कार्बन - घटक वैशिष्ट्ये आणि रासायनिक गुणधर्म. कार्बन डायऑक्साइडचे मोलर मास कार्बन डायऑक्साइड आणि त्याचे भौतिक गुणधर्म

19.01.2024 | ऋतू

ऑक्सिजन आवर्त सारणीच्या कालबाह्य लहान आवृत्तीच्या VIव्या मुख्य गटाच्या दुसऱ्या कालावधीत आहे. नवीन क्रमांकन मानकांनुसार, हा 16 वा गट आहे. IUPAC ने 1988 मध्ये संबंधित निर्णय घेतला होता. एक साधा पदार्थ म्हणून ऑक्सिजनचे सूत्र O 2 आहे. चला त्याचे मुख्य गुणधर्म, निसर्ग आणि अर्थव्यवस्थेतील भूमिका विचारात घेऊया. चला ऑक्सिजनच्या नेतृत्वाखालील संपूर्ण गटाच्या वैशिष्ट्यांसह प्रारंभ करूया. घटक त्याच्या संबंधित चॅल्कोजेनपेक्षा वेगळा आहे आणि पाणी हायड्रोजन सेलेनियम आणि टेल्यूरियमपेक्षा वेगळे आहे. अणूची रचना आणि गुणधर्म जाणून घेतल्यावरच सर्व विशिष्ट वैशिष्ट्यांचे स्पष्टीकरण मिळू शकते.

Chalcogens - ऑक्सिजन संबंधित घटक

समान गुणधर्म असलेले अणू नियतकालिक सारणीमध्ये एक गट तयार करतात. ऑक्सिजन हे कॅल्कोजेन कुटुंबाचे प्रमुख आहे, परंतु अनेक गुणधर्मांमध्ये ते त्यांच्यापेक्षा वेगळे आहेत.

ऑक्सिजनचे अणू वस्तुमान, समूहाचा पूर्वज, 16 a आहे. e.m. Chalcogens, हायड्रोजन आणि धातूंसह संयुगे तयार करताना, त्यांची नेहमीची ऑक्सिडेशन स्थिती प्रदर्शित करतात: -2. उदाहरणार्थ, पाण्याच्या रचनेत (H 2 O) ऑक्सिजनचा ऑक्सीकरण क्रमांक -2 आहे.

chalcogens च्या ठराविक हायड्रोजन संयुगांची रचना सामान्य सूत्राशी जुळते: H 2 R. जेव्हा हे पदार्थ विरघळतात तेव्हा ऍसिड तयार होतात. केवळ ऑक्सिजनचे हायड्रोजन संयुग - पाण्यामध्ये - विशेष गुणधर्म आहेत. शास्त्रज्ञांनी असा निष्कर्ष काढला आहे की हा असामान्य पदार्थ एक अतिशय कमकुवत आम्ल आणि एक अतिशय कमकुवत आधार आहे.

सल्फर, सेलेनियम आणि टेल्युरियममध्ये ऑक्सिजन आणि इतर उच्च इलेक्ट्रोनेगेटिव्ह (EO) नॉनमेटल्ससह एकत्रित केल्यावर विशिष्ट सकारात्मक ऑक्सिडेशन अवस्था (+4, +6) असतात. कॅल्कोजन ऑक्साईडची रचना सामान्य सूत्रांद्वारे प्रतिबिंबित होते: आरओ 2, आरओ 3. संबंधित ऍसिडची रचना आहे: H 2 RO 3, H 2 RO 4.

घटक साध्या पदार्थांशी संबंधित आहेत: ऑक्सिजन, सल्फर, सेलेनियम, टेल्यूरियम आणि पोलोनियम. पहिले तीन प्रतिनिधी नॉन-मेटलिक गुणधर्म प्रदर्शित करतात. ऑक्सिजनचे सूत्र O 2 आहे. ओझोन (O 3) हे त्याच घटकाचे ॲलोट्रॉपिक बदल आहे. दोन्ही बदल वायू आहेत. सल्फर आणि सेलेनियम घन नॉन-मेटल आहेत. टेल्यूरियम हा एक धातूचा पदार्थ आहे, विद्युत प्रवाहाचा वाहक आहे, पोलोनियम एक धातू आहे.

ऑक्सिजन हा सर्वात सामान्य घटक आहे

आपल्याला आधीच माहित आहे की साध्या पदार्थाच्या रूपात समान रासायनिक घटकाच्या अस्तित्वाची दुसरी आवृत्ती आहे. हा ओझोन आहे, हा एक वायू आहे जो पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून सुमारे 30 किमी उंचीवर एक थर तयार करतो, ज्याला ओझोन स्क्रीन म्हणतात. बांधलेल्या ऑक्सिजनचा समावेश पाण्याच्या रेणूंमध्ये, अनेक खडक आणि खनिजे आणि सेंद्रिय संयुगे यांच्या संरचनेत केला जातो.

ऑक्सिजन अणूची रचना

मेंडेलीव्हच्या नियतकालिक सारणीमध्ये ऑक्सिजनबद्दल संपूर्ण माहिती आहे:

घटकाचा अनुक्रमांक 8 आहे.
कोर शुल्क - +8.
इलेक्ट्रॉनची एकूण संख्या 8 आहे.
ऑक्सिजनचे इलेक्ट्रॉनिक सूत्र 1s 2 2s 2 2p 4 आहे.

निसर्गात, नियतकालिक सारणीमध्ये समान अनुक्रमांक असलेले तीन स्थिर समस्थानिक आहेत, प्रोटॉन आणि इलेक्ट्रॉनची समान रचना आहे, परंतु न्यूट्रॉनची संख्या भिन्न आहे. समस्थानिक समान चिन्हाद्वारे नियुक्त केले जातात - ओ. तुलनेसाठी, येथे ऑक्सिजनच्या तीन समस्थानिकांची रचना दर्शविणारा आकृती आहे:

ऑक्सिजनचे गुणधर्म - एक रासायनिक घटक

अणूच्या 2p सबलेव्हलवर दोन न जोडलेले इलेक्ट्रॉन आहेत, जे ऑक्सिडेशन स्थिती -2 आणि +2 चे स्वरूप स्पष्ट करतात. ऑक्सिडेशन स्थिती +4 पर्यंत वाढण्यासाठी दोन जोडलेले इलेक्ट्रॉन वेगळे केले जाऊ शकत नाहीत, जसे की सल्फर आणि इतर चॅल्कोजन. याचे कारण म्हणजे फ्री सबलेव्हलचा अभाव. म्हणून, यौगिकांमध्ये, रासायनिक घटक ऑक्सिजन नियतकालिक सारणी (6) च्या लहान आवृत्तीतील गट क्रमांकाच्या समान व्हॅलेन्स आणि ऑक्सिडेशन स्थिती प्रदर्शित करत नाही. त्याची नेहमीची ऑक्सिडेशन संख्या -2 आहे.

केवळ फ्लोरिन असलेल्या संयुगेमध्ये ऑक्सिजन +2 ची अनैतिक सकारात्मक ऑक्सिडेशन स्थिती प्रदर्शित करते. दोन मजबूत नॉनमेटल्सचे ईओ मूल्य वेगळे आहे: ईओ (ओ) = 3.5; EO (F) = 4. अधिक इलेक्ट्रोनेगेटिव्ह रासायनिक घटक म्हणून, फ्लोरिन त्याचे इलेक्ट्रॉन अधिक मजबूतपणे धरून ठेवते आणि ऑक्सिजनच्या अणूंकडे व्हॅलेन्स कण आकर्षित करते. म्हणून, फ्लोरिनच्या प्रतिक्रियेत, ऑक्सिजन एक कमी करणारा एजंट आहे आणि इलेक्ट्रॉन दान करतो.

ऑक्सिजन हा एक साधा पदार्थ आहे

1774 मध्ये प्रयोगादरम्यान, इंग्लिश संशोधक डी. प्रिस्टली यांनी पारा ऑक्साईडच्या विघटनादरम्यान वायू वेगळे केले. दोन वर्षांपूर्वी, तोच पदार्थ त्याच्या शुद्ध स्वरूपात के. शीले यांनी मिळवला होता. काही वर्षांनंतर, फ्रेंच रसायनशास्त्रज्ञ ए. लॅव्हॉइसियरने हवेचा भाग कोणत्या प्रकारचा वायू आहे हे स्थापित केले आणि त्याच्या गुणधर्मांचा अभ्यास केला. ऑक्सिजनचे रासायनिक सूत्र O2 आहे. नॉन-ध्रुवीय सहसंयोजक बंधाच्या निर्मितीमध्ये इलेक्ट्रॉनांचा सहभाग असलेल्या पदार्थाच्या रचनेत आपण प्रतिबिंबित करूया - O::O. चला प्रत्येक बाँडिंग इलेक्ट्रॉन जोडीला एका ओळीने बदलू: O=O. ऑक्सिजनचे हे सूत्र स्पष्टपणे दर्शविते की रेणूमधील अणू इलेक्ट्रॉनच्या दोन सामायिक जोड्यांमध्ये जोडलेले आहेत.

चला साधी गणना करू आणि ऑक्सिजनचे सापेक्ष आण्विक वस्तुमान काय आहे ते ठरवू: Mr(O 2) = Ar(O) x 2 = 16 x 2 = 32. तुलनेसाठी: Mr(air) = 29. ऑक्सिजनचे रासायनिक सूत्र वेगळे आहे एका ऑक्सिजन अणूपासून. याचा अर्थ Mr(O 3) = Ar(O) x 3 = 48. ओझोन ऑक्सिजनपेक्षा 1.5 पट जड आहे.

भौतिक गुणधर्म

ऑक्सिजन हा रंगहीन, चवहीन आणि गंधहीन वायू आहे (सामान्य तापमानात आणि वातावरणाच्या दाबाप्रमाणे दाब). पदार्थ हवेपेक्षा किंचित जड आहे; पाण्यात विरघळते, परंतु कमी प्रमाणात. ऑक्सिजनचा वितळण्याचा बिंदू नकारात्मक मूल्य आहे आणि -218.3 °C आहे. द्रव ऑक्सिजन ज्या बिंदूवर परत वायू ऑक्सिजनमध्ये बदलतो तो त्याचा उत्कलन बिंदू आहे. O 2 रेणूंसाठी, या भौतिक प्रमाणाचे मूल्य -182.96 °C पर्यंत पोहोचते. द्रव आणि घन अवस्थेत, ऑक्सिजन हलका निळा रंग प्राप्त करतो.

