөс гадна ижил атомын гинж нь түүний IV бүлгийн аналог - цахиураар үүсдэг. Гэсэн хэдий ч ийм гинж нь 6-аас илүүгүй Si атом агуулдаг. Мэдэгдэж байна урт гинжхүхрийн атомуудаас, гэхдээ тэдгээрийг агуулсан нэгдлүүд нь эмзэг байдаг.
Харилцан холболтод ашиглагддаггүй нүүрстөрөгчийн атомын валентыг бусад атомууд эсвэл бүлгүүдийг нэмэхэд ашигладаг (нүүрсустөрөгчид - устөрөгч нэмэхэд).
Тиймээс нүүрсустөрөгчийн этан ( C 2 H 6) ба пропан ( C 3 H 8) тус тус хоёр ба гурван нүүрстөрөгчийн атомын гинжийг агуулдаг. Тэдгээрийн бүтцийг дараахь бүтцийн болон электрон томъёогоор илэрхийлнэ.
Гинжиндээ хэдэн зуун ба түүнээс дээш нүүрстөрөгчийн атом агуулсан нэгдлүүдийг мэддэг.
Нүүрстөрөгчийн бондын тетраэдр чиглэлийн улмаас түүний гинжин хэлхээнд орсон атомууд нь шулуун шугамд биш, харин зигзаг хэлбэрээр байрладаг. Түүгээр ч зогсохгүй атомууд бондын тэнхлэгийг тойрон эргэх боломжоос шалтгаалан орон зай дахь гинж нь янз бүрийн хэлбэр (конформац) авч болно.
Гинжний ийм бүтэц нь терминал эсвэл бусад зэргэлдээх нүүрстөрөгчийн атомуудыг ойртуулах боломжийг олгодог. Эдгээр атомуудын хооронд холбоо үүссэний үр дүнд нүүрстөрөгчийн гинж нь цагираг (мөчлөг) болж, жишээлбэл:
Тиймээс органик нэгдлүүдийн олон янз байдал нь молекул дахь ижил тооны нүүрстөрөгчийн атомтай, нүүрстөрөгчийн атомын нээлттэй, нээлттэй гинжин хэлхээтэй нэгдлүүд, мөн молекулууд нь цикл агуулсан бодисууд байж болох замаар тодорхойлогддог.
Энгийн бөгөөд олон холболт.
Нэг хос ерөнхий электроноос үүссэн нүүрстөрөгчийн атомуудын хоорондын ковалент холбоог энгийн холбоо гэнэ.
Нүүрстөрөгчийн атомуудын хоорондын холбоог нэг биш, харин хоёр, гурван нийтлэг хос электрон гүйцэтгэж болно. Дараа нь бид олон давхар эсвэл гурав дахин холбоос бүхий гинжийг авдаг. Эдгээр холболтыг дараах байдлаар дүрсэлж болно.
Олон тооны холбоо агуулсан хамгийн энгийн нэгдлүүд нь нүүрсустөрөгчид юм этилен(давхар холбоостой) ба ацетилен(гурвалсан бондтой):
Олон төрлийн холбоо бүхий нүүрсустөрөгчийг ханаагүй буюу ханаагүй гэж нэрлэдэг. Этилен ба ацетилен нь энэ хоёрын анхны төлөөлөгч юм гомолог цуврал– этилен ба ацетилен нүүрсустөрөгч.
Органик хими бол нүүрстөрөгчийн атомын хими юм. Органик нэгдлүүдийн тоо нь органик бус нэгдлүүдээс хэдэн арван дахин их байдаг бөгөөд үүнийг зөвхөн тайлбарлаж болно. нүүрстөрөгчийн атомын онцлог :
а) тэр орсон цахилгаан сөрөг байдлын хуваарийн дунд мөн хоёр дахь үе, тиймээс түүнд өөрийн электроныг өгч, бусад хүмүүсийн электроныг хүлээн авч, эерэг эсвэл сөрөг цэнэгийг олж авах нь ашиггүй юм;
б) электрон бүрхүүлийн тусгай бүтэц – электрон хос ба чөлөөт орбитал байхгүй (ижил төстэй бүтэцтэй зөвхөн нэг атом байдаг - устөрөгч, иймээс нүүрстөрөгч, устөрөгч нь маш олон нэгдэл үүсгэдэг - нүүрсустөрөгч).
Нүүрстөрөгчийн атомын электрон бүтэц
C – 1s 2 2s 2 2p 2 or 1s 2 2s 2 2p x 1 2p y 1 2p z 0
График хэлбэрээр:
Өдөөгдсөн төлөвт байгаа нүүрстөрөгчийн атом нь дараах электрон томьёотой байна.
*C – 1s 2 2s 1 2p 3 or 1s 2 2s 1 2p x 1 2p y 1 2p z 1
Эсийн хэлбэрээр:
s- ба p-орбиталуудын хэлбэр
Атомын тойрог зам - харгалзах квант тоо бүхий электрон олдох магадлал өндөртэй орон зайн муж.
Энэ нь гурван хэмжээст электрон "контурын зураг" бөгөөд долгионы функц нь тойрог замын тухайн цэгээс электроныг олох харьцангуй магадлалыг тодорхойлдог.
Атомын орбиталуудын харьцангуй хэмжээ нь энерги нэмэгдэх тусам нэмэгддэг ( үндсэн квант тоо- n), тэдгээрийн хэлбэр, орон зай дахь чиг баримжаа нь l ба m квант тоогоор тодорхойлогддог. Орбитал дахь электронууд нь спин квант тоогоор тодорхойлогддог. Орбитал бүр нь эсрэг эргэлттэй 2-оос илүүгүй электрон агуулж болно.
Бусад атомуудтай холбоо үүсгэх үед нүүрстөрөгчийн атом нь электрон бүрхүүлээ өөрчилдөг бөгөөд ингэснээр хамгийн хүчтэй холбоо үүсч, улмаар аль болох их энерги ялгарч, систем нь хамгийн тогтвортой байдлыг олж авдаг.
Атомын электрон бүрхүүлийг өөрчлөхөд эрчим хүч шаардагдах бөгөөд дараа нь илүү хүчтэй холбоо үүсэх замаар нөхөгддөг.
Электрон бүрхүүлийн хувирал (эрлийзжих) нь нүүрстөрөгчийн атомын холбоо үүсгэдэг атомын тооноос хамааран үндсэндээ 3 төрөлтэй байж болно.
Гибридизацийн төрлүүд:
sp 3 – атом нь 4 хөрш атомтай холбоо үүсгэдэг (тетраэдрийн эрлийзжилт):
sp 3 – эрлийз нүүрстөрөгчийн атомын электрон томъёо:
*С –1s 2 2(sp 3) 4 эс хэлбэрээр
Эрлийз орбиталуудын хоорондох холбоосын өнцөг ~109° байна.
Нүүрстөрөгчийн атомын стереохимийн томъёо:
sp 2 - Гибридизаци (валент төлөв)- атом нь 3 хөрш атомтай холбоо үүсгэдэг (тригональ эрлийзжилт):
sp 2 – эрлийз нүүрстөрөгчийн атомын электрон томъёо:
*С –1s 2 2(sp 2) 3 2p 1 эс хэлбэрээр
Эрлийз орбиталуудын хоорондох холбоосын өнцөг нь ~120 ° байна.
sp 2 - эрлийз нүүрстөрөгчийн атомын стереохимийн томъёо:
sp- эрлийзжилт (валент төлөв) – атом нь 2 хөрш атомтай холбоо үүсгэдэг (шугаман эрлийзжилт):
SP – эрлийз нүүрстөрөгчийн атомын электрон томъёо:
*С –1s 2 2(sp) 2 2p 2 эс хэлбэрээр
Эрлийз орбиталуудын хоорондох холбоосын өнцөг ~180° байна.
Стереохимийн томъёо:
s-орбитал нь бүх төрлийн эрлийзжилтэд оролцдог, учир нь энэ нь хамгийн бага энергитэй.
Электрон үүлний бүтцийн өөрчлөлт нь хамгийн хүчтэй холбоог бий болгож, үүссэн молекул дахь атомуудын хамгийн бага харилцан үйлчлэлийг бий болгодог. Хаана эрлийз орбиталууд ижил биш байж болох ч холболтын өнцөг өөр байж болно. жишээ нь CH 2 Cl 2 ба CCl 4
2. Нүүрстөрөгчийн нэгдлүүдийн ковалент холбоо
Ковалентын холбоо, шинж чанар, үүсэх арга, шалтгаан - сургуулийн сургалтын хөтөлбөр.
Би танд сануулъя:
1. Боловсролын харилцаа холбоо атомуудын хоорондох атомын орбиталуудын давхцлын үр дүн гэж үзэж болох бөгөөд энэ нь илүү үр дүнтэй байх тусам (давхцах интеграл том байх тусам холбоо илүү хүчтэй болно.
Тооцоолсон мэдээллээс харахад атомын орбиталуудын харьцангуй давхцлын үр ашиг S rel дараах байдлаар нэмэгддэг.
Тиймээс 4 устөрөгчийн атомтай холбоо үүсгэхийн тулд sp 3 нүүрстөрөгчийн орбитал гэх мэт эрлийз орбиталуудыг ашигласнаар илүү бат бөх холбоо үүсдэг.
2. Нүүрстөрөгчийн нэгдлүүдийн ковалент холбоо нь хоёр аргаар үүсдэг.
A)Хэрэв хоёр атомын орбитал үндсэн тэнхлэгийнхээ дагуу давхцаж байвал үүссэн холбоог гэнэ - σ бонд.
