కార్బన్ (lat. కార్బోనియం) అనేది మెండలీవ్ ఆవర్తన వ్యవస్థ యొక్క 2వ కాలానికి చెందిన 14వ సమూహం యొక్క రసాయన మూలకం (పాత నంబరింగ్‌లో సమూహం IV); పరమాణు సంఖ్య 6, పరమాణు ద్రవ్యరాశి 12.011.
కార్బన్ చాలా ప్రత్యేకమైన రసాయన మూలకం. కార్బన్ కెమిస్ట్రీ నుండి దాని అత్యంత సంక్లిష్టమైన సంశ్లేషణలు మరియు అధ్యయనం చేయబడిన సమ్మేళనాల యొక్క అపారమైన శ్రేణితో సేంద్రీయ రసాయన శాస్త్రం యొక్క శక్తివంతమైన చెట్టు పెరిగింది. ఆర్గానిక్ కెమిస్ట్రీలో కొత్త శాఖలు పుట్టుకొస్తున్నాయి. జీవగోళాన్ని రూపొందించే అన్ని జీవులు కార్బన్ సమ్మేళనాల నుండి నిర్మించబడ్డాయి. మరియు చాలా కాలం క్రితం చనిపోయిన చెట్లు, మిలియన్ల సంవత్సరాల క్రితం, కార్బన్ కలిగిన ఇంధనంగా మారాయి - బొగ్గు, పీట్, మొదలైనవి. అత్యంత సాధారణ పెన్సిల్ తీసుకుందాం - అందరికీ తెలిసిన వస్తువు. వినయపూర్వకమైన గ్రాఫైట్ రాడ్ ప్రకృతిలో అత్యంత కఠినమైన పదార్ధమైన మెరిసే వజ్రానికి సంబంధించినది అని ఆశ్చర్యంగా లేదూ? డైమండ్, గ్రాఫైట్, కార్బైన్ కార్బన్ యొక్క అలోట్రోపిక్ సవరణలు (అలోట్రోపి చూడండి). గ్రాఫైట్ (1), డైమండ్ (2), కార్బైన్ (3) నిర్మాణం.
ఈ పదార్ధంతో మానవ పరిచయాల చరిత్ర శతాబ్దాల నాటిది. కార్బన్‌ను కనుగొన్న వ్యక్తి పేరు తెలియదు మరియు స్వచ్ఛమైన కార్బన్ - గ్రాఫైట్ లేదా డైమండ్ - ఏ రూపంలో మొదట కనుగొనబడిందో తెలియదు. 18వ శతాబ్దం చివరిలో మాత్రమే. కార్బన్ స్వతంత్ర రసాయన మూలకం అని గుర్తించబడింది.
భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లోని కార్బన్ కంటెంట్ ద్రవ్యరాశి ప్రకారం 0.023%. మొక్క మరియు జంతు ప్రపంచంలో కార్బన్ ప్రధాన భాగం. అన్ని శిలాజ ఇంధనాలు - చమురు, గ్యాస్, పీట్, షేల్ - కార్బన్ ప్రాతిపదికన నిర్మించబడ్డాయి, బొగ్గు ముఖ్యంగా కార్బన్‌లో సమృద్ధిగా ఉంటుంది. చాలా కార్బన్ ఖనిజాలలో కేంద్రీకృతమై ఉంది - సున్నపురాయి CaCO 3 మరియు డోలమైట్ CaMg(CO 3) 2, ఇవి ఆల్కలీన్ ఎర్త్ లోహాల లవణాలు మరియు బలహీనమైన కార్బోనిక్ ఆమ్లం H 2 CO 3.
ముఖ్యమైన అంశాలలో, కార్బన్ చాలా ముఖ్యమైనది: మన గ్రహం మీద జీవితం కార్బన్ ఆధారంగా నిర్మించబడింది. ఎందుకు? ఈ ప్రశ్నకు సమాధానం D.I. మెండలీవ్ రచించిన “ఫండమెంటల్స్ ఆఫ్ కెమిస్ట్రీ”లో కనుగొనబడింది: “కార్బన్ ప్రకృతిలో స్వేచ్ఛగా మరియు అనుసంధానించే స్థితిలో, చాలా భిన్నమైన రూపాలు మరియు రకాల్లో కనుగొనబడింది... ప్రతిదానితో కనెక్ట్ అయ్యే కార్బన్ అణువుల సామర్థ్యం ఇతర మరియు సంక్లిష్ట కణాలు అన్ని కార్బన్ సమ్మేళనాలలో వ్యక్తమవుతాయి... ఏ మూలకంలోనూ... సంక్లిష్టత సామర్థ్యం కార్బన్‌లో ఉన్నంత మేరకు అభివృద్ధి చెందిందా... ఏ జత మూలకాలు కార్బన్ మరియు హైడ్రోజన్ వంటి సమ్మేళనాలను ఇవ్వవు. ."
నిజానికి, కార్బన్ పరమాణువులు ఒకదానికొకటి మరియు అనేక ఇతర మూలకాల పరమాణువులతో వివిధ మార్గాల్లో మిళితం చేయగలవు, భారీ రకాల పదార్థాలను ఏర్పరుస్తాయి. వారి రసాయన బంధాలు సహజ కారకాల ప్రభావంతో ఏర్పడతాయి మరియు నాశనం చేయబడతాయి. ప్రకృతిలో కార్బన్ చక్రం ఈ విధంగా పుడుతుంది: వాతావరణం నుండి - మొక్కలలోకి, మొక్కల నుండి - జంతు జీవులలోకి, వాటి నుండి - నిర్జీవ స్వభావం, మొదలైనవి. కార్బన్ ఉన్న చోట, వివిధ రకాల పదార్థాలు ఉన్నాయి, అక్కడ కార్బన్ ఉంటుంది, పరమాణు నిర్మాణంలో అత్యంత వైవిధ్యమైన నిర్మాణాలు ఉన్నాయి (చూడండి. హైడ్రోకార్బన్లు).
భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లో కార్బన్ చేరడం అనేది కరగని కార్బోనేట్‌ల రూపంలో అవక్షేపించబడిన అనేక ఇతర మూలకాల చేరడంతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. CO 2 మరియు కార్బోనిక్ ఆమ్లం భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లో ముఖ్యమైన జియోకెమికల్ పాత్రను పోషిస్తాయి. అగ్నిపర్వతం సమయంలో భారీ మొత్తంలో CO 2 విడుదలవుతుంది - భూమి యొక్క చరిత్రలో ఇది జీవగోళానికి కార్బన్ యొక్క ప్రధాన మూలం.
అకర్బన కార్బన్ సమ్మేళనాలు సేంద్రీయ వాటి కంటే చాలా చిన్నవి. వజ్రం, గ్రాఫైట్ మరియు బొగ్గు రూపంలో ఉన్న కార్బన్ వేడిచేసినప్పుడు మాత్రమే కలుస్తుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఇది లోహాలు మరియు బోరాన్ వంటి కొన్ని నాన్‌మెటల్స్‌తో కలిసి కార్బైడ్‌లను ఏర్పరుస్తుంది.
అకర్బన కార్బన్ సమ్మేళనాలలో, కార్బోనిక్ యాసిడ్ లవణాలు, కార్బన్ డయాక్సైడ్ CO 2 (కార్బన్ డయాక్సైడ్) మరియు కార్బన్ మోనాక్సైడ్ CO వంటివి బాగా తెలిసినవి. చాలా తక్కువగా తెలిసిన మూడవ ఆక్సైడ్, C 3 O 2 - అసహ్యకరమైన, ఘాటైన వాసనతో రంగులేని వాయువు.
భూమి యొక్క వాతావరణంలో 2.3 10 12 టన్నుల CO 2 డయాక్సైడ్ ఉంది, ఇది శ్వాసక్రియ మరియు దహన ఉత్పత్తి. మొక్కల అభివృద్ధికి ఇది కార్బన్ యొక్క ప్రధాన వనరు. కార్బన్ మోనాక్సైడ్ CO, కార్బన్ మోనాక్సైడ్ అని పిలుస్తారు, ఇంధనం యొక్క అసంపూర్ణ దహన సమయంలో ఏర్పడుతుంది: కారు ఎగ్జాస్ట్ వాయువులలో మొదలైనవి.
పరిశ్రమలో, కార్బన్ మోనాక్సైడ్ CO తగ్గించే ఏజెంట్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది (ఉదాహరణకు, బ్లాస్ట్ ఫర్నేస్‌లలో కాస్ట్ ఇనుమును కరిగించే సమయంలో) మరియు సేంద్రీయ పదార్థాల సంశ్లేషణ కోసం (ఉదాహరణకు, ప్రతిచర్య ప్రకారం మిథైల్ ఆల్కహాల్: CO + 2H 2 → CH 3 ( OH).
ఎలిమెంటల్ కార్బన్ యొక్క అత్యంత ప్రసిద్ధ అలోట్రోపిక్ మార్పులు: వజ్రం- ప్రాదేశిక, వాల్యూమెట్రిక్ నిర్మాణం యొక్క అకర్బన పాలిమర్; గ్రాఫైట్- ప్లానర్ నిర్మాణం యొక్క పాలిమర్; కార్బైన్- కార్బన్ యొక్క సరళ పాలిమర్, రెండు రూపాల్లో ఉనికిలో ఉంది, రసాయన బంధాల స్వభావం మరియు ప్రత్యామ్నాయంలో భిన్నంగా ఉంటుంది; రెండు డైమెన్షనల్ సవరణ గ్రాఫేన్; కార్బన్ సూక్ష్మనాళికలుస్థూపాకార నిర్మాణం. (అలోట్రోపి చూడండి).
డైమండ్- కార్బన్ యొక్క స్ఫటికాకార రూపం, అరుదైన ఖనిజం, స్ఫటికాకార బోరాన్ నైట్రైడ్ మినహా అన్ని సహజ మరియు అన్ని కృత్రిమ పదార్ధాల కంటే కాఠిన్యంలో ఉన్నతమైనది. పెద్ద డైమండ్ స్ఫటికాలు, కత్తిరించిన తర్వాత, అత్యంత విలువైన రాళ్ళుగా మారుతాయి - వజ్రాలు.
17వ శతాబ్దం చివరిలో. ఫ్లోరెంటైన్ శాస్త్రవేత్తలు అవెరానీ మరియు టార్డ్జియోనీ అనేక చిన్న వజ్రాలను ఒక పెద్ద వజ్రంలో కలపడానికి ప్రయత్నించారు, వాటిని మండే గాజును ఉపయోగించి సూర్యకిరణాలతో వేడి చేశారు. వజ్రాలు అదృశ్యమయ్యాయి, గాలిలో కాలిపోయాయి... సుమారు వంద సంవత్సరాల క్రితం ఫ్రెంచ్ రసాయన శాస్త్రవేత్త ఎ. లావోసియర్ 1772లో ఈ ప్రయోగాన్ని పునరావృతం చేయడమే కాకుండా, వజ్రం అదృశ్యం కావడానికి గల కారణాలను కూడా వివరించాడు: విలువైన వజ్రం యొక్క క్రిస్టల్ కాలిపోయింది. ఇతర ప్రయోగాలలో భాస్వరం మరియు బొగ్గులో కాల్చిన ముక్కలు అదే విధంగా. మరియు 1797 లో మాత్రమే, ఆంగ్ల శాస్త్రవేత్త S. టెన్నాంట్ డైమండ్ మరియు బొగ్గు యొక్క స్వభావం యొక్క గుర్తింపును నిరూపించాడు. బొగ్గు మరియు వజ్రాల సమాన ద్రవ్యరాశిని దహనం చేసిన తర్వాత కార్బన్ డయాక్సైడ్ వాల్యూమ్‌లు ఒకే విధంగా ఉన్నాయని అతను కనుగొన్నాడు. దీని తరువాత, అధిక ఉష్ణోగ్రతలు మరియు పీడనాల వద్ద గ్రాఫైట్, బొగ్గు మరియు కార్బన్ కలిగిన పదార్థాల నుండి కృత్రిమంగా వజ్రాన్ని పొందేందుకు అనేక ప్రయత్నాలు జరిగాయి. కొన్నిసార్లు ఈ ప్రయోగాల తర్వాత చిన్న వజ్రం లాంటి స్ఫటికాలు కనుగొనబడ్డాయి, కానీ విజయవంతమైన ప్రయోగాలు ఎప్పుడూ సాధ్యం కాలేదు.
1939లో సోవియట్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త O.I. లేపన్స్కీ గ్రాఫైట్ డైమండ్‌గా మారగల పరిస్థితులను లెక్కించిన తర్వాత డైమండ్ సంశ్లేషణ సాధ్యమైంది (సుమారు 60,000 atm, ఉష్ణోగ్రత 1600-2000 °C). 50వ దశకంలో. శతాబ్దం, USSR తో సహా అనేక దేశాలలో దాదాపు ఏకకాలంలో, కృత్రిమ వజ్రాలు పారిశ్రామిక పరిస్థితులలో ఉత్పత్తి చేయబడ్డాయి. ఈ రోజుల్లో, ఒక దేశీయ పారిశ్రామిక సంస్థాపన (1 క్యారెట్ = 0.2 గ్రా) నుండి ప్రతిరోజూ 2000 క్యారెట్ల కృత్రిమ వజ్రాలు ఉత్పత్తి చేయబడతాయి. డ్రిల్లింగ్ రిగ్‌ల డైమండ్ బిట్స్, డైమండ్ కట్టింగ్ టూల్స్, డైమండ్ చిప్స్‌తో గ్రౌండింగ్ వీల్స్ విశ్వసనీయంగా మరియు చాలా కాలం పాటు పనిచేస్తాయి. కృత్రిమ వజ్రాలు, సహజ స్ఫటికాలు వంటివి, ఆధునిక సాంకేతికతలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి.
మరొక పూర్తిగా కార్బన్ పాలిమర్ ఆచరణలో మరింత విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది - గ్రాఫైట్. గ్రాఫైట్ స్ఫటికంలో, అదే విమానంలో ఉండే కార్బన్ పరమాణువులు సాధారణ షట్కోణాలకు గట్టిగా కట్టుబడి ఉంటాయి. సాధారణ ముఖాలు కలిగిన షడ్భుజులు ప్యాక్ ప్లేన్‌లను ఏర్పరుస్తాయి. వివిధ స్టాక్‌ల కార్బన్ పరమాణువుల మధ్య బంధాలు బలహీనంగా ఉంటాయి. అదనంగా, వివిధ విమానాల కార్బన్ అణువుల మధ్య దూరం ఒకే విమానం యొక్క పొరుగు అణువుల మధ్య కంటే దాదాపు 2.5 రెట్లు ఎక్కువ. అందువల్ల, గ్రాఫైట్ క్రిస్టల్‌ను వ్యక్తిగత రేకులుగా విభజించడానికి కొంచెం శక్తి సరిపోతుంది. అందుకే పెన్సిల్‌లోని గ్రాఫైట్ సీసం కాగితంపై గుర్తుగా ఉంటుంది. ఒకే విమానంలో ఉన్న కార్బన్ పరమాణువుల మధ్య బంధాన్ని నాశనం చేయడం సాటిలేని కష్టం. గ్రాఫైట్ యొక్క అధిక రసాయన నిరోధకతకు ఈ బంధాల బలం కారణం. సాంద్రీకృత నైట్రిక్ యాసిడ్ మినహా వేడి ఆల్కాలిస్ మరియు ఆమ్లాలు కూడా దీనిని ప్రభావితం చేయవు.
అధిక రసాయన నిరోధకతతో పాటు, గ్రాఫైట్ కూడా అధిక ఉష్ణ నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది: దీని నుండి తయారైన ఉత్పత్తులను 3700 ° C వరకు ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉపయోగించవచ్చు. విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిర్వహించగల సామర్థ్యం గ్రాఫైట్ అప్లికేషన్ యొక్క అనేక ప్రాంతాలను నిర్ణయించింది. ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగ్, మెటలర్జీ, గన్‌పౌడర్ ఉత్పత్తి మరియు న్యూక్లియర్ టెక్నాలజీలో ఇది అవసరం. అత్యధిక స్వచ్ఛత కలిగిన గ్రాఫైట్ రియాక్టర్ నిర్మాణంలో సమర్థవంతమైన న్యూట్రాన్ మోడరేటర్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది.
