Ինչից է բաղկացած ածխածինը: Ածխածին - քիմիական և ֆիզիկական հատկություններ: Ածխաթթու և դրա աղերը

Ածխածին (lat. Carboneum) - քիմիական տարրՄենդելեևյան պարբերական համակարգի 2-րդ շրջանի 14-րդ խումբ (IV խումբ հին համարակալմամբ); ատոմային թիվ 6, ատոմային զանգված 12,011։

Ածխածինը շատ հատուկ քիմիական տարր է։ Ածխածնի քիմիայից աճել է օրգանական քիմիայի հզոր ծառ՝ իր ամենաբարդ սինթեզներով և ուսումնասիրված միացությունների հսկայական տեսականիով: Օրգանական քիմիայի նոր ճյուղեր են առաջանում։ Կենսոլորտը կազմող բոլոր կենդանի արարածները կառուցված են ածխածնի միացություններից: Իսկ ծառերը, որոնք վաղուց մարել են՝ միլիոնավոր տարիներ առաջ, վերածվել են ածխածին պարունակող վառելիքի՝ ածուխ, տորֆ և այլն։ Վերցնենք ամենասովորական մատիտը՝ բոլորին ծանոթ առարկա։ Զարմանալի չէ՞, որ գրաֆիտի համեստ ձողը կապված է շողշողացող ադամանդի՝ բնության ամենադժվար նյութի հետ: Ադամանդը, գրաֆիտը, կարբինը ածխածնի ալոտրոպ ձևափոխումներ են (տես Ալոտրոպիա)։ Գրաֆիտի (1), ադամանդի (2), կարաբինի (3) կառուցվածքը:

Այս նյութի հետ մարդու ծանոթության պատմությունը դարեր առաջ է գնում։ Ածխածին հայտնաբերած անձի անունը հայտնի չէ, և հայտնի չէ, թե մաքուր ածխածնի որ ձևը՝ գրաֆիտը, թե ադամանդն է առաջինը հայտնաբերվել։ Միայն 18-րդ դարի վերջին։ Պարզվեց, որ ածխածինը անկախ քիմիական տարր է:

Երկրակեղևում ածխածնի պարունակությունը կազմում է 0,023%՝ ըստ զանգվածի։ Ածխածինը բույսերի և կենդանական աշխարհի հիմնական բաղադրիչն է։ Բոլոր հանածո վառելիքները՝ նավթ, գազ, տորֆ, թերթաքար, կառուցված են ածխածնային հիմքի վրա, իսկ ածուխը հատկապես հարուստ է ածխածնով։ Ածխածնի մեծ մասը կենտրոնացված է միներալներում՝ կրաքար CaCO 3 և dolomite CaMg(CO 3) 2, որոնք հողալկալիական մետաղների և թույլ ածխաթթվի H 2 CO 3 աղեր են։

Կենսական կարևոր տարրերից ածխածինը ամենակարևորներից մեկն է՝ կյանքը մեր մոլորակի վրա կառուցված է ածխածնային հիմքի վրա։ Ինչո՞ւ։ Այս հարցի պատասխանը մենք գտնում ենք Դ.Ի. Մենդելեևի «Քիմիայի հիմունքներ»-ում տարբեր ձևերախ և տեսակներ... Ածխածնի ատոմների միմյանց հետ կապվելու և տալու ունակությունը բարդ մասնիկներդրսևորվում է ածխածնի բոլոր միացություններում... Տարրերից և ոչ մեկում... բարդության կարողությունն այնքան զարգացած չէ, որքան ածխածինը... Ոչ մի զույգ տարր չի տալիս այնքան միացություններ, որքան ածխածինը և ջրածինը»։

Իրոք, ածխածնի ատոմները կարող են միանալ տարբեր ձևերով միմյանց և շատ այլ տարրերի ատոմների հետ՝ առաջացնելով նյութերի հսկայական տեսականի։ իրենց քիմիական կապերկարող է ձևավորվել և ոչնչացվել ազդեցության տակ բնական գործոններ. Այսպես է առաջանում ածխածնի ցիկլը բնության մեջ՝ մթնոլորտից՝ բույսեր, բույսերից՝ կենդանական օրգանիզմներ, նրանցից՝ դեպի կենդանական օրգանիզմներ։ անշունչ բնությունև այլն, որտեղ կա ածխածին, այնտեղ նյութերի բազմազանություն, որտեղ կա ածխածին, այնտեղ մոլեկուլային ճարտարապետության ամենատարբեր կառուցվածքներն են (տես Ածխաջրածիններ):

Երկրի ընդերքում ածխածնի կուտակումը կապված է բազմաթիվ այլ տարրերի կուտակման հետ, որոնք նստվածք են ստանում չլուծվող կարբոնատների տեսքով և այլն: CO 2-ը և կարբոնաթթուն կարևոր երկրաքիմիական դեր են խաղում երկրակեղևում: Հսկայական քանակությամբ CO 2 արտազատվում է հրաբխության ժամանակ. Երկրի պատմության մեջ այն եղել է կենսոլորտի համար ածխածնի հիմնական աղբյուրը:

Անօրգանական ածխածնի միացությունները քանակով շատ ավելի փոքր են, քան օրգանականները։ Ածխածինը ադամանդի, գրաֆիտի և ածուխի տեսքով միավորվում է միայն տաքացնելիս։ ժամը բարձր ջերմաստիճաններայն միանում է մետաղների և որոշ ոչ մետաղների, օրինակ՝ բորի հետ՝ առաջացնելով կարբիդներ։

Անօրգանական ածխածնի միացություններից առավել հայտնի են ածխաթթվի աղերը, ածխաթթու CO 2 ( ածխածնի երկօքսիդ) և ածխածնի օքսիդ CO. Շատ ավելի քիչ հայտնի է երրորդ օքսիդը C 3 O 2 - անգույն գազտհաճ սուր հոտով.

Երկրի մթնոլորտը պարունակում է 2,3 10 12 տոննա CO 2 երկօքսիդ, որը շնչառության և այրման արդյունք է: Սա բույսերի զարգացման համար ածխածնի հիմնական աղբյուրն է: Ածխածնի երկօքսիդ CO, որը հայտնի է որպես ածխածնի օքսիդ, առաջանում է վառելիքի ոչ լրիվ այրման ժամանակ՝ ավտոմեքենաների արտանետվող գազերում և այլն։

Արդյունաբերության մեջ ածխածնի երկօքսիդ CO-ն օգտագործվում է որպես վերականգնող նյութ (օրինակ՝ պայթուցիկ վառարաններում երկաթը հալեցնելիս) և սինթեզի համար։ օրգանական նյութեր(օրինակ՝ մեթիլ սպիրտ՝ ըստ ռեակցիայի՝ CO + 2H 2 → CH 3 (OH):

Տարրական ածխածնի ամենահայտնի ալոտրոպիկ փոփոխությունները. ադամանդ - անօրգանական պոլիմերտարածական, ծավալային կառուցվածք; գրաֆիտ- հարթ կառուցվածքի պոլիմեր; կարաբին- ածխածնի գծային պոլիմեր, որը գոյություն ունի երկու ձևով, որը տարբերվում է քիմիական կապերի բնույթով և փոփոխությամբ. երկչափ փոփոխություն գրաֆեն; ածխածնային նանոխողովակներ գլանաձեւ կառուցվածք: (տես Ալոտրոպիա):

Ադամանդ- ածխածնի բյուրեղային ձև, հազվագյուտ հանքանյութ, որն իր կարծրությամբ գերազանցում է բոլոր բնական և արհեստական ​​նյութերին, բացառությամբ բյուրեղային բորի նիտրիդից: Խոշոր ադամանդի բյուրեղները կտրելուց հետո վերածվում են ամենաթանկ քարերի՝ ադամանդի։

17-րդ դարի վերջին։ Ֆլորենցիացի գիտնականներ Ավերանին և Թարդջիոնին փորձել են միաձուլել մի քանի փոքր ադամանդներ մեկ մեծի մեջ, դրանք տաքացրել արևի ճառագայթներով՝ օգտագործելով վառվող ապակի: Ադամանդներն անհետացան՝ այրվելով օդում... Անցավ մոտ հարյուր տարի, մինչև ֆրանսիացի քիմիկոս Ա.Լավուազեն 1772 թվականին ոչ միայն կրկնեց այս փորձը, այլև բացատրեց ադամանդի անհետացման պատճառները՝ այրվեց թանկարժեք ադամանդի բյուրեղը։ այնպես, ինչպես մյուս փորձերում այրված կտորները՝ ֆոսֆորն ու ածուխը: Եվ միայն 1797 թվականին անգլիացի գիտնական Ս.Տեննանտը ապացուցեց ադամանդի և ածխի էության նույնականությունը։ Նա պարզել է, որ ածխի և ադամանդի հավասար զանգվածների այրումից հետո ածխաթթու գազի ծավալները նույնն են եղել։ Դրանից հետո նրանք բազմիցս փորձել են ձեռք բերել ադամանդը արհեստականորենգրաֆիտից, ածխից և ածխածին պարունակող նյութերից բարձր ջերմաստիճաններում և ճնշումներում: Երբեմն այս փորձարկումներից հետո ադամանդի նման փոքր բյուրեղներ էին գտնում, բայց հաջող փորձեր երբեք հնարավոր չէր:

Ադամանդների սինթեզը հնարավոր դարձավ այն բանից հետո, երբ 1939 թվականին խորհրդային ֆիզիկոս Օ.Ի. 50-ական թթ. դարում, գրեթե միաժամանակ մի քանի երկրներում, այդ թվում՝ ԽՍՀՄ-ում, արհեստական ​​ադամանդներ էին արտադրվում արդյունաբերական պայմաններում։ Մեր օրերում մեկ կենցաղային արդյունաբերական կայանքից օրական արտադրվում է 2000 կարատ արհեստական ​​ադամանդ (1 կարատ = 0,2 գ): Հորատման սարքերի ադամանդե կտորները, ադամանդ կտրող գործիքները, ալմաստե չիպսերով հղկվող անիվները հուսալի և երկար են աշխատում: Արհեստական ​​ադամանդները, ինչպես բնական բյուրեղները, լայնորեն կիրառվում են ժամանակակից տեխնոլոգիաներում։

Մեկ այլ զուտ ածխածնի պոլիմեր - գրաֆիտ. Գրաֆիտի բյուրեղի մեջ ածխածնի ատոմները, որոնք ընկած են նույն հարթության մեջ, սերտորեն կապված են կանոնավոր վեցանկյունների մեջ: Ընդհանուր դեմքերով վեցանկյունները կազմում են փաթեթային հարթություններ: Տարբեր կույտերի ածխածնի ատոմների միջև կապերը թույլ են: Բացի այդ, տարբեր հարթությունների ածխածնի ատոմների միջև հեռավորությունը գրեթե 2,5 անգամ ավելի մեծ է, քան նույն հարթության հարևան ատոմների միջև: Հետեւաբար, մի փոքր ուժ բավական է գրաֆիտի բյուրեղը առանձին փաթիլների բաժանելու համար: Ահա թե ինչու մատիտի գրաֆիտային կապարը հետք է թողնում թղթի վրա։ Նույն հարթությունում ընկած ածխածնի ատոմների միջև կապը ոչնչացնելն անհամեմատ ավելի դժվար է։ Այս կապերի ամրությունը գրաֆիտի բարձր քիմիական դիմադրության պատճառն է։ Նույնիսկ տաք ալկալիներ և թթուներ, բացառությամբ խտացված ազոտական ​​թթու.

Բացի քիմիական բարձր դիմադրությունից, գրաֆիտը բնութագրվում է նաև բարձր ջերմակայունությամբ. դրանից պատրաստված արտադրանքը կարող է օգտագործվել մինչև 3700 °C ջերմաստիճանում: Վարելու ունակություն էլեկտրական հոսանքբացահայտեց գրաֆիտի կիրառման բազմաթիվ ոլորտներ: Այն անհրաժեշտ է էլեկտրատեխնիկայի, մետաղագործության, վառոդի արտադրության, միջուկային տեխնիկայի մեջ։ Ամենաբարձր մաքրության գրաֆիտը օգտագործվում է ռեակտորի կառուցման մեջ՝ որպես արդյունավետ նեյտրոնային մոդերատոր։

Գծային ածխածնի պոլիմեր - կարաբինմինչ այժմ այն ​​գործնականում օգտագործվել է սահմանափակ չափով։ Կարբինի մոլեկուլում ածխածնի ատոմները շղթաներով միացված են հերթափոխով եռակի և մեկ կապերով.