प्रयोगशाळेत ऑक्सिजन मिळवणे

जेव्हा पोटॅशियम परमँगनेट सारखे ऑक्सिजन असलेले पदार्थ गरम केले जातात तेव्हा रंगहीन वायू बाहेर पडतो, जो फ्लास्क किंवा टेस्ट ट्यूबमध्ये गोळा केला जाऊ शकतो. जर तुम्ही शुद्ध ऑक्सिजनमध्ये एक लिट स्प्लिंटर लावला तर ते हवेपेक्षा अधिक तेजस्वीपणे जळते. हायड्रोजन पेरोक्साईड आणि पोटॅशियम क्लोरेट (बर्थोलेट मीठ) यांचे विघटन करून ऑक्सिजन तयार करण्याच्या इतर दोन प्रयोगशाळा पद्धती आहेत. थर्मल विघटनासाठी वापरल्या जाणाऱ्या उपकरणाच्या आकृतीचा विचार करूया.

टेस्ट ट्यूब किंवा गोलाकार तळाच्या फ्लास्कमध्ये थोडेसे बर्थोलेट मीठ घाला आणि गॅस आउटलेट ट्यूबसह स्टॉपरने बंद करा. त्याचे विरुद्ध टोक उलटे केलेल्या फ्लास्कमध्ये (पाण्याखाली) निर्देशित केले पाहिजे. मान पाण्याने भरलेल्या रुंद ग्लास किंवा क्रिस्टलायझरमध्ये खाली करा. जेव्हा बर्थोलेट मीठ असलेली चाचणी ट्यूब गरम केली जाते तेव्हा ऑक्सिजन सोडला जातो. ते गॅस आउटलेट ट्यूबमधून फ्लास्कमध्ये प्रवेश करते, त्यातून पाणी विस्थापित करते. जेव्हा फ्लास्क गॅसने भरला जातो, तेव्हा तो एका स्टॉपरने पाण्याखाली बंद केला जातो आणि उलटतो. या प्रयोगशाळेच्या प्रयोगात मिळालेल्या ऑक्सिजनचा उपयोग साध्या पदार्थाच्या रासायनिक गुणधर्माचा अभ्यास करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.

ज्वलन

जर प्रयोगशाळेने ऑक्सिजनमध्ये पदार्थ बर्न केले तर आपल्याला अग्नि सुरक्षा नियम माहित असणे आणि त्यांचे पालन करणे आवश्यक आहे. हायड्रोजन हवेत त्वरित जळतो आणि 2:1 च्या प्रमाणात ऑक्सिजनमध्ये मिसळतो, तो स्फोटक असतो. शुद्ध ऑक्सिजनमध्ये पदार्थांचे ज्वलन हवेपेक्षा जास्त तीव्रतेने होते. ही घटना हवेच्या रचनेद्वारे स्पष्ट केली आहे. वातावरणातील ऑक्सिजनचा भाग (21%) 1/5 पेक्षा थोडा जास्त असतो. ज्वलन ही ऑक्सिजनसह पदार्थांची प्रतिक्रिया आहे, ज्यामुळे विविध उत्पादने तयार होतात, मुख्यतः धातू आणि नॉन-मेटल्सचे ऑक्साइड. ज्वलनशील पदार्थांसह O2 चे मिश्रण आग धोक्यात आहे, परिणामी संयुगे विषारी असू शकतात.

सामान्य मेणबत्ती (किंवा मॅच) जळल्याने कार्बन डायऑक्साइड तयार होतो. पुढील प्रयोग घरी करता येतो. तुम्ही काचेच्या भांड्याखाली किंवा मोठ्या काचेच्या खाली एखादा पदार्थ जाळल्यास, सर्व ऑक्सिजन संपल्यानंतर ज्वलन थांबेल. नायट्रोजन श्वासोच्छ्वास किंवा ज्वलनास समर्थन देत नाही. कार्बन डायऑक्साइड, ऑक्सिडेशनचे उत्पादन, यापुढे ऑक्सिजनसह प्रतिक्रिया देत नाही. पारदर्शक आपल्याला मेणबत्ती जळल्यानंतर उपस्थिती शोधण्याची परवानगी देते. जर ज्वलन उत्पादने कॅल्शियम हायड्रॉक्साईडमधून जातात, तर द्रावण ढगाळ होते. अघुलनशील कॅल्शियम कार्बोनेट तयार करण्यासाठी चुनाचे पाणी आणि कार्बन डायऑक्साइड यांच्यात रासायनिक प्रतिक्रिया होते.

औद्योगिक स्तरावर ऑक्सिजनचे उत्पादन

सर्वात स्वस्त प्रक्रिया, जी वायुमुक्त O 2 रेणू तयार करते, त्यात रासायनिक अभिक्रियांचा समावेश नाही. उद्योगात, म्हणा, मेटलर्जिकल प्लांटमध्ये, हवा कमी तापमानात आणि उच्च दाबाने द्रवीकृत केली जाते. नायट्रोजन आणि ऑक्सिजनसारखे वातावरणातील सर्वात महत्त्वाचे घटक वेगवेगळ्या तापमानात उकळतात. हवेचे मिश्रण हळूहळू सामान्य तापमानाला गरम करून वेगळे केले जाते. नायट्रोजन रेणू प्रथम सोडले जातात, नंतर ऑक्सिजन रेणू. पृथक्करण पद्धत साध्या पदार्थांच्या भिन्न भौतिक गुणधर्मांवर आधारित आहे. ऑक्सिजन या साध्या पदार्थाचे सूत्र हवेच्या थंड होण्याआधी आणि द्रवीकरणापूर्वी होते तसे आहे - O 2.

काही इलेक्ट्रोलिसिस प्रतिक्रियांच्या परिणामी, ऑक्सिजन देखील सोडला जातो, जो संबंधित इलेक्ट्रोडवर गोळा केला जातो. औद्योगिक आणि बांधकाम उद्योगांना मोठ्या प्रमाणात गॅसची आवश्यकता असते. ऑक्सिजनची मागणी सतत वाढत आहे आणि विशेषतः रासायनिक उद्योगाला त्याची गरज आहे. परिणामी वायू औद्योगिक आणि वैद्यकीय हेतूंसाठी चिन्हांकित स्टील सिलेंडरमध्ये साठवला जातो. नायट्रोजन, मिथेन, अमोनिया - इतर द्रवीभूत वायूंपासून वेगळे करण्यासाठी ऑक्सिजन कंटेनरला निळा किंवा निळा रंग दिला जातो.

O 2 रेणूंचा समावेश असलेल्या प्रतिक्रियांचे सूत्र आणि समीकरणे वापरून रासायनिक गणना

ऑक्सिजनच्या मोलर वस्तुमानाचे संख्यात्मक मूल्य दुसर्या मूल्याशी जुळते - सापेक्ष आण्विक वस्तुमान. केवळ पहिल्या प्रकरणात मोजमापाची एकके उपस्थित असतात. थोडक्यात, ऑक्सिजन पदार्थाचे सूत्र आणि त्याचे मोलर मास खालीलप्रमाणे लिहावे: M(O 2) = 32 g/mol. सामान्य परिस्थितीत, कोणत्याही वायूचा तीळ 22.4 लिटरच्या व्हॉल्यूमशी संबंधित असतो. याचा अर्थ 1 mol O 2 22.4 लिटर पदार्थ आहे, 2 mol O 2 44.8 लिटर आहे. ऑक्सिजन आणि हायड्रोजनमधील प्रतिक्रिया समीकरणानुसार, आपण पाहू शकता की हायड्रोजनचे 2 मोल आणि ऑक्सिजनचे 1 तीळ परस्परसंवाद करतात:

जर प्रतिक्रियेत 1 mol हायड्रोजन सामील असेल तर ऑक्सिजनचे प्रमाण 0.5 mol असेल. 22.4 l/mol = 11.2 l

निसर्ग आणि मानवी जीवनात O 2 रेणूंची भूमिका

ऑक्सिजनचा वापर पृथ्वीवरील सजीव प्राणी करतात आणि 3 अब्ज वर्षांहून अधिक काळ पदार्थांच्या चक्रात गुंतलेले आहेत. श्वसन आणि चयापचयसाठी हा मुख्य पदार्थ आहे, त्याच्या मदतीने पोषक रेणूंचे विघटन होते आणि जीवांसाठी आवश्यक ऊर्जा संश्लेषित होते. पृथ्वीवर ऑक्सिजन सतत वापरला जातो, परंतु त्याचे साठे प्रकाशसंश्लेषणाद्वारे पुन्हा भरले जातात. रशियन शास्त्रज्ञ के. तिमिर्याझेव्ह यांचा असा विश्वास होता की या प्रक्रियेमुळे आपल्या ग्रहावर जीवन अजूनही अस्तित्वात आहे.

निसर्ग आणि शेतीमध्ये ऑक्सिजनची भूमिका मोठी आहे:

सजीवांच्या श्वासोच्छवासादरम्यान शोषले जाते;
वनस्पतींमध्ये प्रकाशसंश्लेषण प्रतिक्रियांमध्ये भाग घेते;
सेंद्रीय रेणूंचा भाग;
सडणे, किण्वन करणे आणि गंजणे या प्रक्रिया ऑक्सिजनच्या सहभागाने होतात, जे ऑक्सिडायझिंग एजंट म्हणून कार्य करते;
सेंद्रिय संश्लेषणाची मौल्यवान उत्पादने मिळविण्यासाठी वापरली जाते.

सिलिंडरमधील द्रवीभूत ऑक्सिजनचा वापर उच्च तापमानात धातू कापण्यासाठी आणि वेल्डिंगसाठी केला जातो. या प्रक्रिया मशीन-बिल्डिंग प्लांट्स, वाहतूक आणि बांधकाम उपक्रमांमध्ये केल्या जातात. पाण्याखाली, भूगर्भात, हवेशिवाय जागेत उंचावर काम करण्यासाठी लोकांना O 2 रेणूंचीही आवश्यकता असते. आजारी लोकांद्वारे इनहेल केलेल्या हवेची रचना समृद्ध करण्यासाठी औषधात वापरली जाते. परदेशी अशुद्धता आणि गंध यांच्या जवळजवळ पूर्ण अनुपस्थितीत वैद्यकीय हेतूंसाठी गॅस तांत्रिक वायूपेक्षा भिन्न आहे.

