Это хорошая статья. Для получения дополнительной информации нажмите здесь.
Страница полузащищенная

Углерод

Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Углерод,  6 C
Graphite-and-diamond-with-scale.jpg
Графит (слева) и алмаз (справа), два аллотропа углерода
Углерод
Аллотропыграфит , алмаз , другие
Внешность
  • графит: черный, металлический
  • алмаз: прозрачный
Стандартный атомный вес A r, std (C) [12.009612.0116 ] условный: 12,011
Углерод в периодической таблице
ВодородГелий
ЛитийБериллийБорУглеродАзотКислородФторНеон
НатрийМагнийАлюминийКремнийФосфорСераХлорАргон
КалийКальцийСкандийТитанаВанадийХромМарганецУтюгКобальтНикельМедьЦинкГаллийГерманийМышьякСеленБромКриптон
РубидийСтронцийИттрийЦирконийНиобийМолибденТехнецийРутенийРодийПалладийСереброКадмийИндийБанкаСурьмаТеллурЙодКсенон
ЦезийБарийЛантанЦерийПразеодимНеодимПрометийСамарийЕвропийГадолинийТербийДиспрозийГольмийЭрбийТулийИттербийЛютецийГафнийТанталВольфрамРенийОсмийИридийПлатинаЗолотоМеркурий (элемент)ТаллийВестиВисмутПолонийАстатинРадон
ФранцийРадийАктинийТорийПротактинийУранНептунийПлутонийАмерицийКюрийБерклиумКалифорнийЭйнштейнийФермийМенделевийНобелийЛоуренсийРезерфордийДубнийСиборгийБориумКалийМейтнерийДармштадтиумРентгенийКопернициумNihoniumФлеровийМосковиумЛиверморийTennessineОганессон
-

C

Si
боруглеродазот
Атомный номер ( Z )6
Группагруппа 14 (углеродная группа)
Периодпериод 2
Блокировать  p-блок
Категории элементов, иногда считается металлоидом
Электронная конфигурация[ Он ] 2с 2 2п 2
Электронов на оболочку2, 4
Физические свойства
Фаза на  СТПтвердый
Точка сублимации3915 К (3642 ° С, 6588 ° F)
Плотность (около  rt )аморфный: 1,8–2,1 г / см 3 [1]
графит: 2,267 г / см 3
алмаз: 3,515 г / см 3
Тройная точка4600 К, 10 800 кПа [2] [3]
Теплота плавленияграфит: 117  кДж / моль
Молярная теплоемкостьграфит: 8,517 Дж / (моль · К)
алмаз: 6,155 Дж / (моль · К)
Атомные свойства
Состояния окисления−4 , −3 , −2 , −1 , 0 , +1 , [4] +2 , +3 , [5] +4 [6] ( слабокислый оксид)
ЭлектроотрицательностьШкала Полинга: 2,55
Энергии ионизации
  • 1-я: 1086,5 кДж / моль
  • 2-я: 2352,6 кДж / моль
  • 3-я: 4620,5 кДж / моль
  • ( больше )
Ковалентный радиусзр 3 : 77 вечера
зр 2 : 73 вечера
зр: 69  вечера
Радиус Ван-дер-Ваальса170 вечера
Спектральные линии углерода
Другие свойства
Естественное явлениеизначальный
Кристальная структураграфит: простой гексагональной

(чернить)
Кристальная структураалмаз: гранецентрированной алмаз кубической

(Чисто)
Скорость звука тонкого стержняалмаз: 18 350 м / с (при 20 ° C)
Тепловое расширениеалмаз: 0,8 мкм / (м · К) (при 25 ° C) [7]
Теплопроводностьграфит: 119–165 Вт / (м · К)
алмаз: 900–2300 Вт / (м · К)
Удельное электрическое сопротивлениеграфит: 7,837 мкОм · м [8]
Магнитный заказдиамагнитный [9]
Магнитная восприимчивость−5,9 · 10 −6 (график) см 3 / моль [10]
Модуль для младшихалмаз: 1050 ГПа [7]
Модуль сдвигаалмаз: 478 ГПа [7]
Объемный модульалмаз: 442 ГПа [7]
коэффициент Пуассонаалмаз: 0,1 [7]
Твердость по Моосуграфит: 1–2
алмаз: 10
Количество CAS
  • графит: 7782-42-5
  • алмаз: 7782-40-3
История
ОткрытиеЕгиптяне и шумеры [11] (3750 г. до н.э.)
Признан как элементАнтуан Лавуазье [12] (1789 г.)
Основные изотопы углерода
ИзотопИзбытокПериод полураспада ( t 1/2 )Режим распадаТовар
11 Ссин20 минβ +11 млрд
12 С98,9%стабильный
13 С1,1%стабильный
14 Сслед5730 гβ -14 с.ш.
Категория Категория: Углерод
| Рекомендации

Углерод (от латинского : carb «уголь») - это химический элемент с символом C и атомным номером 6. Он неметаллический и четырехвалентный, благодаря чему четыре электрона доступны для образования ковалентных химических связей . Он принадлежит к 14 группе таблицы Менделеева. [13] Углерод составляет всего около 0,025 процента земной коры. [14] Три изотопа встречаются в природе, 12 C и 13 C стабильны, а 14 C -радионуклид , распадающийся с периодом полураспада около 5730 лет. [15] Углерод - один из немногих элементов, известных с древности . [16]

Углерод является пятнадцатым по распространенности элементом в земной коре и четвертым по распространенности элементом во Вселенной по массе после водорода , гелия и кислорода . Обилие углерода, его уникальное разнообразие органических соединений и его необычная способность образовывать полимеры при температурах, обычно встречающихся на Земле, позволяют этому элементу служить общим элементом всей известной жизни . Это второй по распространенности элемент в организме человека по массе (около 18,5%) после кислорода. [17]

Атомы углерода могут связываться друг с другом различными способами, в результате чего образуются различные аллотропы углерода . Наиболее известные аллотропы - графит , алмаз и бакминстерфуллерен . [18] В Физические свойства углерода широко варьировать в зависимости от аллотропных формы. Например, графит непрозрачный и черный, а алмаз очень прозрачный . Графит достаточно мягкий, чтобы образовывать полосу на бумаге (отсюда и его название от греческого глагола «γράφειν», что означает «писать»), в то время как алмаз - самый твердый из известных материалов природного происхождения. Графит - хороший проводник электричествав то время как алмаз имеет низкую электропроводность . В нормальных условиях алмаз, углеродные нанотрубки и графен обладают самой высокой теплопроводностью среди всех известных материалов . Все аллотропы углерода представляют собой твердые вещества при нормальных условиях, причем графит является наиболее термодинамически стабильной формой при стандартных температуре и давлении. Они химически устойчивы и требуют высокой температуры для реакции даже с кислородом.

Наиболее распространенная степень окисления углерода в неорганических соединениях - +4, в то время как +2 встречается в монооксиде углерода и карбонильных комплексах переходных металлов . Крупнейшими источниками неорганического углерода являются известняки , доломиты и двуокись углерода , но значительные количества встречаются в органических отложениях угля , торфа , нефти и клатратов метана . Углерод образует огромное количество соединений , больше, чем любой другой элемент, на сегодняшний день описано почти десять миллионов соединений [19].и все же это число - лишь часть числа теоретически возможных соединений при стандартных условиях. По этой причине углерод часто называют «королем элементов». [20]

Характеристики

Теоретически предсказанная фазовая диаграмма углерода

В аллотропах углерода включают графит , один из самых мягких известных веществ, и алмаз , то труднее всего встречающихся в природе вещество. Он легко связывается с другими небольшими атомами , включая другие атомы углерода, и способен образовывать несколько стабильных ковалентных связей с подходящими многовалентными атомами. Известно, что углерод образует почти десять миллионов соединений, подавляющее большинство всех химических соединений . [19] Углерод также имеет наивысшую точку сублимации из всех элементов. При атмосферном давлении он не имеет точки плавления, так как его тройная точкасоставляет 10,8 ± 0,2 мегапаскалей (106,6 ± 2,0 атм; 1566 ± 29 фунтов на кв. дюйм) и 4600 ± 300 К (4330 ± 300 ° C; 7820 ± 540 ° F), [2] [3], поэтому он сублимируется примерно при 3900 K ( 3630 ° C; 6560 ° F). [21] [22] Графит гораздо более активен, чем алмаз при стандартных условиях, несмотря на то, что он более термодинамически стабилен, поскольку его делокализованная пи-система гораздо более уязвима для атак. Например, графит может быть окислен горячей концентрированной азотной кислотой при стандартных условиях до меллитовой кислоты C 6 (CO 2 H) 6 , которая сохраняет гексагональные единицы графита, разрушая при этом более крупную структуру. [23]

Углерод возгоняется в угольной дуге, температура которой составляет около 5800 К (5 530 ° C или 9 980 ° F). Таким образом, независимо от своей аллотропной формы, углерод остается твердым при более высоких температурах, чем металлы с самой высокой температурой плавления, такие как вольфрам или рений . Хотя термодинамически склонен к окислению , углерод сопротивляется окислению более эффективно, чем такие элементы, как железо и медь , которые являются более слабыми восстановителями при комнатной температуре.

Углерод является шестым элементом с электронной конфигурацией в основном состоянии 1s 2 2s 2 2p 2 , из которых четыре внешних электрона являются валентными электронами . Его первые четыре энергии ионизации, 1086,5, 2352,6, 4620,5 и 6222,7 кДж / моль, намного выше, чем у более тяжелых элементов группы 14. Электроотрицательность углерода составляет 2,5, что значительно выше, чем у более тяжелых элементов 14-й группы (1,8–1,9), но близко к большинству ближайших неметаллов, а также к некоторым переходным металлам второго и третьего ряда . Ковалентные радиусы углеродаобычно принимаются равными 77,2 пм (C-C), 66,7 пм (C = C) и 60,3 пм (C≡C), хотя они могут варьироваться в зависимости от координационного числа и того, с чем связан углерод. Как правило, ковалентный радиус уменьшается с меньшим координационным числом и более высоким порядком связи. [24]

Соединения углерода составляют основу всей известной жизни на Земле , а цикл углерод-азот обеспечивает часть энергии, производимой Солнцем и другими звездами . Хотя он образует необычайное разнообразие соединений, большинство форм углерода в нормальных условиях сравнительно неактивны. При стандартной температуре и давлении он сопротивляется всем, кроме самых сильных окислителей. Он не реагирует с серной кислотой , соляной кислотой , хлором и любыми щелочами . При повышенных температурах углерод реагирует с кислородом с образованием оксидов углерода.и будет отнимать кислород у оксидов металлов, чтобы оставить элементарный металл. Эта экзотермическая реакция используется в черной металлургии для выплавки чугуна и контроля содержания углерода в стали :

Fe
3
О
4
+ 4 C (тв.) → 3 Fe (тв.) + 4 CO (г)

Окись углерода можно переработать, чтобы выплавить еще больше железа:

Fe
3
О
4
+ 4 CO (г) → 3 Fe (тв.) + 4 CO
2
(грамм)

с серой с образованием сероуглерода и с водяным паром в реакции уголь-газ:

C (s) + H 2 O (г) → CO (г) + H 2 (г) .

