Карбонаты углерода в природе

Карбонаты

Карбонаты (технический язык) или карбонаты представляют собой неорганические соли и органические сложные эфиры по определению неорганической угольной кислоты (H 2 CO 3 ). Две серии солей являются производными бипротонной (двухосновной) кислоты, а именно гидрокарбонаты , которые также называют первичными карбонатами, с общей формулой M I HCO 3 и вторичные карбонаты с общей формулой M I 2 CO 3 . Вторичные карбонаты основаны на дважды отрицательно заряженном карбонат-ионе CO 3 2– .

Сложные эфиры угольной кислоты с общей структурной формулой R 1 -O — ​​C (= O) -O — R 2 , где R 1 и R 2 представляют собой углеродсодержащие алкильные или арильные радикалы, также называются карбонатами и описываются как угольные сложные эфиры кислот . Полимерные карбонаты имеют общую структурную формулу (O — R — O — C (= O) -) n и обрабатываются поликарбонатами .

Сложные эфиры ортоуглеродной кислоты со структурной формулой C (OR) 4 являются производными ортоуглеродной кислоты (C (OH) 4 ), которая не существует в свободной форме .

Оглавление

характеристики

Карбонат- анион полностью плоский, с валентными углами 120 ° между отдельными атомами кислорода . Расстояния всех трех атомов O до центрального атома углерода одинаковы и, примерно, 130 мкм, находятся между длиной одинарных связей CO (143 мкм) и двойных связей C = O (123 мкм).

Карбонаты представляют собой ионные соли и поэтому обычно являются твердыми кристаллическими веществами при комнатной температуре. Карбонат-анион не придает никакого собственного цвета соединениям, так что их цвет может определяться соответствующим катионом . Карбонаты не имеют запаха. За исключением карбонатов щелочных металлов, они лишь слабо растворимы в воде, так что большая часть ионов металлов осаждается в водном растворе, когда они реагируют с карбонатами щелочных металлов.

Вхождение

Карбонаты встречаются в природе повсюду, в основном в виде различных минералов . В систематике минералов по Струнцу (9-е издание) они образуют общий минеральный класс вместе с соответствующими нитратами . В устаревшем 8-м издании системы Струнца и в системе минералов Дана, используемой в англоязычном мире, бораты также включены в этот класс.

Важные или хорошо известные представители карбонатов включают витерит карбоната бария ; в карбонаты кальция арагонит , кальцит и ватерита ; карбонат железа сидерит ( железный шпат ); основной медной карбонаты азурит и малахит ; карбонат магния магнезита ; марганца карбонат родохрозит ( марганец шпат ); в карбонатах натрия гейлюссит , Natrit , Pirssonit , карбонат натрия и троны , то карбонат цинк смитсонит ( каламин ) и бастназит в качестве сырья для производства редкоземельных металлов . Другими представителями семейства карбонатов являются доломит ( карбонат кальция и магния ) и «поташ» ( карбонат калия ), который в природе известен только как смесь веществ . Общее количество углерода, содержащегося в литосфере, составляет около 2,9 · 10 16 т .

Кроме того, гидросфера океанов, озер и рек также содержит большое количество растворенных карбонатов, и почти все живые существа содержат растворенные карбонаты или используют нерастворимые карбонаты в качестве структурного вещества. С геологической точки зрения карбонаты встречаются в основном в виде осадочных пород ( известняк ), редко — метаморфических пород или даже магматических пород ( карбонатит ).

Источник

Что такое карбонаты

Карбонаты — многочисленная группа минералов, которые имеют широкое распространение. К минералам класса карбонатов относятся соли угольной кислоты, чаще всего это соли кальция, магния, натрия, меди. Всего в этом классе известно около 100 минералов. Некоторые из них очень широко распространены в природе, например кальцит и доломит.

В структурном отношении все карбонаты относятся к одному основному типу — анионы [CO3]2-представляют собой изолированные радикалы в форме плоских треугольников.

Большинство карбонатов безводные простые соединения, главным образом Ca, Mg и Fe с комплексным анионом [CO3]2-.

Менее распространены сложные карбонаты, содержащие добавочные анионы (OH)-, F-и Cl-.

Карбонаты природные

Среди наиболее распространённых безводных карбонатов различают карбонаты тригональной и ромбической сингоний. Карбонаты обычно имеют светлую окраску: белую, розовую, серую и т.д., исключение представляют карбонаты меди, имеющие зелёную или синюю окраску. Твёрдость карбонатов около 3-4.5; плотность невелика, за исключением карбонатов Zn, Pb и Ba.

Важным диагностическим признаком является действие на карбонаты кислот (HCl и HNO3), от которых они в той или иной степени вскипают с выделением углекислого газа.

По происхождению карбонаты осадочные (биохимические или химические осадки) или осадочно-метаморфические минералы; выделяются также поверхностные, характерные для зоны окисления и иногда низкотемпературные гидротермальные карбонаты.

Главные минералы-карбонаты

Группа Минерал Сингония Твердость
Кальцита Кальцит СаСОз Триг. 3
Родохрозит МпСОз 3,5-4,5
Магнезит MgCOз 4-4,5
Сидерит РеСОз » 3,5-4,5
Смитсонит ZnCO3 5
Доломита Доломит CaMg(COз)2 » 3,5-4
Арагонита Арагонит СаСОз Ромб. 3,5-4
Витерит ВаСОз 3 — 3,5
Стронцианит SrCO3 3,5-4
Церуссит · 10H2O Мон.
Нахколит NaHCO3 » 2,5
Натрон 1 — 1,5
Шортита Шортит Ромб. 3
Ниеререита НиеререитNa2Ca(CO3)2 » 3

Многие из широко распространенных карбонатов, в особенности же кальцит, магнезит, сидерит, доломит, имеют сходные черты морфологии кристаллов, близкие физические свойства, встречаются в одинаковых агрегатах и часто имеют переменный химический состав.

