 | Ֆուլերենների մոլեկուլների կառուցվածքը |
C Ածխածինը քիմիական տարր է: 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: Հայտնի են նաև դոլոմիտը (CaCO3.MgCO3), մագնեզիտը (MgCO3), երկաթասպաթը կամ սիդերիտը (FeCO3) և մալաքիտը (CuOH)2CO3: 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:
Ածխածնի տարաձևությունները 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: Կարբինն 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: Պոլիկումուլենն 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:
Ածխածնի շրջապտույտը բնության մեջ Բնության մեջ ածխածնի շրջապտույտին մասնակցում են կենդանի օրգանիզմները: Ցամաքային (1) և ջրային (2) բույսերը լուսասինթեզի շնորհիվ կլանում են մթնոլորտում ու ջրային ավազանում պարունակվող ածխաթըթվական գազը և սինթեզում ածխաջրեր: Կենդանիները (3) 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 (4): Ցամաքում կրաքարային մեծ կուտակումներն առաջացել են միլիոնավոր տարիների ընթացքում ծովային կենդանիների կմախքների քայքայումից: Այդ շարժընթացները (5) 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 (6), նավթ (7), հումուս: Վերջիններս նույնպես ածխածնի դանդաղ շարժվող ձևերն են: Բույսերը, կենդանիներն ու մարդիկ արտաշնչում են (8) CO2 (միայն մարդիկ 1 տարվա ընթացքում արտաշնչում են 1 մլրդ տոննա CO2): Հողում և ջրում միկրոօրգանիզմների ազդեցությամբ օրգանական նյութերի քայքայման հետևանքով նույնպես առաջանում է CO2 (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:
Ածխածնի միացությունները 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: Ածխածնի հայտնաբերման պատմությունից Նախկինում դժվար էր պատկերացնել, որ կարծր ալմաստը, փափուկ, գորշ գրաֆիտը և ածուխը բաղկացած են նույն ածխածին քիմիական տարրից: XVIII դարի վերջին անգլիացի քիմիկոս Ս. Թենանթը ցույց տվեց, որ ալմաստի, գրաֆիտի և փայտածխի միևնույն քանակներն այրելիս ստացվում են ածխաթթվական գազի հավասար ծավալներ: 1789 թ-ին ածխածինը համարվեց քիմիական տարր, որի լատիներեն անվանումը` «կարբոնիում», ծագել է «կարբո» (ածուխ) բառից: XVI դարում գրաֆիտից սկսեցին պատրաստել մատիտի միջուկներ, որտեղից էլ ծագել է այդ միներալի անվանումը՝ հունարեն «գրաֆո» (գրում եմ) բառից: Երկրագնդի բնակչությունը 1 տարվա ընթացքում արտաշնչում է մոտ 1 մլրդ տոննա CO2:
|
