Көміртекті қосылыстарды қолдану. Қысқаша мазмұны: Көміртек және оның негізгі бейорганикалық қосылыстары. Көміртектің атомдық және молекулалық салмағы

КӨМІРБЕК, С (а. көмір; н. Кохленстоф; ф. карбон; және. карбон), Менделеевтің периодтық жүйесінің IV тобының химиялық элементі, атомдық нөмірі 6, атомдық массасы 12,041. Табиғи көміртек 2 тұрақты изотоптың қоспасынан тұрады: 12 С (98,892%) және 13 С (1,108%). Сондай-ақ көміртектің 6 радиоактивті изотопы бар, оның ішінде ең маңыздысы 14 С изотопы жартылай ыдырау периоды 5,73,10 3 жыл (бұл изотоп атмосфераның жоғарғы қабатында 14 сәулелену нәтижесінде үнемі аз мөлшерде түзіледі). Ғарыштық сәулелену нейтрондары бар N ядролар).

Көміртек көне заманнан бері белгілі. Рудалардан металдарды алу үшін ағаш, ал алмас ретінде пайдаланылды. Көміртекті химиялық элемент ретінде тану француз химигі А.Лавуазье (1789) есімімен байланысты.

Көміртектің модификациялары мен қасиеттері

Көміртектің 4 кристалдық модификациясы белгілі: графит, алмаз, карбин және лонсдалейт, олардың қасиеттері бойынша бір-бірінен айтарлықтай ерекшеленеді. Карбин – көміртегінің жасанды жолмен алынған сорты, ол ұсақ кристалды қара ұнтақ, оның кристалдық құрылымы бір-біріне параллель орналасқан көміртегі атомдарының ұзын тізбектерінің болуымен сипатталады. Тығыздығы 3230-3300 кг / м 3, жылу сыйымдылығы 11,52 Дж / моль.К. Лонсдалейт метеориттерде кездеседі және жасанды жолмен алынады; оның құрылымы мен физикалық қасиеттері түпкілікті анықталған жоқ. Көміртегі де құрылымы бұзылған күймен сипатталады - деп аталады. аморфты көміртек (күйе, кокс, көмір). «Аморфты» көміртектің физикалық қасиеттері көп дәрежеде бөлшектердің жұқалығына және қоспалардың болуына байланысты.

Көміртектің химиялық қасиеттері

Қосылыстарда көміртегі +4 (ең таралған), +2 және +3 тотығу дәрежесіне ие. Қалыпты жағдайда көміртегі химиялық инертті, жоғары температурада ол көптеген элементтермен қосылып, күшті тотықсыздандырғыш қасиет көрсетеді. Көміртектің химиялық белсенділігі «аморфты» көміртек, графит, алмаз қатарында төмендейді; көміртегінің осы түрлерінде атмосфералық оттегімен әрекеттесу, сәйкесінше, 300-500 ° C, 600-700 ° C және 850-1000 ° C температурада көміртегі диоксиді (CO 2) және монооксид (СО) көміртегінің түзілуімен жүреді. Диоксид түзу үшін суда ериді көмір қышқылы. Көміртектің барлық түрлері сілтілер мен қышқылдарға төзімді. Көміртек іс жүзінде галогендермен әрекеттеспейді (900°С жоғары F 2 әрекеттесетін графиттен басқа), сондықтан оның галогенидтері жанама түрде алынады. Құрамында азот бар қосылыстар арасында маңызды практикалық құндылығыцианид сутегі HCN (циан қышқылы) және оның көптеген туындылары бар. 1000°С жоғары температурада көміртек көптеген металдармен әрекеттесіп, карбидтер түзеді. Көміртектің барлық түрлері жалпы бейорганикалық және органикалық еріткіштерде ерімейді.

Көміртектің ең маңызды қасиеті - оның атомдарының бір-бірімен, сондай-ақ өздері және басқа элементтер арасында күшті химиялық байланыстар құру қабілеті. Көміртектің басқа көміртек атомдарымен 4 эквивалентті валентті байланыс түзу қабілеті көміртек қаңқаларын құруға мүмкіндік береді. әртүрлі түрлері(сызықтық, тармақталған, циклдік); Дәл осы қасиеттер барлық құрылымдағы көміртектің ерекше рөлін түсіндіреді органикалық қосылыстаржәне, атап айтқанда, барлық тірі организмдер.

табиғатта көміртек

Көміртегінің орташа мөлшері жер қыртысы 2.3.10% (масса бойынша); бұл жағдайда көміртектің негізгі бөлігі шөгінді жыныстарда (1%) шоғырланған, ал басқа жыныстарда бұл элементтің айтарлықтай төмен және шамамен бірдей (1-3,10%) концентрациясы бар. Көміртек жоғарғы бөлігінде жиналады, онда оның болуы негізінен тірі заттармен (18%), ағашпен (50%), көмірмен (80%), мұнаймен (85%), антрацитпен (96%), сонымен қатар доломитпен және әктастары. 100-ден астам көміртегі минералдары белгілі, олардың ішінде ең көп таралғандары кальций, магний және темір карбонаттары (кальцит CaCO 3 , доломит (Са, Mg) CO 3 және сидерит FeCO 3). Көміртектің жер қыртысында жиналуы көбінесе органикалық заттармен сорбцияланатын және су қоймаларының түбіне көмілгеннен кейін ерімейтін қосылыстар түрінде тұндырылған басқа элементтердің жиналуымен байланысты. Жанартау әрекеті кезінде және қазба отындарын жағу кезінде Жерден атмосфераға көп мөлшерде СО 2 диоксиді бөлінеді. Атмосферадан СО 2 фотосинтез кезінде өсімдіктермен қабылданады және теңіз суында ерітіледі, осылайша Жердегі жалпы көміртегі айналымының ең маңызды буындарын құрайды. Көміртек ғарышта да маңызды рөл атқарады; Күнде көміртегі ядролық процестерге қатыса отырып, сутегі, гелий және оттегінен кейін 4-ші орынды алады.

Қолдану және пайдалану

Көміртектің ең маңызды ұлттық экономикалық мәні адам тұтынатын барлық бастапқы энергия көздерінің шамамен 90% қазба отындары болуымен анықталады. Мұнайды отын ретінде емес, әртүрлі химия өнеркәсібінің шикізаты ретінде пайдалану үрдісі бар. Кішірек, бірақ соған қарамастан маңызды рөл ұлттық экономикакарбонаттар (металлургия, құрылыс, химия өндірісі), алмаздар (зергерлік бұйымдар, технология) және графит (ядролық технология, ыстыққа төзімді тигельдер, қарындаштар, майлау материалдарының кейбір түрлері және т.б.) түрінде өндірілген көміртекті ойнайды. Биогенді текті қалдықтардағы 14 С изотопының спецификалық белсенділігіне сәйкес олардың жасы анықталады (радиокөміртекті анықтау әдісі). 14 С радиоактивті із қалдырғыш ретінде кеңінен қолданылады. Маңыздылығыең көп тараған 12 С изотопы бар - осы изотоптың атомы массасының он екіден бірі атомдық масса бірлігі ретінде алынады химиялық элементтер.

Мақаланың мазмұны

КӨМІРТЕК, C (carboneum), элементтердің периодтық жүйесінің IVA (C, Si, Ge, Sn, Pb) тобындағы металл емес химиялық элемент. Табиғатта алмаз кристалдары (1-сурет), графит немесе фуллерен және басқа да формаларда кездеседі және органикалық (көмір, мұнай, жануар және өсімдік организмдері және т.б.) құрамына кіреді және бейорганикалық заттар(әктас, ас содасы және т.б.).

Көміртек кең таралған, бірақ оның жер қыртысындағы мөлшері 0,19% ғана.

Көміртек қарапайым заттар түрінде кеңінен қолданылады. Зергерлік бұйымдардың объектісі болып табылатын асыл гауһар тастардан басқа, үлкен мәнөнеркәсіптік гауһар бар - тегістеу және кесу аспаптарын өндіру үшін.

Көміртектің көмір және басқа да аморфты түрлері газдарды түссіздендіру, тазарту, адсорбциялау үшін, дамыған беті бар адсорбенттер қажет болатын технология салаларында қолданылады. Карбидтер, көміртектің металдармен, сондай-ақ бормен және кремниймен қосылыстары (мысалы, Al 4 C 3 , SiC, B 4 C) жоғары қаттылықпен ерекшеленеді және абразивті және кескіш құралдарды жасау үшін қолданылады. Көміртек болаттар мен қорытпаларда элементтік күйде және карбидтер түрінде болады. Болат құймаларының бетін жоғары температурада көміртегімен қанықтыру (цементтеу) беттің қаттылығын және тозуға төзімділігін айтарлықтай арттырады. да қараңызҚорытпалар.

Табиғатта графиттің көптеген әртүрлі формалары бар; кейбіреулері жасанды жолмен алынады; аморфты түрлері бар (мысалы, кокс және көмір). Көмірсутектер оттегісіз жанғанда күйе, сүйек көмірі, шам қарасы, ацетилен қарасы түзіледі. деп аталатын ақ көміртектөмендетілген қысымда пиролитикалық графитті сублимациялау арқылы алынған - бұл шеттері ұштары бар графит жапырақтарының ең кішкентай мөлдір кристалдары.

Тарихи анықтама.

Графит, алмас және аморфты көміртек ерте заманнан белгілі. Басқа материалды графитпен белгілеуге болатыны бұрыннан белгілі, ал «графит» атауының өзі Грек сөзі, «жазу» деген мағынаны білдіретін 1789 жылы А.Вернер ұсынған.Бірақ графиттің тарихы шатастырылады, көбінесе сыртқы физикалық қасиеттері ұқсас заттар онымен қателесті, мысалы, молибденит (молибден сульфиді), бір кездері ол графит деп саналды. Графиттің басқа атауларына «қара қорғасын», «темір карбиді», «күміс қорғасын» жатады. 1779 жылы К.Шеле графитті ауамен тотықтырып, көмірқышқыл газын түзуге болатынын анықтады.