Поэтому бывает трудно, а порой невозможно различить их по внешним признакам, твердости, спайности. Издавна используется про­стой прием диагностики карбонатов по характеру их реакции с соляной кислотой.

Для этого наносят каплю разбавленной (1 : 10) кислоты на зерно карбоната.

Каль­цит реагирует активно, и капля раствора вскипает от выделяющихся пузырьков СО2, доломит реагирует слабо, только в порошке, а магнезит — при нагревании.

Более надежные результаты дают следующие лабораторные исследования: точное определение их показателей преломления; проведение микрохимических реакций на отполированных пластинках пород с реактивами, красящими разные минералы в различные цвета; термический анализ (определение температуры разложения минерала, у каждого карбоната она своя); рентгеновские исследования.


Карбонатовые отложения

Самым распространённым карбонатом является кальцит.

Прозрачный кальцит называют исландским шпатом, непрозрачный известковым шпатом. Кальцит формирует такие породы, как известняк и мел.

Подавляющее количество кальцита сформировалось за счёт биогенного его накопления. В то же время известен и кальцит гидротермального происхождения. В почвах кальцит накапливается в результате реакции кальция, высвободившегося при выветривании, с углекислым газом почвенного воздуха; особенно часто богаты кальцитом почвы засушливых областей. Кальцит и доломит формируют мрамор.

Сидерит типичный минерал болотных руд; достаточно редко отмечается его эндогенное происхождение. Малахит красивый поделочный камень; как и близкий к нему по составу и свойствам минерал азурит Сu3(СО3)2(ОН)2, он образуется на поверхности Земли в результате окисления сульфидов меди.

Применение карбонатов

Карбонаты кальция, магния, бария и др. применяют в строительном деле, в химической промышленности, оптике и др. В технике, промышленности и быту широко применяется сода (Na2CO3 и NaHCO3): при производстве стекла, мыла, бумаги, как моющее средство, при заправке огнетушителей, в кондитерском деле.

Кислые карбонаты выполняют важную физиологическую роль, являясь буферными веществами, регулирующими постоянство реакции крови.

Класс карбонатов

Карбонатами называются соли угольной кислоты (Н2СО3). Класс карбонатов насчитывает около 80 представителей.

Эти минералы очень широко распространены в верхней части литосферы. Их сред­нее содержание в земной коре составляет 1,5 мае. %.

Кальцит СаСО3, или известковый шпат. Название произошло от латинского calcis — известь. Содержит примеси Мg, Мn, Fе, иногда Zn, Cо, Sг, Рb и др. Водяно-прозрачная, бесцветная раз­новидность кальцита с сильным двупреломлением называется ис­ландский шпат, или оптический кальцит.

Полосчатые выделения кальцита называют кальцитовым, или мраморным, ониксом.

Форма выделения — кристаллы призматической, таблитчатой, реже пластинчатой, иногда дисковидной формы, ромбоэдры и скаленоэдры.

Могут образовывать двойники, щетки, друзы. Агре­гаты зернистые, а также в виде мелко- и скрытокристаллических натечных форм — корок, почек, желваков, сталактитов, сталагмитов и т.д., могут образовывать конкреции и оолиты, секреции и миндалины.

Цвет — чаще всего белый и желтовато-белый, но в зависимо­сти от примесей может быть разных цветов, вплоть до черного (от примеси битума).

Черта — белая, светлая.

Блеск — стеклянный, более яркий на поверхностях спайности, чем на гранях.

Прозрачность — минерал от прозрачного (исландский шпат) до просвечивающего по тонкому краю.

Спайность — совершенная в трех направлениях по ромбоэдру.

Излом — как правило, по спайности, ровный, ступенчатый.

Твердость — 3.

Плотность — 2,6 — 2,8 г/см3.

Особые свойства — бурно реагирует с соляной кислотой.

Происхождение.

1. Осадочное, биогенное и хемогенное, глав­ным образом в виде известняков, мергеля и мела. 2. Гидротермаль­ное, в жилах.

3. Магматическое, в карбонатитах. 4. Контактово-метаморфическое, в скарнах. Кальцитовые породы, известняки, мел и мергели широко развиты в пределах Русской плиты, осо­бенно в Центральных районах России, месторождения мрамора известны на Урале, исландский шпат добывается в бассейне реки Нижняя Тунгуска.

Применение — как сырье для производства строительного кам­ня, извести, цемента; метаморфически измененные известняки — мраморы — прекрасный облицовочный материал; в металлурги­ческой промышленности в качестве флюсов; в химической промышленности для производства соды; в сельском хозяйстве для известкования почв; исландский шпат используют в оптических приборах; выделения кальцита с красивым оттенком или рисун­ком применяется в ювелирном и камнерезном деле.

Доломит СаМg(СO3)2.Назван в честь французского инженера и минералога Доломье (1750—1801), впервые описавшего доло­митовые отложения.

Часто содержит примесь двухвалентного Fе, Мg, Мn.

Форма выделения — чаще всего пористые землистые массы, реже почковидные, оолитовые агрегаты. Также встречается в виде кри­сталлических зернистых агрегатов.

Цвет — в землистых массах обычно грязно-белый, желтоватый и буроватый.

В кристаллических агрегатах — серовато-белый, го­лубовато-белый, реже с зеленоватым оттенком.

Черта — белая, светло-желтая или светло-серая.

Блеск — стеклянный по граням кристаллов.

В землистом агрега­те матовый.

Прозрачность — минерал от просвечивающегося до непрозрач­ного.

Спайность — совершенная по ромбоэдру.

Излом — обычно по спайности, косо ступенчатый.

Твердость — 3,5 — 4.

