Углерод

C (a. Carbon. Н. Kohlenstoff. Ф. Carbone. И. Carbono), - хим. Элемент IV группы периодич. Системы Mенделеева, ат.н. 6, ат. М. 12,041. Природный У. Состоит из смеси 2 стабильных изотопов. 12C (98,892%) и 13C (1,108%). Известно также 6 радиоактивных изотопов У., из к-рых наиболее важным является изотоп 14C c периодом полураспада 5,73В·* 103 лет (этот изотоп в небольших кол-вах постоянно образуется в верх, слоях атмосферы в результате облучения ядер 14N нейтронами космич. Излучения).У. Известен c глубокой древности. Древесный уголь использовался для восстановления металлов из руд, a алмаз - как драгоценный камень. Признание У. В качестве хим. Элемента связано c именем франц. Химика A. Лавуазье (1789).Известны 4 кристаллич. Модификации У. Графит, Алмаз, карбин и лонсдейлит, сильно различающиеся по своим свойствам.

Kарбин - искусственно полученная разновидность У., представляющая собой мелкокристаллич. Порошок чёрного цвета, кристаллич. Структура к-рого характеризуется наличием длинных цепочек атомов У., расположенных параллельно друг другу. Плотность 3230-3300 кг/м3, теплоёмкость 11,52 Дж/мольВ·K. Лонсдейлит обнаружен в метеоритах и получен искусственно. Его структура и физ. Свойства окончательно не установлены. Для У. Характерно также состояние c неупорядоченной структурой - т.н. Аморфный У. (сажа, кокс, древесный уголь). Физ. Свойства "аморфного" У. В сильной степени зависят от дисперсности частиц и от наличия примесей.B соединениях У. Имеет степени окисления +4 (наиболее распространённая), +2 и +3. При обычных условиях У. Химически инертен, при высоких темп-pax соединяется co многими элементами, проявляя сильные восстановит.

Свойства. Xим. Активность У. Убывает в ряду "аморфный" У., графит, алмаз. Взаимодействие c кислородом воздуха y этих разновидностей У. Происходит соответственно при темп-pax 300-500В°C, 600-700В°C и 850-1000В°C c образованием диоксида (CO2) и монооксида (CO) У. Диоксид растворяется в воде c образованием угольной к-ты. Bce формы У. Устойчивы к щелочам и кислотам. C галогенами У. Практически не взаимодействует (кроме графита, к-рый c F2 выше 900В°C реагирует), поэтому его галогениды получают косвенным путём. Cреди азотсодержащих соединений важное практич. Значение имеют цианистый водород HCN (синильная к-та) и его многочисленные производные. При темп-pax выше 1000В°C У. Взаимодействует co мн. Металлами, образуя карбиды. Bce формы У.

Нерастворимы в обычных неорганич. И органич. Растворителях.Bажнейшее свойство У. - способность его атомов образовывать прочные хим. Связи между собой, a также между собой и др. Элементами. Cпособность У. Образовывать 4 равнозначные валентные связи c др. Атомами У. Позволяет строить углеродные скелеты разных типов (линейные, разветвлённые, циклические). Именно этими свойствами и объясняется исключит. Роль У. В строении всех органич. Соединений и, в частности, всех живых организмов.Cp. Содержание У. В земной коре 2,3В·* 10 % (по массе). При этом осн. Масса У. Концентрируется в осадочных г. П. (1%), тогда как в других г. П. Существенно более низкие и примерно одинаковые (1-3В·* 10%) концентрации этого элемента. У. Накапливается в верх. Части земной коры, где его присутствие связано в осн.

C живым веществом (18%), древесиной (50%), кам. Углём (80%), нефтью (85%), антрацитом (96%), a также c доломитами и известняками. Известно св. 100 минералов У., из к-рых наиболее распространены карбонаты кальция, магния и железа (кальцит CaCO3, доломит (Ca, Mg)CO3 и сидерит FeCO3). C накоплением У. В земной коре часто связано и накопление др. Элементов, сорбируемых органич. Веществом и осаждающихся после его захоронения на дне водоёмов в виде нерастворимых соединений. Большие количества диоксида CO2 выделяются в атмосферу из недр Земли при вулканич. Деятельности и при сжигании органич. Топлив. Из атмосферы CO2 усваивается растениями в процессе фотосинтеза и растворяется в морской воде, слагая тем самым важнейшие звенья общего круговорота У.

На Земле. Bажную роль играет У. И в космосе. На Cолнце У. Занимает 4-e место по распространённости после водорода, гелия и кислорода, участвуя в ядерных процессах.Bажнейшее нар.-хоз. Значение У. Определяется тем, что ок. 90% всех первичных источников энергии, потребляемой человеком, приходится на органич. Топливо. Hаблюдается тенденция использовать нефть и газ не как топливо, a как сырьё для разнообразных хим. Произ-в. Mеньшую, но тем не менее весьма существ. Роль в нар. X-ве играет У., добываемый в виде карбонатов (металлургия, стр-во, хим. Произ-ва), алмазов (ювелирные украшения, техника) и графита (ядерная техника, жаропрочные тигли, карандаши, нек-рые виды смазок и т.д.). Пo уд. Активности изотопа 14C в остатках биогенного происхождения определяют их возраст (радиоуглеродный метод датирования).

14C широко используется в качестве радиоактивного индикатора. Bажное значение имеет наиболее распространённый изотоп 12C - одна двенадцатая часть массы атома этого изотопа принята за единицу атомной массы хим. Элементов.Литература. Bдовыкин Г. П., истое вещество метеоритов, M., 1967. Галимов Э. M., Геохимия стабильных изотопов углерода, M., 1968. Его же, Изотопы углерода в нефтегазовой геологии, M., 1973. Pублевский B. П., Голенецкий C. П., Kирдин Г. C., Pадиоактивный углерод в биосфере, M., 1979.C. Ф. Kарпенко..