Углерод соединяется с некоторыми металлами при высоких температурах с образованием карбидов металлов, таких как цементит из карбида железа в стали и карбид вольфрама , широко используемый в качестве абразива и для изготовления твердых наконечников для режущих инструментов.

Система углеродных аллотропов охватывает целый ряд крайностей:

Графит - один из самых мягких известных материалов.Синтетический нанокристаллический алмаз - самый твердый из известных материалов. [25]
Графит - очень хорошая смазка , демонстрирующая сверхсмазывающую способность . [26]Алмаз - идеальный абразив .
Графит - проводник электричества. [27]Алмаз является отличным электрического изолятора , [28] и имеет самую высокую пробой электрического поля любого известного материала.
Некоторые формы графита используются для теплоизоляции (например, противопожарные перегородки и теплозащитные экраны), но некоторые другие формы являются хорошими проводниками тепла.Алмаз - самый известный естественный теплопроводник.
Графит непрозрачен .Алмаз очень прозрачен.
Графит кристаллизуется в гексагональной системе . [29]Алмаз кристаллизуется в кубической системе .
Аморфный углерод полностью изотропен .Углеродные нанотрубки - одни из самых анизотропных известных материалов.

Аллотропы

Атомарный углерод - очень короткоживущий вид, поэтому углерод стабилизирован в различных многоатомных структурах с разнообразными молекулярными конфигурациями, называемыми аллотропами . Три относительно известных аллотропа углерода - это аморфный углерод , графит и алмаз . Когда-то считавшиеся экзотикой, фуллерены в настоящее время широко синтезируются и используются в исследованиях; они включают бакиболлы , [30] [31] углеродные нанотрубки , [32] углеродные нанопучки [33] и нановолокна . [34] [35]Также было обнаружено несколько других экзотических аллотропов, таких как лонсдейлит , [36] стеклоуглерод , [37] углеродная нано-пена [38] и линейный ацетиленовый углерод (карбин). [39]

Графен представляет собой двумерный лист углерода с атомами, расположенными в гексагональной решетке. По состоянию на 2009 год графен оказался самым прочным материалом из когда-либо протестированных. [40] Процесс отделения его от графита потребует некоторого дальнейшего технологического развития, прежде чем он станет экономичным для промышленных процессов. [41] В случае успеха графен можно было бы использовать в строительстве космического лифта . Его также можно использовать для безопасного хранения водорода для использования в водородном двигателе автомобилей. [42]

Большой образец стеклоуглерода

Аморфная форма представляет собой ассортимент атомов углерода в некристаллическом, неправильном, стеклообразном состоянии, а не в кристаллической макроструктуре. Он присутствует в виде порошка, и является основным компонентом веществ , таких как уголь , ламповая сажа ( сажи ) и активированный уголь . При нормальном давлении углерод принимает форму графита, в котором каждый атом тригонально связан с тремя другими в плоскости, состоящей из конденсированных гексагональных колец, точно так же, как в ароматических углеводородах . [43] Результирующая сеть является двумерной, а полученные плоские листы сложены и неплотно связаны слабыми силами Ван-дер-Ваальса.. Это придает графиту мягкость и способность к раскалыванию (листы легко скользят друг по другу). Из-за делокализации одного из внешних электронов каждого атома с образованием π-облака графит проводит электричество , но только в плоскости каждого ковалентно связанного листа. Это приводит к более низкой объемной электропроводности углерода, чем у большинства металлов . Делокализация также объясняет энергетическую стабильность графита над алмазом при комнатной температуре.

Некоторые аллотропы углерода: а) алмаз ; б) графит ; в) лонсдейлит ; г – е) фуллерены (C 60 , C 540 , C 70 ); г) аморфный углерод ; з) углеродные нанотрубки

При очень высоких давлениях углерод образует более компактный аллотроп, алмаз , плотность которого почти вдвое превышает плотность графита. Здесь каждый атом тетраэдрически связан с четырьмя другими атомами , образуя трехмерную сеть гофрированных шестичленных атомов. Алмаз имеет ту же кубическую структуру, что и кремний и германий , и из-за прочности углерод-углеродных связей это самое твердое вещество природного происхождения, измеряемое по устойчивости к царапинам . Вопреки распространенному мнению, что «алмазы вечны» , они термодинамически нестабильны (Δ f G ° (алмаз, 298 K) = 2,9 кДж / моль [44]) при нормальных условиях (298 К, ​​10 5  Па) и превращаются в графит . [18] Из-за высокого энергетического барьера активации переход в графит настолько медленный при нормальной температуре, что незаметен. Левый нижний угол фазовой диаграммы углерода экспериментально не исследовался. Хотя вычислительное исследование с использованием методов теории функционала плотности привело к выводу, что при T → 0 K и p → 0 Па алмаз становится более стабильным, чем графит, примерно на 1,1 кДж / моль [45], более поздние и окончательные экспериментальные и вычислительные исследования показывают, что графит более устойчив, чем алмаз для Т<400 K , без приложенного давления, на 2,7 кДж / моль при T  = 0 K и 3,2 кДж / моль при T  = 298,15 K. [46] При некоторых условиях углерод кристаллизуется в виде лонсдейлита , гексагональной кристаллической решетки со всеми атомами, связанными ковалентно. и свойства, аналогичные свойствам алмаза. [36]

Фуллерены представляют собой синтетическое кристаллическое образование с графитоподобной структурой, но вместо плоских гексагональных ячеек некоторые из ячеек, из которых образуются фуллерены, могут быть пятиугольниками, неплоскими шестиугольниками или даже семиугольниками из атомов углерода. Таким образом, листы деформируются в сферы, эллипсы или цилиндры. Свойства фуллеренов (разделенных на бакиболлы, бакитубы и нанопучки) еще не полностью проанализированы и представляют собой интенсивную область исследований в области наноматериалов . Названия фуллерен и бакиболл даны в честь Ричарда Бакминстера Фуллера , популяризатора геодезических куполов., напоминающие структуру фуллеренов. Бакиболлы представляют собой довольно большие молекулы, полностью состоящие из углерода, связанного тригонально, образующие сфероиды (наиболее известным и простым является бакминстерфуллерен C 60 в форме футбольного мяча ). [30] Углеродные нанотрубки (бакитрубки) структурно подобны бакиболам, за исключением того, что каждый атом тригонально связан в изогнутом листе, который образует полый цилиндр . [31] [32] Впервые о нанопочках было сообщено в 2007 году, они представляют собой гибридные материалы «бакитуб / бакибол» (бакиболлы ковалентно связаны с внешней стенкой нанотрубки), которые сочетают в себе свойства обоих в единой структуре. [33]

Комета C / 2014 Q2 (Лавджой) в окружении светящегося углеродного пара

Из других обнаруженных аллотропов углеродная нано-пена представляет собой ферромагнитный аллотроп, открытый в 1997 году. Он состоит из кластера с низкой плотностью, состоящего из атомов углерода, связанных вместе в рыхлую трехмерную сеть, в которой атомы тригонально связаны в шести- и семичленные кольца. Это один из самых легких известных твердых веществ с плотностью около 2 кг / м 3 . [47] Точно так же стеклоуглерод имеет высокую долю закрытой пористости , [37] но в отличие от обычного графита графитовые слои не уложены стопкой, как страницы в книге, а имеют более случайное расположение. Линейный ацетиленовый углерод [39] имеет химическое строение[39] - (C ::: C) n -. Углерод в этой модификации линейен с sp- орбитальной гибридизацией и представляет собой полимер с чередующимися одинарными и тройными связями. Этот карбин представляет значительный интерес для нанотехнологий, поскольку его модуль Юнга в 40 раз больше, чем у самого твердого известного материала - алмаза. [48]

В 2015 году команда из Университета штата Северная Каролина объявила о разработке еще одного аллотропа, который они назвали Q-углеродом , создаваемого высокоэнергетическим лазерным импульсом малой длительности на аморфной углеродной пыли. Сообщается, что Q-углерод обладает ферромагнетизмом, флуоресценцией и твердостью, превосходящей алмазы. [49]

В паровой фазе часть углерода находится в форме дикарбона ( C
2
). В возбужденном состоянии этот газ светится зеленым.

Вхождение

Графитовая руда с ценой в пенни
Необработанный алмазный кристалл
«Современные» (1990-е годы) концентрация растворенного неорганического углерода на поверхности моря (из климатологии GLODAP )

По массе углерод является четвертым по распространенности химическим элементом в наблюдаемой Вселенной после водорода, гелия и кислорода. В июле 2020 года астрономы сообщили о доказательствах того, что углерод образовался в основном в звездах - белых карликах , особенно в звездах с массой больше двух солнечных. [50] [51] Углерод содержится в большом количестве на Солнце , звездах , кометах и в атмосферах большинства планет . [52] Некоторые метеориты содержат микроскопические алмазы, которые образовались, когда Солнечная система еще была протопланетным диском .[53] Микроскопические алмазы также могут образовываться из-за сильного давления и высокой температуры в местах падения метеоритов. [54]

В 2014 году НАСА анонсировало значительно обновленную базу данных для отслеживания полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) во Вселенной . Более 20% углерода во Вселенной может быть связано с ПАУ, сложными соединениями углерода и водорода без кислорода. [55] Эти соединения фигурируют в мировой гипотезе ПАУ, где предполагается, что они играют роль в абиогенезе и формировании жизни . Похоже, что ПАУ образовались «через пару миллиардов лет» после Большого взрыва , широко распространены по всей Вселенной и связаны с новыми звездами и экзопланетами .[52]

Было подсчитано, что твердая Земля в целом содержит 730 частей на миллион углерода, из которых 2000 частей на миллион в ядре и 120 частей на миллион в комбинированной мантии и коре. [56] Поскольку масса Земли равна5,972 × 10 24  кг , это будет означать 4360 миллионов гигатонн углерода. Это намного больше, чем количество углерода в океанах или атмосфере (см. Ниже).