లీనియర్ కార్బన్ పాలిమర్ - కార్బైన్ఇప్పటివరకు ఇది పరిమిత స్థాయిలో ఆచరణలో ఉపయోగించబడింది. కార్బైన్ అణువులో, కార్బన్ అణువులు ట్రిపుల్ మరియు సింగిల్ బంధాల ద్వారా ప్రత్యామ్నాయంగా గొలుసులతో అనుసంధానించబడి ఉంటాయి:
−C≡C−C≡C−C≡C−C≡C−C≡C−
ఈ పదార్ధం మొదట 60 ల ప్రారంభంలో సోవియట్ రసాయన శాస్త్రవేత్తలు V.V. కోర్షక్, A.M. స్లాడ్కోవ్, V.I. కసటోచ్కిన్ మరియు Yu.P. కుద్రియావ్ట్సేవ్చే పొందబడింది. USSR అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్ యొక్క ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ ఆర్గానోలెమెంట్ కాంపౌండ్స్ వద్ద. కార్బైన్ సెమీకండక్టింగ్ లక్షణాలను కలిగి ఉంది మరియు కాంతికి గురైనప్పుడు దాని వాహకత బాగా పెరుగుతుంది. మొదటి ఆచరణాత్మక అప్లికేషన్ ఈ ఆస్తిపై ఆధారపడి ఉంటుంది - ఫోటోసెల్స్‌లో.
కార్బైన్ యొక్క మరొక రూపం యొక్క అణువులో - పాలీక్యుములీన్ (β-కార్బైన్), మన దేశంలో కూడా మొదట పొందబడింది, కార్బన్ అణువులు కార్బైన్ కంటే భిన్నంగా అనుసంధానించబడి ఉన్నాయి - డబుల్ బాండ్ల ద్వారా మాత్రమే:
═C═C═C═C═C═C═C═C═C═
విజ్ఞాన శాస్త్రానికి తెలిసిన కర్బన సమ్మేళనాల సంఖ్య - కార్బన్ సమ్మేళనాలు - 7 మిలియన్లకు మించి ఉన్నాయి.పాలిమర్ల రసాయన శాస్త్రం - సహజ మరియు కృత్రిమమైనది - కూడా ప్రధానంగా కార్బన్ సమ్మేళనాల రసాయన శాస్త్రం. సేంద్రీయ కార్బన్ సమ్మేళనాలు సేంద్రీయ రసాయన శాస్త్రం, బయోకెమిస్ట్రీ మరియు సహజ సమ్మేళనాల రసాయన శాస్త్రం వంటి స్వతంత్ర శాస్త్రాలచే అధ్యయనం చేయబడతాయి.
మానవ జీవితంలో కార్బన్ సమ్మేళనాల యొక్క ప్రాముఖ్యత అమూల్యమైనది - స్థిరమైన కార్బన్ ప్రతిచోటా మన చుట్టూ ఉంటుంది: వాతావరణం మరియు లిథోస్పియర్‌లో, మొక్కలు మరియు జంతువులలో, మన బట్టలు మరియు ఆహారంలో.
మునిసిపల్ విద్యా సంస్థ "నికిఫోరోవ్స్కాయా సెకండరీ స్కూల్ నం. 1"
కార్బన్ మరియు దాని ప్రధాన అకర్బన సమ్మేళనాలు
వ్యాసం
పూర్తి చేసినవారు: గ్రేడ్ 9B విద్యార్థి
సిడోరోవ్ అలెగ్జాండర్
ఉపాధ్యాయుడు: సఖారోవా L.N.
డిమిత్రివ్కా 2009
పరిచయం
చాప్టర్ I. కార్బన్ గురించి అన్నీ
1.1 ప్రకృతిలో కార్బన్
1.2 కార్బన్ యొక్క అలోట్రోపిక్ మార్పులు
1.3 కార్బన్ యొక్క రసాయన లక్షణాలు
1.4 కార్బన్ అప్లికేషన్
అధ్యాయం II. అకర్బన కార్బన్ సమ్మేళనాలు
ముగింపు
సాహిత్యం
పరిచయం
కార్బన్ (lat. కార్బోనియం) C అనేది మెండలీవ్ యొక్క ఆవర్తన వ్యవస్థ యొక్క సమూహం IV యొక్క రసాయన మూలకం: పరమాణు సంఖ్య 6, పరమాణు ద్రవ్యరాశి 12.011(1). కార్బన్ అణువు యొక్క నిర్మాణాన్ని పరిశీలిద్దాం. కార్బన్ అణువు యొక్క బాహ్య శక్తి స్థాయి నాలుగు ఎలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉంటుంది. దానిని గ్రాఫికల్‌గా వర్ణిద్దాం:
కార్బన్ పురాతన కాలం నుండి ప్రసిద్ది చెందింది మరియు ఈ మూలకాన్ని కనుగొన్న వ్యక్తి పేరు తెలియదు.
17వ శతాబ్దం చివరిలో. ఫ్లోరెంటైన్ శాస్త్రవేత్తలు అవెరానీ మరియు టార్డ్జియోనీ అనేక చిన్న వజ్రాలను ఒక పెద్ద వజ్రంలో కలపడానికి ప్రయత్నించారు మరియు సూర్యరశ్మిని ఉపయోగించి మండే గాజుతో వాటిని వేడి చేశారు. గాలిలో కాలిపోతూ వజ్రాలు మాయమయ్యాయి. 1772లో, ఫ్రెంచ్ రసాయన శాస్త్రవేత్త A. లావోసియర్ వజ్రాలు కాల్చినప్పుడు, CO 2 ఏర్పడుతుందని చూపించాడు. 1797లో మాత్రమే ఆంగ్ల శాస్త్రవేత్త S. టెన్నాంట్ గ్రాఫైట్ మరియు బొగ్గు యొక్క స్వభావం యొక్క గుర్తింపును నిరూపించాడు. బొగ్గు మరియు వజ్రాన్ని సమాన మొత్తంలో కాల్చిన తర్వాత, కార్బన్ మోనాక్సైడ్ (IV) వాల్యూమ్‌లు ఒకే విధంగా మారాయి.
వివిధ రకాల కార్బన్ సమ్మేళనాలు, దాని పరమాణువులు ఒకదానితో ఒకటి మరియు ఇతర మూలకాల అణువులను వివిధ మార్గాల్లో కలపడం ద్వారా వివరించబడ్డాయి, ఇతర మూలకాలలో కార్బన్ యొక్క ప్రత్యేక స్థానాన్ని నిర్ణయిస్తుంది.
అధ్యాయం I . కార్బన్ గురించి అంతా
1.1 ప్రకృతిలో కార్బన్
కార్బన్ స్వేచ్చా స్థితిలో మరియు సమ్మేళనాల రూపంలో ప్రకృతిలో కనిపిస్తుంది.
ఉచిత కార్బన్ డైమండ్, గ్రాఫైట్ మరియు కార్బైన్ రూపంలో ఏర్పడుతుంది.
వజ్రాలు చాలా అరుదు. తెలిసిన అతిపెద్ద వజ్రం, కల్లినన్, 1905లో దక్షిణాఫ్రికాలో కనుగొనబడింది, బరువు 621.2 గ్రా మరియు 10x6.5x5 సెం.మీ. మాస్కోలోని డైమండ్ ఫండ్ ప్రపంచంలోని అతిపెద్ద మరియు అందమైన వజ్రాలలో ఒకటి - "ఓర్లోవ్" (37.92 గ్రా) .
డైమండ్ దాని పేరు గ్రీకు నుండి వచ్చింది. "అడమాస్" - అజేయమైనది, నాశనం చేయలేనిది. అత్యంత ముఖ్యమైన వజ్రాల నిక్షేపాలు దక్షిణాఫ్రికా, బ్రెజిల్ మరియు యాకుటియాలో ఉన్నాయి.
గ్రాఫైట్ యొక్క పెద్ద నిక్షేపాలు జర్మనీ, శ్రీలంక, సైబీరియా మరియు ఆల్టైలో ఉన్నాయి.
ప్రధాన కార్బన్-కలిగిన ఖనిజాలు: మాగ్నసైట్ MgCO 3, కాల్సైట్ (లైమ్ స్పార్, సున్నపురాయి, పాలరాయి, సుద్ద) CaCO 3, డోలమైట్ CaMg(CO 3) 2, మొదలైనవి.
అన్ని శిలాజ ఇంధనాలు - చమురు, గ్యాస్, పీట్, బొగ్గు మరియు గోధుమ బొగ్గు, పొట్టు - కార్బన్ ఆధారంగా నిర్మించబడ్డాయి. 99% C వరకు ఉన్న కొన్ని శిలాజ బొగ్గులు కార్బన్‌కు దగ్గరగా ఉంటాయి.
భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లో కార్బన్ వాటా 0.1%.
కార్బన్ మోనాక్సైడ్ (IV) CO 2 రూపంలో, కార్బన్ వాతావరణంలోకి ప్రవేశిస్తుంది. పెద్ద మొత్తంలో CO 2 హైడ్రోస్పియర్‌లో కరిగిపోతుంది.
1.2 కార్బన్ యొక్క అలోట్రోపిక్ మార్పులు
ఎలిమెంటరీ కార్బన్ మూడు అలోట్రోపిక్ మార్పులను ఏర్పరుస్తుంది: డైమండ్, గ్రాఫైట్, కార్బైన్.
1. డైమండ్ అనేది రంగులేని, పారదర్శకమైన స్ఫటికాకార పదార్థం, ఇది కాంతి కిరణాలను చాలా బలంగా వక్రీభవిస్తుంది. వజ్రంలోని కార్బన్ పరమాణువులు sp 3 హైబ్రిడైజేషన్ స్థితిలో ఉన్నాయి. ఉత్తేజిత స్థితిలో, కార్బన్ పరమాణువులలోని వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్‌లు జత చేయబడి నాలుగు జతకాని ఎలక్ట్రాన్‌లు ఏర్పడతాయి. రసాయన బంధాలు ఏర్పడినప్పుడు, ఎలక్ట్రాన్ మేఘాలు ఒకే పొడుగు ఆకారాన్ని పొందుతాయి మరియు అంతరిక్షంలో ఉంటాయి, తద్వారా వాటి అక్షాలు టెట్రాహెడ్రాన్ యొక్క శీర్షాల వైపు మళ్లించబడతాయి. ఈ మేఘాల పైభాగాలు ఇతర కార్బన్ పరమాణువుల మేఘాలతో అతివ్యాప్తి చెందినప్పుడు, సమయోజనీయ బంధాలు 109°28" కోణంలో ఏర్పడతాయి మరియు వజ్రం యొక్క పరమాణు క్రిస్టల్ లాటిస్ లక్షణం ఏర్పడుతుంది.
డైమండ్‌లోని ప్రతి కార్బన్ పరమాణువు చుట్టూ మరో నాలుగు ఉన్నాయి, దాని నుండి టెట్రాహెడ్రాన్‌ల మధ్య నుండి శీర్షాల వరకు దిశలలో ఉన్నాయి. టెట్రాహెడ్రాలోని పరమాణువుల మధ్య దూరం 0.154 nm. అన్ని కనెక్షన్ల బలం ఒకే విధంగా ఉంటుంది. అందువలన, వజ్రంలోని పరమాణువులు చాలా గట్టిగా "ప్యాక్" చేయబడతాయి. 20°C వద్ద, వజ్రం యొక్క సాంద్రత 3.515 g/cm 3. ఇది దాని అసాధారణమైన కాఠిన్యాన్ని వివరిస్తుంది. డైమండ్ విద్యుత్ యొక్క పేలవమైన కండక్టర్.
1961లో, సోవియట్ యూనియన్ గ్రాఫైట్ నుండి సింథటిక్ వజ్రాల పారిశ్రామిక ఉత్పత్తిని ప్రారంభించింది.
వజ్రాల యొక్క పారిశ్రామిక సంశ్లేషణ వేల MPa ఒత్తిడిని మరియు 1500 నుండి 3000 ° C వరకు ఉష్ణోగ్రతలను ఉపయోగిస్తుంది. ఈ ప్రక్రియ ఉత్ప్రేరకాల సమక్షంలో నిర్వహించబడుతుంది, ఇది కొన్ని లోహాలు కావచ్చు, ఉదాహరణకు Ni. ఏర్పడిన వజ్రాలలో ఎక్కువ భాగం చిన్న స్ఫటికాలు మరియు డైమండ్ డస్ట్.
1000 ° C కంటే ఎక్కువ గాలిని యాక్సెస్ చేయకుండా వేడి చేసినప్పుడు, డైమండ్ గ్రాఫైట్‌గా మారుతుంది. 1750°C వద్ద, డైమండ్ గ్రాఫైట్‌గా మారడం త్వరగా జరుగుతుంది.
డైమండ్ నిర్మాణం
2. గ్రాఫైట్ అనేది బూడిద-నలుపు స్ఫటికాకార పదార్థం, ఇది మెటాలిక్ షీన్‌తో ఉంటుంది, స్పర్శకు జిడ్డుగా ఉంటుంది మరియు కాగితం కంటే తక్కువ కాఠిన్యం ఉంటుంది.
గ్రాఫైట్ స్ఫటికాలలోని కార్బన్ అణువులు sp 2 హైబ్రిడైజేషన్ స్థితిలో ఉన్నాయి: వాటిలో ప్రతి ఒక్కటి పొరుగు అణువులతో మూడు సమయోజనీయ σ బంధాలను ఏర్పరుస్తాయి. బాండ్ దిశల మధ్య కోణాలు 120°. ఫలితంగా సాధారణ షడ్భుజులతో రూపొందించబడిన గ్రిడ్. పొర లోపల కార్బన్ అణువుల ప్రక్కనే ఉన్న కేంద్రకాల మధ్య దూరం 0.142 nm. గ్రాఫైట్‌లోని ప్రతి కార్బన్ అణువు యొక్క బయటి పొరలోని నాల్గవ ఎలక్ట్రాన్ హైబ్రిడైజేషన్‌లో పాల్గొనని p కక్ష్యను ఆక్రమిస్తుంది.
కార్బన్ అణువుల యొక్క నాన్-హైబ్రిడ్ ఎలక్ట్రాన్ మేఘాలు పొర యొక్క సమతలానికి లంబంగా ఉంటాయి మరియు ఒకదానికొకటి అతివ్యాప్తి చెందుతూ, డీలోకలైజ్డ్ σ బంధాలను ఏర్పరుస్తాయి. గ్రాఫైట్ క్రిస్టల్‌లోని ప్రక్కనే ఉన్న పొరలు ఒకదానికొకటి 0.335 nm దూరంలో ఉన్నాయి మరియు ఒకదానికొకటి బలహీనంగా అనుసంధానించబడి ఉంటాయి, ప్రధానంగా వాన్ డెర్ వాల్స్ దళాలు. అందువల్ల, గ్రాఫైట్ తక్కువ యాంత్రిక బలాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు సులభంగా రేకులుగా విడిపోతుంది, అవి చాలా బలంగా ఉంటాయి. గ్రాఫైట్‌లోని కార్బన్ అణువుల పొరల మధ్య బంధం పాక్షికంగా లోహ స్వభావం కలిగి ఉంటుంది. గ్రాఫైట్ విద్యుత్తును బాగా నిర్వహిస్తుందనే వాస్తవాన్ని ఇది వివరిస్తుంది, కానీ లోహాల వలె కాదు.
గ్రాఫైట్ నిర్మాణం
గ్రాఫైట్‌లోని భౌతిక లక్షణాలు దిశలలో బాగా మారుతూ ఉంటాయి - కార్బన్ అణువుల పొరలకు లంబంగా మరియు సమాంతరంగా ఉంటాయి.
గాలి యాక్సెస్ లేకుండా వేడి చేసినప్పుడు, గ్రాఫైట్ 3700 ° C వరకు ఎటువంటి మార్పులకు గురికాదు. పేర్కొన్న ఉష్ణోగ్రత వద్ద, అది కరగకుండా ఉత్కృష్టంగా ఉంటుంది.
కృత్రిమ గ్రాఫైట్ గాలి యాక్సెస్ లేకుండా ఎలక్ట్రిక్ ఫర్నేస్‌లలో 3000 ° C వద్ద బొగ్గు యొక్క ఉత్తమ గ్రేడ్‌ల నుండి ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది.