Алғаш рет гауһарлар Үндістанда қолданылды, ал Бразилияда асыл тастар 1725 жылы коммерциялық мәнге ие болды; Оңтүстік Африкадағы кен орындары 1867 жылы ашылды. 20 ғ. Негізгі алмаз өндірушілер - Оңтүстік Африка, Заир, Ботсвана, Намибия, Ангола, Сьерра-Леоне, Танзания және Ресей. Технологиясы 1970 жылы жасалған жасанды алмаздар өнеркәсіптік мақсатта шығарылады.

Аллотропия.

Заттың құрылымдық бірліктері (монатомды элементтер үшін атомдар немесе көп атомды элементтер мен қосылыстар үшін молекулалар) бір-бірімен бірнеше кристалдық формада қосыла алатын болса, бұл құбылыс аллотропия деп аталады. Көміртектің үш аллотропты модификациясы бар – алмаз, графит және фуллерен. Алмазда әрбір көміртек атомының текше құрылымын құрайтын 4 тетраэдрлік орналасқан көршілері болады (1-сурет, А). Бұл құрылым байланыстың максималды коваленттігіне сәйкес келеді және әрбір көміртек атомының барлық 4 электроны жоғары беріктіктегі С–С байланыстарын құрайды, яғни. құрылымында өткізгіш электрондар жоқ. Сондықтан алмаз өткізгіштігінің болмауымен, төмен жылу өткізгіштігімен, жоғары қаттылығымен ерекшеленеді; ол белгілі ең қатты зат (2-сурет). Тетраэдрлік құрылымда С–С байланысын (байланыстың ұзындығы 1,54 Å, демек коваленттік радиусы 1,54/2 = 0,77 Å) үзу көп энергияны қажет етеді, сондықтан алмаз ерекше қаттылықпен бірге жоғары балқу температурасымен (3550) сипатталады. °C).

Көміртектің тағы бір аллотропиялық түрі графит болып табылады, ол қасиеттері бойынша алмаздан өте ерекшеленеді. Графит – жақсы электр өткізгіштігімен (электр кедергісі 0,0014 Ом см) сипатталатын жеңіл қабыршақтайтын кристалдардан тұратын жұмсақ қара зат. Сондықтан графит доғалық шамдар мен пештерде қолданылады (3-сурет), оларда жоғары температура жасау қажет. Тазалығы жоғары графит нейтрондық модератор ретінде ядролық реакторларда қолданылады. Оның жоғары қысымдағы балқу температурасы 3527 ° C. Қалыпты қысымда графит 3780 ° C температурада сублимацияланады (қатты күйден газға ауысады).

Графит құрылымы (1-сурет, б) байланыс ұзындығы 1,42 Å (алмасқа қарағанда айтарлықтай қысқа), бірақ әрбір көміртек атомында үш (алмастағы сияқты төрт емес) бар балқытылған алтыбұрышты сақиналар жүйесі. коваленттік байланыстарүш көршімен, ал төртінші байланыс (3,4 Å) коваленттік байланыс үшін тым ұзын және графиттің параллельді қабаттасатын қабаттарын бір-бірімен әлсіз байланыстырады. Бұл графиттің жылу және электр өткізгіштігін анықтайтын төртінші көміртегі электроны - бұл ұзақ және аз күшті байланыс графитті аз жинақы етеді, бұл оның алмаспен салыстырғанда төмен қаттылығында көрінеді (графит тығыздығы 2,26 г / см 3, алмаз - 3,51). г /см 3). Дәл сол себепті графит ұстағанда тайғақ және майлау материалдары мен қарындаш сымдарын жасау үшін қолданылатын заттың қабыршақтарын оңай ажыратады. Қорғасынның қорғасын жылтырлығы негізінен графиттің болуына байланысты.

Көміртекті талшықтар жоғары беріктікке ие және оларды аудан немесе басқа жоғары көміртекті жіптерді жасау үшін пайдалануға болады.

Жоғары қысым мен температурада темір сияқты катализатордың қатысуымен графит алмазға айналуы мүмкін. Бұл процесс жасанды алмаздарды өнеркәсіптік өндіру үшін жүзеге асырылды. Алмаз кристалдары катализатордың бетінде өседі. Графит-алмас тепе-теңдігі 15000 атм және 300 К немесе 4000 атм және 1500 К температурада болады. Жасанды алмаздарды көмірсутектерден де алуға болады.

Кристалл түзбейтін көміртектің аморфты түрлеріне ағашты ауа кірмейтін қыздыру нәтижесінде алынған көмір, ауа жетіспейтін көмірсутектерді төмен температурада жану кезінде пайда болатын және суық бетінде конденсацияланған шамдар мен газ күйелері, сүйек көмірі қоспасы болып табылады. сүйектерді жою процесінде кальций фосфаты маталар, сондай-ақ көмір (қоспалары бар табиғи зат) және кокс, көмірді немесе мұнай қалдықтарын (битумдық көмір) құрғақ айдау арқылы жанармайларды кокстеуден алынған құрғақ қалдық, т.б. ауасыз жылыту. Кокс темір балқыту үшін, қара және түсті металлургияда қолданылады. Кокстеу кезінде газ тәріздес өнімдер де пайда болады – кокс газы (H 2 , CH 4 , СО және т. Кокс өндіруге арналған негізгі аппарат – кокс пешінің схемасы күріш. 3.

Көмір мен күйенің әртүрлі түрлері дамыған бетімен сипатталады, сондықтан газды және сұйықтықты тазарту үшін адсорбенттер, сонымен қатар катализаторлар ретінде қолданылады. Көміртектің әртүрлі формаларын алу үшін арнайы әдістер қолданылады. химиялық технология. Жасанды графит көміртекті электродтар арасында 2260°С температурада (Ачесон процесі) антрацит немесе мұнай коксын күйдіру арқылы алынады және майлау материалдары мен электродтар өндірісінде, атап айтқанда металдарды электролиттік жолмен алу үшін қолданылады.

Көміртек атомының құрылысы.

Ең тұрақты массасы 12 (98,9% мол) көміртегі изотопының ядросында гелий ядросына ұқсас әрқайсысында 2 протон және екі нейтрон бар үш квартетке орналасқан 6 протон және 6 нейтрон (12 нуклон) бар. Тағы бір тұрақты көміртегі изотопы 13 С (шамамен 1,1%), ал тұрақсыз 14 С изотопы табиғатта жартылай ыдырау периоды 5730 жыл болатын аз мөлшерде болады. б-радиация. СО 2 түріндегі барлық үш изотоптар тірі заттың қалыпты көміртегі айналымына қатысады. Тірі организм өлгеннен кейін көміртекті тұтыну тоқтатылады және құрамында С бар объектілерді радиоактивтіліктің 14 С деңгейін өлшеу арқылы анықтауға болады. б-14 CO 2 сәулеленуі өлгеннен кейінгі уақытқа пропорционал. 1960 жылы У.Либби радиоактивті көміртекті зерттегені үшін Нобель сыйлығына ие болды.

Негізгі күйде көміртегінің 6 электроны 1 электронды конфигурациясын құрайды с 2 2с 2 2p x 1 2py 1 2pz 0 . Екінші деңгейдің төрт электроны валенттілік болып табылады, ол периодтық жүйенің IVA тобындағы көміртектің орнына сәйкес келеді ( см. ЭЛЕМЕНТТЕРДІҢ периодтық кестесі). Газ фазасындағы электронның атомнан ажырауы үлкен энергияны (шамамен 1070 кДж/моль) қажет ететіндіктен, көміртек басқа элементтермен иондық байланыс түзбейді, өйткені бұл оң пайда болатын электронның ажырауын қажет етеді. ион. Электртерістігі 2,5 болғанда, көміртегі күшті электронға жақындықты көрсетпейді, сондықтан белсенді электронды акцептор емес. Сондықтан теріс зарядты бөлшек түзуге бейім емес. Бірақ байланыстың жартылай иондық табиғатымен кейбір көміртекті қосылыстар бар, мысалы, карбидтер. Қосылыстарда көміртегі 4 тотығу дәрежесін көрсетеді. Төрт электрон байланыс түзуге қатыса алуы үшін 2-нің депациясы қажет. с-электрондар және осы электрондардың біреуінің 2-ге секіруі pz-орбиталық; бұл жағдайда олардың арасындағы бұрышы 109° болатын 4 тетраэдрлік байланыс түзіледі. Қосылыстарда көміртектің валенттік электрондары одан жартылай ғана тартылады, сондықтан көміртек ортақ электрон жұбының көмегімен көршілес С–С типті атомдар арасында күшті коваленттік байланыстар түзеді. Мұндай байланыстың үзілу энергиясы 335 кДж/моль, ал Si–Si байланысы үшін ол бар болғаны 210 кДж/моль, сондықтан ұзын –Si–Si– тізбектері тұрақсыз. Байланыстың коваленттік табиғаты тіпті көміртегі, CF 4 және CCl 4 бар жоғары реактивті галогендердің қосылыстарында сақталады. Көміртек атомдары байланыс түзу үшін әрбір көміртек атомынан бір электроннан артық беруге қабілетті; осылайша қос C=C және үштік CºC байланыстары түзіледі. Басқа элементтер де атомдары арасында байланыс түзеді, бірақ тек көміртек ұзын тізбектер құра алады. Сондықтан көмірсутектер деп аталатын мыңдаған қосылыстар белгілі, оларда көміртегі сутегімен және басқа көміртек атомдарымен байланысып, ұзын тізбектер немесе сақина құрылымдарын құрайды. См. ХИМИЯ ОРГАНИКАЛЫҚ.