Геометр.Иймд метан дахь устөрөгчийн атомуудтай холбоо үүсэхэд нүүрстөрөгчийн атомын дөрвөн эрлийз sp 3 ~ орбитал нь дөрвөн устөрөгчийн атомын s-орбиталуудтай давхцаж, тус бүрдээ 109°28" өнцгөөр байрлах дөрвөн ижил хүчтэй σ холбоо үүсгэдэг. бусад (стандарт тетраэдр өнцөг) Үүнтэй төстэй хатуу тэгш хэмтэй тетраэдр бүтэц нь жишээлбэл, CCl 4 үүсэх үед үүсдэг; хэрэв нүүрстөрөгчтэй холбоо үүсгэгч атомууд тэгш бус байвал, жишээлбэл, CH 2 C1 2 тохиолдолд орон зайн бүтэц бий болно. Энэ нь бүхэлдээ тэгш хэмээс бага зэрэг ялгаатай боловч үндсэндээ тетраэдр хэвээр байна.
σ холболтын уртнүүрстөрөгчийн атомуудын хоорондын ялгаа нь атомуудын эрлийзжилтээс хамаардаг ба sp 3 - эрлийзжихээс sp руу шилжих үед буурдаг. Үүнийг s орбитал нь p орбиталаас цөмд ойр байдаг тул түүний эрлийз тойрог замд эзлэх хувь их байх тусам богино, тиймээс үүссэн холбоо богино байдагтай холбон тайлбарлаж байна.
B) Хэрэв хоёр атомтай бол х - бие биентэйгээ параллель байрладаг тойрог замууд нь атомууд байрлах хавтгайн дээр ба доор хажуугийн давхцлыг гүйцэтгэдэг тул үүссэн холбоог гэнэ. - π (пи) - харилцаа холбоо
Хажуугийн давхцалатомын орбиталууд нь гол тэнхлэгийн дагуу давхцахаас бага үр ашигтай байдаг π -ээс бага бат бөх холболтууд σ - холболтууд. Энэ нь ялангуяа давхар нүүрстөрөгч-нүүрстөрөгчийн бондын энерги нь нэг бондоос хоёр дахин бага энергитэй байдагт илэрдэг. Тиймээс этан дахь С-С бондын энерги нь 347 кЖ/моль байхад этан дахь C = C бондын энерги ~ 700 кЖ/моль биш харин ердөө 598 кЖ/моль байна.
Хоёр атомын 2p орбиталын хажуугийн давхцлын зэрэг , улмаар хүч чадал π -Нүүрстөрөгчийн хоёр атомтай, тэдгээрт холбогдсон дөрвөн атом байвал бонд хамгийн их байна атомууд нэг хавтгайд хатуу байрладаг, өөрөөр хэлбэл хэрэв тэд хавтгай , учир нь зөвхөн энэ тохиолдолд атомын 2p орбиталууд хоорондоо яг параллель байх тул хамгийн их давхцах чадвартай байдаг. Эргэн тойрон эргэхээс шалтгаалсан хавтгайн төлөвөөс аливаа хазайлт σ -Хоёр нүүрстөрөгчийн атомыг холбосон холбоо нь давхардлын зэрэг буурч, улмаар хүч чадал буурахад хүргэдэг. π -бонд, ингэснээр молекулын тэгш байдлыг хадгалахад тусалдаг.
Эргүүлэхнүүрстөрөгч-нүүрстөрөгчийн давхар бондын эргэн тойронд байх боломжгүй.
Хуваарилалт π -Молекулын хавтгай дээрх электронууд нь оршихуй гэсэн үг сөрөг цэнэгийн хэсгүүд, ямар ч электрон дутагдалтай урвалжуудтай харилцан үйлчлэхэд бэлэн байна.
Хүчилтөрөгч, азот гэх мэт атомууд нь мөн өөр өөр валентын төлөвтэй (эрлийзжих) бөгөөд тэдгээрийн электрон хосууд эрлийз ба p-орбиталд хоёуланд нь байж болно.
(эхний электрон)
Нүүрстөрөгч(химийн тэмдэг С) Менделеевийн үелэх системийн 2-р үеийн үндсэн дэд бүлгийн 4-р бүлгийн химийн элемент, серийн дугаар 6, изотопын байгалийн хольцын атомын масс 12.0107 г/моль.
Өгүүллэг
Нүүрстөрөгчнүүрс хэлбэрээр эрт дээр үед металл хайлуулахад ашигладаг байсан. Нүүрстөрөгчийн аллотропийн өөрчлөлтүүд - алмаз ба бал чулуу - эрт дээр үеэс мэдэгдэж байсан. Нүүрстөрөгчийн элементийн шинж чанарыг 1780-аад оны сүүлээр А.Лавуазье тогтоожээ.
нэрний гарал үүсэл
Олон улсын нэр: carbō - нүүрс.
Физик шинж чанар
Нүүрстөрөгч нь маш олон янзын физик шинж чанартай олон төрлийн аллотропуудад байдаг. Төрөл бүрийн өөрчлөлтүүд нь нүүрстөрөгч нь янз бүрийн төрлийн химийн холбоо үүсгэх чадвартай холбоотой юм.
Нүүрстөрөгчийн изотопууд
Байгалийн нүүрстөрөгч нь агаар мандал болон дэлхийн царцдасын дээд хэсэгт төвлөрсөн 12 С (98.892%) ба 13 С (1.108%), нэг цацраг идэвхт изотоп 14 С (β-ялгаруулагч, T ½ = 5730 жил) гэсэн хоёр тогтвортой изотопоос бүрдэнэ. . Энэ нь 14 Н (n, p) 14 С, мөн 1950-иад оны дунд үеэс эхлэн азотын цөмд сансрын цацрагийн нейтронуудын нөлөөллийн үр дүнд стратосферийн доод давхаргад байнга үүсдэг. Атомын цахилгаан станцын хүний гараар бүтсэн бүтээгдэхүүн ба устөрөгчийн бөмбөг туршсаны үр дүнд .
Дөрөвдөгчийн геологи, археологид өргөн хэрэглэгддэг радио нүүрстөрөгчийн онолын арга нь 14 С-ийн үүсэх, задралд үндэслэсэн.
Нүүрстөрөгчийн аллотропик өөрчлөлтүүд
Нүүрстөрөгчийн янз бүрийн өөрчлөлтийн бүтцийн схемүүд
а: алмаз, б: бал чулуу, в: лонсдалэйт
г: фуллерен-бакиболл С 60, д: фуллерен C 540, е: фуллерен C 70
g: аморф нүүрстөрөгч, h: нүүрстөрөгчийн нано хоолой
лонсдейт
фуллерен
нүүрстөрөгчийн нано хоолой
аморф нүүрстөрөгч
Нүүрстөрөгчийн хар хөө тортог
Нүүрстөрөгчийн атомын электрон орбиталууд нь түүний электрон орбиталуудын эрлийзжих зэргээс хамааран өөр өөр геометртэй байж болно. Нүүрстөрөгчийн атомын гурван үндсэн геометр байдаг.
Тетраэдр -нэг s- ба гурван p-электроныг холих замаар (sp 3 эрлийз) үүсдэг. Нүүрстөрөгчийн атом нь тетраэдрийн төвд байрладаг бөгөөд тетраэдрийн оройн хэсэгт нүүрстөрөгч эсвэл бусад атомуудтай дөрвөн эквивалент σ-бондоор холбогддог. Нүүрстөрөгчийн аллотропийн өөрчлөлт алмаз ба лонсдалейт нь нүүрстөрөгчийн атомын энэ геометртэй тохирч байна. Нүүрстөрөгч нь ийм эрлийзжилтийг жишээ нь метан болон бусад нүүрсустөрөгчид харуулдаг.
Гурвалсан -нь нэг s- ба хоёр p-электрон орбитал (sp²-гибридизаци) холилдсоноор үүсдэг. Нүүрстөрөгчийн атом нь бие биенээсээ 120 ° өнцгөөр нэг хавтгайд байрладаг гурван эквивалент σ бондтой. Гибридизацид оролцдоггүй, σ бондын хавтгайд перпендикуляр байрладаг p-орбитал нь бусад атомуудтай π холбоо үүсгэхэд ашиглагддаг. Энэхүү нүүрстөрөгчийн геометр нь бал чулуу, фенол гэх мэт шинж чанартай байдаг.
Дигональ -нь нэг s- ба нэг p-электроныг холих замаар үүсдэг (sp-гибридизаци). Энэ тохиолдолд хоёр электрон үүл нь нэг чиглэлд сунадаг бөгөөд тэгш бус дамббелл шиг харагдана. Нөгөө хоёр p электрон нь π холбоо үүсгэдэг. Энэхүү атомын геометртэй нүүрстөрөгч нь тусгай аллотропийн өөрчлөлтийг үүсгэдэг - карбин.
Графит ба алмаз
Нүүрстөрөгчийн гол, сайн судлагдсан талст өөрчлөлтүүд нь алмаз ба бал чулуу юм. Ердийн нөхцөлд зөвхөн бал чулуу нь термодинамикийн хувьд тогтвортой байдаг бол алмаз болон бусад хэлбэрүүд метаставтай байдаг. Агаар мандлын даралт ба 1200 К-ээс дээш температурт Калмаз бал чулуу болж хувирч эхэлдэг; 2100 К-ээс дээш бол өөрчлөлт нь секундын дотор явагддаг. ΔН 0 шилжилт—1.898 кЖ/моль. Хэвийн даралттай үед нүүрстөрөгч нь 3780 К-т сублимация үүсгэдэг. Шингэн нүүрстөрөгч нь зөвхөн тодорхой гадаад даралтад л байдаг. Гурвалсан цэгүүд: бал чулуу-шингэн-уурын T = 4130 K, p = 10.7 МПа. Бал чулууг алмаз руу шууд шилжүүлэх нь 3000 К, 11-12 ГПа даралттай байдаг.