−C≡C−C≡C−C≡C−C≡C−C≡C−

Այս նյութը առաջին անգամ ստացվել է խորհրդային քիմիկոսներ Վ.Վ.Կորշակի, Վ.Ի. ՍՍՀՄ ԳԱ օրգանոէլեմենտային միացությունների ինստիտուտում։ Կարբինը կիսահաղորդիչ հատկություններ ունի, և նրա հաղորդունակությունը զգալիորեն մեծանում է լույսի ազդեցության տակ: Առաջինը հիմնված է այս հատկության վրա գործնական կիրառություն- ֆոտոբջիջներում:

Կարբինի մեկ այլ ձևի՝ պոլիկումուլենի (β-կարբին) մոլեկուլում, որը նույնպես առաջին անգամ ստացվել է մեր երկրում, ածխածնի ատոմները միացված են այլ կերպ, քան կարբինումը՝ միայն կրկնակի կապերով.

═C═C═C═C═C═C═C═C═C═

Համար գիտությանը հայտնիօրգանական միացություններ - ածխածնային միացություններ - գերազանցում է 7 միլիոնը. Օրգանական ածխածնի միացություններն ուսումնասիրվում են այնպիսի անկախ գիտությունների կողմից, ինչպիսիք են օրգանական քիմիան, կենսաքիմիան և բնական միացությունների քիմիան։

Ածխածնի միացությունների կարևորությունը մարդու կյանքում անգնահատելի է. ֆիքսված ածխածինը մեզ շրջապատում է ամենուր՝ մթնոլորտում և լիտոսֆերայում, բույսերում և կենդանիներում, մեր հագուստում և սննդում:

Ածխածին (C)- բնորոշ ոչ մետաղական; Վ պարբերական աղյուսակ 2-րդ շրջանի IV խմբում է, հիմնական ենթախումբ. Սերիական համար 6, Ar = 12.011 ամու, միջուկային լիցք +6:

Ֆիզիկական հատկություններ.ածխածինը ձևավորում է բազմաթիվ ալոտրոպային փոփոխություններ. ադամանդ- ամենաշատերից մեկը պինդ նյութեր, գրաֆիտ, ածուխ, մուր.

Ածխածնի ատոմն ունի 6 էլեկտրոն՝ 1s 2 2s 2 2p 2 . Վերջին երկու էլեկտրոնները գտնվում են առանձին p-օրբիտալներում և անկազմակերպ են։ Սկզբունքորեն այս զույգը կարող էր զբաղեցնել նույն ուղեծրը, բայց այս դեպքում միջէլեկտրոնի վանումը մեծապես մեծանում է։ Այս պատճառով նրանցից մեկը վերցնում է 2p x, իսկ մյուսը՝ կամ 2p y , կամ 2p z օրբիտալներ։

Արտաքին շերտի s- և p-ենթամակարդակների էներգիայի տարբերությունը փոքր է, ուստի ատոմը բավականին հեշտությամբ անցնում է գրգռված վիճակի, որի դեպքում 2s ուղեծրից երկու էլեկտրոններից մեկն անցնում է ազատին: 2 ռուբ.Վալենտական ​​վիճակը հայտնվում է 1s 2 2s 1 2p x 1 2p y 1 2p z 1 կազմաձևով . Ածխածնի ատոմի այս վիճակն է, որը բնորոշ է ադամանդի վանդակին՝ հիբրիդային ուղեծրերի քառանիստ տարածական դասավորությանը, նույն երկարությունըև կապի էներգիան:

Այս երեւույթը, ինչպես հայտնի է, կոչվում է sp 3 - հիբրիդացում,իսկ առաջացող ֆունկցիաները sp 3-hybrid են . Չորս sp 3 կապերի առաջացումը ածխածնի ատոմին ապահովում է ավելի կայուն վիճակ, քան երեքը r-r-և մեկ s-s-միացում: Բացի sp 3 հիբրիդացումից, sp 2 և sp հիբրիդացում նկատվում է նաև ածխածնի ատոմում. . Առաջին դեպքում տեղի է ունենում փոխադարձ համընկնումը s-և երկու p-օրբիտալներ։ Ձևավորվում են երեք համարժեք sp 2 հիբրիդային ուղեծրեր, որոնք գտնվում են նույն հարթության վրա՝ միմյանց նկատմամբ 120° անկյան տակ։ Երրորդ ուղեծրը p-ն անփոփոխ է և ուղղահայաց է հարթությանը sp2.

sp հիբրիդացման ժամանակ s և p ուղեծրերը համընկնում են։ 180° անկյուն է առաջանում երկու համարժեք հիբրիդային ուղեծրերի միջև, որոնք ձևավորվում են, մինչդեռ յուրաքանչյուր ատոմի երկու p-օրբիտալները մնում են անփոփոխ։

Ածխածնի ալոտրոպիա. Ադամանդ և գրաֆիտ

Գրաֆիտի բյուրեղում ածխածնի ատոմները տեղակայված են զուգահեռ հարթություններում՝ զբաղեցնելով կանոնավոր վեցանկյունների գագաթները։ Ածխածնի յուրաքանչյուր ատոմ կապված է երեք հարևան sp 2 հիբրիդային կապերի հետ։ միջեւ զուգահեռ հարթություններկապն իրականացվում է վան դեր Վալսի ուժերի շնորհիվ։ Յուրաքանչյուր ատոմի ազատ p-օրբիտալները ուղղահայաց են կովալենտային կապերի հարթություններին։ Նրանց համընկնումը բացատրում է լրացուցիչ π կապը ածխածնի ատոմների միջև։ Այսպիսով, սկսած Վալենտային վիճակը, որում գտնվում են նյութի ածխածնի ատոմները, որոշում է այս նյութի հատկությունները.

Ածխածնի քիմիական հատկությունները

Օքսիդացման ամենաբնորոշ վիճակներն են՝ +4, +2։

ժամը ցածր ջերմաստիճաններածխածինը իներտ է, բայց երբ տաքանում է նրա ակտիվությունը մեծանում է։

Ածխածինը որպես նվազեցնող նյութ.

- թթվածնով
C 0 + O 2 – t° = CO 2 ածխածնի երկօքսիդ
թթվածնի պակասով - թերի այրում.
2C 0 + O 2 – t° = 2C +2 O ածխածնի օքսիդ

- ֆտորով
C + 2F 2 = CF 4

- ջրի գոլորշիով
C 0 + H 2 O – 1200° = C +2 O + H 2 ջրի գազ

- մետաղական օքսիդներով. Ահա թե ինչպես են մետաղը հալեցնում հանքաքարից։
C 0 + 2CuO – t° = 2Cu + C +4 O 2

- թթուներով - օքսիդացնող նյութերով.
C 0 + 2H 2 SO 4 (կոնց.) = C +4 O 2 + 2SO 2 + 2H 2 O
C 0 + 4HNO 3 (կոնկրետ) = C +4 O 2 + 4NO 2 + 2H 2 O

- ծծմբի հետ ձևավորում է ածխածնի դիսուլֆիդ.
C + 2S 2 = CS 2:

Ածխածինը որպես օքսիդացնող նյութ.

- որոշ մետաղների հետ առաջացնում է կարբիդներ

4Al + 3C 0 = Al 4 C 3

Ca + 2C 0 = CaC 2 -4

- ջրածնի - մեթանի հետ (ինչպես նաև մեծ քանակությամբ օրգանական միացություններ)

C0 + 2H2 = CH4

— սիլիցիումով, ձևավորում է կարբորոնդ (2000 °C էլեկտրական վառարանում).

Բնության մեջ ածխածնի որոնում

Ազատ ածխածինը առաջանում է ադամանդի և գրաֆիտի տեսքով։ Միացությունների տեսքով ածխածինը հանդիպում է միներալներում՝ կավիճ, մարմար, կրաքար՝ CaCO 3, դոլոմիտ՝ MgCO 3 *CaCO 3; ածխաջրածիններ - Mg(HCO 3) 2 և Ca (HCO 3) 2, CO 2-ը օդի մի մասն է. Ածխածինը բնական օրգանական միացությունների հիմնական բաղադրիչն է՝ գազ, նավթ, ածուխ, տորֆ, և այն օրգանական նյութերի, սպիտակուցների, ճարպերի, ածխաջրերի, ամինաթթուների մի մասն է, որոնք կազմում են կենդանի օրգանիզմները։

Անօրգանական ածխածնի միացություններ

Ոչ C4+ իոններ, ոչ էլ C4-- ոչ մի նորմալ պայմաններում քիմիական գործընթացներչի առաջացել. ածխածնի միացությունները պարունակում են կովալենտային կապերտարբեր բևեռականություն:

Ածխածնի երկօքսիդ CO

Ածխածնի երկօքսիդ; անգույն, անհոտ, ջրի մեջ մի փոքր լուծվող, օրգանական լուծիչներում լուծվող, թունավոր, եռման ջերմաստիճանը = -192°C; t pl. = -205°C:

Անդորրագիր
1) Արդյունաբերության մեջ (գազի գեներատորներում).
C + O 2 = CO 2

2) լաբորատորիայում՝ ջերմային տարրալուծումձևանմուշ կամ օքսալաթթու H 2 SO 4-ի առկայության դեպքում (կոնց.).
HCOOH = H2O + CO

H 2 C 2 O 4 = CO + CO 2 + H 2 O

Քիմիական հատկություններ

Նորմալ պայմաններում CO-ն իներտ է. երբ ջեռուցվում է - նվազեցնող նյութ; ոչ աղ առաջացնող օքսիդ.

1) թթվածնով

2C +2 O + O 2 = 2C +4 O 2

2) մետաղների օքսիդներով

C +2 O + CuO = Cu + C +4 O 2

3) քլորով (լույսի ներքո)

CO + Cl 2 – hn = COCl 2 (ֆոսգեն)

4) արձագանքում է ալկալային հալվածքների հետ (ճնշման տակ)

CO + NaOH = HCOONa (նատրիումի ֆորմատ)

5) անցումային մետաղներով առաջացնում է կարբոնիլներ

Ni + 4CO – t° = Ni(CO) 4

Fe + 5CO – t° = Fe(CO) 5

Ածխածնի երկօքսիդ (IV) CO2

Ածխածնի երկօքսիդ, անգույն, անհոտ, լուծելիություն ջրում - 0.9V CO 2 լուծվում է 1V H 2 O (նորմալ պայմաններում); ավելի ծանր, քան օդը; t ° pl = -78,5 ° C (պինդ CO 2 կոչվում է «չոր սառույց»); չի աջակցում այրմանը.

Անդորրագիր

1. Կարբոնաթթվի աղերի (կարբոնատների) ջերմային տարրալուծում։ Կրաքարի կրակում.

CaCO 3 – t° = CaO + CO 2

1. Գործողություն ուժեղ թթուներկարբոնատների և բիկարբոնատների համար.

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2

NaHCO 3 + HCl = NaCl + H 2 O + CO 2

ՔիմիականհատկություններըCO2
Թթվային օքսիդ. փոխազդում է հիմնական օքսիդների և հիմքերի հետ՝ առաջացնելով ածխաթթուների աղեր

Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3

2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O

NaOH + CO 2 = NaHCO 3

Բարձր ջերմաստիճաններում կարող է դրսևորել օքսիդացնող հատկություններ

C +4 O 2 + 2Mg – t° = 2Mg +2 O + C 0

Որակական ռեակցիա

Կրաքարի ջրի ամպամածություն.

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ¯ (սպիտակ նստվածք) + H 2 O

Այն անհետանում է, երբ CO 2 երկար ժամանակ անցնում է կրաքարի ջրով, քանի որ չլուծվող կալցիումի կարբոնատը վերածվում է լուծելի բիկարբոնատի.

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca (HCO 3) 2

Կարբոնաթթուն և դրաաղ

Հ 2CO 3 -Թույլ թթու է, այն գոյություն ունի միայն ջրային լուծույթում.

CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3

Դիբազային:
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 — Թթվային աղեր- բիկարբոնատներ, հիդրոկարբոնատներ
HCO 3 - ↔ H + + CO 3 2- Միջին աղեր - կարբոնատներ

Թթուների բոլոր հատկությունները բնորոշ են.

Կարբոնատները և բիկարբոնատները կարող են փոխակերպվել միմյանց.

2NaHCO 3 – t° = Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2

Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 = 2 NaHCO 3

Մետաղների կարբոնատները (բացառությամբ ալկալիական մետաղների) դեկարբոքսիլացվում են, երբ տաքանում են՝ առաջացնելով օքսիդ.

CuCO 3 – t° = CuO + CO 2

Որակական ռեակցիա- «եռալ» ուժեղ թթվի ազդեցության տակ.

Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2

CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2

Կարբիդներ

Կալցիումի կարբիդ.

CaO + 3 C = CaC 2 + CO

CaC 2 + 2 H 2 O = Ca (OH) 2 + C 2 H 2:

Ացետիլենն ազատվում է, երբ ցինկի, կադմիումի, լանթանի և ցերիումի կարբիդները փոխազդում են ջրի հետ.

2 LaC 2 + 6 H 2 O = 2La (OH) 3 + 2 C 2 H 2 + H 2:

Եղեք 2 C և Al 4 C 3-ը քայքայվում է ջրով և առաջանում է մեթան.

Al 4 C 3 + 12 H 2 O = 4 Al (OH) 3 = 3 CH 4:

Տեխնոլոգիայում օգտագործվում են տիտանի կարբիդներ TiC, վոլֆրամ W 2 C (կոշտ համաձուլվածքներ), սիլիցիումի SiC (կարբորունդ՝ որպես հղկող և ջեռուցիչների նյութ)։

Ցիանիդ

ստացված ամոնիակի և ածխածնի օքսիդի մթնոլորտում սոդայի տաքացման միջոցով.

Na 2 CO 3 + 2 NH 3 + 3 CO = 2 NaCN + 2 H 2 O + H 2 + 2 CO 2

Hydrocyanic թթու HCN-ը քիմիական արդյունաբերության կարևոր արտադրանք է, որը լայնորեն օգտագործվում է Հայաստանում օրգանական սինթեզ. Նրա համաշխարհային արտադրությունը հասնում է տարեկան 200 հազար տոննայի։ Էլեկտրոնային կառուցվածքցիանիդ անիոնը նման է ածխածնի մոնօքսիդին (II), այդպիսի մասնիկները կոչվում են իզոէլեկտրոնային.

Գ = O: [:C = N:] –

ցիանիդներ (0.1-0.2% ջրային լուծույթ) օգտագործվում է ոսկու արդյունահանման մեջ.

2 Au + 4 KCN + H 2 O + 0.5 O 2 = 2 K + 2 KOH:

ցիանիդի լուծույթները ծծմբով կամ միաձուլվող պինդ նյութերով եռացնելիս. թիոցիանատներ:
KCN + S = KSCN:

Ցածր ակտիվ մետաղների ցիանիդները տաքացնելիս ստացվում է ցիանիդ՝ Hg(CN) 2 = Hg + (CN) 2։ Ցիանիդային լուծույթները օքսիդացված են ցիանատներ:

2 KCN + O 2 = 2 KOCN:

Ցիանաթթուն գոյություն ունի երկու ձևով.

H-N=C=O; H-O-C = N:

1828 թվականին Ֆրիդրիխ Վոլերը (1800-1882) ամոնիումի ցիանատից ստացավ միզանյութ՝ NH 4 OCN = CO(NH 2) 2 ջրային լուծույթը գոլորշիացնելով։

Այս իրադարձությունը սովորաբար համարվում է սինթետիկ քիմիայի հաղթանակ «վիտալիստական ​​տեսության» նկատմամբ։

Կա ցիանաթթվի իզոմեր. պայթուցիկ թթու

H-O-N=C.
Դրա աղերը (սնդիկային ֆուլմինատ Hg(ONC) 2) օգտագործվում են հարվածային բռնկիչներում:

Սինթեզ միզանյութ(urea):

CO 2 + 2 NH 3 = CO(NH 2) 2 + H 2 O. 130 0 C և 100 ատմ ջերմաստիճանում:

Միզանյութը կարբոնաթթվի ամիդ է, կա նաև նրա «ազոտի անալոգը»՝ գուանիդինը:

Կարբոնատներ

Ամենակարևորը անօրգանական միացություններածխածին - ածխաթթվի աղեր (կարբոնատներ): H 2 CO 3-ը թույլ թթու է (K 1 = 1.3 10 -4; K 2 = 5 10 -11): Կարբոնատային բուֆերային հենարաններ ածխածնի երկօքսիդի հավասարակշռությունըմթնոլորտում։ Համաշխարհային օվկիանոսները հսկայական բուֆերային հզորություն ունեն, քանի որ դրանք կան բաց համակարգ. Հիմնական բուֆերային ռեակցիան ածխաթթվի տարանջատման ժամանակ հավասարակշռությունն է.

H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - .

Երբ թթվայնությունը նվազում է, մթնոլորտից ածխաթթու գազի լրացուցիչ կլանումը տեղի է ունենում թթվի ձևավորմամբ.
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3:

Երբ թթվայնությունը մեծանում է, կարբոնատային ապարները (կեղևները, կավիճը և կրաքարային նստվածքները օվկիանոսում) լուծվում են. սա փոխհատուցում է ածխաջրածին իոնների կորուստը.

H + + CO 3 2- ↔ HCO 3 —

CaCO 3 (պինդ) ↔ Ca 2+ + CO 3 2-

Պինդ կարբոնատները վերածվում են լուծելի բիկարբոնատների։ Ածխածնի երկօքսիդի ավելցուկային քիմիապես լուծարման այս գործընթացն է հակազդում « ջերմոցային էֆեկտ» – գլոբալ տաքացումպայմանավորված է ածխաթթու գազով Երկրից ջերմային ճառագայթման կլանմամբ։ Սոդայի համաշխարհային արտադրության մոտ մեկ երրորդը (նատրիումի կարբոնատ Na 2 CO 3) օգտագործվում է ապակու արտադրության մեջ։

Ադամանդի կառուցվածք (Ա)և գրաֆիտ (բ)

Ածխածին(լատիներեն Կարբոնեում) - C, Մենդելեևի պարբերական համակարգի IV խմբի քիմիական տարր, ատոմային թիվ 6, ատոմային զանգված 12,011։ Բնության մեջ հանդիպում է ադամանդի, գրաֆիտի կամ ֆուլլերենի և այլ ձևերի բյուրեղների տեսքով և օրգանական (ածուխ, յուղ, կենդանական և բուսական օրգանիզմներ և այլն) մաս է և անօրգանական նյութեր(կրաքար, խմորի սոդա և այլն): Ածխածինը տարածված է, սակայն երկրակեղևում դրա պարունակությունը կազմում է ընդամենը 0,19%։

Ածխածինը լայնորեն կիրառվում է պարզ նյութերի տեսքով։ Բացի թանկարժեք ադամանդներից, որոնք զարդերի առարկա են, մեծ արժեքունեն արդյունաբերական ադամանդներ՝ հղկման և կտրող գործիքների արտադրության համար։ Ածուխը և ածխածնի այլ ամորֆ ձևերը օգտագործվում են գունազերծման, մաքրման, գազի կլանման և տեխնոլոգիայի այն ոլորտներում, որտեղ անհրաժեշտ են զարգացած մակերեսով ներծծող նյութեր: Կարբիդները, ածխածնի միացությունները մետաղների, ինչպես նաև բորի և սիլիցիումի հետ (օրինակ՝ Al 4 C 3, SiC, B 4 C) բնութագրվում են բարձր կարծրությամբ և օգտագործվում են հղկող և կտրող գործիքների արտադրության համար։ Ածխածինը պողպատների և համաձուլվածքների մասն է տարրական վիճակում և կարբիդների տեսքով։ Պողպատե ձուլվածքների մակերեսը ածխածնով հագեցնելը բարձր ջերմաստիճաններում (կարբուրացում) զգալիորեն մեծացնում է մակերեսի կարծրությունը և մաշվածության դիմադրությունը:

Պատմական նախադրյալներ

Գրաֆիտը, ադամանդը և ամորֆ ածխածինը հայտնի են դեռևս հին ժամանակներից։ Վաղուց հայտնի է, որ գրաֆիտը կարող է օգտագործվել այլ նյութեր նշելու համար, և հենց «գրաֆիտ» անվանումը, որն առաջացել է հունարեն «գրել» բառից, առաջարկվել է Ա. Վերների կողմից 1789 թվականին: Այնուամենայնիվ, գրաֆիտի պատմությունը. Նմանատիպ արտաքին ֆիզիկական հատկություններով նյութերը հաճախ շփոթվում էին դրա հետ, օրինակ՝ մոլիբդենիտը (մոլիբդենի սուլֆիդը), որը ժամանակին համարվում էր գրաֆիտ: Գրաֆիտի այլ անունները ներառում են «սև կապար», «կարբիդային երկաթ» և «արծաթե կապար»:

1779 թվականին Կ. Շելեն հաստատեց, որ գրաֆիտը կարող է օքսիդացվել օդի հետ՝ առաջացնելով ածխաթթու գազ։ Ադամանդներն առաջին անգամ օգտագործվել են Հնդկաստանում և Բրազիլիայում գոհարներառևտրային նշանակություն ձեռք բերեց 1725 թ. մեջ ավանդներ Հարավային Աֆրիկաբացվել են 1867 թ.

20-րդ դարում Ադամանդի հիմնական արտադրողներն են Հարավային Աֆրիկան, Զաիրը, Բոտսվանան, Նամիբիան, Անգոլան, Սիերա Լեոնեն, Տանզանիան և Ռուսաստանը: Տեխնածին ադամանդները, որոնց տեխնոլոգիան ստեղծվել է 1970 թվականին, արտադրվում են արդյունաբերական նպատակներով։

Հատկություններ

Ածխածնի չորս բյուրեղային ձևափոխումներ կան.

• գրաֆիտ,
• ադամանդ,
• կարաբին,
• lonsdaleite.

Գրաֆիտ- մոխրագույն-սև, անթափանց, դիպչելիս յուղոտ, թեփուկավոր, մետաղական փայլով շատ փափուկ զանգված: Սենյակային ջերմաստիճանում և նորմալ ճնշման դեպքում (0,1 Mn/m2, կամ 1 kgf/cm2) գրաֆիտը թերմոդինամիկորեն կայուն է։

Ադամանդ- շատ կոշտ, բյուրեղային նյութ: Բյուրեղներն ունեն դեմքի կենտրոնացված խորանարդ վանդակ: Սենյակային ջերմաստիճանում և նորմալ ճնշման դեպքում ադամանդը մետակայուն է: Ադամանդի նկատելի փոխակերպումը գրաֆիտի նկատվում է վակուումում կամ իներտ մթնոլորտում 1400°C-ից բարձր ջերմաստիճանում։ Մթնոլորտային ճնշման և մոտ 3700 °C ջերմաստիճանի դեպքում գրաֆիտը վեհանում է։

Հեղուկ ածխածին կարելի է ստանալ 10,5 Mn/m2 (105 kgf/cm2) բարձր ճնշման և 3700 °C-ից բարձր ջերմաստիճանի դեպքում։ Պինդ ածխածինը (կոքս, մուր, փայտածուխ) նույնպես բնութագրվում է անկարգ կառուցվածքով վիճակով՝ այսպես կոչված «ամորֆ» ածխածինով, որը ինքնուրույն փոփոխություն չի ներկայացնում. Նրա կառուցվածքը հիմնված է նուրբ բյուրեղային գրաֆիտի կառուցվածքի վրա։ «Ամորֆ» ածխածնի որոշ տեսակների տաքացումը 1500-1600 °C-ից բարձր ջերմաստիճանում՝ առանց օդի մուտքի, հանգեցնում է դրանց վերափոխմանը գրաֆիտի:

«Ամորֆ» ածխածնի ֆիզիկական հատկությունները մեծապես կախված են մասնիկների ցրվածությունից և կեղտերի առկայությունից։ «Ամորֆ» ածխածնի խտությունը, ջերմային հզորությունը, ջերմային հաղորդունակությունը և էլեկտրական հաղորդունակությունը միշտ ավելի բարձր են, քան գրաֆիտը:

Կարբինստացված արհեստական ​​ճանապարհով: Նուրբ բյուրեղային սև փոշի է (խտությունը՝ 1,9–2 գ/սմ3)։ Կառուցված է ատոմների երկար շղթաներից ՀԵՏ, իրար զուգահեռ դրված։

Լոնսդեյլիտհայտնաբերվել է երկնաքարերում և ստացվել արհեստականորեն. դրա կառուցվածքը և հատկությունները վերջնականապես հաստատված չեն:

Ածխածնի հատկությունները
Ատոմային համարը		6
Ատոմային զանգված		12,011
Իզոտոպներ:	կայուն	12, 13
	անկայուն	8, 9, 10, 11, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22
Հալման կետ		3550°C
Եռման կետ		4200°C
Խտություն		1,9-2,3 գ/սմ 3 (գրաֆիտ) 3,5-3,53 գ/սմ 3 (ադամանդ)
Կարծրություն (Mohs)		1-2
Երկրակեղևի պարունակությունը (զանգված.)		0,19%
Օքսիդացման վիճակներ		-4; +2; +4