Бұл қосылыстарда сутекті басқа атомдармен, көбінесе оттегімен, азотпен және галогендермен алмастырып, көптеген органикалық қосылыстардың түзілуі мүмкін. Олардың ішінде фторкөміртектер, сутегі фтормен алмастырылатын көмірсутектер маңызды орын алады. Мұндай қосылыстар өте инертті және олар пластик және майлау материалдары (фторкөміртектер, яғни барлық сутегі атомдары фтор атомдарымен ауыстырылатын көмірсутектер) және төмен температуралы салқындатқыштар (фреондар немесе фреондар, - фторхлоркөмірсутектер) ретінде қолданылады.

1980 жылдары американдық физиктер көміртегі атомдары 5 немесе 6 гонда қосылып, футбол добының тамаша симметриясы бар қуыс доп түріндегі С 60 молекуласын құрайтын өте қызықты көміртек қосылыстарын тапты. Мұндай дизайн американдық сәулетші және инженер Бакминстер Фуллер ойлап тапқан «геодезиялық күмбездің» негізінде жатқандықтан, қосылыстардың жаңа класы «бакминстерфуллерендер» немесе «фуллерендер» деп аталды (сонымен қатар, қысқаша айтқанда, «фасиболлар» немесе «бакиболлар»). Фуллерендер – 60 немесе 70 (тіпті одан да көп) атомдардан тұратын таза көміртектің үшінші модификациясы (алмас пен графиттен басқа) – көміртектің ең ұсақ бөлшектеріне лазерлік сәулеленудің әсерінен алынған. Күрделі формадағы фуллерендер бірнеше жүздеген көміртек атомдарынан тұрады. С 60 молекуласының диаметрі ~ 1 нм. Мұндай молекуланың ортасында үлкен уран атомын орналастыру үшін жеткілікті кеңістік бар.

стандартты атомдық масса.

1961 жылы Халықаралық теориялық одақтар мен қолданбалы химия(IUPAC) және физикада атомдық массаның бірлігі ретінде көміртегі изотопының массасын 12 С алып, бұрын болған атомдық массалардың оттегі шкаласын жойды. Бұл жүйедегі көміртектің атомдық массасы 12,011 құрайды, өйткені бұл үш табиғи көміртегі изотоптары үшін олардың табиғаттағы көптігін ескере отырып, орташа көрсеткіш. См. АТОМДЫҚ МАССА.

Көміртектің және оның кейбір қосылыстарының химиялық қасиеттері.

Кейбір физикалық және Химиялық қасиеттерікөміртегі ХИМИЯЛЫҚ ЭЛЕМЕНТТЕР мақаласында берілген. Көміртектің реактивтілігі оның модификациясына, температурасына және дисперсиясына байланысты. Сағат төмен температураларКөміртектің барлық түрлері өте инертті, бірақ қыздырған кезде олар атмосфералық оттегімен тотығады, оксидтер түзеді:

Оттегіден артық майда дисперсті көміртегі қызған кезде немесе ұшқыннан жарылуға қабілетті. Тікелей тотығудан басқа оксидтерді алудың қазіргі заманғы әдістері бар.

субоксид көміртегі

C 3 O 2 малон қышқылын P 4 O 10 үстінде сусыздандыру кезінде түзіледі:

C 3 O 2 жағымсыз иісі бар, оңай гидролизденеді, малон қышқылын қайта түзеді.

Көміртек тотығы (II)СО көміртегінің кез келген модификациясының оттегісіз тотығуы кезінде түзіледі. Реакция экзотермиялық, 111,6 кДж/моль бөлінеді. Кокс ақ ыстықта сумен әрекеттеседі: C + H 2 O = CO + H 2; алынған газ қоспасы «су газы» деп аталады және газ тәрізді отын болып табылады. СО мұнай өнімдерінің толық жанбауы кезінде де түзіледі, автомобиль газдарының құрамында айтарлықтай мөлшерде кездеседі және құмырсқа қышқылының термиялық диссоциациялануы арқылы алынады:

СО-дағы көміртектің тотығу дәрежесі +2, ал көміртегі +4 тотығу дәрежесінде тұрақтырақ болғандықтан, СО оттегімен СО 2-ге оңай тотығады: CO + O 2 → CO 2, бұл реакция жоғары экзотермиялық (283 кДж) / моль). СО өнеркәсіпте H 2 және басқа жанғыш газдармен қоспада отын немесе газды қалпына келтіретін агент ретінде қолданылады. 500°С-қа дейін қыздырғанда СО айтарлықтай дәрежеде С және СО 2 түзеді, бірақ 1000°С-та СО 2 төмен концентрациясында тепе-теңдік орнайды. СО хлормен әрекеттеседі, фосген – COCl 2 түзеді, реакциялар басқа галогендермен бірдей жүреді, күкірт карбонил сульфидпен реакцияда COS алынады, металдармен (М) СО карбонилдер түзеді. әртүрлі құрам M(CO) x, олар күрделі қосылыстар болып табылады. Темір карбонилі қан гемоглобинінің СО-мен әрекеттесуінен түзіледі, гемоглобиннің оттегімен реакциясын болдырмайды, өйткені темір карбонилі күшті қосылыс. Нәтижесінде гемоглобиннің жасушаларға оттегі тасымалдаушысы ретіндегі қызметі бұғатталады, олар кейін өледі (және ең алдымен ми жасушалары әсер етеді). (Осыдан СО-ның басқа атауы – «көміртек тотығы»). Ауадағы қазірдің өзінде 1% (көлем.) СО адам үшін қауіпті, егер ол мұндай атмосферада 10 минуттан артық болса. Кейбір физикалық қасиеттері RM кестеде берілген.

Көмірқышқыл газы немесе көміртегі тотығы (IV)СО 2 элементарлы көміртектің артық оттегінің жануы кезінде жылу бөлінуімен (395 кДж/моль) түзіледі. CO 2 (тривиальды атауы - " көміртегі диоксиді”) сонымен қатар СО, мұнай өнімдері, бензин, майлар және басқа да органикалық қосылыстардың толық тотығуы кезінде түзіледі. Карбонаттар суда еріген кезде гидролиз нәтижесінде СО 2 де бөлінеді:

Бұл реакция жиі зертханалық тәжірибеде СО 2 алу үшін қолданылады. Бұл газды металл бикарбонаттарын күйдіру арқылы да алуға болады:

Қатты қыздырылған будың СО-мен газ-фазалық әрекеттесуінде:

көмірсутектер мен олардың оттегі туындыларын жағу кезінде, мысалы:

Сол сияқты тамақ өнімдері де жылу және энергияның басқа түрлерінің бөлінуімен тірі организмде тотығады. Бұл жағдайда тотығу жұмсақ жағдайда аралық сатылар арқылы жүреді, бірақ соңғы өнімдербірдей - CO 2 және H 2 O, мысалы, ферменттердің әсерінен қанттардың ыдырауы кезінде, атап айтқанда глюкозаны ашыту кезінде:

Көмірқышқыл газы мен металл оксидтерінің үлкен тонналық өндірісі өнеркәсіпте карбонаттардың термиялық ыдырауы арқылы жүзеге асырылады:

СаО цемент өндіру технологиясында көп мөлшерде қолданылады. Осы схема бойынша карбонаттардың термиялық тұрақтылығы және олардың ыдырауы үшін жылу шығыны CaCO 3 қатарында артады. да қараңызӨРТТІҢ АЛДЫН АЛУ ЖӘНЕ ӨРТТЕН ҚОРҒАУ).

Көміртек оксидтерінің электрондық құрылымы.

Кез келген көміртегі тотығының электрондық құрылымын электронды жұптардың әртүрлі орналасуы бар үш ықтимал схемамен сипаттауға болады - үш резонанстық форма:

Көміртегінің барлық оксидтері сызықтық құрылымға ие.

Көмір қышқылы.

СО 2 сумен әрекеттескенде көмір қышқылы H 2 CO 3 түзіледі. CO 2 қаныққан ерітіндісінде (0,034 моль/л) молекулалардың бір бөлігі ғана H 2 CO 3 түзеді, ал CO 2-нің көп бөлігі CO 2 CHH 2 O гидратталған күйінде болады.

Карбонаттар.

Карбонаттар металл оксидтерінің CO 2-мен әрекеттесуінен түзіледі, мысалы, Na 2 O + CO 2 Na 2 CO 3.

Сілтілік металдар карбонаттарын қоспағанда, қалғандары суда іс жүзінде ерімейді, ал кальций карбонаты көмір қышқылында немесе қысымдағы судағы СО 2 ерітіндісінде жартылай ериді:

Бұл процестер әктас қабаты арқылы өтетін жер асты суларында жүреді. Төмен қысым және булану жағдайында СаСО 3 құрамында Са(НСО 3) 2 бар жер асты суларынан тұнбаға түседі. Үңгірлерде сталактиттер мен сталагмиттер осылай өседі. Бұл қызықты геологиялық түзілістердің түсі суларда темір, мыс, марганец және хром иондарының қоспаларының болуымен түсіндіріледі. Көмірқышқыл газы металл гидроксидтерімен және олардың ерітінділерімен әрекеттесіп, гидрокарбонаттар түзеді, мысалы:

CS 2 + 2Cl 2 ® CCl 4 + 2S

CCl 4 тетрахлориді – жанбайтын зат, химиялық тазалау процестерінде еріткіш ретінде қолданылады, бірақ оны отқа төзімді зат ретінде пайдалану ұсынылмайды, өйткені жоғары температурада улы фосген (газ тәрізді улы зат) түзеді. CCl 4 өзі де улы болып табылады және егер айтарлықтай мөлшерде ингаляцияланған болса, бауырдың улануын тудыруы мүмкін. CCl 4 сонымен қатар метан CH 4 және Cl 2 арасындағы фотохимиялық реакция арқылы түзіледі; бұл жағдайда метанның толық емес хлорлану өнімдері – CHCl 3 , CH 2 Cl 2 және CH 3 Cl түзілуі мүмкін. Реакциялар басқа галогендермен бірдей жүреді.