60 ГПа-аас дээш даралттай үед металл дамжуулах чадвартай маш нягт өөрчлөлт C III (нягтрал нь алмазын нягтаас 15-20% илүү) үүсдэг гэж үздэг. Өндөр даралт, харьцангуй бага температурт (ойролцоогоор 1200 К) вуртцит төрлийн болор тор бүхий нүүрстөрөгчийн зургаан өнцөгт өөрчлөлт - лонсдалейт (a = 0.252 нм, c = 0.412 нм, сансрын бүлэг P6 3 / tts), нягтрал 3.51 үүсдэг. өндөр баримжаатай бал чулуунаас г/см³, өөрөөр хэлбэл алмазынхтай ижил. Лонсдалейт нь солируудад ч байдаг.
Хэт тархсан алмаз (нано алмаз)
1980-аад онд ЗСБНХУ-д нүүрстөрөгч агуулсан материалын динамик ачааллын нөхцөлд хэт нарийн алмаз (UDD) гэж нэрлэгддэг алмаз шиг бүтэц үүсч болохыг олж мэдсэн. Одоогийн байдлаар "нано алмаз" гэсэн нэр томъёо улам бүр ашиглагдаж байна. Ийм материал дахь ширхэгийн хэмжээ хэдхэн нанометр байдаг. Тэсрэх үед UDD үүсэх нөхцөлийг ойлгож болно тэсрэх бодисих хэмжээний сөрөг хүчилтөрөгчийн баланстай, жишээ нь TNT-ийн гексогентэй холилдсон хольц. Ийм нөхцөл байдал нь нөлөөллийн үед ч тохиолдож болно селестиел биетүүднүүрстөрөгч агуулсан материал (органик бодис, хүлэр, нүүрс гэх мэт) байгаа дэлхийн гадаргуугийн талаар. Тиймээ, намрын бүсэд Тунгусын солирОйн ёроолоос UDA олдсон.
Карбин
Молекулуудын гинжин бүтэцтэй зургаан өнцөгт системийн нүүрстөрөгчийн талст өөрчлөлтийг карбин гэж нэрлэдэг. Гинж нь полиен бүтэцтэй (—C≡C—) эсвэл поликумулен бүтэцтэй (=C=C=). Карбины хэд хэдэн хэлбэрийг мэддэг бөгөөд тэдгээр нь нэгж эсийн атомын тоо, эсийн хэмжээ, нягтрал (2.68-3.30 г/см³) зэргээрээ ялгаатай байдаг. Карбин нь байгальд хаоитын эрдэс (цагаан судал ба графит дахь нэгдлүүд) хэлбэрээр байдаг бөгөөд ацетиленийг исэлдүүлэх дегидрополиконденсаци, бал чулуунд лазерын цацрагийн нөлөөгөөр нүүрсустөрөгч эсвэл бага температурт сийвэн дэх CCl 4-аас зохиомлоор гаргаж авдаг.
Карбин бол нарийн талст хар нунтаг (нягшил 1.9-2 г/см³) бөгөөд хагас дамжуулагч шинж чанартай. Хүлээн авсан хиймэл нөхцөлатомын урт гинжнээс нүүрстөрөгч, бие биентэйгээ зэрэгцээ байрлуулсан.
Карбин бол нүүрстөрөгчийн шугаман полимер юм. Карбины молекул дахь нүүрстөрөгчийн атомууд гинжин хэлхээнд ээлжлэн гурвалсан ба дан холбоо (полиен бүтэц) эсвэл давхар бондоор (поликумулен бүтэц) байнга холбогддог. Энэ бодисыг анх 60-аад оны эхээр Зөвлөлтийн химич В.В.Коршак, А.М.Сладков, В.И.Касаточкин, Ю.П.Кудрявцев нар гаргаж авсан. В ЗХУ-ын ШУА-ийн органик элементийн нэгдлүүдийн хүрээлэн.Карбин нь хагас дамжуулагч шинж чанартай бөгөөд гэрлийн нөлөөгөөр дамжуулах чанар нь ихээхэн нэмэгддэг. Эхнийх нь энэ өмч дээр суурилдаг практик хэрэглээ- фотоэлелүүдэд.
Фуллерен ба нүүрстөрөгчийн нано хоолой
Нүүрстөрөгчийг мөн C 60, C 70, C 80, C 90, C 100 болон үүнтэй төстэй бөөмс (фуллерен), түүнчлэн графен, нано гуурс хэлбэрээр мэддэг.
Аморф нүүрстөрөгч
Аморф нүүрстөрөгчийн бүтэц нь нэг талст (үргэлж хольц агуулсан) бал чулууны эмх замбараагүй бүтэц дээр суурилдаг. Эдгээр нь кокс, хүрэн, хар нүүрс, нүүрстөрөгчийн хар, хөө тортог, идэвхжүүлсэн нүүрс юм.
Байгальд байх
Дэлхийн царцдас дахь нүүрстөрөгчийн агууламж массын 0.1% байна. Чөлөөт нүүрстөрөгч нь байгальд алмаз, бал чулуу хэлбэрээр байдаг. Нүүрстөрөгчийн дийлэнх хэсэг нь байгалийн карбонат (шохойн чулуу, доломит), чулуужсан түлш - антрацит (94-97% C), хүрэн нүүрс (64-80% C), битумэн нүүрс (76-95% C), газрын тос хэлбэрээр байдаг. занар (56- 78% C), газрын тос (82-87% C), шатамхай байгалийн хий (99% хүртэл метан), хүлэр (53-56% C), түүнчлэн битум гэх мэт Агаар мандал, усан мандалд Энэ нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл CO 2 хэлбэрээр олддог, агаарт массаар 0.046% CO 2, гол мөрөн, тэнгис, далайн усанд ~60 дахин их байдаг. Нүүрстөрөгч нь ургамал, амьтны найрлагад ордог (~18%).
Хүний бие нь нүүрстөрөгчийг хоол хүнсээр (өдөрт ойролцоогоор 300 гр) авдаг. Хүний биед нүүрстөрөгчийн нийт агууламж ойролцоогоор 21% хүрдэг (70 кг жинд 15 кг). Нүүрстөрөгч нь булчингийн массын 2/3, ясны 1/3-ийг бүрдүүлдэг. Бие махбодоос голчлон амьсгалсан агаар (нүүрстөрөгчийн давхар исэл), шээс (мочевин) ялгардаг.
Байгаль дахь нүүрстөрөгчийн эргэлт нь биологийн мөчлөг, галт уулын хий, халуун рашаан, далайн усны гадаргын давхаргаас чулуужсан түлш шатаах үед агаар мандалд CO 2 ялгарах зэрэг орно. Биологийн мөчлөг нь бодит байдлаас бүрдэнэ. CO 2 хэлбэрийн нүүрстөрөгчийг ургамал тропосферээс шингээж авдаг. Дараа нь биосферээс геосфер рүү буцаж ирдэг: ургамлын хамт нүүрстөрөгч нь амьтан, хүний биед орж, дараа нь амьтан, ургамлын гаралтай материал ялзарч, хөрсөнд, CO 2 хэлбэрээр агаар мандалд ордог.
Уурын төлөвт, азот, устөрөгчтэй нэгдлүүд хэлбэрээр нүүрстөрөгч нь нар, гаригуудын агаар мандалд байдаг бөгөөд чулуу, төмөр солируудад байдаг.
Ихэнх нүүрстөрөгчийн нэгдлүүд, ялангуяа нүүрсустөрөгчид нь ковалент нэгдлүүдийн тодорхой шинж чанартай байдаг. С атомуудын бие биетэйгээ дан, давхар, гурвалсан холболтын бат бөх байдал, үүсэх чадвар тогтвортой гинжС атомын циклүүд нь органик химийн чиглэлээр судлагдсан асар олон тооны нүүрстөрөгч агуулсан нэгдлүүд байгааг тодорхойлдог.
Химийн шинж чанар
Энгийн температурт нүүрстөрөгч нь химийн хувьд идэвхгүй, хангалттай өндөр температурт олон элементтэй нэгдэж, хүчтэй бууруулагч шинж чанартай байдаг. Төрөл бүрийн хэлбэрийн нүүрстөрөгчийн химийн идэвхжил дараах дарааллаар буурдаг: аморф нүүрстөрөгч, бал чулуу, алмаз; агаарт тэдгээр нь 300-500 ° C, 600-700 ° C, 850-1000 ° C-аас дээш температурт гал авалцдаг.
Исэлдэлтийн төлөв +4, -4, ховор +2 (CO, металл карбидууд), +3 (C2N2, галогенянидууд); электроны хамаарал 1.27 эВ; С 0-ээс С 4+ хүртэл дараалсан шилжилтийн үед иончлох энерги нь 11.2604, 24.383, 47.871 ба 64.19 эВ байна.
Органик бус нэгдлүүд
Нүүрстөрөгч нь олон элементтэй урвалд орж карбид үүсгэдэг.
Шаталтын бүтээгдэхүүн нь нүүрстөрөгчийн дутуу исэл CO, нүүрстөрөгчийн давхар исэл CO 2 юм. Тогтворгүй исэл C 3 O 2 (хайлах цэг -111 ° C, буцлах температур 7 ° C) болон бусад зарим исэлүүд бас мэдэгдэж байна. Графит болон аморф нүүрстөрөгч нь 1200 ° C-д H 2, 900 ° C-д F 2-тэй тус тус урвалд орж эхэлдэг.
Устай CO 2 нь сул нүүрстөрөгчийн хүчил үүсгэдэг - H 2 CO 3, давс үүсгэдэг - Карбонатууд. Дэлхий дээр хамгийн өргөн тархсан карбонатууд нь кальци (шохой, гантиг, кальцит, шохойн чулуу болон бусад ашигт малтмал) ба магни (доломит) юм.
