Пошук по сайту


Реферат “Кругообіг карбону”

Реферат “Кругообіг карбону”

Реферат

“Кругообіг карбону”



Карбон (лат. Carboneum), С - хімічний елемент IV групи періодичної системи Менделєєва. Відомі два стабільних ізотопи 12 С(98,892 %) і 13С (1,108%).

Карбон відомий з глибокої старовини. Деревне вугілля служило для відновлення металів з руд, алмаз - як коштовний камінь. Значно пізніше стали застосовуватися графіт для виготовлення олівців.

У 1778 ДО. Шеєле, нагріваючи графіт з селітрою, виявив, що при цьому, як і при нагріванні вугілля з селітрою, виділяється оксид карбону (IV) -вуглекислий газ. Хімічний склад алмаза був встановлений внаслідок дослідів А.Лавуаз’є (1772) по вивчення горіння алмаза на повітрі і досліджень С.Теннанта (1797), що довело, що однакові кількості алмаза і вугілля дають при окисленні рівні кількості вуглекислого газу. Карбон як хімічний елемент був визнаний тільки в 1789 А.Лавуазье. Латинську назву сarboneum карбон отримав від сarbo
Кругообіг та поширення в природі:

Середній вміст карбону в земній корі 2,3*10-2 % по масі (1*10 –2 в ультраосновних, 1*10 –2 в основних, 2*10 –2 в середніх, 3*10 –2 в кислих гірських породах). Карбону нагромаджується у верхній частині земної кори (біосфері): в живій речовині 18 % карбону, в деревині 50 %, в кам'яному вугіллі 80 %, в нафті 85 %, антрациті 96 %. Означає частина карбону літосфери зосереджена у вапняках і доломіті.

Число власних мінералів карбону - 112; виключно велике число органічних сполук карбону - вуглеводородів і їх похідних.

З накопиченням карбонуу в земній корі пов'язане накопичення і багатьох інших елементів, які осідають у вигляді нерозчинних карбонатів і т.д.

У порівнянні зі середнім вмістом в земній корі людство у виключно великих кількостях витягує карбон з надр (вугілля, нафта, природний газ), так як ці викопні основні джерела енергії.

Карбон широко поширений також в космосі; на Сонці він займає 4-е місце після гідрогену, гелію і оксигену.

Відомі чотири кристалічні модифікації карбрну: графіт, алмаз, карбін і лонсдейліт. Графіт - сіро-чорна, непрозора, жирна на дотик, дуже м'яка маса з металевим блиском. При кімнатній температурі і нормальному тиску (0,1 Мн/м2, або 1кгс/см2) графіт термодинамично стабільний. Алмаз - дуже тверда, кристалічна речовина. Кристали мають кубічні межацентрировані ґрати: а=3,560(. При кімнатній температурі і нормальному тиску алмаз метастабільний. Помітне перетворення алмаза в графіт спостерігається при температурах вище за 1400°С у вакуумі або в інертній атмосфері. При атмосферному тиску і температурі біля 3700°С графіт переганяється. Рідкий карбон може бути отриманий при тиску вище за 10,5 Мн2 (1051 кгс/см2) і температурах вище за 3700(З. Для твердого вуглеводу (кокс, сажа, деревне вугілля) характерно також стан з неврегульованою структурою “аморфний" вуглевод, який не являє собою самостійної модифікації; в основі його будови лежить структура мелкокристаллического графіту. Нагрівання деяких різновидів “аморфного" вуглеводу вище за 1500-1600(З без доступу повітря викликає їх перетворення в графіт. Фізичні властивості “аморфний" вуглеводу дуже сильно залежать від дисперсність часток і наявності домішок. Щільність, теплоємність, теплопровідність і електропровідність “аморфний" вуглеводу завжди вище, ніж графіту. Карбин отриманий штучно. Він являє собою мелкокристаллический порошок чорного кольору (щільність 1,9 - 2 г/см3). Побудований з довгих ланцюжків атомів С, укладених паралельно один одному. Лонсдейліт знайдений в метеоритах і отриманий штучно; його структура і властивості остаточно не встановлені.

