Углерод

УГЛЕРОД С

20000–15000 лет до нашей эры на исходе палеолита человек был знаком с углеродом (C) и применял его в виде древесного угля для рисования. В конце XVII века флорентийские ученые Аверани и Тарджони пытались сплавить несколько мелких алмазов в один и нагрели их с помощью зажигательного стекла солнечными лучами. Алмазы исчезли, сгорев на воздухе. В 1772 году французский химик Антуан Лоран Лавуазье показал, что при сгорании алмаза образуется углекислый газ. В 1797 году английский химик Смитсон Теннант (1761-1815) установил, что алмаз, графит и древесный уголь имеют одинаковую химическую природу. В 1874 году датский химик Якоб Генрих Вант-Гофф (1852-1911) и независимо французский химик Жозеф Ашиль Ле Бель (1847-1930) выдвинули тетраэдрическую модель атома углерода. В 1953-1954 годах Банди, Холл, Стонг и Вентдорф синтезировали алмазную модификацию углерода при давлении 100000 ат. и температуре 30000С. В 1960 году Либби У. Ф. (США) получил Нобелевскую премию по химии за разработку метода датирования в археологии, геологии и др. при помощи радиоуглерода 14C. В 1985 году английским астрофизиком Крото Гаролд (р. 1939), Р. Керлом, и Р. Смолли были открыты соединения нового класса фуллеренов, являющихся модификациями углерода, при испарении графитовой мишени лазерным пучком и последующей кластеризации атомов углерода; позднее обнаружены в саже, образующейся при горении свечи, сжигании графитовых электродов и т. п. Русское и латинское названия имеют одинаковую связь с углем, Carbogenium – в переводе рождающий уголь.

Углерод – элемент с шестым порядковым номером, относится к IV главной подгруппе во втором периоде периодической системы. Углерод занимает 17-е место по распространенности в земной коре – 0,048% (по другим данным 0,35 или 0,012%). Но несмотря на это, углерод играет огромную роль в живой и неживой природе. Биосфера состоит из живых организмов, основанных на органических веществах, т.е. производных углерода. Из продуктов разложения органических веществ образовались каменные угли, торф, нефть, природные газы. Свободный углерод встречается в виде алмаза, графита, карбина, угля и других аморфных состояниях. Алмазы очень редки и ценны, их вес измеряется в каратах (1 карат=200мг). Ограненный алмаз называют бриллиантом. Крупнейшие в мире алмазы: “Куллинан” - 3106 карат, “Эксельсиор” - 971,5 карат, “Звезда Сьерра-Леоне” - 968,9 карат, “Йонкер” (726 кар) и другие. “Куллинан” был найден в Южной Африке в 1905 году, имел размеры 10Ч 6,5Ч 5 см, был распилен на 105 бриллиантов. Из которых самые крупные – “Большая Звезда Африки” - 530,2 карат, вправленный в английский королевский скипетр. И “Малая Звезда Африки” - 317,4 карат, украшающий корону Британской империи. К крупнейшим в мире бриллиантам также относятся: “Низам” - 277 карат (частная коллекция, Индия) и “Юбилейный” - 245,35 карат (музей Смитсоновского института, Вашингтон). В Алмазном фонде России хранятся ограненный кабошоном бриллиант “Орлов” -199,6 карат, привезенный из Индии и подаренный графом Орловым императрице Екатерине II, а также индийский алмаз “Шах” - 88 карат, подаренный императору Николаю I иранским шахом после убийства в Тегеране русского посла и поэта Александра Грибоедова. В Лувре находится крупный индийский алмаз “Регент” - 137,75 карат, принадлежавший Людовику XV и впоследствии вправленный в эфес шпаги Наполеона I. Крупнейший в мире синий алмаз “Хоуп” - 44,5 карат, владельцы которого нередко погибали при загадочных обстоятельствах, хранится в музее Смитсоновского института (США). Крупнейшие алмазы России “XXVI съезд КПСС” - 342,5 карат и мелкозернистый агрегат алмазов (общей массой 1191,8 карат) найдены в Якутии.

Самые значительные месторождения алмазов находятся в Южной Африке, Бразилии, Якутии. Крупные залежи графита находятся в Германии, Шри-Ланке, Сибири и на Алтае. Основные минералы содержащие углерод, карбонаты металлов степени окисления +2: магнезит-MgCO3, кальцит (известняк, мел, мрамор)-CaCO3, доломит-CaCO3? MgCO3, сидерит-FeCO3, малахит – (CuOH)2CO3 и др. Мел и известняк имеют органическое происхождение и состоят из микроскопических раковин древних простейших. В некоторых водоемах, находящихся в широтах с жарким климатом, обнаружено повышенное содержание соды Na2CO3. В морской воде Атлантического и Тихого океанов содержится до 0,0023-0,0028% углерода. В виде углекислого газа CO2 – 0,0335%, угарного газа CO – 2Ч 10-6% и метана CH4 – 0,00017% он содержится в атмосфере и растворен в океане, также в виде углекислого газа, которого в нем в 60 раз больше. В атмосфере Венеры и Марса содержится 95% углекислого газа, кроме того, в атмосфере Венеры 0,003% угарного газа. В атмосфере Юпитера: 0,04%-этана C2H6, 0,008%-ацетилена C2H2, 0,07%- метана и 2Ч 10-7% угарного газа. Спутник Сатурна Титан имеет атмосферу с примесью метана и других углеводородов. В верхних слоях атмосферы Урана присутствует метан, который, поглощая красный лучи, отражает голубые и зеленые.

Углерод входит в составе органических веществ в растительные и живые организмы, а также в состав ДНК. Содержится в мышечной ткани – 67%, костной ткани – 36% и крови человека (в человеческом организме массой 70 кг в среднем содержится 16 кг связанного углерода).

Природный углерод состоит из смеси двух стабильных изотопов –12C - 98,892% и 13C - 1,108%, а также следов радиоактивного изотопа 14С, испускающего b-частицы, с периодом полураспада 5730± 40 лет. Этот изотоп постоянно образуется в верхних слоях атмосферы из изотопа 14N под действием нейтронов космического излучения. Как было описано выше, 14С является материалом для датирования ископаемых объектов.

...

Углерод – это твёрдый неметаллический элемент Периодической системы, входящий в состав всех живых существ.

..