Ямар химийн нэгдлүүд нүүрстөрөгч агуулдаг вэ? Нүүрстөрөгчийн физик, химийн шинж чанар

Хотын боловсролын байгууллага "Никифоровская 1-р дунд сургууль"

Нүүрстөрөгч ба түүний үндсэн органик бус нэгдлүүд

Хийсвэр

Гүйцэтгэсэн: 9Б ангийн сурагч

Сидоров Александр

Багш: Сахарова Л.Н.

Дмитриевка 2009 он

Танилцуулга

Бүлэг I. Нүүрстөрөгчийн тухай

1.1. Байгаль дахь нүүрстөрөгч

1.2. Нүүрстөрөгчийн аллотропик өөрчлөлт

1.3. Нүүрстөрөгчийн химийн шинж чанар

1.4. Нүүрстөрөгчийн хэрэглээ

II бүлэг. Органик бус нүүрстөрөгчийн нэгдлүүд

Дүгнэлт

Уран зохиол

Танилцуулга

Нүүрстөрөгч (лат. Carboneum) С нь Менделеевийн үечилсэн системийн IV бүлгийн химийн элемент: атомын дугаар 6, атомын масс 12.011(1). Нүүрстөрөгчийн атомын бүтцийг авч үзье. Нүүрстөрөгчийн атомын гаднах энергийн түвшин нь дөрвөн электрон агуулдаг. Үүнийг графикаар дүрсэлье:

Нүүрстөрөгчийг эрт дээр үеэс мэддэг байсан бөгөөд энэ элементийг нээсэн хүний ​​нэр тодорхойгүй байна.

17-р зууны төгсгөлд. Флоренцын эрдэмтэд Аверани, Тардгиони нар хэд хэдэн жижиг алмазыг нэг том болгон хайлуулж, нарны гэрлийг ашиглан шатаж буй шилээр халаахыг оролдсон. Очир алмаазууд агаарт шатаж алга болов. 1772 онд Францын химич А.Лавуазье алмазыг шатаах үед CO 2 үүсдэгийг харуулсан. Зөвхөн 1797 онд Английн эрдэмтэн С.Теннант бал чулуу, нүүрсний мөн чанарыг нотолсон. Нүүрс, алмазыг тэнцүү хэмжээгээр шатаасны дараа нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн (IV) хэмжээ ижил болсон.

Нүүрстөрөгчийн нэгдлүүдийн олон янз байдал нь түүний атомууд бие биетэйгээ болон бусад элементүүдийн атомуудтай янз бүрийн аргаар нэгдэх чадвараар тайлбарлагдаж байгаа нь нүүрстөрөгчийн бусад элементүүдийн дундах онцгой байр суурийг тодорхойлдог.

Бүлэг I . Нүүрстөрөгчийн тухай бүх зүйл

1.1. Байгаль дахь нүүрстөрөгч

Нүүрстөрөгч нь байгальд чөлөөт болон нэгдлүүд хэлбэрээр байдаг.

Чөлөөт нүүрстөрөгч нь алмаз, бал чулуу, карбин хэлбэрээр үүсдэг.

Алмаз маш ховор байдаг. Мэдэгдэж байгаа хамгийн том алмаз болох Куллинан нь 1905 онд Өмнөд Африкт олдсон бөгөөд 621.2 гр жинтэй, 10х6.5х5 см хэмжээтэй Москва дахь алмазын санд дэлхийн хамгийн том, хамгийн үзэсгэлэнтэй алмаазын нэг болох "Орлов" (37.92 гр) хадгалагддаг. .

Алмаз нэрээ Грекээс авсан. "adamas" - ялагдашгүй, үл эвдэх. Хамгийн чухал алмазын ордууд нь Өмнөд Африк, Бразил, Якутад байдаг.

Бал чулууны томоохон ордууд Герман, Шри-Ланка, Сибирь, Алтайд байдаг.

Нүүрстөрөгч агуулсан үндсэн эрдэсүүд нь: магнезит MgCO 3, кальцит (шохойн жонш, шохойн чулуу, гантиг, шохой) CaCO 3, доломит CaMg (CO 3) 2 гэх мэт.

Газрын тос, хий, хүлэр, нүүрс, хүрэн нүүрс, занар зэрэг бүх төрлийн түлшийг нүүрстөрөгчийн үндсэн дээр бүтээдэг. Зарим чулуужсан нүүрс нь 99% хүртэл C агууламжтай байдаг нь найрлагаараа нүүрстөрөгчтэй ойролцоо байдаг.

Нүүрстөрөгч нь дэлхийн царцдасын 0.1%-ийг эзэлдэг.

Нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (IV) CO 2 хэлбэрээр нүүрстөрөгч нь агаар мандалд ордог. Гидросферт их хэмжээний CO 2 уусдаг.

1.2. Нүүрстөрөгчийн аллотропик өөрчлөлтүүд

Анхан шатны нүүрстөрөгч нь алмаз, бал чулуу, карбин гэсэн гурван аллотроп өөрчлөлтийг үүсгэдэг.

1. Алмаз бол өнгөгүй тунгалаг талст бодис бөгөөд гэрлийн туяаг маш хүчтэй хугардаг. Алмазан дахь нүүрстөрөгчийн атомууд sp 3 эрлийзжих төлөвт байна. Өдөөгдсөн төлөвт нүүрстөрөгчийн атом дахь валентийн электронууд хос болж, хосгүй дөрвөн электрон үүсдэг. Химийн холбоо үүсэх үед электрон үүл нь ижил уртасгасан хэлбэрийг олж авах бөгөөд тэдгээрийн тэнхлэгүүд тетраэдрийн орой руу чиглэсэн байхаар орон зайд байрладаг. Эдгээр үүлний орой нь бусад нүүрстөрөгчийн атомын үүлтэй давхцах үед ковалент холбоо 109 ° 28" өнцгөөр үүсч, алмазын шинж чанартай атомын болор тор үүсдэг.

Алмазан дахь нүүрстөрөгчийн атом бүр өөр дөрвөн атомаар хүрээлэгдсэн бөгөөд үүнээс тетраэдрүүдийн төвөөс орой хүртэл чиглэлд байрладаг. Тетраэдр дэх атомуудын хоорондох зай 0.154 нм байна. Бүх холболтын хүч чадал ижил байна. Тиймээс алмаз дахь атомууд маш нягт "савласан" байдаг. 20°С температурт алмазын нягт 3.515 г/см3 байна. Энэ нь түүний онцгой хатуу байдлыг тайлбарладаг. Алмаз бол цахилгаан муу дамжуулагч юм.

1961 онд ЗХУ-д бал чулуунаас нийлэг алмаз үйлдвэрлэж эхэлжээ.

Алмазыг үйлдвэрлэлийн нийлэгжүүлэхэд олон мянган МПа даралт, 1500-аас 3000 хэм хүртэлх температурыг ашигладаг. Энэ процесс нь зарим металл, жишээлбэл Ni байж болох катализаторын оролцоотойгоор явагддаг. Үүссэн алмазны дийлэнх хэсэг нь жижиг талстууд ба алмазын тоос юм.

1000 хэмээс дээш агаарт нэвтрэхгүйгээр халаахад алмаз бал чулуу болж хувирдаг. 1750°С-т алмазыг бал чулуу болгон хувиргах нь хурдан явагддаг.

Алмазан бүтэц

2. Графит нь саарал хар өнгөтэй, металл гялбаатай, хүрэхэд тослогтой, хатуулаг нь цааснаас ч дор бодис юм.

Бал чулуун талст дахь нүүрстөрөгчийн атомууд sp 2 эрлийзжих төлөвт байдаг: тус бүр нь хөрш атомуудтай гурван ковалент σ холбоо үүсгэдэг. Холболтын чиглэлүүдийн хоорондох өнцөг нь 120 ° байна. Үр дүн нь ердийн зургаан өнцөгтөөс бүрдсэн сүлжээ юм. Давхаргын доторх нүүрстөрөгчийн атомын зэргэлдээ цөмүүдийн хоорондох зай 0.142 нм байна. Графит дахь нүүрстөрөгчийн атом бүрийн гаднах давхарга дахь дөрөв дэх электрон нь эрлийзжихэд оролцдоггүй p тойрог замыг эзэлдэг.

Нүүрстөрөгчийн атомын эрлийз бус электрон үүл нь давхаргын хавтгайд перпендикуляр байрладаг бөгөөд бие биентэйгээ давхцаж, делокализацилагдсан σ бонд үүсгэдэг. Бал чулуун талст дахь зэргэлдээх давхаргууд нь бие биенээсээ 0.335 нм зайд байрладаг бөгөөд гол төлөв ван дер Ваалсын хүчээр бие биентэйгээ сул холбоотой байдаг. Иймээс бал чулуу нь механик хүч чадал багатай бөгөөд хальсанд амархан хуваагддаг бөгөөд тэдгээр нь өөрөө маш бат бөх байдаг. Бал чулуу дахь нүүрстөрөгчийн атомын давхаргын хоорондох холбоо нь хэсэгчлэн металл шинж чанартай байдаг. Энэ нь бал чулуу нь цахилгааныг сайн дамжуулдаг боловч метал шиг сайн биш гэдгийг тайлбарладаг.

Графитын бүтэц

Графит дахь физик шинж чанарууд нь чиглэлд маш их ялгаатай байдаг - перпендикуляр ба нүүрстөрөгчийн атомын давхаргад параллель.

Агаарт нэвтрэхгүйгээр халаахад бал чулуу нь 3700 ° C хүртэл өөрчлөгддөггүй. Заасан температурт энэ нь хайлуулахгүйгээр сублиминжина.

Хиймэл бал чулууг 3000°С температурт хамгийн сайн чанарын нүүрснээс агаар нэвтрэхгүй цахилгаан зууханд үйлдвэрлэдэг.

Графит нь янз бүрийн температур, даралтын нөхцөлд термодинамикийн хувьд тогтвортой байдаг тул нүүрстөрөгчийн стандарт төлөв гэж хүлээн зөвшөөрдөг. Бал чулууны нягт нь 2.265 г/см3.

3. Карбин бол нарийн талст хар нунтаг юм. Кристал бүтцэд нүүрстөрөгчийн атомууд нь шугаман гинжин хэлхээнд ээлжлэн нэг ба гурвалсан холбоогоор холбогддог.

−С≡С−С≡С−С≡С−

Энэ бодисыг анх В.В. Коршак, А.М. Сладков, В.И. Касаточкин, Ю.П. Кудрявцев XX зууны 60-аад оны эхээр.

Дараа нь карбин нь янз бүрийн хэлбэрээр байж болох ба нүүрстөрөгчийн атомууд давхар бондоор холбогдсон полиацетилен ба поликумулен гинжийг агуулдаг болохыг харуулсан.

C=C=C=C=C=C=

Хожим нь карбиныг байгальд - солирын бодисоос олжээ.

Карбин нь хагас дамжуулагч шинж чанартай бөгөөд гэрэлд өртөхөд түүний дамжуулалт ихээхэн нэмэгддэг. Кристал торонд нүүрстөрөгчийн атомын гинжийг байрлуулах янз бүрийн төрлийн холбоо, янз бүрийн аргууд байдаг тул карбины физик шинж чанар нь өргөн хүрээний хүрээнд өөр өөр байж болно. 2000 ° C-аас дээш агаарт нэвтрэхгүйгээр халах үед карбин нь 2300 ° C орчим температурт тогтвортой, бал чулуу руу шилжих нь ажиглагддаг.

Байгалийн нүүрстөрөгч нь хоёр изотопоос бүрдэнэ

Өмнө нь нүүрс, хөө тортог, кокс нь найрлагадаа цэвэр нүүрстөрөгчтэй төстэй бөгөөд алмаз, бал чулуунаас ялгаатай шинж чанартай бөгөөд нүүрстөрөгчийн бие даасан аллотропийн өөрчлөлтийг илэрхийлдэг ("аморф нүүрстөрөгч"). Гэсэн хэдий ч эдгээр бодисууд нь нүүрстөрөгчийн атомууд нь бал чулуутай ижил аргаар холбогдсон жижиг талст хэсгүүдээс бүрддэг болохыг тогтоожээ.

4. Нүүрс – нарийн нунтагласан бал чулуу. Энэ нь агаарт нэвтрэхгүйгээр нүүрстөрөгч агуулсан нэгдлүүдийн дулааны задралын явцад үүсдэг. Нүүрс нь олж авсан бодис, үйлдвэрлэх аргаас хамааран шинж чанараараа ихээхэн ялгаатай байдаг. Тэд үргэлж тэдний шинж чанарт нөлөөлдөг хольцыг агуулдаг. Нүүрсний хамгийн чухал төрөл нь кокс, нүүрс, хөө тортог юм.

Агааргүй нүүрсийг халааж кокс гаргаж авдаг.

Модыг агааргүй халаахад нүүрс үүсдэг.

Хөө тортог бол маш нарийн ширхэгтэй бал чулууны талст нунтаг юм. Агаар нэвтрэх хязгаарлагдмал нүүрсустөрөгч (байгалийн хий, ацетилен, турпентин гэх мэт) шаталтаас үүсдэг.