Конфігурація зовнішньої оболонки атома карбону 2s22p2 . Для карбону характерне утворення чотирьох ковалентних зв'язків, зумовлене збудження зовнішньої електронної оболонки до стану 2sp3 . Тому карбон здатний в рівній мірі як притягати, так і віддавати електрони. Хімічний зв'язок може здійснюватися за рахунок sp3-, sp2- і sp- гібридних орбіталей, яким відповідають координаційні числа 4,3 і 2. Число валентних електронів карбону і число валентних орбіталей однаково; це одна з причин стійкості зв'язку між атомами карбону.

Унікальна здатність атомів карбону сполучатися між собою з утворенням міцних і довгих ланцюгів і циклів призвела до виникнення величезного числа різноманітних з'єднань карбону, що вивчаються органічною хімією.

У сполуках карбон проявляє ступені окислення -4; +2; +4. Атомний радіус 0,77Á, ковалентні радіуси 0,77Á, 0,67Á, 0,60Á відповідно в одинарному, подвійному і потрійному зв'язках; іонної радіус С4- 2,60Á, С4+ 0,20Á. При звичайних умовах карбон хімічно інертний, при високих температурах він сполучається з багатьма елементами, виявляючи сильні відновні властивості.

Всі форми карбону стійкі до лугів і кислот і повільно окислюються тільки дуже сильними окислювачами (хромова суміш, суміш концентриров. HNO3 і KCIO3 і інш.). “Аморфний" карбон реагує з фтором при кімнатній температурі, графіт і алмаз - при нагріванні. Безпосередньо сполука карбону з хлором відбувається в електричній дузі; з бромом і йодом карбон не реагує, тому численні карбону галогеніди синтезують непрямим шляхом. З оксигалогенидів загальної формули COX2 (де Х - галоген) найбільш відома хлорокис COCI2 (фосген).

При температурах вище за 1000°С карбон взаємодіє з багатьма металами, даючи карбіди. Всі форми карбону при нагріванні відновлюють оксиди металів з утворенням вільних металів (Zn, Cd, Cu, Pb і інш.) або карбідів (CaC2, Mo2C, WC, TaC і інш.). Карбон реагує при температурах вище за 600 - 800°С з водяною парою і оксидои карбону (IV) - вуглекислим газом

Всі форми карбону нерозчинні в звичайних неорганічних і органічних розчинниках, але розчиняються в деяких розплавлених металах (наприклад, Fe, Ni, Co).

Карбон визначається тим, що понад 90 % всіх первинних джерел споживаної в світі енергії припадає на органічне паливо, очолююча роль якого збережеться і на найближчі десятиріччя, незважаючи на інтенсивний розвиток ядерної енергетики. Тільки біля 10% палива, що добувається використовується як сировина для основного органічного синтезу і нафтохімічного синтезу, для отримання пластичної маси і інш.

Карбон - найважливіший біогенний елемент, що складає основу життя на Землі, структурна одиниця величезного числа органічних сполук, що беруть участь в побудові організмів і забезпеченні їх життєдіяльності (біополімери, а також численні низькомолекулярні біологічно активні речовини - вітаміни, гормони, медіатори і інш.). Значну частину необхідної організмам енергії утвориться в клітках за рахунок окислення карбону. Виникнення життя на Землі розглядається в сучасній науці як складний процес еволюції карбонних сполук.

Унікальна роль карбону в живій природі зумовлена його властивостями, якими в сукупності не володіє жоден інший елемент періодичної системи. Між атомами карбону, а також між карбоном і іншими елементами утворяться міцні хімічні зв'язки, які, однак, можуть бути розірвані в порівняно м'яких фізіологічних умовах (ці зв'язки можуть бути одинарними, подвійними і потрійними). Здатність карбону утворювати 4 рівнозначні валентні зв'язки з іншими атомами. Карбон створює можливість для побудови вуглецевих скелетів різних типів - лінійних, розгалужених, циклічних. Показово, що усього три елементи - С, О, Н - становлять 98 % загальної маси живих організмів. Цим досягається певна економічність в живій природі: при практично безмежній структурній різноманітності карбонних сполук невелике число типів хімічних зв'язків дозволяє на багато скоротити кількість ферментів, необхідних для розщеплення і синтезу органічних речовин. Особливості будови атома карбону лежить в основі різних видів ізомерії органічних сполук (здатність до оптичної ізомерії виявилася такою, що вирішує в біохімічній еволюції амінокислот, вуглеводів і деяких алкалоїдів).

