ნახშირბადი

ნახშირბადი (ლათინურიდან: carbo ნახშირი) ქიმიური ელემენტია სიმბოლოთი C და ატომური ნომრით 6. ის არამეტალია და ტეტრავალენტიანია - გარე სავალენტო შრეზე ოთხი ხელმისაწვდომი ელექტრონის  გამო, რომლებიც მონაწილეობენ ოთხი კოვალენტური ქიმიური კავშირის დამყარებაში. ნახშირბადი მიეკუთვნება ელემენტების პერიოდულობის ცხრილის მე -14 ჯგუფს. ნახშირბადი დედამიწის ქერქის მხოლოდ 0.025 პროცენტს შეადგენს. სამი იზოტოპი ბუნებრივად გვხვდება, ¹²C და ¹³C სტაბილურია, ხოლო ¹⁴C არის რადიონუკლიდი, ნახევარდაშლის  პერიოდით დაახლოებით 5,730 წელი.  ნახშირბადი ანტიკური ხანიდან ცნობილი რამდენიმე ელემენტიდან ერთ – ერთია.

ნახშირბადი დედამიწის ქერქში გავრცელების მიხედვით მე-15, ხოლო სამყაროში -  მეოთხე ელემენტია წყალბადის, ჰელიუმის და ჟანგბადის შემდეგ.

ნახშირბადის ატომი ერთ-ერთი ყველაზე თავისებური ელემენტია. ნახშირბადის გავრცელება, ორგანული ნაერთების უნიკალური მრავალფეროვნება და პოლიმერებისა და პრაქტიკულად უსაზღვრო რაოდენობის ორგანული ნაერთების წარმოქმნის არაჩვეულებრივი უნარის გამო იგი ყველაზე „ცნობილი“ ელემენტია დედამიწაზე.  ნახშირბად ატომს ყველზე მტავარი ადგილი უკავია ცოცხალ ორგანიზმებში და ადამიანის ორგანიზმში მასით მეორე ელემენტია მასით (დაახლოებით 18,5%) ჟანგბადის შემდეგ.

ნახშირბადის ატომებს შეუძლიათ ერთმანეთთან შეერთება სხვადასხვა გზით, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ნახშირბადის სხვადასხვა ალოტროპები. ყველაზე ცნობილი ალოტროპებია ამორფული ნახშირი, გრაფიტი, ალმასი და ფულერენი.

ნახშირბადი (ლათინურიდან: carbo ნახშირი) ქიმიური ელემენტია სიმბოლოთი C და ატომური ნომრით 6. ის არამეტალია და ტეტრავალენტიანია - გარე სავალენტო შრეზე ოთხი ხელმისაწვდომი ელექტრონის  გამო, რომლებიც მონაწილეობენ ოთხი კოვალენტური ქიმიური კავშირის დამყარებაში. ნახშირბადი მიეკუთვნება ელემენტების პერიოდულობის ცხრილის მე -14 ჯგუფს. ნახშირბადი დედამიწის ქერქის მხოლოდ 0.025 პროცენტს შეადგენს. სამი იზოტოპი ბუნებრივად გვხვდება, ¹²C და ¹³C სტაბილურია, ხოლო ¹⁴C არის რადიონუკლიდი, ნახევარდაშლის  პერიოდით დაახლოებით 5,730 წელი.  ნახშირბადი ანტიკური ხანიდან ცნობილი რამდენიმე ელემენტიდან ერთ – ერთია.

ნახშირბადი დედამიწის ქერქში გავრცელების მიხედვით მე-15, ხოლო სამყაროში -  მეოთხე ელემენტია წყალბადის, ჰელიუმის და ჟანგბადის შემდეგ.

ნახშირბადის ატომი ერთ-ერთი ყველაზე თავისებური ელემენტია. ნახშირბადის გავრცელება, ორგანული ნაერთების უნიკალური მრავალფეროვნება და პოლიმერებისა და პრაქტიკულად უსაზღვრო რაოდენობის ორგანული ნაერთების წარმოქმნის არაჩვეულებრივი უნარის გამო იგი ყველაზე „ცნობილი“ ელემენტია დედამიწაზე.  ნახშირბად ატომს ყველზე მტავარი ადგილი უკავია ცოცხალ ორგანიზმებში და ადამიანის ორგანიზმში მასით მეორე ელემენტია მასით (დაახლოებით 18,5%) ჟანგბადის შემდეგ.