Плотность — 2,8 — 2,9 г/см3.

Особые свойства — с соляной кислотой реагирует в порошке.

Реакция не бурная, что служит основным отличием от кальцита.

Происхождение. 1. В основном осадочное.

2. Может быть гидро­термальным, в жилах, и гидротермально-метасоматическим за счет преобразования известняков. Широко распространен на Русской платформе, Урале, Сибири.

Применение — для производства строительных материалов, це­мента, огнеупорных изделий; как флюс в металлургии, в хими­ческой промышленности и сельском хозяйстве.

Магнезит МgСО3, магнезитовый шпат, горький шпат.

Назван по области Магнезиа в Фессалии (Греция). Содержит примесь двух­валентного железа и никеля.

Форма выделения — кристаллы ромбоэдрические, редко при­зматические.

Встречается в виде кристаллических зернистых агрегатов и скрытокристаллических фарфоровидных масс.

Цвет — белый.

Черта — белая, бесцветная.

Блеск — стеклянный.

Прозрачность — прозрачный по тонкому краю, непрозрачный минерал.

Спайность — совершенная в трех направлениях по ромбоэдру.

Излом — по спайности ступенчатый. У фарфоровидных выделе­ний излом раковистый, неровный.

Твердость — 4 — 4,5.

У фарфоровидного до 7 за счет примеси опала.

Плотность — 3 г/см3.

Особые свойства — в соляной кислоте разлагается только в по­рошке и при нагревании.

Происхождение — эндогенное, гидротермальное, гидротермально-матасоматическое и экзогенное, при изменении богатых маг­нием ультраосновных пород.

Крупнейшие в России месторожде­ния — Саткинское вблизи города Златоуст на Урале и Савинское в Иркутской области.

Применение — для производства различных огнеупоров, магне­зиального цемента; в металлургии, химической и фармацевтичес­кой промышленности, а также при производстве керамики и бу­маги.

Сидерит FеСО3, железный шпат.

Название произошло от гре­ческого sideros — железо. Часто содержит примеси Мn, Мg, Са.

Форма выделения — кристаллы в виде уплощенных ромбоэдров. Грани кристаллов часто линзовидно изогнуты. Реже встречаются таблитчатые и призматические кристаллы.

Агрегаты зернистые, землистые, плотные, иногда слагают шаровидные конкреции (сферосидерит).

Цвет — от светло-желтого до бурого, коричневого и черного.

Черта — бесцветная. У измененных (лимонитизированных) вы­делений — бурая, ржаво-бурая.

Блеск — сильный стеклянный, иногда с буроватой побежало­стью.

Прозрачность — от просвечивающего по краю до непрозрачного.

Спайность — совершенная по ромбоэдру.

Излом — ступенчатый по спайности, зернистый.

Твердость — 4 — 4,5.

Плотность — 3,7 — 3,9 г/см3.

Особые свойства — растворяется в подогретой соляной кисло­те, кислота при этом желтеет.

Происхождение.

1. Гидротермальное, в жилах и линзах вместе с сульфидами полиметаллов; гидротермально-метасоматическое при замещении известняков и доломитов (Байкальское месторожде­ние на Южном Урале). 2. Осадочным путем, слои и линзы, конк­реционные и оолитовые выделения. 3. Метаморфическое — при метаморфизме месторождений магнетитовых и силикатных желез­ных руд.

Применение — как важная руда на железо для производства мяг­ких сортов стали.

Карбонат-ион

Карбонат-ион является анионом угольной кислоты. Эта кислота в свободном состоянии неизвестна, так как поч­ти полностью распадается на С02 и воду. Угольная кислота очень слабая кислота и ее соли щелочных ме­таллов в значительной степени подвергаются гидролизу.

1. Хлорид бария ВаС12 из растворов карбонатов осаждает на холоду белый осадок карбоната бария:

ВаС12 + Na2C03 = BaC03J + 2NaCI, Ва2+ + СО§- = BaC03|.

Осадок легко растворим в разбавленных соляной и азотной кислотах и в уксусной кислоте.

При кипячении или при стоянии он становится кристаллическим и зна­чительно более плотным.

К 5 каплям раствора карбоната натрия добавляют раствор хлорида бария и наблюдают растворение осадка в разбавленных кис­лотах.

2. Кислоты разлагают все карбонаты с бурным выделением диоксида углерода:

Na2C03 + 2НС1 == 2NaCl + C02f + Н20.

Эта реакция очень характерна для карбонатов, так как выделение S02 при разложении сульфитов кислотами протекает не так бурно.

Выполнение реакции. К 2 каплям раствора Na2C03 прибавляют по каплям разбавленную соляную или какую либо другую кислоту.

Наблюдают бурное вы­деление газа.

3. Нитрат серебра AgN03 из растворов карбонатов
осаждает карбонат серебра — осадок белого цвета.

2AgN03 + Na2C03 = Ag2C03J + 2NaN03, 2Ag+ + CO!- = Ag2C03|.

Карбонат серебра легко растворим в разбавленной азотной кислоте и растворе аммиака вследствие реакции комплексообразования.

При растворении в кислоте на­блюдается интенсивное выделение диоксида углерода.

При нагревании происходит почти полный гидролиз карбоната серебра:

Ag2C03 + 2H20 -я—>• 2AgOH + H2C03.

‘ AgsO| НаО Н20 CO,t

В осадке остается оксид серебра (грязно-коричневого цвета).

К 5 каплям раствора карбоната натрия Na2C03 прибавляют 5 капель раствора нитрата серебра AgN03. Полученный раствор с осадком делят на три части и наблюдают характер растворения осадка в аммиаке и разбавленной HN03, а также гидро­лиз осадка при нагревании.

Источник

Кислородные соединения углерода. Угольная кислота и её соли. Карбонаты, их роль в организме.