В сочетании с кислородом в углекислом газе углерод содержится в атмосфере Земли (примерно 900 гигатонн углерода - каждая часть на миллион соответствует 2,13 Гт) и растворен во всех водоемах (примерно 36 000 гигатонн углерода). Углерод в биосфере оценивается в 550 гигатонн, но с большой неопределенностью, в основном из-за огромной неопределенности в количестве наземных глубинных бактерий . [57] Углеводороды (такие как уголь , нефть и природный газ ) также содержат углерод. «Запасы» угля (не «ресурсы»)составляют около 900 гигатонн при примерно 18 000 Гт ресурсов. [58] Запасы нефти составляют около 150 гигатонн. Проверенные источники природного газа примерно175 × 10 12  кубических метров (содержащих около 105 гигатонн углерода), но исследования оценивают другое900 × 10 12  кубических метров «нетрадиционных» месторождений, таких как сланцевый газ , что составляет около 540 гигатонн углерода. [59]

Углерод также содержится в гидратах метана в полярных регионах и под морями. По разным оценкам, этот углерод составляет от 500, 2500 Гт , [60] или 3000 Гт. [61]

Раньше углеводородов было больше. Согласно одному источнику, в период с 1751 по 2008 год около 347 гигатонн углерода было выброшено в атмосферу в виде углекислого газа в результате сжигания ископаемого топлива. [62] Другой источник оценивает количество, добавленное в атмосферу за период с 1750 г., на уровне 879 Гт, а общее количество, поступающее в атмосферу, море и сушу (например, торфяные болота ), составляет почти 2 000 Гт. [63]

Углерод является составной частью (около 12% по массе) очень больших масс карбонатных пород ( известняк , доломит , мрамор и т. Д.). Уголь очень богат углеродом ( антрацит содержит 92–98%) [64] и является крупнейшим коммерческим источником минерального углерода, на который приходится 4 000 гигатонн или 80% ископаемого топлива . [65]

Что касается отдельных аллотропов углерода, графит в больших количествах встречается в США (в основном в Нью-Йорке и Техасе ), России , Мексике , Гренландии и Индии . Природные алмазы встречаются в горных кимберлитах , найденных в древних вулканических «шейках» или «трубках». Большинство месторождений алмазов находится в Африке , особенно в Южной Африке , Намибии , Ботсване , Республике Конго и Сьерра-Леоне . Месторождения алмазов также были обнаружены в Арканзасе., Канада , Российская Арктика , Бразилия , а также в Северной и Западной Австралии . Сейчас алмазы также добывают со дна океана у мыса Доброй Надежды . Алмазы встречаются в природе, но в настоящее время производится около 30% всех промышленных алмазов, используемых в США.

Углерод-14 образуется в верхних слоях тропосферы и стратосферы на высотах 9–15 км в результате реакции, вызываемой космическими лучами . [66] Вырабатываются тепловые нейтроны , которые сталкиваются с ядрами азота-14, образуя углерод-14 и протон. В качестве таких,1,5% × 10 -10 атмосферного углекислого газа содержит углерод-14. [67]

Астероиды, богатые углеродом, относительно преобладают во внешних частях пояса астероидов в нашей Солнечной системе . Ученые еще не исследовали образцы этих астероидов. Астероиды можно использовать в гипотетической космической добыче углерода , что может быть возможно в будущем, но в настоящее время технологически невозможно. [68]

Изотопы

Изотопы углерода - это атомные ядра, которые содержат шесть протонов плюс некоторое количество нейтронов (от 2 до 16). Углерод имеет два стабильных, встречающихся в природе изотопа . [15] Изотоп углерода-12 ( 12 C) составляет 98,93% углерода на Земле, а углерод-13 ( 13 C) составляет оставшиеся 1,07%. [15] Концентрация 12 C в биологических материалах еще больше увеличивается, поскольку биохимические реакции дискриминируют 13 C. [69] В 1961 году Международный союз чистой и прикладной химии(IUPAC) принял изотоп углерода-12 в качестве основы для атомных весов . [70] Идентификация углерода в экспериментах по ядерному магнитному резонансу (ЯМР) проводится с изотопом 13 C.

Углерод-14 ( 14 C) - это радиоизотоп природного происхождения , создаваемый в верхних слоях атмосферы (нижняя стратосфера и верхняя тропосфера ) при взаимодействии азота с космическими лучами . [71] Он обнаружен на Земле в следовых количествах, составляющих 1 часть на триллион (0,0000000001%) или более, в основном в атмосфере и поверхностных отложениях, особенно в торфе и других органических материалах. [72] Этот изотоп распадается на β - излучение 0,158 МэВ . Из-за относительно короткого периода полураспада5730 лет в древних породах 14 С практически отсутствует. Количество 14 C в атмосфере и в живых организмах почти постоянно, но предсказуемо уменьшается в их телах после смерти. Этот принцип используется в радиоуглеродном датировании , изобретенном в 1949 году, который широко использовался для определения возраста углеродистых материалов с возрастом примерно до 40 000 лет. [73] [74]

Известно 15 изотопов углерода, и самый короткий из них - 8 C, который распадается в результате испускания протонов и альфа-распада и имеет период полураспада 1,98739 × 10 −21 с. [75] Экзотический 19 C демонстрирует ядерный гало , а это означает, что его радиус значительно больше, чем можно было бы ожидать, если бы ядро было сферой постоянной плотности . [76]

Формирование в звездах

Формирование атомного ядра углерода происходит внутри звезды- гиганта или сверхгиганта в процессе тройной альфа-фазы . Это требует почти одновременного столкновения трех альфа-частиц ( ядер гелия ), поскольку продукты дальнейших ядерных реакций синтеза гелия с водородом или другим ядром гелия производят литий-5 и бериллий-8 соответственно, оба из которых очень нестабильны и почти распадаются. мгновенно обратно в более мелкие ядра. [77]Процесс тройного альфа происходит в условиях температур выше 100 мегакельвинов и концентрации гелия, что было запрещено быстрым расширением и охлаждением ранней Вселенной, и поэтому во время Большого взрыва не образовалось значительного количества углерода .

Согласно современной теории физической космологии, углерод образуется внутри звезд на горизонтальной ветви . [78] Когда массивные звезды умирают как сверхновые, углерод рассеивается в космос в виде пыли. Эта пыль становится составным материалом для формирования звездных систем следующего поколения с аккрецированными планетами. [52] [79] Солнечная система является одной такой звездной системы с обилием углерода, что позволяет существование жизни , как мы его знаем.

Цикл CNO - это дополнительный механизм синтеза водорода, приводящий в действие звезды, в котором углерод действует как катализатор .

Вращательные переходы различных изотопных форм окиси углерода (например, 12 CO, 13 CO и 18 CO) обнаруживаются в субмиллиметровом диапазоне длин волн и используются при изучении вновь образующихся звезд в молекулярных облаках . [80]

Цикл углерода

Схема углеродного цикла. Черные цифры показывают, сколько углерода хранится в различных резервуарах, в миллиардах тонн («GtC» означает гигатонны углерода; цифры примерно 2004 г.). Фиолетовые числа показывают, сколько углерода перемещается между резервуарами каждый год. Осадки, как определено на этой диаграмме, не включают ≈70 миллионов ГтС карбонатных пород и керогена .

В земных условиях превращение одного элемента в другой происходит очень редко. Следовательно, количество углерода на Земле практически постоянно. Таким образом, процессы, в которых используется углерод, должны получать его откуда-то и где-то утилизировать. Пути углерода в окружающей среде образуют углеродный цикл . Например, фотосинтезирующие растения вытягивают углекислый газ из атмосферы (или морской воды) и превращают его в биомассу, как в цикле Кальвина , в процессе фиксации углерода.. Часть этой биомассы поедается животными, а часть углерода выделяется животными в виде двуокиси углерода. Углеродный цикл значительно сложнее, чем этот короткий цикл; например, углекислый газ растворяется в океанах; если бактерии не потребляют его, мертвые растения или животные могут превратиться в нефть или уголь , который при сжигании выделяет углерод. [81] [82]

Соединения

Органические соединения

Структурная формула метана , простейшего органического соединения.
Корреляция между углеродным циклом и образованием органических соединений. У растений углекислый газ, образующийся в результате связывания углерода, может соединяться с водой в процессе фотосинтеза ( зеленый цвет ) с образованием органических соединений, которые могут использоваться и в дальнейшем преобразовываться как растениями, так и животными.

Углерод может образовывать очень длинные цепи взаимосвязанных углерод-углеродных связей , и это свойство называется катенацией . Связи углерод-углерод прочные и стабильные. За счет катенации углерод образует бесчисленное множество соединений. Подсчет уникальных соединений показывает, что углерод содержат больше, чем не содержат. [83] Аналогичное заявление может быть сделано для водорода, потому что большинство органических соединений содержат водород, химически связанный с углеродом или другим общим элементом, таким как кислород или азот.

Простейшей формой органической молекулы является углеводород - большое семейство органических молекул , состоящих из атомов водорода, связанных с цепочкой атомов углерода. Углеводородная основная цепь может быть замещена другими атомами, известными как гетероатомы . Обычные гетероатомы, которые встречаются в органических соединениях, включают кислород, азот, серу, фосфор и нерадиоактивные галогены, а также металлы литий и магний. Органические соединения, содержащие связи с металлом, известны как металлоорганические соединения ( см. Ниже ). Определенные группы атомов, часто включающие гетероатомы, повторяются в большом количестве органических соединений. Эти коллекции, известные как функциональные группы, дают общие образцы реакционной способности и позволяют систематическое изучение и категоризацию органических соединений. Длина цепи, форма и функциональные группы влияют на свойства органических молекул.

В большинстве стабильных соединений углерода (и почти во всех стабильных органических соединениях) углерод подчиняется правилу октетов и является четырехвалентным , что означает, что атом углерода образует в общей сложности четыре ковалентные связи (которые могут включать двойные и тройные связи). Исключения включают небольшое количество стабилизированных карбокатионов (три связи, положительный заряд), радикалов (три связи, нейтральный), карбанионов (три связи, отрицательный заряд) и карбенов (две связи, нейтральный), хотя эти разновидности с гораздо большей вероятностью будут встречаются как нестабильные реактивные промежуточные продукты.

Углерод присутствует во всей известной органической жизни и является основой органической химии . При соединении с водородом он образует различные углеводороды, которые важны для промышленности в качестве хладагентов , смазок , растворителей , в качестве химического сырья для производства пластмасс и нефтехимии , а также в качестве ископаемого топлива .

В сочетании с кислородом и водородом углерод может образовывать множество групп важных биологических соединений, включая сахара , лигнаны , хитины , спирты , жиры и ароматические сложные эфиры , каротиноиды и терпены . С азотом он образует алкалоиды , а с добавлением серы также образует антибиотики , аминокислоты и резиновые изделия. С добавлением фосфора к этим другим элементам он образует ДНК и РНК , носители химического кода жизни иаденозинтрифосфат (АТФ), самая важная молекула-переносчик энергии во всех живых клетках.