ნახშირბადის ატომებს შეუძლიათ ერთმანეთთან შეერთება სხვადასხვა გზით, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ნახშირბადის სხვადასხვა ალოტროპები. ყველაზე ცნობილი ალოტროპებია ამორფული ნახშირი, გრაფიტი, ალმასი და ფულერენი.

ნახშირბადის ფიზიკური თვისებები საკმაოდ განსხვავდება ალოტროპული ფორმის მიხედვით. მაგალითად, გრაფიტი არის გაუმჭვირვალე და შავი, ხოლო ალმასი კი ძალიან გამჭვირვალეა. გრაფიტი იმდენად რბილი მასალაა, რომ ფურცელზე შეუძლია კვალი დატოვოს (აქედან მოდის მისი სახელი, ბერძნული ზმნიდან, რაც ნიშნავს წერას), ხოლო ალმასი ყველაზე მტკიცე ბუნებრივი მასალაა. გრაფიტი კარგი ელექტრული გამტარია, ხოლო ალმასს დაბალი ელექტროგამტარობა აქვს. ნორმალურ პირობებში ალმასს, ნახშირბადის ნანომილაკებს და გრაფენს ყველაზე მაღალი თერმული გამტარებლობის მაჩვენებელი აქვთ ყველა ცნობილ მასალასთან  შედარებით.

ნახშირბადის ყველა ალოტროპი მყარია ნორმალურ პირობებში .გრაფიტი ყველაზე თერმოდინამიკურად მდგრადი ფორმაა სტანდარტული ტემპერატურისა და წნევის დროს. ისინი ქიმიურად მდგრადები არიან და ჟანგბადთან მხოლოდ მაღალ ტემპერატურაზე რეაგირებენ.

ნახშირბადის ყველაზე გავრცელებული ჟანგვითი მდგომარეობა +4 როგორც არაორგანულ, ისე ორგანულ ნაერთებში. მხოლოდ ერთეულ ნაერთებში გვხვდება +2 მუხტით (ნახშირბადის მონოქსიდისა და გარდამავალი ლითონის კარბონილის კომპლექსებში).

არაორგანული ნახშირბადის უდიდესი წყაროა კირქვები, დოლომიტები და ნახშირორჟანგი, მაგრამ მნიშვნელოვანი რაოდენობა გვხვდება ნახშირის, ტორფის, ზეთისა და მეთანის ორგანულ დეპოზიტებში.

ნახშირბადი ქმნის ბევრად უფრო მეტ  ნაერთს, უფრო ვიდრე ნებისმიერი სხვა ელემენტი.  ნახშირბადშემცველი თითქმის ათი მილიონი ნაერთია აღწერილი დღეისათვის და ეს რიცხვი ყოველდღიურად მნიშვნელოვნად იზრდება. ამ მიზეზით, ნახშირბადს ხშირად მოიხსენიებენ როგორც ელემენტების მეფეს.

ნახშირბადის ყველა ფორმა სტაბილურია, მიუხედავად იმისა, როცა განსაზღვრულ ტემპერატურაზე ჟანგბადთანაც კი რეაგირებს. არაორგანულ ნაერთებში ნახშირბადის ყველაზე გავრცელებული დაჟანგულობის ხარისხი არის +4, თუმცა +2  ფორმით გვხვდება  ნახშირბადის მონოქსიდში და სხვა გარდამავალ მეტალკარბონილკომპლექსებში. არაორგანული ნახშირბადის უდიდესი წყაროა კირქვა, დოლომიტი და ნახშირბადის დიოქსიდი, მაგრამ მისი მნიშვნელოვანი რაოდენობა გვხვდება ქვანახშირის ორგანულ ფენებში, ნავთობში, ტორფში.

.

დახასიათება

ნახშირბადის ალოტროპიის სხვადასხვა ფორმა მოიცავს უმაგრეს ბუნებრივ ნივთიერებას ალმასს და აგრეთვე ურბილეს ცნობილ ნაერთს გრაფიტს. ამასთან, მას უნარი აქვს დაუკავშირდეს სხვა პატარა ატომებს, მათ შორის სხვა ნახშირბად ატომებს. აგრეთვე მას შეუძლია წარმოქმნას მრავალი მდგრადი კოვალენტური ბმა სხვა ატომებთან. შედეგად ცნობილია, რომ ნახშირბადი წარმოქმნის ას მილიონზე მეტ ნაერთს. ნახშირბადს აქვს მაღალი ლღობის და სუბლიმაციის ტემპერატურა. ატმოსფერულ წნევაზე იგი არ ლღვება და არამედ სუბლიმირდება  დაახლოებით 3900K.