ऑक्सिजन एक आदर्श ऑक्सिडायझिंग एजंट आहे

ऑक्सिजन संयुगे नियतकालिक सारणीच्या सर्व रासायनिक घटकांसह ओळखले जातात, उदात्त वायूंच्या कुटुंबातील प्रथम प्रतिनिधी वगळता. हॅलोजन, सोने आणि प्लॅटिनम वगळता अनेक पदार्थ O अणूंवर थेट प्रतिक्रिया देतात. ऑक्सिजनचा समावेश असलेल्या घटनांना खूप महत्त्व आहे, ज्यात प्रकाश आणि उष्णता सोडल्या जातात. अशा प्रक्रिया दैनंदिन जीवनात आणि उद्योगात मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जातात. धातूशास्त्रात, ऑक्सिजनसह धातूंच्या परस्परसंवादाला भाजणे म्हणतात. ऑक्सिजन-समृद्ध हवेत प्री-क्रश केलेला धातू मिसळला जातो. उच्च तापमानात, धातू सल्फाइड्सपासून साध्या पदार्थांपर्यंत कमी होतात. अशाप्रकारे लोह आणि काही नॉन-फेरस धातू मिळतात. शुद्ध ऑक्सिजनच्या उपस्थितीमुळे रसायनशास्त्र, तंत्रज्ञान आणि धातूशास्त्राच्या विविध शाखांमध्ये तांत्रिक प्रक्रियांचा वेग वाढतो.

हवेतील ऑक्सिजन कमी तापमानात घटकांमध्ये विभक्त करून ऑक्सिजन तयार करण्याच्या स्वस्त पद्धतीच्या उदयामुळे औद्योगिक उत्पादनाच्या अनेक क्षेत्रांच्या विकासास चालना मिळाली. रसायनशास्त्रज्ञ O2 रेणू आणि O अणूंना आदर्श ऑक्सिडायझिंग एजंट मानतात. हे नैसर्गिक साहित्य आहेत, ते निसर्गात सतत नूतनीकरण केले जातात आणि पर्यावरणास प्रदूषित करत नाहीत. याव्यतिरिक्त, ऑक्सिजनचा समावेश असलेल्या रासायनिक अभिक्रियांमुळे बहुतेकदा दुसर्या नैसर्गिक आणि सुरक्षित उत्पादनाचे संश्लेषण होते - पाणी. विषारी औद्योगिक कचऱ्याचे तटस्थीकरण आणि दूषित पदार्थांपासून पाणी शुद्ध करण्यात O 2 ची भूमिका मोठी आहे. ऑक्सिजन व्यतिरिक्त, त्याचे ऍलोट्रॉपिक बदल, ओझोन, निर्जंतुकीकरणासाठी वापरले जाते. या साध्या पदार्थात उच्च ऑक्सिडायझिंग क्रियाकलाप आहे. जेव्हा पाणी ओझोनेटेड होते तेव्हा प्रदूषकांचे विघटन होते. ओझोनचा रोगजनक मायक्रोफ्लोरावर देखील हानिकारक प्रभाव पडतो.

कार्बन(लॅटिन कार्बोनियम), सी, मेंडेलीव्हच्या नियतकालिक प्रणालीच्या गट IV चे रासायनिक घटक, अणु क्रमांक 6, अणु द्रव्यमान 12.011. दोन स्थिर समस्थानिक ज्ञात आहेत: 12 c (98.892%) आणि 13 c (1.108%). किरणोत्सर्गी समस्थानिकांपैकी, सर्वात महत्वाचे म्हणजे अर्धायुष्य (T = 5.6 × 10 3 वर्षे) 14 s आहे. नायट्रोजन समस्थानिके 14 n वर कॉस्मिक रेडिएशन न्यूट्रॉनच्या कृती अंतर्गत वातावरणाच्या वरच्या थरांमध्ये 14 c (सुमारे 2 × 10 -10% वस्तुमान) ची लहान मात्रा सतत तयार होते. बायोजेनिक उत्पत्तीच्या अवशेषांमधील 14c समस्थानिकेच्या विशिष्ट क्रियाकलापांवर आधारित, त्यांचे वय निर्धारित केले जाते. 14 सी म्हणून मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते .

ऐतिहासिक संदर्भ . U. प्राचीन काळापासून ओळखले जाते. एक मौल्यवान दगड म्हणून कोळशाने धातू, हिरा यापासून धातू पुनर्संचयित करण्यासाठी काम केले. बऱ्याच नंतर, ग्रेफाइटचा वापर क्रूसिबल आणि पेन्सिल बनवण्यासाठी होऊ लागला.

1778 मध्ये के. शीले,सॉल्टपीटरसह ग्रेफाइट गरम केल्यावर, मला आढळले की या प्रकरणात, सॉल्टपीटरसह कोळसा गरम करताना, कार्बन डायऑक्साइड सोडला जातो. ए च्या प्रयोगांच्या परिणामी हिऱ्याची रासायनिक रचना स्थापित केली गेली. Lavoisier(१७७२) हवेतील हिऱ्यांच्या ज्वलनाचा अभ्यास आणि एस.च्या संशोधनावर. भाडेकरू(1797), ज्यांनी हे सिद्ध केले की ऑक्सिडेशन दरम्यान समान प्रमाणात हिरे आणि कोळसा समान प्रमाणात कार्बन डायऑक्साइड तयार करतात. U. ला 1789 मध्ये Lavoisier द्वारे रासायनिक घटक म्हणून ओळखले गेले. यू ला लॅटिन नाव कार्बोनियम हे कार्बो - कोळसा पासून मिळाले.

निसर्गात वितरण. पृथ्वीच्या कवचामध्ये सरासरी युरेनियमचे प्रमाण 2.3 आहे? वजनानुसार 10 -2% (अल्ट्राबेसिकमध्ये 1 ? 10 -2, 1 ? 10 -2 - मूलभूत, 2 ? 10 -2 - मध्यम, 3 ? 10 -2 - व्हीअम्लीय खडक). U. पृथ्वीच्या कवचाच्या (बायोस्फीअर) वरच्या भागात जमा होते: जिवंत पदार्थात 18% U., लाकूड 50%, कोळसा 80%, तेल 85%, अँथ्रासाइट 96%. U. लिथोस्फियरचा महत्त्वपूर्ण भाग चुनखडी आणि डोलोमाइट्समध्ये केंद्रित आहे.

U. च्या स्वतःच्या खनिजांची संख्या 112 आहे; हायड्रोकार्बन्स आणि त्यांच्या डेरिव्हेटिव्ह्जच्या सेंद्रिय संयुगेची संख्या अपवादात्मकपणे मोठी आहे.

पृथ्वीच्या कवचामध्ये कार्बनचे संचय हे इतर अनेक घटकांच्या संचयाशी संबंधित आहे जे सेंद्रिय पदार्थाद्वारे शोषले जातात आणि अघुलनशील कार्बोनेट इत्यादींच्या रूपात अवक्षेपित होतात. Co 2 आणि कार्बोनिक ऍसिड पृथ्वीच्या कवचामध्ये एक प्रमुख भू-रासायनिक भूमिका बजावतात. ज्वालामुखी दरम्यान मोठ्या प्रमाणात सीओ 2 सोडला जातो - पृथ्वीच्या इतिहासात हा बायोस्फीअरसाठी कार्बन डाय ऑक्साईडचा मुख्य स्त्रोत होता.

पृथ्वीच्या कवचातील सरासरी सामग्रीच्या तुलनेत, मानवजाती जमिनीच्या खाली (कोळसा, तेल, नैसर्गिक वायू) युरेनियम अपवादात्मकपणे मोठ्या प्रमाणात काढते, कारण ही खनिजे उर्जेचा मुख्य स्त्रोत आहेत.

युरेनियम सायकलला भू-रासायनिकदृष्ट्या खूप महत्त्व आहे.

यू. अंतराळात देखील व्यापक आहे; सूर्यावर हायड्रोजन, हेलियम आणि ऑक्सिजन नंतर चौथ्या क्रमांकावर आहे.

भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म. कार्बनचे चार क्रिस्टलीय बदल ज्ञात आहेत: ग्रेफाइट, डायमंड, कार्बाइन आणि लॉन्सडेलाइट. ग्रेफाइट एक राखाडी-काळा, अपारदर्शक, स्पर्शास स्निग्ध, खवलेयुक्त, धातूचा शीन असलेले अतिशय मऊ वस्तुमान आहे. षटकोनी संरचनेच्या स्फटिकांपासून तयार केलेले: a=2.462 a, c=6.701 a. खोलीचे तापमान आणि सामान्य दाब (0.1 Mn/m 2,किंवा 1 kgf/cm 2) ग्रेफाइट थर्मोडायनामिकली स्थिर आहे. डायमंड हा एक अतिशय कठीण, स्फटिकासारखा पदार्थ आहे. क्रिस्टल्समध्ये चेहरा-केंद्रित क्यूबिक जाळी असते: a =३,५६० अ. खोलीच्या तपमानावर आणि सामान्य दाबावर, हिरा मेटास्टेबल असतो (हिरा आणि ग्रेफाइटची रचना आणि गुणधर्मांबद्दल तपशीलांसाठी, संबंधित लेख पहा). व्हॅक्यूममध्ये किंवा निष्क्रिय वातावरणात 1400 डिग्री सेल्सियसपेक्षा जास्त तापमानात हिऱ्याचे ग्रेफाइटमध्ये लक्षणीय रूपांतर दिसून येते. वातावरणीय दाब आणि सुमारे 3700 ° से तापमानात, ग्रेफाइट उदात्तीकरण. 10.5 वरील दाबांवर द्रव U. मिळवता येते Mn/m 2(105 kgf/cm 2) आणि 3700 °C पेक्षा जास्त तापमान. हार्ड यू. ( कोक, काजळी, कोळसा) अव्यवस्थित रचना असलेली अवस्था देखील वैशिष्ट्यपूर्ण आहे - तथाकथित "अनाकार" यू., जी स्वतंत्र बदल दर्शवत नाही; त्याची रचना बारीक-स्फटिक ग्रेफाइटच्या संरचनेवर आधारित आहे. हवेत प्रवेश न करता 1500-1600 डिग्री सेल्सिअसपेक्षा जास्त "अनाकार" कार्बनचे काही प्रकार गरम केल्याने त्यांचे ग्रेफाइटमध्ये रूपांतर होते. "अनाकार" कार्बनचे भौतिक गुणधर्म हे कणांच्या विखुरण्यावर आणि अशुद्धतेच्या उपस्थितीवर अवलंबून असतात. घनता, उष्णता क्षमता, थर्मल चालकता आणि "अनाकार" कार्बनची विद्युत चालकता नेहमीच ग्रेफाइटपेक्षा जास्त असते. कार्बाईन कृत्रिमरित्या मिळवले जाते. ही एक बारीक स्फटिक काळा पावडर आहे (घनता 1.9-2 g/cm 3) . एकमेकांना समांतर व्यवस्था केलेल्या C अणूंच्या लांब साखळ्यांपासून तयार केलेले. Lonsdaleite meteorites आढळले आणि कृत्रिमरित्या प्राप्त; त्याची रचना आणि गुणधर्म निश्चितपणे स्थापित केले गेले नाहीत.