համաձուլվածքներ

Պողպատե

Կոկը մետաղագործության մեջ օգտագործվում է որպես վերականգնող նյութ։ Փայտածուխ - դարբնոցներում, վառոդ (75% KNO 3 + 13% C + 12% S) արտադրելու համար, գազերը կլանելու (ադսորբցիա), ինչպես նաև առօրյա կյանքում: Ածխածնի սևն օգտագործվում է որպես ռետինե լցոնիչ, սև ներկերի արտադրության համար՝ տպագրական թանաք և թանաք, ինչպես նաև չոր գալվանական բջիջներ. Ապակե ածխածինը օգտագործվում է բարձր ագրեսիվ միջավայրերի, ինչպես նաև ավիացիայի և տիեզերագնացության համար սարքավորումների արտադրության համար:

Ակտիվացված ածխածինը կլանում է գազերից և հեղուկներից վնասակար նյութերը. այն օգտագործվում է հակագազեր լցնելու, մաքրման համակարգերի համար և օգտագործվում է բժշկության մեջ թունավորման համար:

Ածխածինը բոլոր օրգանական նյութերի հիմքն է։ Ցանկացած կենդանի օրգանիզմ հիմնականում բաղկացած է ածխածնից։ Ածխածինը կյանքի հիմքն է։ Կենդանի օրգանիզմների համար ածխածնի աղբյուրը սովորաբար մթնոլորտից կամ ջրից CO 2 է: Ֆոտոսինթեզի արդյունքում այն ​​մտնում է կենսաբանական սննդի շղթաներ, որտեղ կենդանի էակները ուտում են միմյանց կամ միմյանց մնացորդները և դրանով իսկ ստանում ածխածին իրենց մարմինը կառուցելու համար։ Ածխածնի կենսաբանական ցիկլը ավարտվում է կա՛մ օքսիդացումով և վերադարձով մթնոլորտ, կա՛մ թաղմամբ՝ ածխի կամ նավթի տեսքով:

Հաջողությանը նպաստեց ռադիոակտիվ 14 C իզոտոպի օգտագործումը մոլեկուլային կենսաբանությունսպիտակուցների կենսասինթեզի և փոխանցման մեխանիզմների ուսումնասիրության մեջ ժառանգական տեղեկատվություն. Սահմանում կոնկրետ գործունեությունԱծխածին պարունակող օրգանական մնացորդներում 14 C-ը թույլ է տալիս դատել դրանց տարիքը, որն օգտագործվում է պալեոնտոլոգիայում և հնագիտության մեջ:

Աղբյուրներ

Քիմիական տարրեր և նյութեր
Քիմիական տարրեր	Ազոտ. Արգոն. Ջրածին. Հելիում. Երկաթ. Կալցիում. Թթվածին. Սիլիկոն։ Մագնեզիում. Մանգան.

Հոդվածի բովանդակությունը

ԱԾխածին, C (carboneum), տարրերի պարբերական համակարգի IVA (C, Si, Ge, Sn, Pb) խմբի ոչ մետաղական քիմիական տարր։ Բնության մեջ հանդիպում է ադամանդի բյուրեղների (նկ. 1), գրաֆիտի կամ ֆուլերինի և այլ ձևերի տեսքով և մտնում է օրգանական (ածուխ, յուղ, կենդանական և բուսական օրգանիզմներ և այլն) և անօրգանական նյութերի (կրաքար, խմորի սոդա, և այլն):

Ածխածինը տարածված է, սակայն երկրակեղևում դրա պարունակությունը կազմում է ընդամենը 0,19%։

Ածխածինը լայնորեն կիրառվում է պարզ նյութերի տեսքով։ Բացի թանկարժեք ադամանդներից, որոնք հանդիսանում են ոսկերչության առարկա, արդյունաբերական ադամանդները մեծ նշանակություն ունեն հղկման և կտրող գործիքների արտադրության համար։

Ածուխը և ածխածնի այլ ամորֆ ձևերը օգտագործվում են գունազերծման, մաքրման, գազի կլանման և տեխնոլոգիայի այն ոլորտներում, որտեղ անհրաժեշտ են զարգացած մակերեսով ներծծող նյութեր: Կարբիդները, ածխածնի միացությունները մետաղների, ինչպես նաև բորի և սիլիցիումի հետ (օրինակ՝ Al 4 C 3, SiC, B 4 C) բնութագրվում են բարձր կարծրությամբ և օգտագործվում են հղկող և կտրող գործիքների արտադրության համար։ Ածխածինը պողպատների և համաձուլվածքների մասն է տարրական վիճակում և կարբիդների տեսքով։ Պողպատե ձուլվածքների մակերեսի հագեցվածությունը ածխածնով բարձր ջերմաստիճաններում (ցեմենտացում) զգալիորեն մեծացնում է մակերեսի կարծրությունը և մաշվածության դիմադրությունը: Տես նաևՀԱՄԱՁԳՎԱԾՔՆԵՐ.

Բնության մեջ կան գրաֆիտի շատ տարբեր ձևեր. որոշները ձեռք են բերվում արհեստականորեն. Կան ամորֆ ձևեր (օրինակ՝ կոքս և փայտածուխ)։ Մուրը, ոսկրածուծը, լամպի սևը և ացետիլենային սևը ձևավորվում են, երբ ածխաջրածիններն այրվում են թթվածնի բացակայության դեպքում։ Այսպես կոչված սպիտակ ածխածինստացված պիրոլիտիկ գրաֆիտի սուբլիմացիայի արդյունքում նվազեցված ճնշման տակ. սրանք գրաֆիտի տերևների փոքրիկ թափանցիկ բյուրեղներ են՝ սրածայր եզրերով:

Պատմական տեղեկություններ.

Գրաֆիտը, ադամանդը և ամորֆ ածխածինը հայտնի են դեռևս հին ժամանակներից։ Վաղուց հայտնի է, որ գրաֆիտը կարող է օգտագործվել այլ նյութեր նշելու համար, և հենց «գրաֆիտ» անվանումը, որն առաջացել է հունարեն «գրել» բառից, առաջարկվել է Ա. Վերների կողմից 1789 թվականին: Այնուամենայնիվ, գրաֆիտի պատմությունը. Նմանատիպ արտաքին ֆիզիկական հատկություններով նյութերը հաճախ շփոթվում էին դրա հետ, օրինակ՝ մոլիբդենիտը (մոլիբդենի սուլֆիդը), որը ժամանակին համարվում էր գրաֆիտ: Գրաֆիտի այլ անվանումները ներառում են «սև կապար», «երկաթի կարբիդ» և «արծաթե կապար»։ 1779 թվականին Կ. Շելեն հաստատեց, որ գրաֆիտը կարող է օքսիդացվել օդի հետ՝ առաջացնելով ածխաթթու գազ։

Ադամանդներն առաջին անգամ կիրառություն գտան Հնդկաստանում, իսկ Բրազիլիայում ադամանդները առևտրային նշանակություն ստացան 1725 թվականին; հանքավայրերը Հարավային Աֆրիկայում հայտնաբերվել են 1867թ.. 20-րդ դ. Ադամանդի հիմնական արտադրողներն են Հարավային Աֆրիկան, Զաիրը, Բոտսվանան, Նամիբիան, Անգոլան, Սիերա Լեոնեն, Տանզանիան և Ռուսաստանը: Տեխնածին ադամանդները, որոնց տեխնոլոգիան ստեղծվել է 1970 թվականին, արտադրվում են արդյունաբերական նպատակներով։

Ալոտրոպիա.

Եթե ​​նյութի կառուցվածքային միավորները (միատոմ տարրերի ատոմները կամ բազմատոմի տարրերի և միացությունների մոլեկուլները) ի վիճակի են միավորվել միմյանց հետ մեկից ավելի բյուրեղային ձևերով, ապա այս երևույթը կոչվում է ալոտրոպիա: Ածխածինը ունի երեք ալոտրոպ մոդիֆիկացիա՝ ադամանդ, գրաֆիտ և ֆուլերեն։ Ադամանդում ածխածնի յուրաքանչյուր ատոմ ունի 4 քառանիստ դասավորված հարևաններ, որոնք կազմում են խորանարդ կառուցվածք (նկ. 1, Ա) Այս կառուցվածքը համապատասխանում է կապի առավելագույն կովալենտությանը, և ածխածնի յուրաքանչյուր ատոմի բոլոր 4 էլեկտրոնները կազմում են բարձր ամրության C–C կապեր, այսինքն. Կառուցվածքում հաղորդիչ էլեկտրոններ չկան։ Հետևաբար, ադամանդը բնութագրվում է հաղորդունակության բացակայությամբ, ցածր ջերմային հաղորդունակությամբ և բարձր կարծրությամբ. դա հայտնի ամենադժվար նյութն է (նկ. 2): C–C կապի խզումը (կապերի երկարությունը 1,54 Å, հետևաբար կովալենտային շառավիղը 1,54/2 = 0,77 Å) քառասյուն կառուցվածքում պահանջում է մեծ քանակությամբ էներգիա, ուստի ադամանդը, բացառիկ կարծրության հետ մեկտեղ, բնութագրվում է բարձր հալման կետով (3550 °): Գ).

Ածխածնի մեկ այլ ալոտրոպ ձև է գրաֆիտը, որն ունի ադամանդի շատ տարբեր հատկություններ: Գրաֆիտը փափուկ սև նյութ է՝ պատրաստված հեշտությամբ շերտազատվող բյուրեղներից, որը բնութագրվում է լավ էլեկտրական հաղորդունակությամբ ( էլեկտրական դիմադրություն 0,0014 Օմ սմ): Ուստի գրաֆիտը օգտագործվում է աղեղային լամպերում և վառարաններում (նկ. 3), որոնցում անհրաժեշտ է ստեղծել բարձր ջերմաստիճան։ Օգտագործվում է բարձր մաքրության գրաֆիտ միջուկային ռեակտորներորպես նեյտրոնային մոդերատոր: Նրա հալման կետը բարձր ճնշման դեպքում 3527°C է: Նորմալ ճնշման դեպքում գրաֆիտը սուբլիմացվում է (փոխանցվում է պինդ վիճակգազի մեջ) 3780 ° C ջերմաստիճանում:

Գրաֆիտի կառուցվածքը (նկ. 1, բ) միաձուլված վեցանկյուն օղակների համակարգ է, որի կապի երկարությունը 1,42 Å է (շատ ավելի կարճ, քան ադամանդում), բայց ածխածնի յուրաքանչյուր ատոմ ունի երեք (ոչ թե չորս, ինչպես ադամանդի դեպքում) կովալենտ կապեր երեք հարևանների հետ, և չորրորդ կապը (3,4): Å) չափազանց երկար է կովալենտային կապի համար և թույլ է կապում զուգահեռ գրաֆիտի շերտերը միմյանց հետ: Դա ածխածնի չորրորդ էլեկտրոնն է, որը որոշում է գրաֆիտի ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակությունը. այս ավելի երկար և պակաս ամուր կապը ձևավորում է գրաֆիտի ավելի քիչ կոմպակտությունը, որն արտացոլվում է ադամանդի համեմատ նրա ավելի ցածր կարծրությամբ (գրաֆիտի խտությունը 2,26 գ/սմ 3, ադամանդ։ - 3,51 գ / սմ 3): Նույն պատճառով գրաֆիտը դիպչելիս սայթաքուն է և հեշտությամբ բաժանում է նյութի փաթիլները, այդ իսկ պատճառով այն օգտագործվում է քսանյութի և մատիտի ճարմանդներ պատրաստելու համար։ Կապարի նմանվող փայլը հիմնականում պայմանավորված է գրաֆիտի առկայությամբ։

Ածխածնային մանրաթելերն ունեն բարձր ամրություն և կարող են օգտագործվել ռայոն կամ այլ բարձր ածխածնային թելեր պատրաստելու համար:

Բարձր ճնշման և ջերմաստիճանի դեպքում այնպիսի կատալիզատորի առկայության դեպքում, ինչպիսին երկաթն է, գրաֆիտը կարող է վերածվել ադամանդի: Այս գործընթացն իրականացվում է արհեստական ​​ադամանդների արդյունաբերական արտադրության համար։ Կատալիզատորի մակերեսին աճում են ադամանդի բյուրեղները։ Գրաֆիտ-ադամանդի հավասարակշռությունը գոյություն ունի 15000 ատմ և 300 Կ կամ 4000 ատմ և 1500 Կ. Արհեստական ​​ադամանդներ կարելի է ստանալ նաև ածխաջրածիններից:

Ածխածնի ամորֆ ձևերը, որոնք բյուրեղներ չեն ձևավորում, ներառում են փայտածուխը, որը ստացվում է առանց օդի, լամպի և գազի մուր մուտք գործելու փայտի տաքացման արդյունքում, որը ձևավորվել է ածխաջրածինների ցածր ջերմաստիճանի այրման ժամանակ՝ օդի պակասով և խտանալով սառը մակերևույթի վրա, ոսկրային ածուխ. ոսկորների ոչնչացման գործվածքների, ինչպես նաև ածուխի (կեղտոտված բնական նյութ) և կոքսի, ածուխի կամ նավթի մնացորդների չոր թորման եղանակով վառելիքի կոքսումից ստացված չոր մնացորդ՝ ոսկրային քայքայման գործվածքների, ինչպես նաև ածուխի (բնական նյութ՝ կեղտաջրերի) և կոքսի խառնուրդ կալցիումի ֆոսֆատի հետ: , այսինքն. ջեռուցում առանց օդի մուտքի. Կոքսը օգտագործվում է չուգուն ձուլելու և գունավոր և գունավոր մետալուրգիայում։ Կոքսացման ժամանակ առաջանում են նաև գազային արգասիքներ՝ կոքսային վառարանի գազ (H 2, CH 4, CO և այլն) և քիմիական արտադրանք, որոնք հումք են բենզինի, ներկերի, պարարտանյութերի արտադրության համար։ դեղեր, պլաստմասսա և այլն։ Կոքսի արտադրության հիմնական ապարատի՝ կոքսի վառարանի դիագրամը ներկայացված է Նկ. 3.