Згідно з гіпотезою А. І. Опаріна, перші органічні сполуки на Землі мали абіогенне походження. Джерелами карбону служили (СН4)і ціанистий гідроген (HCN), що містилися в первинній атмосфері Землі. З виникненням життя єдиним джерелом неорганічного карбону, за рахунок якого утвориться вся органічна речовина біосфери, є карбону двоокис (СО2), що знаходиться в атмосфері, а також розчинений в природних водах у вигляді НСО3 . Найбільш могутній механізм засвоєння (асиміляція) карбону (в формі СО2) - фотосинтез - здійснюється повсюдно зеленими рослинами. На Землі існує і еволюційне більш древній спосіб засвоєння СО2 шляхом хемосинтезу; в цьому випадку мікроорганізми - хемосинтетики використовують не променисту енергію Сонця, а енергію окислення неорганічних сполук. Більшість тварин споживають карбон з їжею у вигляді вже готових органічних сполук. У залежності від способу засвоєння органічних сполук прийнято розрізнювати автотрофні організми і гетеротрофні організми. Застосування для біосинтез білка і інших поживних речовин мікроорганізмів, що використовують як єдине джерело карбону, вуглеводороди нафти, - одна з важливих сучасних науково - технічних проблем.

Крім стабільних ізотопів карбону, в природі поширений радіоактивний 14С (в організмі людини його міститься біля 0,1 мккюри). З використанням ізотопів карбону в біологічних і медичних дослідженнях пов'язані багато великих досягнень у вивченні обміну речовин і кругообігу карбону в природі. Так, за допомогою радіокарбоновій мітки була доведена можливість фіксації Н14СО3 рослинами і тканинами тварин, встановлена послідовність реакції фотосинтезу, вивчений обмін амінокислот, прослідилися шляхи біосинтез багатьох біологічно активних сполук і т. д. Застосування 14С сприяло успіхам молекулярної біології у вивченні механізмів біосинтезу білка і передачі спадкової інформації. Визначення питомої активності 14С к органічних залишках, які містять карбон дозволяє судити про їх вік, що використовується в палеонтології і археології.





поділитися в соціальних мережах



Схожі:

Найбільш точне з наведених визначення науки "Агрохімія"
Вірна наука про взаємодію добрив, ґрунту, рослин І клімату, кругообіг речовин у

3. Карбон, Силіцій та їх сполуки
Вказати кількість неспарених електронів на зовнішньому енергетичному рівні атома Карбону

Назвіть гази, які легші за повітря
Укажіть найпростішу формулу речовини, якщо масові частки Карбону та Гідрогену відповідно дорівнюють 85,7% та 14,3 %

Урок №35 Викладач: Жакунвм розділ 1 Тема «Загальні відомості про неметали та їх сполуки»
Карбон І силіцій, їх місце в періодичній системі, будова атомів. Алотропні модифікації Карбону

Задачі на визначення молекулярної формули речовини
Визначте молекулярну формулу речовини, в якій масова частка карбону становить 82,75 %, гідрогену—17,25 %. Відносна густина речовини...

8 клас
Карбону. Встановіть формулу сполуки(відповідь підтвердьте обчисленнями). Вкажіть до якого класу речовин вона відноситься І як поводить...

Уроку
Ити учнів з поняттям «гібридизація електронних орбіталей» на прикладі sp3-гібридизації електронів у атомі Карбону; поглибити знання...

Загальна хімія
Знали тоді й шість природних груп хімічних елементів (лужні метали, лужноземельні метали, галогени, групу Оксигену, групу Нітрогену...

Реферат з дисципліни
Основні поняття про науку,як сферу людської діяльності націленої на пізнання природи

Реферат з дисципліни Розміщення продуктивних сил
Хімічна промисловість України, її значення, галузева структура І сучасний етап розвитку.”



База даних захищена авторським правом © 2017
звернутися до адміністрації

h.lekciya.com.ua
Головна сторінка