Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 5 (1110092), страница 15
Текст из файла (страница 15)
У. входит в состав растений и животных (-18%). Кругооборот У. в природе включает биол. цикл, вьщеление СО2 в атмосферу при сгорании ископаемого топлива, из вулканич. газов, горячих минер. источников, из поверхностных слоев океанич. вод и др. Биол. цикл состоит в том, что У.
в виде СО1 поглощается из тропосферы растениями, затем нз биосферы вновь возвращается в геосферу: с растенивми У. попадает в организм животных и человек»Ь а затем при гниении животных и растит. материалов — в почву н в виде СО1 — в атмосферу. В парообразном состоянии и в виде саед. с азотом и водородом У. обнаружен в атмосфере Солнца, планет, он найден в каменных и железных метеоритах.
Большинство соединений Уе и прежде всего углеводороды, обладают ярко выраженным харжтером ковалентных соединений. Прочность простых, двойных и тройных свазей атомов У, мехщу собой, способность образовывать устойчивые цепи и циклы из атомов С обусловливают существование огромного числа углеродсодержыцих саед., юучаемых органической химией. Свойства. Основные и хорошо изученные крнсгаллнч. модификации У.— алмаз и графит. При нормальных условиях термодинамически устойчив только графит, а алмаз и др. формы метастабильны.
При атм. давлении и т-ре выше 1200 К алмаз начинает переходить в графит, выше 2100 К превращение совершается за секу»азы; АН8 ПерЕХода -1,898 кДук/моль. При нормальном давлении У. с)блимируется при 3780 К. Жидкий У. существует только при определенном внеш. давлении. Тройные точки; графит — жидкосгь— пар Тох4130 К, в= 12 МПа; графит — жидкость — алмаз Ты4100, р=12,5 1'Па.
Прямой переход графита в алмаз происходит при 3000 К и давлении 11 — 12 ГПа. При давлениях выше 60 ГПа предполагают образование весьма плотной модификации У. Ш (плотность на 15 — 20% выше плотности алмаза), имеющей металлич. проводимость. При высоких давленивх и относительно низких т-рах (ок. 1200 К) ю высокоориентнр. графита образуется гексарон.
модификациа У. с крисгатлич. решеткои типа вюрцнта— лонсдейлит (а=0252 нм, с=0412 нм, пространств. 42 2б УГЛЕРОД. группа Рбуттс), плоти. 3,51 г/смз, т. е. такая же, как у алмаза. Лонсдейлит найден талке в метеоритах. Кристачлич. модифихация У.
гехсагон. сингонии с цепочечным строением молекул паз. кар б и н. Цепи имеют либо полииновое строение ( — С— = С вЂ” ), либо поликумуленовое (= С = С=). Известно песк. форм карбина, отличающихся числом атомов в элементазоной ячейке, римерами ячеек и плотностью (2,68-3,30 г/см ). Клрбин встречается в природе в виде минерала чаоита (белые прожилки и вкрапления в графите) и получен искусственно — окнслит. дегидрополиконпенсацией ацетилена, действием лазерного излучения на графит, из углеводородов или СС)4 в низкотемпературной плазме. В основе строения аморфного У.
лежит разупорядоченнвя структура мелкокрисгаллич. (всегда содержит примеси) графита, Это кокс (см. Кокс лаиеииаугияьиый, Кокс нефтяной, Кокс пековый), бурые и каменные )тли, сажа (см. Те тиичеслий углерод), активный уголь. У. известен также в виде кластерных частиц Свв н Сл, (фуллерены). При обычных т-рах У.
химически инертен, при достаточно высоких соединяется со мн, элементами, прояшиет сильные восстановит. св-ва. Хим. югтивносвь разных форм У. убывает в ряду: аморфный Уо графит, алмаз, на воздухе они воспламеняются при т-рах соотв. выше 300-500 'С, 600-700 'С и 850-1 000 'С. Продукты горения — углерода оксид СО и диоксид СОг.