Ածուխի և մուրի տարբեր տեսակներ ունեն զարգացած մակերես և, հետևաբար, օգտագործվում են որպես ներծծող նյութեր՝ գազերի և հեղուկների մաքրման համար, ինչպես նաև որպես կատալիզատորներ։ Ածխածնի տարբեր ձևերի ստացման համար օգտագործվում են հատուկ մեթոդներ քիմիական տեխնոլոգիա. Արհեստական ​​գրաֆիտը արտադրվում է ածխածնային էլեկտրոդների միջև 2260 ° C ջերմաստիճանում անտրացիտի կամ նավթային կոքսի կալցինացման միջոցով (Աչեսոնի պրոցես) և օգտագործվում է քսանյութերի և էլեկտրոդների արտադրության մեջ, մասնավորապես, մետաղների էլեկտրոլիտիկ արտադրության համար:

Ածխածնի ատոմի կառուցվածքը.

Ածխածնի ամենակայուն իզոտոպի՝ զանգված 12-ի միջուկը (98,9% առատություն), ունի 6 պրոտոն և 6 նեյտրոն (12 նուկլոն), որոնք դասավորված են երեք քառյակի մեջ, որոնցից յուրաքանչյուրը պարունակում է 2 պրոտոն և երկու նեյտրոն, որոնք նման են հելիումի միջուկին։ Մեկ այլ կայուն իզոտոպածխածին – 13 C (մոտ 1,1%), իսկ հետքի քանակով բնության մեջ գոյություն ունի անկայուն իզոտոպ 14 C՝ 5730 տարի կիսամյակ, որն ունի բ- ճառագայթում. Բոլոր երեք իզոտոպները մասնակցում են կենդանի նյութի նորմալ ածխածնային ցիկլին CO 2-ի տեսքով: Կենդանի օրգանիզմի մահից հետո ածխածնի սպառումը դադարում է, և C պարունակող առարկաները կարող են թվագրվել 14 C ռադիոակտիվության մակարդակի նվազման միջոցով բ-14 CO 2 ճառագայթումը համաչափ է մահից հետո անցած ժամանակին: 1960 թվականին Ու.Լիբբին արժանացել է Նոբելյան մրցանակի՝ ռադիոակտիվ ածխածնի հետազոտությունների համար։

Հիմնական վիճակում ձևավորվում է ածխածնի 6 էլեկտրոն էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա 1ս 2 2ս 2 2p x 1 2p y 1 2p z 0 . Երկրորդ մակարդակի չորս էլեկտրոնները վալենտ են, որը համապատասխանում է ածխածնի դիրքին պարբերական համակարգի IVA խմբում ( սմ. ՏԱՐՐԵՐԻ ՊԱՐԲԵՐԱԿԱՆ ՀԱՄԱԿԱՐԳ): Քանի որ գազային փուլում ատոմից էլեկտրոնը հեռացնելու համար մեծ էներգիա է պահանջվում (մոտ 1070 կՋ/մոլ), ածխածինը չի ձևավորվում։ իոնային կապերայլ տարրերի հետ, քանի որ դա կպահանջի էլեկտրոնի հեռացում դրական իոն ձևավորելու համար: Ունենալով 2,5 էլեկտրաբացասականություն՝ ածխածինը չի ցուցաբերում ուժեղ էլեկտրոնային կապ և, համապատասխանաբար, ակտիվ էլեկտրոն ընդունող չէ: Հետեւաբար, այն հակված չէ բացասական լիցք ունեցող մասնիկի առաջացմանը: Բայց որոշ ածխածնի միացություններ գոյություն ունեն կապի մասնակի իոնային բնույթով, օրինակ՝ կարբիդները: Միացություններում ածխածինը ցուցադրում է 4 օքսիդացման աստիճան: Որպեսզի չորս էլեկտրոնները մասնակցեն կապերի ձևավորմանը, անհրաժեշտ է 2-ի զուգավորումը: ս-էլեկտրոնները և այս էլեկտրոններից մեկի ցատկը 2-ով p z- ուղեծրային; այս դեպքում ձևավորվում են 4 քառանիստ կապեր՝ նրանց միջև 109° անկյունով։ Միացություններում ածխածնի վալենտային էլեկտրոնները միայն մասամբ են հեռացվում դրանից, ուստի ածխածինը ստեղծում է ամուր կովալենտային կապեր հարևան C–C ատոմների միջև՝ օգտագործելով ընդհանուր էլեկտրոնային զույգ։ Նման կապի խզման էներգիան 335 կՋ/մոլ է, մինչդեռ Si–Si կապի համար այն ընդամենը 210 կՋ/մոլ է, ուստի երկար –Si–Si– շղթաները անկայուն են։ Կապի կովալենտային բնույթը պահպանվում է նույնիսկ ածխածնի, CF 4 և CCl 4 բարձր ռեակտիվ հալոգենների միացություններում: Ածխածնի ատոմներն ի վիճակի են յուրաքանչյուր ածխածնի ատոմից մեկից ավելի էլեկտրոն նվիրաբերել՝ կապ ստեղծելու համար. Այսպես են առաջանում կրկնակի C=C և եռակի CєC կապերը։ Մյուս տարրերը նույնպես կապեր են կազմում իրենց ատոմների միջև, բայց միայն ածխածինը կարող է երկար շղթաներ կազմել։ Հետևաբար, ածխածնի համար հայտնի են հազարավոր միացություններ, որոնք կոչվում են ածխաջրածիններ, որոնցում ածխածինը կապվում է ջրածնի և ածխածնի այլ ատոմների հետ՝ ձևավորելով երկար շղթաներ կամ օղակաձև կառուցվածք։ սմ. ՕՐԳԱՆԱԿԱՆ ՔԻՄԻԱ.

Այս միացություններում հնարավոր է ջրածինը փոխարինել այլ ատոմներով, առավել հաճախ՝ թթվածնով, ազոտով և հալոգեններով՝ ձևավորելով մի շարք օրգանական միացություններ։ Կարևորդրանց թվում են ֆտորածխաջրածինները՝ ածխաջրածիններ, որոնցում ջրածինը փոխարինվում է ֆտորով։ Նման միացությունները չափազանց իներտ են և օգտագործվում են որպես պլաստիկ և քսանյութ (ֆտորածխածիններ, այսինքն՝ ածխաջրածիններ, որոնցում ջրածնի բոլոր ատոմները փոխարինվում են ֆտորի ատոմներով) և որպես ցածր ջերմաստիճանի սառնագենտներ (քլորֆտորածխածիններ կամ ֆրեոններ):

1980-ականներին ամերիկացի ֆիզիկոսները հայտնաբերեցին շատ հետաքրքիր ածխածնային միացություններ, որոնցում ածխածնի ատոմները միացված են 5 կամ 6 գոնների մեջ՝ կազմելով C 60 մոլեկուլ՝ խոռոչ գնդակի տեսքով՝ ֆուտբոլի գնդակի կատարյալ համաչափությամբ: Քանի որ այս դիզայնը հիմք է հանդիսանում ամերիկացի ճարտարապետ և ինժեներ Բաքմինսթեր Ֆուլերի կողմից հորինված «գեոդեզիական գմբեթի», նոր դասմիացությունները կոչվում էին «buckminsterfullerenes» կամ «fullerenes» (և նաև ավելի հակիրճ՝ «phasyballs» կամ «buckyballs»): Ֆուլերենները՝ մաքուր ածխածնի երրորդ փոփոխությունը (բացառությամբ ադամանդի և գրաֆիտի), որը բաղկացած է 60 կամ 70 (կամ նույնիսկ ավելի) ատոմներից, ստացվել է լազերային ճառագայթման գործողությամբ ածխածնի ամենափոքր մասնիկների վրա։ Ֆուլերեններն ավելի շատ են բարդ ձևբաղկացած է մի քանի հարյուր ածխածնի ատոմներից: C մոլեկուլի տրամագիծը 60 ~ 1 նմ է։ Նման մոլեկուլի կենտրոնում բավականաչափ տարածություն կա ուրանի մեծ ատոմը տեղավորելու համար:

Ստանդարտ ատոմային զանգված.

1961 թվականին Մաքուր և կիրառական քիմիայի և ֆիզիկայի միջազգային միությունը (IUPAC) ընդունեց ածխածնի 12 C իզոտոպի զանգվածը որպես ատոմային զանգվածի միավոր՝ վերացնելով ատոմային զանգվածների նախկինում գոյություն ունեցող թթվածնի սանդղակը։ Այս համակարգում ածխածնի ատոմային զանգվածը 12,011 է, քանի որ դա միջինն է բնական ածխածնի երեք իզոտոպների համար՝ հաշվի առնելով դրանց առատությունը բնության մեջ։ սմ. ԱՏՈՄԱԿԱՆ ԶԱՆԳՎԱԾ.

Ածխածնի և նրա որոշ միացությունների քիմիական հատկությունները.

Որոշ ֆիզիկական և քիմիական հատկություններածխածինը տրված է ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՏԱՐՐԵՐ հոդվածում։ Ռեակտիվությունածխածինը կախված է դրա ձևափոխությունից, ջերմաստիճանից և ցրվածությունից: Ցածր ջերմաստիճանի դեպքում ածխածնի բոլոր ձևերը բավականին իներտ են, բայց երբ տաքանում են, դրանք օքսիդանում են մթնոլորտային թթվածնով, ձևավորելով օքսիդներ.

Ավելորդ թթվածնի մեջ մանր ցրված ածխածինը կարող է պայթել տաքացման ժամանակ կամ կայծից: Բացի ուղղակի օքսիդացումից, կան օքսիդներ ստանալու ավելի ժամանակակից մեթոդներ։

Ածխածնի ենթօքսիդ

C 3 O 2-ը ձևավորվում է մալոնաթթվի ջրազրկումից P 4 O 10-ի վրա.

C 3 O 2-ն ունի տհաճ հոտ և հեշտությամբ հիդրոլիզվում է՝ կրկին առաջացնելով մալոնաթթու։

Ածխածնի (II) մոնօքսիդ CO-ն առաջանում է թթվածնի պակասի պայմաններում ածխածնի ցանկացած փոփոխության օքսիդացման ժամանակ։ Ռեակցիան էկզոթերմիկ է, արտազատվում է 111,6 կՋ/մոլ։ Կոկը փոխազդում է ջրի հետ սպիտակ ջերմային ջերմաստիճանում. C + H 2 O = CO + H 2; Ստացված գազային խառնուրդը կոչվում է «ջրային գազ» և գազային վառելիք է: CO-ն ձևավորվում է նաև նավթամթերքների թերի այրման ժամանակ, այն նկատելի է ավտոմեքենաների արտանետումներում, այն ստացվում է մնացորդային թթվի ջերմային տարանջատման ժամանակ.