Неорганические соединения

Обычно углеродсодержащие соединения, которые связаны с минералами или которые не содержат связей с другими атомами углерода, галогенов или водорода, обрабатываются отдельно от классических органических соединений ; определение не является жестким, и классификация некоторых соединений может варьироваться от автора к автору (см. справочные статьи выше). Среди них простые оксиды углерода. Наиболее заметным оксидом является диоксид углерода ( CO
2
). Когда-то это была основная составляющая палеоатмосферы , но сегодня она является второстепенным компонентом атмосферы Земли . [84] При растворении в воде образует угольную кислоту ( H
2
CO
3
), но, как и большинство соединений с несколькими атомами кислорода с одинарными связями на одном атоме углерода, он нестабилен. [85] Однако через этот промежуточный продукт образуются стабилизированные резонансом ионы карбоната . Некоторые важные минералы - карбонаты, особенно кальцит . Сероуглерод ( CS
2
) похож. [23] Тем не менее, из-за своих физических свойств и связи с органическим синтезом сероуглерод иногда классифицируется как органический растворитель.

Другой распространенный оксид - это окись углерода (CO). Он образуется при неполном сгорании и представляет собой бесцветный газ без запаха. Каждая молекула содержит тройную связь и довольно полярна , что приводит к тенденции к постоянному связыванию с молекулами гемоглобина, вытесняя кислород, который имеет более низкое сродство к связыванию. [86] [87] Цианид (CN - ) имеет аналогичную структуру, но ведет себя во многом как галогенид- ион ( псевдогалоген ). Например, он может образовывать молекулу цианогена нитрида ((CN) 2 ), подобную двухатомным галогенидам. Аналогично, более тяжелый аналог цианида, циафид (CP -), также считается неорганическим, хотя большинство простых производных крайне нестабильны. Другие необычные оксиды - это недокись углерода ( C
3
О
2
), [88] нестабильный монооксид дикарбона (C 2 O), [89] [90] триоксид углерода (CO 3 ), [91] [92] циклопентанепентон (C 5 O 5 ), [93] циклогексангексон (C 6 O 6 ), [93] и ангидрид меллитовой кислоты (C 12 O 9 ). Однако ангидрид меллитовой кислоты представляет собой тройной ацильный ангидрид меллитовой кислоты; кроме того, он содержит бензольное кольцо. Таким образом, многие химики считают его органическим.

С химически активными металлами , такими как вольфрам , углерод образует карбиды (C 4- ) или ацетилиды ( C2-
2
) с образованием сплавов с высокими температурами плавления. Эти анионы также связаны с метаном и ацетиленом - очень слабыми кислотами . С электроотрицательностью 2,5 [94] углерод предпочитает образовывать ковалентные связи . Некоторые карбиды представляют собой ковалентные решетки, такие как карборунд (SiC), напоминающий алмаз . Тем не менее даже самые полярные и солеподобные карбиды не являются полностью ионными соединениями. [95]

Металлоорганические соединения

Металлоорганические соединения по определению содержат по крайней мере одну ковалентную связь углерод-металл. Существует широкий спектр таких соединений; основные классы включают простые соединения алкилметаллов (например, тетраэтилсвинец ), η 2 -алкеновые соединения (например, соль Цейса ) и η 3 -аллильные соединения (например, димер хлорида аллилпалладия ); металлоцены, содержащие циклопентадиенильные лиганды (например, ферроцен ); и карбеновые комплексы переходных металлов . Многие карбонилов металлов и металлические цианиды существуют (например, tetracarbonylnickel и феррицианида калия); Некоторые исследователи считают карбонильные и цианидные комплексы металлов без других углеродных лигандов чисто неорганическими, а не металлоорганическими. Однако большинство металлоорганических химиков считают, что комплексы металлов с любым углеродным лигандом, даже с «неорганическим углеродом» (например, карбонилы, цианиды и определенные типы карбидов и ацетилидов), имеют металлоорганическую природу. Комплексы металлов, содержащие органические лиганды без ковалентной связи углерод-металл (например, карбоксилаты металлов), называются металлоорганическими соединениями.

Хотя понятно, что углерод сильно предпочитает образование четырех ковалентных связей, известны и другие экзотические схемы связывания. Карбораны представляют собой высокостабильные додекаэдрические производные звена [B 12 H 12 ] 2- , в которых один BH заменен на CH + . Таким образом, углерод связан с пятью атомами бора и одним атомом водорода. Катион [(Ph 3 PAu) 6 C] 2+ содержит октаэдрический углерод, связанный с шестью фосфин-золотыми фрагментами. Это явление приписывают аурофильности золотых лигандов, которые обеспечивают дополнительную стабилизацию в других отношениях лабильных видов. [96]В природе кофактор железо-молибден ( FeMoco ), ответственный за фиксацию азота микробами, также имеет октаэдрический углеродный центр (формально карбид C (-IV)), связанный с шестью атомами железа. В 2016 году было подтверждено, что в соответствии с более ранними теоретическими предсказаниями, дикатион гексаметилбензола содержит атом углерода с шестью связями. Более конкретно, дикатирование может быть описано структурно формулой [MeC (η 5 -C 5 Me 5 )] 2+ , что делает его «органическим металлоценом », в котором фрагмент MeC 3+ связан с η 5 -C 5 Мне 5 -фрагмент через все пять атомов углерода кольца. [97]

Это производное антрацена содержит атом углерода с 5 формальными электронными парами вокруг него.

Важно отметить, что в описанных выше случаях каждая из связей с углеродом содержит менее двух формальных электронных пар. Таким образом, формальное число электронов этих разновидностей не превышает октета. Это делает их гиперкоординированными, но не гипервалентными. Даже в случаях предполагаемых разновидностей 10-C-5 (то есть углерода с пятью лигандами и формальным числом электронов десять), как сообщили Акиба и его коллеги, [98] расчеты электронной структуры показывают, что электронная популяция около углерода все еще меньше восьми, как и в других соединениях с четырехэлектронной трехцентровой связью .

История и этимология

Антуан Лавуазье в молодости

Английское название углерода происходит от латинского карбо угля и древесного угля, [99] , откуда приходит и французский Charbon , то есть древесный уголь. На немецком , голландском и датском языках названия углерода - Kohlenstoff , koolstof и kulstof соответственно, что буквально означает уголь - вещество.

Углерод был открыт в доисторические времена и был известен в форме сажи и древесного угля древнейшим человеческим цивилизациям . Алмазы были известны, вероятно, еще в 2500 году до нашей эры в Китае, в то время как углерод в форме древесного угля был получен примерно во времена Римской империи с помощью той же химии, что и сегодня, путем нагревания дерева в пирамиде, покрытой глиной, чтобы исключить доступ воздуха. [100] [101]

Карл Вильгельм Шееле

В 1722 году Рене Антуан Фершо де Реомюр продемонстрировал, что железо превращается в сталь в результате поглощения некоторого вещества, которое теперь известно как углерод. [102] В 1772 году Антуан Лавуазье показал, что алмазы представляют собой форму углерода; когда он сжег образцы древесного угля и алмаза, он обнаружил, что ни один из них не дает воды и оба выделяют одинаковое количество углекислого газа на грамм . В 1779 году [103] Карл Вильгельм Шееле показал, что графит, который считался одной из форм свинца., вместо этого был идентичен древесному углю, но с небольшой примесью железа, и что он давал «воздушную кислоту» (его название диоксида углерода) при окислении азотной кислотой. [104] В 1786 году французские ученые Клод Луи Бертолле , Гаспар Монж и К.А. Вандермонд подтвердили, что графит в основном состоит из углерода, окислив его кислородом почти так же, как Лавуазье сделал с алмазом. [105] Снова осталось немного железа, которое, по мнению французских ученых, было необходимо для структуры графита. В своей публикации они предложили название карбон (латинское карбонум ) для элемента в графите, который выделялся в виде газа при горении графита. Затем Антуан Лавуазье назвал углеродэлемент в его учебнике 1789 года. [106]

Новый аллотроп углерода, фуллерен , который был открыт в 1985 г. [107], включает наноструктурированные формы, такие как бакиболлы и нанотрубки . [30] Их первооткрыватели - Роберт Керл , Гарольд Крото и Ричард Смолли  - получили Нобелевскую премию по химии в 1996 году. [108] Возобновление интереса к новым формам привело к открытию новых экзотических аллотропов, включая стеклоуглерод , и осознанию этого. что « аморфный углерод » не является строго аморфным .[37]

Производство

Графитовый

Коммерчески жизнеспособные природные месторождения графита находятся во многих частях мира, но наиболее важные с экономической точки зрения источники находятся в Китае , Индии , Бразилии и Северной Корее . Графитовые месторождения имеют метаморфическое происхождение и встречаются вместе с кварцем , слюдой и полевыми шпатами в сланцах, гнейсах, метаморфизованных песчаниках и известняках в виде линз или жил , иногда толщиной в метр или более. Месторождения графита в Борроудейле , Камберленд ,Англия сначала имела достаточно большой размер и чистоту, так что до 19 века карандаши делались простым распиливанием блоков натурального графита на полосы перед тем, как обкатывать полосы деревом. Сегодня меньшие месторождения графита получают путем дробления материнской породы и плавания более легкого графита на воде. [109]

Существует три типа природного графита: аморфный, чешуйчатый или кристаллический, а также жильный или комковый. Аморфный графит самого низкого качества и наиболее распространен. Вопреки науке, в промышленности термин «аморфный» относится к кристаллам очень маленького размера, а не к полному отсутствию кристаллической структуры. Аморфный графит используется для изделий из более дешевого графита, и это графит с самой низкой ценой. Крупные месторождения аморфного графита находятся в Китае, Европе, Мексике и США. Чешуйчатый графит встречается реже и более высокого качества, чем аморфный; это происходит в виде отдельных пластин, кристаллизовавшихся в метаморфической породе. Чешуйчатый графит может быть в четыре раза дороже аморфного. Хлопья хорошего качества могут быть переработаны в расширяемый графит для многих целей, например, в качестве антипиренов.. Самые передовые месторождения находятся в Австрии, Бразилии, Канаде, Китае, Германии и Мадагаскаре. Жилковый или кусковой графит - самый редкий, самый ценный и высококачественный вид природного графита. Он встречается в жилах вдоль интрузивных контактов в твердых глыбах, и его промышленная добыча ведется только в Шри-Ланке. [109]

По данным USGS , мировое производство природного графита в 2010 году составило 1,1 миллиона тонн, из которых Китай дал 800 000 тонн, Индия - 130 000 тонн, Бразилия - 76 000 тонн, Северная Корея - 30 000 тонн и Канада - 25 000 тонн. В Соединенных Штатах не сообщалось о добыче природного графита, но в 2009 году было произведено 118 000 т синтетического графита с оценочной стоимостью 998 миллионов долларов [109].

Алмаз

Добыча алмазов в 2005 г.