графит реакциялары.

Графит көміртектің модификациясы ретінде, алтыбұрышты сақиналардың қабаттары арасындағы үлкен қашықтықтармен сипатталады, әдеттен тыс реакцияларға түседі, мысалы, сілтілік металдар, галогендер және кейбір тұздар (FeCl 3) қабаттар арасына еніп, KC 8, KC қосылыстарын түзеді. 16 түрі (интерстициалды, инклюзия немесе клатраттар деп аталады). Қышқыл ортада (күкірт немесе азот қышқылы) KClO 3 сияқты күшті тотықтырғыштар үлкен кристалдық тор көлемі бар заттарды түзеді (қабаттар арасында 6 Å дейін), бұл оттегі атомдарының енуімен және қосылыстардың түзілуімен түсіндіріледі. бетінде тотығу нәтижесінде карбоксил топтары (–COOH ) – тотыққан графит немесе меллиттік (бензолгексакарбон) қышқылы C 6 (COOH) 6 сияқты қосылыстар. Бұл қосылыстарда C:O қатынасы 6:1-ден 6:2,5-ке дейін өзгеруі мүмкін.

Карбидтер.

Көміртек металдармен, бормен және кремниймен карбидтер деп аталатын әртүрлі қосылыстар түзеді. Көпшілігі белсенді металдар(IA-IIIA топшалары) тұз тәрізді карбидтерді құрайды, мысалы, Na 2 C 2 , CaC 2 , Mg 4 C 3 , Al 4 C 3 . Өнеркәсіпте кальций карбиді кокс пен әктастан келесі реакциялар арқылы алынады:

Карбидтер өткізбейтін, түссіз дерлік, көмірсутектер түзу үшін гидролизденеді, мысалы

CaC 2 + 2H 2 O \u003d C 2 H 2 + Ca (OH) 2

Реакция нәтижесінде түзілген ацетилен С 2 Н 2 көптеген органикалық заттардың өндірісінде шикізат ретінде қызмет етеді. Бұл процесс қызықты, себебі ол бейорганикалық табиғаттың шикізатынан органикалық қосылыстардың синтезіне өтуді білдіреді. Гидролиз нәтижесінде ацетилен түзетін карбидтер ацетилидтер деп аталады. Кремний және бор карбидтерінде (SiC және B 4 C) атомдар арасындағы байланыс ковалентті. Өтпелі металдар (В-топша элементтері) көміртекпен қыздырғанда да металл бетіндегі жарықтардағы ауыспалы құрамды карбидтер түзеді; олардағы байланыс металға жақын. Осы типтегі кейбір карбидтер, мысалы, WC, W 2 C, TiC және SiC жоғары қаттылықпен және отқа төзімділікпен ерекшеленеді және жақсы электр өткізгіштікке ие. Мысалы, NbC, TaC және HfC ең отқа төзімді заттар (mp = 4000–4200 ° C), диниобий карбиді Nb 2 C 9,18 К асқын өткізгіш, TiC және W 2 C қаттылығы бойынша алмасқа жақын, ал қаттылығы B 4 С (алмастың құрылымдық аналогы) Мох шкаласы бойынша 9,5 ( см. күріш. 2). Өтпелі металдың радиусы болса, инертті карбидтер түзіледі

Көміртектің азот туындылары.

Бұл топқа несепнәр NH 2 CONH 2 кіреді - ерітінді түрінде қолданылатын азот тыңайтқышы. Несепнәр қысыммен қыздырғанда NH 3 және CO 2 алынады:

Цианоген (CN) 2 көптеген қасиеттері бойынша галогендерге ұқсас және жиі псевдогалоген деп аталады. Цианидті цианид ионын оттегімен, сутегі асқын тотығымен немесе Cu 2+ ионымен жұмсақ тотықтыру арқылы алады: 2CN - ® (CN) 2 + 2e.

Цианид ионы электронды донор бола отырып, өтпелі металл иондарымен оңай күрделі қосылыстар түзеді. CO сияқты, цианид ионы тірі организмдегі маңызды темір қосылыстарын байланыстыратын улы болып табылады. Цианидті комплекс иондарының жалпы формуласы -0,5 x, Қайда Xметалдың координациялық саны (күрделі агент), эмпирикалық түрде метал ионының тотығу дәрежесінің екі еселенген мәніне тең. Мұндай күрделі иондардың мысалдары (кейбір иондардың құрылымы төменде келтірілген) тетрациано-никелатты (II) -ион 2–, гексацианоферрат (III) 3–, дицианаргентат -:

Карбонилдер.

Көміртек тотығы көптеген металдармен немесе металл иондарымен тікелей әрекеттесіп, карбонилдер деп аталатын күрделі қосылыстар түзеді, мысалы, Ni(CO) 4 , Fe(CO) 5 , Fe 2 (CO) 9 , 3 , Mo(CO) 6 , 2 . Бұл қосылыстардағы байланыс жоғарыда сипатталған циано комплекстеріндегі байланысқа ұқсас. Ni(CO) 4 – никельді басқа металдардан бөлу үшін қолданылатын ұшқыш зат. Конструкциялардағы шойын мен болат құрылымының нашарлауы көбінесе карбонилдердің түзілуімен байланысты. Сутегі қышқылдық қасиет көрсететін және сілтімен әрекеттесетін H 2 Fe (CO) 4 және HCo (CO) 4 сияқты карбонил гидридтерін түзетін карбонилдердің бір бөлігі болуы мүмкін:

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

Карбонилгалогенидтер де белгілі, мысалы, Fe (CO) X 2, Fe (CO) 2 X 2, Co (CO) I 2, Pt (CO) Cl 2, мұндағы X кез келген галоген.

Көмірсутектер.

Көміртектің сутегімен қосылыстарының үлкен саны белгілі

КӨМІРТЕК
МЕН (карбоний), элементтердің периодтық жүйесінің IVA кіші тобының (C, Si, Ge, Sn, Pb) металл емес химиялық элементі. Ол табиғатта алмаз кристалдары (1-сурет), графит немесе фуллерен және басқа да формаларда кездеседі және органикалық (көмір, мұнай, жануар және өсімдік ағзалары және т.б.) және бейорганикалық заттардың (әктас, ас содасы және т.б.) құрамына кіреді. .). Көміртек кең таралған, бірақ оның жер қыртысындағы мөлшері небәрі 0,19% құрайды (тағы қара: АЛМАЗ; ФУЛЛЕРЕНДЕР).

Көміртек қарапайым заттар түрінде кеңінен қолданылады. Зергерлік бұйымдардың объектісі болып табылатын асыл алмаздардан басқа, өнеркәсіптік гауһар тастар - тегістеу және кесу аспаптарын жасау үшін үлкен маңызға ие. Көміртектің көмір және басқа да аморфты түрлері газдарды түссіздендіру, тазарту, адсорбциялау үшін, дамыған беті бар адсорбенттер қажет болатын технология салаларында қолданылады. Карбидтер, көміртектің металдармен, сондай-ақ бормен және кремниймен қосылыстары (мысалы, Al4C3, SiC, B4C) жоғары қаттылықпен ерекшеленеді және абразивті және кескіш құралдарды жасау үшін қолданылады. Көміртек болаттар мен қорытпаларда элементтік күйде және карбидтер түрінде болады. Болат құймаларының бетін жоғары температурада көміртегімен қанықтыру (цементтеу) беттің қаттылығын және тозуға төзімділігін айтарлықтай арттырады.
Сондай-ақ ҚОРЫТМАЛАР бөлімін қараңыз. Табиғатта графиттің көптеген әртүрлі формалары бар; кейбіреулері жасанды жолмен алынады; аморфты түрлері бар (мысалы, кокс және көмір). Көмірсутектер оттегісіз жанғанда күйе, сүйек көмірі, шам қарасы, ацетилен қарасы түзіледі. Ақ көміртекті төмендетілген қысымда пиролитикалық графитті сублимациялау арқылы алады - бұл шеттері ұштары бар графит жапырақтарының ең кішкентай мөлдір кристалдары.
Тарихи анықтама.Графит, алмас және аморфты көміртек ерте заманнан белгілі. Басқа материалды графитпен белгілеуге болатыны бұрыннан белгілі және гректің «жазу» деген сөзінен шыққан «графит» атауын 1789 жылы А.Вернер ұсынған. Алайда графиттің тарихы шатастырылған, көбінесе сыртқы физикалық қасиеттері ұқсас заттар онымен қателесті. , мысалы, молибденит (молибден сульфиді) бір кездері графит болып саналды. Графиттің басқа атауларының ішінде «қара қорғасын», «темір карбиді», «күміс қорғасын» белгілі. 1779 жылы К.Шеле графитті ауамен тотықтырып, көмірқышқыл газын түзуге болатынын анықтады. Алғаш рет гауһарлар Үндістанда қолданылды, ал Бразилияда асыл тастар 1725 жылы коммерциялық мәнге ие болды; Оңтүстік Африкадағы кен орындары 1867 жылы ашылды. 20 ғ. Негізгі алмаз өндірушілер - Оңтүстік Африка, Заир, Ботсвана, Намибия, Ангола, Сьерра-Леоне, Танзания және Ресей. Технологиясы 1970 жылы жасалған жасанды алмаздар өнеркәсіптік мақсатта шығарылады.
Аллотропия.Заттың құрылымдық бірліктері (монатомды элементтер үшін атомдар немесе көп атомды элементтер мен қосылыстар үшін молекулалар) бір-бірімен бірнеше кристалдық формада қосыла алатын болса, бұл құбылыс аллотропия деп аталады. Көміртектің үш аллотропты модификациясы бар – алмаз, графит және фуллерен. Алмазда әрбір көміртек атомының текше құрылымды құрайтын төрт тетраэдрлі орналасқан көршілері болады (1а-сурет). Бұл құрылым байланыстың максималды коваленттігіне сәйкес келеді және әрбір көміртегі атомының барлық 4 электроны жоғары беріктікті құрайды. C-C қосылымдары, яғни. құрылымында өткізгіш электрондар жоқ. Сондықтан алмаз өткізгіштігінің болмауымен, төмен жылу өткізгіштігімен, жоғары қаттылығымен ерекшеленеді; ол белгілі ең қатты зат (2-сурет). Тетраэдрлік құрылымда С-С байланысын (байланыстың ұзындығы 1,54, демек коваленттік радиусы 1,54/2 = 0,77) үзу көп энергияны қажет етеді, сондықтан алмас ерекше қаттылықпен бірге жоғары балқу температурасымен сипатталады (3550 ° C ).