U अणूच्या बाह्य इलेक्ट्रॉन शेलचे कॉन्फिगरेशन. 2s 2 2p 2 .बाह्य इलेक्ट्रॉन शेल राज्य 2 च्या उत्तेजित झाल्यामुळे कार्बन चार सहसंयोजक बंधांच्या निर्मितीद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे. sp3.म्हणून, कार्बन इलेक्ट्रॉनला आकर्षित करण्यास आणि दान करण्यास तितकेच सक्षम आहे. केमिकल बाँडिंगमुळे होऊ शकते sp 3 -, sp 2 -आणि sp-संकरित ऑर्बिटल्स, जे 4, 3 आणि 2 च्या समन्वय क्रमांकाशी संबंधित आहेत. इलेक्ट्रॉनच्या व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉनची संख्या आणि व्हॅलेन्स ऑर्बिटल्सची संख्या समान आहेत; यू अणूंमधील बंधाच्या स्थिरतेचे हे एक कारण आहे.

मजबूत आणि लांब साखळी आणि चक्रे तयार करण्यासाठी युरेनियम अणू एकमेकांशी जोडण्याच्या अद्वितीय क्षमतेमुळे मोठ्या संख्येने विविध युरेनियम संयुगांचा अभ्यास केला जात आहे. सेंद्रीय रसायनशास्त्र.

यौगिकांमध्ये, युरेनियम -4 ची ऑक्सिडेशन स्थिती प्रदर्शित करते; +2; +4. अणु त्रिज्या 0.77 a, सहसंयोजक त्रिज्या 0.77 a, 0.67 a, 0.60 a, अनुक्रमे, एकल, दुहेरी आणि तिहेरी बाँडमध्ये; आयनिक त्रिज्या c 4- 2.60 a , c 4+ 0.20 a . सामान्य परिस्थितीत, युरेनियम हे रासायनिकदृष्ट्या निष्क्रिय असते; रासायनिक क्रिया खालील क्रमाने कमी होते: "निराकार" कार्बन, ग्रेफाइट, हिरा; हवेतील ऑक्सिजन (ज्वलन) शी परस्परसंवाद अनुक्रमे 300-500 °C, 600-700 °C आणि 850-1000 °C वरील तापमानात कार्बन डायऑक्साइड co 2 आणि कार्बन मोनोऑक्साइड co ची निर्मिती होते.

co 2 पाण्यात विरघळते कार्बोनिक ऍसिड. 1906 मध्ये ओ. Dielsसबऑक्साइड U. c 3 o 2 प्राप्त झाले. U. चे सर्व प्रकार क्षार आणि आम्लांना प्रतिरोधक असतात आणि ते फक्त अतिशय मजबूत ऑक्सिडायझिंग एजंट्सद्वारे (क्रोमिक मिश्रण, एकाग्र hno 3 आणि kclo 3 चे मिश्रण, इ.) द्वारे हळूहळू ऑक्सिडाइझ केले जातात. “अनाकार” U. खोलीच्या तपमानावर फ्लोरिन, ग्रेफाइट आणि डायमंड - गरम झाल्यावर प्रतिक्रिया देते. क्लोरीनसह कार्बन डाय ऑक्साईडचे थेट कनेक्शन इलेक्ट्रिक आर्कमध्ये होते; U. ब्रोमिन आणि आयोडीनवर प्रतिक्रिया देत नाही, म्हणून असंख्य कार्बन halidesअप्रत्यक्षपणे संश्लेषित. कॉक्स 2 या सामान्य सूत्राच्या ऑक्सिहलाइड्सपैकी (जेथे X हॅलोजन आहे), ऑक्सिक्लोराईड कॉक्ल 2 ( फॉस्जीन) . हायड्रोजन हिऱ्याशी संवाद साधत नाही; उत्प्रेरकांच्या उपस्थितीत उच्च तापमानात ग्रेफाइट आणि "अनाकार" कार्बनसह प्रतिक्रिया देते (ni, pt): 600-1000 °C वर, प्रामुख्याने मिथेन ch 4 तयार होते, 1500-2000 ° C वर - ऍसिटिलीन c 2 h 2 , उत्पादनांमध्ये इतर हायड्रोकार्बन्स देखील असू शकतात, उदाहरणार्थ इथेन c 2 h 6 , बेंझिन c 6 h 6 . सल्फरचा “अनाकार” कार्बन आणि ग्रेफाइटचा परस्परसंवाद 700-800 °C, हिऱ्याचा 900-1000 °C वर सुरू होतो; सर्व प्रकरणांमध्ये, कार्बन डायसल्फाइड cs 2 तयार होतो. डॉ. U. सल्फर असलेली संयुगे (cs thioxide, c 3 s 2 thioxide, cos sulfide, आणि thiophosgene cscl 2) अप्रत्यक्षपणे मिळवली जातात. जेव्हा cs 2 मेटल सल्फाइड्सशी संवाद साधतो तेव्हा थायोकार्बोनेट्स तयार होतात - कमकुवत थायोकार्बोनिक ऍसिडचे लवण. सायनोजेन (cn) 2 तयार करण्यासाठी नायट्रोजनसह कार्बन डायऑक्साइडचा परस्परसंवाद तेव्हा होतो जेव्हा नायट्रोजन वातावरणातील कार्बन इलेक्ट्रोड्समधून विद्युत डिस्चार्ज जातो. युरेनियमच्या नायट्रोजन-युक्त संयुगांमध्ये, हायड्रोजन सायनाइड hcn आणि त्याचे असंख्य डेरिव्हेटिव्ह: सायनाइड्स, हॅलो-हॅलोजेनेट, नायट्रिल्स, इ. 1000 डिग्री सेल्सियसपेक्षा जास्त तापमानात, युरेनियम अनेक धातूंशी संवाद साधतात कार्बाइड्सकार्बनचे सर्व प्रकार, गरम केल्यावर, मुक्त धातू (zn, cd, cu, pb, इ.) किंवा कार्बाइड्स (cac 2, mo 2 c, wo, tac, इ.) तयार करून मेटल ऑक्साइड कमी करतात. U. 600-800 °C पेक्षा जास्त तापमानावर पाण्याची वाफ आणि कार्बन डायऑक्साइडसह प्रतिक्रिया देते . ग्रेफाइटचे वैशिष्ट्य म्हणजे 300-400 डिग्री सेल्सिअस पर्यंत मध्यम गरम केल्यावर अल्कली धातू आणि हॅलाइड्स यांच्याशी संवाद साधण्याची क्षमता. कनेक्शन स्विच करणेटाईप करा c 8 मी, c 24 मी, c 8 x (जेथे X हॅलोजन आहे, मी धातू आहे). ज्ञात यौगिकांमध्ये hno 3, h 2 so 4, fecl 3, इ. (उदाहरणार्थ, ग्रेफाइट बिसल्फेट c 24 so 4 h 2) सह ग्रेफाइटचा समावेश होतो. सर्व प्रकारचे युरेनियम सामान्य अजैविक आणि सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्समध्ये अघुलनशील असतात, परंतु काही वितळलेल्या धातूंमध्ये विरघळतात (उदाहरणार्थ, fe, ni, co).

ऊर्जेचे राष्ट्रीय आर्थिक महत्त्व या वस्तुस्थितीवरून निश्चित केले जाते की जगात वापरल्या जाणाऱ्या उर्जेच्या सर्व प्राथमिक स्त्रोतांपैकी 90% पेक्षा जास्त हे सेंद्रिय स्त्रोतांकडून येतात. इंधनअणुऊर्जेच्या गहन विकासानंतरही ज्यांची प्रमुख भूमिका आगामी दशकांपर्यंत कायम राहील. काढलेल्या इंधनापैकी फक्त 10% कच्चा माल म्हणून वापरला जातो मूलभूत सेंद्रिय संश्लेषणआणि पेट्रोकेमिकल संश्लेषण,मिळविण्यासाठी प्लास्टिकआणि इ.

बी. ए. पोपोव्हकिन.

शरीरात यू . U. हा सर्वात महत्वाचा बायोजेनिक घटक आहे जो पृथ्वीवरील जीवनाचा आधार बनतो, जीवांच्या निर्मितीमध्ये आणि त्यांची महत्त्वपूर्ण कार्ये सुनिश्चित करण्यासाठी मोठ्या संख्येने सेंद्रिय संयुगांचे एक संरचनात्मक एकक ( बायोपॉलिमर,तसेच असंख्य कमी-आण्विक जैविक दृष्ट्या सक्रिय पदार्थ - जीवनसत्त्वे, हार्मोन्स, मध्यस्थ इ.). कार्बनच्या ऑक्सिडेशनमुळे जीवांसाठी आवश्यक असलेल्या उर्जेचा एक महत्त्वपूर्ण भाग पेशींमध्ये तयार होतो, पृथ्वीवरील जीवनाचा उदय हा कार्बन संयुगांच्या उत्क्रांतीची एक जटिल प्रक्रिया मानली जाते. .

सजीव निसर्गात कार्बनची अनन्य भूमिका त्याच्या गुणधर्मांमुळे आहे, जी एकूणच नियतकालिक प्रणालीच्या इतर कोणत्याही घटकांच्या ताब्यात नसते. कार्बन अणूंमध्ये, तसेच कार्बन आणि इतर घटकांमध्ये मजबूत रासायनिक बंध तयार होतात, जे तथापि, तुलनेने सौम्य शारीरिक परिस्थितींमध्ये खंडित केले जाऊ शकतात (हे बंध एकल, दुहेरी किंवा तिप्पट असू शकतात). इतर कार्बन अणूंसह चार समतुल्य व्हॅलेन्स बॉण्ड्स तयार करण्याच्या कार्बनच्या क्षमतेमुळे विविध प्रकारचे कार्बनचे सांगाडे तयार करणे शक्य होते - रेखीय, ब्रंच आणि चक्रीय. हे लक्षणीय आहे की सजीवांच्या एकूण वस्तुमानाच्या केवळ तीन घटक - C, O आणि H - 98% बनवतात. हे जिवंत निसर्गात एक विशिष्ट कार्यक्षमता प्राप्त करते: कार्बन यौगिकांच्या जवळजवळ अमर्याद स्ट्रक्चरल विविधतेसह, थोड्या प्रमाणात रासायनिक बंधांमुळे सेंद्रिय पदार्थांच्या विघटन आणि संश्लेषणासाठी आवश्यक असलेल्या एंजाइमची संख्या लक्षणीयरीत्या कमी करणे शक्य होते. कार्बन अणूची संरचनात्मक वैशिष्ट्ये विविध प्रकारच्या अधोरेखित करतात आयसोमेरिझमसेंद्रिय संयुगे (अमीनो ऍसिड, कार्बोहायड्रेट्स आणि काही अल्कलॉइड्सच्या जैवरासायनिक उत्क्रांतीत ऑप्टिकल आयसोमेरिझमची क्षमता निर्णायक ठरली).