В соответствии с возможными степенями окисления атома углерода, он образует два оксида: CO (оксид углерода(2)) – угарный газ, CO2 (оксид углерода (4)) – углекислый газ.

Оксид углерода (2) получают из муравьиной кислоты при нагревании в присутствии концентрированной серной кислоты как водоотнимающего средства:

Оксид угдерода (4) получают действием кислоты на твердые карбонаты:

Физические свойства.

Оксид углерода (2) – угарный газ, бесцветный, без запаха, немного легче воздуха, плохо растворим в воде, ЯДОВИТ!

Оксид углерода (4) – углекислый газ бесцветный, без запаха, малорастворим в воде, тяжелее воздуха, является солеобразующим оксидом.

Химические свойства.

1. Взаимодействие с кислородом:

2. Взаимодействие с оксидом меди (2):

CO + CuO = Cu + CO2

1. Взаимодействует с основными оксидами:

2. Взаимодействует с основаниями:

Угольная кислота и ее соли.

Угольная кислота существует только в растворе. Её можно получить растворением оксида углерода (4) в воде:

При нагревании угольная кислота разлагается на оксид углерода (4) и воду, эта реакция обратима.

Угольная кислота образует два ряда солей: средние – карбонаты и кислые – гидрокарбонаты. Например, Na2CO3 – карбонат натрия, NaHCO3 – гидрокарбонат натрия.

Соли угольной кислоты – устойчивые соединения. Их получают, пропуская оксид углерода (4) через раствор щелочи:

При длительном пропускании оксида углерода (4) через раствор щелочи образуется кислая соль:

Все гидрокарбонаты хорошо растворимы в воде в отличие от карбонатов, из которых растворимы только карбонаты щелочных металлов и аммония.

Химические свойства.

1. Карбонаты и гидрокарбонаты при действии даже слабых кислот разлагаются с выделением CO2:

2. Растворимые карбонаты взаимодействуют с другими растворимыми солями:

3. При нагревании многие карбонаты разлагаются с выделением CO2:

а гидрокарбонаты переходят в карбонаты:

Карбонаты кальция (пищевая добавка Е170) – это обычный белый мел. Краситель Е170 представляет собой химическое соединение — соль угольной кислоты, нерастворимую вводе и этаноле. В природе карбонаты кальция распространены достаточно широко, встречаются в виде минералов кальцита, арагонита и ватерита. Большинство групп беспозвоночных (моллюски, губки) состоят из различных форм карбоната кальция. Пищевая добавка Е170 обычно поставляется на производство в виде мелкого белого порошка. Химическая формула карбоната кальция (красителя Е170): CaCO3.

Вопрос№55.

Кремний распространение в природе. Важнейшие минералы и горные породы, содержащие кремний (силикаты).

Содержание кремния в земной коре составляет по разным данным 27,6—29,5 % по массе. Таким образом по распространённости в земной коре кремний занимает второе место после кислорода. Концентрация в морской воде 3 мг/л.

Чаще всего в природе кремний встречается в виде кремнезёма — соединений на основе диоксида кремния (IV) SiO2 (около 12 % массы земной коры). Основные минералы, образуемые диоксидом кремния — это песок (речной и кварцевый), кварц и кварциты, кремень. Вторую по распространённости в природе группу соединений кремния составляют силикаты и алюмосиликаты.

Вопрос№56.

Кремниевый ангидрид. Кремниевая кислота и её соли. Их значение.

Oксид кремния(IV) (диоксид кремния, кремнезём) SiO2) — бесцветные кристаллы, tпл 1713—1728 °C, обладают высокой твёрдостью и прочностью.

· Относится к группе кислых оксидов

· При нагревании взаимодействует с основными оксидами и щелочами

· Растворяется в плавиковой кислоте

· SiO2 относится к группе стеклообразующих оксидов, т.е. склонен к образованию переохлажденного расплава — стекла.

· Диэлектрик (электрический ток не проводит)

Кремниевая кислота (H2SiO3) – кислота очень слабая, в воде мало растворима. При нагревании легко распадается аналогично угольной кислоте:

Соли кремниевой кислоты называются силикатами. Их состав обычно изображают формулой в виде соединений оксидов элементов. Например, силикат кальция CaSiO3 можно выразить так: СаO•SiO2.

Силикаты обычно нерастворимы в воде. Исключение составляют силикаты натрия и калия, получаемые сплавлением SiO2 с соответствующими гидроокисями или карбонатами, например:

Вопрос№57.

Подгруппа меди: характеристика. Распространение меди в природе, ее свойства, применение. Оксиды и гидроксиды меди. Соли двухвалентной меди. Комплексные соединения меди. Медь как микроэлемент. Медьсодержащие пестициды. Применение соединений меди в животноводстве. Серебро. Антисептические свойства соединений серебра.

Распространение в природе. Среднее содержание М. в земной коре (кларк) 4,7·10 -3 % (по массе), в нижней части земной коры, сложенной основными породами, её больше (1·10 -2 %), чем в верхней (2·10 -3 %), где преобладают граниты и другие кислые изверженные породы. М. энергично мигрирует как в горячих водах глубин, так и в холодных растворах биосферы; сероводород осаждает из природных вод различные сульфиды М., имеющие большое промышленное значение. Среди многочисленных минералов М. преобладают сульфиды, фосфаты, сульфаты, хлориды, известны также самородная М., карбонаты и окислы.

М. — важный элемент жизни, она участвует во многих физиологических процессах. Среднее содержание М. в живом веществе 2·10 -4 %, известны организмы — концентраторы М. В таёжных и других ландшафтах влажного климата М. сравнительно легко выщелачивается из кислых почв, здесь местами наблюдается дефицит М. и связанные с ним болезни растений и животных (особенно на песках и торфяниках). В степях и пустынях (с характерными для них слабощелочными растворами) М. малоподвижна; на участках месторождений М. наблюдается её избыток в почвах и растениях, отчего болеют домашние животные.