గ్రాఫైట్ ఉష్ణోగ్రతలు మరియు పీడనాల విస్తృత శ్రేణిలో థర్మోడైనమిక్‌గా స్థిరంగా ఉంటుంది, కాబట్టి ఇది కార్బన్ యొక్క ప్రామాణిక స్థితిగా అంగీకరించబడుతుంది. గ్రాఫైట్ సాంద్రత 2.265 g/cm3.
3. కార్బిన్ ఒక చక్కటి స్ఫటికాకార నల్లటి పొడి. దాని స్ఫటిక నిర్మాణంలో, కార్బన్ పరమాణువులు సరళ గొలుసులలో ఒకే మరియు ట్రిపుల్ బంధాలను ప్రత్యామ్నాయం చేయడం ద్వారా అనుసంధానించబడి ఉంటాయి:
−С≡С−С≡С−С≡С−
ఈ పదార్ధం మొదట వి.వి. కోర్షక్, A.M. స్లాడ్కోవ్, V.I. కసటోచ్కిన్, యు.పి. XX శతాబ్దం 60 ల ప్రారంభంలో కుద్రియావ్ట్సేవ్.
కార్బైన్ వివిధ రూపాల్లో ఉంటుందని మరియు కార్బన్ పరమాణువులు ద్వంద్వ బంధాల ద్వారా అనుసంధానించబడిన పాలీఅసిటిలీన్ మరియు పాలీక్యుములీన్ గొలుసులు రెండింటినీ కలిగి ఉంటాయని తదనంతరం చూపబడింది:
C=C=C=C=C=C=
తరువాత, కార్బైన్ ప్రకృతిలో కనుగొనబడింది - ఉల్క పదార్థంలో.
కార్బైన్ సెమీకండక్టింగ్ లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది; కాంతికి గురైనప్పుడు, దాని వాహకత బాగా పెరుగుతుంది. వివిధ రకాల బంధాల ఉనికి మరియు క్రిస్టల్ లాటిస్‌లో కార్బన్ అణువుల గొలుసులను వేసే వివిధ మార్గాల కారణంగా, కార్బైన్ యొక్క భౌతిక లక్షణాలు విస్తృత పరిమితుల్లో మారవచ్చు. 2000 ° C కంటే ఎక్కువ గాలిని యాక్సెస్ చేయకుండా వేడి చేసినప్పుడు, కార్బైన్ స్థిరంగా ఉంటుంది; సుమారు 2300 ° C ఉష్ణోగ్రత వద్ద, గ్రాఫైట్‌కు దాని పరివర్తన గమనించవచ్చు.
సహజ కార్బన్‌లో రెండు ఐసోటోపులు (98.892%) మరియు (1.108%) ఉంటాయి. అదనంగా, కృత్రిమంగా ఉత్పత్తి చేయబడిన రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్ యొక్క చిన్న మిశ్రమాలు వాతావరణంలో కనుగొనబడ్డాయి.
గతంలో, బొగ్గు, మసి మరియు కోక్ స్వచ్ఛమైన కార్బన్‌తో సమానంగా ఉంటాయి మరియు వజ్రం మరియు గ్రాఫైట్ లక్షణాలలో విభిన్నంగా ఉంటాయి, ఇది కార్బన్ యొక్క స్వతంత్ర అలోట్రోపిక్ సవరణను సూచిస్తుంది ("నిరాకార కార్బన్"). అయినప్పటికీ, ఈ పదార్ధాలు చిన్న స్ఫటికాకార కణాలను కలిగి ఉన్నాయని కనుగొనబడింది, దీనిలో కార్బన్ అణువులు గ్రాఫైట్‌లో అదే విధంగా బంధించబడతాయి.
4. బొగ్గు - చక్కగా గ్రౌండ్ గ్రాఫైట్. గాలి యాక్సెస్ లేకుండా కార్బన్-కలిగిన సమ్మేళనాల ఉష్ణ కుళ్ళిపోయే సమయంలో ఇది ఏర్పడుతుంది. బొగ్గులు అవి పొందిన పదార్ధం మరియు ఉత్పత్తి పద్ధతిని బట్టి లక్షణాలలో గణనీయంగా మారుతూ ఉంటాయి. వారు ఎల్లప్పుడూ వారి లక్షణాలను ప్రభావితం చేసే మలినాలను కలిగి ఉంటారు. బొగ్గు యొక్క అతి ముఖ్యమైన రకాలు కోక్, బొగ్గు మరియు మసి.
గాలి అందుబాటులో లేకుండా బొగ్గును వేడి చేయడం ద్వారా కోక్ ఉత్పత్తి అవుతుంది.
గాలికి ప్రవేశం లేకుండా కలపను వేడి చేసినప్పుడు బొగ్గు ఏర్పడుతుంది.
సూట్ చాలా చక్కటి గ్రాఫైట్ స్ఫటికాకార పొడి. పరిమిత గాలి యాక్సెస్‌తో హైడ్రోకార్బన్‌ల (సహజ వాయువు, ఎసిటిలీన్, టర్పెంటైన్, మొదలైనవి) దహనం ద్వారా ఏర్పడుతుంది.
సక్రియం చేయబడిన కార్బన్లు ప్రధానంగా కార్బన్‌తో కూడిన పోరస్ పారిశ్రామిక యాడ్సోర్బెంట్‌లు. శోషణం అంటే ఘనపదార్థాల ఉపరితలం ద్వారా వాయువులు మరియు కరిగిన పదార్థాలను గ్రహించడం. సక్రియం చేయబడిన కార్బన్లు ఘన ఇంధనం (పీట్, గోధుమ మరియు గట్టి బొగ్గు, ఆంత్రాసైట్), కలప మరియు దాని ప్రాసెస్ చేయబడిన ఉత్పత్తులు (బొగ్గు, సాడస్ట్, కాగితం వ్యర్థాలు), తోలు పరిశ్రమ వ్యర్థాలు మరియు ఎముకలు వంటి జంతు పదార్థాల నుండి పొందబడతాయి. బొగ్గు, అధిక యాంత్రిక బలంతో, కొబ్బరికాయలు మరియు ఇతర గింజల పెంకుల నుండి మరియు పండ్ల విత్తనాల నుండి ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది. బొగ్గు యొక్క నిర్మాణం అన్ని పరిమాణాల రంధ్రాల ద్వారా సూచించబడుతుంది, అయినప్పటికీ, శోషణ సామర్థ్యం మరియు శోషణ రేటు యూనిట్ ద్రవ్యరాశికి మైక్రోపోర్‌ల కంటెంట్ లేదా గ్రాన్యూల్స్ వాల్యూమ్ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. క్రియాశీల కార్బన్‌ను ఉత్పత్తి చేసేటప్పుడు, ప్రారంభ పదార్థం మొదట గాలికి ప్రాప్యత లేకుండా వేడి చికిత్సకు లోబడి ఉంటుంది, దీని ఫలితంగా తేమ మరియు పాక్షికంగా రెసిన్లు దాని నుండి తొలగించబడతాయి. ఈ సందర్భంలో, బొగ్గు యొక్క పెద్ద-పోరస్ నిర్మాణం ఏర్పడుతుంది. మైక్రోపోరస్ నిర్మాణాన్ని పొందడానికి, క్రియాశీలతను గ్యాస్ లేదా ఆవిరితో ఆక్సీకరణం చేయడం ద్వారా లేదా రసాయన కారకాలతో చికిత్స చేయడం ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది.
1.3 కార్బన్ యొక్క రసాయన లక్షణాలు
సాధారణ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, డైమండ్, గ్రాఫైట్ మరియు బొగ్గు రసాయనికంగా జడత్వం కలిగి ఉంటాయి, కానీ అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద వాటి కార్యకలాపాలు పెరుగుతాయి. కార్బన్ యొక్క ప్రధాన రూపాల నిర్మాణం నుండి క్రింది విధంగా, బొగ్గు గ్రాఫైట్ మరియు ముఖ్యంగా వజ్రం కంటే సులభంగా ప్రతిస్పందిస్తుంది. గ్రాఫైట్ డైమండ్ కంటే ఎక్కువ రియాక్టివ్‌గా ఉండటమే కాకుండా, కొన్ని పదార్ధాలతో చర్య జరిపినప్పుడు, డైమండ్ ఏర్పడని ఉత్పత్తులను ఏర్పరుస్తుంది.
1. ఆక్సిడైజింగ్ ఏజెంట్‌గా, కార్బన్ అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కొన్ని లోహాలతో చర్య జరిపి కార్బైడ్‌లను ఏర్పరుస్తుంది:
ZS + 4Al = Al 4 C 3 (అల్యూమినియం కార్బైడ్).
2. హైడ్రోజన్‌తో, బొగ్గు మరియు గ్రాఫైట్ హైడ్రోకార్బన్‌లను ఏర్పరుస్తాయి. సరళమైన ప్రతినిధి - మీథేన్ CH 4 - అధిక ఉష్ణోగ్రత (600-1000 ° C) వద్ద Ni ఉత్ప్రేరకం సమక్షంలో పొందవచ్చు:
C + 2H 2 CH 4.
3. ఆక్సిజన్‌తో పరస్పర చర్య చేసినప్పుడు, కార్బన్ లక్షణాలను తగ్గించడం ప్రదర్శిస్తుంది. ఏదైనా అలోట్రోపిక్ మార్పు యొక్క కార్బన్ యొక్క పూర్తి దహనంతో, కార్బన్ మోనాక్సైడ్ (IV) ఏర్పడుతుంది:
C + O 2 = CO 2.
అసంపూర్ణ దహనం కార్బన్ మోనాక్సైడ్ (II) CO ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది:
C + O 2 = 2CO.
రెండు ప్రతిచర్యలు ఎక్సోథర్మిక్.
4. మెటల్ ఆక్సైడ్‌లతో (జింక్, కాపర్, సీసం మొదలైనవి) సంకర్షణ చెందుతున్నప్పుడు బొగ్గు యొక్క తగ్గించే లక్షణాలు ప్రత్యేకంగా ఉచ్ఛరించబడతాయి, ఉదాహరణకు:
C + 2CuO = CO 2 + 2Cu,
C + 2ZnO = CO 2 + 2Zn.
లోహశాస్త్రం యొక్క అతి ముఖ్యమైన ప్రక్రియ-ధాతువుల నుండి లోహాలను కరిగించడం-ఈ ప్రతిచర్యలపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
ఇతర సందర్భాల్లో, ఉదాహరణకు, కాల్షియం ఆక్సైడ్తో పరస్పర చర్య చేసినప్పుడు, కార్బైడ్లు ఏర్పడతాయి:
CaO + 3S = CaC 2 + CO.
5. బొగ్గు వేడి గాఢమైన సల్ఫ్యూరిక్ మరియు నైట్రిక్ ఆమ్లాలతో ఆక్సీకరణం చెందుతుంది:
C + 2H 2 SO 4 = CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O,
3S + 4HNO 3 = 3SO 2 + 4NO + 2H 2 O.
కార్బన్ యొక్క ఏదైనా రూపం క్షారాలకు నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది!
1.4 కార్బన్ అప్లికేషన్
వజ్రాలు వివిధ కఠినమైన పదార్థాలను ప్రాసెస్ చేయడానికి, గాజును కత్తిరించడానికి, గ్రౌండింగ్ చేయడానికి, డ్రిల్లింగ్ మరియు చెక్కడానికి మరియు రాళ్లను డ్రిల్లింగ్ చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. వజ్రాలు, పాలిష్ మరియు కట్ తర్వాత, నగలుగా ఉపయోగించే వజ్రాలుగా రూపాంతరం చెందుతాయి.
ఆధునిక పరిశ్రమకు గ్రాఫైట్ అత్యంత విలువైన పదార్థం. గ్రాఫైట్ ఫౌండ్రీ అచ్చులు, ద్రవీభవన క్రూసిబుల్స్ మరియు ఇతర వక్రీభవన ఉత్పత్తులను తయారు చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. అధిక రసాయన నిరోధకత కారణంగా, గ్రాఫైట్ లోపలి భాగంలో గ్రాఫైట్ ప్లేట్‌లతో కప్పబడిన పైపులు మరియు ఉపకరణాల తయారీకి ఉపయోగించబడుతుంది. ఎలక్ట్రికల్ పరిశ్రమలో ముఖ్యమైన పరిమాణంలో గ్రాఫైట్ ఉపయోగించబడుతుంది, ఉదాహరణకు ఎలక్ట్రోడ్ల తయారీలో. గ్రాఫైట్‌ను పెన్సిల్స్ మరియు కొన్ని పెయింట్‌లను తయారు చేయడానికి మరియు కందెనగా ఉపయోగిస్తారు. న్యూట్రాన్‌లను మోడరేట్ చేయడానికి న్యూక్లియర్ రియాక్టర్‌లలో చాలా స్వచ్ఛమైన గ్రాఫైట్ ఉపయోగించబడుతుంది.
ఒక లీనియర్ కార్బన్ పాలిమర్, కార్బైన్, అధిక ఉష్ణోగ్రతలు మరియు అల్ట్రా-స్ట్రాంగ్ ఫైబర్‌ల వద్ద పనిచేసే సెమీకండక్టర్ల తయారీకి మంచి పదార్థంగా శాస్త్రవేత్తల దృష్టిని ఆకర్షిస్తోంది.
బొగ్గును మెటలర్జికల్ పరిశ్రమలో మరియు కమ్మరిలో ఉపయోగిస్తారు.
ఖనిజాల నుండి లోహాలను కరిగించడంలో కోక్‌ను తగ్గించే ఏజెంట్‌గా ఉపయోగిస్తారు.
కార్బన్ బ్లాక్ బలాన్ని పెంచడానికి రబ్బరు పూరకంగా ఉపయోగించబడుతుంది, అందుకే కారు టైర్లు నల్లగా ఉంటాయి. సూట్‌ను ప్రింటింగ్ ఇంక్‌లు, ఇంక్ మరియు షూ పాలిష్‌లలో భాగంగా కూడా ఉపయోగిస్తారు.
సక్రియం చేయబడిన కార్బన్లు వివిధ పదార్ధాలను శుద్ధి చేయడానికి, సంగ్రహించడానికి మరియు వేరు చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. యాక్టివేటెడ్ కార్బన్‌లను గ్యాస్ మాస్క్‌లలో ఫిల్లర్లుగా మరియు మెడిసిన్‌లో సోర్బెంట్‌గా ఉపయోగిస్తారు.
అధ్యాయం II . అకర్బన కార్బన్ సమ్మేళనాలు
కార్బన్ రెండు ఆక్సైడ్లను ఏర్పరుస్తుంది - కార్బన్ మోనాక్సైడ్ (II) CO మరియు కార్బన్ మోనాక్సైడ్ (IV) CO 2.
కార్బన్ మోనాక్సైడ్ (II) CO అనేది రంగులేని, వాసన లేని వాయువు, నీటిలో కొద్దిగా కరుగుతుంది. ఇది చాలా విషపూరితమైనది కాబట్టి దీనిని కార్బన్ మోనాక్సైడ్ అంటారు. శ్వాస సమయంలో రక్తంలోకి ప్రవేశించడం, ఇది త్వరగా హిమోగ్లోబిన్‌తో కలిసిపోయి, బలమైన సమ్మేళనం కార్బాక్సిహెమోగ్లోబిన్‌ను ఏర్పరుస్తుంది, తద్వారా ఆక్సిజన్‌ను తీసుకువెళ్లే సామర్థ్యాన్ని హిమోగ్లోబిన్ కోల్పోతుంది.
0.1% CO కలిగిన గాలిని పీల్చినట్లయితే, ఒక వ్యక్తి అకస్మాత్తుగా స్పృహ కోల్పోవచ్చు మరియు చనిపోవచ్చు. ఇంధనం యొక్క అసంపూర్ణ దహన సమయంలో కార్బన్ మోనాక్సైడ్ ఏర్పడుతుంది, అందుకే పొగ గొట్టాలను అకాల మూసివేయడం చాలా ప్రమాదకరం.
కార్బన్ మోనాక్సైడ్ (II), మీకు ఇప్పటికే తెలిసినట్లుగా, ఉప్పు-ఏర్పడే ఆక్సైడ్‌గా వర్గీకరించబడింది, ఎందుకంటే ఇది నాన్-మెటల్ ఆక్సైడ్ అయినందున, ఇది ఆల్కాలిస్ మరియు బేసిక్ ఆక్సైడ్‌లతో చర్య జరిపి ఉప్పు మరియు నీటిని ఏర్పరుస్తుంది, అయితే ఇది గమనించబడదు. .