Оттегіден артық майда дисперсті көміртегі қызған кезде немесе ұшқыннан жарылуға қабілетті. Тікелей тотығудан басқа оксидтерді алудың қазіргі заманғы әдістері бар. Көміртек субоксиді C3O2 малон қышқылының P4O10 үстінде сусыздануынан түзіледі:

C3O2 жағымсыз иісі бар, оңай гидролизденеді, малон қышқылын қайта түзеді.
Көміртек тотығы (II) СО оттегі тапшылығы жағдайында көміртегінің кез келген модификациясының тотығуы кезінде түзіледі. Реакция экзотермиялық, 111,6 кДж/моль бөлінеді. Кокс ақ ыстықта сумен әрекеттеседі: C + H2O = CO + H2; алынған газ қоспасы «су газы» деп аталады және газ тәрізді отын болып табылады. СО мұнай өнімдерінің толық жанбауы кезінде де түзіледі, автомобиль газдарының құрамында айтарлықтай мөлшерде кездеседі және құмырсқа қышқылының термиялық диссоциациялануы арқылы алынады:

СО-дағы көміртектің тотығу дәрежесі +2, ал көміртегі +4 тотығу күйінде тұрақтырақ болғандықтан, СО оттегімен СО2-ге оңай тотығады: CO + O2 (r) CO2, бұл реакция жоғары экзотермиялық (283 кДж/). моль). СО өнеркәсіпте H2 және басқа жанғыш газдармен қоспаларда отын немесе газды қалпына келтіретін агент ретінде қолданылады. 500°С-қа дейін қыздырғанда СО айтарлықтай дәрежеде С және СО2 түзеді, бірақ 1000°С-та СО2 төмен концентрациясында тепе-теңдік орнайды. СО хлормен әрекеттеседі, фосген - COCl2 түзеді, реакциялар басқа галогендермен бірдей жүреді, күкіртпен реакцияда карбонил сульфидпен COS алынады, металдармен (М) СО әртүрлі құрамды М (СО) х карбонилдерін түзеді, олар күрделі қосылыстар болып табылады. Темір карбонилі қан гемоглобинінің СО-мен әрекеттесуінен түзіледі, гемоглобиннің оттегімен реакциясын болдырмайды, өйткені темір карбонилі күшті қосылыс. Нәтижесінде гемоглобиннің жасушаларға оттегі тасымалдаушысы ретіндегі қызметі бұғатталады, олар кейін өледі (және ең алдымен ми жасушалары әсер етеді). (Осыдан СО-ның басқа атауы – «көміртек тотығы»). Ауадағы қазірдің өзінде 1% (көлем.) СО адам үшін қауіпті, егер ол мұндай атмосферада 10 минуттан артық болса. CO-ның кейбір физикалық қасиеттері кестеде келтірілген. Көмірқышқыл газы, немесе көміртегі тотығы (IV) СО2 жылу бөлінуімен (395 кДж/моль) артық оттегідегі элементар көміртегінің жануы кезінде түзіледі. СО2 (тривиальды атауы «көмірқышқыл газы») сонымен қатар СО, мұнай өнімдері, бензин, майлар және басқа органикалық қосылыстардың толық тотығуы кезінде түзіледі. Карбонаттар суда еріген кезде гидролиз нәтижесінде СО2 де бөлінеді:

Бұл реакция СО2 алу үшін зертханалық тәжірибеде жиі қолданылады. Бұл газды металл бикарбонаттарын күйдіру арқылы да алуға болады:

Қатты қыздырылған будың СО-мен газ-фазалық әрекеттесуінде:

Көмірсутектер мен олардың оттегі туындыларын жағу кезінде, мысалы:

Сол сияқты тамақ өнімдері де жылу және энергияның басқа түрлерінің бөлінуімен тірі организмде тотығады. Бұл жағдайда тотығу жұмсақ жағдайда аралық сатылар арқылы жүреді, бірақ соңғы өнімдер бірдей - CO2 және H2O, мысалы, ферменттердің әсерінен қанттардың ыдырауы кезінде, атап айтқанда глюкозаның ашытуы кезінде:

Көмірқышқыл газы мен металл оксидтерінің үлкен тонналық өндірісі өнеркәсіпте карбонаттардың термиялық ыдырауы арқылы жүзеге асырылады:

СаО цемент өндіру технологиясында көп мөлшерде қолданылады. Осы схемаға сәйкес карбонаттардың термиялық тұрақтылығы және олардың ыдырауы үшін жылу шығыны CaCO3 қатарында артады (сонымен қатар ӨРТТІ АЛДЫН АЛУ ЖӘНЕ ӨРТТЕН ҚОРҒАУ бөлімін қараңыз). Көміртек оксидтерінің электрондық құрылымы. Кез келген көміртегі тотығының электрондық құрылымын электронды жұптардың әртүрлі орналасуы бар үш ықтимал схемамен сипаттауға болады - үш резонанстық форма:

Көміртегінің барлық оксидтері сызықтық құрылымға ие.
Көмір қышқылы.СО2 сумен әрекеттескенде көмір қышқылы H2CO3 түзіледі. СО2 қаныққан ерітіндісінде (0,034 моль/л) молекулалардың бір бөлігі ғана H2CO3 түзеді, ал СО2-нің көп бөлігі CO2*H2O гидратталған күйде болады.
Карбонаттар.Карбонаттар металл оксидтерінің СО2-мен әрекеттесуінен түзіледі, мысалы, Na2O + CO2 -> NaHCO3, олар қыздырғанда ыдырап СО2 бөледі: 2NaHCO3 -> Na2CO3 + H2O + CO2 Натрий карбонаты немесе сода көп мөлшерде өндіріледі. сода өнеркәсібі негізінен Солвей әдісімен:

Басқа әдіспен сода СО2 мен NaOH-дан алынады

Карбонат ионының CO32- бар тегіс құрылымы бар O-C-O бұрышы, 120°-қа тең және CO байланысының ұзындығы 1,31
(сонымен қатар СІЛТІ ӨНДІРІСті қараңыз).
Көміртек галогенидтері.Тетрагалидтерді түзу үшін қыздырғанда көміртегі галогендермен тікелей әрекеттеседі, бірақ реакция жылдамдығы мен өнім шығымы төмен. Сондықтан көміртекті галогенидтерді басқа әдістермен алады, мысалы, CCl4 күкірт көміртегін хлорлау арқылы алынады: CS2 + 2Cl2 -> CCl4 + 2S температурада улы фосген (газ тәрізді улы зат) түзіледі. CCl4 өзі де улы болып табылады және егер айтарлықтай мөлшерде деммен жұтса, бауырдың улануын тудыруы мүмкін. СCl4 сонымен қатар метан СH4 мен Сl2 арасындағы фотохимиялық реакция нәтижесінде түзіледі; бұл жағдайда метанның толық емес хлорлану өнімдері – CHCl3, CH2Cl2 және CH3Cl түзілуі мүмкін. Реакциялар басқа галогендермен бірдей жүреді.
графит реакциялары.Графит көміртегінің модификациясы ретінде, алтыбұрышты сақиналардың қабаттары арасындағы үлкен қашықтықтармен сипатталады, әдеттен тыс реакцияларға түседі, мысалы, сілтілі металдар, галогендер және кейбір тұздар (FeCl3) қабаттар арасына еніп, KC8, KC16 типті қосылыстар түзеді ( интерстициалды, инклюзия немесе клатрат қосылыстары деп аталады). Қышқыл ортада (күкірт немесе азот қышқылы) KClO3 сияқты күшті тотықтырғыштар кристалдық тордың көлемі үлкен заттарды түзеді (қабаттар арасында 6-ға дейін), бұл оттегі атомдарының енуімен және қосылыстардың түзілуімен түсіндіріледі, бетінде. оның ішінде тотығу нәтижесінде карбоксил топтары (-COOH) түзіледі - тотыққан графит немесе меллиттік (бензолгексакарбон) қышқылы С6(COOH)6 сияқты қосылыстар. Бұл қосылыстарда C:O қатынасы 6:1-ден 6:2,5-ке дейін өзгеруі мүмкін.
Карбидтер.Көміртек металдармен, бормен және кремниймен карбидтер деп аталатын әртүрлі қосылыстар түзеді. Ең белсенді металдар (IA-IIIA топшалары) тұз тәрізді карбидтерді құрайды, мысалы, Na2C2, CaC2, Mg4C3, Al4C3. Өнеркәсіпте кальций карбиді кокс пен әктастан келесі реакциялар арқылы алынады:

Карбидтер өткізбейтін, түссіз дерлік, көмірсутектер түзу арқылы гидролизденеді, мысалы CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2 Реакция нәтижесінде түзілген ацетилен С2Н2 көптеген органикалық заттардың өндірісінде шикізат қызметін атқарады. Бұл процесс қызықты, себебі ол бейорганикалық табиғаттың шикізатынан органикалық қосылыстардың синтезіне өтуді білдіреді. Гидролиз нәтижесінде ацетилен түзетін карбидтер ацетилидтер деп аталады. Кремний және бор карбидтерінде (SiC және B4C) атомдар арасындағы байланыс ковалентті. Өтпелі металдар (В-топша элементтері) көміртекпен қыздырғанда да металл бетіндегі жарықтардағы ауыспалы құрамды карбидтер түзеді; олардағы байланыс металға жақын. Осы типтегі кейбір карбидтер, мысалы, WC, W2C, TiC және SiC жоғары қаттылықпен және отқа төзімділікпен және жақсы электр өткізгіштігімен сипатталады. Мысалы, NbC, TaC және HfC ең отқа төзімді заттар (mp = 4000-4200 ° C), диниобий карбиді Nb2C 9,18 К асқын өткізгіш, TiC және W2C қаттылығы бойынша алмасқа жақын, ал B4C қаттылығы (a гауһардың құрылымдық аналогы ) Mohs шкаласы бойынша 9,5 (2-суретті қараңыз). Өтпелі металдың радиусы болса, инертті карбидтер түзіледі Көміртектің азот туындылары.Бұл топқа несепнәр NH2CONH2 кіреді - ерітінді түрінде қолданылатын азот тыңайтқышы. Несепнәр қысыммен қыздыру арқылы NH3 және CO2 алынады:

Цианоген (CN)2 көптеген қасиеттері бойынша галогендерге ұқсас және жиі псевдогалоген деп аталады. Цианидті цианид ионын оттегімен, сутегі асқын тотығымен немесе Cu2+ ионымен жұмсақ тотықтыру арқылы алады: 2CN- -> (CN)2 + 2e. Цианид ионы электронды донор бола отырып, өтпелі металл иондарымен оңай күрделі қосылыстар түзеді. CO сияқты, цианид ионы тірі организмдегі маңызды темір қосылыстарын байланыстыратын улы болып табылады. Цианидті комплекс иондарының жалпы формуласы []-0,5х, мұндағы х – металдың координациялық саны (комплексті агент), эмпирикалық түрде метал ионының тотығу дәрежесінің екі еселенгеніне тең. Мұндай күрделі иондардың мысалдары (кейбір иондардың құрылымы төменде келтірілген) тетрациано-никельат(II)-ион []2-, гексацианоферрат(III) []3-, дицианаргентат []-:

Карбонилдер.Көміртек тотығы көптеген металдармен немесе металл иондарымен тікелей әрекеттесіп, карбонилдер деп аталатын күрделі қосылыстар түзе алады, мысалы, Ni(CO)4, Fe(CO)5, Fe2(CO)9, []3, Mo(CO)6, [] 2 . Бұл қосылыстардағы байланыс жоғарыда сипатталған циано комплекстеріндегі байланысқа ұқсас. Ni(CO)4 – никельді басқа металдардан бөлу үшін қолданылатын ұшқыш зат. Конструкциялардағы шойын мен болат құрылымының нашарлауы көбінесе карбонилдердің түзілуімен байланысты. Сутегі қышқылдық қасиет көрсететін және сілтілермен әрекеттесетін H2Fe(CO)4 және HCo(CO)4 сияқты карбонил гидридтерін түзетін карбонилдердің бір бөлігі болуы мүмкін: H2Fe(CO)4 + NaOH -> NaHFe(CO)4 + H2O Сондай-ақ белгілі карбонилгалогенидтер, мысалы, Fe(CO)X2, Fe(CO)2X2, Co(CO)I2, Pt(CO)Cl2, мұнда X кез келген галоген
(сонымен қатар ОРГАНОМЕТАЛДЫҚ ҚОСЫЛЫСТАР бөлімін қараңыз).
Көмірсутектер.Көміртектің сутегімен қосылыстарының үлкен саны белгілі
(ОРГАНИКАЛЫҚ ХИМИЯ бөлімін қараңыз).
ӘДЕБИЕТ
Суняев З.И. Мұнай көміртегі. М., 1980 Гиперкоординацияланған көміртек химиясы. М., 1990 ж

Collier энциклопедиясы. - Ашық қоғам. 2000 .

Басқа сөздіктерде «CARBON» деген не екенін қараңыз:

Нуклидтер кестесі Негізгі ақпаратАтауы, символы Көміртек 14, 14С Балама атаулар радиокөміртек, радиокөміртек Нейтрондар 8 Протондар 6 Нуклидтер қасиеттері Атомдық масса ... Wikipedia

Нуклидтер кестесі Жалпы ақпарат Аты, белгісі Көміртек 12, 12С Нейтрондар 6 Протондар 6 Нуклидтер қасиеттері Атомдық массасы 12.0000000 (0) ... Wikipedia

Бұл кітапта «көміртек» сөзі жиі кездеседі: жасыл жапырақ және темір туралы, пластмассалар мен кристалдар туралы және басқа да көптеген әңгімелерде. Көміртек – «көмірді тудыратын» – ең таңғажайып химиялық элементтердің бірі. Оның тарихы – жер бетіндегі тіршіліктің пайда болуы мен даму тарихы, өйткені ол жер бетіндегі барлық тіршіліктің бір бөлігі болып табылады.

Көміртек неге ұқсайды?

Кейбір эксперименттер жасайық. Қантты алыңыз және оны ауасыз қыздырыңыз. Ол алдымен еріп, қоңыр түске боялады, содан кейін қарайып, көмірге айналады, суды шығарады. Егер біз қазір осы көмірді қатысуымен қыздырсақ, ол қалдықсыз жанады және айналады. Сонымен, қант көмір мен судан тұрады (қант, айтпақшы, көмірсулар деп аталады), ал «қант» көмірі, шамасы, таза көміртек, өйткені көмірқышқыл газы көміртегі мен оттегінің қосындысы. Сонымен, көміртек қара, жұмсақ ұнтақ.

Қарындаштардың арқасында сізге жақсы таныс сұр түсті жұмсақ графит тасты алайық. Егер ол оттегіде қыздырылса, ол да көмірге қарағанда баяуырақ болса да қалдықсыз жанады, ал көмірқышқыл газы жанған құрылғыда қалады. Сонымен графит таза көміртек пе? Әрине, бірақ бұл бәрі емес.

Егер алмазды бір аппаратта оттегіде қыздырса, мөлдір жарқыраған асыл тас, барлық минералдардың ең қиыны, ол көмірқышқыл газына айналады. Егер алмазды оттегіге қол жеткізбестен қыздырсаңыз, ол графитке айналады, ал өте жоғары қысым мен температурада алмазды графиттен алуға болады.

Сонымен, көмір, графит және алмас әртүрлі формаларбір және бірдей элементтің болуы - көміртегі.

Көміртектің әртүрлі қосылыстардың үлкен санына «қатысу» қабілеті одан да таң қалдырады (осы кітапта «көміртек» сөзі жиі кездеседі).

Периодтық жүйенің 104 элементі қырық мыңнан астам зерттелген қосылыстарды құрайды. Ал миллионнан астам қосылыстар қазірдің өзінде белгілі, олардың негізі көміртегі!

Бұл әртүрліліктің себебі көміртегі атомдары бір-бірімен және басқа атомдармен күшті байланыс арқылы байланысып, күрделі атомдарды тізбектер, сақиналар және басқа пішіндер түрінде құра алады. Кестедегі көміртектен басқа ешбір элемент бұған қабілетті емес.

Көміртек атомдарынан құруға болатын фигуралардың шексіз саны, демек, мүмкін болатын қосылыстардың шексіз саны бар. Бұл өте қарапайым заттар болуы мүмкін, мысалы, төрт атомы бір көміртек атомымен байланысқан метан газы және олардың молекулаларының құрылымы әлі анықталмаған күрделі. Мұндай заттарға жатады

Элементтердің периодтық жүйесіндегі көміртегі IVA тобында екінші периодта орналасқан. Көміртек атомының электрондық конфигурациясы ls 2 2s 2 2p 2 .Қозған кезде, төрт сыртқы атомдық орбитальда төрт жұпталмаған төрт электрон болатын электрондық күйге оңай қол жеткізіледі:

Бұл қосылыстардағы көміртегінің әдетте төрт валентті болуын түсіндіреді. Көміртек атомындағы валенттік электрондар санының валенттік орбитальдар санына теңдігі, сондай-ақ ядро ​​заряды мен атом радиусының бірегей қатынасы оған электрондарды бірдей оңай қосу және беру мүмкіндігін береді. серіктестің қасиеттері (9.3.1-бөлім). Нәтижесінде көміртек -4-тен +4-ке дейінгі әртүрлі тотығу дәрежелерімен және оның атомдық орбитальдарының түріне қарай гибридтену жеңілдігімен сипатталады. sp3, sp2Және sp 1химиялық байланыстардың түзілуі кезінде (2.1.3-бөлім):

Осының барлығы көміртекке бір, екі және үштік байланыстарды өз араларында ғана емес, сонымен қатар басқа органоген элементтерінің атомдарымен де түзу мүмкіндігін береді. Бұл жағдайда түзілген молекулалар сызықтық, тармақталған және циклдік құрылымға ие болуы мүмкін.

Көміртек атомдарының қатысуымен түзілетін жалпы электрондардың – МО қозғалғыштығына байланысты олар неғұрлым электртеріс элемент атомына қарай ығысады (индуктивті әсер), бұл тек осы байланыстың ғана емес, жалпы молекуланың полярлығына әкеледі. . Алайда көміртегі электртерістігінің орташа мәніне байланысты (0E0 = 2,5) басқа органоген элементтерінің атомдарымен әлсіз полярлық байланыстар түзеді (12.1-кесте). Молекулаларда конъюгацияланған байланыстар жүйесі болған жағдайда (2.1.3-бөлім), жылжымалы электрондар (МО) және бөлінбеген электрон жұптары осы жүйелердегі электрон тығыздығы мен байланыс ұзындығының теңестіруімен делокализацияланады.