Цепочка поставок алмазов контролируется ограниченным числом влиятельных предприятий, а также очень сконцентрирована в небольшом количестве мест по всему миру (см. Рисунок).

Только очень небольшая часть алмазной руды состоит из настоящих алмазов. Руда дробится, при этом необходимо соблюдать осторожность, чтобы предотвратить разрушение более крупных алмазов в этом процессе, а затем частицы сортируются по плотности. Сегодня алмазы находятся в богатой алмазами плотной фракции с помощью рентгеновской флуоресценции , после чего заключительные этапы сортировки выполняются вручную. До того, как использование рентгеновских лучей стало обычным явлением, разделение производилось с помощью смазочных лент; алмазы имеют более сильную тенденцию к прилипанию жира, чем другие минералы в руде. [110]

Исторически известно, что алмазы можно было найти только в россыпных месторождениях на юге Индии . [111] Индия лидировала в мире по добыче алмазов со времени их открытия примерно в 9 веке до нашей эры [112] до середины 18 века нашей эры, но коммерческий потенциал этих источников был исчерпан к концу 18 века и к концу 18 века. тогда Индию затмила Бразилия, где в 1725 году были обнаружены первые неиндийские алмазы [113].

Добыча алмазов на первичных месторождениях (кимберлиты и лампроиты) началась только в 1870-х годах после открытия алмазных полей в Южной Африке. С течением времени добыча росла, и с тех пор было добыто в общей сложности 4,5 миллиарда каратов. [114] Около 20% этого количества было добыто только за последние 5 лет, а за последние десять лет 9 новых рудников начали добычу, а еще 4 ждут своего открытия в ближайшее время. Большинство из этих шахт находится в Канаде, Зимбабве, Анголе и одна в России. [114]

В Соединенных Штатах алмазы были найдены в Арканзасе , Колорадо и Монтане . [115] [116] В 2004 году поразительное открытие микроскопического алмаза в Соединенных Штатах [117] привело к отбору проб в январе 2008 года из кимберлитовых трубок в отдаленной части Монтаны . [118]

Сегодня наиболее коммерчески рентабельные месторождения алмазов находятся в России , Ботсване , Австралии и Демократической Республике Конго . [119] В 2005 году Россия произвела почти пятую часть мировой добычи алмазов, сообщает Британская геологическая служба . В Австралии самая богатая диамантифицированная труба, пиковая добыча которой достигла 42 метрических тонн (41 длинная тонна; 46 коротких тонн) в год в 1990-х годах. [115] Там также промышленные месторождения активно добывали в северо - западных территориях в Канаде , Сибири ( в основном на территории Якутии , например,Трубки Мир и Удачная ), Бразилии, Северной и Западной Австралии .

Приложения

Грифели для механических карандашей изготавливаются из графита (часто смешанного с глиной или синтетическим связующим).
Палочки из лозы и прессованный уголь
Ткань из тканых углеродных волокон
Монокристалл карбида кремния
С 60 фуллерена в кристаллической форме
Концевые фрезы из карбида вольфрама

Углерод необходим для всех известных живых систем, и без него жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, не могла бы существовать (см. Альтернативную биохимию ). Основное экономическое использование углерода, помимо продуктов питания и древесины, находится в форме углеводородов, в первую очередь в виде ископаемого топлива, метана и сырой нефти (нефти). Сырая нефть является дистиллированной в нефтеперерабатывающих заводах в нефтехимической промышленности для производства бензина , керосина и других продуктов. Целлюлоза - это натуральный углеродсодержащий полимер, производимый растениями в виде дерева , хлопка , льна., и конопля . Целлюлоза используется в основном для поддержания структуры растений. Коммерчески ценные углеродные полимеры животного происхождения включают шерсть , кашемир и шелк . Пластмассы сделаны из синтетических углеродных полимеров, часто с атомами кислорода и азота, включенными через равные промежутки в основную полимерную цепь. Сырьем для многих из этих синтетических веществ является сырая нефть.

Использование углерода и его соединений чрезвычайно разнообразно. Он может образовывать сплавы с железом , наиболее распространенным из которых является углеродистая сталь . Графит в сочетании с глинами образует «грифель», используемый в карандашах для письма и рисования . Он также используется в качестве смазки и пигмента , в качестве формовочного материала при производстве стекла , в электродах для сухих батарей, а также в гальванике и гальванопластике , в щетках дляэлектродвигатели и как замедлитель нейтронов в ядерных реакторах .

Древесный угль используются в качестве материала рисунка в художественных работах , барбекю гриля , выплавки чугуна , и во многих других приложениях. Древесина, уголь и нефть используются в качестве топлива для производства энергии и отопления . Gem качества алмазов используется в ювелирных изделиях, а также промышленные алмазы используются при бурении, резки и полировки инструментов для обработки металлов и камня. Пластмассы производятся из ископаемых углеводородов, а углеродное волокно , полученное путем пиролиза синтетических полиэфирных волокон , используется для усиления пластмасс с образованием современных легких композитных материалов .

Углеродное волокно производится путем пиролиза экструдированных и вытянутых нитей полиакрилонитрила (ПАН) и других органических веществ. Кристаллографическая структура и механические свойства волокна зависят от типа исходного материала и от последующей обработки. Углеродные волокна, изготовленные из ПАН, имеют структуру, напоминающую узкие нити графита, но термическая обработка может переупорядочить структуру в непрерывный прокатанный лист. В результате получаются волокна с более высокой удельной прочностью на разрыв, чем у стали. [120]

Сажа используется в качестве черного пигмента в печатной краски , художника масляной краской и акварельными красками, копировальной бумаги , автомобильных покрытий, тушью и лазерный принтер тонер . Технический углерод также используется в качестве наполнителя в резиновых изделиях, таких как шины, и в пластиковых смесях. Активированный уголь используется в качестве абсорбента и адсорбента в фильтрующем материале в таких различных областях, как противогазы , очистка воды икухонные вытяжки , а в медицине - для поглощения токсинов, ядов или газов из пищеварительной системы . Углерод используется в химическом восстановлении при высоких температурах. Кокс используется для восстановления железной руды в железо (плавка). Поверхностное упрочнение стали достигается нагревом готовых стальных деталей в углеродном порошке. Карбиды из кремния , вольфрама , бора и титана , являются одними из самых известных материалов, и используются в качестве абразивовв режущих и шлифовальных инструментах. Углеродные соединения составляют большинство материалов, используемых в одежде, таких как натуральный и синтетический текстиль и кожа , а также почти все внутренние поверхности в искусственной среде, кроме стекла, камня и металла.

Бриллианты

Алмазная промышленность делится на две категории: одна дилинга с бриллиантами ювелирного класса , а другие, с бриллиантами промышленного класса. Хотя существует большая торговля обоими типами алмазов, эти два рынка функционируют совершенно по-разному.

В отличие от драгоценных металлов, таких как золото или платина , драгоценные алмазы не торгуются как товар : при продаже алмазов существует значительная наценка, а рынок перепродажи алмазов не очень активен.

Промышленные алмазы ценятся в основном за их твердость и теплопроводность, при этом геммологические качества чистоты и цвета в основном не имеют значения. Около 80% добываемых алмазов (около 100 миллионов каратов или 20 тонн в год) непригодны для использования, поскольку драгоценные камни предназначены для промышленного использования (известные как борт ) . [121] синтетические алмазы , изобретенные в 1950-х годах, почти сразу нашли промышленное применение; Ежегодно добывается 3 миллиарда карат (600  тонн ) синтетических алмазов. [122]

Доминирующее промышленное использование алмаза - резка, сверление, шлифовка и полировка. Большинство этих приложений не требуют больших алмазов; Фактически, большинство алмазов ювелирного качества, за исключением их небольшого размера, могут использоваться в промышленных масштабах. Алмазы встраивают в наконечники сверл или пильные диски или измельчают в порошок для использования при шлифовании и полировке. [123] Специализированные применения включают использование в лабораториях в качестве защитной оболочки для экспериментов с высоким давлением (см. Ячейку с алмазной наковальней ), высокоэффективные подшипники и ограниченное использование в специализированных окнах . [124] [125]С постоянным прогрессом в производстве синтетических алмазов становятся возможными новые применения. Большой интерес вызывает возможное использование алмаза в качестве полупроводника, подходящего для микрочипов , а также из-за его исключительной теплопроводности в качестве радиатора в электронике . [126]

Меры предосторожности

Рабочий на заводе технического углерода в Санрей, штат Техас (фото Джона Вашона , 1942 г.)

Чистый углерод имеет чрезвычайно низкую токсичность для человека и может безопасно обрабатываться в виде графита или древесного угля. Он устойчив к растворению или химическому воздействию, даже в кислой среде пищеварительного тракта. Следовательно, как только он попадает в ткани организма, он может оставаться там неопределенно долго. Углеродная сажа, вероятно, была одним из первых пигментов, которые использовались для татуировки , и у Эци-Ледяного человека были обнаружены углеродные татуировки, которые сохранились при его жизни и в течение 5200 лет после его смерти. [127] Вдыхание угольной пыли или сажи (технического углерода) в больших количествах может быть опасным, поскольку раздражает ткани легких и вызывает застойные заболевания легких.пневмокониоз угольщиков . Алмазная пыль, используемая в качестве абразива, может причинить вред при проглатывании или вдыхании. Микрочастицы углерода образуются в выхлопных газах дизельных двигателей и могут накапливаться в легких. [128] В этих примерах вред может быть вызван загрязнителями (например, органическими химикатами, тяжелыми металлами), а не самим углеродом.

Углерод обычно имеет низкую токсичность для жизни на Земле ; но наночастицы углерода смертельны для дрозофилы . [129]

Углерод может сильно и ярко гореть в присутствии воздуха при высоких температурах. Большие скопления угля, которые оставались инертными в течение сотен миллионов лет в отсутствие кислорода, могут самопроизвольно воспламеняться при контакте с воздухом в отходах угольных шахт, грузовых трюмах судов и угольных бункерах, [130] [131] и свалках хранилищ. .

В ядерных приложениях, где графит используется в качестве замедлителя нейтронов , может произойти накопление энергии Вигнера с последующим внезапным спонтанным высвобождением. Отжиг до температуры как минимум 250 ° C может безопасно высвободить энергию, хотя при пожаре в Виндскейле процедура пошла не так, что привело к возгоранию других материалов реактора.

Большое разнообразие соединений углерода включает такие смертельные яды, как тетродотоксин , лектин рицин из семян клещевины Ricinus communis , цианид (CN - ) и монооксид углерода ; и такие необходимые для жизни, как глюкоза и белок .