2CO + O 2 = 2CO 2.
కార్బన్ మోనాక్సైడ్ (II) మెటల్ ఆక్సైడ్ల నుండి ఆక్సిజన్‌ను తొలగించగలదు, అనగా. వాటి ఆక్సైడ్ల నుండి లోహాలను తగ్గించండి.
Fe 2 O 3 + ZSO = 2Fe + ZSO 2.
ఇది కార్బన్ (II) ఆక్సైడ్ యొక్క ఈ లక్షణం, ఇది తారాగణం ఇనుమును కరిగించే సమయంలో లోహశాస్త్రంలో ఉపయోగించబడుతుంది.
కార్బన్ మోనాక్సైడ్ (IV) CO 2 - సాధారణంగా కార్బన్ డయాక్సైడ్ అని పిలుస్తారు - ఇది రంగులేని, వాసన లేని వాయువు. ఇది గాలి కంటే సుమారు ఒకటిన్నర రెట్లు ఎక్కువ. సాధారణ పరిస్థితుల్లో, 1 వాల్యూమ్ కార్బన్ డయాక్సైడ్ 1 వాల్యూమ్ నీటిలో కరిగిపోతుంది.
సుమారు 60 atm ఒత్తిడితో, కార్బన్ డయాక్సైడ్ రంగులేని ద్రవంగా మారుతుంది. ద్రవ కార్బన్ డయాక్సైడ్ ఆవిరైనప్పుడు, దానిలో కొంత భాగం ఘన మంచు లాంటి ద్రవ్యరాశిగా మారుతుంది, ఇది పరిశ్రమలో ఒత్తిడి చేయబడుతుంది - ఇది మీకు తెలిసిన “పొడి మంచు”, ఇది ఆహారాన్ని నిల్వ చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. ఘన కార్బన్ డయాక్సైడ్ పరమాణు జాలకను కలిగి ఉందని మరియు సబ్లిమేషన్ చేయగలదని మీకు ఇప్పటికే తెలుసు.
కార్బన్ డయాక్సైడ్ CO 2 ఒక సాధారణ ఆమ్ల ఆక్సైడ్: ఇది ఆల్కాలిస్‌తో సంకర్షణ చెందుతుంది (ఉదాహరణకు, ఇది సున్నం నీటిలో మేఘాన్ని కలిగిస్తుంది), ప్రాథమిక ఆక్సైడ్లు మరియు నీటితో.
ఇది బర్న్ చేయదు మరియు దహనానికి మద్దతు ఇవ్వదు మరియు అందువల్ల మంటలను ఆర్పడానికి ఉపయోగిస్తారు. అయినప్పటికీ, మెగ్నీషియం కార్బన్ డయాక్సైడ్‌లో మండుతూనే ఉంటుంది, ఆక్సైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది మరియు మసి రూపంలో కార్బన్‌ను విడుదల చేస్తుంది.
CO 2 + 2Mg = 2MgO + C.
హైడ్రోక్లోరిక్, నైట్రిక్ మరియు ఎసిటిక్ ఆమ్లాల ద్రావణాలతో కార్బోనేట్లు - కార్బోనిక్ యాసిడ్ లవణాలను ప్రతిస్పందించడం ద్వారా కార్బన్ డయాక్సైడ్ ఉత్పత్తి అవుతుంది. ప్రయోగశాలలో, సుద్ద లేదా పాలరాయిపై హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం చర్య ద్వారా కార్బన్ డయాక్సైడ్ ఉత్పత్తి అవుతుంది.
CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 0 + C0 2.
పరిశ్రమలో, సున్నపురాయిని కాల్చడం ద్వారా కార్బన్ డయాక్సైడ్ ఉత్పత్తి అవుతుంది:
CaCO 3 = CaO + C0 2.
ఇప్పటికే పేర్కొన్న అప్లికేషన్‌తో పాటు, బొగ్గుపులుసు పానీయాలను తయారు చేయడానికి మరియు సోడాను ఉత్పత్తి చేయడానికి కార్బన్ డయాక్సైడ్ కూడా ఉపయోగించబడుతుంది.
కార్బన్ మోనాక్సైడ్ (IV) నీటిలో కరిగిపోయినప్పుడు, కార్బోనిక్ ఆమ్లం H 2 CO 3 ఏర్పడుతుంది, ఇది చాలా అస్థిరంగా ఉంటుంది మరియు సులభంగా దాని అసలు భాగాలు - కార్బన్ డయాక్సైడ్ మరియు నీరుగా కుళ్ళిపోతుంది.
డైబాసిక్ ఆమ్లంగా, కార్బోనిక్ ఆమ్లం రెండు లవణాల శ్రేణిని ఏర్పరుస్తుంది: మీడియం - కార్బోనేట్లు, ఉదాహరణకు CaCO 3, మరియు ఆమ్ల - హైడ్రోకార్బోనేట్లు, ఉదాహరణకు Ca(HCO 3) 2. కార్బోనేట్లలో, పొటాషియం, సోడియం మరియు అమ్మోనియం లవణాలు మాత్రమే నీటిలో కరుగుతాయి. యాసిడ్ లవణాలు సాధారణంగా నీటిలో కరుగుతాయి.
నీటి సమక్షంలో కార్బన్ డయాక్సైడ్ అధికంగా ఉన్నప్పుడు, కార్బోనేట్లు బైకార్బోనేట్‌లుగా మారవచ్చు. కాబట్టి, కార్బన్ డయాక్సైడ్ సున్నపు నీటి గుండా వెళితే, నీటిలో కరగని కాల్షియం కార్బోనేట్ అవపాతం కారణంగా అది మొదట మేఘావృతమవుతుంది, అయితే కార్బన్ డయాక్సైడ్ యొక్క తదుపరి మార్గంతో, కరిగే కాల్షియం బైకార్బోనేట్ ఏర్పడిన ఫలితంగా మేఘావృతం అదృశ్యమవుతుంది:
CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2.
ఈ ఉప్పు ఉనికిని నీటి తాత్కాలిక కాఠిన్యాన్ని వివరిస్తుంది. ఎందుకు తాత్కాలికం? ఎందుకంటే వేడిచేసినప్పుడు, కరిగే కాల్షియం బైకార్బోనేట్ తిరిగి కరగని కార్బోనేట్‌గా మారుతుంది:
Ca(HCO 3) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 0 + C0 2.
ఈ ప్రతిచర్య బాయిలర్లు, ఆవిరి తాపన పైపులు మరియు ఇంటి కెటిల్స్ గోడలపై స్కేల్ ఏర్పడటానికి దారితీస్తుంది మరియు ప్రకృతిలో, ఈ ప్రతిచర్య ఫలితంగా, గుహలలో వేలాడుతున్న వికారమైన స్టాలక్టైట్లు ఏర్పడతాయి, దీని వైపు స్టాలగ్మిట్‌లు దిగువ నుండి పెరుగుతాయి.
ఇతర కాల్షియం మరియు మెగ్నీషియం లవణాలు, ప్రత్యేకించి క్లోరైడ్లు మరియు సల్ఫేట్లు, నీటికి శాశ్వత కాఠిన్యాన్ని ఇస్తాయి. నీటి స్థిరమైన కాఠిన్యం మరిగే ద్వారా తొలగించబడదు. మీరు మరొక కార్బోనేట్ ఉపయోగించాలి - సోడా.
Na 2 CO 3, ఇది ఈ Ca 2+ అయాన్లను అవక్షేపంగా మారుస్తుంది, ఉదాహరణకు:
CaCl 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ↓ + 2NaCl.
తాత్కాలిక నీటి కాఠిన్యాన్ని తొలగించడానికి బేకింగ్ సోడాను కూడా ఉపయోగించవచ్చు.
యాసిడ్ ద్రావణాలను ఉపయోగించి కార్బోనేట్లు మరియు బైకార్బోనేట్లను గుర్తించవచ్చు: ఆమ్లాలకు గురైనప్పుడు, కార్బన్ డయాక్సైడ్ విడుదల కారణంగా "మరిగే" లక్షణం గమనించబడుతుంది.
ఈ ప్రతిచర్య కార్బోనిక్ యాసిడ్ లవణాలకు గుణాత్మక ప్రతిచర్య.
ముగింపు
భూమిపై ఉన్న అన్ని జీవులు కార్బన్‌పై ఆధారపడి ఉంటాయి. ఒక జీవి యొక్క ప్రతి అణువు కార్బన్ అస్థిపంజరం ఆధారంగా నిర్మించబడింది. కార్బన్ అణువులు జీవగోళంలోని ఒక భాగం (జీవితం ఉన్న భూమి యొక్క ఇరుకైన షెల్) నుండి మరొకదానికి నిరంతరం వలసపోతాయి. ప్రకృతిలో కార్బన్ చక్రం యొక్క ఉదాహరణను ఉపయోగించి, మన గ్రహం మీద జీవితం యొక్క గతిశీలతను మనం కనుగొనవచ్చు.
భూమిపై ఉన్న ప్రధాన కార్బన్ నిల్వలు వాతావరణంలో ఉన్న కార్బన్ డయాక్సైడ్ రూపంలో ఉంటాయి మరియు ప్రపంచ మహాసముద్రంలో కరిగిపోతాయి, అంటే కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO 2). ముందుగా వాతావరణంలోని కార్బన్ డయాక్సైడ్ అణువులను పరిశీలిద్దాం. మొక్కలు ఈ అణువులను గ్రహిస్తాయి, తరువాత, కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియ ద్వారా, కార్బన్ అణువు వివిధ రకాల సేంద్రీయ సమ్మేళనాలుగా మార్చబడుతుంది మరియు తద్వారా మొక్కల నిర్మాణంలో విలీనం చేయబడుతుంది. క్రింద అనేక ఎంపికలు ఉన్నాయి:
1. మొక్కలు చనిపోయే వరకు కార్బన్ మొక్కలలో ఉంటుంది. అప్పుడు వాటి అణువులు శిలీంధ్రాలు మరియు చెదపురుగులు వంటి డికంపోజర్‌లకు (మృత సేంద్రియ పదార్థాలను తినే జీవులు మరియు అదే సమయంలో దానిని సాధారణ అకర్బన సమ్మేళనాలుగా నాశనం చేసే జీవులు) ఆహారంలోకి వెళ్తాయి. చివరికి కార్బన్ వాతావరణంలోకి CO2గా తిరిగి వస్తుంది;
2. మొక్కలను శాకాహారులు తినవచ్చు. ఈ సందర్భంలో, కార్బన్ వాతావరణంలోకి తిరిగి వస్తుంది (జంతువుల శ్వాస ప్రక్రియలో మరియు మరణించిన తర్వాత వాటి కుళ్ళిపోయే సమయంలో), లేదా శాకాహారులను మాంసాహారులు తింటారు (ఈ సందర్భంలో కార్బన్ మళ్లీ వాతావరణంలోని వాతావరణానికి తిరిగి వస్తుంది అదే మార్గాలు);
3. మొక్కలు చనిపోవచ్చు మరియు భూగర్భంలో ముగుస్తుంది. అప్పుడు అవి చివరికి బొగ్గు వంటి శిలాజ ఇంధనాలుగా మారుతాయి.
సముద్రపు నీటిలో అసలు CO 2 అణువును కరిగించే విషయంలో, అనేక ఎంపికలు కూడా సాధ్యమే:
కార్బన్ డయాక్సైడ్ కేవలం వాతావరణంలోకి తిరిగి రావచ్చు (ప్రపంచ మహాసముద్రం మరియు వాతావరణం మధ్య ఈ రకమైన పరస్పర వాయువు మార్పిడి నిరంతరం జరుగుతుంది);
కార్బన్ సముద్రపు మొక్కలు లేదా జంతువుల కణజాలాలలోకి ప్రవేశించవచ్చు. అప్పుడు అది క్రమంగా మహాసముద్రాల అడుగున అవక్షేపాల రూపంలో పేరుకుపోతుంది మరియు చివరికి సున్నపురాయిగా మారుతుంది లేదా అవక్షేపాల నుండి మళ్లీ సముద్రపు నీటిలోకి వెళుతుంది.
కార్బన్ అవక్షేపాలు లేదా శిలాజ ఇంధనాలలో చేర్చబడితే, అది వాతావరణం నుండి తొలగించబడుతుంది. భూమి యొక్క ఉనికిలో, ఈ విధంగా తొలగించబడిన కార్బన్ అగ్నిపర్వత విస్ఫోటనాలు మరియు ఇతర భూఉష్ణ ప్రక్రియల సమయంలో వాతావరణంలోకి విడుదలయ్యే కార్బన్ డయాక్సైడ్ ద్వారా భర్తీ చేయబడింది. ఆధునిక పరిస్థితులలో, ఈ సహజ కారకాలు శిలాజ ఇంధనాల మానవ దహన ఉద్గారాల ద్వారా కూడా భర్తీ చేయబడతాయి. గ్రీన్‌హౌస్ ప్రభావంపై CO 2 ప్రభావం కారణంగా, వాతావరణం అధ్యయనంలో పాల్గొన్న శాస్త్రవేత్తలకు కార్బన్ చక్రం అధ్యయనం ఒక ముఖ్యమైన పనిగా మారింది.
ఈ శోధనలో భాగంగా మొక్కల కణజాలంలో (ఉదాహరణకు, కొత్తగా నాటిన అడవిలో) కనిపించే CO 2 మొత్తాన్ని గుర్తించడం - శాస్త్రవేత్తలు దీనిని కార్బన్ సింక్ అని పిలుస్తారు. CO 2 ఉద్గారాలను పరిమితం చేయడానికి ప్రభుత్వాలు అంతర్జాతీయ ఒప్పందాన్ని చేరుకోవడానికి ప్రయత్నిస్తున్నందున, వ్యక్తిగత దేశాలలో కార్బన్ సింక్‌లు మరియు ఉద్గారాలను సమతుల్యం చేయడం అనేది పారిశ్రామిక దేశాలకు వివాదాస్పదంగా మారింది. అయితే కేవలం అడవులను పెంచడం ద్వారా వాతావరణంలో కార్బన్ డై ఆక్సైడ్ పేరుకుపోవడాన్ని అరికట్టవచ్చని శాస్త్రవేత్తలు అనుమానిస్తున్నారు.
క్లోజ్డ్ ఇంటర్‌కనెక్టడ్ మార్గాల్లో కార్బన్ నిరంతరం భూమి యొక్క జీవగోళంలో తిరుగుతుంది. ప్రస్తుతం, శిలాజ ఇంధనాలను కాల్చడం వల్ల కలిగే పరిణామాలు సహజ ప్రక్రియలకు జోడించబడ్డాయి.
సాహిత్యం:
1. అఖ్మెటోవ్ N.S. కెమిస్ట్రీ 9వ తరగతి: పాఠ్య పుస్తకం. సాధారణ విద్య కోసం పాఠ్యపుస్తకం సంస్థలు. – 2వ ఎడిషన్. – M.: విద్య, 1999. – 175 p.: అనారోగ్యం.
2. గాబ్రిలియన్ O.S. కెమిస్ట్రీ 9వ తరగతి: పాఠ్య పుస్తకం. సాధారణ విద్య కోసం పాఠ్యపుస్తకం సంస్థలు. – 4వ ఎడిషన్. – M.: బస్టర్డ్, 2001. – 224 p.: అనారోగ్యం.
3. గాబ్రిలియన్ O.S. కెమిస్ట్రీ గ్రేడ్‌లు 8-9: పద్ధతి. భత్యం. – 4వ ఎడిషన్. – M.: బస్టర్డ్, 2001. – 128 p.
4. ఎరోషిన్ D.P., షిష్కిన్ E.A. కెమిస్ట్రీలో సమస్యలను పరిష్కరించడానికి పద్ధతులు: పాఠ్య పుస్తకం. భత్యం. – M.: విద్య, 1989. – 176 p.: అనారోగ్యం.
5. Kremenchugskaya M. కెమిస్ట్రీ: ఒక పాఠశాల పిల్లల సూచన పుస్తకం. - M.: ఫిలోల్. సొసైటీ "WORD": LLC "AST పబ్లిషింగ్ హౌస్", 2001. - 478 p.