A.I च्या सामान्यतः स्वीकृत गृहीतकानुसार. ओपरिना,पृथ्वीवरील प्रथम सेंद्रिय संयुगे ॲबायोजेनिक उत्पत्तीचे होते. हायड्रोजनचे स्त्रोत मिथेन (ch 4) आणि हायड्रोजन सायनाइड (hcn), पृथ्वीच्या प्राथमिक वातावरणात समाविष्ट होते. जीवसृष्टीच्या उदयानंतर, अजैविक कार्बनचा एकमेव स्त्रोत आहे, ज्यामुळे बायोस्फियरचे सर्व सेंद्रिय पदार्थ तयार होतात. कार्बन डाय ऑक्साइड(co 2), वातावरणात स्थित आहे, आणि hco - 3 च्या स्वरूपात नैसर्गिक पाण्यात विरघळली आहे. U. (co 2 च्या रूपात) च्या आत्मसात (एकीकरण) साठी सर्वात शक्तिशाली यंत्रणा - प्रकाश संश्लेषण -हिरव्या वनस्पतींद्वारे सर्वत्र चालते (दरवर्षी सुमारे 100 अब्ज शोषले जातात). ट co 2). पृथ्वीवर, co 2 द्वारे आत्मसात करण्याची उत्क्रांतीदृष्ट्या अधिक प्राचीन पद्धत आहे केमोसिंथेसिस;या प्रकरणात, केमोसिंथेटिक सूक्ष्मजीव सूर्याची तेजस्वी ऊर्जा वापरत नाहीत, परंतु अजैविक संयुगांच्या ऑक्सिडेशनची ऊर्जा वापरतात. बहुतेक प्राणी तयार सेंद्रिय संयुगेच्या स्वरूपात अन्नासोबत युरेनियम वापरतात. सेंद्रिय संयुगे आत्मसात करण्याच्या पद्धतीवर अवलंबून, ते वेगळे करण्याची प्रथा आहे ऑटोट्रॉफिक जीवआणि हेटरोट्रॉफिक जीव.प्रथिने आणि इतर पोषक घटकांच्या जैवसंश्लेषणासाठी सूक्ष्मजीवांचा वापर U हा एकमेव स्त्रोत म्हणून वापरणे. हायड्रोकार्बन्सतेल ही एक महत्त्वाची आधुनिक वैज्ञानिक आणि तांत्रिक समस्या आहे.

कोरड्या पदार्थांच्या आधारे गणना केलेल्या सजीवांमध्ये U सामग्री आहे: जलीय वनस्पती आणि प्राण्यांमध्ये 34.5-40%, स्थलीय वनस्पती आणि प्राण्यांमध्ये 45.4-46.5% आणि जीवाणूंमध्ये 54%. जीवांच्या जीवनादरम्यान, प्रामुख्याने मुळे ऊतक श्वसन,सेंद्रिय संयुगांचे ऑक्सिडेटिव्ह विघटन को 2 बाह्य वातावरणात सोडल्यानंतर होते. U. अधिक जटिल चयापचय अंतिम उत्पादनांचा भाग म्हणून देखील सोडले जाते. प्राणी आणि वनस्पतींच्या मृत्यूनंतर, सूक्ष्मजीवांद्वारे केल्या जाणाऱ्या क्षय प्रक्रियेच्या परिणामी कार्बनचा काही भाग पुन्हा सीओ 2 मध्ये रूपांतरित होतो. निसर्गात कार्बनचे चक्र असेच घडते . युरेनियमचा एक महत्त्वाचा भाग खनिजयुक्त आहे आणि जीवाश्म युरेनियमचे साठे तयार करतो: कोळसा, तेल, चुनखडी इ. मुख्य कार्यांव्यतिरिक्त - युरेनियमचा स्त्रोत - co 2, नैसर्गिक पाण्यात आणि जैविक द्रवपदार्थांमध्ये विरघळलेला, राखण्यात भाग घेतो. जीवन प्रक्रियांसाठी पर्यावरणाची इष्टतम अम्लता. caco 3 चा भाग म्हणून, U. अनेक इनव्हर्टेब्रेट्सचे एक्सोस्केलेटन बनवते (उदाहरणार्थ, मोलस्क शेल्स), आणि ते कोरल, पक्ष्यांच्या अंड्याचे कवच इ. मध्ये देखील आढळतात. एचसीएन, को, सीसीएल 4 सारखे U. संयुगे, जे प्रचलित होते. पूर्वबायोलॉजिकल काळात पृथ्वीचे प्राथमिक वातावरण, नंतर, जैविक उत्क्रांतीच्या प्रक्रियेत, मजबूत बनले antitimetabolitesचयापचय

कार्बनच्या स्थिर समस्थानिकांच्या व्यतिरिक्त, किरणोत्सर्गी 14c निसर्गात व्यापक आहे (मानवी शरीरात सुमारे 0.1 असते. मॅक्युरी) . जैविक आणि वैद्यकीय संशोधनामध्ये युरेनियम समस्थानिकांचा वापर चयापचय आणि निसर्गातील युरेनियम चक्राच्या अभ्यासातील अनेक मोठ्या यशांशी संबंधित आहे. . अशा प्रकारे, रेडिओकार्बन टॅगच्या मदतीने, वनस्पती आणि प्राण्यांच्या ऊतींद्वारे एच 14 को - 3 निश्चित करण्याची शक्यता सिद्ध झाली, प्रकाशसंश्लेषण प्रतिक्रियांचा क्रम स्थापित केला गेला, अमीनो ऍसिडच्या चयापचयचा अभ्यास केला गेला, अनेकांच्या जैवसंश्लेषणाचे मार्ग. जैविक दृष्ट्या सक्रिय संयुगे शोधले गेले, इ. 14 c च्या वापराने प्रथिने जैवसंश्लेषण आणि आनुवंशिक माहिती प्रसारित करण्याच्या पद्धतींचा अभ्यास करण्यासाठी आण्विक जीवशास्त्राच्या यशास हातभार लावला. कार्बनयुक्त सेंद्रिय अवशेषांमध्ये 14 c ची विशिष्ट क्रिया निश्चित केल्याने त्यांच्या वयाचा न्याय करणे शक्य होते, जे पॅलेओन्टोलॉजी आणि पुरातत्वशास्त्रात वापरले जाते.

एन. एन. चेरनोव्ह.

लिट.:शाफ्रनोव्स्की I.I., अल्माझी, एम. - एल., 1964; Ubbelohde A.R., Lewis F.A., ग्रेफाइट आणि त्याचे स्फटिक संयुगे, ट्रान्स. इंग्रजीतून, एम., 1965; रेमी जी., अजैविक रसायनशास्त्राचा कोर्स, ट्रान्स. जर्मन, खंड 1, एम., 1972; पेरेलमन ए.आय., हायपरजेनेसिस झोनमधील घटकांचे भू-रसायनशास्त्र, एम., 1972; नेक्रासोव बी.व्ही., सामान्य रसायनशास्त्राची मूलभूत तत्त्वे, 3री आवृत्ती, एम., 1973; अखमेटोव एन.एस., अकार्बनिक रसायनशास्त्र, 2रा संस्करण., एम., 1975; व्हर्नाडस्की V.I., भू-रसायनशास्त्रावरील निबंध, 6 वी आवृत्ती, एम., 1954; रोगिन्स्की S.Z., Shnol S.E., बायोकेमिस्ट्री मध्ये समस्थानिक, M., 1963; बायोकेमिस्ट्रीचे क्षितिज, ट्रान्स. इंग्रजीतून, एम., 1964; उत्क्रांती आणि तांत्रिक बायोकेमिस्ट्रीच्या समस्या, एम., 1964; केल्विन एम., रासायनिक उत्क्रांती, ट्रान्स. इंग्रजीतून, एम., 1971; Löwy A., Sikiewitz F., सेल संरचना आणि कार्य, ट्रान्स. इंग्रजीतून, 1971, ch. 7; बायोस्फीअर, ट्रान्स. इंग्रजीतून, एम., 1972.

गोषवारा डाउनलोड करा

मेंडेलीव्हच्या नियतकालिक सारणीमध्ये कार्बन सी हा क्रमांक 6 आहे, अगदी आदिम लोकांनी देखील लक्षात घेतले की लाकूड जाळल्यानंतर, कोळसा तयार होतो, ज्याचा वापर गुहेच्या भिंतींवर काढण्यासाठी केला जाऊ शकतो. सर्व सेंद्रिय संयुगे कार्बन असतात. ग्रेफाइट आणि डायमंड हे कार्बनचे दोन सर्वात जास्त अभ्यासलेले ऍलोट्रॉपिक बदल आहेत.

कार्बनिक रसायनशास्त्रातील कार्बन

आवर्त सारणीमध्ये कार्बनला विशेष स्थान आहे. त्याच्या संरचनेमुळे, ते रेखीय किंवा चक्रीय संरचनेच्या बंधनांच्या लांब साखळ्या बनवते. 10 दशलक्षाहून अधिक सेंद्रिय संयुगे ज्ञात आहेत. त्यांची विविधता असूनही, हवेत आणि तापमानाच्या प्रभावाखाली ते नेहमीच कार्बन डाय ऑक्साईडमध्ये बदलतात आणि.

आपल्या दैनंदिन जीवनात कार्बनची भूमिका खूप मोठी आहे. कार्बन डायऑक्साइडशिवाय, मुख्य जैविक प्रक्रियांपैकी एक, प्रकाशसंश्लेषण होणार नाही.

कार्बनचा वापर

कार्बनचा वापर औषधांमध्ये विविध सेंद्रिय औषधे तयार करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. कार्बन आयसोटोप रेडिओकार्बन डेटिंगला परवानगी देतात. कार्बनशिवाय, धातुकर्म उद्योग चालू शकत नाही. घन इंधन पायरोलिसिस बॉयलरमध्ये जाळलेला कोळसा उर्जेचा स्रोत म्हणून काम करतो. तेल शुद्धीकरण उद्योगात, सेंद्रिय कार्बन संयुगांपासून गॅसोलीन आणि डिझेल इंधन तयार केले जाते. साखर निर्मितीसाठी मोठ्या प्रमाणात कार्बन आवश्यक आहे. हे दैनंदिन जीवनातील सर्व क्षेत्रांसाठी महत्त्वपूर्ण असलेल्या सेंद्रिय संयुगेच्या संश्लेषणात देखील वापरले जाते.