Смотрите также

  • Углеродный шовинизм
  • Углеродная детонация
  • Углеродный след
  • Углеродная звезда
  • Низкоуглеродная экономика
  • Хронология углеродных нанотрубок

Рекомендации

  1. ^ Лиде, DR, изд. (2005). Справочник CRC по химии и физике (86-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
  2. ^ а б Хааланд, D (1976). «Давление тройной точки графит-жидкость-пар и плотность жидкого углерода». Углерод . 14 (6): 357–361. DOI : 10.1016 / 0008-6223 (76) 90010-5 .
  3. ^ а б Савватимский, А (2005). «Измерения температуры плавления графита и свойств жидкого углерода (обзор за 1963–2003 гг.)». Углерод . 43 (6): 1115–1142. DOI : 10.1016 / j.carbon.2004.12.027 .
  4. ^ «Спектроскопия преобразования Фурье электронного перехода свободнорадикала CCI с струйным охлаждением» (PDF) . Проверено 6 декабря 2007 .
  5. ^ "Спектроскопия с преобразованием Фурье системы CP" (PDF) . Проверено 6 декабря 2007 .
  6. ^ «Углерод: бинарные соединения» . Проверено 6 декабря 2007 .
  7. ^ a b c d e Свойства алмаза , База данных Института Иоффе
  8. ^ «Свойства материалов - разные материалы» . www.nde-ed.org . Проверено 12 ноября +2016 .
  9. ^ Магнитная восприимчивость элементов и неорганических соединений , в Справочнике по химии и физике, 81-е издание, CRC press.
  10. ^ Weast, Роберт (1984). CRC, Справочник по химии и физике . Бока-Ратон, Флорида: Издательство Chemical Rubber Company. стр. E110. ISBN 978-0-8493-0464-4.
  11. ^ "История углерода и углеродных материалов - Центр прикладных исследований энергии - Университет Кентукки" . Caer.uky.edu . Проверено 12 сентября 2008 .
  12. ^ Senese, Фред (2000-09-09). "Кто открыл углерод?" . Фростбургский государственный университет . Проверено 24 ноября 2007 .
  13. ^ «Углерод | Факты, использование и свойства» . Британская энциклопедия . Архивировано 24 октября 2017 года.
  14. ^ «углерод» . Энциклопедия Британика .
  15. ^ a b c «Углерод - встречающиеся в природе изотопы» . Периодическая таблица WebElements. Архивировано 8 сентября 2008 года . Проверено 9 октября 2008 .
  16. ^ «История углерода» . Архивировано из оригинала на 2012-11-01 . Проверено 10 января 2013 .
  17. Рис, Джейн Б. (31 октября 2013 г.). Кэмпбелл Биология (10-е изд.). Пирсон . ISBN 9780321775658.
  18. ^ a b «Мир углерода - интерактивная нановизулизация в науке и инженерном образовании (IN-VSEE)» . Архивировано из оригинала на 2001-05-31 . Проверено 9 октября 2008 .
  19. ^ a b Chemistry Operations (15 декабря 2003 г.). «Карбон» . Лос-Аламосская национальная лаборатория. Архивировано из оригинала на 2008-09-13 . Проверено 9 октября 2008 .
  20. ^ Деминг, Анна (2010). "Король стихий?" . Нанотехнологии . 21 (30): 300201. Bibcode : 2010Nanot..21D0201D . DOI : 10.1088 / 0957-4484 / 21/30/300201 . PMID 20664156 . 
  21. ^ Greenville Уиттакер, A. (1978). «Спорная тройная точка углерода твердое тело-жидкость-пар». Природа . 276 (5689): 695–696. Bibcode : 1978Natur.276..695W . DOI : 10.1038 / 276695a0 . S2CID 4362313 . 
  22. ^ Zazula, JM (1997). «О преобразованиях графита при высоких температурах и давлении, вызванных поглощением пучка LHC» (PDF) . ЦЕРН. Архивации (PDF) с оригинала на 2009-03-25 . Проверено 6 июня 2009 .
  23. ^ a b Гринвуд и Эрншоу, стр. 289–292.
  24. ^ Гринвуд и Эрншоу, стр. 276–8.
  25. ^ Ирифуне, Тецуо; Курио, Аяко; Сакамото, Сидзуэ; Иноуэ, Тору; Сумия, Хитоши (2003). «Материалы: сверхтвердый поликристаллический алмаз из графита». Природа . 421 (6923): 599–600. Bibcode : 2003Natur.421..599I . DOI : 10.1038 / 421599b . PMID 12571587 . S2CID 52856300 .  
  26. ^ Dienwiebel, Мартин; Верховен, Гертян; Прадип, Намбудири; Френкен, Йост; Хаймберг, Дженнифер; Зандберген, Хенни (2004). «Сверхсмазывающая способность графита» (PDF) . Письма с физическим обзором . 92 (12): 126101. Bibcode : 2004PhRvL..92l6101D . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.92.126101 . PMID 15089689 . Архивировано (PDF) из оригинала на 2011-09-17.  
  27. ^ Депрез, N .; Маклахан, Д.С. (1988). «Анализ электропроводности графита, электропроводность графитовых порошков при прессовании». Журнал физики D: Прикладная физика . 21 (1): 101–107. Bibcode : 1988JPhD ... 21..101D . DOI : 10.1088 / 0022-3727 / 21/1/015 .
  28. Перейти ↑ Collins, AT (1993). «Оптические и электронные свойства полупроводникового алмаза». Философские труды Королевского общества А . 342 (1664): 233–244. Bibcode : 1993RSPTA.342..233C . DOI : 10,1098 / rsta.1993.0017 . S2CID 202574625 . 
  29. ^ Delhaes, P. (2001). Графит и прекурсоры . CRC Press. ISBN 978-90-5699-228-6.
  30. ^ a b c Анвин, Питер. «Фуллерены (обзор)» . Архивировано 01 декабря 2007 года . Проверено 8 декабря 2007 .
  31. ^ a b Ebbesen, TW, ed. (1997). Углеродные нанотрубки - получение и свойства . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. ISBN 978-0-8493-9602-1.
  32. ^ а б Dresselhaus, MS; Dresselhaus, G .; Avouris, Ph., Eds. (2001). Углеродные нанотрубки: синтез, структуры, свойства и применение . Темы прикладной физики . 80 . Берлин. ISBN 978-3-540-41086-7.
  33. ^ a b Насибулин, Альберт Г .; Пихица, П.В. Jiang, H .; Браун, Д.П .; Крашенинников, А.В.; Анисимов АС; Queipo, P .; Moisala, A .; и другие. (2007). «Новый гибридный углеродный материал» . Природа Нанотехнологии . 2 (3): 156–161. Bibcode : 2007NatNa ... 2..156N . DOI : 10.1038 / nnano.2007.37 . PMID 18654245 . S2CID 6447122 .  
  34. ^ Насибулин, А .; Анисимов, Антон С .; Пихица, Петр В .; Цзян, Хуа; Браун, Дэвид П .; Чой, Мансу; Кауппинен, Эско И. (2007). «Исследования формирования NanoBud». Письма по химической физике . 446 (1): 109–114. Bibcode : 2007CPL ... 446..109N . DOI : 10.1016 / j.cplett.2007.08.050 .
  35. ^ Vieira, R; Леду, Марк-Жак; Фам-Хуу, Куонг (2004). «Синтез и характеристика углеродных нановолокон с макроскопической формой, образованных каталитическим разложением C 2 H 6 / H 2 на никелевом катализаторе». Прикладной катализ A: Общие . 274 (1–2): 1–8. DOI : 10.1016 / j.apcata.2004.04.008 .
  36. ^ а б Клиффорд, Фрондел; Марвин, Урсула Б. (1967). «Лонсдейлит, новый гексагональный полиморф алмаза». Природа . 214 (5088): 587–589. Bibcode : 1967Natur.214..587F . DOI : 10.1038 / 214587a0 . S2CID 4184812 . 
  37. ^ а б в Харрис, PJF (2004). «Связанная с фуллеренами структура технических стеклоуглеродов» (PDF) . Философский журнал . 84 (29): 3159–3167. Bibcode : 2004PMag ... 84.3159H . CiteSeerX 10.1.1.359.5715 . DOI : 10.1080 / 14786430410001720363 . Архивировано из оригинального (PDF) 19 марта 2012 года . Проверено 6 июля 2011 .  
  38. ^ Роде, А.В.; Гайд, ST; Гамалы, ЭГ; Эллиман, Р.Г.; McKenzie, DR; Балкок, С. (1999). «Структурный анализ углеродной пены, образованной лазерной абляцией с высокой частотой импульсов». Прикладная физика A: Материаловедение и обработка материалов . 69 (7): S755 – S758. Bibcode : 1999ApPhA..69S.755R . DOI : 10.1007 / s003390051522 . S2CID 96050247 . 
  39. ^ a b c Хайманн, Роберт Бертрам; Евсюков, Сергей Э. и Каван, Ладислав (28 февраля 1999 г.). Карбиновые и карбиноидные структуры . Springer. стр. 1–. ISBN 978-0-7923-5323-2. Архивировано 23 ноября 2012 года . Проверено 6 июня 2011 .
  40. ^ Ли, C .; Wei, X .; Кисар, JW; Хоун, Дж. (2008). «Измерение упругих свойств и внутренней прочности однослойного графена». Наука . 321 (5887): 385–8. Bibcode : 2008Sci ... 321..385L . DOI : 10.1126 / science.1157996 . PMID 18635798 . S2CID 206512830 . Выложите резюме .  
  41. ^ Сандерсон, Билл (2008-08-25). «Самое сложное, что известно человеку: открытие открывает дверь в космический лифт» . nypost.com. Архивировано 6 сентября 2008 года . Проверено 9 октября 2008 .
  42. ^ Цзинь, Чжун; Лу, Вэй; О'Нил, Кевин Дж .; Parilla, Philip A .; Симпсон, Лин Дж .; Киттрелл, Картер; Тур, Джеймс М. (22 февраля 2011 г.). «Наноинженерное пространство в графеновых листах для хранения водорода». Химия материалов . 23 (4): 923–925. DOI : 10.1021 / cm1025188 . ISSN 0897-4756 . 
  43. ^ Дженкинс, Эдгар (1973). Полиморфизм элементов и соединений . Тейлор и Фрэнсис. п. 30. ISBN 978-0-423-87500-3. Архивировано 23 ноября 2012 года . Проверено 1 мая 2011 .
  44. ^ Россини, FD; Джессап, RS (1938). «Тепло и свободная энергия образования диоксида углерода и перехода между графитом и алмазом» . Журнал исследований Национального бюро стандартов . 21 (4): 491. DOI : 10,6028 / jres.021.028 .