В речной воде очень мало М., 1·10 -7 %. Приносимая в океан со стоком М. сравнительно быстро переходит в морские илы. Поэтому глины и сланцы несколько обогащены М. (5,7·10 -3 % ), а морская вода резко недосыщена М. (3·10 -7 %).

В морях прошлых геологических эпох местами происходило значительное накопление М. в илах, приведшее к образованию месторождений (например, Мансфельд в ГДР). М. энергично мигрирует и в подземных водах биосферы, с этими процессами связано накопление руд М. в песчаниках.

Химические свойства

Химическая активность небольшая, убывает с увеличением атомного номера.

Медь и её соединения

Получение

CuO + CO = Cu + CO2

2CuSO4 + 2H2O = 2Cu + O2­ + 2H2SO4
(на катоде) (на аноде)

Химические свойства

Взаимодействует с неметаллами при высоких температурах:

Медь стоит в ряду напряжений правее водорода, поэтому не реагирует с разбавленными соляной и серной кислотами, но растворяется в кислотах – окислителях:

Применение. Большая роль М. в технике обусловлена рядом её ценных свойств и прежде всего высокой электропроводностью, пластичностью, теплопроводностью. Благодаря этим свойствам М. — основной материал для проводов; свыше 50 % добываемой М. применяют в электротехнической промышленности. Все примеси понижают электропроводность М., а потому в электротехнике используют металл высших сортов, содержащий не менее 99,9 % Cu. Высокие теплопроводность и сопротивление коррозии позволяют изготовлять из М. ответственные детали теплообменников, холодильников, вакуумных аппаратов и т. п. Около 30—40 % М. используют в виде различных сплавов, среди которых наибольшее значение имеют латуни (от 0 до 50 % Zn) и различные виды бронз; оловянистые, алюминиевые, свинцовистые, бериллиевые и т. д. (подробнее см. Медные сплавы). Кроме нужд тяжёлой промышленности, связи, транспорта, некоторое количество М. (главным образом в виде солей) потребляется для приготовления минеральных пигментов, борьбы с вредителями и болезнями растений, в качестве микроудобрений, катализаторов окислительных процессов, а также в кожевенной и меховой промышленности и при производстве искусственного шёлка.

Соединения одновалентной меди

Встречаются либо в нерастворимых соединениях (Cu2O, Cu2S, CuCl), либо в виде растворимых комплексов (координационное число меди – 2):

Оксид меди (I) — красного цвета, получают восстановлением соединений меди (II), например, глюкозой в щелочной среде:

Соединения двухвалентной меди

Оксид меди (II) — чёрного цвета. Восстанавливается под действием сильных восстановителей (например, CO) до меди. Обладает основным характером, при нагревании растворяется в кислотах:

Гидроксид меди (II) Cu(OH)2 — нерастворимое в воде вещество светло-голубого цвета. Образуется при действии щелочей на соли меди (II):

При нагревании чернеет, разлагаясь до оксида:

Типичное основание. Растворяется в кислотах.

Растворяется в растворе аммиака с образованием комплексного соединения (координационное число меди – 4) василькового цвета (реактив Швейцера, растворяет целлюлозу):

Малахит Cu2(OH)2CO3. Искусственно можно получить по реакции:

Медь как микроэлемент.Медь присутствует во всех организмах и принадлежит к числу микроэлементов, необходимых для их нормального развития. В растениях и животных содержание меди варьируется от 10 –15 до 10 –3 %. Мышечная ткань человека содержит 1·10 –3 % меди, костная ткань — (1-26)·10 –4 %, в крови присутствует 1,01 мг/л меди. Всего в организме среднего человека (масса тела 70 кг) содержится 72 мг меди. Основная роль меди в тканях растений и животных — участие в ферментативном катализе. Медь служит активатором ряда реакций и входит в состав медьсодержащих ферментов, прежде всего оксидаз, катализирующих реакции биологического окисления. Медьсодержащий белок пластоцианин участвует в процессе фотосинтеза. Другой медьсодержащий белок, гемоцианин, выполняет роль гемоглобина у некоторых беспозвоночных. Так как медь токсична, в животном организме она находится в связанном состоянии. Значительная ее часть входит в состав образующегося в печени белка церулоплазмина, циркулирующего с током крови и деставляющего медь к местам синтеза других медьсодержащих белков. Церулоплазмин обладает также каталитической активностью и участвует в реакциях окисления. Медь необходима для осуществления различных функций организма — дыхания, кроветворения (стимулирует усвоение железа и синтез гемоглобина), обмена углеводов и минеральных веществ. Недостаток меди вызывает болезни как растений, так и животных и человека. С пищей человек ежедневно получает 0,5-6 мг меди.

Сульфат меди и другие соединения меди используют в сельском хозяйстве в качестве микроудобрений и для борьбы с различными вредителями растений. Однако при использовании соединений меди, при работах с ними нужно учитывать, что они ядовиты. Попадание солей меди в организм приводит к различным заболеваниям человека. ПДК для аэрозолей меди составляет 1 мг/м 3 , для питьевой воды содержание меди должно быть не выше 1,0 мг/л.