CO-ում ածխածնի օքսիդացման աստիճանը +2 է, և քանի որ ածխածինը ավելի կայուն է +4 օքսիդացման վիճակում, CO-ն թթվածնով հեշտությամբ օքսիդանում է մինչև CO 2: CO + O 2 → CO 2, այս ռեակցիան խիստ էկզոթերմիկ է (283 կՋ): /մոլ): CO-ն օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ H2-ի և այլ դյուրավառ գազերի հետ խառնուրդում՝ որպես վառելիք կամ գազային նվազեցնող նյութ: Երբ տաքացվում է մինչև 500 ° C, CO-ն զգալիորեն ձևավորում է C և CO 2, բայց 1000 ° C ջերմաստիճանում հավասարակշռություն է հաստատվում CO 2-ի ցածր կոնցենտրացիաներում: CO-ն փոխազդում է քլորի հետ՝ առաջացնելով ֆոսգեն՝ COCl 2, ռեակցիաները այլ հալոգենների հետ նույն կերպ են ընթանում, ծծմբի կարբոնիլ սուլֆիդի հետ ռեակցիայի արդյունքում ստացվում է COS, մետաղների հետ (M) CO-ն՝ տարբեր բաղադրության կարբոնիլներ՝ M(CO) x, որոնք բարդ միացություններ են։ Երկաթի կարբոնիլը ձևավորվում է, երբ արյան հեմոգլոբինը փոխազդում է CO-ի հետ՝ կանխելով հեմոգլոբինի ռեակցիան թթվածնի հետ, քանի որ երկաթի կարբոնիլն ավելի ուժեղ միացություն է։ Արդյունքում՝ արգելափակվում է հեմոգլոբինի՝ որպես թթվածնի փոխադրողի ֆունկցիան դեպի բջիջներ, որոնք հետո մահանում են (և հիմնականում տուժում են ուղեղի բջիջները): (Այստեղից էլ CO-ի մեկ այլ անվանում՝ «ածխածնի օքսիդ»): Արդեն 1% (հատոր) CO-ն օդում վտանգավոր է մարդկանց համար, եթե նրանք գտնվեն նման մթնոլորտում 10 րոպեից ավելի։ CO-ի որոշ ֆիզիկական հատկություններ տրված են աղյուսակում:

Ածխածնի երկօքսիդ կամ ածխածնի երկօքսիդ (IV) CO 2-ն առաջանում է տարրական ածխածնի ավելցուկային թթվածնի այրումից ջերմության արտազատմամբ (395 կՋ/մոլ): CO 2 (աննշան անունը՝ «ածխաթթու գազ») առաջանում է նաև CO-ի, նավթամթերքի, բենզինի, յուղերի և այլ օրգանական միացությունների ամբողջական օքսիդացման ժամանակ։ Երբ կարբոնատները ջրում լուծվում են, CO 2-ը նույնպես արտազատվում է հիդրոլիզի արդյունքում.

Այս ռեակցիան հաճախ օգտագործվում է լաբորատոր պրակտիկայում՝ CO 2 արտադրելու համար: Այս գազը կարելի է ստանալ նաև մետաղական բիկարբոնատների կալցինացիայի միջոցով.

գազաֆազ փոխազդեցության ժամանակ գերտաքացած գոլորշի CO-ի հետ:

երբ այրվում են ածխաջրածինները և դրանց թթվածնի ածանցյալները, օրինակ.

Նմանապես, սննդամթերքը օքսիդացվում է կենդանի օրգանիզմում՝ ազատելով ջերմություն և էներգիայի այլ տեսակներ։ Այս դեպքում օքսիդացումը տեղի է ունենում մեղմ պայմաններում՝ միջանկյալ փուլերով, բայց վերջնական արտադրանքները նույնն են՝ CO 2 և H 2 O, ինչպես, օրինակ, ֆերմենտների ազդեցության տակ շաքարների տարրալուծման ժամանակ, մասնավորապես խմորման ժամանակ։ գլյուկոզա:

Ածխածնի երկօքսիդի և մետաղական օքսիդների լայնածավալ արտադրությունը արդյունաբերության մեջ իրականացվում է կարբոնատների ջերմային տարրալուծմամբ.

CaO-ն մեծ քանակությամբ օգտագործվում է ցեմենտի արտադրության տեխնոլոգիայում։ Այս սխեմայի համաձայն կարբոնատների ջերմային կայունությունը և դրանց տարրալուծման ջերմային սպառումը աճում են CaCO 3 շարքում ( տես նաևՀՐԱԿԱՅԻՆ ԿԱՆԽԱՐԳԵԼՈՒՄ ԵՎ ՀՐԱԿԱՅԻՆ ՊԱՇՏՊԱՆՈՒԹՅՈՒՆ):

Ածխածնի օքսիդների էլեկտրոնային կառուցվածքը.

Ցանկացած ածխածնի երկօքսիդի էլեկտրոնային կառուցվածքը կարելի է նկարագրել երեք հավասարապես հավանական սխեմաներով՝ էլեկտրոնային զույգերի տարբեր դասավորությամբ՝ երեք ռեզոնանսային ձևերով.

Ածխածնի բոլոր օքսիդներն ունեն գծային կառուցվածք։

Կարբոնաթթու.

Երբ CO 2-ը փոխազդում է ջրի հետ, առաջանում է ածխաթթու H 2 CO 3: CO 2-ի հագեցած լուծույթում (0,034 մոլ/լ) մոլեկուլներից միայն մի քանիսն են կազմում H 2 CO 3, իսկ CO 2-ի մեծ մասը գտնվում է CO 2 CHH 2 O հիդրատացված վիճակում։

Կարբոնատներ.

Կարբոնատները ձևավորվում են մետաղների օքսիդների փոխազդեցությամբ CO 2-ի հետ, օրինակ՝ Na 2 O + CO 2 Na 2 CO 3:

Բացառությամբ ալկալիական մետաղների կարբոնատների, մնացածը գործնականում չեն լուծվում ջրում, իսկ կալցիումի կարբոնատը մասամբ լուծվում է ածխաթթուում կամ ճնշման տակ ջրի մեջ CO 2 լուծույթում.

Այս պրոցեսները տեղի են ունենում կրաքարային շերտով հոսող ստորերկրյա ջրերում: Ցածր ճնշման և գոլորշիացման պայմաններում CaCO 3-ը նստում է Ca(HCO 3) 2 պարունակող ստորերկրյա ջրերից։ Ահա թե ինչպես են քարանձավներում աճում ստալակտիտներն ու ստալագմիտները։ Այս հետաքրքիր երկրաբանական գոյացությունների գույնը բացատրվում է երկաթի, պղնձի, մանգանի և քրոմի իոնների ջրերում կեղտերի առկայությամբ։ Ածխածնի երկօքսիդը փոխազդում է մետաղների հիդրօքսիդների և դրանց լուծույթների հետ՝ առաջացնելով բիկարբոնատներ, օրինակ.

CS 2 + 2Cl 2 ® CCl 4 + 2S

CCl 4 տետրաքլորիդը չհրկիզվող նյութ է, որն օգտագործվում է որպես լուծիչ չոր մաքրման գործընթացներում, սակայն խորհուրդ չի տրվում օգտագործել այն որպես բոցավառիչ, քանի որ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում առաջանում է թունավոր ֆոսգեն (գազային թունավոր նյութ): CCl 4-ն ինքնին նույնպես թունավոր է և նկատելի քանակությամբ ներշնչվելու դեպքում կարող է առաջացնել լյարդի թունավորում: CCl 4-ը ձևավորվում է նաև մեթանի CH 4 և Cl 2 ֆոտոքիմիական ռեակցիայի արդյունքում; այս դեպքում հնարավոր է մեթանի թերի քլորացման արգասիքների՝ CHCl 3, CH 2 Cl 2 և CH 3 Cl, ձևավորում։ Նման ռեակցիաները տեղի են ունենում այլ հալոգենների հետ:

Գրաֆիտի ռեակցիաները.

Գրաֆիտը որպես ածխածնի մոդիֆիկացում, որը բնութագրվում է վեցանկյուն օղակների շերտերի միջև մեծ հեռավորություններով, մտնում է անսովոր ռեակցիաների մեջ, օրինակ՝ ալկալային մետաղները, հալոգենները և որոշ աղեր (FeCl 3) ներթափանցում են շերտերի միջև՝ ձևավորելով միացություններ, ինչպիսիք են KC 8, KC: 16 (կոչվում է ինտերստիցիալ, ներառական կամ կլատրատներ): Ուժեղ օքսիդացնող նյութեր, ինչպիսիք են KClO 3 in թթվային միջավայր(ծծմբական կամ ազոտական ​​թթու) առաջանում են բյուրեղային ցանցի մեծ ծավալ ունեցող նյութեր (շերտերի միջև մինչև 6 Å), ինչը բացատրվում է թթվածնի ատոմների ներմուծմամբ և միացությունների առաջացմամբ, որոնց մակերեսին օքսիդացման արդյունքում. , ձևավորվում են կարբոքսիլային խմբեր (–COOH) - միացություններ, ինչպիսիք են օքսիդացված գրաֆիտը կամ մելլիտիկ (բենզոլային հեքսակարբոքսիլաթթու) C 6 (COOH) 6: Այս միացություններում C:O հարաբերակցությունը կարող է տատանվել 6:1-ից մինչև 6:2,5:

Կարբիդներ.

Մետաղների, բորի և սիլիցիումի հետ ածխածինը ձևավորում է տարբեր միացություններ, որոնք կոչվում են կարբիդներ: Շատ ակտիվ մետաղներ(IA–IIIA ենթախմբերը) ձևավորում են աղի նման կարբիդներ, օրինակ՝ Na 2 C 2, CaC 2, Mg 4 C 3, Al 4 C 3։ Արդյունաբերության մեջ կալցիումի կարբիդը ստացվում է կոքսից և կրաքարից՝ օգտագործելով հետևյալ ռեակցիաները.

Կարբիդները ոչ էլեկտրական հաղորդիչ են, գրեթե անգույն, հիդրոլիզվում են՝ առաջացնելով ածխաջրածիններ, օրինակ.

CaC 2 + 2H 2 O = C 2 H 2 + Ca (OH) 2

Ռեակցիայի արդյունքում առաջացած ացետիլեն C 2 H 2 ծառայում է որպես բազմաթիվ օրգանական նյութերի արտադրության սկզբնական նյութ: Այս գործընթացը հետաքրքիր է, քանի որ այն ներկայացնում է անցում անօրգանական բնույթի հումքից օրգանական միացությունների սինթեզին: Կարբիդները, որոնք հիդրոլիզի արդյունքում ձևավորում են ացետիլեն, կոչվում են ացետիլենիդներ: Սիլիցիումի և բորի կարբիդներում (SiC և B 4 C) ատոմների միջև կապը կովալենտ է։ Անցումային մետաղները (B-ենթախմբերի տարրեր) ածխածնով տաքացնելիս նաև մետաղի մակերեսի ճեղքերում ձևավորում են փոփոխական բաղադրության կարբիդներ. դրանց մեջ կապը մոտ է մետաղականին: Այս տեսակի որոշ կարբիդներ, օրինակ՝ WC, W 2 C, TiC և SiC, առանձնանում են բարձր կարծրությամբ և հրակայունությամբ և ունեն լավ էլեկտրական հաղորդունակություն։ Օրինակ, NbC, TaC և HfC-ն ամենահրակայուն նյութերն են (mp = 4000–4200 ° C), դինոբիումի կարբիդը Nb 2 C գերհաղորդիչ է 9,18 K ջերմաստիճանում, TiC և W 2 C կարծրությամբ մոտ են ալմաստին, իսկ կարծրությունը B: 4 C (ադամանդի կառուցվածքային անալոգը) Մոհսի սանդղակով 9,5 է ( սմ. բրինձ. 2). Իներտ կարբիդները ձևավորվում են, եթե անցումային մետաղի շառավիղը

Ածխածնի ազոտի ածանցյալները.

Այս խումբը ներառում է urea NH 2 CONH 2 - ազոտային պարարտանյութ, որն օգտագործվում է լուծույթի տեսքով: Միզանյութը ստացվում է NH 3-ից և CO 2-ից՝ ճնշման տակ տաքացնելով.