Идэвхжүүлсэн нүүрс нь гол төлөв нүүрстөрөгчөөс бүрддэг сүвэрхэг үйлдвэрлэлийн шингээгч юм. Адсорбци гэдэг нь хий болон ууссан бодисыг хатуу бодисын гадаргууд шингээх явдал юм. Идэвхжүүлсэн нүүрстөрөгчийг хатуу түлш (хүлэр, хүрэн ба чулуун нүүрс, антрацит), мод ба түүний бүтээгдэхүүн (нүүрс, модны үртэс, цаасны хаягдал), арьс ширний үйлдвэрийн хаягдал, яс зэрэг амьтны гаралтай материалаас гаргаж авдаг. Өндөр механик бат бөх чанараараа тодорхойлогддог нүүрсийг кокос болон бусад самарны хальс, жимсний үрээс гаргаж авдаг. Нүүрсний бүтцийг бүх төрлийн нүх сүвээр төлөөлдөг боловч шингээх чадвар ба шингээлтийн хурд нь нэгж масс эсвэл мөхлөгт эзлэхүүн дэх микро нүх сүвний агууламжаар тодорхойлогддог. Идэвхтэй нүүрстөрөгчийг үйлдвэрлэхдээ эхлээд материалыг агаарт нэвтрэхгүйгээр дулааны боловсруулалтанд оруулдаг бөгөөд үүний үр дүнд чийг, хэсэгчлэн давирхайг арилгадаг. Энэ тохиолдолд нүүрсний том сүвэрхэг бүтэц үүсдэг. Микро сүвэрхэг бүтцийг олж авахын тулд идэвхжүүлэлтийг хий эсвэл уураар исэлдүүлэх, эсвэл химийн урвалжаар эмчлэх замаар гүйцэтгэдэг.

НҮҮРСТЭЙ
ХАМТ (карбон), элементүүдийн үечилсэн системийн IVA дэд бүлгийн (C, Si, Ge, Sn, Pb) металл бус химийн элемент. Энэ нь байгальд алмазын талст (Зураг 1), бал чулуу эсвэл фуллерен болон бусад хэлбэрээр олддог бөгөөд органик (нүүрс, газрын тос, амьтан, ургамлын организм гэх мэт) болон органик бус бодис (шохойн чулуу, хүнсний сода, гэх мэт). Нүүрстөрөгч нь өргөн тархсан боловч дэлхийн царцдас дахь түүний агууламж ердөө 0.19% байдаг (мөн DIAMOND; FULLERENES-ийг үзнэ үү).

Нүүрстөрөгчийг энгийн бодис хэлбэрээр өргөн хэрэглэдэг. Үнэт эдлэлийн объект болох үнэт алмаазаас гадна үйлдвэрлэлийн алмаз нь нунтаглах, зүсэх багаж үйлдвэрлэхэд чухал ач холбогдолтой юм. Нүүрс болон бусад аморф нүүрстөрөгчийг өнгөгүйжүүлэх, цэвэршүүлэх, хийн шингээх, боловсруулсан гадаргуутай шингээгч шаардлагатай технологийн салбарт ашигладаг. Карбид, нүүрстөрөгчийн металл, түүнчлэн бор, цахиуртай нэгдлүүд (жишээлбэл, Al4C3, SiC, B4C) нь өндөр хатуулагтай бөгөөд зүлгүүр, зүсэх хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. Нүүрстөрөгч нь ган ба хайлшийн нэг хэсэг бөгөөд карбид хэлбэрээр элементийн төлөвт байдаг. Өндөр температурт (цементжих) ган цутгамал гадаргууг нүүрстөрөгчөөр дүүргэх нь гадаргуугийн хатуулаг, элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг.
Мөн хайлшийг үзнэ үү. Байгальд бал чулууны олон янзын хэлбэрүүд байдаг; заримыг нь зохиомлоор олж авдаг; Аморф хэлбэрүүд байдаг (жишээлбэл, кокс, нүүрс). Хүчилтөрөгчгүй үед нүүрсустөрөгчийг шатаахад хөө тортог, ясны нүүрс, чийдэнгийн хар, ацетилен хар үүсдэг. Цагаан нүүрстөрөгчийг бууруулсан даралтын дор пиролит бал чулууг сублимациягаар олж авдаг - эдгээр нь үзүүртэй ирмэг бүхий бал чулуун навчны тунгалаг тунгалаг талстууд юм.
Түүхэн мэдээлэл.Графит, алмаз, аморф нүүрстөрөгч нь эрт дээр үеэс мэдэгдэж байсан.
Бал чулууг бусад материалыг тэмдэглэхэд ашиглаж болно гэдгийг эрт дээр үеэс мэддэг байсан бөгөөд "бичих" гэсэн утгатай грек үгнээс гаралтай "графит" нэрийг өөрөө 1789 онд А.Вернер санал болгосон. Гэсэн хэдий ч бал чулууны түүх нарийн төвөгтэй байдаг нь ижил төстэй гадаад физик шинж чанартай бодисууд, тухайлбал молибденит (молибдений сульфид) гэж нэг удаа графит гэж андуурдаг байв. Бал чулууны бусад нэрэнд "хар хар тугалга", "карбид төмөр", "мөнгөн хар тугалга" орно. 1779 онд К.Шээле бал чулууг агаарт исэлдүүлэн нүүрстөрөгчийн давхар ислийг үүсгэж болохыг тогтоожээ. Алмаз анх Энэтхэгт ашиглагдаж эхэлсэн бөгөөд 1725 онд Бразилд үнэт чулуу арилжааны ач холбогдолтой болсон; Өмнөд Африк дахь ордуудыг 1867 онд илрүүлсэн.20-р зуунд. Гол алмаз үйлдвэрлэгчид нь Өмнөд Африк, Заир, Ботсвана, Намиби, Ангол, Сьерра-Леон, Танзани, Орос юм. Технологи нь 1970 онд бий болсон хүний ​​гараар хийсэн алмазыг үйлдвэрлэлийн зориулалтаар үйлдвэрлэдэг.Хэрэв бодисын бүтцийн нэгжүүд (монатомт элементүүдийн атомууд эсвэл олон атомт элемент ба нэгдлүүдийн молекулууд) бие биетэйгээ нэгээс олон талст хэлбэрээр нэгдэх чадвартай бол энэ үзэгдлийг аллотропи гэж нэрлэдэг. Нүүрстөрөгч нь алмаз, бал чулуу, фуллерен гэсэн гурван аллотроп өөрчлөлттэй. Алмазан дахь нүүрстөрөгчийн атом бүр нь 4 тетраэдр байрладаг хөрштэй бөгөөд куб бүтэц үүсгэдэг (Зураг 1а). Энэ бүтэц нь бондын хамгийн их коваленттай тохирч байгаа бөгөөд нүүрстөрөгчийн атом бүрийн бүх 4 электрон нь өндөр бат бэх C-C бонд үүсгэдэг, өөрөөр хэлбэл. Бүтцэд дамжуулагч электронууд байдаггүй. Тиймээс алмаз нь дамжуулах чадваргүй, дулаан дамжуулалт багатай, өндөр хатуулагтай байдаг; энэ нь мэдэгдэж байгаа хамгийн хатуу бодис юм (Зураг 2). Тетраэдр бүтэц дэх C-C холбоог (холбооны урт 1.54, иймээс ковалент радиус 1.54/2 = 0.77) таслахад маш их энерги шаардагддаг тул алмаз нь онцгой хатуулагтай, өндөр хайлах цэгээр тодорхойлогддог (3550 ° C).

Илүүдэл хүчилтөрөгч дэх нарийн тархсан нүүрстөрөгч нь халах эсвэл оч үүсгэх үед дэлбэрч болно. Шууд исэлдэлтээс гадна исэл үйлдвэрлэх илүү орчин үеийн аргууд байдаг. Нүүрстөрөгчийн дэд исэл C3O2 нь P4O10-аас дээш малоны хүчлийг усгүйжүүлснээр үүсдэг.

C3O2 нь эвгүй үнэртэй бөгөөд амархан гидролиз болж дахин малоны хүчил үүсгэдэг.
Нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (II) CO нь хүчилтөрөгчийн дутагдалтай нөхцөлд нүүрстөрөгчийн аливаа өөрчлөлтийг исэлдүүлэх явцад үүсдэг. Урвал нь экзотермик бөгөөд 111.6 кЖ/моль ялгардаг. Кокс нь цагаан дулааны температурт устай урвалд ордог: C + H2O = CO + H2; үүссэн хийн хольцыг "усны хий" гэж нэрлэдэг бөгөөд хийн түлш юм. СО нь нефтийн бүтээгдэхүүний бүрэн бус шаталтын үед үүсдэг;

CO дахь нүүрстөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв нь +2 бөгөөд нүүрстөрөгч нь +4 исэлдэлтийн төлөвт илүү тогтвортой байдаг тул CO нь хүчилтөрөгчөөр CO2: CO + O2 (r) CO2 болж амархан исэлддэг тул энэ урвал нь маш экзотермик (283 кЖ/) юм. моль). CO-ийг үйлдвэрлэлд Н2 болон бусад шатамхай хийтэй холихдоо түлш эсвэл хий бууруулах бодис болгон ашигладаг. 500 ° C хүртэл халаахад CO нь мэдэгдэхүйц хэмжээгээр C ба CO2 үүсгэдэг боловч 1000 ° C-д CO2-ийн бага концентрацид тэнцвэрт байдал тогтдог. CO нь хлортой урвалд орж, фосген - COCl2 үүсгэдэг, бусад галогентэй урвалд ордог, хүхрийн карбонил сульфидтай урвалд ороход COS-ийг олж авдаг, металлууд (M) CO нь нарийн төвөгтэй нэгдлүүд болох янз бүрийн найрлагатай M(CO)x карбонилуудыг үүсгэдэг. Цусан дахь гемоглобин нь CO-тэй урвалд ороход төмрийн карбонил үүсдэг бөгөөд энэ нь гемоглобины хүчилтөрөгчтэй урвалд орохоос сэргийлдэг, учир нь төмрийн карбонил нь илүү хүчтэй нэгдэл юм. Үүний үр дүнд гемоглобины хүчилтөрөгчийг эсэд зөөвөрлөх функцийг хааж, улмаар үхдэг (мөн тархины эсүүд голчлон нөлөөлдөг). (Тиймээс CO-ийн өөр нэр - "нүүрстөрөгчийн дутуу исэл"). Агаар дахь аль хэдийн 1% (хэлбэр) CO нь ийм агаар мандалд 10 минутаас илүү хугацаагаар байвал хүмүүст аюултай. CO-ийн зарим физик шинж чанарыг хүснэгтэд үзүүлэв. Нүүрстөрөгчийн давхар исэл буюу нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (IV) CO2 нь дулаан ялгаруулах (395 кЖ/моль) бүхий илүүдэл хүчилтөрөгч дэх элементийн нүүрстөрөгчийг шатаах замаар үүсдэг. CO2 (жижиг нэр нь "нүүрстөрөгчийн давхар исэл") нь CO, нефтийн бүтээгдэхүүн, бензин, тос болон бусад органик нэгдлүүдийг бүрэн исэлдүүлэх явцад үүсдэг. Карбонатыг усанд уусгах үед гидролизийн үр дүнд CO2 мөн ялгардаг.

Энэ урвалыг ихэвчлэн лабораторийн практикт CO2 үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Энэ хийг металл бикарбонатыг шохойжуулах замаар олж авч болно.

Хэт халсан уурын СО-той хийн фазын харилцан үйлчлэлд:

Нүүрс устөрөгч болон тэдгээрийн хүчилтөрөгчийн деривативыг шатаах үед, жишээлбэл:

Үүний нэгэн адил хүнсний бүтээгдэхүүн нь амьд организмд исэлдэж, дулаан болон бусад төрлийн энерги ялгаруулдаг. Энэ тохиолдолд исэлдэлт нь зөөлөн нөхцөлд завсрын үе шатанд явагддаг боловч эцсийн бүтээгдэхүүнүүд нь ижил байдаг - CO2 ба H2O, жишээлбэл, ферментийн нөлөөн дор сахар задрах, ялангуяа глюкозыг исгэх үед:

Аж үйлдвэрт нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба металлын ислийг их хэмжээгээр үйлдвэрлэх нь карбонатын дулааны задралаар явагддаг.

Цемент үйлдвэрлэх технологид CaO их хэмжээгээр ашиглагддаг. Энэ схемийн дагуу карбонатуудын дулааны тогтвортой байдал, тэдгээрийн задралын дулааны зарцуулалт нь CaCO3 цувралд нэмэгддэг (мөн ГАЛЫН УРЬДЧИЛАН СЭРГИЙЛЭХ БА ГАЛЫН ХАМГААЛАЛ-ыг үзнэ үү). Нүүрстөрөгчийн ислийн электрон бүтэц. Аливаа нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн электрон бүтцийг электрон хосуудын өөр өөр зохион байгуулалттай ижил магадлалтай гурван схемээр дүрсэлж болно - гурван резонансын хэлбэр.