ნახშირბადი სუბლიმირდება ნახშირბადის რკალის სახით, რომლის ტემპერატურაც დაახლ. 5800K-ია. ამრიგად, მის ალოტროპულ ფორმებზე დამოუკიდებლად ნახშირბადი მაღალ ტემპერატურაზე რჩება მყარ მდგომარეობაში, ვოლფრამსა და რენიუმთან შედარებით, რომელთაც ასევე  მაღალი ლღობის ტემპერატურა აქვთ. მიუხედავად იმისა, რომ მას აქვს თერმოდინამიკური მიდრეკილება დაჟანგვისადმი, ნახშირბადი მდგრადია მჟანგველებისადმი უფრო მეტად, ვიდრე რკინა და სპილენძი, რომლებიც არიან უფრო სუსტი აღმდგენები ოთახის ტემპერატურაზე.

ნახშირბადშემცველი ნაერთები წარმოადგენენ დედამიწაზე სიცოცხლის საფუძველს. ნახშირბად-აზოტის ციკლი უზრუნველყოფს მზისა და სხვა ვარსკვლავების მიერ ენერგიის წარმოქმნას. იგი წარმოქმნის ნაერთთა ექსტრაორდინალურ ვარიაციებს, უმეტესად ისეთებსაც სადაც ნახშირბადი შედარებით არარეაქციისუნარიანია. ნორმალურ პირობებში, სტანდარტულ ტემპერატურაზე და წნევაზე იგი მკაცრი დამჟანგველების მიმართ მდგრადია. იგი არ ურთიერთქმედებს გოგირდმჟავასთან, ქლორწყალბადმჟავასთან და აგრეთვე ტუტეებთან. მაღალ ტემპერატურაზე ნახშირბადი ურთიერთქმედებს ჟანგბადთან და მას შეუძლია აღადგინოს რკინა ოქსიდიდან მეტალამდე. ეს ეგზოთერმული რეაქცია გამოიყენება რკინისა და ფოლადის ინდუსტრიაში.

Fe₃O₄ + 4 C(მყ) → 3 Fe(მყ) + 4 CO(აირი)

ნახშირბადი წყლის ორთქლთან ურთიერთქმედებით იძლევა სინთეზ-აირის რეაქციას

C(მყ) + H₂O(აირი) → CO(აირი) + H₂(აირი).

მაღალ ტემპერატურაზე ზოგიერთ მეტალთან ნახშირბადი წარმოქმნის მეტალთა კარბიდებს, მაგალითად. რკინის კარბიდი - ცემენტიტი ფოლადში, ვოლფრამის კარბიდი, რომელიც ფართოდ გამოიყენება მძიმე იარაღის წარმოებაში.

ისტორია და ეტიმოლოგია

ინგლისური სიტყვა carbon მოდის ლათინური carbo-დან, ნახშირბადიდან, ქვანახშირიდან და აგრეთვე მოდის ფრანგული charbon-დან, რაც ნიშნავს ქვანახშირს.

ნახშირბადი აღმოჩენილ იქნა ძლიან დიდი ხნის წინ და ცნობილი იყო ადრეულ ცივილიზაციაში ჭვარტლის და ქვანახშირის სახით. ალმასი აღმოჩენილი იყო ჩინეთში ჩვენს წელთაღრიცხვამდე 2500 წლის წინათ. ნახშირბადი ქვანახშირის სახით რომის იმპერიის დროიდან მიიღებოდა იმავე ქიმიური მეთოდებით, როგორსაც დღეს ვიყენებთ - ხის მშრალი გამოხდით.

1722 წელს რენე რიმორმა აჩვენა, რომ რკინა შეიძლება გადაიქცეს ფოლადად ზოგიერთი ნივთიერების შთანთქმისას და ეს ნივთიერება  არის ნახშირბადი. 1722 წელს ა. ლავუაზიემ უჩვენა, რომ ალმასი არის ნახშირბადის ფორმა, რადგანაც ისევე იწვის, როგროც ნახშირბადი. კ. შეელემ უჩვენა, რომ გრაფიტი,  არ იყო ტყვიის ერთ-ერთი ფორმა (იმ დროს გავრცელებული მოსაზრებ), არამედ წარმოადგენდა ნახშირბადს. 1786 წელს ფრანგმა მეცნიერმა კ. ბერთოლემ, გ. მონგმა და ს. ვანდერმონდმა შემდგომში ასევე დაადასტურეს, რომ ეს ნივთიერება ნახშირბადი იყო.