  45. ^ Grochala, Войцех (2014-04-01). «Алмаз: основное электронное состояние углерода при температурах, приближающихся к 0 К». Angewandte Chemie International Edition . 53 (14): 3680–3683. DOI : 10.1002 / anie.201400131 . ISSN 1521-3773 . PMID 24615828 . S2CID 13359849 .   
  46. ^ Белый, Мэри Энн ; Кахваджи, Самер; Фрейтас, Вера Л.С.; Сиверт, Рико; Уэзерби, Джозеф А .; Рибейру да Силва, Мария Д.М.С. Веревкин, Сергей П .; Джонсон, Эрин Р .; Цванцигер, Йозеф В. (2021). «Относительная термическая стабильность алмаза и графита». Angewandte Chemie International Edition . 60 : 1546–1549. DOI : 10.1002 / anie.202009897 .
  47. ^ Шева, Phil & Stein, Бен (26 марта 2004). «Углеродная нано-пена - первый в мире чистый углеродный магнит» . Новости физики . 678 (1). Архивировано 7 марта 2012 года.
  48. ^ Itzhaki Лиор; Альтус, Эли; Баш, Гарольд; Хоз, Шмарьяху (2005). «Тверже, чем алмаз: определение площади поперечного сечения и модуля Юнга молекулярных стержней». Энгью. Chem. Int. Эд . 44 (45): 7432–5. DOI : 10.1002 / anie.200502448 . PMID 16240306 . 
  49. ^ «Исследователи находят новую фазу углерода, делают алмаз при комнатной температуре» . news.ncsu.edu . 2015-11-30. Архивировано 6 апреля 2016 года . Проверено 6 апреля 2016 .
  50. ^ Rabie, Passant (6 июля 2020). «Астрономы нашли источник жизни во Вселенной» . Обратный . Дата обращения 7 июля 2020 .
  51. ^ Мариго, Паола; и другие. (6 июля 2020 г.). «Формирование углеродных звезд через немонотонное соотношение начальной и конечной масс» . Природа Астрономия . 152 . arXiv : 2007.04163 . DOI : 10.1038 / s41550-020-1132-1 . S2CID 220403402 . Дата обращения 7 июля 2020 . 
  52. ^ a b c Гувер, Рэйчел (21 февраля 2014 г.). «Нужно отслеживать органические наночастицы по всей Вселенной? У НАСА есть для этого приложение» . НАСА . Архивировано 6 сентября 2015 года . Проверено 22 февраля 2014 .
  53. ^ Лауретта, DS; McSween, HY (2006). Метеориты и ранняя Солнечная система II . Серия космической науки. Университет Аризоны Press. п. 199. ISBN 978-0-8165-2562-1. Архивировано 22 ноября 2017 года . Проверено 7 мая 2017 .
  54. ^ Марк, Кэтлин (1987). Метеоритные кратеры . Университет Аризоны Press. ISBN 978-0-8165-0902-7.
  55. ^ «Онлайн-база данных отслеживает наличие органических наночастиц во Вселенной» . Sci Tech Daily . 24 февраля 2014 года. Архивировано 18 марта 2015 года . Проверено 10 марта 2015 .
  56. Уильям Ф. Макдоноу Состав Земли, архивированный 28 сентября 2011 г. на Wayback Machine в Маевски, Евгениуш (2000). Термодинамика землетрясений и фазовые превращения в недрах Земли . ISBN 978-0126851854.
  57. ^ Йинон Бар-Он; и другие. (19 июня 2018 г.). «Распределение биомассы на Земле» . PNAS . 115 (25): 6506–6511. DOI : 10.1073 / pnas.1711842115 . PMC 6016768 . PMID 29784790 .  
  58. ^ Фред Пирс (2014-02-15). «Пожар в яме: после гидроразрыва идет уголь» . Новый ученый . 221 (2956): 36–41. Bibcode : 2014NewSc.221 ... 36P . DOI : 10.1016 / S0262-4079 (14) 60331-6 . Архивировано 16 марта 2015 года.
  59. «Wonderfuel: добро пожаловать в эпоху нетрадиционного газа». Архивировано 9 декабря 2014 г. в Wayback Machine Хелен Найт, New Scientist , 12 июня 2010 г., стр. 44–7.
  60. ^ Океан запасы метана 'завышены' архивации 2013-04-25 в Wayback Machine , BBC, 17 февраля 2004.
  61. ^ «Лед на огне: Следующее ископаемое топливо» архивации 2015-02-22 в Wayback Machine по Фред Пирс , New Scientist , 27 июня 2009, стр 30-33..
  62. ^ Рассчитано из файла global.1751_2008.csv в "Индексе / ftp / ndp030 / CSV-FILES" . Архивировано из оригинала на 2011-10-22 . Проверено 6 ноября 2011 .из Информационного аналитического центра по двуокиси углерода .
  63. Рэйчел Гросс (21 сентября 2013 г.). «Глубоко и промозгло таинственно» . New Scientist : 40–43. Архивировано 21 сентября 2013 года.
  64. ^ Стефаненко, Р. (1983). Технология добычи угля: теория и практика . Общество горной металлургии. ISBN 978-0-89520-404-2.
  65. ^ Кастинг, Джеймс (1998). «Углеродный цикл, климат и долгосрочные последствия сжигания ископаемого топлива» . Последствия: природа и последствия изменения окружающей среды . 4 (1). Архивировано 24 октября 2008 года.
  66. ^ «Образование углерода-14» . Архивировано 1 августа 2015 года . Проверено 13 октября 2014 года .
  67. Перейти ↑ Aitken, MJ (1990). Научные знакомства в археологии . С. 56–58. ISBN 978-0-582-49309-4.
  68. ^ Николс, Чарльз Р. "Летучие продукты из углеродистых астероидов" (PDF) . UAPress.Arizona.edu . Архивировано 2 июля 2016 года из оригинального (PDF) . Проверено 12 ноября +2016 .
  69. ^ Ганнес, Леонард З .; Дель Рио, Карлос Мартинес; Кох, Пол (1998). «Естественные изменения численности стабильных изотопов и их потенциальное использование в физиологической экологии животных». Сравнительная биохимия и физиология - Часть A: Молекулярная и интегративная физиология . 119 (3): 725–737. DOI : 10.1016 / S1095-6433 (98) 01016-2 . PMID 9683412 . 
  70. ^ "Официальные определения единиц СИ" . Архивировано 14 октября 2007 года . Проверено 21 декабря 2007 .
  71. Перейти ↑ Bowman, S. (1990). Интерпретация прошлого: радиоуглеродное датирование . Британский музей прессы. ISBN 978-0-7141-2047-8.
  72. ^ Браун, Том (1 марта 2006 г.). «Углерод на Амазонке делает полный круг» . Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса. Архивировано 22 сентября 2008 года . Проверено 25 ноября 2007 .
  73. Перейти ↑ Libby, WF (1952). Радиоуглеродное датирование . Издательство Чикагского университета и ссылки в нем.
  74. ^ Westgren, A. (1960). «Нобелевская премия по химии 1960 года» . Нобелевский фонд. Архивировано 25 октября 2007 года . Проверено 25 ноября 2007 .
  75. ^ "Использовать запрос для углерода-8" . barwinski.net. Архивировано 07 февраля 2005 года . Проверено 21 декабря 2007 .
  76. Перейти ↑ Watson, A. (1999). «Сияние в темных углах ядерной кухни». Наука . 286 (5437): 28–31. DOI : 10.1126 / science.286.5437.28 . S2CID 117737493 . 
  77. ^ Ауди, Жорж; Берсильон, Оливье; Blachot, Жан; Вапстра, Алдерт Хендрик (1997). " Оценка ядерных свойств и свойств распада N UBASE " (PDF) . Ядерная физика . 624 (1): 1–124. Bibcode : 1997NuPhA.624 .... 1A . DOI : 10.1016 / S0375-9474 (97) 00482-X . Архивировано из оригинального (PDF) 23 сентября 2008 года.
  78. ^ Ostlie, Дейл А. & Carroll, Брэдли W. (2007). Введение в современную звездную астрофизику . Сан-Франциско (Калифорния): Эддисон Уэсли. ISBN 978-0-8053-0348-3.
  79. ^ Whittet, Дуглас CB (2003). Пыль в галактическом окружении . CRC Press . С. 45–46. ISBN 978-0-7503-0624-9.
  80. ^ Пикельнер, Соломон Борисович (1977). Звездное образование . Springer. п. 38. ISBN 978-90-277-0796-3. Архивировано 23 ноября 2012 года . Проверено 6 июня 2011 .
  81. ^ Falkowski, P .; Scholes, RJ; Boyle, E .; Canadell, J .; Canfield, D .; Elser, J .; Gruber, N .; Hibbard, K .; и другие. (2000). «Глобальный углеродный цикл: проверка наших знаний о Земле как системе». Наука . 290 (5490): 291–296. Bibcode : 2000Sci ... 290..291F . DOI : 10.1126 / science.290.5490.291 . PMID 11030643 . S2CID 1779934 .  
  82. ^ Смит, TM; Крамер, WP; Диксон, РК; Leemans, R .; Neilson, RP; Соломон, AM (1993). «Глобальный земной углеродный цикл». Загрязнение воды, воздуха и почвы . 70 (1–4): 19–37. Bibcode : 1993WASP ... 70 ... 19S . DOI : 10.1007 / BF01104986 . S2CID 97265068 . 
  83. ^ Берроуз, А .; Holman, J .; Parsons, A .; Пиллинг, G .; Прайс, Г. (2017). Chemistry3: Введение в неорганическую, органическую и физическую химию . Издательство Оксфордского университета. п. 70. ISBN 978-0-19-873380-5. Архивировано 22 ноября 2017 года . Проверено 7 мая 2017 .
  84. ^ Левин, Джоэл С .; Augustsson, Tommy R .; Натараджан, Мурали (1982). «Пребиологическая палеоатмосфера: стабильность и состав». Истоки жизни и эволюция биосфер . 12 (3): 245–259. Bibcode : 1982OrLi ... 12..245L . DOI : 10.1007 / BF00926894 . PMID 7162799 . S2CID 20097153 .  
  85. ^ Loerting, T .; и другие. (2001). «Об удивительной кинетической стабильности угольной кислоты». Энгью. Chem. Int. Эд . 39 (5): 891–895. DOI : 10.1002 / (SICI) 1521-3773 (20000303) 39: 5 <891 :: AID-ANIE891> 3.0.CO; 2-E . PMID 10760883 . 
  86. ^ Холдейн Дж. (1895). «Действие оксида углерода на человека» . Журнал физиологии . 18 (5–6): 430–462. DOI : 10.1113 / jphysiol.1895.sp000578 . PMC 1514663 . PMID 16992272 .  
  87. ^ Горман, D .; Drewry, A .; Хуанг, Ю.Л .; Самес, К. (2003). «Клиническая токсикология окиси углерода». Токсикология . 187 (1): 25–38. DOI : 10.1016 / S0300-483X (03) 00005-2 . PMID 12679050 . 
  88. ^ «Соединения углерода: недокись углерода» . Архивировано 07 декабря 2007 года . Проверено 3 декабря 2007 .