कार्बन(लॅटिन कार्बोनियम), सी, मेंडेलीव्हच्या नियतकालिक प्रणालीच्या गट IV चे रासायनिक घटक, अणु क्रमांक 6, अणु द्रव्यमान 12.011. दोन स्थिर समस्थानिक ज्ञात आहेत: 12 C (98.892%) आणि 13 C (1.108%). किरणोत्सर्गी समस्थानिकांपैकी, सर्वात महत्वाचे म्हणजे अर्धायुष्य असलेले 14 C (T EQ f (1; 2) = 5.6 × 10 3 वर्षे). नायट्रोजन समस्थानिक 14 N वर कॉस्मिक रेडिएशन न्यूट्रॉनच्या प्रभावाखाली वातावरणाच्या वरच्या थरांमध्ये 14 सेल्सिअस (सुमारे 2×10 -10% वस्तुमान) ची लहान मात्रा सतत तयार होते. अवशेषांमधील 14 C समस्थानिकाची विशिष्ट क्रिया बायोजेनिक उत्पत्ती त्यांचे वय ठरवते. 14 सी म्हणून मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते समस्थानिक ट्रेसर.

ऐतिहासिक संदर्भ. U. प्राचीन काळापासून ओळखले जाते. एक मौल्यवान दगड म्हणून कोळशाने धातू, हिरा यापासून धातू पुनर्संचयित करण्यासाठी काम केले. बऱ्याच नंतर, ग्रेफाइटचा वापर क्रूसिबल आणि पेन्सिल बनवण्यासाठी होऊ लागला.

1778 मध्ये के. शेले, सॉल्टपीटरसह ग्रेफाइट गरम करणे, शोधले की या प्रकरणात, सॉल्टपीटरसह कोळसा गरम करताना, कार्बन डायऑक्साइड सोडला जातो. ए च्या प्रयोगांच्या परिणामी हिऱ्याची रासायनिक रचना स्थापित केली गेली. Lavoisier(१७७२) हवेतील हिऱ्यांच्या ज्वलनाचा अभ्यास आणि एस.च्या संशोधनावर. भाडेकरू(1797), ज्यांनी हे सिद्ध केले की ऑक्सिडेशन दरम्यान समान प्रमाणात हिरे आणि कोळसा समान प्रमाणात कार्बन डायऑक्साइड तयार करतात. U. ला 1789 मध्ये Lavoisier द्वारे रासायनिक घटक म्हणून ओळखले गेले. यू ला लॅटिन नाव कार्बोनियम हे कार्बो - कोळसा पासून मिळाले.

निसर्गात वितरण. पृथ्वीच्या कवचातील सरासरी युरेनियम सामग्री वस्तुमानानुसार 2.3 × 10 -2% आहे (अल्ट्राबेसिकमध्ये 1 × 10 -2, मूलभूतमध्ये 1 × 10 -2, 2 × 10 -2 मध्यम, 3 × 10 -2 - व्हीअम्लीय खडक). U. पृथ्वीच्या कवचाच्या (बायोस्फीअर) वरच्या भागात जमा होते: जिवंत पदार्थात 18% U., लाकूड 50%, कोळसा 80%, तेल 85%, अँथ्रासाइट 96%. U. लिथोस्फियरचा महत्त्वपूर्ण भाग चुनखडी आणि डोलोमाइट्समध्ये केंद्रित आहे.

पृथ्वीच्या कवचामध्ये कार्बनचे संचय हे इतर अनेक घटकांच्या संचयाशी संबंधित आहे जे सेंद्रिय पदार्थाद्वारे शोषले जातात आणि अघुलनशील कार्बोनेट इत्यादींच्या रूपात अवक्षेपित होतात. CO 2 आणि कार्बोनिक ऍसिड पृथ्वीच्या कवचामध्ये एक प्रमुख भू-रासायनिक भूमिका बजावतात. ज्वालामुखी दरम्यान सीओ 2 ची प्रचंड मात्रा सोडली जाते - पृथ्वीच्या इतिहासात ते बायोस्फीअरसाठी कार्बन डाय ऑक्साईडचे मुख्य स्त्रोत होते.

कार्बन सायकलला भू-रासायनिक महत्त्व आहे (खालील विभागातील कार्बन आणि कला पहा. पदार्थांचे चक्र).

भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म. कार्बनचे चार क्रिस्टलीय बदल ज्ञात आहेत: ग्रेफाइट, डायमंड, कार्बाइन आणि लॉन्सडेलाइट. ग्रेफाइट एक राखाडी-काळा, अपारदर्शक, स्पर्शास स्निग्ध, खवलेयुक्त, धातूचा शीन असलेले अतिशय मऊ वस्तुमान आहे. षटकोनी संरचनेच्या स्फटिकांपासून तयार केलेले: a=2.462Å, c=6.701Å. खोलीचे तापमान आणि सामान्य दाब (0.1 Mn/m 2,किंवा 1 kgf/cm 2)ग्रेफाइट थर्मोडायनामिकली स्थिर आहे. डायमंड हा एक अतिशय कठीण, स्फटिकासारखा पदार्थ आहे. क्रिस्टल्समध्ये चेहरा-केंद्रित क्यूबिक जाळी असते: a =३.५६० Å. खोलीच्या तपमानावर आणि सामान्य दाबावर, हिरा मेटास्टेबल असतो (हिरा आणि ग्रेफाइटची रचना आणि गुणधर्मांबद्दल तपशीलांसाठी, संबंधित लेख पहा). व्हॅक्यूममध्ये किंवा निष्क्रिय वातावरणात 1400 डिग्री सेल्सियसपेक्षा जास्त तापमानात हिऱ्याचे ग्रेफाइटमध्ये लक्षणीय रूपांतर दिसून येते. वातावरणीय दाब आणि सुमारे 3700 °C तापमानावर, ग्रेफाइट उदात्तीकरण. 10.5 वरील दाबांवर द्रव U. मिळवता येते Mn/m 2(105 kgf/cm 2) आणि 3700 °C पेक्षा जास्त तापमान. हार्ड यू. ( कोक, काजळी, कोळसा) अव्यवस्थित रचना असलेली अवस्था देखील वैशिष्ट्यपूर्ण आहे - तथाकथित "अनाकार" कार्बन, जो स्वतंत्र बदल दर्शवत नाही; त्याची रचना बारीक-स्फटिक ग्रेफाइटच्या संरचनेवर आधारित आहे. हवेत प्रवेश न करता 1500-1600 डिग्री सेल्सिअसपेक्षा जास्त "अनाकार" कार्बनचे काही प्रकार गरम केल्याने त्यांचे ग्रेफाइटमध्ये रूपांतर होते. "अनाकार" कार्बनचे भौतिक गुणधर्म हे कणांच्या विखुरण्यावर आणि अशुद्धतेच्या उपस्थितीवर अवलंबून असतात. घनता, उष्णता क्षमता, थर्मल चालकता आणि "अनाकार" कार्बनची विद्युत चालकता नेहमीच ग्रेफाइटपेक्षा जास्त असते. कार्बाईन कृत्रिमरित्या मिळवले जाते. ही एक बारीक-स्फटिक काळी पावडर आहे (घनता 1.9-2 g/cm3). एकमेकांना समांतर व्यवस्था केलेल्या C अणूंच्या लांब साखळ्यांपासून तयार केलेले. Lonsdaleite meteorites आढळले आणि कृत्रिमरित्या प्राप्त; त्याची रचना आणि गुणधर्म निश्चितपणे स्थापित केले गेले नाहीत.

मजबूत आणि लांब साखळी आणि चक्रे तयार करण्यासाठी युरेनियम अणू एकमेकांशी जोडण्याच्या अद्वितीय क्षमतेमुळे मोठ्या संख्येने विविध युरेनियम संयुगांचा अभ्यास केला जात आहे. सेंद्रीय रसायनशास्त्र.

यौगिकांमध्ये, युरेनियम -4 ची ऑक्सिडेशन स्थिती प्रदर्शित करते; +2; +4. अणु त्रिज्या 0.77Å, सहसंयोजक त्रिज्या 0.77Å, 0.67Å, 0.60Å, अनुक्रमे, एकल, दुहेरी आणि तिहेरी बाँडमध्ये; आयनिक त्रिज्या C 4- 2.60Å, C 4+ 0.20Å. सामान्य परिस्थितीत, युरेनियम हे रासायनिकदृष्ट्या निष्क्रिय असते; रासायनिक क्रिया खालील क्रमाने कमी होते: "निराकार" कार्बन, ग्रेफाइट, हिरा; हवेतील ऑक्सिजन (ज्वलन) शी परस्परसंवाद अनुक्रमे 300-500 °C, 600-700 °C आणि 850-1000 °C पेक्षा जास्त तापमानात कार्बन डायऑक्साइड CO 2 आणि कार्बन मोनोऑक्साइड CO तयार होतो.