ნახშირბადის ახალი ალოტროპი ფულერენი აღმოჩენილ იქნა 1985 წელს, რომელიც მოიცავს ნანოსტრუქტურულ ფორმებს, როგორიცაა ბაქიბოლები და ნანომილაკები. მათი აღმოჩენა  ნობელის პრემიით აღინიშნა.

 

ალოტროპიები

ატომური ნახშირბადი მცირე ხნის განმავლობაში ცოცხლობს, თუმცა იგი ასტაბილიზებს მულტიატომურ სტრუქტურებს სხვადასხვა მოლეკულურ კონფიგურაციაში, რომელთაც ალოტროპიები ჰქვია. კარგადაა ცნობილი მისი სამი ალოტროპი:  ამორფული ნახშირი, გრაფიტი და ალმასი. კიდევ ერთ ეგზოტიკურ ალოტროპს - ფულერენებს ამ დროისათვის იღებენ სინთეზით და იყენებენ კვლევებში.

ნახშირბადის ამორფული, არაკრისტალური ფორმა არის გრაფიტი - ნახშირბადის ატომების არაკრისტალურად, “უწესრიგოდ“ განლაგების შედეგი. იგი არსებობს ფხვნილის სახით. ფართოდ გამოიყენება მერქნის ნახშირის, ჭვარტლის და გააქტიურებული ნახშირის სახით. ნორმალურ წნევაზე ნახშირბადი იღებს გრაფიტის ფორმას, რომელშიც ნახშირბადის თითოეული ატომი დაკავშირებულია სამ სხვა ატომთან და ისინი წარმოქმნიან ბრტყელ ჰექსაგონალურ ბირთვს, მსგავსად ზოგიერთი არომატული ნახშირწყალბადისა. გრაფიტში მესერი ორგანზომილებიანია, კრისტალში განლაგებული ფართო ფენები მჭიდროდ უკავშირდება ვანდერ-ვაალსის ძალებით ერთმანეთს, რაც გრაფიტს ანიჭებს სირბილეს და შრეებად „დაშლის“ თვისებას (ფენები ადვილად შორდებიან ერთმანეთის მიყოლებით). გარე ელექტრონების დელოკალიზაციის გამო ყოველი ატომი წარმოქმნის p-ღრუბელს და გრაფიტი ატარებს ელექტრობას, მხოლოდ სიბრტყეში, რომელშიც ყოველი ფენა დაკავშირებულია კოვალენტურად. ამის გამო ნახშირბადი სუსტი ელექტროგამტარია მეტალთა უმეტესობასთან შედარებით. დელოკალიზაცია აგრეთვე ხსნის გრაფიტის ენერგეტიკულ მდგრადობას ოთახის ტემპერატურაზე ალმასთან შედარებით. ნახშირბადი მაღალ ტემპერატურაზე წარმოქმნის უფრო კომპაქტურ ალმასის ალოტროპს, რომელსაც გრაფიტზე ოჯერ მეტი სიმკვრივე აქვს. აქ ყოველი ატომი დაკავშირებულია ტეტრაედრულად და ატომებისაგან წარმოქმნის სამ განზომილებიან მესერს, რომლებიც შედგებიან ექვსწევრიანი რგოლებისაგან. ალმასს ისეთივე კუბური სტრუქტურა აქვს, როგორც სილიციუმსა და გერმანიუმს, ამიტომაც მასში C-C ბმის ძალა მეტია. იგი ყველაზე მაგარი ნივთიერებაა, რომელიც კი გვხვდება ბუნებაში. იგი გამძლეა გაკაწვრის მიმართ.

ალმასი თერმოდინამიკურად არამდგრადია, ნორმალურ პირობებში გადადის გრაფიტში, მაგრამ ეს გადასვლა გრაფიტში ოთახის ტემპერატურაზე ხდება ძალიან ნელა, შეუმჩნევლად, რადგანაც ამ დროს აქტივაციის ენერგიის ბარიერი მაღალია. იგივე პირობებში ნახშირბადი კრისტალდება ლონსდალეითში. ამ ფორმას აქვს ჰექსაგონალური მესერი, სადაც ყველა ატომი კოვალენტურადაა ბმული, ამიტომაც ლონსდალეითის ყველა თვისება ახლოსაა ალმასთან.