Бүх нүүрстөрөгчийн исэл нь шугаман бүтэцтэй байдаг.
Нүүрстөрөгчийн хүчил. CO2 нь устай урвалд ороход нүүрстөрөгчийн хүчил H2CO3 үүсдэг. CO2-ийн ханасан уусмалд (0.034 моль/л) зөвхөн зарим молекулууд H2CO3 үүсгэдэг бөгөөд CO2-ийн ихэнх хэсэг нь CO2*H2O гидратжсан төлөвт байдаг.
Карбонатууд.Металлын исэл CO2-тэй харилцан үйлчлэлцэх замаар карбонатууд үүсдэг, тухайлбал, Na2O + CO2 -> NaHCO3 нь халах үед задарч CO2 ялгаруулдаг: 2NaHCO3 -> Na2CO3 + H2O + CO2 Сод натрийн карбонат буюу сод үүсдэг. Аж үйлдвэрийг их хэмжээгээр, голчлон Solvay аргаар:

Өөр нэг арга бол CO2 ба NaOH-аас содыг авах явдал юм

Карбонатын ион CO32- нь хавтгай бүтэцтэй, O-C-O өнцөг нь 120°, CO 1.31 урттай.
(мөн шүлтлэг үйлдвэрлэлийг үзнэ үү).
Нүүрстөрөгчийн галогенид.Нүүрстөрөгч нь халах үед галогентэй шууд урвалд орж тетрагалид үүсгэдэг боловч урвалын хурд, бүтээгдэхүүний гарц бага байдаг. Тиймээс нүүрстөрөгчийн галогенийг бусад аргаар, жишээлбэл, нүүрстөрөгчийн дисульфидийг хлоржуулж, CCl4-ийг олж авдаг: CS2 + 2Cl2 -> CCl4 + 2S Тетрахлорид CCl4 нь шатамхай бус бодис бөгөөд хуурай цэвэрлэгээнд уусгагч болгон ашигладаг, гэхдээ өндөр температурт хортой фосген (хийн хорт бодис) үүсдэг тул үүнийг гал хамгаалагч болгон ашиглахыг зөвлөдөггүй. CCl4 нь өөрөө бас хортой бөгөөд их хэмжээгээр амьсгалсан тохиолдолд элэгний хордлого үүсгэдэг. СCl4 нь мөн метан СH4 ба Сl2 хоорондын фотохимийн урвалаар үүсдэг; энэ тохиолдолд метаныг бүрэн бус хлоржуулах бүтээгдэхүүн - CHCl3, CH2Cl2, CH3Cl үүсэх боломжтой. Бусад галогентэй ижил төстэй урвал явагддаг.
Бал чулууны урвал.Зургаан өнцөгт цагирагуудын давхаргын хооронд их зайтай байдаг нүүрстөрөгчийн өөрчлөлтийн хувьд графит нь ер бусын урвалд ордог, жишээлбэл, шүлтлэг металл, галоген ба зарим давс (FeCl3) давхаргын хооронд нэвтэрч, KC8, KC16 зэрэг нэгдлүүдийг үүсгэдэг. завсрын нэгдлүүд, орцууд эсвэл клатратууд гэж нэрлэдэг). Хүчтэй исэлдүүлэгч бодисууд, тухайлбал KClO3 хүчиллэг орчинд (хүхрийн эсвэл азотын хүчил) их хэмжээний талст тортой бодис үүсгэдэг (давхарга хооронд 6 хүртэл), энэ нь хүчилтөрөгчийн атомууд орж, гадаргуу дээр нэгдлүүд үүсдэгтэй холбоотой юм. гадаргуу нь исэлдэлтийн үр дүнд карбоксилын бүлгүүд (-COOH) үүсдэг - исэлдсэн бал чулуу эсвэл меллит (бензол гексакарбоксилын) хүчил C6 (COOH) 6 зэрэг нэгдлүүд. Эдгээр нэгдлүүдэд C:O харьцаа 6:1-ээс 6:2.5 хооронд хэлбэлзэж болно.
Карбидууд.Нүүрстөрөгч нь металл, бор, цахиуртай карбид гэж нэрлэгддэг янз бүрийн нэгдлүүдийг үүсгэдэг. Хамгийн идэвхтэй металлууд (IA-IIIA дэд бүлгүүд) нь давстай төстэй карбидыг үүсгэдэг, жишээ нь Na2C2, CaC2, Mg4C3, Al4C3. Аж үйлдвэрийн хувьд кальцийн карбидыг кокс ба шохойн чулуунаас дараахь урвалын аргаар гаргаж авдаг.

Карбидууд нь цахилгаан дамжуулдаггүй, бараг өнгөгүй, гидролиз болж нүүрсустөрөгч үүсгэдэг, жишээлбэл, CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2 Урвалын үр дүнд үүссэн ацетилен С2Н2 нь олон органик бодисыг үйлдвэрлэхэд түүхий эд болдог. Энэ процесс нь органик бус шинж чанартай түүхий эдээс органик нэгдлүүдийн нийлэгжилт рүү шилжих шилжилтийг илэрхийлдэг тул сонирхолтой юм. Гидролизийн үед ацетилен үүсгэдэг карбидыг ацетиленид гэж нэрлэдэг. Цахиур ба борын карбидуудад (SiC ба B4C) атомуудын хоорондын холбоо нь ковалент шинж чанартай байдаг. Шилжилтийн металууд (В-дэд бүлгийн элементүүд) нүүрстөрөгчөөр халах үед мөн металл гадаргуу дээрх хагарлын үед хувьсах найрлагатай карбид үүсгэдэг; тэдгээрийн доторх холбоо нь металлтай ойрхон байдаг. Энэ төрлийн зарим карбидууд, тухайлбал WC, W2C, TiC, SiC нь өндөр хатуулаг, галд тэсвэртэй чанараараа ялгагддаг бөгөөд сайн цахилгаан дамжуулах чадвартай байдаг. Жишээлбэл, NbC, TaC, HfC нь хамгийн галд тэсвэртэй бодисууд (mp = 4000-4200 ° C), динобиум карбид Nb2C нь 9.18 К-т хэт дамжуулагч, TiC ба W2C нь алмаазтай ойролцоо хатуулаг, B4C-ийн хатуулаг (a) алмазын бүтцийн аналог ) нь Mohs масштабаар 9.5 байна (2-р зургийг үз). Шилжилтийн металлын радиустай бол идэвхгүй карбидууд үүсдэг Нүүрстөрөгчийн азотын деривативууд.Энэ бүлэгт мочевин NH2CONH2 - уусмал хэлбэрээр ашигладаг азотын бордоо орно. Мочевиныг NH3 ба CO2-аас даралтын дор халаах замаар гаргаж авдаг.

Цианоген (CN)2 нь галогентэй төстэй олон шинж чанартай байдаг бөгөөд үүнийг ихэвчлэн псевдогалоген гэж нэрлэдэг. Цианидыг хүчилтөрөгч, устөрөгчийн хэт исэл эсвэл Cu2+ ионоор бага зэрэг исэлдүүлэх замаар цианидыг гаргаж авдаг: 2CN- -> (CN)2 + 2e. Цианидын ион нь электрон хандивлагч тул шилжилтийн металлын ионуудтай нийлмэл нэгдлүүдийг амархан үүсгэдэг. CO-ийн нэгэн адил цианидын ион нь амьд организмын амин чухал төмрийн нэгдлүүдийг холбодог хор юм. Цианидын нийлмэл ионууд нь []-0.5x ерөнхий томьёотой, энд x нь металлын координатын тоо (комплекс үүсгэгч), эмпирик байдлаар металл ионы исэлдэлтийн төлөвөөс хоёр дахин ихтэй тэнцүү байна. Ийм нарийн төвөгтэй ионуудын жишээ нь (зарим ионы бүтцийг доор өгөв) тетрацианоникелат(II) ион []2-, гексацианоферрат(III) []3-, дицианоаргентат []-:

Карбонил.Нүүрстөрөгчийн дутуу исэл нь олон металл эсвэл металлын ионуудтай шууд урвалд орж карбонил гэж нэрлэгддэг нарийн төвөгтэй нэгдлүүдийг үүсгэдэг, жишээлбэл Ni(CO)4, Fe(CO)5, Fe2(CO)9, []3, Mo(CO)6, [] 2. Эдгээр нэгдлүүдийн холболт нь дээр дурдсан циано цогцолборуудын холболттой төстэй юм. Ni(CO)4 нь никельийг бусад металлаас ялгахад ашигладаг дэгдэмхий бодис юм. Бүтэц дэх цутгамал төмөр, гангийн бүтэц муудах нь ихэвчлэн карбонил үүсэхтэй холбоотой байдаг. Устөрөгч нь хүчиллэг шинж чанартай, шүлттэй урвалд ордог H2Fe(CO)4 ба HCo(CO)4 зэрэг карбонил гидридүүдийг үүсгэдэг карбонилийн нэг хэсэг байж болно: H2Fe(CO)4 + NaOH -> NaHFe(CO)4 + H2O Мөн карбонил галоген, жишээ нь Fe(CO)X2, Fe(CO)2X2, Co(CO)I2, Pt(CO)Cl2, энд X нь дурын галоген юм
(мөн ОРГАНОМЕТАЛЛЫН нэгдлүүдийг үзнэ үү).
Нүүрс устөрөгч.Маш олон тооны нүүрстөрөгч-устөрөгчийн нэгдлүүд мэдэгдэж байна
(ОРГАНИК ХИМИЙГ үзнэ үү).
Уран зохиол
Суняев З.И. Нефтийн нүүрстөрөгч. М., 1980 Хэт координат нүүрстөрөгчийн хими. М., 1990

Коллиерийн нэвтэрхий толь бичиг. - Нээлттэй нийгэм. 2000 .

Бусад толь бичгүүдэд "CARBON" гэж юу болохыг хараарай.

Нуклидын хүснэгт Ерөнхий мэдээлэл Нэр, тэмдэг Нүүрстөрөгч 14, 14С Альтернатив нэрс Радио нүүрстөрөгч, радионүүрстөрөгч Нейтрон 8 Протон 6 Нуклидын шинж чанар Атомын масс ... Wikipedia

Нуклидын хүснэгт Ерөнхий мэдээлэл Нэр, тэмдэг Нүүрстөрөгч 12, 12С Нейтрон 6 Протон 6 Нуклидын шинж чанар Атомын масс 12.0000000(0) ... Wikipedia

Нуклидын хүснэгт Ерөнхий мэдээлэл Нэр, тэмдэг Нүүрстөрөгч 13, 13С Нейтрон 7 Протон 6 Нуклидын шинж чанар Атомын масс 13.0033548378(10) ... Wikipedia

- (лат. Carboneum) C, химийн . Менделеевийн үелэх системийн IV бүлгийн элемент, атомын дугаар 6, атомын масс 12.011. Гол талст өөрчлөлтүүд нь алмаз ба бал чулуу юм. Хэвийн нөхцөлд нүүрстөрөгч нь химийн хувьд идэвхгүй байдаг; өндөрт ...... Том нэвтэрхий толь бичиг

Нүүрстөрөгч нь хэд хэдэн аллотроп өөрчлөлтийг бий болгох чадвартай. Эдгээр нь алмаз (хамгийн идэвхгүй аллотропик өөрчлөлт), бал чулуу, фуллерен, карбин юм.

Нүүрс, хөө тортог нь аморф нүүрстөрөгч юм. Энэ төлөвт байгаа нүүрстөрөгч нь эмх цэгцтэй бүтэцгүй бөгөөд үнэндээ бал чулуун давхаргын жижиг хэсгүүдээс бүрддэг. Халуун усны уураар боловсруулсан аморф нүүрстөрөгчийг идэвхжүүлсэн нүүрс гэж нэрлэдэг. 1 грамм идэвхжүүлсэн нүүрс нь олон нүх сүвтэй тул нийт гурван зуу гаруй метр квадрат талбайтай! Төрөл бүрийн бодисыг шингээх чадвартай тул идэвхжүүлсэн нүүрс нь шүүлтүүр дүүргэгч, түүнчлэн янз бүрийн төрлийн хордлогын үед энтеросорбент болгон өргөн хэрэглэгддэг.

Химийн үүднээс авч үзвэл аморф нүүрстөрөгч нь түүний хамгийн идэвхтэй хэлбэр, бал чулуу нь дунд зэргийн идэвхтэй, алмаз нь маш идэвхгүй бодис юм. Ийм учраас доор авч үзсэн нүүрстөрөгчийн химийн шинж чанарыг үндсэндээ аморф нүүрстөрөгчтэй холбон тайлбарлах ёстой.

Нүүрстөрөгчийн шинж чанарыг бууруулдаг

Бууруулах бодисын хувьд нүүрстөрөгч нь хүчилтөрөгч, галоген, хүхэр зэрэг металл бус бодисуудтай урвалд ордог.

