Углерод (лат.Carboneum,carbo-уголь)

Химические свойства Конфигурация внешней электронной оболочки атома Углерода 2s 2 2p 2. Для Углерода характерно образование четырех ковалентных связей, обусловленное возбуждением внешней электронной оболочки до состояния 2sp 3. Поэтому Углерод способен в равной степени как притягивать, так и отдавать электроны. Химическая связь может осуществляться за счет sp 3 -, sp 2 - и sp- гибридных орбиталей, которым соответствуют координационные числа 4, 3 и 2. Число валентных электронов Углерода и число валентных орбиталей одинаково; это одна из причин устойчивости связи между атомами Углерода. Уникальная способность атомов Углерода соединяться между собой с образованием прочных и длинных цепей и циклов привела к возникновению громадного числа разнообразных соединений Углерода, изучаемых органической химией. В соединениях Углерод проявляет степени окисления -4; +2; +4.

Химическое взаимодействие: Взаимодействие с фтором.Углерод обладает низкой реакционной способностью, из галогенов реагирует только с фтором:С + 2F 2 = CF 4. Взаимодействие с кислородом.При нагревании взаимодействует с кислородом:2С + О 2 = 2СО,С + О 2 = СО 2,образуя оксиды СО и СО 2. Взаимодействие с другими неметаллами.Реагирует с серой:С + 2S = CS 2. Не взаимодействует с азотом и фосфором.Реагирует с водородом в присутствии никелевого катализатора, образуя метан:C + 2H 2 = CH 4..Взаимодействие с металлами.Способен взаимодействовать с металлами, образуя карбиды:Ca + 2C = CaC 2. Взаимодействие с водой.При пропускании водяных паров через раскаленный уголь образуется оксид углерода (II) и водород:C + H 2 O = CO + H 2. Восстановительные свойства Углерод способен восстанавливать многие металлы из их оксидов:2ZnO + C = 2Zn + CO 2. Концентрированные серная и азотная кислоты при нагревании окисляют углерод до оксида углерода (IV):C + 2H 2 SO 4 = CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O;C + 4HNO 3 = CO 2 + 4NO 2 + 2H 2 O.

Аллотропные модификации Углерод вещество с самым большим числом аллотропических модификаций(более 9 обнаруженных на данный момент).Углерод существует во множестве аллотропных модификаций с очень разнообразными физическими свойствами. Разнообразие модификаций обусловлено способностью углерода образовывать химические связи разного типа. Аллотропные модификации углерода по своим свойствам наиболее радикально отличаются друг от друга, от мягкого к твёрдому, непрозрачного к прозрачному, абразивного к смазочному, недорогого к дорогому. Эти аллотропы включают аморфные аллотропы углерода (уголь, сажа), нанопена, кристаллические аллотропы нанотрубка, алмаз, фуллерены, графит, лонсдейлит и церафит.аллотропических модификаций химические связи

Круговорот углерода в природе: Элементарный углерод находится в постоянном движении. Газообразный диоксид углерода (С02) сперва превращается в простые сахара путем фотосинтеза в зеленых растениях. Они расщепляются (при дыхании) и поставляют организму энергию, причем С02 снова возвращается в атмосферу Животные, питающиеся растениями, при метаболизме также преобразуют сахара и выделяют С02. Геологические процессы оказывают влияние на баланс углерода в масштабах земного шара: углерод исключается из кругооборота, когда накапливается в таких ископаемых, как уголь, нефть и газ. И наоборот, большие количества диоксида углерода выделяются в атмосферу при сжигании этих горючих материалов.

Биологическая роль углерода Углерод является элементом- органогеном. Его содержание в организме составляет 18% от общего веса, то есть более 12 кг для взрослого. Атомы углерода являются структурной основой всех органических соединений, образуя бесконечное множество различных веществ (известно несколько миллионов органических соединений). Органические соединения углерода являются одним из основополагающих факторов жизни на Земле.