Известны также неусгоичивын оксид СзОз (т. пл. -111 'С, т. кип. 7 'С) и нек-рые др. оксиды. Графит и аморфный У. начинают реагировать с Нг при 1200 'С, с Рз — соотв. выше 900 'С и при комнатной т-ре. Графит с галаганами, щелочными металлами и др. в-вами образует соединениа включения (см. Графита соединения). При пропускании электрич. разрушв между угольными электродами в среде сч)1 образуется циаи, при высоких т-рах взаимодействием У. со смесью Нз и )в/г получают синильную кислоту. С серой У. дает сероугяерад Сбз, извесгны также СЗ и С,8,.
С большинством металлов, В и 3! У. образует карбиды. Важна в иром-сти р-ция У. с валяным паром С+ НзО СО+ Нз (см. Газификация твердых таляив). При нагревании У. восстанавливает оксиды металлов до металлов, что широко используется в металлургии. О применении У. см. вышеперечисл. статьи, а также см. Угяеграфипювые материалы, Угяеляастиеи и др. У.
входит в состав атм. аэрозолей, в релультате чепэ может изменяться региональный климат, уменыцаться кол-во солнечных дней. Частицы У. поглощают солнечное излучение, что может вызвать нагревание пов-сги Земли. У. поступает в окружающую среду в виде сажи в составе выхлопных газов автотранспорта, при сжигании угля на ТЭС, при открытых разработках угля, подземной его шзификации, получении угольных концентратов и др. Концентрация У. нвд источниками говения 100-400 мкг/из, крупными городами 2,4 — 15,9 мкг/и, сельскими р-нами 0,5-0,8 мкг/мз. С гшоаэрозольными выбросами АЭС в атмосферу поступает (6-15) 1О Бк/суг '"СО1.
Высокое содержание У. в атм. аэрозолях ведет к повышению заболеваемости населениа, особенно верх. дыхат. путей и лен!их. Проф. заболеваниа — в осн. антракоз и пылевой бронхит. В воздухе рабочей зоны ПДК, мг/м'1 алмаз 8,0, антрацит и кокс 6,0, каменный уголь 10,0, технический У.
и углеродная пыль 4,0; в атм. воздухе дпя сажи макс. разовая 0115, среднесуточная 0,05 мг/мз. Токсич. действие '4С, вошедшего в состав молекул белков (особенно в ДНК и РНК), определяется радиац, воздействием )$-частиц и ядер отдачи азота ('4С 14)Ч) и трансмугац. Р 14 эффектом — изменением хим. состава молекулы в результате ггшевращения атома С в атом )в). Допустимая концентрация ' С в вощухе рабочей зоны ДКл 1,3 Бк/л, в атм. воздухе ДКв 4,4 Бк/л, в воде 3,0 104 Бк/л, предельно допустимое поступление через органы дыхания 3,2 104 Бк/год.
У. в виде древесного угля применялся в глубокой древности дпя выплавки металлов. Издавна известны алмаз и графит. 43 Элементарная природа У. установлена А. Лавуазье в кон. 1780-х гг. Явив» Хлпвп лшсрвоорлввлровавпого услсрол», пор, с ввгл., М., 199О КЬЬ вЂ” Оипви свсус1орензь 3 »г., и. 4, Н. т., 1978, р. 550-709. я. Л Каваииисоп УГЛЕРОД ТЕХНИЧЕСКИЙ (сажа), продукт термич, разложении углеводородов. См. Технический углерод. УГЛЕРОДА ДИОКСЙД (углекислый газ, угольный анпшрип) СОз, мол.и.
44,01; бесцв. газ с кисловатым запахом и вкусом. Молекула СО1 имеет линейную конфигурацию, длина связи С вЂ” О в сноб. молекуле 0,113 нм, в твердом У.д. 0,105 нм. Тройная точка: — 56,6 'С, 0,52 МПа; 1„31,3 'С, р 7,36 МПа; т, возг. — 78,5 'С (О,! МПа). Для гэзгс плоти. 1,9768 г/л (О 'С, 0,1 МПа); Ср в34,5/ Дж/(моль К); аНег -393,51 кДж/моль; 5!94 213,67 Дхг/(моль.К);7) 1,39 10 5 Па с (О 'С, 1 МПа), При 20 'С и давлении 5,7 МПа У.д. с:кижаегся в бесцв. жидкость; плоти. 0,925 кг/дмз (О 'С, 3,554 МПа); 1! 8,5 !О 5 Па с (10 'С, 5,7 МПа); дйо 5,27 кДж/моль (6,34 МПа).
Прн нормальном давлении и т-ре -78,5 'С У. д. кристапизуется в белую снегоподобную массу; кристаллич. решетка кубич. гранецентрироввннэя (а = 0,563 нм, г = 4, пространств. группа РаЗ); плоти. 1,56 г/смз ( — 78,5 'С). У.д. термически весьма устойчив; диссоциация 2СО1 2СО+ Ог начинается ок, 1200 'С; при 2600 'С распадается ок, 50%, а при 2800 'С вЂ” ок. 75% СОг.
Р-римосгь СО7 в воде при норматьном давлении, мл в 100 мл: 171 (О 'С), 102 (15 'С), 66 (30 'С), Зб (60 'С). В коллоидных водных р-рах орг. в-в р-римость СОг значительно выше из-за его вдсорбции на коллоюгных частицах. Жидкий У. д. хорошо раста, в эфире и низших спиртах, но почти не растворяет к,-л. твердые в-ва. С подай У.д.
образует угольную кислоту. У.д. облсцает св-вами кислотных оксидов, взаимод. с оксидами и гидроксидами щелочных и щел.-зем. металлов, давая карбонаты. При высокой т-ре СОг окисляет сильно электроположнт. метатлы (К, М8, юп и др.), напр.: 2М8+ СОз 2М8О+ С. При пропускании СОз нэд раскаленным углем образуется углерода алсид (р-ция Будуара): СО1+ +С 2СО, эта р-ция очень важна в металлургии. О р-циях с орг. в-вами см. Карболсилироваяие. В технике У, д, получает при горении углерода и орг. в-в, ках побочный продукт при обжиге известняка (образующийся при этом СО1 сильно зюрязнен азотом), выделением из коксового газа„а такке из дымовых газов обычных котельных установок.
Пром, значение имеет также У. до образующийся при спиртовом брожении. В нек-рых местностях для добычи СО7 используют прир, источники газа и сильно минерализованные воды, пересыщенные У.д. В лабораториях У.д. получают разложением СаСОз, )в(аНСОз или !ЧагСОз соляной либо серной к-той. Для произ-ва жидкого У.д.
используют газ с озпержэнием СО, выше 95%. После с:катив и охлаждения жидкий СО1 разливают в стальные баллоны серого цвета. Твердый У.д. («сухой леди) получают чгктичным испарением жд СО. У.д. содержится в атмосфере (0,03% по обьему), морской воде (ок. 90 г в 1 мз), водах минер. источников (особенно вблизи вулканов), лнтосфере в форме минералов — карбонатов (капьцнт, доломит и др.). У.д. образуется при горении и гниении орг. в-в, сжигании топлива, при дыхании животных и человека, ассимилируется растениями, играя важную роль в фотосинтезе. У.д. используют в пищ. иром-сги в произ-ве сахара, пива, газированных вод, шипучих вин, в медицине лля приготовления углекислых ванн, дпя тушения пожаров, в качестве нагнетаяпцего газа ддя перекачки опсеопасных жидкостей, для консервации пищ, продуктов (СОз не поддерживает жизнедеятельность бактерий и плесеней), обогащения воздуха в теплицах (способствует росгу растений и повышению урожайности), как пропеллент в бытовой химии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