Қосылыстардың реактивтілігі тұрғысынан байланыстардың поляризациялануы маңызды рөл атқарады (2.1.3-бөлім). Байланыстың поляризациялануы неғұрлым жоғары болса, оның реактивтілігі де соғұрлым жоғары болады. Құрамында көміртегі бар байланыстардың поляризациялануының олардың табиғатына тәуелділігі келесі қатарды көрсетеді:

Құрамында көміртегі бар байланыстың қасиеттері туралы барлық қарастырылған деректер қосылыстардағы көміртек бір жағынан бір-бірімен және басқа органогендермен жеткілікті күшті коваленттік байланыстар түзетінін, ал екінші жағынан осы байланыстардың ортақ электронды жұптарын көрсетеді. айтарлықтай тұрақсыз. Нәтижесінде бұл байланыстардың реактивтілігінің жоғарылауы да, тұрақтануы да болуы мүмкін. Көміртекті бірінші органоген ететін көміртегі бар қосылыстардың осы ерекшеліктері.

Көміртек қосылыстарының қышқылдық-негіздік қасиеттері.Көміртек оксиді(4) қышқылды оксид, ал оның сәйкес гидроксиді көмір қышқылы H2CO3 әлсіз қышқыл. Көміртек оксиді(4) молекуласы полярлы емес, сондықтан суда нашар ериді (298 К 0,03 моль/л). Бұл жағдайда алдымен ерітіндіде СО2 H2O гидраты түзіледі, онда СО2 су молекулаларының қауымдастығының қуысында болады, содан кейін бұл гидрат баяу және қайтымды түрде H2CO3-ке айналады. Көп бөлігісуда еріген көміртек оксиді (4) гидрат түрінде болады.

Ағзада, қанның эритроциттерінде, карбоангидраза ферментінің әсерінен СО2 H2O мен H2CO3 гидратының арасындағы тепе-теңдік өте тез орнатылады. Бұл көміртегі ангидразасы жоқ қан плазмасында емес, эритроцитте гидрат түріндегі СО2 болуын елемеуге мүмкіндік береді. Алынған H2CO3 физиологиялық жағдайда бикарбонатты анионға, ал сілтілі ортада карбонатты анионға диссоциацияланады:

Көмір қышқылы тек ерітіндіде болады. Ол екі қатар тұздар түзеді – бикарбонаттар (NaHCO3, Ca(HC0 3) 2) және карбонаттар (Na2CO3, CaCO3). Бикарбонаттар карбонаттарға қарағанда суда жақсы ериді. Су ерітінділерінде көмір қышқылының тұздары, әсіресе карбонаттар анионмен оңай гидролизденіп, сілтілі орта жасайды:

NaHC03 ас содасы сияқты заттар; CaCO3 бор, ақ магнезия 4MgC03 * Mg (OH) 2 * H2O, сілтілі ортаның пайда болуымен гидролизденетін, асқазан сөлінің жоғары қышқылдығын төмендету үшін антацидтер (бейтараптандырғыш қышқылдар) ретінде қолданылады:

Көмір қышқылы мен бикарбонат ионының қосындысы (Н2СО3, НСО3(-)) бикарбонатты буферлік жүйені құрайды (8.5-бөлім) – қан плазмасының тамаша буферлік жүйесі, рН=7,40±0,05 кезінде қанның рН тұрақтылығын қамтамасыз етеді.

Mg(OH) 2 түзілуі магний катионының толық гидролизінен туындайды, бұл жағдайларда Mg(0H)2-нің MgC0 3-пен салыстырғанда ерігіштігі төмен болғандықтан пайда болады.

Биомедициналық тәжірибеде көмір қышқылынан басқа құрамында көміртегі бар басқа қышқылдармен күресуге тура келеді. Бұл, ең алдымен, әртүрлі органикалық қышқылдардың үлкен әртүрлілігі, сондай-ақ гидроциан қышқылы HCN. Қышқылдық қасиеттері тұрғысынан бұл қышқылдардың күші әртүрлі:

Бұл айырмашылықтар молекуладағы атомдардың өзара әсеріне, диссоциацияланатын байланыстың табиғатына және анионның тұрақтылығына, яғни зарядты делокализациялау қабілетіне байланысты.

Гидроциан қышқылы, немесе цианид сутегі, HCN – түссіз, ұшқыш сұйықтық (Т бале = 26 °C) сумен кез келген қатынаста араласатын ащы бадам иісі бар. Сулы ерітінділерде ол өте әлсіз қышқыл сияқты әрекет етеді, оның тұздары цианидтер деп аталады. Сілтілік және сілтілік жер металдарының цианидтері суда ериді, ал олар анионмен гидролизденеді, соның арқасында олар сулы ерітінділерциан қышқылының иісі (ащы бадам иісі) және рН >12:

Осы реакцияның нәтижесінде калий цианиді (калий цианиді) және оның ерітінділері ұзақ сақтау кезінде өзінің уыттылығын жоғалтады. Цианид анионы ең күшті бейорганикалық улардың бірі болып табылады, өйткені ол белсенді лиганд болып табылады және комплекс түзуші иондар ретінде Fe3+ және Сu2(+) ферменттері бар тұрақты күрделі қосылыстар түзеді (сек. 10.4).

тотығу-тотықсыздану қасиеттері.Қосылыстардағы көміртек -4-тен +4-ке дейін кез келген тотығу дәрежесін көрсете алатындықтан, реакция кезінде бос көмір екінші реагенттің қасиеттеріне байланысты сәйкесінше тотықсыздандырғыш немесе тотықтырғыш ретінде әрекет ететін электрондарды бере алады және қоса алады:

Анаэробты тотығу жағдайында оттегінің жетіспеуі немесе болмауы кезінде органикалық қосылыстардың көміртегі атомдары осы қосылыстардағы оттегі атомдарының құрамына және сыртқы жағдайларға байланысты CO 2, CO, C және тіпті CH 4-ке айналуы мүмкін. басқа органогендер H2O, NH3 және H2S-ге айналады.

Организмде оксидаза ферменттерінің қатысуымен органикалық қосылыстардың оттегімен толық тотығуы (аэробты тотығу) мына теңдеумен сипатталады:

Жоғарыда келтірілген тотығу реакцияларының теңдеулерінен органикалық қосылыстарда тек көміртек атомдары тотығу дәрежесін өзгертетінін, ал басқа органогендердің атомдары тотығу дәрежесін сақтайтынын көруге болады.

Гидрлеу реакцияларында, яғни сутекті (тотықсыздандырғыш) көптік байланысқа қосқанда, оны құрайтын көміртек атомдары тотығу дәрежесін төмендетеді (тотықтырғыш ретінде әрекет етеді):

Жаңа көміртек аралық байланыстың пайда болуымен органикалық орынбасу реакциялары, мысалы, Вюрц реакциясында, сонымен қатар көміртегі атомдары тотықтырғыш ретінде және металл атомдары тотықсыздандырғыш ретінде әрекет ететін тотығу-тотықсыздану реакциялары болып табылады:

Бұл металлорганикалық қосылыстардың түзілу реакцияларында байқалады:

Көп көміртегі аралық байланыс арқылы субстратқа полярлы реагентті қосу реакциялары нәтижесінде көміртегі атомдарының бірі тотықтырғыштың қасиетін көрсете отырып, тотығу дәрежесін төмендетеді, ал екіншісі тотығу дәрежесін жоғарылатады. төмендететін агент:

Бұл жағдайларда субстраттың көміртегі атомдарының молекулаішілік тотығу-тотықсыздану реакциясы жүреді, яғни процесс. дисмутациялар,тотығу-тотықсыздану қасиетін көрсетпейтін реагенттің әсерінен.

Органикалық қосылыстардың көміртегі атомдары есебінен молекулаішілік дисмутациялануының типтік реакциялары амин қышқылдарының немесе кетоқышқылдардың декарбоксилдену реакциялары, сондай-ақ органикалық қосылыстардың қайта құрылымдау және изомерлену реакциялары болып табылады, олар сек. 9.3. Органикалық реакциялардың келтірілген мысалдары, сонымен қатар сек. 9.3 органикалық қосылыстардағы көміртек атомдары тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш бола алатынын сенімді түрде көрсетеді.

Қосылыстағы көміртегі атомы- тотықтырғыш, егер реакция нәтижесінде оның электртерістігі аз элементтер атомдарымен (сутегі, металдар) байланыстарының саны артса, өйткені осы байланыстардың ортақ электрондарын тарту арқылы қарастырылып отырған көміртегі атомы өзінің тотығу дәрежесін төмендетеді. .

Қосылыстағы көміртегі атомы- тотықсыздандырғыш, егер реакция нәтижесінде оның электртеріс элементтер атомдарымен байланысының саны көбейсе(C, O, N, S), өйткені бұл байланыстардың ортақ электрондарын итеру арқылы қарастырылып отырған көміртегі атомы тотығу дәрежесін арттырады.

Сонымен, көміртегі атомдарының тотығу-тотықсыздану екі жақтылығына байланысты органикалық химиядағы көптеген реакциялар тотығу-тотықсыздану реакциялары болып табылады. Алайда, бұл реакциялардан айырмашылығы бейорганикалық химия, органикалық қосылыстардағы тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыш арасындағы электрондардың қайта бөлінуі тек тотықтырғыш ретінде әрекет ететін атомға химиялық байланыстың ортақ электронды жұбының ығысуымен ғана жүруі мүмкін. Бұл жағдайда бұл байланыс сақталуы мүмкін, бірақ оның күшті поляризациясы жағдайында ол үзілуі мүмкін.