Нүүрс шатаах явцад хүчилтөрөгчийн илүүдэл буюу дутагдлаас хамааран нүүрстөрөгчийн дутуу исэл CO эсвэл нүүрстөрөгчийн давхар исэл CO 2 үүсэх боломжтой.

Нүүрстөрөгч нь фтортой урвалд ороход нүүрстөрөгчийн тетрафторид үүсдэг.

Нүүрстөрөгчийг хүхэрээр халаахад нүүрстөрөгчийн дисульфид CS 2 үүсдэг.

Нүүрстөрөгч нь үйл ажиллагааны цувралын хөнгөн цагааны дараа металыг исэлээс нь бууруулах чадвартай. Жишээ нь:

Нүүрстөрөгч нь идэвхтэй металлын ислүүдтэй урвалд ордог боловч энэ тохиолдолд дүрмээр бол металын бууралт биш харин түүний карбид үүсэх нь ажиглагддаг.

Нүүрстөрөгчийн металл бус ислүүдтэй харилцан үйлчлэл

Нүүрстөрөгч нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл CO 2-тэй пропорциональ урвалд ордог.

Аж үйлдвэрийн үүднээс авч үзвэл хамгийн чухал үйл явцын нэг нь гэж нэрлэгддэг процесс юм уурын нүүрсний хувиргалт. Уг процесс нь усны уурыг халуун нүүрсээр дамжих замаар явагддаг. Дараахь урвал явагдана.

Өндөр температурт нүүрстөрөгч нь цахиурын давхар исэл гэх мэт идэвхгүй нэгдлийг хүртэл бууруулах чадвартай. Энэ тохиолдолд нөхцөл байдлаас хамааран цахиур эсвэл цахиурын карбид үүсэх боломжтой ( карборунд):

Мөн нүүрстөрөгч нь ангижруулагч бодис болох исэлдүүлэгч хүчил, ялангуяа төвлөрсөн хүхрийн болон азотын хүчилтэй урвалд ордог.

Нүүрстөрөгчийн исэлдэлтийн шинж чанар

Нүүрстөрөгчийн химийн элемент нь цахилгаан сөрөг нөлөөгүй тул түүний үүсгэсэн энгийн бодисууд нь бусад металл бус бодисуудад исэлдүүлэх шинж чанартай байдаг.

Ийм урвалын жишээ бол катализаторын оролцоотойгоор халах үед аморф нүүрстөрөгчийн устөрөгчтэй харилцан үйлчлэлцэх явдал юм.

мөн түүнчлэн 1200-1300 o C температурт цахиуртай:

Нүүрстөрөгч нь металтай харьцуулахад исэлдүүлэх шинж чанартай байдаг. Нүүрстөрөгч нь идэвхтэй металл болон зарим завсрын металлуудтай урвалд орох чадвартай. Халах үед дараах урвалууд үүсдэг.

Цахиурын химийн шинж чанар

Цахиур нь нүүрстөрөгчийн нэгэн адил талст ба аморф төлөвт байж болох ба нүүрстөрөгчийн нэгэн адил аморф цахиур нь талст цахиураас хамаагүй илүү химийн идэвхтэй байдаг.

Заримдаа аморф ба талст цахиурыг аллотропик өөрчлөлт гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь хатуухан хэлэхэд бүрэн үнэн биш юм. Аморф цахиур нь үндсэндээ бие биенээсээ санамсаргүй байдлаар байрладаг талст цахиурын жижиг хэсгүүдийн конгломерат юм.

Цахиурын энгийн бодисуудтай харилцан үйлчлэл

металл бус

Хэвийн нөхцөлд цахиур нь идэвхгүй байдлаасаа болж зөвхөн фтортой урвалд ордог.

Цахиур нь зөвхөн халах үед л хлор, бром, иодтой урвалд ордог. Галогенийн идэвхжилээс хамааран өөр өөр температур шаардлагатай байдаг нь онцлог юм.

Тиймээс хлортой урвал 340-420 хэмд явагдана.

Бромтой - 620-700 ° C:

Иодтой - 750-810 ° C:

Хүчилтөрөгчтэй цахиурын урвал явагддаг боловч хүчтэй оксидын хальс нь харилцан үйлчлэлийг хүндрүүлдэг тул маш хүчтэй халаалт (1200-1300 ° C) шаарддаг.

1200-1500 хэмийн температурт цахиур нь графит хэлбэрээр нүүрстөрөгчтэй аажмаар харилцан үйлчилж, карборунд SiC үүсгэдэг - алмаазтай төстэй атомын болор тортой бодис бөгөөд хүч чадлын хувьд бараг доогуур биш юм.

Цахиур нь устөрөгчтэй урвалд ордоггүй.

металлууд

Цахиур нь цахилгаан сөрөг чанар багатай тул зөвхөн металлын эсрэг исэлдүүлэх шинж чанартай байдаг. Металлуудаас цахиур нь идэвхтэй (шүлт ба шүлтлэг шороо) металууд, түүнчлэн завсрын идэвхтэй олон металлуудтай урвалд ордог. Энэхүү харилцан үйлчлэлийн үр дүнд силицидүүд үүсдэг.

Цахиурын нарийн төвөгтэй бодисуудтай харилцан үйлчлэл

Цахиур нь буцалгах үед ч устай урвалд ордоггүй, гэхдээ аморф цахиур нь 400-500 ° C-ийн температурт хэт халсан усны ууртай харилцан үйлчилдэг. Энэ тохиолдолд устөрөгч, цахиурын давхар исэл үүсдэг.

Бүх хүчлүүдээс цахиур (аморф төлөвт) зөвхөн төвлөрсөн фторын хүчилтэй урвалд ордог.

Цахиур нь төвлөрсөн шүлтийн уусмалд уусдаг. Урвал нь устөрөгчийн ялгаралт дагалддаг.

Өгүүллийн агуулга

НҮҮСРЭГ, C (карбон), элементүүдийн үелэх системийн IVA бүлгийн (C, Si, Ge, Sn, Pb) металл бус химийн элемент. Энэ нь байгальд алмазын талст (Зураг 1), бал чулуу эсвэл фуллерен болон бусад хэлбэрээр олддог бөгөөд органик (нүүрс, газрын тос, амьтан, ургамлын организм гэх мэт) болон органик бус бодис (шохойн чулуу, хүнсний сода, гэх мэт).

Нүүрстөрөгч өргөн тархсан боловч дэлхийн царцдас дахь түүний агууламж ердөө 0.19% байдаг.

Нүүрстөрөгчийг энгийн бодис хэлбэрээр өргөн хэрэглэдэг. Үнэт эдлэлийн объект болох үнэт алмаазаас гадна үйлдвэрлэлийн алмаз нь нунтаглах, зүсэх багаж үйлдвэрлэхэд чухал ач холбогдолтой юм.

Нүүрс болон бусад аморф нүүрстөрөгчийг өнгөгүйжүүлэх, цэвэршүүлэх, хийн шингээх, боловсруулсан гадаргуутай шингээгч шаардлагатай технологийн салбарт ашигладаг. Карбид, нүүрстөрөгчийн металл, түүнчлэн бор, цахиуртай нэгдлүүд (жишээлбэл, Al 4 C 3, SiC, B 4 C) нь өндөр хатуулагтай бөгөөд зүлгүүр, зүсэх хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. Нүүрстөрөгч нь ган ба хайлшийн нэг хэсэг бөгөөд карбид хэлбэрээр элементийн төлөвт байдаг. Өндөр температурт (цементжих) ган цутгамал гадаргууг нүүрстөрөгчөөр дүүргэх нь гадаргуугийн хатуулаг, элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. Мөн үзнэ үүхайлш.

Байгальд бал чулууны олон янзын хэлбэрүүд байдаг; заримыг нь зохиомлоор олж авдаг; Аморф хэлбэрүүд байдаг (жишээлбэл, кокс, нүүрс). Хүчилтөрөгчгүй үед нүүрсустөрөгчийг шатаахад хөө тортог, ясны нүүрс, чийдэнгийн хар, ацетилен хар үүсдэг. гэж нэрлэгддэг цагаан нүүрстөрөгчбагассан даралтын дор пиролит графитын сублимацаар олж авсан - эдгээр нь үзүүртэй ирмэг бүхий бал чулуун навчны тунгалаг жижиг талстууд юм.

Түүхэн мэдээлэл.

Графит, алмаз, аморф нүүрстөрөгч нь эрт дээр үеэс мэдэгдэж байсан. Бал чулууг бусад материалыг тэмдэглэхэд ашиглаж болно гэдгийг эрт дээр үеэс мэддэг байсан бөгөөд "бичих" гэсэн утгатай грек үгнээс гаралтай "графит" нэрийг өөрөө 1789 онд А.Вернер санал болгосон. Гэсэн хэдий ч бал чулууны түүх нарийн төвөгтэй байдаг нь ижил төстэй гадаад физик шинж чанартай бодисууд, тухайлбал молибденит (молибдений сульфид) гэж нэг удаа графит гэж андуурдаг байв. Бал чулууны бусад нэрэнд "хар хар тугалга", "төмрийн карбид", "мөнгөн хар тугалга" орно. 1779 онд К.Шээле бал чулууг агаарт исэлдүүлэн нүүрстөрөгчийн давхар ислийг үүсгэж болохыг тогтоожээ.

Алмаз анх Энэтхэгт ашиглагдаж эхэлсэн бөгөөд 1725 онд Бразилд үнэт чулуу арилжааны ач холбогдолтой болсон; Өмнөд Африк дахь ордуудыг 1867 онд илрүүлсэн.20-р зуунд. Гол алмаз үйлдвэрлэгчид нь Өмнөд Африк, Заир, Ботсвана, Намиби, Ангол, Сьерра-Леон, Танзани, Орос юм. Технологи нь 1970 онд бий болсон хүний ​​гараар хийсэн алмазыг үйлдвэрлэлийн зориулалтаар үйлдвэрлэдэг.

Аллотропи.

Хэрэв бодисын бүтцийн нэгжүүд (монатомт элементүүдийн атомууд эсвэл олон атомт элемент ба нэгдлүүдийн молекулууд) бие биетэйгээ нэгээс олон талст хэлбэрээр нэгдэх чадвартай бол энэ үзэгдлийг аллотропи гэж нэрлэдэг. Нүүрстөрөгч нь алмааз, бал чулуу, фуллерен гэсэн гурван аллотроп өөрчлөлттэй. Алмазан дахь нүүрстөрөгчийн атом бүр 4 тетраэдр зохион байгуулалттай хөрштэй бөгөөд куб бүтцийг бүрдүүлдэг (Зураг 1, А). Энэ бүтэц нь бондын хамгийн их коваленттай тохирч байгаа бөгөөд нүүрстөрөгчийн атом бүрийн бүх 4 электрон нь өндөр бат бэх C-C холбоог үүсгэдэг, өөрөөр хэлбэл. Бүтцэд дамжуулагч электронууд байдаггүй. Тиймээс алмаз нь дамжуулах чадваргүй, дулаан дамжуулалт багатай, өндөр хатуулагтай байдаг; энэ нь мэдэгдэж байгаа хамгийн хатуу бодис юм (Зураг 2). Тетраэдрийн бүтцэд C-C холбоог (холбооны урт 1.54 Å, иймээс ковалент радиус 1.54/2 = 0.77 Å) таслахад их хэмжээний энерги шаардагддаг тул алмаз нь онцгой хатуулагтай, өндөр хайлах цэгээр (3550 °) тодорхойлогддог. C).

Нүүрстөрөгчийн өөр нэг аллотроп хэлбэр нь алмаазаас тэс өөр шинж чанартай бал чулуу юм. Графит бол цахилгаан дамжуулах чадвар сайтай (цахилгаан эсэргүүцэл 0.0014 Ом см) шинж чанартай, амархан гууждаг талстуудаас бүрдсэн зөөлөн хар бодис юм. Тиймээс бал чулуу нь нуман чийдэн, зууханд ашиглагддаг (Зураг 3), өндөр температурыг бий болгох шаардлагатай байдаг. Өндөр цэвэршилттэй бал чулууг цөмийн реакторуудад нейтрон зохицуулагч болгон ашигладаг. Өндөр даралттай үед түүний хайлах цэг нь 3527 ° C. Хэвийн даралтанд графит нь 3780 ° C-д сублимат (хатуугаас хий болж хувирдаг) болдог.

Бал чулууны бүтэц (Зураг 1, б) нь 1.42 Å (алмазаас хамаагүй богино) холбогч урттай зургаан өнцөгт цагирагуудын систем бөгөөд нүүрстөрөгчийн атом бүр гурван хөрштэй гурван (алмазынх шиг дөрөв биш) ковалент холбоо, дөрөв дэх холбоо ( 3.4) байдаг. Å) нь ковалент холбоонд хэт урт бөгөөд зэрэгцээ графит давхаргыг хооронд нь сул холбодог. Энэ бол графитын дулаан, цахилгаан дамжуулах чанарыг тодорхойлдог нүүрстөрөгчийн дөрөв дэх электрон бөгөөд энэ нь урт бөгөөд бага бат бөх холбоо нь алмаазтай харьцуулахад бага хатуулагтай (бал чулууны нягтрал 2.26 г / см 3, алмаз) бага нягтралыг үүсгэдэг. - 3.51 г / см 3). Үүнтэй ижил шалтгаанаар бал чулуу нь хүрэхэд гулгамтгай бөгөөд бодисын ширхэгийг амархан салгадаг тул тосолгооны материал, харандааны утас хийхэд ашигладаг. Хар тугалганы хар тугалга шиг гялбаа нь голчлон бал чулуу байгаатай холбоотой.