Галоген, шүлтлэг металл болон бусад бодис бүхий бал чулуу нь нэгдлүүдийг үүсгэдэг. N2 орчинд нүүрстөрөгчийн электродуудын хооронд цахилгаан гүйдэл дамжих үед цианоген үүсдэг ба өндөр температурт нүүрстөрөгч нь H2 ба N2-ийн холимогтой харилцан үйлчлэлцэх нь гидроцианы хүчил үүсгэдэг. Хүхэртэй хамт нүүрстөрөгч нь нүүрстөрөгчийн сульфид CS 2, CS ба C 3 S 2 үүсгэдэг. Нүүрстөрөгч нь ихэнх металл, бор, цахиуртай карбидыг үүсгэдэг. Нүүрстөрөгчийн усны ууртай урвал нь үйлдвэрлэлд чухал ач холбогдолтой: C + H 2 O = CO + H 2 (хийжүүлэх хатуу түлш). Халах үед нүүрстөрөгч нь металлын ислийг металл болгон бууруулж, металлургийн салбарт өргөн хэрэглэгддэг.
Органик нэгдлүүд
Нүүрстөрөгч нь полимер гинж үүсгэх чадвартай тул органик бусаас хамаагүй том нүүрстөрөгч дээр суурилсан нэгдлүүдийн асар том анги байдаг бөгөөд тэдгээрийг органик химийн чиглэлээр судалдаг. Тэдгээрийн дотроос хамгийн өргөн хүрээтэй бүлгүүд байдаг: нүүрсустөрөгч, уураг, өөх тос гэх мэт.
Нүүрстөрөгчийн нэгдлүүд нь хуурай газрын амьдралын үндэс суурийг бүрдүүлдэг бөгөөд тэдгээрийн шинж чанар нь ийм амьдралын хэлбэрүүд оршин тогтнох нөхцлийн хүрээг ихээхэн тодорхойлдог. Амьд эсийн атомын тоогоор нүүрстөрөгчийн эзлэх хувь 25 орчим хувь, массын хувьд 18 орчим хувь байна.
Өргөдөл
Графитыг харандааны үйлдвэрлэлд ашигладаг. Энэ нь ялангуяа өндөр эсвэл бага температурт тосолгооны материал болгон ашигладаг.
Алмаз нь онцгой хатуулагтай тул зайлшгүй зүлгүүрийн материал юм. Алмазан бүрээсбайна нунтаглах хавсралтөрөмдөх. Үүнээс гадна зүссэн алмазыг үнэт эдлэлийн үнэт чулуу болгон ашигладаг. Ховор учраас өндөр гоёл чимэглэлийн чанаруудмөн түүхэн нөхцөл байдлын хослолоор алмаз бол хамгийн үнэтэй эрдэнийн чулуу юм. Алмазын онцгой өндөр дулаан дамжилтын илтгэлцүүр (2000 Вт/мК хүртэл) нь түүнийг хагас дамжуулагч технологийн хувьд процессорын субстрат болгон ирээдүйтэй материал болгодог. Гэхдээ харьцангуй өндөр үнэ(ойролцоогоор 50 доллар/гр) ба алмаз боловсруулахад хүндрэлтэй байгаа нь энэ хэсэгт ашиглахыг хязгаарладаг.
Эм зүй, анагаах ухаанд өргөн хэрэглэгддэг янз бүрийн холболтууднүүрстөрөгч - нүүрстөрөгчийн хүчил ба карбон хүчлийн дериватив, янз бүрийн гетероцикл, полимер болон бусад нэгдлүүд. Тиймээс карболен (идэвхжүүлсэн нүүрс) нь биеэс янз бүрийн хорт бодисыг шингээх, зайлуулахад ашиглагддаг; бал чулуу (тос хэлбэрээр) - арьсны өвчнийг эмчлэх; нүүрстөрөгчийн цацраг идэвхт изотопууд—нь Шинжлэх ухааны судалгаа(радио нүүрстөрөгчийн болзоо).
Хүний амьдралд нүүрстөрөгч асар их үүрэг гүйцэтгэдэг. Түүний хэрэглээ нь энэ олон талт элементтэй адил олон янз байдаг.
Нүүрстөрөгч нь бүх органик бодисын үндэс юм. Аливаа амьд организм нүүрстөрөгчөөс бүрддэг. Нүүрстөрөгч бол амьдралын үндэс юм. Амьд организмын нүүрстөрөгчийн эх үүсвэр нь ихэвчлэн агаар мандлаас эсвэл уснаас CO 2 байдаг. Фотосинтезээр дамжуулан амьд бие бие биенээ эсвэл бие биенийхээ үлдэгдлийг залгиж, улмаар бие махбодоо бүтээхийн тулд нүүрстөрөгчийг олж авдаг биологийн хүнсний гинжин хэлхээнд ордог. Нүүрстөрөгчийн биологийн мөчлөг нь исэлдэж, агаар мандалд буцах, эсвэл нүүрс, газрын тос хэлбэрээр булшлах замаар дуусдаг.
Чулуужсан түлш хэлбэрээр нүүрстөрөгч: нүүрс ба нүүрсустөрөгч (газрын тос, Байгалийн хий) нь хүн төрөлхтний эрчим хүчний хамгийн чухал эх үүсвэрүүдийн нэг юм.
Хортой нөлөө
Нүүрстөрөгч нь агаар мандлын аэрозолийн нэг хэсэг бөгөөд үүний үр дүнд бүс нутгийн уур амьсгал өөрчлөгдөж, нартай өдрүүд. Нүүрстөрөгч ордог орчинтээврийн хэрэгслийн яндангийн хийнд хөө тортог хэлбэрээр, дулааны цахилгаан станцад нүүрс шатаах үед, нүүрсийг ил аргаар олборлох, далд хийжүүлэх, нүүрсний баяжмал үйлдвэрлэх гэх мэт Шаталтын эх үүсвэр дээрх нүүрстөрөгчийн агууламж 100-400 мкг байна. /м³, томоохон хотод 2,4-15,9 мкг/м³, хөдөө орон нутагт 0,5-0,8 мкг/м³ байна. Атомын цахилгаан станцаас ялгарах хийн аэрозолийн ялгаралтаар (6-15).10 9 Бк/хоногт 14 CO 2 агаар мандалд ордог.
Агаар мандлын аэрозоль дахь нүүрстөрөгчийн агууламж өндөр байгаа нь хүн амын өвчлөл, ялангуяа амьсгалын дээд зам, уушигны өвчлөлийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. Мэргэжлээс шалтгаалах өвчин - голчлон антракоз ба тоосны бронхит. Ажлын талбайн агаарт MPC, мг/м³: алмаз 8.0, антрацит ба кокс 6.0, нүүрс 10.0, нүүрстөрөгчийн хар ба нүүрстөрөгчийн тоос 4.0; Агаар мандлын агаарт нэг удаагийн дээд хэмжээ нь 0.15, өдөрт дунджаар 0.05 мг / м³ байна.
Уургийн молекулуудад (ялангуяа ДНХ ба РНХ-д) агуулагддаг 14 С-ийн хортой нөлөө нь бета тоосонцор ба азотын буцаах цөмүүдийн цацрагийн нөлөө (14 C (β) → 14 N) ба хувиргах нөлөөгөөр тодорхойлогддог. Нэг атом дахь С атом хувирсны үр дүнд молекулын химийн найрлагын өөрчлөлт N. Ажлын талбайн агаарт 14 С зөвшөөрөгдөх концентраци ДК А 1.3 Бк/л, атмосферийн агаарт DK В 4.4 Бк/ л, усанд 3.0.10 4 Бк/л, амьсгалын замаар дамжих зөвшөөрөгдөх дээд хэмжээ 3 ,2.10 8 Бк/жил.
Нэмэлт мэдээлэл
- Нүүрстөрөгчийн нэгдлүүд
- Радио нүүрстөрөгчийн болзоо
- Ортокарбоксилын хүчил
Нүүрстөрөгчийн аллотроп хэлбэрүүд:
Алмаз
Графен
Графит
Карбин
Лонсдейт
Нүүрстөрөгчийн нано хоолой
Фуллерен
Аморф хэлбэрүүд:
хөө тортог
Нүүрстөрөгчийн хар
Нүүрс
Нүүрстөрөгчийн изотопууд:
Тогтворгүй (өдөрөөс бага): 8C: Нүүрстөрөгч-8, 9С: Нүүрстөрөгч-9, 10C: Нүүрстөрөгч-10, 11C: Нүүрстөрөгч-11
Тогтвортой: 12C: Нүүрстөрөгч-12, 13C: Нүүрстөрөгч-13
10-10,000 жил: 14C: Нүүрстөрөгч-14
Тогтворгүй (24 цагаас бага): 15C: Нүүрстөрөгч-15, 16C: Нүүрстөрөгч-16, 17C: Нүүрстөрөгч-17, 18C: Нүүрстөрөгч-18, 19C: Нүүрстөрөгч-19, 20C: Нүүрстөрөгч-20, 21C: Нүүрстөрөгч-21, 22C: Нүүрстөрөгч-22
Нуклидын хүснэгт
Нүүрстөрөгч, карбон, С (6)
Нүүрстөрөгч (Англи Carbon, Францын Carbone, Герман Kohlenstoff) нүүрс, хөө тортог, хөө тортог хэлбэрээр хүн төрөлхтөнд эрт дээр үеэс мэдэгдэж байсан; 100 орчим мянган жилийн өмнө бидний өвөг дээдэс галыг эзэмшиж байхдаа өдөр бүр нүүрс, хөө тортогтой харьцдаг байв. Магадгүй эрт дээр үеэс хүмүүс нүүрстөрөгчийн аллотропик өөрчлөлтүүд - алмаз, бал чулуу, чулуужсан нүүрстэй танилцсан байх. Нүүрстөрөгч агуулсан бодисыг шатаах нь хүний сонирхлыг татсан анхны химийн процессуудын нэг байсан нь гайхах зүйл биш юм. Галын үед шатаж буй бодис алга болсон тул шаталтыг тухайн бодисын задралын процесс гэж үздэг байсан тул нүүрс (эсвэл нүүрстөрөгч) нь элемент гэж тооцогддоггүй байв. Элемент нь гал, шаталтыг дагалддаг үзэгдэл; Элементүүдийн тухай эртний сургаалд гал нь ихэвчлэн элементүүдийн нэг болж харагддаг. XVII - XVIII зууны төгсгөлд. Бехер, Штал нарын дэвшүүлсэн флогистоны онол гарч ирэв. Энэхүү онол нь шатамхай бие бүрт шаталтын явцад ууршдаг тусгай энгийн бодис - жингүй шингэн - флогистон байгааг хүлээн зөвшөөрсөн.