6. Kritsman V.A. అకర్బన రసాయన శాస్త్రంపై పుస్తకాన్ని చదవడం. – M.: విద్య, 1986. – 273 p.
ఈ పుస్తకంలో, "కార్బన్" అనే పదం చాలా తరచుగా కనిపిస్తుంది: ఆకుపచ్చ ఆకులు మరియు ఇనుము గురించి, ప్లాస్టిక్స్ మరియు స్ఫటికాల గురించి మరియు అనేక ఇతర కథలలో. కార్బన్ - "జన్మ బొగ్గు ఇవ్వడం" - అత్యంత అద్భుతమైన రసాయన మూలకాలలో ఒకటి. దాని చరిత్ర భూమిపై జీవితం యొక్క ఆవిర్భావం మరియు అభివృద్ధి యొక్క చరిత్ర, ఎందుకంటే ఇది భూమిపై ఉన్న అన్ని జీవులలో భాగం.
కార్బన్ ఎలా కనిపిస్తుంది?
కొన్ని ప్రయోగాలు చేద్దాం. పంచదార తీసుకుని గాలి లేకుండా వేడి చేద్దాం. ఇది మొదట కరిగి, గోధుమ రంగులోకి మారుతుంది, ఆపై నల్లగా మారి బొగ్గుగా మారుతుంది, నీటిని విడుదల చేస్తుంది. మీరు ఇప్పుడు ఈ బొగ్గును సమక్షంలో వేడి చేస్తే, అది అవశేషాలు లేకుండా మండుతుంది మరియు మారుతుంది. అందువల్ల, చక్కెర బొగ్గు మరియు నీటిని కలిగి ఉంటుంది (చక్కెరను కార్బోహైడ్రేట్ అని పిలుస్తారు), మరియు "చక్కెర" బొగ్గు స్పష్టంగా, స్వచ్ఛమైన కార్బన్, ఎందుకంటే కార్బన్ డయాక్సైడ్ ఆక్సిజన్‌తో కార్బన్ సమ్మేళనం. దీని అర్థం కార్బన్ నలుపు, మృదువైన పొడి.
పెన్సిల్స్‌తో మీకు బాగా తెలిసిన బూడిద రంగు మృదువైన గ్రాఫైట్ రాయిని తీసుకుందాం. మీరు దానిని ఆక్సిజన్‌లో వేడి చేస్తే, అది బొగ్గు కంటే కొంచెం నెమ్మదిగా ఉన్నప్పటికీ, అవశేషాలు లేకుండా కాలిపోతుంది మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్ అది కాల్చిన పరికరంలో ఉంటుంది. గ్రాఫైట్ కూడా స్వచ్ఛమైన కార్బన్ అని దీని అర్థం? అయితే, అంతే కాదు.
వజ్రం, పారదర్శకంగా మెరిసే రత్నం మరియు అన్ని ఖనిజాల కంటే కఠినమైనది, అదే పరికరంలో ఆక్సిజన్‌లో వేడి చేయబడితే, అది కూడా కాలిపోతుంది, కార్బన్ డయాక్సైడ్‌గా మారుతుంది. మీరు ఆక్సిజన్‌కు ప్రాప్యత లేకుండా వజ్రాన్ని వేడి చేస్తే, అది గ్రాఫైట్‌గా మారుతుంది మరియు చాలా ఎక్కువ ఒత్తిడి మరియు ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మీరు గ్రాఫైట్ నుండి వజ్రాన్ని పొందవచ్చు.
కాబట్టి, బొగ్గు, గ్రాఫైట్ మరియు వజ్రం ఒకే మూలకం యొక్క వివిధ రూపాలు - కార్బన్.
భారీ సంఖ్యలో విభిన్న సమ్మేళనాలలో "పాల్గొనే" కార్బన్ సామర్థ్యం మరింత అద్భుతమైనది (అందుకే ఈ పుస్తకంలో "కార్బన్" అనే పదం చాలా తరచుగా కనిపిస్తుంది).
ఆవర్తన పట్టికలోని 104 మూలకాలు నలభై వేలకు పైగా అధ్యయనం చేసిన సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తాయి. మరియు ఒక మిలియన్ సమ్మేళనాలు ఇప్పటికే తెలిసినవి, దీని ఆధారం కార్బన్!
ఈ వైవిధ్యానికి కారణం ఏమిటంటే, కార్బన్ పరమాణువులు ఒకదానికొకటి మరియు ఇతర అణువులతో బలమైన బంధాల ద్వారా అనుసంధానించబడి, గొలుసులు, వలయాలు మరియు ఇతర ఆకృతుల రూపంలో సంక్లిష్టమైన వాటిని ఏర్పరుస్తాయి. పట్టికలో కార్బన్ తప్ప మరే మూలకం దీని సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉండదు.
కార్బన్ పరమాణువుల నుండి నిర్మితమయ్యే అనంతమైన ఆకారాలు ఉన్నాయి మరియు అందువల్ల అనంతమైన సమ్మేళనాలు ఉన్నాయి. ఇవి చాలా సరళమైన పదార్థాలు కావచ్చు, ఉదాహరణకు, ప్రకాశించే గ్యాస్ మీథేన్, వీటిలో ఒక అణువులో నాలుగు అణువులు ఒక కార్బన్ అణువుతో బంధించబడి ఉంటాయి మరియు వాటి అణువుల నిర్మాణం ఇంకా స్థాపించబడలేదు. ఇటువంటి పదార్థాలు ఉన్నాయి
కార్బన్, C, ఆవర్తన వ్యవస్థ యొక్క సమూహం IV యొక్క రసాయన మూలకం, పరమాణు బరువు 12.00, పరమాణు సంఖ్య 6. ఇటీవల వరకు, కార్బన్‌కు ఐసోటోప్‌లు లేవు; C 13 ఐసోటోప్ ఉనికిని గుర్తించడం, ముఖ్యంగా సున్నితమైన పద్ధతులను ఉపయోగించి ఇటీవలే సాధ్యమైంది. కార్బన్ దాని ప్రాబల్యం, దాని సమ్మేళనాల సంఖ్య మరియు వైవిధ్యం, దాని జీవ ప్రాముఖ్యత (ఆర్గానోజెన్‌గా), కార్బన్ మరియు దాని సమ్మేళనాల యొక్క విస్తృతమైన సాంకేతిక వినియోగం (ముడి పదార్థాలుగా మరియు మూలంగా పారిశ్రామిక మరియు గృహ అవసరాల కోసం శక్తి), మరియు చివరకు, రసాయన శాస్త్రం అభివృద్ధిలో దాని పాత్ర పరంగా. రసాయనికంగా స్వచ్ఛమైన రూపంలో కార్బన్‌ను పొందడం చాలా కష్టంగా ఉన్నందున, ఒకటిన్నర శతాబ్దాలకు పైగా తెలిసిన, కానీ ఇప్పటికీ పూర్తిగా అధ్యయనం చేయని కారణంగా, స్వేచ్ఛా స్థితిలో కార్బన్ అలోట్రోపి యొక్క ఉచ్ఛారణ దృగ్విషయాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది మరియు చాలా స్థిరాంకాలు కార్బన్ యొక్క అలోట్రోపిక్ మార్పులు వాటి నిర్మాణం యొక్క పదనిర్మాణ లక్షణాలపై ఆధారపడి చాలా మారుతూ ఉంటాయి, ఇది ఉత్పత్తి యొక్క పద్ధతి మరియు పరిస్థితుల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.
కార్బన్ రెండు స్ఫటికాకార రూపాలను ఏర్పరుస్తుంది - డైమండ్ మరియు గ్రాఫైట్ మరియు అని పిలవబడే రూపంలో నిరాకార స్థితిలో కూడా పిలుస్తారు. నిరాకార బొగ్గు. ఇటీవలి పరిశోధనల ఫలితంగా తరువాతి వ్యక్తిత్వం వివాదాస్పదమైంది: బొగ్గు గ్రాఫైట్‌తో గుర్తించబడింది, రెండింటినీ ఒకే రూపంలోని పదనిర్మాణ రకాలుగా పరిగణించింది - “బ్లాక్ కార్బన్”, మరియు వాటి లక్షణాలలో వ్యత్యాసం భౌతిక నిర్మాణం మరియు డిగ్రీ ద్వారా వివరించబడింది. పదార్ధం యొక్క వ్యాప్తి. అయితే, చాలా ఇటీవల, బొగ్గు ఉనికిని ప్రత్యేక అలోట్రోపిక్ రూపంలో నిర్ధారించే వాస్తవాలు పొందబడ్డాయి (క్రింద చూడండి).
సహజ వనరులు మరియు కార్బన్ నిల్వలు. ప్రకృతిలో ప్రాబల్యం పరంగా, కార్బన్ మూలకాలలో 10వ స్థానంలో ఉంది, ఇది వాతావరణంలో 0.013%, హైడ్రోస్పియర్‌లో 0.0025% మరియు భూమి యొక్క క్రస్ట్ యొక్క మొత్తం ద్రవ్యరాశిలో 0.35% ఉంటుంది. చాలా కార్బన్ ఆక్సిజన్ సమ్మేళనాల రూపంలో ఉంటుంది: వాతావరణ గాలిలో CO 2 డయాక్సైడ్ రూపంలో ~800 బిలియన్ టన్నుల కార్బన్ ఉంటుంది; మహాసముద్రాలు మరియు సముద్రాల నీటిలో - CO 2, కార్బోనిక్ యాసిడ్ అయాన్లు మరియు బైకార్బోనేట్ల రూపంలో 50,000 బిలియన్ టన్నుల వరకు కార్బన్; రాళ్ళలో - కరగని కార్బోనేట్లు (కాల్షియం, మెగ్నీషియం మరియు ఇతర లోహాలు), మరియు CaCO 3 యొక్క వాటా మాత్రమే ~160·10 6 బిలియన్ టన్నుల కార్బన్‌ను కలిగి ఉంది. అయితే ఈ భారీ నిల్వలు ఏ శక్తి విలువను సూచించవు; మరింత విలువైనవి మండే కార్బోనేషియస్ పదార్థాలు - శిలాజ బొగ్గులు, పీట్, తరువాత చమురు, హైడ్రోకార్బన్ వాయువులు మరియు ఇతర సహజ బిటుమెన్. భూమి యొక్క క్రస్ట్‌లో ఈ పదార్ధాల నిల్వ కూడా చాలా ముఖ్యమైనది: శిలాజ బొగ్గులో మొత్తం కార్బన్ ద్రవ్యరాశి ~ 6000 బిలియన్ టన్నులు, చమురులో ~ 10 బిలియన్ టన్నులు, మొదలైనవి. స్వేచ్ఛా స్థితిలో, కార్బన్ చాలా అరుదు (వజ్రం మరియు భాగం గ్రాఫైట్ పదార్ధం). శిలాజ బొగ్గులు దాదాపుగా లేదా ఉచిత కార్బన్‌ను కలిగి ఉండవు: అవి ch కలిగి ఉంటాయి. అరె. అధిక పరమాణు బరువు (పాలిసైక్లిక్) మరియు ఇతర మూలకాలతో (H, O, N, S) చాలా స్థిరమైన కార్బన్ సమ్మేళనాలు ఇప్పటికీ చాలా తక్కువగా అధ్యయనం చేయబడ్డాయి. సజీవ స్వభావం యొక్క కార్బన్ సమ్మేళనాలు (గ్లోబ్ యొక్క బయోస్పియర్), మొక్క మరియు జంతు కణాలలో సంశ్లేషణ చేయబడి, అసాధారణమైన వివిధ లక్షణాలు మరియు కూర్పు పరిమాణాల ద్వారా వేరు చేయబడతాయి; మొక్కల ప్రపంచంలో అత్యంత సాధారణ పదార్థాలు - ఫైబర్ మరియు లిగ్నిన్ - కూడా శక్తి వనరుల పాత్రను పోషిస్తాయి. కార్బన్ నిరంతర చక్రానికి కృతజ్ఞతలు తెలుపుతూ ప్రకృతిలో స్థిరమైన పంపిణీని నిర్వహిస్తుంది, దీని చక్రంలో మొక్క మరియు జంతు కణాలలో సంక్లిష్ట సేంద్రీయ పదార్థాల సంశ్లేషణ మరియు ఆక్సీకరణ కుళ్ళిపోయే (దహన, క్షయం, శ్వాసక్రియ) సమయంలో ఈ పదార్ధాల రివర్స్ విభజనను కలిగి ఉంటుంది. CO 2 ఏర్పడటానికి, ఇది సంశ్లేషణ కోసం మళ్లీ మొక్కలు ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ చక్రం యొక్క సాధారణ పథకం కావచ్చు కింది రూపంలో సమర్పించబడింది:
కార్బన్ ఉత్పత్తి. మొక్క మరియు జంతు మూలం యొక్క కార్బొనేషియస్ సమ్మేళనాలు అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద అస్థిరంగా ఉంటాయి మరియు గాలికి ప్రవేశం లేకుండా కనీసం 150-400 ° C వరకు వేడి చేసినప్పుడు, కుళ్ళిపోతాయి, నీరు మరియు అస్థిర కార్బన్ సమ్మేళనాలను విడుదల చేస్తాయి మరియు కార్బన్‌లో అధికంగా ఉండే ఘన అస్థిర అవశేషాలను వదిలివేస్తాయి. బొగ్గు అంటారు. ఈ పైరోలైటిక్ ప్రక్రియను చార్రింగ్ లేదా డ్రై డిస్టిలేషన్ అని పిలుస్తారు మరియు దీనిని టెక్నాలజీలో విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తున్నారు. శిలాజ బొగ్గు, చమురు మరియు పీట్ (450-1150 ° C ఉష్ణోగ్రత వద్ద) యొక్క అధిక-ఉష్ణోగ్రత పైరోలైసిస్ గ్రాఫైట్ రూపంలో కార్బన్ విడుదలకు దారితీస్తుంది (కోక్, రిటార్ట్ బొగ్గు). ప్రారంభ పదార్ధాల యొక్క అధిక చార్రింగ్ ఉష్ణోగ్రత, ఫలితంగా వచ్చే బొగ్గు లేదా కోక్, కూర్పులో కార్బన్‌ను విముక్తి చేయడానికి మరియు లక్షణాలలో గ్రాఫైట్‌కు దగ్గరగా ఉంటుంది.