ფულერენს აქვს გრაფიტის მსგავსი სტრუქტურა, მაგრამ ჰექსაგონალური ნაოჭების გარდა იგი აგრეთვე შეიცავს ნახშირბადის ატომებისგან შემდგარ პენტაგონს (ან ზოგჯერ ჰეპტაგონსაც), რომლებიც განლაგებულნი არიან ელიფსებად ან ცილინდრებად. ფლუორენების თვისებები არ არის აქამდე სრულად გაანალიზებული და მიეკუთვნება ნანომასალების კვლევის არეალს. სახელი ფულერენი (fullerene) და ბაქიბოლი (buckyball) მათ მიეცა რიჩარდ ბუქმინსტერ ფულლერის პოპულარული გეოდეზიური გუმბათის მიხედვით, რომელიც ემსგავსება ფულერენის სტრუქტურას.

ბაქიბოლები (buckyball) არის საკმაოდ დიდი მოლეკულები, რომლებშიც ნახშირბადის ატომები დაკავშირებულია ტრიგონალურად. ისინი წარმოქმნიან სფეროებს (კარგად ცნობილ სოსერბოლის ფორმის C₆₀ სტრუქტურას). ნახშირბადის ნანომილაკები სტრუქტურულად ბაქიბოლების მსგავსი არიან, გარდა იმ ფორმებისა, სადაც ყველა ატომი დაკავშირებულია ტრიგონალურად მოღუნულ ფენაში, რომელიც წარმოიქმნება ცილინდრის ღრუში. ნანოკვირტები პირველად 2007 წელს იქნა გამოქვეყნებული და იგი წარმოადგენს ბაქი მილაკებისა (bucky tube)/ბაქიბოლების(buckyball) მასალების ჰიბრიდს, (buckyball-ები არიან კოვალენტურად დაკავშირებული ნანომილაკების გარე კედელთან), რომელსაც აქვს ორივეს თვისებები ერთ სტრუქტურაში.

1997 წელს აღმოჩენილ იქნა ფერომაგნიტური ალოტროპი ნახშირბად ნანოქაფი. მას აქვს დაბალი სიმკვრივე და ატომები შეერთებულია ექვს და შვიდწევრიან ბირთვებად.

გავრცელება

ნახშირბადი მეოთხე ელემენტია სამყაროში გავრცელებული ელემენტების -წყალბადის, ჰელიუმის და ჟანგბადის შემდეგ. იგი გვხვდება ატმოსფეროში, ვარსკვლავებში და მზეზე.

ნახშირბადის დიოქსიდი - ნახშირბადის ჟანგბად ნაერთი ნაპოვნია დედამიწის ატმოსფეროში (დაახლ. 810 გიგატონა ნახშირბადი), ბიოსფეროში ნახშირბადის შემცველობა სხვადსხვა ნაერთების სახით შეადგენს დაახლოებით 36,000 გიგატონას. ნახშირწყალბადები (როგორიცაა ქვანახშირი, ნავთობი და ბუნებრივი აირი) შეიცავენ ნახშირბადის მარაგს 900 გიგატონამდე (ნავთობი - 150 გიგატონა, ბუნებრივი გაზი 170 გიგატონა) ნახშირბადს.

ნახშირბადი ძირითადი კომპონენტია კარბონატულ მადნებში (კირქვა, დოლომიტი, მარმარილო და სხვა).

ქვანახშირი არის კომერციული წყარო მინერალური ნახშირბადისა: ანთრაცენი შეიცავს 92-98% ნახშირბადს და უფრო დიდი მარაგია (4.000 გიგატონა ანუ 80% ქვანახშირი, გაზი და ნავთობის მარაგი) ნახშირბადისა იმ ფორმებში, რომელიც საწვავად გამოიყენება. აშშ-ში ნაპოვნია გრაფიტის დიდი რაოდენობა (უმეტესად ნიუ-იორკი და ტეხასი), ასევე რუსეთში, მეხიკოში, გრენლანდიასა და ინდოეთში.

 ალმასის უმნიშვნელოვანესი ნაწილი დეპოზირებულია აფრიკაში, უმეტესად სამხრეთ აფრიკაში, ნამიბიასა და კონგოში. იგი აგრეთვე არის კანადაში, რუსეთის არქტიკაში, ბრაზილიაში, ჩრდილოეთ და აღმოსავლეთ ავსტრიაში.