Источник



Карбонаты природные

Карбонаты природные — (от лат. carbo, род. падеж carbonis уголь * a. native carbonates; н. naturliche Karbonate; ф. carbonates naturels; и. carbonatos nativos) класс минералов, солей угольной кислоты H2CO3. В природе известно св. 120 К. п. Выделяют:… … Геологическая энциклопедия

КАРБОНАТЫ ПРИРОДНЫЕ — класс минералов, соли угольной кислоты Н2СО3. Известно ок. 80 минеральных видов. По структурам выделяют островные (наиболее распространенные), цепочечные и слоистые карбонаты природные. Происхождение главным образом осадочное и гидротермальное.… … Большой Энциклопедический словарь

карбонаты природные — класс минералов, соли угольной кислоты Н2СО3. Известно около 80 минеральных видов. По структурам выделяют островные (наиболее распространённые), цепочечные и слоистые карбонаты природные. Происхождение главным образом осадочное и гидротермальное … Энциклопедический словарь

КАРБОНАТЫ ПРИРОДНЫЕ — класс минералов, солей угольной к ты. Известно св. 120 К. п. Различают гидрокарбонаты, нормальные и сложные К. п., содержащие также анионы ВО 33 , PO43 , SO42 , F , Сl . К. п. минералы с щелочными, щел. зем. металлами, а также с Fe и Мn, напр.,… … Химическая энциклопедия

КАРБОНАТЫ ПРИРОДНЫЕ — класс минералов, соли угольной кислоты Н2СО3. Известно ок. 80 минеральных видов. По структурам выделяют островные (наиб. распространённые), цепочечные и слоистые К. п. Происхождение гл. обр. осадочное и гидротермальное. Составляют ок. 1,7% земной … Естествознание. Энциклопедический словарь

КАРБОНАТЫ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ — (от лат. carbo, род. падеж carbonis уголь), соли угольной к ты. Существуют средние карбонаты (К.) с анионом СО 32 и кислые, или гидрокарбонаты (устар. бикарбонаты), с анионом HCO3 . К. кристаллич. в ва. Большинство средних солей металлов в… … Химическая энциклопедия

Карбонаты — соли угольной кислоты H2CO3. Различают нормальные (средние) К., с анионом СО32 (например, KHCO3), кислые К. (гидрокарбонаты или бикарбонаты), с анионом НСО 3 (например, КНСОз) и основные К. [например, Cu2(OH)2СОз минерал малахит]. В воде… … Большая советская энциклопедия

КАРБОНАТЫ — соли и эфиры угольной кислоты Н2СО3. Различают нормальные (средние) соли с анионом CO32 (напр., К2СО3) и кислые (гидрокарбонаты) с анионом НСО3 (напр., КНСО3). Природные карбонаты нормальные соли. Из синтетических карбонатов в технике широко… … Большой Энциклопедический словарь

КАРБОНАТЫ — [от лат. carbo (carbonis) уголь], класс минералов (около 80), природные соли угольной кислоты (Н2СО3); слагают штольни осадочных (известняки, доломиты и др.) и метаморфич. (мраморы) пород. Широко распространены в коре выветривания в зоне… … Экологический словарь

карбонаты — Соли угольной кислоты Н2СО3: норм. к. с анионом С032 (напр., KjCO.,), кислые к. с анионом НСО3 (напр., КНСО3) и осн. к. (напр., Сu2(ОН)2СО3 — минерал малахит). Нек рые природные, нормальные и осн. к. — весьма ценные металлич. руды: к … Справочник технического переводчика

Источник

Углерод в природе, где он находится и как, свойства, использование

углерод в природе это может быть найдено в алмазах, нефти и граффити, среди многих других сценариев. Этот химический элемент занимает шестое место в периодической таблице и находится в горизонтальном ряду или периоде 2 и столбце 14. Он неметаллический и четырехвалентный; то есть вы можете установить 4 химические связи общих электронов или ковалентных связей.

Углерод — это элемент с наибольшим изобилием в земной коре. Это изобилие, его уникальное разнообразие в образовании органических соединений и его исключительная способность образовывать макромолекулы или полимеры при температурах, обычно встречающихся на Земле, делают его общим элементом всех известных форм жизни.

Углерод существует в природе как химический элемент без объединения в форме графита и алмаза. Тем не менее, по большей части он объединяется с образованием химических соединений углерода, таких как карбонат кальция (CaCO).3) и другие соединения в нефти и природном газе.

Он также образует несколько минералов, таких как антрацит, уголь, лигнит и торф. Наибольшее значение углерода заключается в том, что он представляет собой так называемый «строительный блок жизни» и присутствует во всех живых организмах..

  • 1 Где находится углерод и в какой форме?
    • 1.1 Кристаллические формы
    • 1.2 Аморфные формы
    • 1.3 Нефть, природный газ и битум
    • 2.1 Химический символ
    • 2.2 Атомный номер
    • 2.3 Физическое состояние
    • 2,4 Цвет
    • 2.5 Атомная масса
    • 2.6 Точка плавления
    • 2.7 Точка кипения
    • 2.8 Плотность
    • 2.9 Растворимость
    • 2.10 Электронная конфигурация
    • 2.11 Количество электронов во внешнем или валентном слое
    • 2.12 Емкость канала
    • 2.13 Катенасьон
    • 3.1 Фотосинтез
    • 3.2 Дыхание и разложение
    • 3.3 Геологические процессы
    • 3.4 Вмешательство человеческой деятельности
    • 4.1 Нефть и природный газ
    • 4.2 Графит
    • 4.3 Алмаз
    • 4.4 Антрацит
    • 4.5 каменный уголь
    • 4.6 лигнит
    • 4.7 Торф

    Где находится углерод и в какой форме?

    Помимо того, что он является химическим компонентом, общим для всех форм жизни, углерод в природе присутствует в трех кристаллических формах: алмаз, графит и фуллерен..

    Есть также несколько аморфных минеральных форм угля (антрацит, лигнит, уголь, торф), жидких форм (разновидности масел) и соды (природный газ)..

    Кристаллические формы

    В кристаллических формах атомы углерода объединяются, образуя упорядоченные структуры с геометрическим пространственным расположением.