800 ° C కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఏర్పడిన నిరాకార బొగ్గు, సాధ్యం కాదు. మేము దానిని ఉచిత కార్బన్‌గా పరిగణిస్తాము, ఎందుకంటే ఇది రసాయనికంగా బంధించబడిన ఇతర మూలకాలను గణనీయమైన మొత్తంలో కలిగి ఉంటుంది, Ch. అరె. హైడ్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్. సాంకేతిక ఉత్పత్తులలో, ఉత్తేజిత కార్బన్ మరియు మసి నిరాకార కార్బన్‌కు అత్యంత దగ్గరగా ఉంటాయి. స్వచ్ఛమైన బొగ్గు కావచ్చు స్వచ్ఛమైన చక్కెర లేదా పైపెరోనల్, గ్యాస్ మసి యొక్క ప్రత్యేక చికిత్స మొదలైన వాటి ద్వారా పొందబడుతుంది. కృత్రిమ గ్రాఫైట్, ఎలక్ట్రోథర్మల్ మార్గాల ద్వారా పొందబడుతుంది, కూర్పులో దాదాపు స్వచ్ఛమైన కార్బన్ ఉంటుంది. సహజ గ్రాఫైట్ ఎల్లప్పుడూ ఖనిజ మలినాలతో కలుషితమవుతుంది మరియు నిర్ణీత మొత్తంలో కట్టుబడి ఉండే హైడ్రోజన్ (H) మరియు ఆక్సిజన్ (O); సాపేక్షంగా స్వచ్ఛమైన స్థితిలో అది ఉండవచ్చు. అనేక ప్రత్యేక చికిత్సల తర్వాత మాత్రమే పొందబడుతుంది: మెకానికల్ సుసంపన్నం, వాషింగ్, ఆక్సీకరణ ఏజెంట్లతో చికిత్స మరియు అస్థిర పదార్థాలు పూర్తిగా తొలగించబడే వరకు అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద గణన. కార్బన్ టెక్నాలజీలో పూర్తిగా స్వచ్ఛమైన కార్బన్‌తో ఎప్పుడూ వ్యవహరించరు; ఇది సహజ కార్బన్ ముడి పదార్థాలకు మాత్రమే కాకుండా, దాని సుసంపన్నత, అప్‌గ్రేడ్ మరియు థర్మల్ డికాపోజిషన్ (పైరోలిసిస్) ఉత్పత్తులకు కూడా వర్తిస్తుంది. కొన్ని కర్బన పదార్థాల కార్బన్ కంటెంట్ క్రింద ఉంది (%లో):
కార్బన్ యొక్క భౌతిక లక్షణాలు. ఉచిత కార్బన్ దాదాపు పూర్తిగా కరిగించబడదు, అస్థిరత లేనిది మరియు సాధారణ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద తెలిసిన ఏదైనా ద్రావకంలో కరగదు. ఇది కొన్ని కరిగిన లోహాలలో మాత్రమే కరిగిపోతుంది, ముఖ్యంగా రెండోది మరిగే బిందువుకు చేరుకునే ఉష్ణోగ్రతల వద్ద: ఇనుములో (5% వరకు), వెండిలో (6% వరకు) | రుథేనియం (4% వరకు), కోబాల్ట్, నికెల్, బంగారం మరియు ప్లాటినం. ఆక్సిజన్ లేనప్పుడు, కార్బన్ అత్యంత వేడి-నిరోధక పదార్థం; స్వచ్ఛమైన కార్బన్ యొక్క ద్రవ స్థితి తెలియదు మరియు ఆవిరిగా దాని రూపాంతరం 3000 ° C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మాత్రమే ప్రారంభమవుతుంది. అందువల్ల, కార్బన్ యొక్క లక్షణాల నిర్ధారణ ప్రత్యేకంగా అగ్రిగేషన్ యొక్క ఘన స్థితి కోసం నిర్వహించబడింది. కార్బన్ మార్పులలో, వజ్రం అత్యంత స్థిరమైన భౌతిక లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది; గ్రాఫైట్ యొక్క వివిధ నమూనాలలో (స్వచ్ఛమైనది కూడా) లక్షణాలు గణనీయంగా మారుతూ ఉంటాయి; నిరాకార బొగ్గు యొక్క లక్షణాలు మరింత వేరియబుల్. వివిధ కార్బన్ మార్పుల యొక్క అతి ముఖ్యమైన భౌతిక స్థిరాంకాలు పట్టికలో పోల్చబడ్డాయి.
డైమండ్ ఒక సాధారణ విద్యుద్వాహకము, అయితే గ్రాఫైట్ మరియు కార్బన్ లోహ విద్యుత్ వాహకతను కలిగి ఉంటాయి. సంపూర్ణ విలువలో, వాటి వాహకత చాలా విస్తృత పరిధిలో మారుతుంది, కానీ బొగ్గుల కోసం ఇది గ్రాఫైట్‌ల కంటే ఎల్లప్పుడూ తక్కువగా ఉంటుంది; గ్రాఫైట్‌లలో, నిజమైన లోహాల వాహకత సమీపిస్తుంది. ఉష్ణోగ్రతలు >1000°C వద్ద అన్ని కార్బన్ మార్పుల యొక్క ఉష్ణ సామర్థ్యం 0.47 స్థిరమైన విలువను కలిగి ఉంటుంది. -180°C కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, వజ్రం యొక్క ఉష్ణ సామర్థ్యం అంతరించిపోయేలా చిన్నదిగా మారుతుంది మరియు -27°C వద్ద ఆచరణాత్మకంగా సున్నా అవుతుంది.
కార్బన్ యొక్క రసాయన లక్షణాలు. 1000°C కంటే ఎక్కువ వేడిచేసినప్పుడు, వజ్రం మరియు బొగ్గు రెండూ క్రమంగా గ్రాఫైట్‌గా రూపాంతరం చెందుతాయి, కనుక ఇది కార్బన్ యొక్క అత్యంత స్థిరమైన (అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద) మోనోట్రోపిక్ రూపంగా పరిగణించబడుతుంది. నిరాకార బొగ్గును గ్రాఫైట్‌గా మార్చడం స్పష్టంగా 800°C వద్ద ప్రారంభమై 1100°C వద్ద ముగుస్తుంది (ఈ చివరి దశలో, బొగ్గు దాని శోషణ చర్యను మరియు తిరిగి సక్రియం చేసే సామర్థ్యాన్ని కోల్పోతుంది మరియు దాని విద్యుత్ వాహకత గణనీయంగా పెరుగుతుంది, భవిష్యత్తులో దాదాపు స్థిరంగా ఉంటుంది). ఉచిత కార్బన్ సాధారణ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద జడత్వం మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ముఖ్యమైన కార్యాచరణ ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది. నిరాకార బొగ్గు అత్యంత రసాయనికంగా చురుకైనది, వజ్రం అత్యంత నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, ఫ్లోరిన్ 15 ° C ఉష్ణోగ్రత వద్ద బొగ్గుతో, 500 ° C వద్ద గ్రాఫైట్‌తో మరియు 700 ° C వద్ద వజ్రంతో చర్య జరుపుతుంది. గాలిలో వేడి చేసినప్పుడు, పోరస్ బొగ్గు 100°C కంటే తక్కువ, గ్రాఫైట్ 650°C వద్ద, మరియు వజ్రం 800°C కంటే తక్కువగా ఆక్సీకరణం చెందడం ప్రారంభమవుతుంది. 300°C మరియు అంతకంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, బొగ్గు సల్ఫర్‌తో కలిసి కార్బన్ డైసల్ఫైడ్ CS 2ను ఏర్పరుస్తుంది. 1800°C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, కార్బన్ (బొగ్గు) నైట్రోజన్‌తో సంకర్షణ చెందడం ప్రారంభిస్తుంది, (తక్కువ పరిమాణంలో) సైనోజెన్ C 2 N 2 ఏర్పడుతుంది. హైడ్రోజన్‌తో కార్బన్ యొక్క పరస్పర చర్య 1200 ° C వద్ద ప్రారంభమవుతుంది, మరియు ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో 1200-1500 ° C మాత్రమే మీథేన్ CH 4 ఏర్పడుతుంది; 1500°C పైన - మీథేన్, ఇథిలీన్ (C 2 H 4) మరియు ఎసిటిలీన్ (C 2 H 2) మిశ్రమం; 3000°C ఉష్ణోగ్రత వద్ద దాదాపుగా ఎసిటిలీన్ లభిస్తుంది. ఎలక్ట్రిక్ ఆర్క్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత వద్ద, కార్బన్ లోహాలు, సిలికాన్ మరియు బోరాన్‌లతో ప్రత్యక్ష కలయికలోకి ప్రవేశిస్తుంది, సంబంధిత కార్బైడ్‌లను ఏర్పరుస్తుంది. ప్రత్యక్ష లేదా పరోక్ష మార్గాలు ఉండవచ్చు. సున్నా సమూహం యొక్క వాయువులు మినహా అన్ని తెలిసిన మూలకాలతో కార్బన్ సమ్మేళనాలు పొందబడ్డాయి. కార్బన్ అనేది నాన్-మెటాలిక్ మూలకం, ఇది ఆంఫోటెరిసిటీ యొక్క కొన్ని సంకేతాలను ప్రదర్శిస్తుంది. కార్బన్ పరమాణువు 1.50 Ᾰ (1Ᾰ = 10 -8 సెం.మీ.) వ్యాసం కలిగి ఉంటుంది మరియు బాహ్య గోళంలో 4 వేలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉంటుంది, ఇవి సమానంగా సులభంగా ఇవ్వబడతాయి లేదా 8కి జోడించబడతాయి; అందువల్ల, ఆక్సిజన్ మరియు హైడ్రోజన్ రెండూ కార్బన్ యొక్క సాధారణ విలువ నాలుగు. దాని సమ్మేళనాలలో ఎక్కువ భాగం, కార్బన్ టెట్రావాలెంట్; డైవాలెంట్ కార్బన్ (కార్బన్ మోనాక్సైడ్ మరియు దాని ఎసిటల్స్, ఐసోనిట్రైల్స్, ఫుల్మినేట్ యాసిడ్ మరియు దాని లవణాలు) మరియు త్రివాలెంట్ కార్బన్ ("ఫ్రీ రాడికల్" అని పిలవబడే) యొక్క తక్కువ సంఖ్యలో సమ్మేళనాలు మాత్రమే తెలుసు.
ఆక్సిజన్‌తో, కార్బన్ రెండు సాధారణ ఆక్సైడ్లను ఏర్పరుస్తుంది: ఆమ్ల కార్బన్ డయాక్సైడ్ CO 2 మరియు తటస్థ కార్బన్ మోనాక్సైడ్ CO. అదనంగా, ఒక సంఖ్య ఉన్నాయి కార్బన్ సబ్ ఆక్సైడ్లు 1 C కంటే ఎక్కువ అణువును కలిగి ఉంటుంది మరియు సాంకేతిక ప్రాముఖ్యత లేదు; వీటిలో, సి 3 O 2 (+7 ° C మరిగే బిందువు మరియు -111 ° C ద్రవీభవన స్థానం కలిగిన వాయువు) యొక్క సుబాక్సైడ్ బాగా ప్రసిద్ధి చెందింది. కార్బన్ మరియు దాని సమ్మేళనాల దహన మొదటి ఉత్పత్తి CO 2, ఇది సమీకరణం ప్రకారం ఏర్పడుతుంది:
C+O 2 = CO 2 +97600 cal.
ఇంధనం యొక్క అసంపూర్ణ దహన సమయంలో CO ఏర్పడటం అనేది ద్వితీయ తగ్గింపు ప్రక్రియ యొక్క ఫలితం; ఈ సందర్భంలో తగ్గించే ఏజెంట్ కార్బన్, ఇది 450 ° C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద సమీకరణం ప్రకారం CO 2 తో చర్య జరుపుతుంది:
CO 2 +C = 2СО -38800 cal;
ఈ ప్రతిచర్య రివర్సిబుల్; 950°C పైన, CO 2ని COగా మార్చడం దాదాపు పూర్తవుతుంది, ఇది గ్యాస్-ఉత్పత్తి కొలిమిలలో నిర్వహించబడుతుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కార్బన్ యొక్క శక్తిని తగ్గించే సామర్థ్యం నీటి వాయువు (H 2 O + C = CO + H 2 -28380 cal) ఉత్పత్తిలో మరియు దాని ఆక్సైడ్ నుండి ఉచిత లోహాన్ని పొందేందుకు మెటలర్జికల్ ప్రక్రియలలో కూడా ఉపయోగించబడుతుంది. కార్బన్ యొక్క అలోట్రోపిక్ రూపాలు కొన్ని ఆక్సీకరణ ఏజెంట్ల చర్యకు భిన్నంగా ప్రతిస్పందిస్తాయి: ఉదాహరణకు, KCIO 3 + HNO 3 మిశ్రమం వజ్రంపై ఎటువంటి ప్రభావం చూపదు, నిరాకార బొగ్గు పూర్తిగా CO 2 లోకి ఆక్సీకరణం చెందుతుంది, అయితే గ్రాఫైట్ సుగంధ సమ్మేళనాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది - గ్రాఫిటిక్ ఆమ్లాలు అనుభావిక సూత్రంతో (C 2 OH) x నుండి మెల్లిటిక్ ఆమ్లం C 6 (COOH) 6 . హైడ్రోజన్‌తో కార్బన్ సమ్మేళనాలు - హైడ్రోకార్బన్లు - చాలా ఎక్కువ; వాటి నుండి, చాలా ఇతర సేంద్రీయ సమ్మేళనాలు జన్యుపరంగా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి, వీటిలో కార్బన్‌తో పాటు, చాలా తరచుగా H, O, N, S మరియు హాలోజెన్‌లు ఉంటాయి.
సేంద్రీయ సమ్మేళనాల అసాధారణమైన వైవిధ్యం, వీటిలో 2 మిలియన్ల వరకు తెలిసినవి, ఒక మూలకం వలె కార్బన్ యొక్క కొన్ని లక్షణాల కారణంగా ఉంది. 1) కార్బన్ అనేది చాలా ఇతర మూలకాలతో బలమైన రసాయన బంధం ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది, ఇది లోహ మరియు నాన్-మెటాలిక్ రెండింటినీ కలిగి ఉంటుంది. ఇది ఇతర మూలకాలతో కలిపినప్పుడు, కార్బన్ అయాన్లను ఏర్పరుచుకునే ధోరణి చాలా తక్కువ. చాలా కర్బన సమ్మేళనాలు హోమియోపోలార్ రకానికి చెందినవి మరియు సాధారణ పరిస్థితుల్లో విడదీయవు; వాటిలోని కణాంతర బంధాలను విచ్ఛిన్నం చేయడానికి తరచుగా గణనీయమైన శక్తి వ్యయం అవసరం. కనెక్షన్ల బలాన్ని నిర్ధారించేటప్పుడు, ఒకరు, అయితే, వేరు చేయాలి; a) సంపూర్ణ బంధం బలం, థర్మోకెమికల్‌గా కొలుస్తారు మరియు బి) వివిధ కారకాల ప్రభావంతో విచ్ఛిన్నమయ్యే బంధం యొక్క సామర్థ్యం; ఈ రెండు లక్షణాలు ఎల్లప్పుడూ ఒకేలా ఉండవు. 2) కార్బన్ పరమాణువులు అసాధారణమైన సౌలభ్యంతో ఒకదానితో ఒకటి బంధిస్తాయి (నాన్-పోలార్), కార్బన్ గొలుసులను ఏర్పరుస్తాయి, తెరిచి లేదా మూసివేయబడతాయి. అటువంటి గొలుసుల పొడవు స్పష్టంగా ఎటువంటి పరిమితులకు లోబడి ఉండదు; అందువల్ల, 64 కార్బన్ అణువుల బహిరంగ గొలుసులతో చాలా స్థిరమైన అణువులు అంటారు. బహిరంగ గొలుసుల యొక్క పొడవు మరియు సంక్లిష్టత ఒకదానితో ఒకటి లేదా ఇతర అంశాలతో వారి లింక్ల కనెక్షన్ యొక్క బలాన్ని ప్రభావితం చేయదు. క్లోజ్డ్ చైన్‌లలో, 6- మరియు 5-మెంబర్డ్ రింగులు చాలా సులభంగా ఏర్పడతాయి, అయినప్పటికీ 3 నుండి 18 కార్బన్ అణువులను కలిగి ఉన్న రింగ్డ్ చెయిన్‌లు అంటారు. కార్బన్ పరమాణువులు ఒకదానితో ఒకటి అనుసంధానించగల సామర్థ్యం గ్రాఫైట్ యొక్క ప్రత్యేక లక్షణాలను మరియు చార్రింగ్ ప్రక్రియల యంత్రాంగాన్ని బాగా వివరిస్తుంది; డయాటోమిక్ C 2 అణువుల రూపంలో కార్బన్ తెలియదనే వాస్తవాన్ని కూడా ఇది స్పష్టం చేస్తుంది, ఇది ఇతర కాంతి నాన్-మెటాలిక్ మూలకాలతో సారూప్యత ద్వారా ఆశించవచ్చు (ఆవిరి రూపంలో, కార్బన్ మోనాటమిక్ అణువులను కలిగి ఉంటుంది). 3) బంధాల యొక్క నాన్-పోలార్ స్వభావం కారణంగా, అనేక కార్బన్ సమ్మేళనాలు రసాయన జడత్వాన్ని బాహ్యంగా మాత్రమే (ప్రతిస్పందన మందగించడం), కానీ అంతర్గతంగా (ఇంట్రామోలిక్యులర్ పునర్వ్యవస్థీకరణల కష్టం) కలిగి ఉంటాయి. పెద్ద "నిష్క్రియ ప్రతిఘటనల" ఉనికి అస్థిర రూపాలను స్థిరంగా మార్చడాన్ని చాలా క్లిష్టతరం చేస్తుంది, తరచుగా అటువంటి పరివర్తన రేటును సున్నాకి తగ్గిస్తుంది. దీని ఫలితంగా సాధారణ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద దాదాపు సమానంగా స్థిరంగా ఉండే పెద్ద సంఖ్యలో ఐసోమెరిక్ రూపాలను గ్రహించే అవకాశం ఉంది.