ნახშირბადის ციკლი

დედამიწაზე ნახშირბადის რაოდენობა უცვლელია, რადგან იგი მონაწილეობს ე.წ. ნახშირბადის ციკლში. მაგალითად, მცენარე შთანთქავს ნახშირორჟანგს გარემოდან და იყენებს მას ბიომასალის ასაშენებლად. ამ ბიომასალების ნაწილს ჭამს ცხოველი და თვითონ ნახშირბადი გამოიყოფა ცხოველებიდან ნახშირორჟანგის სახით, რომლის ნაწილი იხსნება ოკეანეებში, მკვდარი მცენარე ან ცხოველი გარდაიქმნება ქვანახშირად ან ნავთობად, რომელიც შეიძლება დაიწვას და გამოთავისუფლდეს  ნახშირბადი დიოქსიდის სახით.

 

კოლერაცია ნახშირბადის ციკლსა და ორგანულ ნაერთების წარმოქმნას შორის. მცენარეებში ადგილი აქვს ნახშირბადის დიოქსიდის ფიქსაციას, რომელიც შემდეგ ურთიერთქმედებს წყალთან ფოტოსინთეზის პირობებში და წარმოიქმნება ორგანული ნაერთები. ეს უკანასკნელები განაგრძობენ გარდაქმნას ცხოველების საშუალებით

შენაერთები

ორგანული ნაერთები

ნახშირბადს აქვს უნარი წარმოქმნას გრძელი ჯაჭვი ურთიერთდაკავშირებული C-C ბმებით. ამ პროცესს ეწოდება ”catenation”. C-C ბმა ძლიერია და სტაბილური. ეს თვისება ნახშირბადს აძლებს საშუალებას წარმოქმნას უამრავი ნაერთი და ფაქტია, რომ ნახშირბად შემცველი ნაერთები სხვა ქიმიურ ელემენტთა ნაერთებთან შედარებით მეტია (გამონაკლისია წყალბადი, რადგანაც თითქმის ყველა ორგანული ნაერთი შეიცავს აგრეთვე წყალბადსაც).

უმარტივესი წარმომადგენელია ნახშირწყალბადები - ორგანული მოლეკულების დიდი ოჯახი, რომლებიც შეიცავენ წყალბადატომებს დაკავშირებულს ჯაჭვის ნახშირბად ატომებთან.

ნახშირბადთან დაკავშირებული წყალბადი იძლევა სხვადასხვა ნახშირწყალბადს, რომლებიც მნიშვნელოვანია ინდუსტრიაში, როგორც გამაცივებელი აგენტები, ასევე გამხსნელები, საპოხი ნივთიერებები, ასევე წარმოადგენენ ქიმიურ წყაროს პლასტმასების წარმოებაში და საწვავი ნივთიერებების მისაღებად.

ჟანგბადთან და წყალბადთან შეერთებით ნახშირბადს შეუძლია მოგვცეს მნიშვნელოვანი ბიოლოგიური ნაერთები, მათ შორის შაქრები, ლიგნინები, ქიტინები, სპირტები, ცხიმები და არომატული ეთერები და ესტერები, კაროტინოიდები, ტერპენები და სხვა. აზოტთან იგი წარმოქმნის ალკალოიდებს და გოგირდთან შეერთებით იგი იძლევა ანტიბიოტიკებს, ამინომჟავებს და რეზინის პროდუქტებს. ფოსფორთან და სხვა ელემენტებთან შეერთებით იგი წარმოქმნის DNA და RNA, სიცოცხლის ქიმიურ კოდს და ადენოზინ ტრიფოსფატს (ATP), რომელიც წარმოადგენს ყველა ცოცხალ უჯრედში უმნიშვნელოვანეს ენერგიის გადამტანს.

 

არაორგანული ნაერთები

ზოგადად ნახშირბადშემცველი ნაერთები, რომლებიც დაკავშირებულია მინერალებთან ან რომლებიც არ შეიცავენ წყალბადს ან ფთორს, მიეკუთვნებიან არაორგანულ ნაერთებს. მათ შორისაა ნახშირბადის მარტივი ოქსიდები, რომელთა შორის გამორჩეულია CO₂. იგი ერთ-ერთი შემადგენელია პალეოატმოსფეროსი, ხოლო დღეისათვის დედამიწის ატმოსფეროს ერთ-ერთი ძირითადი კომპონენტია. იგი იხსნება წყალში და წარმოქმნის მჟავას (H₂CO₃), რომელიც არამდგრადია. თუმცა კარბონატ-იონის შემცველი ნაერთები მდგრადია, მაგალითად კალციტი.