    графит

    Это мягкий сплошной черный цвет с блеском или металлическим блеском теплостойким (огнеупорным). Его кристаллическая структура представляет собой атомы углерода, соединенные в гексагональные кольца, которые, в свою очередь, соединяются вместе, образуя листы.

    Месторождения графита редки и были обнаружены в Китае, Индии, Бразилии, Северной Корее и Канаде..

    бриллиант

    Это очень твердое твердое вещество, прозрачное для прохождения света и намного более плотное, чем графит: значение плотности алмаза эквивалентно почти в два раза больше, чем у графита.

    Атомы углерода в алмазе соединяются в тетраэдрической геометрии. Аналогично, алмаз сформирован из графита, подвергнутого условиям очень высоких температур и давлений (3000 ° С и 100 000 атм).

    Большая часть алмазов находится на глубине от 140 до 190 км в мантии. Через глубокие извержения вулканов магма может переносить их на расстояния, близкие к поверхности.

    Алмазные месторождения имеются в Африке (Намибия, Гана, Демократическая Республика Конго, Сьерра-Леоне и Южная Африка), Америке (Бразилия, Колумбия, Венесуэла, Гайана, Перу), Океании (Австралия) и Азии (Индия)..

    фуллерены

    Это молекулярные формы углерода, которые образуют кластеры из 60 и 70 атомов углерода в почти сферических молекулах, похожих на футбольные мячи.

    Есть также фуллерены, меньшие, чем 20 атомов углерода. Некоторые формы фуллеренов включают углеродные нанотрубки и углеродные волокна.

    Аморфные формы

    В аморфных формах атомы углерода не объединяются, образуя упорядоченную и правильную кристаллическую структуру. Вместо этого они даже содержат примеси от других элементов.

    антрацит

    Это самый старый метаморфический минеральный уголь (который происходит от модификации горных пород под воздействием температуры, давления или химического воздействия жидкостей), поскольку его образование относится к первичной или палеозойской эре, каменноугольному периоду..

    Антрацит — это аморфная форма углерода, в которой содержание этого элемента выше: от 86 до 95%. Серо-черный и металлический глянец, тяжелый и компактный.

    Как правило, антрацит находится в зонах геологической деформации и составляет приблизительно 1% мировых запасов угля..

    Географически он встречается в Канаде, США, Южной Африке, Франции, Великобритании, Германии, России, Китае, Австралии и Колумбии..

    Каменный уголь

    Это минеральный уголь, осадочная порода органического происхождения, образование которой относится к эпохам палеозоя и мезозоя. Содержание углерода составляет от 75 до 85%..

    Это черный, он характеризуется непрозрачностью и имеет матовый и жирный вид, так как он содержит большое количество битумных веществ. Образуется при сжатии лигнита в палеозойскую эру, в каменноугольный и пермский периоды..

    Это самая распространенная форма угля на планете. В Соединенных Штатах, Великобритании, Германии, России и Китае имеются крупные месторождения угля..

    бурый уголь

    Это ископаемый минеральный уголь, образовавшийся в третичном возрасте из торфа при сжатии (высокие давления). Он имеет более низкое содержание углерода, чем уголь, от 70 до 80%.

    Это немного компактный материал, рассыпчатый (характеристика, которая отличает его от других углеродных минералов), коричневый или черный. Его текстура похожа на древесину, а содержание углерода колеблется от 60 до 75%..

    Это топливо с легким воспламенением, с низкой теплотворной способностью и более низким содержанием воды, чем торф.

    В Германии, России, Чехии, Италии (в регионах Венето, Тоскана, Умбрия) и Сардинии имеются важные шахты с бурым углем. В Испании месторождения лигнита находятся в Астурии, Андорре, Сарагосе и Ла-Корунья.

    торф

    Это материал органического происхождения, образование которого происходит из четвертичной эры, гораздо более поздней, чем предыдущие угли..

    Это коричневато-желтый цвет и выглядит как губчатая масса низкой плотности, в которой вы можете увидеть остатки растений от того места, где они произошли.

    В отличие от перечисленных выше углей, торф не происходит в результате процессов карбонизации древесного материала или дерева, а образуется в результате скопления растений — в основном трав и мхов — в болотистых районах в результате процесса карбонизации, который еще не завершен..

    Торф имеет высокое содержание воды; по этой причине требует использования сушки и уплотнения перед использованием.

    Имеет низкое содержание углерода (всего 55%); следовательно, он имеет низкую энергетическую ценность. Когда он подвергается сгоранию, его остаток золы в изобилии и выделяет много дыма.

    Существуют важные месторождения торфа в Чили, Аргентине (Огненная Земля), Испании (Эспиноса-де-Серрато, Паленсия), Германии, Дании, Голландии, России, Франции..

    Нефть, природный газ и битум

    Масло (с латыни Petrae, что означает «камень»; и олеум, что означает «нефть»: «каменная нефть») представляет собой смесь многих органических соединений — большинства углеводородов, — образующихся в результате анаэробного бактериального разложения (в отсутствие кислорода) органического вещества..

    Он образовался в недрах, на больших глубинах и в особых условиях, как физических (высокие давления и температуры), так и химических (присутствие определенных каталитических соединений) в процессе, который занял миллионы лет.

    Во время этого процесса C и H высвобождались из органических тканей и снова объединялись, образуя огромное количество углеводородов, которые смешиваются в соответствии с их свойствами, образуя природный газ, нефть и битум..

    Нефтяные месторождения планеты расположены в основном в Венесуэле, Саудовской Аравии, Ираке, Иране, Кувейте, Объединенных Арабских Эмиратах, России, Ливии, Нигерии и Канаде..

    Есть запасы природного газа в России, Иране, Венесуэле, Катаре, Соединенных Штатах, Саудовской Аравии и Объединенных Арабских Эмиратах, среди других..