కార్బన్ యొక్క అలోట్రోపి మరియు పరమాణు నిర్మాణం . X- రే విశ్లేషణ డైమండ్ మరియు గ్రాఫైట్ యొక్క పరమాణు నిర్మాణాన్ని విశ్వసనీయంగా స్థాపించడం సాధ్యం చేసింది. అదే పరిశోధనా పద్ధతి కార్బన్ యొక్క మూడవ అలోట్రోపిక్ మార్పు యొక్క ఉనికి యొక్క ప్రశ్నపై వెలుగునిస్తుంది, ఇది తప్పనిసరిగా బొగ్గు యొక్క నిరాకారత లేదా స్ఫటికీకరణకు సంబంధించిన ప్రశ్న: బొగ్గు ఒక నిరాకార నిర్మాణం అయితే, అది సాధ్యం కాదు. గ్రాఫైట్‌తో లేదా డైమండ్‌తో గుర్తించబడలేదు, అయితే ఒక ప్రత్యేక సాధారణ పదార్ధంగా కార్బన్ యొక్క ప్రత్యేక రూపంగా పరిగణించాలి. వజ్రంలో, కార్బన్ పరమాణువులు ప్రతి అణువు టెట్రాహెడ్రాన్ మధ్యలో ఉండే విధంగా అమర్చబడి ఉంటాయి, వీటిలో శీర్షాలు 4 ప్రక్కనే ఉన్న పరమాణువులు; తరువాతి ప్రతి ఒక్కటి మరొక సారూప్య టెట్రాహెడ్రాన్ యొక్క కేంద్రం; ప్రక్కనే ఉన్న పరమాణువుల మధ్య దూరం 1.54 Ᾰ (క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క ప్రాథమిక క్యూబ్ అంచు 3.55 Ᾰ). ఈ నిర్మాణం అత్యంత కాంపాక్ట్; ఇది వజ్రం యొక్క అధిక కాఠిన్యం, సాంద్రత మరియు రసాయన జడత్వం (వాలెన్స్ దళాల ఏకరీతి పంపిణీ)కి అనుగుణంగా ఉంటుంది. డైమండ్ లాటిస్‌లోని కార్బన్ అణువుల పరస్పర కనెక్షన్ కొవ్వు శ్రేణి (కార్బన్ యొక్క టెట్రాహెడ్రల్ మోడల్) యొక్క చాలా కర్బన సమ్మేళనాల అణువులలో వలె ఉంటుంది. గ్రాఫైట్ స్ఫటికాలలో, కార్బన్ పరమాణువులు ఒకదానికొకటి 3.35-3.41 Ᾰ దూరంలో ఉండే దట్టమైన పొరలలో అమర్చబడి ఉంటాయి; ఈ పొరల దిశ మెకానికల్ వైకల్యాల సమయంలో చీలిక విమానాలు మరియు స్లైడింగ్ విమానాలతో సమానంగా ఉంటుంది. ప్రతి పొర యొక్క విమానంలో, అణువులు షట్కోణ కణాలతో (కంపెనీలు) గ్రిడ్‌ను ఏర్పరుస్తాయి; అటువంటి షడ్భుజి వైపు 1.42-1.45 Ᾰ. ప్రక్కనే ఉన్న పొరలలో, షడ్భుజులు ఒకదానికొకటి పడుకోవు: వాటి నిలువు యాదృచ్చికం మూడవదానిలో 2 పొరల తర్వాత మాత్రమే పునరావృతమవుతుంది. ప్రతి కార్బన్ అణువు యొక్క మూడు బంధాలు ఒకే విమానంలో ఉంటాయి, 120° కోణాలను ఏర్పరుస్తాయి; 4 వ బంధం విమానం నుండి పొరుగు పొరల అణువులకు ఒక దిశలో లేదా మరొకదానిలో ప్రత్యామ్నాయంగా దర్శకత్వం వహించబడుతుంది. ఒక పొరలోని పరమాణువుల మధ్య దూరం ఖచ్చితంగా స్థిరంగా ఉంటుంది, కానీ వ్యక్తిగత పొరల మధ్య దూరం ఉంటుంది బాహ్య ప్రభావాల ద్వారా మార్చబడింది: ఉదాహరణకు, 5000 atm వరకు ఒత్తిడిలో నొక్కినప్పుడు, అది 2.9 Ᾰకి తగ్గుతుంది మరియు గ్రాఫైట్ గాఢమైన HNO 3లో ఉబ్బినప్పుడు, అది 8 Ᾰకి పెరుగుతుంది. ఒక పొర యొక్క సమతలంలో, కార్బన్ పరమాణువులు హోమియోపోలార్‌గా (హైడ్రోకార్బన్ గొలుసుల వలె) బంధించబడతాయి, అయితే ప్రక్కనే ఉన్న పొరల పరమాణువుల మధ్య బంధాలు లోహ స్వభావం కలిగి ఉంటాయి; పొరలకు లంబంగా ఉండే దిశలో గ్రాఫైట్ స్ఫటికాల యొక్క విద్యుత్ వాహకత పొర యొక్క దిశలో ఉన్న వాహకత కంటే ~100 రెట్లు ఎక్కువగా ఉంటుంది అనే వాస్తవం నుండి ఇది స్పష్టమవుతుంది. ఆ. గ్రాఫైట్ ఒక దిశలో లోహం యొక్క లక్షణాలను మరియు మరొక వైపు నాన్-మెటల్ యొక్క లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. గ్రాఫైట్ లాటిస్ యొక్క ప్రతి పొరలో కార్బన్ పరమాణువుల అమరిక సంక్లిష్టమైన అణు సుగంధ సమ్మేళనాల అణువుల మాదిరిగానే ఉంటుంది. ఈ కాన్ఫిగరేషన్ గ్రాఫైట్ యొక్క పదునైన అనిసోట్రోపి, అనూహ్యంగా అభివృద్ధి చెందిన చీలిక, యాంటీఫ్రిక్షన్ లక్షణాలు మరియు దాని ఆక్సీకరణ సమయంలో సుగంధ సమ్మేళనాలు ఏర్పడటాన్ని బాగా వివరిస్తుంది. నలుపు కార్బన్ యొక్క నిరాకార మార్పు స్పష్టంగా ఒక స్వతంత్ర రూపం (O. రఫ్)గా ఉంది. దాని కోసం, అత్యంత సంభావ్యమైనది ఫోమ్ లాంటి సెల్యులార్ నిర్మాణం, ఎటువంటి క్రమబద్ధత లేకుండా; అటువంటి కణాల గోడలు క్రియాశీల అణువుల పొరల ద్వారా ఏర్పడతాయికార్బన్ సుమారు 3 అణువుల మందం. ఆచరణలో, బొగ్గు యొక్క చురుకైన పదార్ధం సాధారణంగా దగ్గరగా ఖాళీగా ఉన్న క్రియారహిత కార్బన్ అణువుల షెల్ కింద ఉంటుంది, గ్రాఫిటికల్‌గా ఆధారితమైనది మరియు చాలా చిన్న గ్రాఫైట్ స్ఫటికాల చేరికల ద్వారా చొచ్చుకుపోతుంది. బొగ్గు → గ్రాఫైట్ రూపాంతరం యొక్క నిర్దిష్ట పాయింట్ బహుశా ఏదీ లేదు: రెండు మార్పుల మధ్య నిరంతర పరివర్తన ఉంది, ఈ సమయంలో యాదృచ్ఛికంగా రద్దీగా ఉండే నిరాకార బొగ్గు యొక్క C-అణువుల ద్రవ్యరాశి గ్రాఫైట్ యొక్క సాధారణ క్రిస్టల్ లాటిస్‌గా రూపాంతరం చెందుతుంది. వాటి యాదృచ్ఛిక అమరిక కారణంగా, నిరాకార బొగ్గులోని కార్బన్ పరమాణువులు గరిష్ట అవశేష అనుబంధాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి, ఇవి (వాలెన్స్ శక్తులతో శోషణ శక్తుల గుర్తింపు గురించి లాంగ్‌ముయిర్ ఆలోచనల ప్రకారం) బొగ్గు యొక్క లక్షణమైన అధిక శోషణ మరియు ఉత్ప్రేరక చర్యకు అనుగుణంగా ఉంటాయి. స్ఫటిక లాటిస్‌లో ఉన్న కార్బన్ పరమాణువులు వాటి అనుబంధాన్ని (వజ్రంలో) లేదా ఎక్కువ భాగం (గ్రాఫైట్‌లో) పరస్పర సంశ్లేషణపై ఖర్చు చేస్తాయి; ఇది రసాయన చర్య మరియు అధిశోషణ చర్యలో తగ్గుదలకు అనుగుణంగా ఉంటుంది. డైమండ్‌లో, శోషణం అనేది ఒక క్రిస్టల్ ఉపరితలంపై మాత్రమే సాధ్యమవుతుంది, అయితే గ్రాఫైట్‌లో, ప్రతి ఫ్లాట్ లాటిస్ యొక్క రెండు ఉపరితలాలపై (అణువుల పొరల మధ్య “పగుళ్లు”) అవశేష వాలెన్సీ కనిపిస్తుంది, ఇది గ్రాఫైట్ వాస్తవం ద్వారా నిర్ధారించబడింది. ద్రవాలలో ఉబ్బవచ్చు (HNO 3) మరియు గ్రాఫిటిక్ యాసిడ్‌లోకి దాని ఆక్సీకరణ విధానం.
కార్బన్ యొక్క సాంకేతిక ప్రాముఖ్యత. బి విషయానికొస్తే. లేదా m. చార్రింగ్ మరియు కోకింగ్ ప్రక్రియల సమయంలో పొందిన ఉచిత కార్బన్, అప్పుడు సాంకేతికతలో దాని ఉపయోగం దాని రసాయన (జడత్వం, సామర్థ్యం తగ్గించడం) మరియు దాని భౌతిక లక్షణాలు (వేడి నిరోధకత, విద్యుత్ వాహకత, అధిశోషణం సామర్థ్యం) రెండింటిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ విధంగా, కోక్ మరియు బొగ్గు, వాటి పాక్షిక ప్రత్యక్ష వినియోగంతో పాటు మంటలేని ఇంధనంగా, వాయు ఇంధనాన్ని (జనరేటర్ వాయువులు) ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు; ఫెర్రస్ మరియు ఫెర్రస్ కాని లోహాల మెటలర్జీలో - మెటల్ ఆక్సైడ్ల తగ్గింపు కోసం (Fe, Cu, Zn, Ni, Cr, Mn, W, Mo, Sn, As, Sb, Bi); రసాయన సాంకేతికతలో - సల్ఫేట్లు, అన్‌హైడ్రస్ క్లోరైడ్ లవణాలు (Mg, Al), మెటల్ ఆక్సైడ్ల నుండి సల్ఫైడ్‌ల (Na, Ca, Ba) ఉత్పత్తిలో తగ్గించే ఏజెంట్‌గా, కరిగే గాజు మరియు భాస్వరం ఉత్పత్తిలో - ముడి పదార్థంగా కాల్షియం కార్బైడ్, కార్బోరండం మరియు ఇతర కార్బైడ్లు కార్బన్ డైసల్ఫైడ్ మొదలైన వాటి ఉత్పత్తి; నిర్మాణ పరిశ్రమలో - థర్మల్ ఇన్సులేటింగ్ పదార్థంగా. రిటార్ట్ బొగ్గు మరియు కోక్ విద్యుత్ ఫర్నేసులు, విద్యుద్విశ్లేషణ స్నానాలు మరియు గాల్వానిక్ కణాల ఎలక్ట్రోడ్‌లు, ఆర్క్ బొగ్గులు, రియోస్టాట్‌లు, కమ్యుటేటర్ బ్రష్‌లు, మెల్టింగ్ క్రూసిబుల్స్ మొదలైన వాటి తయారీకి మరియు టవర్-రకం రసాయన పరికరాలలో నాజిల్‌గా కూడా ఉపయోగపడతాయి. పైన పేర్కొన్న అనువర్తనాలతో పాటు, బొగ్గును సాంద్రీకృత కార్బన్ మోనాక్సైడ్, సైనైడ్ లవణాలు ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు, ఉక్కు యొక్క సిమెంటేషన్ కోసం, ఒక యాడ్సోర్బెంట్‌గా, కొన్ని సింథటిక్ ప్రతిచర్యలకు ఉత్ప్రేరకంగా విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది మరియు చివరకు బ్లాక్ పౌడర్ మరియు ఇతర పేలుడు పదార్థాలలో చేర్చబడుతుంది. మరియు పైరోటెక్నిక్ కూర్పులు.
కార్బన్ యొక్క విశ్లేషణాత్మక నిర్ణయం. కార్బన్ గాలికి ప్రాప్యత లేకుండా ఒక పదార్ధం యొక్క నమూనాను చార్రింగ్ చేయడం ద్వారా గుణాత్మకంగా నిర్ణయించబడుతుంది (ఇది అన్ని పదార్ధాలకు తగినది కాదు) లేదా, ఇది మరింత నమ్మదగినది, దాని సమగ్ర ఆక్సీకరణ ద్వారా, ఉదాహరణకు, కాపర్ ఆక్సైడ్తో మిశ్రమంలో గణించడం ద్వారా మరియు CO 2 ఏర్పడటం సాధారణ ప్రతిచర్యల ద్వారా నిరూపించబడింది. కార్బన్‌ను లెక్కించడానికి, పదార్థం యొక్క నమూనా ఆక్సిజన్ వాతావరణంలో కాల్చబడుతుంది; ఫలితంగా CO 2 క్షార ద్రావణం ద్వారా సంగ్రహించబడుతుంది మరియు పరిమాణాత్మక విశ్లేషణ యొక్క సంప్రదాయ పద్ధతులను ఉపయోగించి బరువు లేదా వాల్యూమ్ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. కర్బన సమ్మేళనాలు మరియు సాంకేతిక బొగ్గులలో మాత్రమే కాకుండా, లోహాలలో కూడా కార్బన్‌ను నిర్ణయించడానికి ఈ పద్ధతి అనుకూలంగా ఉంటుంది.
(మొదటి ఎలక్ట్రాన్)
పాలిమర్ గొలుసులను ఏర్పరుచుకునే కార్బన్ సామర్థ్యం ఆర్గానిక్స్ అని పిలువబడే కార్బన్-ఆధారిత సమ్మేళనాల యొక్క భారీ తరగతికి దారితీస్తుంది, ఇవి అకర్బన వాటి కంటే చాలా ఎక్కువ మరియు సేంద్రీయ రసాయన శాస్త్రాన్ని అధ్యయనం చేస్తాయి.
కథ
XVII-XVIII శతాబ్దాల ప్రారంభంలో. జోహన్ బెచెర్ మరియు జార్జ్ స్టాల్ ప్రతిపాదించిన ఫ్లోజిస్టన్ సిద్ధాంతం ఉద్భవించింది. ఈ సిద్ధాంతం ఒక ప్రత్యేక ప్రాథమిక పదార్ధం యొక్క ప్రతి మండే శరీరంలో ఉనికిని గుర్తించింది - బరువులేని ద్రవం - ఫ్లోజిస్టన్, ఇది దహన ప్రక్రియలో ఆవిరైపోతుంది. పెద్ద మొత్తంలో బొగ్గును కాల్చినప్పుడు, కొద్దిగా బూడిద మాత్రమే మిగిలి ఉంటుంది కాబట్టి, బొగ్గు దాదాపు స్వచ్ఛమైన ఫ్లోజిస్టన్ అని ఫ్లోజిస్టిక్స్ విశ్వసించారు. బొగ్గు యొక్క "ఫ్లోజిస్టికేటింగ్" ప్రభావం - ఇది "సున్నం" మరియు ఖనిజాల నుండి లోహాలను పునరుద్ధరించే సామర్థ్యాన్ని వివరించింది. తరువాతి phlogistics, Reaumur, Bergman మరియు ఇతరులు, బొగ్గు ఒక మౌళిక పదార్ధం అని ఇప్పటికే అర్థం చేసుకోవడం ప్రారంభించారు. అయినప్పటికీ, గాలి మరియు ఆక్సిజన్‌లో బొగ్గు మరియు ఇతర పదార్థాల దహన ప్రక్రియను అధ్యయనం చేసిన ఆంటోయిన్ లావోసియర్ చేత "క్లీన్ బొగ్గు" మొదట గుర్తించబడింది. గిటన్ డి మోర్వేయు, లావోసియర్, బెర్తోలెట్ మరియు ఫోర్‌క్రోయిక్స్ రాసిన "మెథడ్ ఆఫ్ కెమికల్ నోమెన్‌క్లేచర్" (1787) పుస్తకంలో, ఫ్రెంచ్ "స్వచ్ఛమైన బొగ్గు" (చార్బోన్ పూర్)కి బదులుగా "కార్బన్" (కార్బోన్) అనే పేరు కనిపించింది. అదే పేరుతో, లావోసియర్ యొక్క "ఎలిమెంటరీ టెక్స్ట్‌బుక్ ఆఫ్ కెమిస్ట్రీ"లోని "టేబుల్ ఆఫ్ సింపుల్ బాడీస్"లో కార్బన్ కనిపిస్తుంది.