Ցիանոգեն (CN) 2-ն ունի հալոգեններին նման շատ հատկություններ և հաճախ կոչվում է կեղծ հալոգեն: Ցիանիդը ստացվում է ցիանիդ իոնի մեղմ օքսիդացումով թթվածնով, ջրածնի պերօքսիդով կամ Cu 2+ իոնով՝ 2CN – ® (CN) 2 + 2e։

Ցիանիդ իոնը, լինելով էլեկտրոնի դոնոր, հեշտությամբ առաջանում է բարդ միացություններանցումային մետաղի իոններով։ Ինչպես CO-ն, այնպես էլ ցիանիդ իոնը թույն է, որը կապում է կենսական երկաթի միացությունները կենդանի օրգանիզմում: Ցիանիդային բարդ իոններն ունեն ընդհանուր բանաձև՝ 0,5 x, Որտեղ X– մետաղի կոորդինացիոն թիվը (կոմպլեքսացնող նյութ), որը էմպիրիկորեն հավասար է մետաղի իոնի օքսիդացման վիճակի կրկնակիին: Նման բարդ իոնների օրինակներ են (որոշ իոնների կառուցվածքը ներկայացված է ստորև) տետրացիանիկելատ (II) իոն 2–, հեքսացիանոֆերատ (III) 3–, դիցիանոարգենատ –.

Կարբոնիլներ.

Ածխածնի երկօքսիդը կարող է ուղղակիորեն արձագանքել բազմաթիվ մետաղների կամ մետաղական իոնների հետ՝ առաջացնելով բարդ միացություններ, որոնք կոչվում են կարբոնիլներ, օրինակ՝ Ni(CO) 4, Fe(CO) 5, Fe 2 (CO) 9, 3, Mo(CO) 6, 2։ . Այս միացություններում կապը նման է վերը նկարագրված ցիանո կոմպլեքսների միացմանը: Ni(CO) 4-ը ցնդող նյութ է, որն օգտագործվում է նիկելն այլ մետաղներից առանձնացնելու համար: Կառուցվածքներում չուգունի և պողպատի կառուցվածքի վատթարացումը հաճախ կապված է կարբոնիլների առաջացման հետ։ Ջրածինը կարող է լինել կարբոնիլների մի մասը՝ առաջացնելով կարբոնիլ հիդրիդներ, ինչպիսիք են H 2 Fe (CO) 4 և HCo (CO) 4. թթվային հատկություններև արձագանքելով ալկալիների հետ.

H 2 Fe (CO) 4 + NaOH → NaHFe (CO) 4 + H 2 O

Հայտնի են նաև կարբոնիլ հալոգենիդներ, օրինակ՝ Fe(CO)X 2, Fe(CO) 2 X 2, Co(CO)I 2, Pt(CO)Cl 2, որտեղ X-ը ցանկացած հալոգեն է։

Ածխաջրածիններ.

Հայտնի է հսկայական քանակությամբ ածխածին-ջրածին միացություններ

Ամենազարմանալի տարրերից մեկը, որն ընդունակ է ձևավորել օրգանական և անօրգանական բնույթի միացությունների հսկայական տեսականի, ածխածինն է։ Սա այնպիսի անսովոր հատկություններով տարր է, որ Մենդելեևը նրա համար մեծ ապագա է կանխատեսել՝ խոսելով դեռևս չբացահայտված հատկանիշների մասին։

Հետագայում դա գործնականում հաստատվեց։ Հայտնի դարձավ, որ դա մեր մոլորակի հիմնական կենսագեն տարրն է, որը բացարձակապես բոլոր կենդանի էակների մասն է։ Բացի այդ, այն կարող է գոյություն ունենալ բոլոր առումներով արմատապես տարբերվող ձևերով, բայց միևնույն ժամանակ բաղկացած է միայն ածխածնի ատոմներից:

Ընդհանրապես, այս կառույցն ունի բազմաթիվ առանձնահատկություններ, և մենք կփորձենք դրանք հասկանալ հոդվածի ընթացքում։

Ածխածին` բանաձև և դիրք տարրերի համակարգում

Պարբերական աղյուսակում ածխածին տարրը գտնվում է IV խմբում (ըստ 14-ի նոր մոդելի)՝ հիմնական ենթախմբում։ Նրա ատոմային թիվը 6 է, իսկ ատոմային զանգվածը՝ 12,011։ C նշանով տարրի նշանակումը լատիներեն նշում է նրա անունը՝ carboneum: Կան մի քանի տարբեր ձևեր, որոնցում գոյություն ունի ածխածին: Դրա բանաձևը, հետևաբար, տատանվում է և կախված է կոնկրետ փոփոխությունից:

Այնուամենայնիվ, իհարկե, կա ռեակցիայի հավասարումներ գրելու հատուկ նշում: Ընդհանրապես, երբ խոսում են նյութի մաքուր տեսքով, դա ընդունված է մոլեկուլային բանաձեւածխածին C, առանց ինդեքսավորման:

Տարրերի հայտնաբերման պատմություն

Այս տարրն ինքնին հայտնի է եղել հին ժամանակներից։ Ի վերջո, բնության ամենակարևոր հանքանյութերից մեկը ածուխն է: Ուստի հին հույների, հռոմեացիների և այլ ազգերի համար դա գաղտնիք չէր։

Բացի այս բազմազանությունից, օգտագործվել են նաև ադամանդներ և գրաֆիտ: Երկար ժամանակ վերջինիս հետ շատ շփոթեցնող իրավիճակներ կային, քանի որ այնպիսի միացություններ, որոնք հաճախ սխալմամբ գրաֆիտի հետ էին ընդունում՝ առանց կազմի վերլուծության.

• արծաթե կապար;
• երկաթի կարբիդ;
• Մոլիբդենի սուլֆիդ.

Դրանք բոլորը ներկված էին սև գույնով, ուստի համարվում էին գրաֆիտ: Հետագայում այս թյուրիմացությունը պարզվեց, և ածխածնի այս ձևը դարձավ ինքն իրեն։

1725 թվականից ադամանդները մեծ առևտրային նշանակություն են ձեռք բերել, իսկ 1970 թվականին յուրացվել է դրանք արհեստականորեն արտադրելու տեխնոլոգիան։ 1779 թվականից ի վեր Կարլ Շելեի աշխատանքի շնորհիվ ուսումնասիրվել են ածխածնի դրսևորած քիմիական հատկությունները։ Սա ծառայեց որպես այս տարրի ոլորտում մի շարք կարևոր հայտնագործությունների սկիզբ և հիմք դարձավ նրա բոլոր եզակի առանձնահատկությունները պարզելու համար։

Ածխածնի իզոտոպները և բաշխումը բնության մեջ

Չնայած այն հանգամանքին, որ խնդրո առարկա տարրը ամենակարևոր կենսագեններից մեկն է, դրա ընդհանուր պարունակությունը զանգվածում երկրի ընդերքըկազմում է 0,15%: Դա տեղի է ունենում, քանի որ այն ենթակա է մշտական ​​շրջանառության, բնության բնական ցիկլին:

Ընդհանուր առմամբ կարելի է անվանել մի քանի հանքային միացություններ, որոնք պարունակում են ածխածին։ Սրանք բնական ցեղատեսակներ են, ինչպիսիք են.

• դոլոմիտներ և կրաքարեր;
• անտրասիտ;
• նավթի թերթաքար;
• բնական գազ;
• ածուխ;
• նավթ;
• շագանակագույն ածուխ;
• տորֆ;
• բիտումներ.

Բացի այդ, չպետք է մոռանալ կենդանի էակների մասին, որոնք պարզապես ածխածնի միացությունների շտեմարան են։ Ի վերջո, նրանք ձևավորում են սպիտակուցներ, ճարպեր, ածխաջրեր, նուկլեինաթթուներ, ինչը նշանակում է ամենակարևոր կառուցվածքային մոլեկուլները։ Ընդհանուր առմամբ, 70 կգ չոր մարմնի զանգվածից 15-ը կազմում է մաքուր տարրը։ Եվ այդպես է յուրաքանչյուր մարդու համար, էլ չեմ խոսում կենդանիների, բույսերի և այլ արարածների մասին։

Եթե ​​դիտարկենք ջուրը, այսինքն՝ հիդրոսֆերան որպես ամբողջություն և մթնոլորտ, ապա կա ածխածին-թթվածնի խառնուրդ՝ արտահայտված CO 2 բանաձևով։ Երկօքսիդը կամ ածխաթթու գազը օդը կազմող հիմնական գազերից մեկն է։ Հենց այս տեսքով զանգվածային բաժինածխածինը կազմում է 0,046%: Համաշխարհային օվկիանոսի ջրերում ավելի շատ ածխաթթու գազ է լուծվում:

Ածխածնի ատոմային զանգվածը որպես տարր 12.011 է։ Հայտնի է, որ այս արժեքը հաշվարկվում է որպես թվաբանական միջին բնության մեջ գոյություն ունեցող բոլոր իզոտոպային սորտերի ատոմային կշիռների միջև՝ հաշվի առնելով դրանց առատությունը (ինչպես տոկոս): Դա տեղի է ունենում խնդրո առարկա նյութի հետ: Գոյություն ունեն երեք հիմնական իզոտոպներ, որոնցում առաջանում է ածխածինը։ Սա:

• 12 C - դրա զանգվածային բաժինը ճնշող մեծամասնությամբ 98,93% է;
• 13 C - 1.07%;
• 14 C - ռադիոակտիվ, կես կյանքը 5700 տարի, կայուն բետա թողարկիչ:

Նմուշների աշխարհագրական տարիքի որոշման պրակտիկայում լայնորեն կիրառվում է ռադիոակտիվ իզոտոպ 14 C, ինչը ցուցանիշ է իր երկար քայքայման ժամանակաշրջանի պատճառով:

Տարրի ալոտրոպային փոփոխությունները

Ածխածինը տարր է, որը որպես պարզ նյութ գոյություն ունի մի քանի ձևերով։ Այսինքն՝ այն ընդունակ է ձևավորել այսօր հայտնի ամենամեծ թվով ալոտրոպ մոդիֆիկացիաները։

1. Բյուրեղային տատանումներ - գոյություն ունեն ամուր կառուցվածքների տեսքով՝ կանոնավոր ատոմային տիպի վանդակներով։ Այս խումբը ներառում է այնպիսի տեսակներ, ինչպիսիք են.

• ադամանդներ;
• ֆուլերեններ;
• գրաֆիտներ;
• կարաբիններ;
• lonsdaleites;
• և խողովակներ:

Նրանք բոլորն ունեն տարբեր վանդակաճաղեր, որոնց հանգույցներում կա ածխածնի ատոմ։ Այստեղից էլ բոլորովին եզակի, աննման հատկություններ՝ ֆիզիկական և քիմիական:

2. Ամորֆ ձեւեր - դրանք առաջանում են ածխածնի ատոմից, որը որոշ բնական միացությունների մաս է կազմում։ Այսինքն՝ դրանք մաքուր սորտեր չեն, այլ փոքր քանակությամբ այլ տարրերի խառնուրդներով։ IN այս խումբըներառում է.

• ակտիվացված ածխածին;
• քար և փայտ;
• մուր;
• ածխածնային նանոփրփուր;
• անտրասիտ;
• ապակե ածխածին;
• նյութի տեխնիկական բազմազանություն.

Նրանց միավորում են նաև բյուրեղային ցանցի կառուցվածքային առանձնահատկությունները, որոնք բացատրում և դրսևորում են հատկություններ։

3. Ածխածնի միացությունները կլաստերների տեսքով. Սա կառույց է, որտեղ ատոմները կողպված են հատուկ կոնֆորմացիայի մեջ, որը ներսից խոռոչ է, լցված ջրով կամ այլ տարրերի միջուկներով: Օրինակներ.

• ածխածնային նանոկոններ;
• astralens;
• երկածխածին.

Ամորֆ ածխածնի ֆիզիկական հատկությունները

Քանի որ մեծ բազմազանությունալոտրոպ մոդիֆիկացիաներով, դժվար է բացահայտել ածխածնի որևէ ընդհանուր ֆիզիկական հատկություն: Ավելի հեշտ է խոսել կոնկրետ ձևի մասին: Օրինակ, ամորֆ ածխածինը ունի հետևյալ բնութագրերը.

1. Բոլոր ձևերը հիմնված են գրաֆիտի նուրբ բյուրեղային սորտերի վրա:
2. Բարձր ջերմային հզորություն:
3. Լավ հաղորդիչ հատկություններ:
4. Ածխածնի խտությունը մոտ 2 գ/սմ3 է։
5. Երբ տաքացվում է 1600 0 C-ից բարձր, տեղի է ունենում անցում դեպի գրաֆիտային ձևեր:

Տեխնիկական նպատակներով լայնորեն օգտագործվում են մուր և քարի սորտերը։ Դրանք ածխածնի մոդիֆիկացիայի դրսևորում չեն իր մաքուր ձևով, բայց պարունակում են այն շատ մեծ քանակությամբ:

Բյուրեղային ածխածին

Կան մի քանի տարբերակներ, որոնցում ածխածինը այն նյութն է, որը կազմում է կանոնավոր բյուրեղներ տարբեր տեսակներ, որտեղ ատոմները միացված են շարքով։ Արդյունքում ձևավորվում են հետևյալ փոփոխությունները.