Көміртек қосылыстарының комплексті қасиеттері.Қосылыстардағы көміртек атомында бөлінбеген электрон жұптары болмайды, сондықтан оның қатысуымен бірнеше байланысы бар көміртек қосылыстары ғана лиганд ретінде әрекет ете алады. Күрделі түзілу процестерінде әсіресе көміртегі оксидінің (2) үш полюсті байланысының электрондары және циан қышқылының аниондары белсенді.

Көміртек оксиді(2) молекуласында көміртегі мен оттегі атомдары алмасу механизмі бойынша олардың екі 2p атомдық орбитальдарының өзара қабаттасуына байланысты бір және бір байланыс түзеді. Үшінші байланыс, яғни тағы бір байланыс донор-акцепторлық механизм арқылы түзіледі. Акцептор – көміртегі атомының бос 2p атомдық орбитасы, ал донор – 2p орбиталынан электрондардың жалғыз жұбын қамтамасыз ететін оттегі атомы:

Байланыстың жоғарылауы бұл молекулаға қалыпты жағдайда қышқыл-негіз (СО - тұз түзбейтін оксид) және тотығу-тотықсыздану қасиеттері (СО - тотықсыздандырғыш T > 1000 К). Сонымен бірге ол d-металдардың атомдарымен және катиондарымен, ең алдымен темірмен күрделі түзілу реакцияларында белсенді лиганд болады, онымен темір пентакарбонилін, ұшқыш улы сұйықтықты түзеді:

Бұл тепе-теңдік карбоксигемоглобин HHbCO түзілуіне қарай ығысады, оның тұрақтылығы оксигемоглобин HHbO2-ден 210 есе жоғары. Бұл қанда карбоксигемоглобиннің жиналуына, демек, оның оттегін тасымалдау қабілетінің төмендеуіне әкеледі.

Гидроциан қышқылы анион CN- сонымен қатар оңай поляризацияланатын электрондарды қамтиды, соның арқасында ол d-металдармен, соның ішінде ферменттердің құрамына кіретін тірі металдармен тиімді комплекстер түзеді. Сондықтан цианидтер өте улы қосылыстар болып табылады (10.4-бөлім).

Табиғаттағы көміртегі айналымы.Табиғаттағы көміртегі айналымы негізінен көміртектің тотығу және тотықсыздану реакцияларына негізделген (12.3-сурет).

Өсімдіктер атмосфера мен гидросферадан (1) көміртегі оксидін (4) сіңіреді. Өсімдік массасының бір бөлігін (2) адам мен жануарлар тұтынады. Жануарлардың тыныс алуы және олардың қалдықтарының шіруі (3), сонымен қатар өсімдіктердің тыныс алуы, өлген өсімдіктердің шіруі және ағаштың жануы (4) СО2 атмосфераға және гидросфераға қайтарады. Өсімдіктердің (5) және жануарлардың (6) қалдықтарының шымтезек, қазбалы көмір, мұнай, газ түзілуімен минералдану процесі көміртектің табиғи ресурстарға өтуіне әкеледі. СО2 мен әртүрлі тау жыныстары арасында карбонаттар (орташа, қышқыл және негіздік) түзілетін қышқылдық-негіздік реакциялар (7) бір бағытта әрекет етеді:

Циклдің бұл бейорганикалық бөлігі атмосферада және гидросферада СО2 жоғалуына әкеледі. Көмірді, мұнайды, газды (8), отынды (4) жағу және өңдеудегі адам әрекеті, керісінше, қоршаған ортаны көміртегі тотығымен (4) байытады. Ұзақ уақыт бойы фотосинтез атмосферадағы СО2 концентрациясын тұрақты түрде сақтайды деп есептелді. Дегенмен, қазіргі уақытта адам әрекетінен атмосферадағы СО2 мөлшерінің артуы оның табиғи төмендеуімен өтелмейді. Атмосфераға СО2 жалпы шығарылымы жылына 4-5%-ға экспоненциалды түрде өсуде. Есептеулер бойынша 2000 жылы атмосферадағы СО2 мөлшері 0,03% орнына шамамен 0,04% жетеді (1990).

Құрамында көміртегі бар қосылыстардың қасиеттері мен сипаттамаларын қарастырғаннан кейін көміртектің жетекші рөлін тағы бір рет атап өту керек.

Күріш. 12.3.Көміртегі айналымы табиғат

No1 органоген: біріншіден, көміртек атомдары органикалық қосылыстардың молекулаларының қаңқасын құрайды; екіншіден, көміртегі атомдары тотығу-тотықсыздану процестерінде шешуші рөл атқарады, өйткені барлық органогендердің атомдарының ішінде көміртегі үшін тотығу-тотықсыздану екі жақтылығы көбірек тән. Органикалық қосылыстардың қасиеттері туралы қосымша ақпаратты «Биоорганикалық химия негіздері» IV модулін қараңыз.

Жалпы сипаттамасыжәне IVA тобының р-элементтерінің биологиялық рөлі.Көміртектің электронды аналогтары IVA тобының элементтері болып табылады: кремний Si, германий Ge, қалайы Sn және қорғасын Pb (1.2 кестені қараңыз). Бұл элементтердің атомдық радиустары атом санының өсуімен табиғи түрде өседі, ал олардың иондану энергиясы мен электртерістігі бұл жағдайда табиғи түрде төмендейді (1.3-бөлім). Сондықтан топтың алғашқы екі элементі: көміртек және кремний типтік бейметалдар, ал германий, қалайы, қорғасын металдар болып табылады, өйткені олар электрондардың қайтарылуымен көбірек сипатталады. Ge - Sn - Pb қатарында металдық қасиеттер күшейтілген.

Тотығу-тотықсыздану қасиеттері тұрғысынан C, Si, Ge, Sn және Pb элементтері қалыпты жағдайда ауа мен суға қатысты айтарлықтай тұрақты (металдар Sn және Pb - бетінде оксидті қабықшаның пайда болуына байланысты). Сонымен бірге қорғасын(4) қосылыстары күшті тотықтырғыштар болып табылады:

Комплекс түзу қасиеттері қорғасынға ең тән, өйткені оның Pb 2+ катиондары IVA тобының басқа р-элементтерінің катиондарымен салыстырғанда күшті комплекс түзуші болып табылады. Қорғасын катиондары биолигандтармен күшті комплекстер түзеді.

IVA тобының элементтері денеде де, мазмұны жағынан да күрт ерекшеленеді биологиялық рөлі. Көміртегі ағзаның өмірінде іргелі рөл атқарады, оның мөлшері шамамен 20% құрайды. IVA тобының қалған элементтерінің денесіндегі мазмұны 10 -6 -10 -3% диапазонында. Сонымен бірге, кремний мен германий ағзаның өмірінде маңызды рөл атқаратыны сөзсіз болса, қалайы және әсіресе қорғасын улы болып табылады. Осылайша, IVA тобындағы элементтердің атомдық массасының жоғарылауымен олардың қосылыстарының уыттылығы артады.

Көмір немесе кремний диоксиді SiO2 бөлшектерінен тұратын шаң, жүйелі түрде өкпеге әсер еткенде, ауруларды тудырады - пневмокониоз. Көмір шаңы жағдайында бұл антракоз, кеншілердің кәсіптік ауруы. Құрамында Si02 бар шаңды жұтқанда силикоз пайда болады. Пневмокониоздың даму механизмі әлі анықталған жоқ. Силикатты түйіршіктердің биологиялық сұйықтықтармен ұзақ байланысы кезінде гель тәрізді күйде полисилиций қышқылы Si02 yH2O түзіледі, оның жасушаларда тұндыру олардың өліміне әкеледі деп болжанады.

Қорғасынның улы әсері адамзатқа өте ұзақ уақыт бойы белгілі. Ыдыс және су құбырларын жасау үшін қорғасынды пайдалану әкелді жаппай улануадамдардың. Қазіргі уақытта қорғасын негізгі ластаушы заттардың бірі болып қала береді қоршаған орта, өйткені қорғасын қосылыстарының атмосфераға шығарылуы жылына 400 000 тоннадан асады. Қорғасын негізінен қаңқада нашар еритін фосфат Pb3(PO4)2 түрінде жиналады және сүйектің минералсыздануы кезінде ағзаға тұрақты токсикалық әсер етеді. Сондықтан қорғасын жинақталған улар қатарына жатқызылады. Қорғасын қосылыстарының уыттылығы, ең алдымен, оның комплекс түзу қасиеттерімен және биолигандтарға, әсіресе құрамында сульфгидрильді топтары (-SH) барларға жоғары жақындығымен байланысты:

Қорғасын иондарының белоктармен, фосфолипидтермен және нуклеотидтермен күрделі қосылыстарының түзілуі олардың денатурациясына әкеледі. Қорғасын иондары көбінесе EM 2+ металлоферменттерін тежейді, олардан өмірлік металл катиондарын ығыстырады:

Қорғасын және оның қосылыстары ең алдымен әсер ететін улар болып табылады жүйке жүйесі, қан тамырлары және қан. Сонымен бірге қорғасын қосылыстары ақуыз синтезіне, жасушалардың энергетикалық балансына және олардың генетикалық аппаратына әсер етеді.

Медицинада олар тұтқыр сыртқы антисептиктер ретінде қолданылады: қорғасын ацетаты Pb (CH3COO) 2 ZH2O (қорғасын лосьондары) және қорғасын (2) оксиді PbO (қорғасын сылағы). Бұл қосылыстардың қорғасын иондары микроб жасушалары мен ұлпаларының цитоплазмасының ақуыздарымен (альбуминдерімен) әрекеттесіп, гель тәрізді альбуминаттар түзеді. Гельдердің пайда болуы микробтарды өлтіреді және сонымен қатар олардың тіндік жасушаларға енуін қиындатады, бұл жергілікті қабыну реакциясын төмендетеді.