పేరు యొక్క మూలం
19వ శతాబ్దం ప్రారంభంలో, "కార్బన్ సొల్యూషన్" అనే పదాన్ని కొన్నిసార్లు రష్యన్ రసాయన సాహిత్యంలో ఉపయోగించారు (స్చెరర్, 1807; సెవెర్గిన్, 1815); 1824 నుండి, సోలోవియోవ్ "కార్బన్" అనే పేరును ప్రవేశపెట్టాడు. కార్బన్ సమ్మేళనాలు వాటి పేరులో ఒక భాగాన్ని కలిగి ఉంటాయి కార్బ్ (అతను)- లాట్ నుండి. కార్బో (n. కార్బోనిస్) "బొగ్గు".
భౌతిక లక్షణాలు
కార్బన్ చాలా విభిన్న భౌతిక లక్షణాలతో వివిధ రకాల అలోట్రోప్‌లలో ఉంది. వివిధ రకాలైన రసాయన బంధాలను ఏర్పరుచుకునే కార్బన్ సామర్థ్యం కారణంగా వివిధ రకాల మార్పులు.
కార్బన్ ఐసోటోపులు
సహజ కార్బన్‌లో రెండు స్థిరమైన ఐసోటోప్‌లు ఉంటాయి - 12 C (98.93%) మరియు 13 C (1.07%) మరియు ఒక రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్ 14 C (β-ఉద్గారిణి, T ½ = 5730 సంవత్సరాలు), వాతావరణంలో మరియు భూమి ఎగువ భాగంలో కేంద్రీకృతమై ఉంటుంది. బెరడు. ప్రతిచర్య ప్రకారం నత్రజని కేంద్రకాలపై కాస్మిక్ రేడియేషన్ నుండి న్యూట్రాన్ల ప్రభావం ఫలితంగా ఇది స్ట్రాటో ఆవరణ దిగువ పొరలలో నిరంతరం ఏర్పడుతుంది: 14 N (n, p) 14 C, అలాగే, 1950ల మధ్యకాలం నుండి, అణు విద్యుత్ ప్లాంట్ల యొక్క మానవ నిర్మిత ఉత్పత్తి మరియు హైడ్రోజన్ బాంబుల పరీక్ష ఫలితంగా.
కార్బన్ యొక్క అలోట్రోపిక్ మార్పులు
స్ఫటికాకార కార్బన్
నిరాకార కార్బన్
- శిలాజ బొగ్గు: ఆంత్రాసైట్ మరియు శిలాజ బొగ్గు.
- కోల్ కోక్, పెట్రోలియం కోక్ మొదలైనవి.
ఆచరణలో, ఒక నియమం వలె, పైన జాబితా చేయబడిన నిరాకార రూపాలు కార్బన్ యొక్క స్వచ్ఛమైన అలోట్రోపిక్ రూపం కంటే అధిక కార్బన్ కంటెంట్తో రసాయన సమ్మేళనాలు.
క్లస్టర్ రూపాలు
నిర్మాణం
ద్రవ కార్బన్ ఒక నిర్దిష్ట బాహ్య పీడనం వద్ద మాత్రమే ఉంటుంది. ట్రిపుల్ పాయింట్లు: గ్రాఫైట్ - ద్రవ - ఆవిరి టి= 4130 K, ఆర్= 10.7 MPa మరియు గ్రాఫైట్ - డైమండ్ - ద్రవ టి≈ 4000 K, ఆర్≈ 11 GPa. సమతౌల్య రేఖ గ్రాఫైట్ - దశలో ద్రవం ఆర్, టి- రేఖాచిత్రం సానుకూల వాలును కలిగి ఉంది, ఇది ట్రిపుల్ పాయింట్ గ్రాఫైట్ - డైమండ్ - లిక్విడ్‌ను సమీపించే కొద్దీ ప్రతికూలంగా మారుతుంది, ఇది కార్బన్ అణువుల యొక్క ప్రత్యేక లక్షణాలతో విభిన్న సంఖ్యలో అణువులను (రెండు నుండి ఏడు వరకు) కలిగి ఉన్న కార్బన్ అణువులను సృష్టించడానికి అనుబంధంగా ఉంటుంది. . డైమండ్-లిక్విడ్ సమతౌల్య రేఖ యొక్క వాలు, చాలా ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతలు (>4000-5000 K) మరియు పీడనాలు (>10-20 GPa) ఉన్న ప్రాంతంలో ప్రత్యక్ష ప్రయోగాలు లేనప్పుడు, చాలా సంవత్సరాలు ప్రతికూలంగా పరిగణించబడింది. జపనీస్ పరిశోధకులు చేసిన ప్రత్యక్ష ప్రయోగాలు మరియు పొందిన ప్రయోగాత్మక డేటా యొక్క ప్రాసెసింగ్, డైమండ్ యొక్క అసాధారణమైన అధిక-ఉష్ణోగ్రత ఉష్ణ సామర్థ్యాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుని, వజ్రం-ద్రవ సమతౌల్య రేఖ యొక్క వాలు సానుకూలంగా ఉందని తేలింది, అనగా, వజ్రం దాని ద్రవం కంటే భారీగా ఉంటుంది. (కరిగేటప్పుడు అది మునిగిపోతుంది మరియు నీటిలో మంచులా తేలదు) .
అల్ట్రాడిస్పెర్స్ వజ్రాలు (నానోడైమండ్స్)
USSRలో 1980లలో, కార్బన్-కలిగిన పదార్థాల డైనమిక్ లోడింగ్ పరిస్థితులలో, అల్ట్రాఫైన్ డైమండ్స్ (UDD) అని పిలువబడే డైమండ్ లాంటి నిర్మాణాలు ఏర్పడతాయని కనుగొనబడింది. ప్రస్తుతం, "నానోడైమండ్స్" అనే పదాన్ని ఎక్కువగా ఉపయోగిస్తున్నారు. అటువంటి పదార్ధాలలో కణ పరిమాణం కొన్ని నానోమీటర్లు. UDD ఏర్పడటానికి పరిస్థితులు గణనీయమైన ప్రతికూల ఆక్సిజన్ బ్యాలెన్స్‌తో పేలుడు పదార్థాల పేలుడు సమయంలో గ్రహించబడతాయి, ఉదాహరణకు, హెక్సోజెన్‌తో TNT మిశ్రమాలు. కార్బన్-కలిగిన పదార్థాలు (సేంద్రీయ పదార్థం, పీట్, బొగ్గు మొదలైనవి) సమక్షంలో భూమి యొక్క ఉపరితలంపై ఖగోళ వస్తువుల ప్రభావాల సమయంలో కూడా ఇటువంటి పరిస్థితులు గ్రహించబడతాయి. అందువలన, తుంగుస్కా ఉల్క యొక్క పతనం జోన్లో, అటవీ అంతస్తులో UDA లు కనుగొనబడ్డాయి.
కార్బిన్
అణువుల గొలుసు నిర్మాణంతో షట్కోణ వ్యవస్థ యొక్క కార్బన్ యొక్క స్ఫటికాకార మార్పును కార్బైన్ అంటారు. గొలుసులు పాలీన్ నిర్మాణాన్ని (-C≡C−) లేదా పాలీక్యుములీన్ నిర్మాణాన్ని (=C=C=) కలిగి ఉంటాయి. కార్బైన్ యొక్క అనేక రూపాలు తెలిసినవి, యూనిట్ సెల్‌లోని పరమాణువుల సంఖ్య, సెల్ పరిమాణాలు మరియు సాంద్రత (2.68-3.30 g/cm³)లో తేడా ఉంటుంది. కార్బైన్ ప్రకృతిలో మినరల్ చయోయిట్ (తెల్ల సిరలు మరియు గ్రాఫైట్‌లోని చేరికలు) రూపంలో సంభవిస్తుంది మరియు తక్కువ-ఉష్ణోగ్రత ప్లాస్మాలో హైడ్రోకార్బన్లు లేదా CCL 4 నుండి గ్రాఫైట్‌పై లేజర్ రేడియేషన్ చర్య, ఎసిటిలీన్ యొక్క ఆక్సీకరణ డీహైడ్రోపాలికండెన్సేషన్ ద్వారా కృత్రిమంగా పొందబడుతుంది.
కార్బైన్ ఒక చక్కటి-స్ఫటికాకార నలుపు పొడి (సాంద్రత 1.9-2 గ్రా/సెం³) మరియు సెమీకండక్టర్ లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. ఒకదానికొకటి సమాంతరంగా ఉంచబడిన కార్బన్ అణువుల పొడవైన గొలుసుల నుండి కృత్రిమ పరిస్థితులలో పొందబడింది.
కార్బైన్ అనేది కార్బన్ యొక్క లీనియర్ పాలిమర్. కార్బైన్ మాలిక్యూల్‌లో, కార్బన్ పరమాణువులు ట్రిపుల్ మరియు సింగిల్ బాండ్ల ద్వారా (పాలీన్ స్ట్రక్చర్) లేదా శాశ్వతంగా డబుల్ బాండ్ల ద్వారా (పాలీక్యుములీన్ స్ట్రక్చర్) ప్రత్యామ్నాయంగా గొలుసులతో అనుసంధానించబడి ఉంటాయి. ఈ పదార్ధం USSR అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్‌లో 1960 ల ప్రారంభంలో సోవియట్ రసాయన శాస్త్రవేత్తలు V.V. కోర్షక్, A.M. స్లాడ్కోవ్, V.I. కసటోచ్కిన్ మరియు Yu.P. కుద్రియావ్ట్సేవ్చే పొందబడింది. కార్బైన్ సెమీకండక్టింగ్ లక్షణాలను కలిగి ఉంది మరియు కాంతికి గురైనప్పుడు దాని వాహకత బాగా పెరుగుతుంది. మొదటి ఆచరణాత్మక అప్లికేషన్ ఈ ఆస్తిపై ఆధారపడి ఉంటుంది - ఫోటోవోల్టాయిక్ కణాలలో.
ఫుల్లెరెన్స్ మరియు కార్బన్ నానోట్యూబ్‌లు
కార్బన్‌ను క్లస్టర్ పార్టికల్స్ సి 60, సి 70, సి 80, సి 90, సి 100 మరియు ఇలాంటి (ఫుల్లెరెన్స్), అలాగే గ్రాఫేన్‌లు, నానోట్యూబ్‌లు మరియు కాంప్లెక్స్ నిర్మాణాలు - ఆస్ట్రాలెన్‌ల రూపంలో కూడా పిలుస్తారు.
నిరాకార కార్బన్ (నిర్మాణం)
నిరాకార కార్బన్ యొక్క నిర్మాణం ఏక-స్ఫటికాకార (ఎల్లప్పుడూ మలినాలను కలిగి ఉంటుంది) గ్రాఫైట్ యొక్క క్రమరహిత నిర్మాణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఇవి కోక్, గోధుమ మరియు గట్టి బొగ్గు, కార్బన్ నలుపు, మసి, ఉత్తేజిత కార్బన్.
గ్రాఫేన్
గ్రాఫేన్ అనేది కార్బన్ యొక్క రెండు-డైమెన్షనల్ అలోట్రోపిక్ సవరణ, ఇది ఒక అణువు మందపాటి కార్బన్ అణువుల పొర ద్వారా ఏర్పడుతుంది, sp² బంధాల ద్వారా షట్కోణ ద్విమితీయ క్రిస్టల్ లాటిస్‌గా అనుసంధానించబడి ఉంటుంది.
ప్రకృతిలో ఉండటం
భూమి మొత్తంగా 730 ppm కార్బన్‌తో కూడి ఉంటుందని అంచనా వేయబడింది, కోర్లో 2000 ppm మరియు మాంటిల్ మరియు క్రస్ట్‌లో 120 ppm ఉంటుంది. భూమి యొక్క ద్రవ్యరాశి 5.972⋅10 24 కిలోలు కాబట్టి, ఇది 4360 మిలియన్ గిగాటన్‌ల కార్బన్ ఉనికిని సూచిస్తుంది.
చాలా కార్బన్ సమ్మేళనాలు, మరియు అన్నింటికంటే హైడ్రోకార్బన్లు, సమయోజనీయ సమ్మేళనాల యొక్క ఉచ్ఛారణ లక్షణాన్ని కలిగి ఉంటాయి. ఒకదానికొకటి సి అణువుల యొక్క సాధారణ, డబుల్ మరియు ట్రిపుల్ బంధాల బలం, సి అణువుల నుండి స్థిరమైన గొలుసులు మరియు చక్రాలను ఏర్పరచగల సామర్థ్యం సేంద్రీయ రసాయన శాస్త్రంలో అధ్యయనం చేయబడిన భారీ సంఖ్యలో కార్బన్-కలిగిన సమ్మేళనాల ఉనికిని నిర్ణయిస్తాయి. ఖనిజ షుంగైట్ ప్రకృతిలో కనుగొనబడింది, ఇది ఘన కార్బన్ (≈25%) మరియు గణనీయమైన మొత్తంలో సిలికాన్ ఆక్సైడ్ (≈35%) రెండింటినీ కలిగి ఉంటుంది. రసాయన లక్షణాలుసాధారణ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, కార్బన్ రసాయనికంగా జడమైనది; తగినంత అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఇది అనేక మూలకాలతో మిళితం అవుతుంది మరియు బలమైన తగ్గించే లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తుంది. కార్బన్ యొక్క వివిధ రూపాల యొక్క రసాయన చర్య క్రింది క్రమంలో తగ్గుతుంది: నిరాకార కార్బన్, గ్రాఫైట్, డైమండ్; గాలిలో అవి వరుసగా 300-501 °C, 600-700 °C మరియు 800-1000 °C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మండుతాయి. ఆక్సీకరణ స్థితి −4 నుండి +4 వరకు ఉంటుంది. ఎలక్ట్రాన్ అనుబంధం 1.27 eV; C 0 నుండి C 4+కి సీక్వెన్షియల్ ట్రాన్సిషన్ సమయంలో అయనీకరణ శక్తి వరుసగా 11.2604, 24.383, 47.871 మరియు 64.19 eV. అకర్బన సమ్మేళనాలుకార్బన్ అనేక మూలకాలతో చర్య జరుపుతుంది. నాన్-లోహాలతో కూడిన సమ్మేళనాలు వాటి స్వంత పేర్లను కలిగి ఉంటాయి - మీథేన్, టెట్రాఫ్లోరోమీథేన్. కార్బన్ యొక్క దహన ఉత్పత్తులు CO మరియు CO 2 (వరుసగా కార్బన్ మోనాక్సైడ్ మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్). అస్థిర సబాక్సైడ్ కార్బన్ C 3 O 2 (ద్రవీభవన స్థానం -111 °C, మరిగే స్థానం 7 °C) మరియు కొన్ని ఇతర ఆక్సైడ్లు (ఉదాహరణకు, C 12 O 9, C 5 O 2, C 12 O 12) కూడా అంటారు. గ్రాఫైట్ మరియు నిరాకార కార్బన్ 1200 °C ఉష్ణోగ్రత వద్ద హైడ్రోజన్‌తో, 900 °C వద్ద ఫ్లోరిన్‌తో చర్య తీసుకోవడం ప్రారంభిస్తాయి. హాలోజన్లు, క్షార లోహాలు మరియు ఇతర పదార్ధాలతో గ్రాఫైట్ చేరిక సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది. నత్రజని వాతావరణంలో కార్బన్ ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య విద్యుత్ ఉత్సర్గం పంపినప్పుడు, సైనోజెన్ ఏర్పడుతుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, H 2 మరియు N 2 మిశ్రమంతో కార్బన్ యొక్క పరస్పర చర్య ఉత్పత్తి చేస్తుంది |