CO 2 पाण्यात विरघळते आणि तयार होते कार्बोनिक ऍसिड. 1906 मध्ये ओ. Dielsसबऑक्साइड U. C 3 O 2 प्राप्त झाले. युरेनियमचे सर्व प्रकार अल्कली आणि आम्लांना प्रतिरोधक असतात आणि फक्त अतिशय मजबूत ऑक्सिडायझिंग एजंट्स (क्रोमियम मिश्रण, एकाग्र HNO 3 आणि KClO 3 चे मिश्रण इ.) द्वारे हळूहळू ऑक्सिडाइझ केले जातात. “अनाकार” U. खोलीच्या तपमानावर फ्लोरिन, ग्रेफाइट आणि डायमंड - गरम झाल्यावर प्रतिक्रिया देते. क्लोरीनसह कार्बन डाय ऑक्साईडचे थेट कनेक्शन इलेक्ट्रिक आर्कमध्ये होते; U. ब्रोमिन आणि आयोडीनवर प्रतिक्रिया देत नाही, म्हणून असंख्य कार्बन halidesअप्रत्यक्षपणे संश्लेषित. सामान्य सूत्र COX 2 (जेथे X हे हॅलोजन आहे) च्या ऑक्सिहलाइड्सपैकी ऑक्सिक्लोराईड COCl 2 ( फॉस्जीन). हायड्रोजन हिऱ्याशी संवाद साधत नाही; उत्प्रेरकांच्या (Ni, Pt) उपस्थितीत उच्च तापमानात ग्रेफाइट आणि "अनाकार" कार्बनशी प्रतिक्रिया देते: 600-1000 °C वर, प्रामुख्याने मिथेन CH 4 तयार होते, 1500-2000 °C वर - ऍसिटिलीन C 2 H 2 , उत्पादनांमध्ये इतर हायड्रोकार्बन्स देखील असू शकतात, उदाहरणार्थ इथेन C 2 H 6 , बेंझिन C6H6. सल्फरचा “अनाकार” कार्बन आणि ग्रेफाइटचा परस्परसंवाद 700-800 °C, हिऱ्याचा 900-1000 °C वर सुरू होतो; सर्व प्रकरणांमध्ये, कार्बन डायसल्फाइड CS 2 तयार होतो. डॉ. U. सल्फर असलेली संयुगे (CS thioxide, C 3 S 2 thioxide, COS सल्फर ऑक्साईड, आणि thiophosgene CSCl 2) अप्रत्यक्षपणे प्राप्त होतात. जेव्हा CS 2 मेटल सल्फाइड्सशी संवाद साधतो तेव्हा थायोकार्बोनेट्स तयार होतात - कमकुवत थायोकार्बोनिक ऍसिडचे लवण. सायनोजेन (CN) 2 तयार करण्यासाठी नायट्रोजनसह कार्बन डाय ऑक्साईडचा परस्परसंवाद तेव्हा होतो जेव्हा नायट्रोजन वातावरणातील कार्बन इलेक्ट्रोड्समधून विद्युत डिस्चार्ज जातो. हायड्रोजनच्या नायट्रोजन-युक्त संयुगांमध्ये, हायड्रोजन सायनाइड एचसीएन खूप व्यावहारिक महत्त्व आहे (पहा. हायड्रोसायनिक ऍसिड) आणि त्याचे असंख्य डेरिव्हेटिव्ह्ज: सायनाइड्स, हॅलो-हॅलोजीन, नायट्रिल्स इ. 1000 डिग्री सेल्सिअसपेक्षा जास्त तापमानात, कार्बन डायऑक्साइड अनेक धातूंशी संवाद साधतो. कार्बाइड्स. कार्बनचे सर्व प्रकार, गरम झाल्यावर मेटल ऑक्साईड कमी करून मुक्त धातू (Zn, Cd, Cu, Pb, इ.) किंवा कार्बाइड्स (CaC 2 , Mo 2 C, WO, TaC, इ.) तयार करतात. U. 600-800 °C पेक्षा जास्त तापमानावर पाण्याची वाफ आणि कार्बन डायऑक्साइडसह प्रतिक्रिया देते (पहा. इंधनाचे गॅसिफिकेशन). ग्रेफाइटचे वैशिष्ट्य म्हणजे 300-400 डिग्री सेल्सिअस पर्यंत मध्यम गरम केल्यावर अल्कली धातू आणि हॅलाइड्स यांच्याशी संवाद साधण्याची क्षमता. कनेक्शन स्विच करणेटाइप करा C 8 मी, C 24 मी, C 8 X (जेथे X हॅलोजन आहे, मी धातू आहे). HNO 3, H 2 SO 4, FeCl 3 आणि इतरांसह ग्रेफाइट समावेशांचे संयुगे ज्ञात आहेत (उदाहरणार्थ, ग्रेफाइट बायसल्फेट C 24 SO 4 H 2). सर्व प्रकारचे युरेनियम सामान्य अजैविक आणि सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्समध्ये अघुलनशील असतात, परंतु काही वितळलेल्या धातूंमध्ये विरघळतात (उदाहरणार्थ, Fe, Ni, Co).

ऊर्जेचे राष्ट्रीय आर्थिक महत्त्व या वस्तुस्थितीवरून निश्चित केले जाते की जगात वापरल्या जाणाऱ्या उर्जेच्या सर्व प्राथमिक स्त्रोतांपैकी 90% पेक्षा जास्त हे सेंद्रिय स्त्रोतांकडून येतात. इंधन, ज्याची प्रमुख भूमिका अणुऊर्जेच्या गहन विकासानंतरही आगामी दशकांपर्यंत सुरू राहील. काढलेल्या इंधनापैकी फक्त 10% कच्चा माल म्हणून वापरला जातो मूलभूत सेंद्रिय संश्लेषणआणि पेट्रोकेमिकल संश्लेषण, मिळविण्यासाठी प्लास्टिकआणि इ.

U. आणि त्याची संयुगे तयार करण्यासाठी आणि वापरण्यासाठी, हे देखील पहा हिरा, ग्रेफाइट, कोक, काजळी, कार्बन रिफ्रॅक्टरीज, कार्बन डाय ऑक्साइड, कार्बन मोनॉक्साईड, कार्बोनेट.

बी. ए. पोपोव्हकिन.

शरीरात यू. U. हा सर्वात महत्वाचा बायोजेनिक घटक आहे जो पृथ्वीवरील जीवनाचा आधार बनतो, जीवांच्या निर्मितीमध्ये आणि त्यांची महत्त्वपूर्ण कार्ये सुनिश्चित करण्यासाठी मोठ्या संख्येने सेंद्रिय संयुगांचे एक संरचनात्मक एकक ( बायोपॉलिमर, तसेच असंख्य कमी-आण्विक जैविक दृष्ट्या सक्रिय पदार्थ - जीवनसत्त्वे, हार्मोन्स, मध्यस्थ इ.). कार्बनच्या ऑक्सिडेशनमुळे सजीवांसाठी आवश्यक उर्जेचा एक महत्त्वपूर्ण भाग पेशींमध्ये तयार होतो, पृथ्वीवरील जीवनाचा उदय हा कार्बन संयुगांच्या उत्क्रांतीची एक जटिल प्रक्रिया मानली जाते (पहा. जीवनाची उत्पत्ती).

सजीव निसर्गात कार्बनची अनन्य भूमिका त्याच्या गुणधर्मांमुळे आहे, जी एकूणच नियतकालिक प्रणालीच्या इतर कोणत्याही घटकांच्या ताब्यात नसते. कार्बन अणूंमध्ये, तसेच कार्बन आणि इतर घटकांमध्ये मजबूत रासायनिक बंध तयार होतात, जे तथापि, तुलनेने सौम्य शारीरिक परिस्थितींमध्ये खंडित केले जाऊ शकतात (हे बंध एकल, दुहेरी किंवा तिप्पट असू शकतात). इतर कार्बन अणूंसह चार समतुल्य व्हॅलेन्स बॉण्ड्स तयार करण्याच्या कार्बनच्या क्षमतेमुळे विविध प्रकारचे कार्बनचे सांगाडे तयार करणे शक्य होते - रेखीय, ब्रंच आणि चक्रीय. हे लक्षणीय आहे की सजीवांच्या एकूण वस्तुमानाच्या केवळ तीन घटक - C, O आणि H - 98% बनवतात. हे जिवंत निसर्गात एक विशिष्ट कार्यक्षमता प्राप्त करते: कार्बन यौगिकांच्या जवळजवळ अमर्याद स्ट्रक्चरल विविधतेसह, थोड्या प्रमाणात रासायनिक बंधांमुळे सेंद्रिय पदार्थांच्या विघटन आणि संश्लेषणासाठी आवश्यक असलेल्या एंजाइमची संख्या लक्षणीयरीत्या कमी करणे शक्य होते. कार्बन अणूची संरचनात्मक वैशिष्ट्ये विविध प्रकारच्या अधोरेखित करतात आयसोमेरिझमसेंद्रिय संयुगे (अमीनो ऍसिड, कार्बोहायड्रेट्स आणि काही अल्कलॉइड्सच्या जैवरासायनिक उत्क्रांतीत ऑप्टिकल आयसोमेरिझमची क्षमता निर्णायक ठरली).

A.I च्या सामान्यतः स्वीकृत गृहीतकानुसार. ओपरिना, पृथ्वीवरील प्रथम सेंद्रिय संयुगे ॲबियोजेनिक उत्पत्तीचे होते. हायड्रोजनचे स्त्रोत मिथेन (CH 4) आणि हायड्रोजन सायनाइड (HCN), पृथ्वीच्या प्राथमिक वातावरणात समाविष्ट होते. जीवसृष्टीच्या उदयानंतर, अजैविक कार्बनचा एकमेव स्त्रोत आहे, ज्यामुळे बायोस्फियरचे सर्व सेंद्रिय पदार्थ तयार होतात. कार्बन डाय ऑक्साइड(CO 2), वातावरणात स्थित आहे आणि HCO - 3 च्या स्वरूपात नैसर्गिक पाण्यात विरघळली आहे. कार्बन डाय ऑक्साईड (CO 2 च्या रूपात) च्या आत्मसात (एकीकरण) साठी सर्वात शक्तिशाली यंत्रणा - प्रकाशसंश्लेषण- हिरव्या वनस्पतींद्वारे सर्वत्र चालते (दरवर्षी सुमारे 100 अब्ज टन CO 2 एकत्र केले जातात). पृथ्वीवर, CO 2 द्वारे आत्मसात करण्याची उत्क्रांतीदृष्ट्या अधिक प्राचीन पद्धत आहे केमोसिंथेसिस; या प्रकरणात, केमोसिंथेटिक सूक्ष्मजीव सूर्याची तेजस्वी ऊर्जा वापरत नाहीत, परंतु अजैविक संयुगांच्या ऑक्सिडेशनची ऊर्जा वापरतात. बहुतेक प्राणी तयार सेंद्रिय संयुगेच्या स्वरूपात अन्नासोबत युरेनियम वापरतात. सेंद्रिय संयुगे आत्मसात करण्याच्या पद्धतीवर अवलंबून, ते वेगळे करण्याची प्रथा आहे ऑटोट्रॉफिक जीवआणि हेटरोट्रॉफिक जीव. प्रथिने आणि इतर पोषक घटकांच्या जैवसंश्लेषणासाठी सूक्ष्मजीवांचा वापर U हा एकमेव स्त्रोत म्हणून वापरणे. हायड्रोकार्बन्सतेल ही एक महत्त्वाची आधुनिक वैज्ञानिक आणि तांत्रिक समस्या आहे.