ასევე ცნობილია ნახშირბადის მონოოქსიდი (CO). იგი წარმოიქმნება ნახშირბადის არასრული წვის დროს და არის უფერო, უსუნო აირი. მოლეკულაში არსებული ბმა საკმაოდ პოლარულია, რის გამოც მას შეუძლია დაუკავშირდეს ჰემოგლობინის მოლეკულას, გამოდევნოს ჟანგბადი, რომელსაც აქვს დაბალი დაკავშირების უნარი. ციანიდს (CN) აქვს მსგავსი სტრუქტურა, მაგრამ იქცევა ისე, როგორც ჰალოგენის იონი (ფსევდოჰალოგენი). მაგალითად, მას შეუძლია წარმოქმნას ციანნიტრიდის მოლეკულა [(CN)₂], რომელიც მსგავსია ორატომიანი ჰალოგენის. არაგავრცელებული სხვა ოქსიდებია- სუბოქსიდი ((C₃O₂), არასტაბილური დინახშირბადმონოქსიდი (C₂O), ნახშირბადტრიოქსიდი (CO₃), ციკლოპენტანპენტონი (C₅O₅), ციკლოჰექსანჰექსონი (C₆O₆) და მეთილიკანჰიდრიდი(C₁₂O₉).

აქტიურ მეტალებთან, როგორიცაა ვოლფრამი, ნახშირბადი წარმოქმნის როგორც კარბიდებს (C^4–), ისე აცეტილენიდებს (C₂^2-), ასევე შენადნობებს მაღალი ლღობის ტემპერატურით. ეს ანიონები ასევე ასოცირდებიან მეთანთან და აცეტილენთან. ორივე ძალიან სუსტი მჟავაა. ნახშირბადის ელექტროუარყოფითობაა 2.5-ია. იგი წარმოქმნის კოვალენტურ ბმებს. ბევრ კარბიდს აქვს კოვალენტური მესერი კარბორუნდის (SiC) მსგავსად, რომელიც ემსგავსება ალმასს.

 

მეტალორგანული ნაერთები

მეტალორგანულ  ნაერთებს მიეკუთვნებიან ინ ნივთიერებები, რომლებიც შეიცავს მინიმუმ ერთ ნახშირბად-მეტალის კოვალენტურ კავშირს. ასეთი ნაერთების ფართო სპექტრი არსებობს. მეტალორგანული ნაერთებიდან შეიძლება დავასახელოთ მარტივი მეტალ შემცველი ნაჯერი ნახშირწყალბადები (მაგალითად, ტეტრაეთილტყვია), η2-ალკენის (მაგალითად, ზეიზის მარილი) და η3-ალილის (მაგალითად, ალილპალადიუმის ქლორიდის დიმერი) შემცველი ნაერთები, ციკლოპენტადიენილის ლიგანდების შემცველი მეტალოცენები (მაგალითად, ფეროცინი); და გარდამავალი ლითონის კარბენის კომპლექსები.

მეტალორგანული ნაერთებია ასევე მეტალშემცველი კარბონილები და ციანიდები (მაგალითად, ტეტრაკარბონილნიკელი და კალიუმის ფეროციანიდი). თუმცა ზოგიერთი მეცნიერი თვლის, რომ ლითონის კარბონილისა და ციანიდის კომპლექსები დამატებითი  ნახშირბადშემცველი ლიგანდების გარეშე, არაორგანული ნაერთებია და არა მეტალორგანული.

მეორე მოსაზრებით, მეტალორგანული დარგის ქიმიკოსების უმეტესობა მიიჩნევს, რომ ლითონის კომპლექსები ნებისმიერი ნახშირბადის ლიგანდით, თუნდაც „არაორგანული ნახშირბადისგან“ (მაგ., კარბონილები, ციანიდები და გარკვეული სახის კარბიდები და აცეტილიდები) მეტალორგანული ნაერთების ხასიათს ატარებს.

 

წარმოება

გრაფიტი

გრაფიტის ბუნებრივი მარაგი გვხვდება დედამიწის ბევრ ნაწილში, მაგრამ ყველაზე მნიშვნელოვანი წყარო მოიპოვება  ჩინეთში, ინდოეთში, ბრაზილიაში და ჩრდილოეთ კორეაში. გრაფიტი გვხვდება კვარცთან, მთის ქანებში და მეტამორფოზულ ნივთიერებებთან, ასევე კირქვასთან ერთად. 1800 წლებამდე ფანქრებს აკეთებდნენ ნატურალური გრაფიტისაგან.