Их хэмжээний нүүрс шатаахад бага зэрэг үнс үлддэг тул флогистик нь нүүрсийг бараг цэвэр флогистон гэж үздэг. Энэ нь ялангуяа нүүрсний "флогистик" нөлөө буюу "шохой" болон хүдрээс металлыг нөхөн сэргээх чадварыг тайлбарласан зүйл юм. Хожим нь phlogistics, Reaumur, Bergman болон бусад хүмүүс нүүрсийг энгийн бодис гэдгийг аль хэдийн ойлгож эхэлсэн. Гэсэн хэдий ч "цэвэр нүүрс" гэдгийг анх Лавуазье хүлээн зөвшөөрч, нүүрс болон бусад бодисыг агаар, хүчилтөрөгчийн шаталтын процессыг судалжээ. Гитон де Морвео, Лавуазье, Бертолле, Фуркруа нарын (1787) "Химийн нэршлийн арга" номонд Францын "цэвэр нүүрс" (charbone pur) оронд "нүүрстөрөгч" (нүүрстөрөгч) гэсэн нэр гарч ирэв. Ижил нэрээр нүүрстөрөгч нь Лавуазьегийн "Химийн анхан шатны сурах бичиг"-ийн "Энгийн биетүүдийн хүснэгт"-д гардаг. 1791 онд Английн химич Теннант анх удаа чөлөөт нүүрстөрөгчийг олж авсан; тэрээр фосфорын уурыг шохойжуулсан шохойгоор дамжуулж, кальцийн фосфат ба нүүрстөрөгчийг үүсгэсэн. Алмаз нь хүчтэй халах үед үлдэгдэлгүй шатдаг гэдгийг эрт дээр үеэс мэддэг байсан. 1751 онд Францын хаан Фрэнсис I шаталтын туршилтанд алмаз, бадмаараг өгөхийг зөвшөөрсөн бөгөөд үүний дараа эдгээр туршилтууд моод болсон. Зөвхөн алмаз шатдаг, бадмаараг (хромын хольцтой хөнгөн цагаан исэл) нь гал асаах линзний голомтод удаан халалтыг гэмтээхгүйгээр тэсвэрлэдэг. Lavoisier багц шинэ туршлагаалмазыг том шатаах төхөөрөмжөөр шатааж, алмаз бол талст нүүрстөрөгч гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн. Нүүрстөрөгчийн хоёр дахь аллотроп - алхимийн үеийн бал чулууг өөрчилсөн хар тугалганы гялбаа гэж үздэг байсан бөгөөд үүнийг plumbago гэж нэрлэдэг байв; Зөвхөн 1740 онд Потт бал чулуунд хар тугалганы хольц байхгүй болохыг олж мэдсэн. Шееле бал чулууг (1779) судалж, флогистикч байсан тул үүнийг хүхрийн биетийн онцгой төрөл, "агаарын хүчил" (CO2) болон их хэмжээний флогистон агуулсан тусгай эрдэс нүүрс гэж үздэг.
Хорин жилийн дараа Гитон де Морвео алмазыг бал чулуу болгож, дараа нь болгоомжтой халааж нүүрстөрөгчийн хүчил болгон хувиргасан.
Carboneum олон улсын нэр нь Латин хэлнээс гаралтай. карбо (нүүрс). Энэ үг маш их эртний гарал үүсэл. Үүнийг cremare-тай харьцуулдаг - шатаах; язгуур саг, кал, орос гар, гал, гол, санскрит ста гэдэг нь буцалгах, чанах гэсэн утгатай. "Карбо" гэдэг үг нь Европын бусад хэл дээрх нүүрстөрөгчийн нэрстэй (нүүрстөрөгч, нүүрстөрөгч гэх мэт) холбоотой байдаг. Германы Kohlenstoff нь Kohle - нүүрс (Хуучин Германы коло, Шведийн kylla - халаах) -аас гаралтай. Хуучин Оросын угорати буюу угарати (шатаах, шатаах) гол руу шилжих боломжтой гар буюу уулс үндэстэй; Хуучин Оросын югалын нүүрс буюу ижил гарал үүсэлтэй нүүрс. Алмаз (Diamante) гэдэг үг нь эртний Грек хэлнээс гаралтай - эвдэршгүй, няцашгүй, хатуу, Грекээс бал чулуу - би бичдэг.
19-р зууны эхэн үед. Оросын химийн уран зохиол дахь хуучин нүүрс гэдэг үгийг заримдаа "карбонат" гэсэн үгээр сольсон (Шерер, 1807; Севергин, 1815); 1824 оноос хойш Соловьев нүүрстөрөгчийн нэрийг нэвтрүүлсэн.
Өгүүллийн агуулга
НҮҮСРЭГ,С (карбон), элементүүдийн үелэх системийн IVA бүлгийн (C, Si, Ge, Sn, Pb) металл бус химийн элемент. Энэ нь байгальд алмазын талст (Зураг 1), бал чулуу эсвэл фуллерен болон бусад хэлбэрээр олддог бөгөөд органик (нүүрс, тос, амьтан, ургамлын организм гэх мэт) болон органик бус бодисууд(шохойн чулуу, хүнсний сод гэх мэт).
Нүүрстөрөгч өргөн тархсан боловч дэлхийн царцдас дахь түүний агууламж ердөө 0.19% байдаг.
Нүүрстөрөгчийг хэлбэрээр өргөн хэрэглэдэг энгийн бодисууд. Үнэт эдлэлийн объект болох үнэт алмаазаас гадна үйлдвэрлэлийн алмаз нь нунтаглах, үйлдвэрлэхэд чухал ач холбогдолтой юм. огтлох хэрэгсэл.
Нүүрс болон бусад аморф нүүрстөрөгчийг өнгөгүйжүүлэх, цэвэршүүлэх, хийн шингээх, боловсруулсан гадаргуутай шингээгч шаардлагатай технологийн салбарт ашигладаг. Карбид, нүүрстөрөгчийн металл, түүнчлэн бор, цахиуртай нэгдлүүд (жишээлбэл, Al 4 C 3, SiC, B 4 C) нь өндөр хатуулагтай бөгөөд зүлгүүр, зүсэх хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. Нүүрстөрөгч нь ган ба хайлшийн нэг хэсэг бөгөөд карбид хэлбэрээр элементийн төлөвт байдаг. Ган цутгамал гадаргуугийн нүүрстөрөгчөөр ханасан байдал өндөр температур(цементжүүлэх) гадаргуугийн хатуулаг, элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. бас үзнэ үүхайлш.
Байгаль дээр олон байдаг янз бүрийн хэлбэрүүдбал чулуу; заримыг нь зохиомлоор олж авдаг; Аморф хэлбэрүүд байдаг (жишээлбэл, кокс, нүүрс). Хүчилтөрөгчгүй үед нүүрсустөрөгчийг шатаахад хөө тортог, ясны нүүрс, чийдэнгийн хар, ацетилен хар үүсдэг. Гэж нэрлэдэг цагаан нүүрстөрөгчбагассан даралтын дор пиролит графитын сублимацаар олж авсан - эдгээр нь үзүүртэй ирмэг бүхий бал чулуун навчны тунгалаг жижиг талстууд юм.
Түүхийн лавлагаа.
Графит, алмаз, аморф нүүрстөрөгч нь эрт дээр үеэс мэдэгдэж байсан. Бал чулууг бусад материалыг тэмдэглэхэд ашиглаж болох нь эрт дээр үеэс мэдэгдэж байсан бөгөөд "бичих" гэсэн утгатай грек үгнээс гаралтай "графит" нэрийг өөрөө 1789 онд А.Вернер санал болгосон. Гэсэн хэдий ч бал чулууны түүх Энэ нь нарийн төвөгтэй; ижил төстэй гадаад физик шинж чанартай бодисуудыг ихэвчлэн жишээлбэл молибденит (молибдений сульфид) гэж андуурдаг байсан бөгөөд нэгэн цагт бал чулуу гэж тооцогддог байв. Бал чулууны бусад нэрэнд "хар хар тугалга", "төмрийн карбид", "мөнгөн хар тугалга" орно. 1779 онд К.Шээле бал чулууг агаарт исэлдүүлэн нүүрстөрөгчийн давхар ислийг үүсгэж болохыг тогтоожээ.
Алмазыг анх Энэтхэг, Бразилд ашиглаж байжээ эрдэнийн чулуу 1725 онд арилжааны ач холбогдлыг олж авсан; Өмнөд Африк дахь ордуудыг 1867 онд илрүүлсэн.20-р зуунд. Гол алмаз үйлдвэрлэгчид нь Өмнөд Африк, Заир, Ботсвана, Намиби, Ангол, Сьерра-Леон, Танзани, Орос юм. Технологи нь 1970 онд бий болсон хүний гараар хийсэн алмазыг үйлдвэрлэлийн зориулалтаар үйлдвэрлэдэг.
Аллотропи.