कोरड्या पदार्थांच्या आधारे गणना केलेल्या सजीवांमध्ये U सामग्री आहे: जलीय वनस्पती आणि प्राण्यांमध्ये 34.5-40%, स्थलीय वनस्पती आणि प्राण्यांमध्ये 45.4-46.5% आणि जीवाणूंमध्ये 54%. जीवांच्या जीवनादरम्यान, प्रामुख्याने मुळे ऊतक श्वसन, सेंद्रिय संयुगांचे ऑक्सिडेटिव्ह विघटन सीओ 2 बाह्य वातावरणात सोडल्यानंतर होते. U. अधिक जटिल चयापचय अंतिम उत्पादनांचा भाग म्हणून देखील सोडले जाते. प्राणी आणि वनस्पतींच्या मृत्यूनंतर, सूक्ष्मजीवांद्वारे केल्या जाणाऱ्या क्षय प्रक्रियेच्या परिणामी कार्बनचा काही भाग पुन्हा CO 2 मध्ये रूपांतरित होतो. अशा प्रकारे, कार्बनचे चक्र निसर्गात उद्भवते (पहा. पदार्थांचे चक्र). युरेनियमचा एक महत्त्वाचा भाग खनिजयुक्त आहे आणि जीवाश्म युरेनियमचे साठे तयार करतो: कोळसा, तेल, चुनखडी इ. युरेनियमचा स्त्रोत म्हणून त्याच्या मुख्य कार्याव्यतिरिक्त, सीओ 2, नैसर्गिक पाण्यात आणि जैविक द्रवपदार्थांमध्ये विरघळलेला, राखण्यात भाग घेतो. जीवन प्रक्रियांसाठी पर्यावरणाची इष्टतम अम्लता. CaCO 3 च्या रचनेत, युरेनियम अनेक इनव्हर्टेब्रेट्सचे एक्सोस्केलेटन बनवते (उदाहरणार्थ, मोलस्क शेल्स), आणि ते कोरल, पक्ष्यांच्या अंड्याचे कवच इत्यादींमध्ये देखील आढळते. HCN, CO, CCl 4 सारखे युरेनियम संयुगे, जे प्रचलित होते. पूर्व-जैविक कालखंडात पृथ्वीचे प्राथमिक वातावरण, नंतर, जैविक उत्क्रांतीच्या प्रक्रियेत, मजबूत बनले antitimetabolitesचयापचय

कार्बनच्या स्थिर समस्थानिकांच्या व्यतिरिक्त, किरणोत्सर्गी 14 सी निसर्गात व्यापक आहे (मानवी शरीरात सुमारे 0.1 मायक्रोक्युरी असते). जैविक आणि वैद्यकीय संशोधनात युरेनियम समस्थानिकेचा वापर चयापचय आणि निसर्गातील युरेनियम चक्राच्या अभ्यासातील अनेक मोठ्या यशांशी संबंधित आहे (पहा समस्थानिक ट्रेसर्स). अशाप्रकारे, रेडिओकार्बन टॅगच्या मदतीने, वनस्पती आणि प्राण्यांच्या ऊतींद्वारे एच 14 सीओ - 3 निश्चित करण्याची शक्यता सिद्ध झाली, प्रकाशसंश्लेषण प्रतिक्रियांचा क्रम स्थापित केला गेला, अमीनो ऍसिडच्या चयापचयचा अभ्यास केला गेला, अनेकांच्या जैवसंश्लेषणाचे मार्ग. जैविक दृष्ट्या सक्रिय संयुगे शोधले गेले, इ. 14 C च्या वापरामुळे प्रथिने जैवसंश्लेषण आणि आनुवंशिक माहिती प्रसारित करण्याच्या पद्धतींचा अभ्यास करण्यासाठी आण्विक जीवशास्त्रातील प्रगतीला हातभार लागला आहे. कार्बनयुक्त सेंद्रिय अवशेषांमध्ये 14 सी ची विशिष्ट क्रिया निश्चित केल्याने एखाद्याला त्यांच्या वयाचा न्याय करता येतो, ज्याचा उपयोग जीवाश्मशास्त्र आणि पुरातत्वशास्त्रात केला जातो.

एन. एन. चेरनोव्ह.

कार्बन डायऑक्साइड, कार्बन मोनोऑक्साइड, कार्बन डायऑक्साइड - हे सर्व कार्बन डायऑक्साइड म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या एका पदार्थाची नावे आहेत. तर या वायूमध्ये कोणते गुणधर्म आहेत आणि त्याचा उपयोग करण्याचे क्षेत्र काय आहेत?

कार्बन डायऑक्साइड आणि त्याचे भौतिक गुणधर्म

कार्बन डायऑक्साइडमध्ये कार्बन आणि ऑक्सिजन असतात. कार्बन डायऑक्साइडचे सूत्र असे दिसते – CO₂. निसर्गात, ते सेंद्रिय पदार्थांच्या ज्वलन किंवा क्षय दरम्यान तयार होते. हवेतील वायूचे प्रमाण आणि खनिजांच्या झऱ्यांचे प्रमाणही खूप जास्त आहे. याव्यतिरिक्त, मानव आणि प्राणी देखील श्वास सोडताना कार्बन डायऑक्साइड उत्सर्जित करतात.

तांदूळ. 1. कार्बन डायऑक्साइड रेणू.

कार्बन डाय ऑक्साईड हा पूर्णपणे रंगहीन वायू आहे आणि तो दिसत नाही. त्याचा वासही नाही. तथापि, उच्च एकाग्रतेसह, एखाद्या व्यक्तीस हायपरकॅपनिया विकसित होऊ शकतो, म्हणजेच गुदमरल्यासारखे. कार्बन डाय ऑक्साईडच्या कमतरतेमुळे आरोग्याच्या समस्या देखील उद्भवू शकतात. या वायूच्या कमतरतेच्या परिणामी, गुदमरल्यासारखे उलट स्थिती विकसित होऊ शकते - हायपोकॅप्निया.

जर आपण कार्बन डाय ऑक्साईड कमी तापमानाच्या स्थितीत ठेवला तर -72 अंशांवर ते स्फटिक बनते आणि बर्फासारखे बनते. म्हणून, घन कार्बन डायऑक्साइडला "कोरडा बर्फ" म्हणतात.

तांदूळ. 2. कोरडा बर्फ - कार्बन डायऑक्साइड.

कार्बन डायऑक्साइड हवेपेक्षा 1.5 पट घनता आहे. त्याची घनता 1.98 kg/m³ आहे कार्बन डायऑक्साइड रेणूमधील रासायनिक बंध ध्रुवीय सहसंयोजक आहे. हे ध्रुवीय आहे कारण ऑक्सिजनमध्ये उच्च विद्युत ऋणात्मकता मूल्य आहे.

पदार्थांच्या अभ्यासातील महत्त्वाची संकल्पना म्हणजे आण्विक आणि मोलर वस्तुमान. कार्बन डाय ऑक्साईडचे मोलर वस्तुमान 44 आहे. ही संख्या रेणू बनविणाऱ्या अणूंच्या सापेक्ष अणू वस्तुमानाच्या बेरजेतून तयार होते. सापेक्ष अणू वस्तुमानांची मूल्ये D.I च्या तक्त्यावरून घेतली जातात. मेंडेलीव्ह आणि पूर्ण संख्यांमध्ये गोलाकार आहेत. त्यानुसार, CO₂ चे मोलर वस्तुमान = 12+2*16.

कार्बन डाय ऑक्साईडमधील घटकांच्या वस्तुमानाच्या अपूर्णांकांची गणना करण्यासाठी, पदार्थातील प्रत्येक रासायनिक घटकाच्या वस्तुमानाच्या अपूर्णांकांची गणना करण्यासाठी सूत्राचे पालन करणे आवश्यक आहे.

n- अणू किंवा रेणूंची संख्या.
ए आर- रासायनिक घटकाचे सापेक्ष अणू वस्तुमान.
श्री- पदार्थाचे सापेक्ष आण्विक वस्तुमान.
कार्बन डायऑक्साइडच्या सापेक्ष आण्विक वस्तुमानाची गणना करूया.

Mr(CO₂) = 14 + 16 * 2 = 44 w(C) = 1 * 12 / 44 = 0.27 किंवा 27% कार्बन डायऑक्साइडच्या सूत्रामध्ये दोन ऑक्सिजन अणूंचा समावेश असल्याने n = 2 w(O) = 2 * 16 / ४४ = ०.७३ किंवा ७३%

उत्तर: w(C) = 0.27 किंवा 27%; w(O) = 0.73 किंवा 73%

कार्बन डायऑक्साइडचे रासायनिक आणि जैविक गुणधर्म

कार्बन डाय ऑक्साईडमध्ये अम्लीय गुणधर्म असतात कारण ते अम्लीय ऑक्साईड आहे आणि पाण्यात विरघळल्यावर ते कार्बनिक ऍसिड बनते:

CO₂+H₂O=H₂CO₃

अल्कलीसह प्रतिक्रिया देते, परिणामी कार्बोनेट आणि बायकार्बोनेट्स तयार होतात. हा वायू जळत नाही. त्यात मॅग्नेशियमसारखे काही सक्रिय धातू जळतात.

गरम केल्यावर, कार्बन डायऑक्साइड कार्बन मोनोऑक्साइड आणि ऑक्सिजनमध्ये मोडतो:

2CO₃=2CO+O₃.

इतर अम्लीय ऑक्साईड्सप्रमाणे, हा वायू इतर ऑक्साईड्सवर सहज प्रतिक्रिया देतो:

SAO+Co₃=CaCO₃.

कार्बन डायऑक्साइड हा सर्व सेंद्रिय पदार्थांचा भाग आहे. निसर्गातील या वायूचे परिसंचरण उत्पादक, ग्राहक आणि विघटनकर्त्यांच्या मदतीने केले जाते. जीवनाच्या प्रक्रियेत, एक व्यक्ती दररोज अंदाजे 1 किलो कार्बन डायऑक्साइड तयार करते. जेव्हा आपण श्वास घेतो तेव्हा आपल्याला ऑक्सिजन मिळतो, परंतु या क्षणी अल्व्होलीमध्ये कार्बन डायऑक्साइड तयार होतो. या क्षणी, एक एक्सचेंज उद्भवते: ऑक्सिजन रक्तात प्रवेश करतो आणि कार्बन डाय ऑक्साईड बाहेर येतो.

अल्कोहोलच्या उत्पादनादरम्यान कार्बन डायऑक्साइड तयार होतो. हा वायू नायट्रोजन, ऑक्सिजन आणि आर्गॉनच्या निर्मितीमध्ये देखील उप-उत्पादन आहे. अन्न उद्योगात कार्बन डाय ऑक्साईडचा वापर आवश्यक आहे, जेथे कार्बन डाय ऑक्साईड संरक्षक म्हणून काम करतो आणि कार्बन डायऑक्साइड द्रव स्वरूपात अग्निशामक पदार्थांमध्ये आढळतो.

तांदूळ. 3. अग्निशामक यंत्र.

आम्ही काय शिकलो?

कार्बन डायऑक्साइड हा एक पदार्थ आहे जो सामान्य परिस्थितीत रंगहीन आणि गंधहीन असतो. कार्बन डायऑक्साइड या त्याच्या सामान्य नावाव्यतिरिक्त, त्याला कार्बन मोनोऑक्साइड किंवा कार्बन डायऑक्साइड देखील म्हणतात.

विषयावर चाचणी

अहवालाचे मूल्यमापन

सरासरी रेटिंग: ४.३. एकूण मिळालेले रेटिंग: 116.