Нүүрстөрөгчийн утас нь өндөр хүч чадалтай бөгөөд район эсвэл бусад өндөр нүүрстөрөгчийн утас хийхэд ашиглаж болно.

Өндөр даралт, температурт төмөр зэрэг катализаторын оролцоотойгоор бал чулуу нь алмаз болж хувирдаг. Энэ процесс нь хиймэл алмазыг үйлдвэрийн аргаар үйлдвэрлэхэд зориулагдсан. Алмазан талстууд катализаторын гадаргуу дээр ургадаг. Бал чулуу-алмазын тэнцвэр нь 15,000 атм ба 300 К эсвэл 4000 атм ба 1500 К-т байдаг. Мөн нүүрсустөрөгчөөс хиймэл алмазыг гаргаж авч болно.

Талст үүсгэдэггүй аморф нүүрстөрөгчийн хэлбэрт модыг агааргүй халаах замаар олж авсан нүүрс, чийдэн, хийн хөө тортог, агаарын дутагдалтай нүүрсустөрөгчийг бага температурт шатаах, хүйтэн гадаргуу дээр конденсацлах үед үүссэн нүүрс, ясны нүүрс орно. ясыг устгах явцад кальцийн фосфатын хольц, түүнчлэн нүүрс (байгалийн хольцтой бодис) ба кокс, нүүрс эсвэл нефтийн үлдэгдлийг (битумтай нүүрс) хуурай нэрэх аргаар коксжуулах замаар гаргаж авсан хуурай үлдэгдэл. , өөрөөр хэлбэл агаар нэвтрэхгүйгээр халаах. Коксыг ширэм хайлуулах, хар ба өнгөт металлургид ашигладаг. Коксжих явцад хийн бүтээгдэхүүнүүд үүсдэг - коксын хий (H 2, CH 4, CO гэх мэт), бензин, будаг, бордоо, эм, хуванцар гэх мэт түүхий эд болох химийн бүтээгдэхүүн. Кокс үйлдвэрлэх үндсэн төхөөрөмж болох коксын зуухны диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 3.

Төрөл бүрийн нүүрс, хөө тортог нь өндөр хөгжилтэй гадаргуутай тул хий, шингэнийг цэвэршүүлэх шингээгч, мөн катализатор болгон ашигладаг. Нүүрстөрөгчийн янз бүрийн хэлбэрийг олж авахын тулд химийн технологийн тусгай аргыг ашигладаг. Хиймэл бал чулууг нүүрстөрөгчийн электродуудын хооронд 2260 ° C температурт (Ачесон процесс) антрацит эсвэл нефтийн коксыг кальцилах замаар гаргаж авдаг бөгөөд тосолгооны материал, электрод үйлдвэрлэх, ялангуяа металлын электролитийн үйлдвэрлэлд ашигладаг.

Нүүрстөрөгчийн атомын бүтэц.

Хамгийн тогтвортой нүүрстөрөгчийн изотопын цөм нь масс 12 (98.9% элбэг) нь гелийн цөмтэй төстэй тус бүр нь 2 протон, хоёр нейтрон агуулсан гурван квартетт байрладаг 6 протон, 6 нейтрон (12 нуклон) юм. Нүүрстөрөгчийн өөр нэг тогтвортой изотоп нь 13 С (ойролцоогоор 1.1%) бөгөөд байгальд 5730 жилийн хагас задралын хугацаатай тогтворгүй 14 С изотоп ул мөр их хэмжээгээр байдаг. б- цацраг. Бүх гурван изотоп нь CO 2 хэлбэрээр амьд бодисын нүүрстөрөгчийн хэвийн эргэлтэнд оролцдог. Амьд организм үхсэний дараа нүүрстөрөгчийн хэрэглээ зогсч, С агуулсан объектын 14 С-ийн цацраг идэвхт бодисын түвшинг хэмжих замаар тодорхойлох боломжтой б-14 CO 2 цацраг нь нас барснаас хойш өнгөрсөн хугацаатай пропорциональ байна. 1960 онд В.Либби цацраг идэвхт нүүрстөрөгчийн судалгаанд зориулж Нобелийн шагнал хүртжээ.

Үндсэн төлөвт нүүрстөрөгчийн 6 электрон нь 1-р электрон тохиргоог үүсгэдэг с 2 2с 2 2p x 1 2p y 1 2p z 0 . Хоёрдахь түвшний дөрвөн электрон нь валент бөгөөд энэ нь үелэх системийн IVA бүлгийн нүүрстөрөгчийн байрлалтай тохирч байна. см. ЭЛЕМЕНТИЙН ҮЕИЙН СИСТЕМ). Хийн фазын атомаас электроныг салгахад их хэмжээний энерги шаардагддаг (ойролцоогоор 1070 кЖ/моль) нүүрстөрөгч нь бусад элементүүдтэй ионы холбоо үүсгэдэггүй, учир нь эерэг ион үүсгэхийн тулд электроныг зайлуулах шаардлагатай байдаг. 2.5-ийн цахилгаан сөрөг чанар бүхий нүүрстөрөгч нь электроны хүчтэй хамааралгүй бөгөөд үүний дагуу идэвхтэй электрон хүлээн авагч биш юм. Тиймээс сөрөг цэнэгтэй бөөмс үүсэх хандлагатай байдаггүй. Гэхдээ зарим нүүрстөрөгчийн нэгдлүүд нь карбид гэх мэт хэсэгчилсэн ион шинж чанартай байдаг. Нэгдлүүдэд нүүрстөрөгч 4-ийн исэлдэлтийн төлөвийг харуулдаг. Бонд үүсэхэд дөрвөн электрон оролцохын тулд 2-ыг хослуулах шаардлагатай. с-электрон ба эдгээр электронуудын аль нэг нь 2-оор үсрэх p z- тойрог зам; энэ тохиолдолд 4 тетраэдрийн холбоо үүснэ, тэдгээрийн хоорондох өнцөг нь 109 ° байна. Нэгдлүүдийн хувьд нүүрстөрөгчийн валентийн электронууд түүнээс хэсэгчлэн татагддаг тул нүүрстөрөгч нь нийтлэг электрон хосыг ашиглан хөрш С-С атомуудын хооронд хүчтэй ковалент холбоо үүсгэдэг. Ийм холболтын тасрах энерги нь 335 кЖ/моль байхад Si-Si бондын хувьд ердөө 210 кЖ/моль байдаг тул урт -Si-Si- гинж тогтворгүй байдаг. Бондын ковалент шинж чанар нь нүүрстөрөгч, CF 4, CCl 4 бүхий өндөр идэвхтэй галогенүүдийн нэгдлүүдэд ч хадгалагддаг. Нүүрстөрөгчийн атомууд нь нүүрстөрөгчийн атом бүрээс нэгээс илүү электрон өгч, холбоо үүсгэх чадвартай; Ийнхүү давхар C=C, гурвалсан CєC бондууд үүсдэг. Бусад элементүүд нь атомуудын хооронд холбоо үүсгэдэг боловч зөвхөн нүүрстөрөгч нь урт гинж үүсгэх чадвартай. Тиймээс нүүрстөрөгч гэж нэрлэгддэг олон мянган нэгдлүүд байдаг бөгөөд тэдгээр нь нүүрстөрөгч нь устөрөгч болон бусад нүүрстөрөгчийн атомуудтай холбогдож урт гинж эсвэл цагираган бүтэц үүсгэдэг. см. ОРГАНИК ХИМИ.

Эдгээр нэгдлүүдэд устөрөгчийг бусад атомуудаар, ихэвчлэн хүчилтөрөгч, азот, галогенээр сольж янз бүрийн органик нэгдлүүдийг үүсгэх боломжтой. Тэдний дунд фтор нүүрстөрөгч чухал байдаг - устөрөгч нь фтороор солигддог нүүрсустөрөгчид юм. Ийм нэгдлүүд нь маш идэвхгүй бөгөөд хуванцар, тосолгооны материал (фтор нүүрстөрөгч, өөрөөр хэлбэл бүх устөрөгчийн атомыг фторын атомаар сольсон нүүрсустөрөгчид) болон бага температурт хөргөгч (хлорфтор нүүрстөрөгч эсвэл фреон) болгон ашигладаг.

1980-аад онд АНУ-ын физикчид нүүрстөрөгчийн атомууд нь 5 эсвэл 6 гонтой холбогдож, хөл бөмбөгийн бөмбөгний төгс тэгш хэмтэй хөндий бөмбөг хэлбэртэй C 60 молекул үүсгэдэг маш сонирхолтой нүүрстөрөгчийн нэгдлүүдийг нээсэн. Энэхүү загвар нь Америкийн архитектор, инженер Бакминстер Фуллерийн зохион бүтээсэн "геодезийн бөмбөгөр"-ийн үндэс суурь болсон тул шинэ ангиллын нэгдлүүдийг "бакминстерфуллерен" эсвэл "фуллерен" (мөн илүү товчоор "фазибол" эсвэл "баки бөмбөг") гэж нэрлэжээ. Фуллерен - 60 эсвэл 70 (эсвэл түүнээс дээш) атомаас бүрдэх цэвэр нүүрстөрөгчийн гурав дахь өөрчлөлтийг (алмаз ба бал чулуунаас бусад) нүүрстөрөгчийн хамгийн жижиг хэсгүүдэд лазерын цацрагийн нөлөөгөөр олж авсан. Илүү төвөгтэй хэлбэрийн фуллерен нь хэдэн зуун нүүрстөрөгчийн атомаас бүрддэг. С молекулын диаметр нь 60 ~ 1 нм байна. Ийм молекулын төвд ураны том атомыг багтаах хангалттай зай бий.

Стандарт атомын масс.

1961 онд Олон улсын цэвэр болон хэрэглээний химийн холбоо (IUPAC) ба Физик нь нүүрстөрөгчийн изотоп 12 С-ийн массыг атомын массын нэгж болгон авч, атомын массын өмнө нь байсан хүчилтөрөгчийн хуваарийг устгасан. Энэ систем дэх нүүрстөрөгчийн атомын масс нь 12.011 байна, учир нь энэ нь байгальд элбэг байдаг нүүрстөрөгчийн гурван изотопын дундаж юм. см. АТОМЫН МАСС.

Нүүрстөрөгч ба түүний зарим нэгдлүүдийн химийн шинж чанар.

Нүүрстөрөгчийн зарим физик, химийн шинж чанарыг ХИМИЙН ЭЛЕМЕНТҮҮД нийтлэлд өгсөн болно. Нүүрстөрөгчийн реактив чанар нь түүний өөрчлөлт, температур, тархалтаас хамаарна. Бага температурт нүүрстөрөгчийн бүх хэлбэр нь нэлээд идэвхгүй байдаг боловч халах үед тэдгээр нь агаар мандлын хүчилтөрөгчөөр исэлдэж, исэл үүсгэдэг.

Илүүдэл хүчилтөрөгч дэх нарийн тархсан нүүрстөрөгч нь халах эсвэл оч үүсгэх үед дэлбэрч болно. Шууд исэлдэлтээс гадна исэл үйлдвэрлэх илүү орчин үеийн аргууд байдаг.

Нүүрстөрөгчийн давхар исэл

C 3 O 2 нь малоны хүчлийг P 4 O 10 дээр усгүйжүүлснээр үүсдэг.

C 3 O 2 нь эвгүй үнэртэй бөгөөд амархан гидролиз болж, дахин малоны хүчил үүсгэдэг.