Хэрэв бодисын бүтцийн нэгжүүд (монатомт элементүүдийн атомууд эсвэл олон атомт элемент ба нэгдлүүдийн молекулууд) бие биетэйгээ нэгээс олон талст хэлбэрээр нэгдэх чадвартай бол энэ үзэгдлийг аллотропи гэж нэрлэдэг. Нүүрстөрөгч нь алмааз, бал чулуу, фуллерен гэсэн гурван аллотроп өөрчлөлттэй. Алмазан дахь нүүрстөрөгчийн атом бүр 4 тетраэдр зохион байгуулалттай хөрштэй бөгөөд куб бүтцийг бүрдүүлдэг (Зураг 1, А). Энэ бүтэц нь бондын хамгийн их коваленттай тохирч байгаа бөгөөд нүүрстөрөгчийн атом бүрийн бүх 4 электрон нь өндөр бат бэх C-C холбоог үүсгэдэг, өөрөөр хэлбэл. Бүтцэд дамжуулагч электронууд байдаггүй. Тиймээс алмаз нь дамжуулах чадваргүй, дулаан дамжуулалт багатай, өндөр хатуулагтай байдаг; энэ нь мэдэгдэж байгаа хамгийн хатуу бодис юм (Зураг 2). Турш үргэлжилдэг өндөр зардалэрчим хүч, тиймээс алмаз нь онцгой хатуулагтай, өндөр хайлах цэгээр (3550 ° C) тодорхойлогддог.
Нүүрстөрөгчийн өөр нэг аллотроп хэлбэр нь алмаазаас тэс өөр шинж чанартай бал чулуу юм. Графит нь амархан гууждаг талстаас тогтсон зөөлөн хар бодис бөгөөд цахилгаан дамжуулах чанар сайтай ( цахилгаан эсэргүүцэл 0.0014 Ом см). Тиймээс бал чулууг нуман чийдэн, зууханд ашигладаг (Зураг 3), өндөр температурыг бий болгох шаардлагатай байдаг. Өндөр цэвэршилттэй бал чулууг цөмийн реакторуудад нейтрон зохицуулагч болгон ашигладаг. Өндөр даралттай үед түүний хайлах цэг нь 3527 ° C байна. Хэвийн даралтанд бал чулуу нь 3780 ° C-д сублимация (хатуугаас хий болж хувирдаг) болно.
Бал чулууны бүтэц (Зураг 1, б) нь 1.42 Å (очир алмаазаас хамаагүй богино) урттай зургаан өнцөгт цагирагуудын систем бөгөөд нүүрстөрөгчийн атом бүр гурван хөрштэй гурван (алмазынх шиг дөрөв биш) ковалент холбоо, дөрөв дэх холбоо ( 3.4) байдаг. Å) нь ковалент холбоонд хэт урт бөгөөд зэрэгцээ графит давхаргыг хооронд нь сул холбодог. Энэ бол графитын дулаан, цахилгаан дамжуулах чанарыг тодорхойлдог нүүрстөрөгчийн дөрөв дэх электрон бөгөөд энэ нь урт бөгөөд бага бат бөх холбоо нь алмаазтай харьцуулахад бага хатуулагтай (бал чулууны нягтрал 2.26 г / см 3, алмаз) бага нягтралыг үүсгэдэг. - 3.51 г / см 3). Үүнтэй ижил шалтгаанаар бал чулуу нь хүрэхэд гулгамтгай бөгөөд бодисын ширхэгийг амархан салгадаг тул тосолгооны материал, харандааны утас хийхэд ашигладаг. Хар тугалганы хар тугалга шиг гялбаа нь голчлон бал чулуу байгаатай холбоотой.
Нүүрстөрөгчийн утас нь өндөр хүч чадалтай бөгөөд район эсвэл бусад өндөр нүүрстөрөгчийн утас хийхэд ашиглаж болно.
At өндөр даралттөмөр, бал чулуу зэрэг катализаторын дэргэд температур нь алмаз болж хувирдаг. Энэ процесс нь хиймэл алмазыг үйлдвэрийн аргаар үйлдвэрлэхэд зориулагдсан. Алмазан талстууд катализаторын гадаргуу дээр ургадаг. Бал чулуу-алмазын тэнцвэр нь 15,000 атм ба 300 К эсвэл 4000 атм ба 1500 К-т байдаг. Мөн нүүрсустөрөгчөөс хиймэл алмазыг гаргаж авч болно.
Талст үүсгэдэггүй аморф нүүрстөрөгчийн хэлбэрт модыг агааргүй халаах замаар олж авсан нүүрс, чийдэн, хийн хөө тортог, агаарын дутагдалтай нүүрсустөрөгчийг бага температурт шатаах, хүйтэн гадаргуу дээр конденсацлах үед үүссэн нүүрс, ясны нүүрс орно. ясыг устгах явцад кальцийн фосфатын хольц, түүнчлэн нүүрс (байгалийн хольцтой бодис) ба кокс, хуурай нэрэлтээр түлшийг коксжуулах явцад гаргаж авсан хуурай үлдэгдэл нүүрсэсвэл газрын тосны үлдэгдэл (битум нүүрс), i.e. агаар нэвтрэхгүйгээр халаах. Коксыг ширэм хайлуулах, хар ба өнгөт металлургид ашигладаг. Коксжих явцад хийн бүтээгдэхүүнүүд үүсдэг - коксын хий (H 2, CH 4, CO гэх мэт), бензин, будаг, бордоо үйлдвэрлэх түүхий эд болох химийн бүтээгдэхүүн. эм, хуванцар гэх мэт. Кокс үйлдвэрлэх үндсэн төхөөрөмж болох коксын зуухны диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 3.
Төрөл бүрийн нүүрс, хөө тортог нь өндөр хөгжилтэй гадаргуутай тул хий, шингэнийг цэвэршүүлэх шингээгч, мөн катализатор болгон ашигладаг. Нүүрстөрөгчийн янз бүрийн хэлбэрийг олж авахын тулд химийн технологийн тусгай аргыг ашигладаг. Хиймэл бал чулууг нүүрстөрөгчийн электродуудын хооронд 2260 ° C температурт (Ачесон процесс) антрацит эсвэл нефтийн коксыг кальцилах замаар гаргаж авдаг бөгөөд тосолгооны материал, электрод үйлдвэрлэх, ялангуяа металлын электролитийн үйлдвэрлэлд ашигладаг.
Нүүрстөрөгчийн атомын бүтэц.
Хамгийн тогтвортой нүүрстөрөгчийн изотопын цөм нь масс 12 (98.9% элбэг) нь гелийн цөмтэй төстэй тус бүр нь 2 протон, хоёр нейтрон агуулсан гурван квартетт байрладаг 6 протон, 6 нейтрон (12 нуклон) юм. Нүүрстөрөгчийн өөр нэг тогтвортой изотоп нь 13 С (ойролцоогоор 1.1%) бөгөөд байгальд 5730 жилийн хагас задралын хугацаатай тогтворгүй 14 С изотоп ул мөр их хэмжээгээр байдаг. б- цацраг. Бүх гурван изотоп нь CO 2 хэлбэрээр амьд бодисын нүүрстөрөгчийн хэвийн эргэлтэнд оролцдог. Амьд организм үхсэний дараа нүүрстөрөгчийн хэрэглээ зогсч, С агуулсан объектын 14 С-ийн цацраг идэвхт бодисын түвшинг хэмжих замаар он цагийг тогтоох боломжтой. б-14 CO 2 цацраг нь нас барснаас хойш өнгөрсөн хугацаатай пропорциональ байна. 1960 онд В.Либби цацраг идэвхт нүүрстөрөгчийн талаар судалгаа хийснийхээ төлөө Нобелийн шагнал хүртжээ.
Үндсэн төлөвт нүүрстөрөгчийн 6 электрон нь 1-р электрон тохиргоог үүсгэдэг с 2 2с 2 2p x 1 2p y 1 2p z 0 . Хоёрдахь түвшний дөрвөн электрон нь валент бөгөөд энэ нь үелэх системийн IVA бүлгийн нүүрстөрөгчийн байрлалтай тохирч байна. см. ЭЛЕМЕНТИЙН ҮЕИЙН СИСТЕМ). Хийн фазын атомаас электроныг салгахад их хэмжээний энерги шаардагддаг (ойролцоогоор 1070 кЖ/моль) нүүрстөрөгч нь бусад элементүүдтэй ионы холбоо үүсгэдэггүй, учир нь эерэг ион үүсгэхийн тулд электроныг зайлуулах шаардлагатай байдаг. 2.5-ийн цахилгаан сөрөг чанар бүхий нүүрстөрөгч нь электроны хүчтэй хамааралгүй бөгөөд үүний дагуу идэвхтэй электрон хүлээн авагч биш юм. Тиймээс сөрөг цэнэгтэй бөөмс үүсэх хандлагатай байдаггүй. Гэхдээ зарим нүүрстөрөгчийн нэгдлүүд нь карбид гэх мэт хэсэгчилсэн ион шинж чанартай байдаг. Нэгдлүүдэд нүүрстөрөгч 4-ийн исэлдэлтийн төлөвийг харуулдаг. Бонд үүсэхэд дөрвөн электрон оролцохын тулд 2-ыг хослуулах шаардлагатай. с-электрон ба эдгээр электронуудын аль нэг нь 2-оор үсрэх p z- тойрог зам; энэ тохиолдолд 4 тетраэдрийн холбоо үүснэ, тэдгээрийн хоорондох өнцөг нь 109 ° байна. Нэгдлүүдийн хувьд нүүрстөрөгчийн валентийн электронууд түүнээс хэсэгчлэн татагддаг тул нүүрстөрөгч нь нийтлэг электрон хосыг ашиглан хөрш зэргэлдээх C-C атомуудын хооронд хүчтэй ковалент холбоо үүсгэдэг. Ийм холболтын тасрах энерги нь 335 кЖ/моль байхад Si-Si бондын хувьд ердөө 210 кЖ/моль байдаг тул урт -Si-Si- гинж тогтворгүй байдаг. Бондын ковалент шинж чанар нь нүүрстөрөгч, CF 4, CCl 4 бүхий өндөр идэвхтэй галогенүүдийн нэгдлүүдэд ч хадгалагддаг. Нүүрстөрөгчийн атомууд нь нүүрстөрөгчийн атом бүрээс нэгээс илүү электрон өгч, холбоо үүсгэх чадвартай; Ийнхүү давхар C=C, гурвалсан CєC бондууд үүсдэг. Бусад элементүүд нь атомуудын хооронд холбоо үүсгэдэг боловч зөвхөн нүүрстөрөгч нь урт гинж үүсгэх чадвартай. Тиймээс нүүрстөрөгчийн хувьд нүүрсустөрөгч гэж нэрлэгддэг олон мянган нэгдлүүд мэдэгдэж байгаа бөгөөд нүүрстөрөгч нь устөрөгч болон бусад нүүрстөрөгчийн атомуудтай холбогдож урт гинж эсвэл цагираган бүтэц үүсгэдэг. см. ОРГАНИК ХИМИ.
