Masa molare e dioksidit të karbonit. Karakteristikat e elementit të karbonit dhe vetitë kimike Vetitë kimike dhe biologjike të dioksidit të karbonit

Karboni (anglisht Carbon, frëngjisht Carbone, gjermanisht Kohlenstoff) në formën e qymyrit, blozës dhe blozës është i njohur për njerëzimin që nga kohra të lashta; rreth 100 mijë vjet më parë, kur paraardhësit tanë zotëronin zjarrin, ata merreshin me qymyr dhe blozë çdo ditë. Ndoshta, njerëzit shumë të hershëm u njohën me modifikimet alotropike të karbonit - diamantit dhe grafitit, si dhe qymyrit fosil. Nuk është për t'u habitur që djegia e substancave që përmbajnë karbon ishte një nga proceset e para kimike që i interesoi njeriut. Meqenëse substanca djegëse u zhduk kur konsumohej nga zjarri, djegia konsiderohej një proces i dekompozimit të substancës, dhe për këtë arsye qymyri (ose karboni) nuk konsiderohej element. Elementi ishte zjarri - një fenomen që shoqëron djegien; Në mësimet e lashta rreth elementeve, zjarri zakonisht shfaqet si një nga elementët. Në fund të shekujve XVII - XVIII. U ngrit teoria e phlogiston, e paraqitur nga Becher dhe Stahl. Kjo teori njohu praninë në çdo trup të djegshëm të një substance të veçantë elementare - një lëng pa peshë - phlogiston, i cili avullon gjatë procesit të djegies. Meqenëse kur digjet një sasi e madhe qymyrguri, mbetet vetëm pak hi, phlogistics besonte se qymyri ishte pothuajse flogiston i pastër. Kjo është ajo që shpjegoi, në veçanti, efektin "flogistikues" të qymyrit - aftësinë e tij për të rivendosur metalet nga "gëlqeret" dhe xehet. Flogjistika e mëvonshme, Reaumur, Bergman dhe të tjerët, tashmë filluan të kuptojnë se qymyri është një substancë elementare. Sidoqoftë, "thëngjilli i pastër" u njoh për herë të parë si i tillë nga Lavoisier, i cili studioi procesin e djegies së qymyrit dhe substancave të tjera në ajër dhe oksigjen. Në librin e Guiton de Morveau, Lavoisier, Berthollet dhe Fourcroix "Metoda nomenklatura kimike"(1787) emri "karbon" (karbon) u shfaq në vend të frëngjisht "thëngjill i pastër" (charbone pur). Me të njëjtin emër, karboni shfaqet në "Tabela e trupave të thjeshtë" në "Librin Elementar të Kimisë" të Lavoisier. Në vitin 1791, kimisti anglez Tennant ishte i pari që përftoi avujt e fosforit mbi shkumësin e kalcinuar, duke rezultuar në formimin e fosfatit të kalciumit dhe karbonit. Mbreti francez Françesku I ra dakord të jepte diamantin për eksperimente të djegies, pas së cilës këto eksperimente madje u bënë në modë, dhe rubini (oksidi i aluminit me një përzierje kromi) i reziston ngrohjes së zgjatur. në fokusin e një lente ndezëse Lavoisier ngriti një eksperiment të ri mbi djegien e diamantit me ndihmën e një makinerie të madhe ndezëse, arriti në përfundimin se diamanti është karboni kristalor - grafiti në periudhën alkimike modifikoi shkëlqimin e plumbit dhe u quajt plumbago; Vetëm në vitin 1740 Pott zbuloi mungesën e ndonjë papastërtie të plumbit në grafit. Scheele studioi grafitin (1779) dhe, duke qenë një flogistician, e konsideroi atë një lloj të veçantë trupi squfuri, një qymyr mineral të veçantë që përmban "acid ajror" të lidhur (CO 2) dhe numër i madh flogistoni.

Njëzet vjet më vonë, Guiton de Morveau e ktheu diamantin në grafit dhe më pas në acid karbonik duke u ngrohur me kujdes.

Emri ndërkombëtar Carboneum vjen nga latinishtja. karbo (thëngjill). Fjala është shumë origjinën e lashtë. Krahasohet me kremin - të digjet; rrënjë sag, cal, rusisht gar, gal, gol, sanskritisht sta do të thotë ziej, gatuaj. Fjala "karbo" lidhet me emrat e karbonit në gjuhë të tjera evropiane (karbon, karbon, etj.). Kohlenstoff gjerman vjen nga Kohle - qymyr (gjermanishtja e vjetër kolo, suedeze kylla - për të ngrohur). Ugorati i vjetër ruse, ose ugarati (për të djegur, përvëluar) ka rrënjën gar, ose male, me një kalim të mundshëm në gol; qymyr në rusishten e vjetër yugal, ose qymyr, me të njëjtën origjinë. Fjala diamant (Diamante) vjen nga greqishtja e vjetër - i pathyeshëm, i palëkundur, i fortë dhe grafit nga greqishtja - shkruaj unë.

PËRKUFIZIM

Monoksidi i karbonit (IV) (dioksidi i karbonit) në kushte normale është një gaz pa ngjyrë, më i rëndë se ajri, termikisht i qëndrueshëm dhe kur kompresohet dhe ftohet lehtë shndërrohet në gjendje të lëngët dhe të ngurtë ("akulli i thatë").

Struktura e molekulës është paraqitur në Fig. 1. Dendësia - 1,997 g/l. Është pak i tretshëm në ujë, duke reaguar pjesërisht me të. Tregon veti acidike. Reduktohet nga metalet aktive, hidrogjeni dhe karboni.

Oriz. 1. Struktura e molekulës së dioksidit të karbonit.

Formula bruto e dioksidit të karbonit është CO 2 . Siç dihet, masa molekulare e një molekule është e barabartë me shumën e masave atomike relative të atomeve që përbëjnë molekulën (ne rrumbullakosim vlerat e masave atomike relative të marra nga Tabela Periodike e D.I. Mendeleev në numra të plotë ).

Mr(CO 2) = Ar(C) + 2×Ar(O);

Mr(CO 2) = 12 + 2×16 = 12 + 32 = 44.

PËRKUFIZIM

Masa molare (M)është masa e 1 mol të një lënde.

Është e lehtë të tregohet se vlerat numerike të masës molare M dhe masës molekulare relative Mr janë të barabarta, megjithatë, sasia e parë ka dimensionin [M] = g/mol, dhe e dyta është pa dimension:

M = N A × m (1 molekulë) = N A × M r × 1 amu = (N A ×1 amu) × M r = × M r .

Kjo do të thotë se Masa molare e dioksidit të karbonit është 44 g/mol.

Masa molare e një lënde në gjendje të gaztë mund të përcaktohet duke përdorur konceptin e vëllimit të saj molar. Për ta bërë këtë, gjeni vëllimin e zënë në kushte normale nga një masë e caktuar e një substance të caktuar dhe më pas llogaritni masën prej 22.4 litrash të kësaj substance në të njëjtat kushte.

Për të arritur këtë qëllim (llogaritja e masës molare), është e mundur të përdoret ekuacioni i gjendjes së një gazi ideal (ekuacioni Mendeleev-Clapeyron):

ku p është presioni i gazit (Pa), V është vëllimi i gazit (m 3), m është masa e substancës (g), M është masa molare e substancës (g/mol), T - temperaturë absolute(K), R - konstante universale e gazit e barabartë me 8,314 J/(mol×K).

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

SHEMBULL 1

Ushtrimi	Shkruani një formulë për përbërjen e bakrit dhe oksigjenit nëse raporti i masës së elementeve në të është m(Cu) : m(O) = 4:1.
Zgjidhje	Le të gjejmë masat molare të bakrit dhe oksigjenit (do t'i rrumbullakojmë vlerat e masave atomike relative të marra nga Tabela Periodike e D.I. Mendeleev në numra të plotë). Dihet se M = Mr, që do të thotë M(Cu) = 64 g/mol, dhe M(O) = 16 g/mol. n(Cu) = m(Cu)/M(Cu); n(Cu) = 4 / 64 = 0,0625 mol. n (O) = m (O) / M (O); n(O) = 1/16 = 0,0625 mol. Le të gjejmë raportin molar: n(Cu) :n(O) = 0.0625: 0.0625 = 1:1, ato. Formula për përbërjen e bakrit dhe oksigjenit është CuO. Është oksid bakri (II).
Përgjigju	CuO

SHEMBULL 2

Ushtrimi	Shkruani një formulë për përbërjen e hekurit dhe squfurit nëse raporti masiv i elementeve në të është m(Fe):m(S) = 7:4.
Zgjidhje	Për të zbuluar se në cilat marrëdhënie ndodhen elementët kimikë në molekulë, është e nevojshme të gjendet sasia e tyre e substancës. Dihet se për të gjetur sasinë e një substance duhet përdorur formulën: Le të gjejmë masat molare të hekurit dhe squfurit (vlerat e masave atomike relative të marra nga Tabela Periodike e D.I. Mendeleev janë të rrumbullakosura në numra të plotë). Dihet se M = Mr, që do të thotë M(S) = 32 g/mol, dhe M(Fe) = 56 g/mol. Atëherë, sasia e substancës së këtyre elementeve është e barabartë me: n(S) = m(S)/M(S); n(S) = 4 / 32 = 0,125 mol. n (Fe) = m (Fe) / M (Fe); n (Fe) = 7 / 56 = 0,125 mol. Le të gjejmë raportin molar: n(Fe) :n(S) = 0,125: 0,125 = 1:1, ato. Formula për përbërjen e bakrit dhe oksigjenit është FeS. Është sulfur i hekurit (II).
Përgjigju	FeS

Karboni C është numri 6 në tabelën periodike njerëz primitivë vuri re se pas djegies së drurit, formohet qymyr, i cili mund të përdoret për të vizatuar në muret e shpellës. Si pjesë e ndonjë komponimet organike ka karbon. Dy modifikimet alotropike më të studiuara të karbonit janë grafiti dhe diamanti.

Karboni në kiminë organike

Karboni zë një vend të veçantë në tabelën periodike. Për shkak të strukturës së saj, ajo formon zinxhirë të gjatë lidhjesh të një strukture lineare ose ciklike. Më shumë se 10 milionë komponime organike janë të njohura. Pavarësisht diversitetit të tyre, në ajër dhe nën ndikimin e temperaturës ato gjithmonë do të kthehen në dioksid karboni dhe.

Roli i karbonit në tonë jetën e përditshme i madh. Pa dioksid karboni, fotosinteza, një nga proceset kryesore biologjike, nuk do të ndodhë.

Aplikimi i karbonit

Karboni përdoret gjerësisht në mjekësi për të krijuar ilaçe të ndryshme organike. Izotopet e karbonit lejojnë datimin e radiokarbonit. Pa karbon, industria metalurgjike nuk mund të funksionojë. Qymyri i djegur në kaldaja me pirolizë me lëndë djegëse të ngurtë shërben si burim energjie. Në industrinë e rafinimit të naftës, benzina dhe karburanti dizel prodhohen nga komponimet organike të karbonit. Pjesa më e madhe e karbonit nevojitet për të prodhuar sheqer. Përdoret gjithashtu në sintezën e përbërjeve organike të rëndësishme për të gjitha fushat e jetës së përditshme.

Karboni(Latin Carboneum), C, element kimik i grupit IV tabela periodike Mendeleev, numri atomik 6, masa atomike 12.011. Njihen dy izotopë të qëndrueshëm: 12 C (98,892%) dhe 13 C (1,108%). Nga izotopet radioaktive, më i rëndësishmi është 14 C me gjysmë jetë (T EQ f (1; 2) = 5.6 × 10 3 vjet). Sasi të vogla prej 14 C (rreth 2×10 -10% në masë) formohen vazhdimisht në shtresat e sipërme të atmosferës nën ndikimin e neutroneve të rrezatimit kozmik në izotopin e azotit 14 N. Aktiviteti specifik i izotopit 14 C në mbetje me origjinë biogjene përcakton moshën e tyre. 14 C përdoret gjerësisht si gjurmues izotop.

Sfondi historik. W. i njohur që nga kohët e lashta. Qymyri shërbeu për të rivendosur metalet nga xehet, diamanti - si një gur i çmuar. Shumë më vonë, grafiti filloi të përdorej për të bërë kanaçe dhe lapsa.

Në 1778 K. Scheele, duke ngrohur grafitin me kripur, zbuloi se në këtë rast, si kur ngrohet qymyri me kripur, lirohet dioksid karboni. Përbërja kimike diamanti u krijua si rezultat i eksperimenteve nga A. Lavoisier(1772) mbi studimin e djegies së diamantit në ajër dhe hulumtimin e S. Qiramarrësi(1797), i cili vërtetoi se sasi të barabarta diamanti dhe qymyri prodhojnë sasi të barabarta të dioksidit të karbonit gjatë oksidimit. U. u njoh si një element kimik në 1789 nga Lavoisier. U. mori emrin latin carboneum nga carbo - qymyr.

Shpërndarja në natyrë. Përmbajtja mesatare U në kores së tokës 2.3×10 -2% ndaj peshës (1×10 -2 në ultrabazike, 1×10 -2 - në bazë, 2×10 -2 - në mesatare, 3×10 -2 - V shkëmbinjtë acidikë). U. grumbullohet në pjesën e sipërme të kores së tokës (biosferë): në lëndë të gjallë 18% U., dru 50%, qymyr 80%, vaj 85%, antracit 96%. Një pjesë e konsiderueshme e litosferës U. është e përqendruar në gëlqerorë dhe dolomite.

Numri i mineraleve të vetë U. është 112; Numri i përbërjeve organike të hidrokarbureve dhe derivateve të tyre është jashtëzakonisht i madh.

Akumulimi i karbonit në koren e tokës shoqërohet me grumbullimin e shumë elementëve të tjerë që thithen nga lënda organike dhe precipitohen në formën e karbonateve të patretshme etj. CO 2 dhe acidi karbonik luajnë një rol të madh gjeokimik në koren e tokës. Një sasi e madhe e CO 2 lëshohet gjatë vullkanizmit - në historinë e Tokës ishte burimi kryesor i dioksidit të karbonit për biosferën.

Krahasuar me përmbajtjen mesatare në koren e tokës, njerëzimi nxjerr uranium nga nëntoka (thëngjill, naftë, gaz natyror) në sasi jashtëzakonisht të mëdha, pasi këto minerale janë burimi kryesor i energjisë.

Cikli i karbonit ka një rëndësi të madhe gjeokimike (shih më poshtë seksionin Karboni në trup dhe art. Cikli i substancave).

U. është i përhapur edhe në hapësirë; në Diell renditet i 4-ti pas hidrogjenit, heliumit dhe oksigjenit.

Fizika dhe vetitë kimike. Katër modifikime kristalore të karbonit janë të njohura: grafiti, diamanti, karabina dhe lonsdaleite. Grafiti është një masë gri-e zezë, opake, e yndyrshme në prekje, me luspa, shumë e butë me një shkëlqim metalik. Ndërtuar nga kristale me strukturë gjashtëkëndore: a=2,462Å, c=6,701Å. Në temperaturën e dhomës dhe presionin normal (0.1 Mn/m 2, ose 1 kgf/cm 2)grafiti është termodinamikisht i qëndrueshëm. Diamanti është një substancë shumë e fortë, kristalore. Kristalet kanë një rrjetë kub të përqendruar në fytyrë: a = 3.560 Å. Në temperaturën e dhomës dhe presionin normal, diamanti është metastabil (për detaje mbi strukturën dhe vetitë e diamantit dhe grafitit, shihni artikujt përkatës). Një transformim i dukshëm i diamantit në grafit vërehet në temperatura mbi 1400 °C në një vakum ose në një atmosferë inerte. Në presionin atmosferik dhe një temperaturë prej rreth 3700 °C, grafiti sublimohet. Lëngu U. mund të merret në presione mbi 10.5 Mn/m 2(105 kgf/cm 2) dhe temperaturat mbi 3700 °C. Për U. të vështirë ( koks, blozë, qymyr druri) karakteristikë është edhe një gjendje me strukturë të çrregullt - i ashtuquajturi karboni "amorf", i cili nuk paraqet një modifikim të pavarur; Struktura e saj bazohet në strukturën e grafitit të imët kristalor. Ngrohja e disa llojeve të karbonit "amorf" mbi 1500-1600 °C pa akses në ajër shkakton shndërrimin e tyre në grafit. Vetitë fizike"amorfe" U. varen shumë nga shpërndarja e grimcave dhe prania e papastërtive. Dendësia, kapaciteti i nxehtësisë, përçueshmëria termike dhe përçueshmëria elektrike e karbonit "amorf" janë gjithmonë më të larta se ajo e grafitit. Karbini merret artificialisht. Është një pluhur i zi i imët kristalor (densiteti 1,9-2 g/cm3). Ndërtuar nga zinxhirë të gjatë atomesh C të vendosur paralel me njëri-tjetrin. Lonsdaleite gjendet në meteorite dhe merret artificialisht; struktura dhe vetitë e tij nuk janë përcaktuar përfundimisht.

Konfigurimi i shtresës së jashtme elektronike të atomit U. 2s 2 2p 2 . U. karakterizohet nga formimi i katër lidhje kovalente, i shkaktuar nga ngacmimi i shtresës së jashtme elektronike në gjendjen 2 sp3. Prandaj, karboni është po aq i aftë të tërheqë dhe të dhurojë elektrone. Lidhja kimike mund të bëhet përmes sp 3 -, sp 2 - Dhe sp-orbitalet hibride, që korrespondojnë me numrat koordinativ 4, 3 dhe 2. Numri i elektroneve valente të U-së dhe numri i orbitaleve valore janë të njëjta; Kjo është një nga arsyet e stabilitetit të lidhjes midis atomeve U.

Aftësia unike e atomeve të uraniumit për t'u lidhur me njëri-tjetrin për të formuar zinxhirë dhe cikle të forta dhe të gjata ka çuar në shfaqjen e një numri të madh të përbërjeve të ndryshme të uraniumit që po studiohen. kimi organike .

Në komponimet, uraniumi shfaq një gjendje oksidimi prej -4; +2; +4. Rrezja atomike 0,77Å, rrezet kovalente 0,77Å, 0,67Å, 0,60Å, përkatësisht, në lidhjet e vetme, të dyfishta dhe të trefishta; rrezja jonike C 4- 2,60Å, C 4+ 0,20Å. Në kushte normale, uraniumi është kimikisht inert në temperatura të larta, ai kombinohet me shumë elementë, duke u shfaqur i fortë vetitë restauruese. Aktiviteti kimik zvogëlohet në rendin e mëposhtëm: karboni "amorf", grafit, diamant; ndërveprimi me oksigjenin e ajrit (djegia) ndodh përkatësisht në temperaturat mbi 300-500 °C, 600-700 °C dhe 850-1000 °C me formimin e dioksidit të karbonit CO 2 dhe monoksidit të karbonit CO.

CO 2 tretet në ujë për të formuar acidi karbonik . Në vitin 1906 O. Diels mori suboksid U. C 3 O 2. Të gjitha format e uraniumit janë rezistente ndaj alkaleve dhe acideve dhe oksidohen ngadalë vetëm nga agjentë oksidues shumë të fortë (përzierje kromi, një përzierje e HNO 3 dhe KClO 3 të koncentruar, etj.). "Amorf" U. reagon me fluorin në temperaturën e dhomës, grafitin dhe diamantin - kur nxehet. Lidhja e drejtpërdrejtë e dioksidit të karbonit me klorin ndodh në një hark elektrik; U. nuk reagon me bromin dhe jodin, pra të shumta halogjenet e karbonit të sintetizuara në mënyrë indirekte. Nga oksihalidet formulë e përgjithshme COX 2 (ku X është një halogjen), oksikloridi më i famshëm COCl 2 ( fosgjenit). Hidrogjeni nuk ndërvepron me diamantin; reagon me grafit dhe karbon "amorf" në temperatura të larta në prani të katalizatorëve (Ni, Pt): në 600-1000 °C formohet kryesisht metan CH 4, në 1500-2000 °C - acetilen C 2 H 2 , produktet mund të përmbajnë edhe hidrokarbure të tjera, për shembull etan C 2 H 6 , benzen C6H6. Ndërveprimi i squfurit me karbonin "amorf" dhe grafitin fillon në 700-800 °C, me diamantin në 900-1000 °C; në të gjitha rastet, formohet disulfidi i karbonit CS 2. Dr. Përbërjet U. që përmbajnë squfur (CS tioksid, C 3 S 2 tioksid, COS oksid squfuri dhe tiofosgjen CSCl 2) përftohen në mënyrë indirekte. Kur CS 2 ndërvepron me sulfide metalike, formohen tiokarbonate - kripëra të acidit tiokarbonik të dobët. Ndërveprimi i dioksidit të karbonit me azotin për të prodhuar cianogjen (CN) 2 ndodh kur një shkarkesë elektrike kalon midis elektrodave të karbonit në një atmosferë azoti. Ndër përbërësit që përmbajnë azot të hidrogjenit, cianidi i hidrogjenit HCN ka një rëndësi të madhe praktike (shih. Acidi hidrocianik) dhe derivatet e tij të shumtë: cianidet, halo-halogjenet, nitrilet, etj. Në temperatura mbi 1000 °C, dioksidi i karbonit ndërvepron me shumë metale, duke dhënë karabitet. Të gjitha format e karbonit, kur nxehen, reduktojnë oksidet e metaleve për të formuar metale të lira (Zn, Cd, Cu, Pb, etj.) ose karbide (CaC 2 , Mo 2 C, WO, TaC, etj.). U. reagon në temperatura mbi 600-800 °C me avujt e ujit dhe dioksidin e karbonit (shih. Gazifikimi i karburanteve). Një tipar dallues i grafitit është aftësia e tij për të bashkëvepruar me metale alkali dhe halogjenet për të formuar lidhjet komutuese lloji C 8 Me, C 24 Me, C 8 X (ku X është halogjen, Me është metal). Komponimet e përfshirjeve të grafitit me HNO 3, H 2 SO 4, FeCl 3 dhe të tjera janë të njohura (për shembull, bisulfati i grafit C 24 SO 4 H 2). Të gjitha format e uraniumit janë të patretshme në tretës të zakonshëm inorganikë dhe organikë, por treten në disa metale të shkrirë (për shembull, Fe, Ni, Co).

Rëndësia ekonomike kombëtare e energjisë përcaktohet nga fakti se mbi 90% e të gjitha burimeve parësore të energjisë së konsumuar në botë vijnë nga burime organike. karburantit, roli dominues i të cilit do të vazhdojë edhe në dekadat e ardhshme, pavarësisht zhvillimit intensiv të energjisë bërthamore. Vetëm rreth 10% e karburantit të nxjerrë përdoret si lëndë e parë për sinteza organike bazë Dhe sinteza petrokimike, për të marrë plastikës etj.

Për përgatitjen dhe përdorimin e U. dhe përbërjeve të tij, shih gjithashtu Diamanti, Grafit, Coca-Cola, Bloza, Refraktorët e karbonit, Dioksidi i karbonit, Monoksidi i karbonit, Karbonatet.

B. A. Popovkin.

U. në trup. U. është elementi biogjen më i rëndësishëm që formon bazën e jetës në Tokë, njësi strukturore një numër i madh i përbërjeve organike të përfshira në ndërtimin e organizmave dhe sigurimin e funksioneve të tyre jetësore ( biopolimere, si dhe substanca të shumta biologjikisht aktive me molekulare të ulët - vitamina, hormone, ndërmjetësues, etj.). Një pjesë e konsiderueshme e energjisë së nevojshme për organizmat formohet në qeliza për shkak të oksidimit të dioksidit të karbonit. Shfaqja e jetës në Tokë konsiderohet në shkenca moderne si një proces kompleks i evolucionit të komponimeve të karbonit (shih. Origjina e jetës).

Roli unik i karbonit në natyrën e gjallë është për shkak të vetive të tij, të cilat në total nuk i zotëron asnjë element tjetër i sistemit periodik. Lidhje të forta kimike formohen midis atomeve të karbonit, si dhe midis karbonit dhe elementëve të tjerë, të cilët, megjithatë, mund të thyhen në kushte fiziologjike relativisht të buta (këto lidhje mund të jenë të vetme, të dyfishta ose të trefishta). Aftësia e karbonit për të formuar katër lidhje valore ekuivalente me atome të tjera të karbonit bën të mundur ndërtimin e skeleteve të karbonit të llojeve të ndryshme - lineare, të degëzuara dhe ciklike. Është domethënëse që vetëm tre elementë - C, O dhe H - përbëjnë 98% të masës totale të organizmave të gjallë. Kjo arrin një efikasitet të caktuar në natyrën e gjallë: me një diversitet strukturor pothuajse të pakufishëm të përbërjeve të karbonit, një numër i vogël i llojeve të lidhjeve kimike bën të mundur uljen e ndjeshme të numrit të enzimave të nevojshme për zbërthimin dhe sintezën. lëndë organike. Karakteristikat strukturore të atomit të karbonit qëndrojnë në themel lloje të ndryshme izomerizmi komponimet organike (aftësia për izomerizëm optik doli të jetë vendimtare në evolucionin biokimik të aminoacideve, karbohidrateve dhe disa alkaloide).

Sipas hipotezës së pranuar përgjithësisht të A.I. Oparina, komponimet e para organike në Tokë ishin me origjinë abiogjene. Burimet e hidrogjenit ishin metani (CH 4) dhe cianidi i hidrogjenit (HCN), të përfshira në atmosferë parësore Toka. Me shfaqjen e jetës, i vetmi burim i karbonit inorganik, për shkak të të cilit formohet e gjithë lënda organike e biosferës, është dioksid karboni(CO 2), i vendosur në atmosferë, dhe gjithashtu i tretur në ujërat natyrore në formën e HCO - 3. Mekanizmi më i fuqishëm për asimilimin (asimilimin) e dioksidit të karbonit (në formën e CO 2) - fotosinteza- kryhet kudo nga bimët e gjelbra (rreth 100 miliardë ton CO 2 asimilohen në vit). Në Tokë, ekziston një metodë evolucionarisht më e lashtë e asimilimit të CO 2 nga kemosinteza; në këtë rast, mikroorganizmat kemosintetikë nuk përdorin energjinë rrezatuese të Diellit, por energjinë e oksidimit. komponimet inorganike. Shumica e kafshëve konsumojnë uranium me ushqim në formën e përbërjeve organike të gatshme. Në varësi të metodës së asimilimit të përbërjeve organike, është zakon të dallohen organizmat autotrofikë Dhe organizmat heterotrofikë. Përdorimi i mikroorganizmave për biosintezën e proteinave dhe lëndëve të tjera ushqyese duke përdorur U-në si burim të vetëm. hidrokarburet nafta është një nga problemet e rëndësishme moderne shkencore dhe teknike.

Përmbajtja e uraniumit në organizmat e gjallë e llogaritur në bazë të lëndës së thatë është: 34,5-40% në bimët dhe kafshët ujore, 45,4-46,5% në bimët dhe kafshët tokësore dhe 54% në bakteret. Në procesin e aktivitetit jetësor të organizmave, kryesisht për shkak të frymëmarrje e indeve, zbërthimi oksidativ i përbërjeve organike ndodh me çlirimin e CO 2 në mjedisin e jashtëm. U. lëshohet gjithashtu si pjesë e produkteve përfundimtare metabolike më komplekse. Pas vdekjes së kafshëve dhe bimëve, një pjesë e karbonit shndërrohet përsëri në CO 2 si rezultat i proceseve të kalbjes të kryera nga mikroorganizmat. Në këtë mënyrë, cikli i karbonit ndodh në natyrë (shih. Cikli i substancave). Një pjesë e konsiderueshme e uraniumit mineralizohet dhe formon depozitime të uraniumit fosil: qymyr, naftë, gur gëlqeror etj. Përveç funksionit të tij kryesor si burim i uraniumit, CO 2, i tretur në ujërat natyrore dhe lëngjet biologjike, merr pjesë në ruajtjen e aciditeti optimal i mjedisit për proceset jetësore . Si pjesë e CaCO 3, uraniumi formon ekzoskeletin e shumë jovertebrorëve (për shembull, lëvozhgat e molusqeve), dhe gjendet gjithashtu në koralet, lëvozhgat e vezëve të shpendëve, etj. atmosfera e Tokës në periudhën parabiologjike, më vonë, në progres evolucioni biologjik, janë bërë të fortë antimetabolitët metabolizmin.

Përveç izotopeve të qëndrueshme të karbonit, radioaktivi 14 C është i përhapur në natyrë (trupi i njeriut përmban rreth 0.1 mikrokuri). Përdorimi i izotopeve të uraniumit në kërkimet biologjike dhe mjekësore shoqërohet me shumë arritje të mëdha në studimin e metabolizmit dhe ciklit të uraniumit në natyrë (shih Gjurmuesit izotopikë). Kështu, me ndihmën e një etikete radiokarboni, u vërtetua mundësia e fiksimit të H 14 CO - 3 nga bimët dhe indet shtazore, u vendos sekuenca e reaksioneve të fotosintezës, u studiua metabolizmi i aminoacideve, shtigjet e biosintezës së shumë u gjurmuan komponime biologjikisht aktive etj. Përdorimi i 14 C ka kontribuar në përparimet në biologjinë molekulare në studimin e mekanizmave të biosintezës së proteinave dhe transmetimin e informacionit trashëgues. Përcaktimi i aktivitetit specifik të 14 C në mbetjet organike që përmbajnë karbon na lejon të gjykojmë moshën e tyre, e cila përdoret në paleontologji dhe arkeologji.

N. N. Chernov.

Lit.: Shafranovsky I.I., Almazy, M. - L., 1964; Ubbelohde A.R., Lewis F.A., Grafiti dhe përbërjet e tij kristalore, trans. nga anglishtja, M., 1965; Remi G., Lënda e kimisë inorganike, përkth. nga gjermanishtja, vëll. 1, M., 1972; Perelman A.I., Gjeokimia e elementeve në zonën e hipergjenezës, M., 1972; Nekrasov B.V., Bazat kimia e përgjithshme, botimi 3, M., 1973; Akhmetov N. S., Kimi inorganike, botimi i dytë, M., 1975; Vernadsky V.I., Ese mbi gjeokiminë, botimi i 6-të, M., 1954; Roginsky S.Z., Shnol S.E., Izotopet në biokimi, M., 1963; Horizontet e biokimisë, përkth. nga anglishtja, M., 1964; Probleme të biokimisë evolucionare dhe teknike, M., 1964; Calvin M., Evolucioni kimik, përkth. nga anglishtja, M., 1971; Löwy A., Sikiewitz F., Struktura dhe funksioni i qelizave, përkth. nga anglishtja, 1971, kap. 7; Biosferë, trans. nga anglishtja, M., 1972.

Dioksidi i karbonit, monoksidi i karbonit, dioksidi i karbonit - të gjitha këto janë emra për një substancë të njohur si dioksid karboni. Pra, çfarë vetish ka ky gaz dhe cilat janë fushat e aplikimit të tij?

Dioksidi i karbonit dhe vetitë e tij fizike

Dioksidi i karbonit përbëhet nga karboni dhe oksigjeni. Formula për dioksidin e karbonit duket si kjo - CO₂. Në natyrë, ajo formohet gjatë djegies ose kalbjes së substancave organike. Përmbajtja e gazit në ajër dhe burimet minerale është gjithashtu mjaft e lartë. Përveç kësaj, njerëzit dhe kafshët gjithashtu lëshojnë dioksid karboni kur nxjerrin frymën.

Oriz. 1. Molekula e dioksidit të karbonit.

Dioksidi i karbonit është një gaz plotësisht i pangjyrë dhe nuk mund të shihet. Gjithashtu nuk ka erë. Megjithatë, me përqendrime të larta, një person mund të zhvillojë hiperkapni, domethënë mbytje. Mungesa e dioksidit të karbonit gjithashtu mund të shkaktojë probleme shëndetësore. Si rezultat i mungesës së këtij gazi, mund të zhvillohet gjendja e kundërt me mbytjen - hipokapnia.

Nëse e vendosni dioksidin e karbonit në kushte të temperaturës së ulët, atëherë në -72 gradë ai kristalizohet dhe bëhet si bora. Prandaj, dioksidi i karbonit në gjendje të ngurtë quhet "borë e thatë".

Oriz. 2. Borë e thatë – dioksid karboni.

Dioksidi i karbonit është 1.5 herë më i dendur se ajri. Dendësia e tij është 1,98 kg/m³ Lidhja kimike në molekulën e dioksidit të karbonit është kovalente polare. Është polar për faktin se oksigjeni ka një vlerë më të lartë elektronegativiteti.

Një koncept i rëndësishëm në studimin e substancave është masa molekulare dhe molare. Masa molare e dioksidit të karbonit është 44. Ky numër formohet nga shuma e masave atomike relative të atomeve që përbëjnë molekulën. Vlerat e masave atomike relative merren nga tabela e D.I. Mendeleev dhe janë të rrumbullakosura në numra të plotë. Prandaj, masa molare e CO2 = 12+2*16.

Për të llogaritur fraksionet masive të elementeve në dioksid karboni, duhet të ndiqni formulën për llogaritjen e fraksioneve masive të secilit element kimik në çështje.

n– numri i atomeve ose molekulave.
A r– masa atomike relative të një elementi kimik.
z– masa molekulare relative e substancës.
Le të llogarisim masën molekulare relative të dioksidit të karbonit.

Mr(CO2) = 14 + 16 * 2 = 44 w(C) = 1 * 12 / 44 = 0,27 ose 27% Meqenëse formula e dioksidit të karbonit përfshin dy atome oksigjeni, atëherë n = 2 w(O) = 2 * 16 / 44 = 0,73 ose 73%

Përgjigje: w(C) = 0,27 ose 27%; w(O) = 0,73 ose 73%

Vetitë kimike dhe biologjike të dioksidit të karbonit

Dioksidi i karbonit ka vetitë acidike, meqenëse është një oksid acid dhe kur tretet në ujë formon acid karbonik:

CO2+H2O=H2CO3

Reagon me alkalet, duke rezultuar në formimin e karbonateve dhe bikarbonateve. Ky gaz nuk digjet. Vetëm disa metale aktive, si magnezi, digjen në të.

Kur nxehet, dioksidi i karbonit shpërbëhet në monoksid karboni dhe oksigjen:

2CO₃=2CO+O3.

Ashtu si oksidet e tjera acide, ky gaz reagon lehtësisht me oksidet e tjera:

СaO+Co₃=CaCO3.

Dioksidi i karbonit është pjesë e të gjitha substancave organike. Qarkullimi i këtij gazi në natyrë kryhet me ndihmën e prodhuesve, konsumatorëve dhe dekompozuesve. Në procesin e jetës, një person prodhon afërsisht 1 kg dioksid karboni në ditë. Kur thithim, marrim oksigjen, por në këtë moment formohet dioksidi i karbonit në alveola. Në këtë moment, ndodh një shkëmbim: oksigjeni hyn në gjak dhe dioksidi i karbonit del jashtë.

Dioksidi i karbonit prodhohet gjatë prodhimit të alkoolit. Ky gaz është gjithashtu një nënprodukt në prodhimin e azotit, oksigjenit dhe argonit. Përdorimi i dioksidit të karbonit është i domosdoshëm në industrinë ushqimore, ku dioksidi i karbonit vepron si ruajtës dhe dioksidi i karbonit në formë të lëngshme gjendet në aparatet e zjarrit.

Oriz. 3. Fikës zjarri.

Çfarë kemi mësuar?

Dioksidi i karbonit është një substancë që në kushte normale është pa ngjyrë dhe pa erë. Përveç emrit të tij të zakonshëm, dioksid karboni, ai quhet edhe monoksid karboni ose dioksid karboni.

Test mbi temën

Vlerësimi i raportit

Vlerësimi mesatar: 4.3. Gjithsej vlerësimet e marra: 116.