Нүүрстөрөгчийн (II) дан исэл CO нь хүчилтөрөгчийн дутагдалтай нөхцөлд нүүрстөрөгчийн аливаа өөрчлөлтийг исэлдүүлэх явцад үүсдэг. Урвал нь экзотермик бөгөөд 111.6 кЖ/моль ялгардаг. Кокс нь цагаан дулааны температурт устай урвалд ордог: C + H 2 O = CO + H 2; үүссэн хийн хольцыг "усны хий" гэж нэрлэдэг бөгөөд хийн түлш юм. СО нь нефтийн бүтээгдэхүүний бүрэн бус шаталтын үед үүсдэг;

CO дахь нүүрстөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв нь +2 бөгөөд нүүрстөрөгч нь +4 исэлдэлтийн төлөвт илүү тогтвортой байдаг тул CO нь хүчилтөрөгчөөр CO 2: CO + O 2 → CO 2 болж амархан исэлддэг тул энэ урвал нь маш экзотермик (283 кЖ) юм. /моль). CO-ийг үйлдвэрлэлд Н2 болон бусад шатамхай хийтэй холихдоо түлш эсвэл хий бууруулах бодис болгон ашигладаг. 500 ° C хүртэл халаахад CO нь мэдэгдэхүйц хэмжээгээр C ба CO 2 үүсгэдэг боловч 1000 ° C-д CO 2-ийн бага концентрацид тэнцвэрт байдал тогтдог. CO нь хлортой урвалд орж, фосген - COCl 2 үүсгэдэг, бусад галогентэй ижил төстэй урвал явагддаг, хүхрийн карбонил сульфидтэй урвалд ороход COS, металууд (M) -тэй CO янз бүрийн найрлагатай карбонилуудыг үүсгэдэг M(CO) x, эдгээр нь нарийн төвөгтэй нэгдлүүд юм. Цусан дахь гемоглобин нь CO-тэй урвалд ороход төмрийн карбонил үүсдэг бөгөөд энэ нь гемоглобины хүчилтөрөгчтэй урвалд орохоос сэргийлдэг, учир нь төмрийн карбонил нь илүү хүчтэй нэгдэл юм. Үүний үр дүнд гемоглобины хүчилтөрөгчийг эсэд зөөвөрлөх функцийг хааж, улмаар үхдэг (мөн тархины эсүүд голчлон нөлөөлдөг). (Тиймээс CO-ийн өөр нэр - "нүүрстөрөгчийн дутуу исэл"). Агаар дахь аль хэдийн 1% (хэлбэр) CO нь ийм агаар мандалд 10 минутаас илүү хугацаагаар байвал хүмүүст аюултай. CO-ийн зарим физик шинж чанарыг хүснэгтэд үзүүлэв.

Нүүрстөрөгчийн давхар исэл буюу нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (IV) CO 2 нь дулаан ялгаруулах (395 кЖ / моль) бүхий илүүдэл хүчилтөрөгч дэх элементийн нүүрстөрөгчийг шатаах замаар үүсдэг. CO 2 (жижиг нэр нь "нүүрстөрөгчийн давхар исэл") нь CO, нефтийн бүтээгдэхүүн, бензин, тос болон бусад органик нэгдлүүдийг бүрэн исэлдүүлэх явцад үүсдэг. Карбонатыг усанд уусгахад гидролизийн үр дүнд CO 2 мөн ялгардаг.

Энэ урвалыг ихэвчлэн лабораторийн практикт CO 2 үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Энэ хийг металл бикарбонатыг шохойжуулах замаар олж авч болно.

Хэт халсан уурын CO-тэй хийн фазын харилцан үйлчлэлийн үед:

нүүрсустөрөгч болон тэдгээрийн хүчилтөрөгчийн деривативыг шатаах үед, жишээлбэл:

Үүний нэгэн адил хүнсний бүтээгдэхүүн нь амьд организмд исэлдэж, дулаан болон бусад төрлийн энерги ялгаруулдаг. Энэ тохиолдолд исэлдэлт нь зөөлөн нөхцөлд завсрын үе шатанд явагддаг боловч эцсийн бүтээгдэхүүн нь ижил байдаг - CO 2 ба H 2 O, жишээлбэл, ферментийн нөлөөн дор элсэн чихэр задрах үед, ялангуяа исгэх үед. глюкоз:

Аж үйлдвэрт нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба металлын ислийг их хэмжээгээр үйлдвэрлэх нь карбонатын дулааны задралаар явагддаг.

Цемент үйлдвэрлэх технологид CaO их хэмжээгээр ашиглагддаг. Энэ схемийн дагуу карбонатуудын дулааны тогтвортой байдал, тэдгээрийн задралын дулааны хэрэглээ нь CaCO 3 цувралын дагуу нэмэгддэг. бас үзнэ үүГАЛМАС УРЬДЧИЛАН СЭРГИЙЛЭХ, ГАЛМАС ХАМГААЛАХ).

Нүүрстөрөгчийн ислийн электрон бүтэц.

Аливаа нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн электрон бүтцийг электрон хосуудын өөр өөр зохион байгуулалттай ижил магадлалтай гурван схемээр дүрсэлж болно - гурван резонансын хэлбэр.

Бүх нүүрстөрөгчийн исэл нь шугаман бүтэцтэй байдаг.

Нүүрстөрөгчийн хүчил.

CO 2 устай урвалд ороход нүүрстөрөгчийн хүчил H 2 CO 3 үүсдэг. CO 2 (0.034 моль/л) ханасан уусмалд зөвхөн зарим молекулууд нь H 2 CO 3 үүсгэдэг бөгөөд CO 2-ийн ихэнх нь CO 2 CHH 2 O гидратлагдсан төлөвт байдаг.

Карбонатууд.

Металлын исэл CO 2, жишээлбэл, Na 2 O + CO 2 Na 2 CO 3-тай харилцан үйлчлэлцэх замаар карбонатууд үүсдэг.

Шүлтлэг металлын карбонатаас бусад нь усанд бараг уусдаггүй, кальцийн карбонат нь нүүрстөрөгчийн хүчил эсвэл даралтын дор усанд уусдаг CO 2 уусмалд хэсэгчлэн уусдаг.

Эдгээр процессууд нь шохойн чулууны давхаргаар урсах гүний усанд явагддаг. Бага даралт, ууршилтын нөхцөлд CaCO 3 нь Ca(HCO 3) 2 агуулсан гүний уснаас тунадас үүсгэдэг. Агуйд сталактит, сталагмитууд ингэж ургадаг. Эдгээр сонирхолтой геологийн тогтоцуудын өнгө нь усан дахь төмөр, зэс, манган, хромын ионуудын хольцтой холбоотой байдаг. Нүүрстөрөгчийн давхар исэл нь металлын гидроксид ба тэдгээрийн уусмалуудтай урвалд орж, бикарбонат үүсгэдэг, жишээлбэл:

CS 2 + 2Cl 2 ® CCl 4 + 2S

CCl 4 тетрахлорид нь шатамхай бус бодис бөгөөд хуурай цэвэрлэгээнд уусгагч болгон ашигладаг боловч өндөр температурт хортой фосген (хийн хорт бодис) үүсдэг тул үүнийг гал хамгаалагч болгон ашиглахыг зөвлөдөггүй. CCl 4 нь өөрөө бас хортой бөгөөд хэрэв мэдэгдэхүйц хэмжээгээр амьсгалсан бол элэгний хордлого үүсгэдэг. CCl 4 нь мөн метан CH 4 ба Cl 2 хоорондын фотохимийн урвалаар үүсдэг; энэ тохиолдолд метаныг бүрэн бус хлоржуулах бүтээгдэхүүн - CHCl 3, CH 2 Cl 2 ба CH 3 Cl үүсэх боломжтой. Бусад галогентэй ижил төстэй урвал явагддаг.

Бал чулууны урвал.

Зургаан өнцөгт цагирагуудын давхаргын хоорондох зай ихтэй байдаг нүүрстөрөгчийн өөрчлөлт болох графит нь ер бусын урвалд ордог, жишээлбэл, шүлтлэг металл, галоген ба зарим давс (FeCl 3) давхаргын хооронд нэвтэрч, KC 8, KC зэрэг нэгдлүүдийг үүсгэдэг. 16 (завсрын, оруулах эсвэл клатрат гэж нэрлэдэг). Хүчиллэг орчинд (хүхрийн эсвэл азотын хүчил) KClO 3 зэрэг хүчтэй исэлдүүлэгч бодисууд нь их хэмжээний талст тортой бодис үүсгэдэг (давхарга хооронд 6 Å хүртэл) бөгөөд энэ нь хүчилтөрөгчийн атомууд орж, нэгдлүүд үүсдэгтэй холбоотой юм. гадаргуу дээр исэлдэлтийн үр дүнд карбоксилын бүлгүүд (–COOH) үүсдэг) ​​- исэлдсэн бал чулуу эсвэл меллит (бензол гексакарбоксилын) хүчил C 6 (COOH) 6 зэрэг нэгдлүүд. Эдгээр нэгдлүүдэд C:O харьцаа 6:1-ээс 6:2.5 хооронд хэлбэлзэж болно.

Карбидууд.

Нүүрстөрөгч нь металл, бор, цахиуртай карбид гэж нэрлэгддэг янз бүрийн нэгдлүүдийг үүсгэдэг. Хамгийн идэвхтэй металлууд (IA-IIIA дэд бүлгүүд) нь давстай төстэй карбидыг үүсгэдэг, жишээлбэл, Na 2 C 2, CaC 2, Mg 4 C 3, Al 4 C 3. Аж үйлдвэрийн хувьд кальцийн карбидыг кокс ба шохойн чулуунаас дараахь урвалын аргаар гаргаж авдаг.

Карбид нь цахилгаан дамжуулах чадваргүй, бараг өнгөгүй, гидролиз болж нүүрсустөрөгч үүсгэдэг

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

Урвалын үр дүнд үүссэн ацетилен C 2 H 2 нь олон органик бодисыг үйлдвэрлэх эхлэлийн материал болдог. Энэ процесс нь органик бус шинж чанартай түүхий эдээс органик нэгдлүүдийн нийлэгжилт рүү шилжих шилжилтийг илэрхийлдэг тул сонирхолтой юм. Гидролизийн үед ацетилен үүсгэдэг карбидыг ацетиленид гэж нэрлэдэг. Цахиур ба борын карбидуудад (SiC ба B 4 C) атомуудын хоорондын холбоо нь ковалент шинж чанартай байдаг. Шилжилтийн металууд (В-дэд бүлгийн элементүүд) нүүрстөрөгчөөр халах үед мөн металл гадаргуу дээрх хагарлын үед хувьсах найрлагатай карбид үүсгэдэг; тэдгээрийн доторх холбоо нь металлтай ойрхон байдаг. Энэ төрлийн зарим карбидууд, тухайлбал WC, W 2 C, TiC болон SiC нь өндөр хатуулаг, галд тэсвэртэй чанараараа ялгагддаг бөгөөд сайн цахилгаан дамжуулах чадвартай байдаг. Жишээлбэл, NbC, TaC, HfC нь хамгийн галд тэсвэртэй бодисууд (mp = 4000–4200 ° C), диниобий карбид Nb 2 C нь 9.18 К-т хэт дамжуулагч, TiC ба W 2 C нь алмаазтай ойролцоо хатуулаг, В хатуулагтай байдаг. 4 С (алмазын бүтцийн аналог) нь Mohs масштабаар 9.5 байна ( см. будаа. 2). Шилжилтийн металлын радиустай бол идэвхгүй карбидууд үүсдэг

Нүүрстөрөгчийн азотын деривативууд.

Энэ бүлэгт мочевин NH 2 CONH 2 - уусмал хэлбэрээр ашигладаг азотын бордоо орно. Мочевиныг NH 3 ба CO 2-аас даралтын дор халаах замаар гаргаж авдаг.

Цианоген (CN) 2 нь галогентэй төстэй олон шинж чанартай бөгөөд ихэвчлэн псевдогалоген гэж нэрлэгддэг. Цианидыг хүчилтөрөгч, устөрөгчийн хэт исэл эсвэл Cu 2+ ионоор бага зэрэг исэлдүүлэх замаар цианидыг гаргаж авдаг: 2CN – ® (CN) 2 + 2e.

Цианидын ион нь электрон хандивлагч тул шилжилтийн металлын ионуудтай нийлмэл нэгдлүүдийг амархан үүсгэдэг. CO-ийн нэгэн адил цианидын ион нь амьд организмын амин чухал төмрийн нэгдлүүдийг холбодог хор юм. Цианидын цогцолбор ионууд нь ерөнхий томьёотой -0.5 x, Хаана X– металлын координацын дугаар (комплекс үүсгэгч), эмпирик байдлаар металлын ионы исэлдэлтийн төлөвөөс хоёр дахин их байна. Ийм нарийн төвөгтэй ионуудын жишээ нь (зарим ионы бүтцийг доор өгөв) тетрацианоникелат (II) ион 2-, гексацианоферрат (III) 3-, дицианоаргентат –:

Карбонил.

Нүүрстөрөгчийн дутуу исэл нь олон металл эсвэл металлын ионуудтай шууд урвалд орж, карбонил гэж нэрлэгддэг нарийн төвөгтэй нэгдлүүдийг үүсгэдэг, жишээлбэл Ni(CO) 4, Fe(CO) 5, Fe 2 (CO) 9, 3, Mo(CO) 6, 2 . Эдгээр нэгдлүүдийн холболт нь дээр дурдсан циано цогцолборуудын холболттой төстэй юм. Ni(CO) 4 нь никельийг бусад металлаас ялгахад ашигладаг дэгдэмхий бодис юм. Бүтэц дэх цутгамал төмөр, гангийн бүтэц муудах нь ихэвчлэн карбонил үүсэхтэй холбоотой байдаг. Устөрөгч нь хүчиллэг шинж чанартай, шүлттэй урвалд ордог H 2 Fe (CO) 4 ба HCo (CO) 4 зэрэг карбонил гидридүүдийг үүсгэдэг карбонилуудын нэг хэсэг байж болно.