    Физико-химические свойства

    Среди свойств углерода можно отметить следующие:

    Химический символ

    С.

    Атомный номер

    6.

    Физическое состояние

    Твердый, при нормальных условиях давления и температуры (1 атмосфера и 25 ° C).

    цвет

    Серый (графит) и прозрачный (алмаз).

    Атомная масса

    Точка плавления

    Точка кипения

    плотность

    растворимость

    Нерастворим в воде, растворим в четыреххлористом углероде CCl4.

    Электронная конфигурация

    Количество электронов во внешнем слое или валентности

    4.

    Пропускная способность

    4.

    сцепление

    Обладает способностью образовывать химические соединения в длинных цепях..

    Биогеохимический цикл

    Углеродный цикл представляет собой круговой биогеохимический процесс, посредством которого углерод может обмениваться между биосферой, атмосферой, гидросферой и земной литосферой..

    Знание этого циклического углеродного процесса на Земле позволяет продемонстрировать действия человека в этом цикле и его последствия для глобального изменения климата..

    Углерод может циркулировать между океанами и другими водоемами, а также между литосферой, почвой и недрами, атмосферой и биосферой. В атмосфере и гидросфере углерод существует в газообразной форме в виде СО2 (углекислый газ).

    фотосинтез

    Углерод в атмосфере поглощается наземными и водными организмами экосистем (фотосинтезирующими организмами)..

    Фотосинтез позволяет химической реакции между СО происходить2 и вода, опосредованная солнечной энергией и хлорофиллом из растений, для производства углеводов или сахаров. Этот процесс превращает простые молекулы с низким содержанием энергии CO2, H2O и кислород O2, в сложных молекулярных формах высокой энергии, которые являются сахарами.

    Гетеротрофные организмы, которые не могут осуществлять фотосинтез и являются потребителями в экосистемах, получают углерод и энергию при питании самих производителей и других потребителей..

    Дыхание и разложение

    Дыхание и разложение — это биологические процессы, которые выделяют углерод в окружающую среду в форме CO2 или СН4 (метан образуется при анаэробном разложении, то есть в отсутствие кислорода).

    Геологические процессы

    В результате геологических процессов и, как следствие, с течением времени, углерод анаэробного разложения может превращаться в ископаемое топливо, такое как нефть, природный газ и уголь. Кроме того, углерод также является частью других минералов и горных пород..

    Вмешательство человеческой деятельности

    Когда человек использует сжигание ископаемого топлива для получения энергии, углерод возвращается в атмосферу в виде огромных количеств СО2 которые не могут быть ассимилированы естественным биогеохимическим циклом углерода.

    Это избыток СО2 вызванный деятельностью человека отрицательно влияет на баланс углеродного цикла и является основной причиной глобального потепления.

    приложений

    Использование углерода и его соединений чрезвычайно разнообразно. Наиболее выдающийся со следующим:

    Нефть и природный газ

    Основное экономическое использование углерода заключается в его использовании в качестве углеводородного ископаемого топлива, такого как газообразный метан и нефть..

    Масло перегоняется на нефтеперерабатывающих заводах для получения различных производных, таких как бензин, дизельное топливо, керосин, асфальт, смазочные материалы, растворители и другие, которые, в свою очередь, используются в нефтехимической промышленности, которая производит сырье для пластмасс, удобрений, фармацевтической и лакокрасочной промышленности. среди прочих.

    графит

    Графит используется в следующих действиях:

    — Используется при изготовлении карандашей, смешанных с глинами.

    — Это часть производства огнеупорных кирпичей и тиглей, термостойких.

    — В различных механических устройствах, таких как шайбы, подшипники, поршни и прокладки.

    — Это отличная твердая смазка.

    — Из-за его электрической проводимости и его химической инертности, он используется в производстве электродов, углей электродвигателей..

    — Используется в качестве модератора на атомных электростанциях.

    бриллиант

    Алмаз обладает особенно исключительными физическими свойствами, такими как более высокая степень твердости и теплопроводность, известные до сих пор..

    Эти особенности позволяют промышленное применение в инструментах, используемых для резки и полировки инструментов для их высокой абразивности.

    Его оптические свойства, такие как прозрачность и способность расщеплять белый свет и преломлять свет, дают ему множество применений в оптических приборах, например, в производстве линз и призм..

    Характерная яркость, полученная из его оптических свойств, также очень ценится в ювелирной промышленности..

    антрацит

    Антрацит с трудом поджигается, медленно горит и требует много кислорода. Его сгорание производит небольшое пламя бледно-синего цвета и выделяет много тепла.

    Несколько лет назад антрацит использовался в термоэлектростанциях и для отопления домов. Его использование имеет такие преимущества, как производство небольшого количества золы или пыли, небольшое количество дыма и медленный процесс сгорания..

    Из-за высокой экономической стоимости и дефицита антрацит был заменен природным газом на термоэлектростанциях и электроэнергией в домах..

    Каменный уголь

    Уголь используется в качестве сырья для получения:

    — Кокс, топливо из доменных печей сталелитейных заводов.

    — Креозот, полученный путем смешивания смолистых дистиллятов из каменного угля и используемый в качестве защитного герметика для древесины, подверженной атмосферным воздействиям.

    — Крезол (химически метилфенол) извлекают из угля и используют в качестве дезинфицирующего и антисептического средства,

    — Другие производные, такие как газ, смола или смола, а также соединения, используемые в производстве парфюмерии, инсектицидов, пластмасс, красок, шин и дорожных покрытий, среди прочих.

    бурый уголь

    Лигнит представляет собой топливо среднего качества. Струя, разновидность лигнита, характеризуется очень компактным из-за длительного процесса карбонизации и высокого давления и используется в ювелирном деле и украшении..

    Источник

Adblock
detector