Эдгээр нэгдлүүдэд устөрөгчийг бусад атомуудаар, ихэвчлэн хүчилтөрөгч, азот, галогенээр сольж янз бүрийн органик нэгдлүүдийг үүсгэх боломжтой. Тэдний дунд фтор нүүрстөрөгч чухал байдаг - устөрөгч нь фтороор солигддог нүүрсустөрөгчид юм. Ийм нэгдлүүд нь маш идэвхгүй бөгөөд хуванцар, тосолгооны материал (фтор нүүрстөрөгч, өөрөөр хэлбэл бүх устөрөгчийн атомыг фторын атомаар сольсон нүүрсустөрөгчид) болон бага температурт хөргөгч (хлорфтор нүүрстөрөгч эсвэл фреон) болгон ашигладаг.
1980-аад онд АНУ-ын физикчид нүүрстөрөгчийн атомууд нь 5 эсвэл 6 гонтой холбогдож, хөл бөмбөгийн бөмбөгний төгс тэгш хэмтэй хөндий бөмбөг хэлбэртэй C 60 молекул үүсгэдэг маш сонирхолтой нүүрстөрөгчийн нэгдлүүдийг нээсэн. Энэхүү загвар нь Америкийн архитектор, инженер Бакминстер Фуллерийн зохион бүтээсэн "геодезийн бөмбөгөр"-ийн үндэс суурь болсон тул шинэ ангиллын нэгдлүүдийг "бакминстерфуллерен" эсвэл "фуллерен" (мөн илүү товчоор "фазибол" эсвэл "баки бөмбөг") гэж нэрлэжээ. Фуллерен - 60 эсвэл 70 (эсвэл түүнээс дээш) атомаас бүрдэх цэвэр нүүрстөрөгчийн гурав дахь өөрчлөлтийг (алмаз ба бал чулуунаас бусад) нүүрстөрөгчийн хамгийн жижиг хэсгүүдэд лазерын цацрагийн нөлөөгөөр олж авсан. Фуллерен нь илүү их байдаг нарийн төвөгтэй хэлбэрхэдэн зуун нүүрстөрөгчийн атомаас бүрддэг. С молекулын диаметр нь 60 ~ 1 нм байна. Ийм молекулын төвд ураны том атомыг багтаах хангалттай зай бий.
Стандарт атомын масс.
1961 онд Олон улсын цэвэр болон хэрэглээний химийн холбоо (IUPAC) ба Физик нь нүүрстөрөгчийн изотоп 12 С-ийн массыг атомын массын нэгж болгон авч, атомын массын өмнө нь байсан хүчилтөрөгчийн хуваарийг устгасан. Атомын массЭнэ систем дэх нүүрстөрөгчийн хэмжээ нь 12.011 байна, учир нь энэ нь нүүрстөрөгчийн байгалийн гурван изотопын хувьд байгальд элбэг байдгийг харгалзан үзэхэд дундаж юм. см. АТОМЫН МАСС.
Нүүрстөрөгч ба түүний зарим нэгдлүүдийн химийн шинж чанар.
Нүүрстөрөгчийн зарим физик, химийн шинж чанарыг ХИМИЙН ЭЛЕМЕНТҮҮД нийтлэлд өгсөн болно. Нүүрстөрөгчийн реактив чанар нь түүний өөрчлөлт, температур, тархалтаас хамаарна. Бага температурт нүүрстөрөгчийн бүх хэлбэр нь нэлээд идэвхгүй байдаг боловч халах үед тэдгээр нь агаар мандлын хүчилтөрөгчөөр исэлдэж, исэл үүсгэдэг.
Илүүдэл хүчилтөрөгч дэх нарийн тархсан нүүрстөрөгч нь халах эсвэл оч үүсгэх үед дэлбэрч болно. Шууд исэлдэлтээс гадна исэл үйлдвэрлэх илүү орчин үеийн аргууд байдаг.
Нүүрстөрөгчийн давхар исэл
C 3 O 2 нь малоны хүчлийг P 4 O 10 дээр усгүйжүүлснээр үүсдэг.
C 3 O 2 байна муухай үнэр, амархан гидролиз болж, дахин малоны хүчил үүсгэдэг.
Нүүрстөрөгчийн (II) дан исэл CO нь хүчилтөрөгчийн дутагдалтай нөхцөлд нүүрстөрөгчийн аливаа өөрчлөлтийг исэлдүүлэх явцад үүсдэг. Урвал нь экзотермик бөгөөд 111.6 кЖ/моль ялгардаг. Кокс нь цагаан дулааны температурт устай урвалд ордог: C + H 2 O = CO + H 2; үүссэн хийн хольцыг "усны хий" гэж нэрлэдэг бөгөөд хийн түлш юм. СО нь нефтийн бүтээгдэхүүнийг бүрэн бус шатаах үед үүсдэг; энэ нь автомашины яндангаас мэдэгдэхүйц хэмжээгээр олддог; шоргоолжны хүчлийн дулааны диссоциацийн үед олддог.
CO дахь нүүрстөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв нь +2 бөгөөд нүүрстөрөгч нь +4 исэлдэлтийн төлөвт илүү тогтвортой байдаг тул CO нь хүчилтөрөгчөөр CO 2: CO + O 2 → CO 2 болж амархан исэлддэг тул энэ урвал нь маш экзотермик (283 кЖ) юм. /моль). CO-ийг үйлдвэрлэлд Н2 болон бусад шатамхай хийтэй холихдоо түлш эсвэл хий бууруулах бодис болгон ашигладаг. 500 ° C хүртэл халаахад CO нь мэдэгдэхүйц хэмжээгээр C ба CO 2 үүсгэдэг боловч 1000 ° C-д CO 2-ийн бага концентрацид тэнцвэрт байдал тогтдог. CO нь хлортой урвалд орж, фосген - COCl 2 үүсгэдэг, бусад галогентэй урвалууд ижил төстэй явагддаг, хүхрийн карбонил сульфидтай урвалд ороход COS, метал (M) -тэй CO карбонил үүсгэдэг. өөр өөр найрлагаМ(CO) x, эдгээр нь нарийн төвөгтэй нэгдлүүд юм. Цусан дахь гемоглобин нь CO-тэй урвалд ороход төмрийн карбонил үүсдэг бөгөөд энэ нь гемоглобины хүчилтөрөгчтэй урвалд орохоос сэргийлдэг, учир нь төмрийн карбонил нь илүү хүчтэй нэгдэл юм. Үүний үр дүнд гемоглобины хүчилтөрөгчийг эсэд зөөвөрлөх функцийг хааж, улмаар үхдэг (мөн тархины эсүүд голчлон нөлөөлдөг). (Тиймээс CO-ийн өөр нэр - " нүүрстөрөгчийн дутуу исэл"). Агаар дахь аль хэдийн 1% (хэлбэр) CO нь ийм агаар мандалд 10 минутаас илүү хугацаагаар байвал хүмүүст аюултай. CO-ийн зарим физик шинж чанарыг хүснэгтэд үзүүлэв.
Нүүрстөрөгчийн давхар исэл буюу нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (IV) CO 2 нь дулаан ялгаруулах (395 кЖ / моль) бүхий илүүдэл хүчилтөрөгч дэх элементийн нүүрстөрөгчийг шатаах замаар үүсдэг. CO 2 (жижиг нэр нь "нүүрстөрөгчийн давхар исэл") мөн үед үүсдэг бүрэн исэлдэлт CO, нефтийн бүтээгдэхүүн, бензин, тос болон бусад органик нэгдлүүд. Карбонатыг усанд уусгах үед гидролизийн үр дүнд CO 2 мөн ялгардаг.
Энэ урвалыг ихэвчлэн лабораторийн практикт CO 2 үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Энэ хийг мөн металл бикарбонатыг шохойжуулах замаар олж авч болно.
Хэт халсан уурын CO-тэй хийн фазын харилцан үйлчлэлийн үед:
нүүрсустөрөгч ба тэдгээрийн хүчилтөрөгчийн деривативыг шатаах үед, жишээлбэл:
Тэд ижил төстэй исэлдүүлдэг хүнсний бүтээгдэхүүндулааны болон бусад төрлийн энерги ялгаруулж амьд организмд. Энэ тохиолдолд исэлдэлт үүсдэг зөөлөн нөхцөлзавсрын үе шатуудаар дамжин, гэхдээ эцсийн бүтээгдэхүүнижилхэн - CO 2 ба H 2 O, жишээлбэл, ферментийн нөлөөн дор элсэн чихэр задрах үед, ялангуяа глюкозыг исгэх үед:
Аж үйлдвэрт нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба металлын ислийг их хэмжээгээр үйлдвэрлэх нь карбонатын дулааны задралаар явагддаг.
Цемент үйлдвэрлэх технологид CaO их хэмжээгээр ашиглагддаг. Энэ схемийн дагуу карбонатуудын дулааны тогтвортой байдал, тэдгээрийн задралын дулааны хэрэглээ нь CaCO 3 цувралын дагуу нэмэгддэг. бас үзнэ үүГАЛМАС УРЬДЧИЛАН СЭРГИЙЛЭХ, ГАЛЫН ХАМГААЛАХ).
