Суперспособности углерода

Углерод (С) – типичный неметалл; в периодической системе находится в 2-м периоде IV группе, главной подгруппе. Порядковый номер 6, Ar = 12,011.

Уголь, алмаз, сажа, графит, графен всё это — углерод. Способность углерода образовывать полимерные цепочки составляет огромный класс соединений на его основе, которых значительно больше, чем неорганических, их изучением занимается органическая химия. Но для начала окунёмся в историю.

Как открывали углерод

На рубеже XVII—XVIII вв, во времена теории флогистона, выдвинутая Иоганном Бехером и Георгом Шталем. Тогда эта теория предполагала наличие в каждом горючем теле невесомый флюид - флогистон, который бы улетучивался в процессе горения. Из-за того что в процессе горения угля, остаётся лишь небольшое количество золы, химики предполагали, что уголь — это почти чистый флогистон и этим в том числе объясняли "флогистирующее" действие угля — его способность восстанавливать металлы из «известей» и руд.

Поздние приверженцы этой теории, например: Рене Ремюр и Улаф Бергман, предполагали, что углерод — элементарное вещество. Впервые таковым уголь был признан Антуаном Лавуазье, исследовавшим процесс сжигания в воздухе и кислороде угля и других веществ. Позднее понятие "углерод", стало появляться в трудах и других выдающихся химиков.

События, связанные с исследованием углерода

1694 год — Отождествление алмаза с углеродом. Итальянские учёные Джон Аверани и К.-А. Тарджони при попытке сплавить несколько мелких алмазов в один крупный обнаружили, что при сильном нагревании алмаз сгорает, как уголь. В 1772 году Антуан Лавуазье установил, что при сгорании алмаза образуется диоксид углерода. В 1814 году Гемфри Дэви и Майкл Фарадей окончательно доказали, что алмазявляется химическим родственником угля и графита.

1789 год — Открытие графита. Он известен с давних времён, к сожалению, из-за сходства рисунков этим минералом с другими минералами, например, с молибденом, неизвестно применяли его тогда или нет. Но именно в 1789 году Абраамом Вернером впервые был предложен термин "Графит".

1991 год — Открытие Углеродных нанотрубок. Хотя общеизвестным является факт наблюдения структуры многостенных нанотрубок Сумио Иидзимой в 1991 г, существуют более ранние свидетельства открытия углеродных нанотрубок. Так, например в 1974—1975 гг. Эндо и др. опубликовали ряд работ с описанием тонких трубок с диаметром менее 100 Å, приготовленных методом конденсации из паров, однако более детального исследования структуры не было проведено.

Наше время

В наше время углерод и материалы, изготовленные с его участием встречаются везде: нефть, природный газ, полимеры, авиационные запчасти, детали крыльев, провода и кабели, электро-изоляция, углеволокно, не говоря уже об углеродных нанотрубках. Даже в человеке углерода около 17кг!

Многообразие форм углерода

Аллотропные формы углерода:

a) лонсдейлит;

б) алмаз;

в) графит;

г) аморфный углерод;

д) C60 (фуллерен);

е) графен;

ж) однослойная нанотрубка

Минусы и плюсы

Минусы:

• Содержание углерода в земной коре составляет всего около 0,15%.
• Сложность синтеза соединений и огромные энергозатраты
• В производстве большинства соединений — неэкологичен
• Сложно найти в чистом виде

Плюсы:

• Широта возможностей
• Высокая изученность
• Дешевизна
• Высокая распространённость аллотропных модификаций
• Разнообразие форм

Эпилог

Углерод — самое удивительное вещество на нашей планете. С широтой возможностей и количеством форм, не сравнится ни один химический элемент. Я уверен, что за ним будущее. На этом слове и заканчивается цикл материалов, посвящённых необычным и фантастическим веществам нашего мира. Подписывайтесь, комментируйте и делитесь данным материалом и другими фактами нашего канала.

Спасибо за прочтение!