USGS-ის თანახმად 2006 წელს ბუნებრივი გრაფიტის წარმოება იყო 1.03 მილიონი ტონა, ხოლო 2005 წელს 1.04 მილიონი ტონა. მათ შორის წამყვანი ექსპორტიორებია: ჩინეთი 2005 და 2006 წლებში აწარმოებდა 720 000 ტონას, ბრაზილია 2006 -ში 75. 600 ტონას და 2005 -ში 75. 515 ტონას, კანადა - 28 000 ტონას ორივე წელს და მექსიკა 12. 500 ტონას 2006 -ში და 12. 357 ტონას 2005 -ში.

 

ალმასი

ალმასის გავრცელება მსოფლიოში მოყვანილია რუკაზე. დღეისათვის ალმასი დიდი რაოდენობითაა რუსეთში, ავსტრალიასა და კონგოს დემოკრატიულ რესპუბლიკაში. რუსეთი აწარმოებს მთელი ალმასების წარმოების 1/5-ს.

აქტიურ ალმასს (ბრილიანტს) შეიცავს მადნის მხოლოდ მცირე ნაწილი. წინათ მადანს აქუცმაცებდნენ და იქიდან იღებდნენ ალმასს.

დღეისათვის ალმასის მდიდარი ფრაქციის ლოკალიზება ხდება X-სხივების დახმარებით.

 

გამოყენება

ნახშირბადი ყველა ცნობილი ცოცხალი სისტემის აუცილებელ საწყისს წარმოადგენს და მის გარეშე სიცოცხლე შეუძლებელია. ნახშირბადი გარდა საკვებისა და ხის მასალისა გამოიყენება ნახშირწყალბადების სახით, რომელთაგან მნიშვნელოვანი საწვავია მეთანი (აირი) და ნავთობი. ნედლი ნავთობი გამოიყენება საწვავის ქიმიურ ინდუსტრიაში ბენზინის, გაზოილისა და ნავთის მისაღებად.

ცელულოზა არის ნატურალური, ნახშირბადშემცველი პოლიმერი, რომელიც მიიღება მცენარეებისაგან ბამბის, ქსოვილისა და ქაფის სახით. ცელულოზა გამოიყენება მცენარის სტრუქტურის დასადგენად.

სამრეწველოდ გამოსადეგი ნახშირბადშემცველი პოლიმერი მიიღება ცხოველთა ორგანიზმებიდან შალის, აბრეშუმისა და ქიშმირის სახით.

პლასტმასები  მზადდება სინთეზური ნახშირბადშეცვნელი პოლიმერისაგან, ხშირად ჟანგბადისა და აზოტის ატომებთან ერთად.

ასევე, მრავალი სხვა სინთეზური ნივთიერების მიღება ხდება გადაუმუშავებელი ნავთობისაგან.

ნახშირბადისა და მისი ნაერთების გამოყენების სფერო ძალიან დიდია. მას შეუძლია წარმოქმნას შენადნობი რკინასთან, რომლის დრისაც მიიღება სხვადსხვა მარკის ფოლადი და თუჯი.

ნახშირი გამოიყენება როგორც სახატავი მასალა მხატვრობაში, რადგან გრაფიტი ფართოდ გამოიყენება ფანქარების ტექნოლოგიაში. იგი აგრეთვე გამოიყენება როგორც საპოხი მასალა.

ნახშირს იყენებენ ელექტროდებად მშრალ ბატარეებში, ნეიტრონ-მოდერნატორებად ბირთვულ რეაქტორში.

ხე, ნახშირი და ნავთობი გამოიყენება საწვავად. ალმასი (ბრილიანტი) გამოიყენება ოქროს სამკაულების დასამზადებლად. ასევე ალმასი გამოიყენება მეტალების და ქვების დასაჭრელად.

ჭვარტლი გამოიყენება, როგორც შავი პიგმენტი მელნების, სამხატვრო საღებავების დამზადებისას. ნახშირი აგრეთვე გამოიყენება, როგორც შემავსებელი რეზინის პროდუქტებში. გააქტიურებულ ნახშირს იყენებენ აბსორბენტად აირწინაღებში, წყლის გასაწმენდად და მედიცინაში ტოქსინების და გაზების მშთანთქმელად.

მაღალ ტემპერატურაზე ქიმიურ რეაქციებში ნახშირბადი გამოიყენება როგორც აღმდგენი. კოქსი გამოიყენება მადნიდან რკინის აღსადგენად. სილიციუმის, ვოლფრამის, ბორის და ტიტანიუმის კარბიდები ცნობილი უმაგრესი ნაერთებია.

ნახშირბადშემცველ ნაერთებს იყენებენ ბუნებრივი და სინთეზური ქსოვილების მისაღებად.

 

 

მასალა მომზადებულია www.wikipedia.com -ის მიხედვით