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

Карбонил галогенийг бас мэддэг, жишээ нь Fe(CO)X 2, Fe(CO) 2 X 2, Co(CO)I 2, Pt(CO)Cl 2, X нь дурын галоген юм.

Нүүрс устөрөгч.

Маш олон тооны нүүрстөрөгч-устөрөгчийн нэгдлүүд мэдэгдэж байна

Элементүүдийн үелэх систем дэх нүүрстөрөгч нь IVA бүлгийн хоёрдугаар үед байрладаг. Нүүрстөрөгчийн атомын электрон тохиргоо ls 2 2s 2 2p 2.Энэ нь өдөөгдсөн үед дөрвөн гадна атомын тойрог замд дөрвөн хосгүй электрон байдаг электрон төлөвт амархан хүрдэг.

Энэ нь нэгдлүүдийн нүүрстөрөгч яагаад ихэвчлэн дөрвөн валент байдгийг тайлбарладаг. Нүүрстөрөгчийн атом дахь валентийн электронуудын тоог валентийн орбиталуудын тоотой тэнцүүлэх, мөн цөмийн цэнэг ба атомын радиусын өвөрмөц харьцаа нь электронуудыг адилхан хялбар холбож, өгөх чадварыг өгдөг. , түншийн шинж чанараас хамааран (9.3.1-р хэсэг). Үүний үр дүнд нүүрстөрөгч нь -4-ээс +4 хүртэлх янз бүрийн исэлдэлтийн төлөвөөр тодорхойлогддог бөгөөд түүний атомын орбиталуудыг төрлөөс нь хамааран эрлийзжүүлэхэд хялбар байдаг. sp 3, sp 2Тэгээд sp 1химийн холбоо үүсэх үед (2.1.3-р хэсэг):

Энэ бүхэн нүүрстөрөгч нь зөвхөн бие биетэйгээ төдийгүй бусад органоген элементүүдийн атомуудтай нэг, давхар, гурвалсан холбоо үүсгэх боломжийг олгодог. Энэ тохиолдолд үүссэн молекулууд нь шугаман, салаалсан эсвэл мөчлөгт бүтэцтэй байж болно.

Нүүрстөрөгчийн атомуудын оролцоотойгоор үүссэн нийтлэг электронуудын хөдөлгөөнт байдлын улмаас тэдгээр нь илүү цахилгаан сөрөг элементийн атом руу шилждэг (индуктив нөлөө), энэ нь зөвхөн энэ холбоо төдийгүй молекулын туйлшралд хүргэдэг. бүхэлд нь. Гэсэн хэдий ч нүүрстөрөгч нь цахилгаан сөрөг байдлын дундаж утгын улмаас (0E0 = 2.5) бусад органоген элементүүдийн атомуудтай сул туйлтай холбоо үүсгэдэг (Хүснэгт 12.1). Хэрэв молекулуудад нэгдмэл холбоосын системүүд байгаа бол (2.1.3-р хэсэг), хөдөлгөөнт электронууд (MO) ба дан электрон хосуудын делокализаци нь эдгээр систем дэх электронуудын нягт ба бондын уртыг тэнцүүлэх замаар явагддаг.

Нэгдлүүдийн реактив байдлын үүднээс бондын туйлшрал нь чухал үүрэг гүйцэтгэдэг (2.1.3-р хэсэг). Бондын туйлшрал их байх тусам түүний реактив чанар өндөр байдаг. Нүүрстөрөгч агуулсан бондын туйлшралын шинж чанараас хамаарах хамаарлыг дараахь цувралд тусгасан болно.

Нүүрстөрөгч агуулсан бондын шинж чанаруудын талаархи бүх тоо баримтаас харахад нэгдлүүд дэх нүүрстөрөгч нь нэг талаас бие биетэйгээ болон бусад органогенүүдтэй нэлээд хүчтэй ковалент холбоо үүсгэдэг бол нөгөө талаас эдгээр бондын нийтлэг электрон хосууд байдаг. нэлээд тогтворгүй. Үүний үр дүнд эдгээр бондын урвалын өсөлт, тогтворжилт хоёулаа тохиолдож болно. Чухамхүү нүүрстөрөгч агуулсан нэгдлүүдийн эдгээр шинж чанарууд нь нүүрстөрөгчийг номер нэг органоген болгодог.

Нүүрстөрөгчийн нэгдлүүдийн хүчил-суурь шинж чанар.Нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (4) нь хүчиллэг исэл бөгөөд түүнд тохирох гидроксид - нүүрстөрөгчийн хүчил H2CO3 нь сул хүчил юм. Нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн (4) молекул нь туйлшралгүй тул усанд муу уусдаг (298 К-т 0.03 моль/л). Энэ тохиолдолд эхлээд уусмалд CO2 H2O гидрат үүсч, CO2 нь усны молекулуудын нэгдлийн хөндийд байрладаг бөгөөд дараа нь энэ гидрат нь аажмаар, урвуу байдлаар H2CO3 болж хувирдаг. Усанд ууссан нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн (4) ихэнх нь гидрат хэлбэртэй байдаг.

Бие махбодид цусны улаан эсэд карбоангидраза ферментийн нөлөөгөөр CO2 гидрат H2O ба H2CO3 хоорондын тэнцвэр маш хурдан тогтдог. Энэ нь нүүрстөрөгчийн ангидраз байхгүй цусны сийвэн дэх эритроцит дахь гидрат хэлбэрээр CO2 байгааг үл тоомсорлох боломжийг бидэнд олгодог. Үүссэн H2CO3 нь физиологийн нөхцөлд гидрокарбонат анион, илүү шүлтлэг орчинд карбонат анионд хуваагдана.

Нүүрстөрөгчийн хүчил нь зөвхөн уусмалд байдаг. Энэ нь гидрокарбонат (NaHCO3, Ca(HC0 3)2) ба карбонат (Na2CO3, CaCO3) гэсэн хоёр цуврал давс үүсгэдэг. Гидрокарбонатууд нь карбонатуудаас илүү усанд уусдаг. Усан уусмалд нүүрстөрөгчийн хүчлийн давс, ялангуяа карбонатууд нь анионоор амархан гидролиз болж, шүлтлэг орчин үүсгэдэг.

NaHC03 хүнсний сод зэрэг бодисууд; Шохой CaCO3, цагаан магни 4MgC03 * Mg(OH)2 * H2O, шүлтлэг орчин үүсгэх гидролизийг ходоодны шүүсний хүчиллэгийг нэмэгдүүлэхийн тулд антацид (хүчил саармагжуулагч) болгон ашигладаг.

Нүүрстөрөгчийн хүчил ба бикарбонатын ион (H2CO3, HCO3 (-)) -ийн хослол нь бикарбонатын буферийн системийг (8.5-р хэсэг) - цусны сийвэнгийн сайхан буфер системийг бүрдүүлдэг бөгөөд энэ нь рН = 7.40 ± 0.05 тогтмол цусны рН-ийг хангадаг.

Mg(OH)2 үүсэх нь магнийн катионын бүрэн гидролизийн үр дүнд үүсдэг ба энэ нь MgC03-тай харьцуулахад Mg(0H)2-ийн уусах чадвар багатай учир эдгээр нөхцөлд үүсдэг.

Анагаах ухаан, биологийн практикт нүүрстөрөгчийн хүчлээс гадна бусад нүүрстөрөгч агуулсан хүчлүүдтэй харьцах шаардлагатай болдог. Энэ нь үндсэндээ олон төрлийн органик хүчил, түүнчлэн гидроциан хүчил HCN юм. Хүчиллэг шинж чанарын үүднээс эдгээр хүчлүүдийн хүч нь өөр өөр байдаг.

Эдгээр ялгаа нь молекул дахь атомуудын харилцан нөлөөлөл, диссоциацийн холболтын шинж чанар, анионы тогтвортой байдал, өөрөөр хэлбэл цэнэгийг задлах чадвараас шалтгаална.

Гидроцианийн хүчил, эсвэл устөрөгчийн цианид, HCN - өнгөгүй, маш дэгдэмхий шингэн (Т кип = 26 ° C) ямар ч харьцаатай устай холилдсон гашуун бүйлсний үнэртэй. Усан уусмалд энэ нь маш сул хүчил шиг ажилладаг бөгөөд түүний давсыг цианид гэж нэрлэдэг. Шүлт ба шүлтлэг шороон металлын цианидууд усанд уусдаг боловч тэдгээр нь анион дээр гидролиз болдог тул усан уусмалууд нь цианы хүчил (гашуун бүйлсний үнэр) үнэртэй, рН > 12 байдаг.

Энэ урвалын үр дүнд калийн цианид (калийн цианид) болон түүний уусмалууд удаан хугацааны хадгалалтанд хоруу чанараа алддаг. Цианидын анион нь хамгийн хүчтэй органик бус хоруудын нэг бөгөөд энэ нь идэвхтэй лиганд бөгөөд комплекс үүсгэгч ион болгон Fe 3+, Cu2 (+) агуулсан ферментүүдтэй тогтвортой цогц нэгдлүүдийг амархан үүсгэдэг. 10.4).

Redox шинж чанарууд.Нэгдлүүдийн нүүрстөрөгч нь -4-ээс +4 хүртэлх исэлдэлтийн төлөвийг харуулдаг тул урвалын явцад чөлөөт нүүрстөрөгч нь хоёр дахь урвалжийн шинж чанараас хамааран ангижруулагч эсвэл исэлдүүлэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг электронуудыг өгч, олж авах боломжтой.

Хүчилтөрөгч дутагдалтай эсвэл байхгүй агааргүй исэлдэлтийн нөхцөлд эдгээр нэгдлүүдийн хүчилтөрөгчийн атомын агууламж, гадаад нөхцөл байдлаас хамааран органик нэгдлийн нүүрстөрөгчийн атомууд нь C0 2, CO, C, тэр ч байтугай CH 4 болон бусад бодисууд болж хувирдаг. Органогенууд H2O, NH3, H2S болж хувирдаг.

Бие махбодид оксидаза ферментийн оролцоотойгоор органик нэгдлүүдийг хүчилтөрөгчөөр бүрэн исэлдүүлэх (аэробик исэлдэлт) нь дараахь тэгшитгэлээр тодорхойлогддог.

Исэлдэлтийн урвалын өгөгдсөн тэгшитгэлээс харахад органик нэгдлүүдэд зөвхөн нүүрстөрөгчийн атомууд исэлдэлтийн төлөвөө өөрчилдөг бол бусад органогенийн атомууд исэлдэлтийн төлөвөө хадгалдаг нь тодорхой байна.

Устөрөгчжүүлэх урвалын үед, өөрөөр хэлбэл, олон төрлийн холбоонд устөрөгч (бууруулах бодис) нэмэхэд түүнийг үүсгэсэн нүүрстөрөгчийн атомууд исэлдэлтийн төлөвөө бууруулдаг (исэлдүүлэгч бодисоор ажилладаг):

Нүүрстөрөгчийн атомууд исэлдүүлэгч, металлын атомууд нь ангижруулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг, жишээлбэл, Вюрцын урвалын үед нүүрстөрөгчийн шинэ холбоо үүсэх органик орлуулалтын урвалууд нь мөн:

Үүнтэй төстэй зүйл нь органик металлын нэгдлүүд үүсэх урвалд ажиглагддаг.

Олон нүүрстөрөгчийн холбоогоор дамжуулан субстрат руу туйлын урвалж нэмэх урвалын үр дүнд нүүрстөрөгчийн атомуудын нэг нь исэлдүүлэгчийн шинж чанарыг харуулсан исэлдэлтийн төлөвийг бууруулж, нөгөө нь исэлдэлтийн түвшинг нэмэгдүүлж, исэлдүүлэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. бууруулах бодис:

Эдгээр тохиолдолд субстратын нүүрстөрөгчийн атомын молекулын исэлдэлт-багадах урвал явагдана, өөрөөр хэлбэл процесс. дисмутаци,исэлдэлтийн шинж чанарыг харуулдаггүй урвалжийн нөлөөн дор.

Органик нэгдлүүдийн нүүрстөрөгчийн атомын улмаас молекул доторх дисмутацийн ердийн урвалууд нь амин хүчлүүд эсвэл кето хүчлүүдийн декарбоксилжих урвалууд, мөн органик нэгдлүүдийн дахин зохион байгуулалт, изомержих урвалууд юм. 9.3. Органик урвалын өгөгдсөн жишээнүүд, түүнчлэн сектийн урвалууд. 9.3. Органик нэгдлүүдийн нүүрстөрөгчийн атомууд нь исэлдүүлэгч болон бууруулагч бодис хоёулаа байж болохыг баттай харуулж байна.

Нэгдэл дэх нүүрстөрөгчийн атом- исэлдүүлэгч бодис, хэрэв урвалын үр дүнд бага цахилгаан сөрөг элементүүдийн атомуудтай (устөрөгч, металл) холболтын тоо нэмэгддэг, учир нь эдгээр бондын нийтлэг электронуудыг өөртөө татах замаар тухайн нүүрстөрөгчийн атом исэлдэлтээ бууруулдаг. муж.