Нүүрстөрөгчийн ислийн электрон бүтэц.
Аливаа нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн электрон бүтцийг электрон хосуудын өөр өөр зохион байгуулалттай ижил магадлалтай гурван схемээр дүрсэлж болно - гурван резонансын хэлбэр.
Бүх нүүрстөрөгчийн исэл нь шугаман бүтэцтэй байдаг.
Нүүрстөрөгчийн хүчил.
CO 2 устай урвалд ороход нүүрстөрөгчийн хүчил H 2 CO 3 үүсдэг. CO 2 (0.034 моль/л) ханасан уусмалд зөвхөн зарим молекулууд нь H 2 CO 3 үүсгэдэг бөгөөд CO 2-ийн ихэнх нь CO 2 CHH 2 O гидратлагдсан төлөвт байдаг.
Карбонатууд.
Металлын исэл CO 2, жишээлбэл, Na 2 O + CO 2 Na 2 CO 3-тай харилцан үйлчлэлцэх замаар карбонатууд үүсдэг.
Шүлтлэг металлын карбонатаас бусад нь усанд бараг уусдаггүй, кальцийн карбонат нь нүүрстөрөгчийн хүчил эсвэл даралтын дор усанд уусдаг CO 2 уусмалд хэсэгчлэн уусдаг.
Эдгээр процессууд нь гүний усшохойн чулууны давхарга дундуур урсаж . Бага даралт, ууршилтын нөхцөлд CaCO 3 нь Ca(HCO 3) 2 агуулсан гүний уснаас тунадас үүсгэдэг. Агуйд сталактит, сталагмитууд ингэж ургадаг. Эдгээр сонирхолтой геологийн тогтоцуудын өнгө нь усан дахь төмөр, зэс, манган, хромын ионуудын хольцтой холбоотой байдаг. Нүүрстөрөгчийн давхар исэлметаллын гидроксид ба тэдгээрийн уусмалуудтай урвалд орж бикарбонат үүсгэдэг, жишээлбэл:
CS 2 + 2Cl 2 ® CCl 4 + 2S
CCl 4 тетрахлорид нь шатамхай бус бодис бөгөөд хуурай цэвэрлэгээнд уусгагч болгон ашигладаг боловч өндөр температурт хортой фосген (хийн хорт бодис) үүсдэг тул үүнийг гал хамгаалагч болгон ашиглахыг зөвлөдөггүй. CCl 4 нь өөрөө бас хортой бөгөөд хэрэв мэдэгдэхүйц хэмжээгээр амьсгалсан бол элэгний хордлого үүсгэдэг. CCl 4 нь мөн метан CH 4 ба Cl 2 хоорондын фотохимийн урвалаар үүсдэг; энэ тохиолдолд метаныг бүрэн бус хлоржуулах бүтээгдэхүүн - CHCl 3, CH 2 Cl 2 ба CH 3 Cl үүсэх боломжтой. Бусад галогентэй ижил төстэй урвал явагддаг.
Бал чулууны урвал.
Зургаан өнцөгт цагирагуудын давхаргын хоорондох зай ихтэй байдаг нүүрстөрөгчийн өөрчлөлт болох графит нь ер бусын урвалд ордог, жишээлбэл, шүлтлэг металл, галоген ба зарим давс (FeCl 3) давхаргын хооронд нэвтэрч, KC 8, KC зэрэг нэгдлүүдийг үүсгэдэг. 16 (завсрын, оруулах эсвэл клатрат гэж нэрлэдэг). Хүчиллэг орчинд (хүхрийн эсвэл азотын хүчил) KClO 3 зэрэг хүчтэй исэлдүүлэгч бодисууд нь их хэмжээний бодис үүсгэдэг. болор тор(давхарга хооронд 6 Å хүртэл) нь хүчилтөрөгчийн атомуудыг нэвтрүүлж, гадаргуу дээр исэлдэлтийн үр дүнд карбоксил бүлгүүд (–COOH) үүсдэг - исэлдсэн бал чулуу эсвэл нэгдлүүд үүсдэгтэй холбон тайлбарладаг. меллит (бензол гексакарбоксилын) хүчил C 6 (COOH) 6. Эдгээр нэгдлүүдэд C:O харьцаа 6:1-ээс 6:2.5 хооронд хэлбэлзэж болно.
Карбидууд.
Нүүрстөрөгч нь металл, бор, цахиуртай карбид гэж нэрлэгддэг янз бүрийн нэгдлүүдийг үүсгэдэг. Хамгийн идэвхтэй металлууд (IA-IIIA дэд бүлгүүд) нь давстай төстэй карбидыг үүсгэдэг, жишээлбэл, Na 2 C 2, CaC 2, Mg 4 C 3, Al 4 C 3. Аж үйлдвэрийн хувьд кальцийн карбидыг кокс ба шохойн чулуунаас дараахь урвалаар гаргаж авдаг.
Карбидууд нь цахилгаан дамжуулах чадваргүй, бараг өнгөгүй, гидролиз болж нүүрсустөрөгч үүсгэдэг.
CaC 2 + 2H 2 O = C 2 H 2 + Ca(OH) 2
Урвалын үр дүнд үүссэн ацетилен C 2 H 2 нь олон органик бодисыг үйлдвэрлэх эхлэлийн материал болдог. Энэ үйл явц нь органик бус шинж чанартай түүхий эдээс органик нэгдлүүдийн нийлэгжилт рүү шилжих шилжилтийг илэрхийлдэг тул сонирхолтой юм. Гидролизийн үед ацетилен үүсгэдэг карбидыг ацетиленид гэж нэрлэдэг. Цахиур ба борын карбидуудад (SiC ба B 4 C) атомуудын хоорондын холбоо нь ковалент шинж чанартай байдаг. Шилжилтийн металууд (В-дэд бүлгийн элементүүд) нүүрстөрөгчөөр халах үед мөн металл гадаргуу дээрх хагарлын үед хувьсах найрлагатай карбид үүсгэдэг; тэдгээрийн доторх холбоо нь металлтай ойрхон байдаг. Энэ төрлийн зарим карбидууд, тухайлбал WC, W 2 C, TiC болон SiC нь өндөр хатуулаг, галд тэсвэртэй чанараараа ялгагддаг бөгөөд сайн цахилгаан дамжуулах чадвартай байдаг. Жишээлбэл, NbC, TaC, HfC нь хамгийн галд тэсвэртэй бодисууд (mp = 4000–4200 ° C), диниобий карбид Nb 2 C нь 9.18 К-т хэт дамжуулагч, TiC ба W 2 C нь алмазтай ойролцоо хатуулаг, В хатуулагтай байдаг. 4 C (алмазын бүтцийн аналог) нь Mohs масштабаар 9.5 байна ( см. будаа. 2). Шилжилтийн металлын радиустай бол идэвхгүй карбидууд үүсдэг
Нүүрстөрөгчийн азотын деривативууд.
Энэ бүлэгт мочевин NH 2 CONH 2 - уусмал хэлбэрээр ашигладаг азотын бордоо орно. Мочевиныг NH 3 ба CO 2-аас даралтын дор халаах замаар гаргаж авдаг.
Цианоген (CN) 2 нь галогентэй төстэй олон шинж чанартай бөгөөд ихэвчлэн псевдогалоген гэж нэрлэгддэг. Цианидыг хүчилтөрөгч, устөрөгчийн хэт исэл эсвэл Cu 2+ ионоор бага зэрэг исэлдүүлэх замаар цианидыг гаргаж авдаг: 2CN – ® (CN) 2 + 2e.
Цианидын ион нь электрон донор тул шилжилтийн металлын ионуудтай нийлмэл нэгдлүүдийг амархан үүсгэдэг. CO-ийн нэгэн адил цианидын ион нь амьд организмын амин чухал төмрийн нэгдлүүдийг холбодог хор юм. Цианидын цогцолбор ионууд нь ерөнхий томъёо –0,5x, Хаана X– металлын координацын дугаар (комплекс үүсгэгч), эмпирик байдлаар металлын ионы исэлдэлтийн төлөвөөс хоёр дахин их байна. Ийм нарийн төвөгтэй ионуудын жишээ нь (зарим ионы бүтцийг доор өгөв) тетрацианоникелат (II) ион 2-, гексацианоферрат (III) 3-, дицианоаргентат –:
Карбонил.
Нүүрстөрөгчийн дутуу исэл нь олон металл эсвэл металлын ионуудтай шууд урвалд орж, карбонил гэж нэрлэгддэг нарийн төвөгтэй нэгдлүүдийг үүсгэдэг, жишээлбэл Ni(CO) 4, Fe(CO) 5, Fe 2 (CO) 9, 3, Mo(CO) 6, 2 . Эдгээр нэгдлүүдийн холболт нь дээр дурдсан циано цогцолборуудын холболттой төстэй юм. Ni(CO) 4 нь никельийг бусад металлаас ялгахад ашигладаг дэгдэмхий бодис юм. Бүтэц дэх цутгамал төмөр, гангийн бүтэц муудах нь ихэвчлэн карбонил үүсэхтэй холбоотой байдаг. Устөрөгч нь хүчиллэг шинж чанартай, шүлттэй урвалд ордог H 2 Fe (CO) 4 ба HCo (CO) 4 зэрэг карбонил гидридүүдийг үүсгэдэг карбонилуудын нэг хэсэг байж болно.
H 2 Fe(CO) 4 + NaOH → NaHFe(CO) 4 + H 2 O
Карбонил галогенийг бас мэддэг, жишээ нь Fe(CO)X 2, Fe(CO) 2 X 2, Co(CO)I 2, Pt(CO)Cl 2, X нь дурын галоген юм.
Нүүрс устөрөгч.
Маш олон тооны нүүрстөрөгч-устөрөгчийн нэгдлүүд мэдэгдэж байна