  89. ^ Байес, К. (1961). «Фотолиз недооксида углерода». Журнал Американского химического общества . 83 (17): 3712–3713. DOI : 10.1021 / ja01478a033 .
  90. ^ Андерсон DJ; Розенфельд, RN (1991). «Фотодиссоциация недооксида углерода». Журнал химической физики . 94 (12): 7852–7867. Bibcode : 1991JChPh..94.7857A . DOI : 10.1063 / 1.460121 .
  91. ^ Сабин, младший; Ким, Х. (1971). «Теоретическое исследование структуры и свойств триоксида углерода». Письма по химической физике . 11 (5): 593–597. Bibcode : 1971CPL .... 11..593S . DOI : 10.1016 / 0009-2614 (71) 87010-0 .
  92. ^ Moll NG; Беспорядок DR; Томпсон В.Е. (1966). «Трехокись углерода: его производство, инфракрасный спектр и структура, изученные в матрице твердого CO 2 ». Журнал химической физики . 45 (12): 4469–4481. Bibcode : 1966JChPh..45.4469M . DOI : 10.1063 / 1.1727526 .
  93. ^ a b Fatiadi, Александр J .; Isbell, Horace S .; Сагер, Уильям Ф. (1963). «Циклические полигидроксикетоны. I. Продукты окисления гексагидроксибензола (бензолгексола)» (PDF) . Журнал исследований Национального бюро стандартов Раздел A . 67А (2): 153–162. DOI : 10.6028 / jres.067A.015 . PMC 6640573 . PMID 31580622 . Архивировано из оригинального (PDF) 25 марта 2009 года . Проверено 21 марта 2009 .   
  94. ^ Полинг, Л. (1960). Природа химической связи (3-е изд.). Итака, Нью-Йорк: Издательство Корнельского университета. п. 93 . ISBN 978-0-8014-0333-0.
  95. ^ Гринвуд и Эрншоу, стр. 297-301
  96. ^ Шербаум, Франц; и другие. (1988). « « Аурофильность »как следствие релятивистских эффектов: Дикация метана Hexakis (трифенилфосфанаурио) [(Ph 3 PAu) 6 C] 2+ ». Энгью. Chem. Int. Эд. Англ. 27 (11): 1544–1546. DOI : 10.1002 / anie.198815441 .
  97. ^ Риттер, Стивен К. «Шесть связей с углеродом: подтверждено» . Новости химии и техники . Архивировано 9 января 2017 года.
  98. ^ Ямасита, Макото; Ямамото, Ёсукэ; Акиба, Кин-я; Хашизуме, Дайсуке; Ивасаки, Фудзико; Такаги, Нозоми; Нагасе, Сигэру (01.03.2005). «Синтезы и структуры гипервалентных пятикоординированных соединений углерода и бора, несущих антраценовый скелет - выяснение гипервалентного взаимодействия на основе рентгеноструктурного анализа и расчета методом DFT». Журнал Американского химического общества . 127 (12): 4354–4371. DOI : 10.1021 / ja0438011 . ISSN 0002-7863 . PMID 15783218 .  
  99. ^ Краткий Оксфордский словарь английского языка, Oxford University Press
  100. ^ "Китайцы впервые использовали алмаз" . BBC News . 17 мая 2005 года архивация с оригинала на 20 марта 2007 года . Проверено 21 марта 2007 .
  101. ^ ван дер Крогт, Питер. "Карбоний / углерод в элементимологии и множестве элементов" . Архивировано 23 января 2010 года . Проверено 6 января 2010 .
  102. ^ Ferchault де Réaumur, R.-A. (1722). L'art de convertir le fer forgé en acier, et l'art d'adoucir le fer fondu, ou de faire des ouvrages de fer fondu aussi finis que le fer forgé (английский перевод с 1956 г.) . Париж, Чикаго.
  103. ^ «Углерод» . Канада соединяется. Архивировано из оригинала на 2010-10-27 . Проверено 7 декабря 2010 .
  104. ^ Сенез, Фред. "Кто открыл углерод?" . Фростбургский государственный университет. Архивировано 07 декабря 2007 года . Проверено 24 ноября 2007 .
  105. ^ Джолитти, Федерико (1914). Цементирование железа и стали . McGraw-Hill Book Company, inc.
  106. ^ Senese, Фред (2000-09-09). «Кто открыл углерод» . Фростбургский государственный университет. Архивировано 07 декабря 2007 года . Проверено 24 ноября 2007 .
  107. ^ Крото, HW; Хит, младший; О'Брайен, Южная Каролина; Curl, РФ; Смолли, RE (1985). «C 60 : Бакминстерфуллерен». Природа . 318 (6042): 162–163. Bibcode : 1985Natur.318..162K . DOI : 10.1038 / 318162a0 . S2CID 4314237 . 
  108. ^ "Нобелевская премия по химии 1996" за открытие фуллеренов " " . Архивировано 11 октября 2007 года . Проверено 21 декабря 2007 .
  109. ^ a b c Ежегодник полезных ископаемых США Геологической службы США: графит, 2009 г. Архивировано 16 сентября 2008 г. на Wayback Machine, а графит: сводки по минеральным товарам за 2011 г.
  110. ^ Харлоу, GE (1998). Природа бриллиантов . Издательство Кембриджского университета. п. 223. ISBN 978-0-521-62935-5.
  111. ^ Catelle, WR (1911). Бриллиант . Компания John Lane. п. 159. обсуждение аллювиальных алмазов в Индии и других странах, а также самые ранние находки
  112. ^ Болл, В. (1881). Алмазы, золото и уголь Индии . Лондон, Трубнер и Ко.Болл был геологом на британской службе. Глава I, Страница 1
  113. ^ Херши, JW (1940). Книга алмазов: их любопытные знания, свойства, тесты и синтетическое производство . Kessinger Pub Co., стр. 28. ISBN 978-1-4179-7715-4.
  114. ^ a b Janse, AJA (2007). «Мировое производство алмазов с 1870 года». Драгоценные камни и геммология . XLIII (лето 2007 г.): 98–119. DOI : 10,5741 / GEMS.43.2.98 .
  115. ^ a b Лоренц, В. (2007). «Аргайл в Западной Австралии: самая богатая диамантифицированная трубка в мире; ее прошлое и будущее». Gemmologie, Zeitschrift der Deutschen Gemmologischen Gesellschaft . 56 (1/2): 35–40.
  116. ^ "Микроскопический алмаз, найденный в Монтане" . Стандарт Монтаны . 2004-10-17. Архивировано из оригинала на 2005-01-21 . Проверено 10 октября 2008 .
  117. ^ Кук, Сара (2004-10-19). «Микроскопический алмаз, найденный в Монтане» . Livescience.com. Архивировано из оригинала на 2008-07-05 . Проверено 12 сентября 2008 .
  118. ^ "Новости Delta / Пресс-релизы / Публикации" . Deltamine.com. Архивировано из оригинала на 2008-05-26 . Проверено 12 сентября 2008 .
  119. ^ Маршалл, Стивен; Шор, Джош (2004-10-22). «Бриллиантовая жизнь» . Сеть партизанских новостей. Архивировано из оригинала на 2008-06-09 . Проверено 10 октября 2008 .
  120. ^ Cantwell, WJ; Мортон, Дж. (1991). «Ударопрочность композитных материалов - обзор». Композиты . 22 (5): 347–62. DOI : 10.1016 / 0010-4361 (91) 90549-V .
  121. ^ Holtzapffel, гл. (1856 г.). Токарная обработка и механические манипуляции . Чарльз Хольцапффель. Интернет-архив, заархивированный 26 марта 2016 г., на Wayback Machine
  122. ^ «Статистика промышленных алмазов и информация» . Геологическая служба США. Архивировано 6 мая 2009 года . Проверено 5 мая 2009 .
  123. ^ Коэльо, RT; Yamada, S .; Аспинуолл, Дания; Мудрый, MLH (1995). «Применение инструментальных материалов из поликристаллического алмаза (PCD) при сверлении и расширении сплавов на основе алюминия, включая MMC». Международный журнал станков и производства . 35 (5): 761–774. DOI : 10.1016 / 0890-6955 (95) 93044-7 .
  124. ^ Харрис, округ Колумбия (1999). Материалы для инфракрасных окон и куполов: свойства и характеристики . SPIE Press. С. 303–334. ISBN 978-0-8194-3482-1.
  125. ^ Nusinovich, GS (2004). Введение в физику гиротронов . JHU Press. п. 229. ISBN 978-0-8018-7921-0.
  126. ^ Сакамото, М .; Эндриз, JG; Scifres, DR (1992). «Выходная мощность 120 Вт в непрерывном режиме от монолитной диодной матрицы AlGaAs (800 нм), установленной на алмазном радиаторе». Письма об электронике . 28 (2): 197–199. Bibcode : 1992ElL .... 28..197S . DOI : 10.1049 / эл: 19920123 .
  127. ^ Дорфер, Леопольд; Moser, M .; Шпиндлер, К .; Bahr, F .; Egarter-Vigl, E .; Дор, Г. (1998). «5200-летняя акупунктура в Центральной Европе?». Наука . 282 (5387): 242–243. Bibcode : 1998Sci ... 282..239D . DOI : 10.1126 / science.282.5387.239f . PMID 9841386 . S2CID 42284618 .  
  128. ^ Donaldson, K .; Stone, V .; Clouter, A .; Renwick, L .; Макни, В. (2001). «Сверхмелкие частицы» . Медицина труда и окружающей среды . 58 (3): 211–216. DOI : 10.1136 / oem.58.3.211 . PMC 1740105 . PMID 11171936 .  
  129. ^ Углеродные наночастицы, токсичные для взрослых плодовых мух, но благоприятные для молодых, Архивировано 2 ноября 2011 г.в Wayback Machine ScienceDaily (17 августа 2009 г.)
  130. ^ "Пресс-релиз - Титаническая катастрофа: Новая теория Fingers Coal Fire" . www.geosociety.org . Архивировано 14 апреля 2016 года . Проверено 6 апреля 2016 .
  131. ^ МакШерри, Патрик. «Угольный бункер Огонь» . www.spanamwar.com . Архивировано 23 марта 2016 года . Проверено 6 апреля 2016 .

Библиография

  • Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.

внешняя ссылка

  • Углерод в наше время на BBC
  • Углерод в Периодической таблице видео (Ноттингемский университет)
  • Углерод на Британике
  • Обширная страница Carbon на asu.edu
  • Электрохимическое использование углерода
  • Углерод - супер материал. Анимация со звуком и интерактивными 3D-моделями.