Нэгдэл дэх нүүрстөрөгчийн атом- урвалын үр дүнд түүний илүү электрон сөрөг элементийн атомуудтай харилцах тоо нэмэгддэг бол бууруулагч бодис(C, O, N, S), Учир нь эдгээр бондын хуваалцсан электронуудыг холдуулах замаар нүүрстөрөгчийн атом нь исэлдэлтийн төлөвөө нэмэгдүүлдэг.

Тиймээс нүүрстөрөгчийн атомуудын хоёрдмол исэлдэлтийн улмаас органик химийн олон урвал нь исэлдэлтийн урвал юм. Гэсэн хэдий ч органик бус химийн ижил төстэй урвалуудаас ялгаатай нь органик нэгдлүүд дэх исэлдүүлэгч бодис ба бууруулагч бодисын хоорондох электронуудын дахин хуваарилалт нь зөвхөн исэлдүүлэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг атом руу химийн бондын нийтлэг электрон хосыг нүүлгэн шилжүүлэх замаар л дагалдаж болно. Энэ тохиолдолд энэ холболтыг хадгалах боломжтой боловч хүчтэй туйлшралын үед эвдэрч болно.

Нүүрстөрөгчийн нэгдлүүдийн цогцолбор шинж чанар.Нэгдлүүдийн нүүрстөрөгчийн атом нь дан электрон хосгүй тул зөвхөн түүний оролцоотойгоор олон тооны холбоо агуулсан нүүрстөрөгчийн нэгдлүүд лиганд болж чаддаг. Ялангуяа нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн (2) туйлын гурвалсан бондын электронууд ба гидроциан хүчлийн анионы нарийн төвөгтэй үүсэх процесст идэвхтэй оролцдог.

Нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн молекулд (2) нүүрстөрөгч ба хүчилтөрөгчийн атомууд солилцооны механизмын дагуу 2p-атомын хоёр орбитал нь харилцан давхцсанаас болж нэг ба нэг -бонд үүсгэдэг. Гурав дахь холбоо, өөрөөр хэлбэл, өөр нэг холбоо нь донор-хүлээн авагч механизмын дагуу үүсдэг. Акцептор нь нүүрстөрөгчийн атомын чөлөөт 2p-атом орбитал, донор нь хүчилтөрөгчийн атом бөгөөд 2p-орбиталаас дан электрон хосыг хангадаг.

Бондын харьцаа нэмэгдсэн нь энэ молекулыг хэвийн нөхцөлд хүчил-суурь (CO нь давс үүсгэдэггүй исэл) болон исэлдүүлэгч шинж чанарын хувьд (CO нь бууруулагч бодис юм) өндөр тогтвортой байдал, идэвхгүй байдлыг хангадаг. Т > 1000 К). Үүний зэрэгцээ энэ нь d-металын атом ба катионуудтай, ялангуяа төмрөөр нийлэгжих урвалд идэвхтэй лиганд болж, дэгдэмхий хортой шингэн болох төмрийн пентакарбонилыг үүсгэдэг.

Эдгээр тэнцвэрт байдал нь карбоксигемоглобины ННbСО үүсэх рүү шилждэг бөгөөд тогтвортой байдал нь оксигемоглобины ННbО2-ээс 210 дахин их байдаг. Энэ нь цусан дахь карбоксигемоглобины хуримтлал, улмаар хүчилтөрөгч зөөвөрлөх чадвар буурахад хүргэдэг.

Гидроциан хүчлийн анион CN- нь мөн амархан туйлшрах электронуудыг агуулдаг тул d-металууд, түүний дотор ферментийн нэг хэсэг болох амьд металлуудтай үр дүнтэй цогцолбор үүсгэдэг. Тиймээс цианид нь маш хортой нэгдлүүд юм (10.4-р хэсэг).

Байгаль дахь нүүрстөрөгчийн эргэлт.Байгаль дахь нүүрстөрөгчийн эргэлт нь нүүрстөрөгчийг исэлдүүлэх, багасгах урвалд тулгуурладаг (Зураг 12.3).

Ургамал (1) нүүрстөрөгчийн дутуу ислийг (4) агаар мандал ба гидросферээс шингээдэг. Ургамлын массын нэг хэсгийг (2) хүн, амьтан хэрэглэдэг. Амьтдын амьсгалах, тэдгээрийн үлдэгдэл ялзрах (3), ургамлын амьсгал, үхсэн ургамлын ялзрах, мод шатаах (4) нь CO2-ыг агаар мандал, гидросферт буцааж өгдөг. Ургамал (5) ба амьтдын (6) үлдэгдлийг хүлэр, чулуужсан нүүрс, газрын тос, хий үүсэх замаар эрдэсжүүлэх үйл явц нь нүүрстөрөгчийг байгалийн нөөц болгон шилжүүлэхэд хүргэдэг. Хүчил-суурь урвалууд (7) ижил чиглэлд явагддаг бөгөөд CO2 ба янз бүрийн чулуулгийн хооронд карбонат (дунд, хүчиллэг, үндсэн) үүсдэг.

Циклийн энэхүү органик бус хэсэг нь агаар мандал, гидросфер дэх CO2-ыг алдахад хүргэдэг. Нүүрс, газрын тос, хий (8), түлээ (4) шатаах, боловсруулах хүний ​​​​үйл ажиллагаа нь эсрэгээр хүрээлэн буй орчныг нүүрстөрөгчийн дутуу ислээр (4) ихээр баяжуулдаг. Удаан хугацааны туршид фотосинтезийн ачаар агаар мандалд CO2-ийн концентраци тогтмол хэвээр байна гэдэгт итгэлтэй байсан. Гэсэн хэдий ч одоогийн байдлаар хүний ​​​​үйл ажиллагааны улмаас агаар мандалд CO2-ын агууламж нэмэгдэж байгаа нь түүний байгалийн бууралтаар нөхөгдөхгүй байна. Агаар мандалд нийт ялгарах CO2 жил бүр 4-5%-иар өссөөр байна. Тооцооллын дагуу 2000 онд агаар мандалд CO2-ын агууламж 0.03% биш (1990) ойролцоогоор 0.04% болно.

Нүүрстөрөгч агуулсан нэгдлүүдийн шинж чанар, шинж чанарыг авч үзсэний дараа нүүрстөрөгчийн тэргүүлэх үүргийг дахин онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй.

Цагаан будаа. 12.3.Нүүрстөрөгчийн эргэлт байгаль

Органоген №1: нэгдүгээрт, нүүрстөрөгчийн атомууд нь органик нэгдлүүдийн молекулуудын араг ясыг бүрдүүлдэг; хоёрдугаарт, нүүрстөрөгчийн атомууд нь исэлдэлтийн процесст гол үүрэг гүйцэтгэдэг, учир нь бүх органогенийн атомуудын дотроос нүүрстөрөгч нь исэлдэлтийн хоёрдмол шинж чанартай байдаг. Органик нэгдлүүдийн шинж чанаруудын талаарх дэлгэрэнгүй мэдээллийг "Биорганик химийн үндэс" IV модулийг үзнэ үү.

IVA бүлгийн p-элементүүдийн ерөнхий шинж чанар, биологийн үүрэг.Нүүрстөрөгчийн электрон аналогууд нь IVA бүлгийн элементүүд юм: цахиур Si, германий Ge, цагаан тугалга Sn, хар тугалга Pb (Хүснэгт 1.2-ыг үз). Эдгээр элементийн атомын радиус нь атомын тоо нэмэгдэхийн хэрээр байгалийн жамаар нэмэгдэж, тэдгээрийн иончлолын энерги, цахилгаан сөрөг чанар нь аяндаа буурдаг (1.3-р хэсэг). Тиймээс бүлгийн эхний хоёр элемент: нүүрстөрөгч ба цахиур нь ердийн металл бус, германий, цагаан тугалга, хар тугалга нь электрон алдагдалтай байдаг тул металууд юм. Ge - Sn - Pb цувралд металлын шинж чанар нэмэгддэг.

Редокс шинж чанарын үүднээс авч үзвэл хэвийн нөхцөлд C, Si, Ge, Sn, Pb элементүүд нь агаар, усны хувьд нэлээд тогтвортой байдаг (Sn ба Pb металлууд нь гадаргуу дээр исэлдүүлэгч хальс үүсгэдэг. ). Үүний зэрэгцээ хар тугалганы нэгдлүүд (4) нь хүчтэй исэлдүүлэгч бодис юм.

Хар тугалганы Pb 2+ катионууд нь IVA бүлгийн бусад р-элементүүдийн катионуудтай харьцуулахад хүчтэй комплекс үүсгэгч бодис байдаг тул комплекс үүсгэгч шинж чанар нь хар тугалганы хамгийн онцлог шинж юм. Хар тугалганы катионууд нь биолигандуудтай хүчтэй цогцолбор үүсгэдэг.

IVA бүлгийн элементүүд нь бие махбод дахь агуулга, биологийн үүргийн хувьд эрс ялгаатай байдаг. Нүүрстөрөгч нь бие махбодийн амьдралд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд түүний агууламж 20 орчим хувийг эзэлдэг. Бие дэх бусад бүлгийн IVA элементүүдийн агууламж 10 -6 -10 -3% дотор байдаг. Үүний зэрэгцээ, цахиур, германи нь хүний ​​​​амьдралд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бол цагаан тугалга, ялангуяа хар тугалга нь хортой байдаг. Тиймээс IVA бүлгийн элементүүдийн атомын масс нэмэгдэхийн хэрээр тэдгээрийн нэгдлүүдийн хоруу чанар нэмэгддэг.

Нүүрс эсвэл цахиурын давхар ислийн SiO2 тоосонцороос бүрдэх тоос нь уушгинд тогтмол өртөхөд пневмокониоз үүсгэдэг. Нүүрсний тоосны хувьд энэ нь уурхайчдын мэргэжлээс шалтгаалсан өвчин болох антракоз юм. Si02 агуулсан тоосоор амьсгалах үед силикоз үүсдэг. Пневмокониозын хөгжлийн механизм хараахан тогтоогдоогүй байна. Силикат элсний үр тариа нь биологийн шингэнтэй удаан хугацаанд харьцах үед полисилик хүчил Si02 yH2O нь гель хэлбэртэй төлөвт үүсдэг бөгөөд эсэд хуримтлагдах нь тэдний үхэлд хүргэдэг гэж үздэг.

Хар тугалганы хортой нөлөө нь хүн төрөлхтөнд маш удаан хугацаанд мэдэгдэж байсан. Аяга таваг, усны хоолой хийхэд хар тугалга ашигласан нь хүмүүсийг их хэмжээгээр хордуулахад хүргэсэн. Одоогийн байдлаар хар тугалга нь байгаль орчныг бохирдуулагчдын нэг хэвээр байгаа бөгөөд хар тугалгын нэгдлүүд агаар мандалд жил бүр 400,000 гаруй тонн ялгардаг. Хар тугалга нь голчлон араг ясанд муу уусдаг фосфат Pb3(PO4)2 хэлбэрээр хуримтлагддаг ба ясыг эрдэсгүйжүүлэх үед бие махбодид тогтмол хордуулах нөлөө үзүүлдэг. Тиймээс хар тугалга нь хуримтлагдсан хордлогддог. Хар тугалганы нэгдлүүдийн хоруу чанар нь түүний цогцолбор шинж чанар, биолигандууд, ялангуяа сульфгидрилийн бүлгүүд (-SH) агуулсан өндөр хамааралтай байдаг.

Уураг, фосфолипид, нуклеотид бүхий хар тугалганы ионуудын цогц нэгдлүүд үүсэх нь тэдгээрийн денатурацид хүргэдэг. Ихэнхдээ хар тугалганы ионууд нь EM 2+ металлоферментүүдийг дарангуйлж, тэдгээрээс амьд металлын катионуудыг орлуулдаг.

Хар тугалга ба түүний нэгдлүүд нь мэдрэлийн систем, цусны судас, цусанд голчлон нөлөөлдөг хор юм. Үүний зэрэгцээ хар тугалганы нэгдлүүд нь уургийн нийлэгжилт, эсийн энергийн тэнцвэрт байдал, тэдгээрийн генетик аппаратад нөлөөлдөг.

Анагаах ухаанд дараахь гадны антисептикийг astringent болгон ашигладаг: хар тугалганы ацетат Pb(CH3COO)2 ZH2O (хар тугалганы нойтон жин) ба хар тугалга (2) исэл PbO (хар тугалга гипс). Эдгээр нэгдлүүдийн хар тугалганы ионууд нь бичил биетний эс, эд эсийн цитоплазм дахь уураг (альбумин) -тай урвалд орж, гель хэлбэртэй альбуминат үүсгэдэг. Гель үүсэх нь микробыг устгадаг бөгөөд үүнээс гадна эд эсийн эсэд нэвтрэхэд хүндрэл учруулдаг бөгөөд энэ нь орон нутгийн үрэвслийн хариу урвалыг бууруулдаг.