1. - խորանարդ, որի մեջ միացված են չորս քառանիստներ։ Արդյունքում, յուրաքանչյուր ատոմի բոլոր կովալենտային քիմիական կապերը հնարավորինս հագեցած և ամուր են: Սա բացատրում է ֆիզիկական հատկությունները՝ ածխածնի խտությունը 3300 կգ/մ3։ Բարձր կարծրություն, ցածր ջերմային հզորություն, էլեկտրական հաղորդունակության բացակայություն - այս ամենը բյուրեղյա ցանցի կառուցվածքի արդյունքն է: Կան տեխնիկապես արտադրված ադամանդներ։ Դրանք ձևավորվում են գրաֆիտի հաջորդ փոփոխությանը անցնելու ժամանակ՝ բարձր ջերմաստիճանի և որոշակի ճնշման ազդեցության տակ։ Ընդհանուր առմամբ, այն այնքան բարձր է, որքան ուժը `մոտ 3500 0 C:
2. Գրաֆիտ. Ատոմները դասավորված են նախորդ նյութի կառուցվածքի նման, սակայն միայն երեք կապ է հագեցած, իսկ չորրորդը դառնում է ավելի երկար և պակաս ամուր, այն միացնում է վանդակի վեցանկյուն օղակների «շերտերը». Արդյունքում պարզվում է, որ գրաֆիտը շոշափելու դեպքում փափուկ, յուղոտ սև նյութ է։ Այն ունի լավ էլեկտրական հաղորդունակություն և ունի բարձր հալման ջերմաստիճան՝ 3525 0 C։ Սուբլիմացիայի ընդունակ՝ սուբլիմացիա՝ պինդ վիճակից գազային վիճակի՝ շրջանցելով հեղուկը (3700 0 C ջերմաստիճանում)։ Ածխածնի խտությունը 2,26 գ/սմ3 է, ինչը շատ ավելի ցածր է, քան ադամանդինը։ Սա բացատրում է նրանց տարբեր հատկությունները: Բյուրեղյա վանդակի շերտավոր կառուցվածքի շնորհիվ գրաֆիտը կարող է օգտագործվել մատիտի կապարներ պատրաստելու համար: Թղթի վրայով անցնելիս թեփուկները կտրվում են և սև հետք թողնում թղթի վրա։
3. Ֆուլերեններ. Դրանք հայտնաբերվել են միայն անցյալ դարի 80-ական թվականներին։ Դրանք փոփոխություններ են, որոնցում ածխածինները միմյանց հետ կապված են հատուկ ուռուցիկ փակ կառուցվածքի մեջ, որի կենտրոնում դատարկություն է: Ընդ որում, բյուրեղի ձևը բազմանիստ է, պատշաճ կազմակերպում. Ատոմների թիվը զույգ է։ Ֆուլերենի C 60 ամենահայտնի ձևը. Հետազոտության ընթացքում հայտնաբերվել են նմանատիպ նյութի նմուշներ.

• երկնաքարեր;
• ստորին նստվածքներ;
• ֆոլգուրիտներ;
• շունգիտներ;
• արտաքին տարածություն, որտեղ դրանք պարունակվում էին գազերի տեսքով։

Բյուրեղային ածխածնի բոլոր տեսակները կարևոր են գործնական նշանակություն, քանի որ դրանք ունեն մի շարք օգտակար հատկություններ տեխնոլոգիայի մեջ։

Քիմիական ակտիվություն

Մոլեկուլային ածխածինը ցածր է քիմիական ակտիվությունիր կայուն կոնֆիգուրացիայի շնորհիվ: Այն կարող է ստիպել արձագանքել միայն ատոմին լրացուցիչ էներգիա տալով և էլեկտրոններ ստիպելով արտաքին մակարդակգոլորշիացնել. Այս պահին վալենտությունը դառնում է 4։ Հետևաբար, միացություններում այն ​​ունի + 2, + 4, - 4 օքսիդացման աստիճան։

Գրեթե բոլոր արձագանքները հետ պարզ նյութեր, և՛ մետաղները, և՛ ոչ մետաղները առաջանում են բարձր ջերմաստիճանի ազդեցության տակ։ Քննարկվող տարրը կարող է լինել կամ օքսիդացնող կամ վերականգնող նյութ: Սակայն վերջինիս հատկությունները հատկապես ընդգծված են դրանում, և հենց դրա հիմքում ընկած է դրա օգտագործումը մետալուրգիական և այլ ոլորտներում։

Ընդհանրապես, մեջ մտնելու ունակությունը քիմիական ռեակցիակախված է երեք գործոններից.

• ածխածնի դիսպերսիա;
• ալոտրոպիկ փոփոխություն;
• ռեակցիայի ջերմաստիճանը.

Այսպիսով, որոշ դեպքերում փոխազդեցություն է տեղի ունենում հետևյալ նյութերի հետ.

• ոչ մետաղներ (ջրածին, թթվածին);
• մետաղներ (ալյումին, երկաթ, կալցիում և այլն);
• մետաղական օքսիդներ և դրանց աղեր.

Չի փոխազդում թթուների և ալկալիների, շատ հազվադեպ՝ հալոգենների հետ։ Ածխածնի ամենակարևոր հատկությունը միմյանց միջև երկար շղթաներ կազմելու ունակությունն է։ Նրանք կարող են փակվել ցիկլով և ձևավորել ճյուղեր: Այսպես է առաջանում օրգանական միացությունների առաջացումը, որոնք այսօր հասնում են միլիոնների։ Այս միացությունների հիմքը երկու տարր է` ածխածինը և ջրածինը: Կազմը կարող է ներառել նաև այլ ատոմներ՝ թթվածին, ազոտ, ծծումբ, հալոգեններ, ֆոսֆոր, մետաղներ և այլն։

Հիմնական կապերը և դրանց բնութագրերը

Կան բազմաթիվ տարբեր միացություններ, որոնք պարունակում են ածխածին: Դրանցից ամենահայտնի բանաձեւը CO 2-ն է՝ ածխաթթու գազ: Այնուամենայնիվ, բացի այս օքսիդից, կա նաև CO - մոնօքսիդ կամ ածխածնի օքսիդ, ինչպես նաև C 3 O 2 ենթօքսիդ:

Այս տարրը պարունակող աղերից առավել տարածված են կալցիումի և մագնեզիումի կարբոնատները։ Այսպիսով, կալցիումի կարբոնատն իր անվան մեջ ունի մի քանի հոմանիշ, քանի որ այն բնության մեջ հանդիպում է ձևով.

• կավիճ;
• մարմար;
• կրաքար;
• դոլոմիտ

Հողալկալիական մետաղների կարբոնատների կարևորությունը դրսևորվում է նրանով, որ նրանք ակտիվ մասնակիցներ են ստալակտիտների և ստալագմիտների, ինչպես նաև ստորերկրյա ջրերի առաջացմանը։

Կարբոնաթթումեկ այլ միացություն է, որը ձևավորում է ածխածին: Դրա բանաձևը H 2 CO 3 է: Այնուամենայնիվ, իր սովորական ձևով այն չափազանց անկայուն է և անմիջապես քայքայվում է ածխաթթու գազի և ջրի լուծույթի մեջ: Հետևաբար, հայտնի են միայն նրա աղերը, և ոչ թե ինքը՝ որպես լուծույթ։

Ածխածնի հալոգենիդները ձեռք են բերվում հիմնականում անուղղակիորեն, քանի որ ուղղակի սինթեզները տեղի են ունենում միայն շատ բարձր ջերմաստիճանների և արտադրանքի ցածր եկամտաբերությամբ: Ամենատարածվածներից մեկը CCL 4-ն է՝ ածխածնի տետրաքլորիդը: Թունավոր միացություն, որը շնչելու դեպքում կարող է թունավորումներ առաջացնել: Ստացվում է մեթանում ռադիկալ ֆոտոքիմիական փոխարինման ռեակցիաներով։

Մետաղական կարբիդները ածխածնային միացություններ են, որոնցում այն ​​ցուցադրում է 4 օքսիդացման աստիճան: Հնարավոր է նաև, որ գոյություն ունեն բորի և սիլիցիումի հետ համակցություններ: Որոշ մետաղների (ալյումին, վոլֆրամ, տիտանի, նիոբիում, տանտալ, հաֆնիում) կարբիդների հիմնական հատկությունը բարձր ամրությունն է և գերազանց էլեկտրական հաղորդունակությունը։ Բորի կարբիդ B 4 C-ն ալմաստից հետո ամենադժվար նյութերից մեկն է (9,5 ըստ Mohs-ի): Այս միացությունները օգտագործվում են տեխնոլոգիայում, ինչպես նաև քիմիական արդյունաբերության մեջ, որպես ածխաջրածինների աղբյուրներ (կալցիումի կարբիդը ջրի հետ հանգեցնում է ացետիլենի և կալցիումի հիդրօքսիդի առաջացմանը)։

Շատ մետաղական համաձուլվածքներ պատրաստվում են ածխածնի օգտագործմամբ՝ դրանով իսկ զգալիորեն բարձրացնելով դրանց որակը և տեխնիկական բնութագրերը(պողպատը երկաթի և ածխածնի համաձուլվածք է):

Առանձնահատուկ ուշադրության են արժանի բազմաթիվ օրգանական ածխածնի միացություններ, որոնցում այն ​​հիմնարար տարր է, որը կարող է միանալ նույն ատոմների հետ՝ ձևավորելով տարբեր կառուցվածքների երկար շղթաներ։ Դրանք ներառում են.

• ալկաններ;
• ալկեններ;
• ասպարեզներ;
• սպիտակուցներ;
• ածխաջրեր;
• նուկլեինաթթուներ;
• սպիրտներ;
• կարբոքսիլաթթուներ և շատ այլ դասերի նյութեր:

Ածխածնի կիրառում

Ածխածնի միացությունների և դրա ալոտրոպ մոդիֆիկացիաների նշանակությունը մարդու կյանքում շատ մեծ է։ Դուք կարող եք նշել ամենագլոբալ ոլորտներից մի քանիսը, որպեսզի պարզ լինի, որ դա իսկապես այդպես է:

1. Այս տարրը կազմում է օրգանական վառելիքի բոլոր տեսակները, որոնցից մարդիկ էներգիա են ստանում:
2. Մետաղագործական արդյունաբերությունը օգտագործում է ածխածինը որպես հզոր վերականգնող նյութ՝ դրանց միացություններից մետաղներ ստանալու համար։ Այստեղ լայնորեն կիրառվում են նաև կարբոնատները։
3. Շինարարությունը և քիմիական արդյունաբերությունը սպառում են հսկայական քանակությամբ ածխածնի միացություններ՝ նոր նյութեր սինթեզելու և անհրաժեշտ արտադրանք արտադրելու համար:

Կարող եք նաև անվանել տնտեսության այնպիսի ոլորտներ, ինչպիսիք են.

• միջուկային արդյունաբերություն;
• զարդերի պատրաստում;
• տեխնիկական սարքավորումներ (քսանյութեր, ջերմակայուն կարասներ, մատիտներ և այլն);
• ապարների երկրաբանական տարիքի որոշում՝ ռադիոակտիվ ցուցիչ 14 C;
• Ածխածինը հիանալի կլանիչ է, որը թույլ է տալիս այն օգտագործել ֆիլտրերի արտադրության համար:

Հեծանիվ բնության մեջ

Բնության մեջ հայտնաբերված ածխածնի զանգվածը ներառված է մշտական ​​ցիկլի մեջ, որը ցիկլային կերպով տեղի է ունենում ամեն վայրկյան ամբողջ ընթացքում դեպի աշխարհ. Այսպիսով, ածխածնի մթնոլորտային աղբյուրը՝ CO 2, կլանում է բույսերը և ազատվում բոլոր կենդանի էակների կողմից շնչառության ընթացքում։ Մթնոլորտ մտնելուց հետո այն նորից կլանվում է, և այդպիսով ցիկլը շարունակվում է: Այս դեպքում օրգանական մնացորդների մահը հանգեցնում է ածխածնի արտազատմանը և դրա կուտակմանը հողում, որտեղից այն նորից կլանվում է կենդանի օրգանիզմների կողմից և արտանետվում մթնոլորտ՝ գազի տեսքով: