Рубрика: Քիմիա

Ածխածին. Հետազոտական աշխատանք

Ածխածնի քիմիական նշանը C – ն է: Ատոմային թիվը 6 – ն է, ատոմային զանգվածը ` 12,011: Ածխածինը երկրորդ պարբերության 4 – րդ խմբի տարր է:  Ատոմի հիմնական վիճակի արտաքին էլեկտրոնային մակերևույթի դասավորվածությունն է 2s²p²։ Օքսիդացման կարևորագույն աստիճաններն են +2, +4, -4, վալենտականությունները՝ 4 և 2։

Ածխածին - Վիքիպեդիա՝ ազատ հանրագիտարան

Այն մարդուն հայտնի է անտիկ ժամանակներից: Բնության մեջ հանդիպում է ինչպես ազատ վիճակում, այնպես էլ միացությունների ձևով: Ածխածինն ազատ վիճակում տարածված է ալմաստի, գրաֆիտի, ածուխների ձևերով: Միացությունների ձևով այն գտնվում է նավթային կուտակումներում, օդում` ածխաթթվական գազի (CO2), իսկ Երկրի ընդերքում՝ կարբոնատների ձևով. կալցիումի կարբոնատը (CaCO3) առաջացնում է մարմարի, կավճի և կրաքարի կուտակումներ:

Մեծ քանակությամբ ածխածին են պարունակում բուսական ու կենդանական օրգանիզմները: Բույսերի համար ածխածնի հիմնական աղբյուրը ածխաթթվական գազն է, քանի որ բույսերն իրենց զարգացման համար անհրաժեշտ բոլոր նյութերն արևի ճառագայթների ազդեցությամբ սինթեզում են (այդ շարժընթացը կոչվում է լուսասինթեզ) ածխաթթվական գազից և ջրից, իսկ կենդանիներն ածխածինն ստանում են բույսերից` դրանցով սնվելով:

Գրաֆիտն ու ալմաստն ածխածնի բնական, իսկ կարբինը, պոլիկումուլենն ու ֆուլերենը արհեստական եղանակով ստացված տարաձևություններն են:

Գրաֆիտը մուգ մոխրագույն, անթափանց, շոշափելիս յուղոտ, մետաղական փայլով, դժվարահալ, մեծ ջերմա- և էլեկտրահաղորդականությամբ նյութ է: Գրաֆիտն ունի ատոմային բյուրեղացանց, որտեղ ածխածնի ատոմները դասավորված են զուգահեռ շերտերով: Շերտերի միջև կապը բավական թույլ է, այդ իսկ պատճառով գրաֆիտը հեշտությամբ շերտատվում է. մատիտով նկարելիս նրա թեփուկը պոկվում, մնում է թղթին: Այսինքն` մատիտ ունենալու համար մենք պարտական ենք գրաֆիտին: Գրաֆիտի խոշոր հանքավայրեր կան Ուկրաինայում, Ռուսաստանում (Ուրալ, Արևելյան Սիբիր), Չեխիայում, Գերմանիայում, Ավստրիայում, Հարավային Կորեայում, Մեքսիկայում: Գրաֆիտը կիրառվում է հրթիռաշինության, մետաղաձուլության, քիմիական մեքենաշինության մեջ, էլեկտրատեխնիկայում և միջուկային տեխնիկայում:

Կարբինը ստացվել է 1960 թ-ին Ռուսաստանում, ավելի ուշ հայտնաբերվել է բնության մեջ: Այն մուգ մոխրագույն, մանրաբյուրեղ փոշի է: Ունի գծային կառուցվածք, որտեղ ածխածնի ատոմները հաջորդականորեն միացած են միակի և եռակի կապերով: 

Պոլիկումուլենը ստացվել է 1969 թ-ին ` դարձյալ Ռուսաստանում: Այն մուգ դարչնագույն փոշի է: Ունի գծային կառուցվածք, որտեղ ածխածնի ատոմները միմյանց միացած են կրկնակի կապերով: Կարբինն ու պոլիկումուլենը կիսահաղորդիչ են և օժտված են լուսահաղորդականությամբ:

Ֆուլերենները (C60, C70, C76 և այլն) ստացվել են 1985 թ – ին ԱՄՆ-ում: C60 ֆուլերենի մոլեկուլը նման է ֆուտբոլի գնդակի: Ֆուլերեններն այդպես են կոչվել ի պատիվ ամերիկացի ճարտարապետ Ռ. Ֆուլերի, որն առաջինն է անգարները կառուցել այդ տիպի գմբեթների ձևով, որոնց մակերևույթները կազմված են զանազան հնգանկյուններից և վեցանկյուններից:

Ալմաստը բացառիկ կարծրության շնորհիվ, օգտագործվում են լեռնային ապարներում խորը անցքեր հորատելիս։ Ալմաստով հանդերձված հորատիչի հատուկ թագագլխիկները 10 անգամ մեծացնում են հորատման արագությունը։ Ալմաստե կտրիչներն ու շաղափները լայնորեն կիրառվում են կարծր համաձուլվածքներ, մետաղներ, ապակիներ, պլաստմասսաներ մշակելու համար։ Ալմաստից պատրաստում են բարակ մետաղալարեր (օրինակ՝ վոլֆրամի և պողպատի) ստանալու թելքակորզաններ։

Բժշկական նպատակների համար ածուխը պատրաստում են կոկոսի կեղևի այրմամբ։ Իսկ լաբորատոր անհրաժեշտությունների համար չայրվող խառնուրդներից զերծ ածուխ ստանում են շաքարի թերի այրումից։

Բնության մեջ ածխածնի շրջապտույտին մասնակցում են կենդանի օրգանիզմները: Ցամաքային և ջրային բույսերը լուսասինթեզի շնորհիվ կլանում են մթնոլորտում ու ջրային ավազանում պարունակվող ածխաթթվական գազը և սինթեզում ածխաջրեր: Կենդանիներն իրենց հերթին, սնվելով բույսերով, մասնակցում են ածխածնի շրջապտույտին: Տարիների ընթացքում ծովային բազմաթիվ կենդանիների դիակների կուտակումից առաջանում են կալցիումի կարբոնատից կազմված նստվածքներ:Իսկ ծովերում աճող կենդանի բուստերի շարքերը, որոնք նույնպես հիմնականում կազմված են կալցիումի կարբոնատից,  աստիճանաբար մահանալով, վերածվում են բուստային կղզիների: Ցամաքում կրաքարային մեծ կուտակումներն առաջացել են միլիոնավոր տարիների ընթացքում ծովային կենդանիների կմախքների քայքայումից: Այդ շարժընթացները երկար ժամանակով ածխածինը հանում են շրջապտույտից, և այդպիսի «դանդաղաշարժ» ածխածնի պաշարները շատ անգամ գերազանցում են մթնոլորտում և բնական ջրերում պարունակվող ածխածնի (CO2 – ի ձևով) քանակը: Մահացած կենդանի օրգանիզմների կուտակումները ժամանակի ընթացքում առաջացնում են տորֆ, ածուխներ, նավթ, հումուս: Վերջիններս նույնպես ածխածնի դանդաղ շարժվող ձևերն են: Բույսերը, կենդանիներն ու մարդիկ արտաշնչում են CO2  (միայն մարդիկ 1 տարվա ընթացքում արտաշնչում են 1 մլրդ տոննա CO2): Հողում և ջրում միկրոօրգանիզմների ազդեցությամբ օրգանական նյութերի քայքայման հետևանքով նույնպես առաջանում է CO(9): Ընդ որում ՝ հողի մակերևույթին մոտ CO2 – ի քանակն ավելի մեծ է, քան մթնոլորտի վերին շերտերում: Մթնոլորտը CO2 – ով հարստանում է նաև ածուխների, նավթի, բենզինի, փայտի այրման հետևանքով: Տարեցտարի մեծանում է մարդու տնտեսական գործունեության հետևանքով անջատված CO2 – ի քանակը (10), որը, դառնալով ջերմոցային էֆեկտի պատճառ, սպառնում է Երկրագնդի կլիմայի տաքացմանը: Բնական ջրերում լուծված CO2-ի քանակը նույնպես ավելանում է, որը մասամբ դանդաղեցնում է նրա կուտակումը մթնոլորտում:

Գիտնականները սինթետիկ ճանապարհով ստացել են բազմաթիվ ածխածնային միացություններ, որոնք բնության մեջ ընդհանրապես չեն հանդիպում: Ածխածինը ոչ մետաղ է. քիմիապես ակտիվ է միայն բարձր ջերմաստիճաններում, ընդ որում ՝ «ամորֆ» ածխածին – գրաֆիտ – ալմաստ շարքում քիմիական ակտիվությունն աստիճանաբար նվազում է: Ածխածինը, միանալով ջրածնին, առաջացնում է ածխաջրածիններ, որոնք կազմում են օրգանական քիմիայի հիմքը: Ածխածինը կարող է միաժամանակ միանալ ջրածնի և թթվածնի հետ ՝ առաջացնելով օրգանիզմների համար անհրաժեշտ ածխաջրեր:

Ածխածինը չի լուծվում օրգանական և անօրգանական լուծիչներում, լուծվում է մետաղներում (երկաթ, կոբալտ և այլն)։ Ածխածինը ոչ մետաղ է, քիմիապես ակտիվ է միայն բարձր ջերմաստիճաններում, ընդ որում «ամորֆ» ածխածինը, գրաֆիտ, ալմաստ շարքում ածխածնի քիմիական ակտիվությունը փոքրանում է։ Լավ վերականգնիչ է։ Միացություններում քառարժեք է, երբեմն նաև երկարժեք, հազվադեպ՝ եռարժեք։ Խիտ հիմքերը և թթուներն անգամ տաքացնելիս չեն ազդում ածխածնիի վրա։ Ածխածինը այրվում է օդում՝ առաջացնելով ածխածնի օքսիդներ՝ CO և CO2։ Միանում է  հալոգենների հետ ՝ առաջացնելով միացությունների շարք, որոնք ածխաջրածինների հալոգենածանցյալներն են։

Ածխածինը զբաղեցնում է երկրակեղևի զանգվածի 0.48 %-ը։ Կուտակվում է կենսոլորտում. կենդանական նյութերում պարունակվում է 18 % ածխածին, բնափայտում՝ 50 %, տորֆում՝ 62 %, բնական այրվող գազերում՝ 75 %, այրվող թերթաքարերում՝ 78 %, քարածխում և գորշ ածխում՝ 80 %, նավթում՝ 85 %, անտրացիտում (լավատեսակ քարածուխ)՝ 96 %։

Երկրակեղևի ածխածնի նշանակալի մասը կենտրոնացված է կրաքարերում և դոլոմիտներում։ +4 օքսիդացման աստիճանի ածխածինը մտնում է կարբոնատային ապարների և հանքանյութերի (կավիճ, կիր, մարմար, դոլոմիտներ) բաղադրության մեջ։ Ածխաթթու գազը՝ CO2, մթնոլորտի հիմնական բաղադրիչներից է (զանգվածի 0.046 %-ը)։ Ածխաթթու գազը լուծված վիճակում միշտ առկա է գետերի, լճերի և ծովերի ջրում։ Աստղերի, մոլորակների և երկնաքարերի մթնոլորտում հայտնաբերված են ածխածին պարունակող նյութեր։

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s