ნახშირბადი არის ქიმიური ელემენტი, ატომური რიცხვი (Z), რომელიც უდრის 6-ს, რაც იმას ნიშნავს, რომ ატომებს, რომლებიც ქმნიან მას, ბირთვში ექვსი პროტონი აქვთ. მისი მოლური მასა 12,011 გ / მოლი და ბუნებაში ნახშირბადის სამი იზოტოპია, რომლებიც: o ნახშირბადი -12, ნახშირბადი -13 და ნახშირბადი -14. C-12– ს აქვს ექვსი პროტონი და ექვსი ნეიტრონი ბირთვში და ყველაზე უხვად არის.
ნახშირბად -12 ატომის ილუსტრაცია
C-13– ს აქვს შვიდი ნეიტრონი და ყველაზე ნაკლებად არის (1.01 – დან 1.14%). C-14– ს აქვს რვა ნეიტრონი და არის ა რადიოაქტიური ელემენტი რომელიც ასხივებს β ნაწილაკებს (ელექტრონებს) და წარმოიქმნება დედამიწის სტრატოსფეროში, როდესაც კოსმოსური სხივის ნეიტრონები დაბომბავს ატმოსფეროს ამ ზედა ფენებში არსებულ აზოტ -14-ს. მასში გაერთიანებულია ყველა მცენარე და ცხოველი და იცის რომ მისი ნახევარგამოყოფის პერიოდი დაახლოებით 5730 წელია, ნაშთების ასაკის დასადგენად გამოიყენება 100 – დან 40 000 წლამდე. დამატებითი ინფორმაცია C-14– ისა და გაცნობის ტექნიკის შესახებ შეგიძლიათ იხილოთ ტექსტში. რა არის ნახშირბადი -14?
ნახშირბადი არის ტეტრავალენტური, ანუ მას სჭირდება კიდევ ოთხი პროტონი თავის ვალენტურ შრეში (უკიდურესი შრე), რათა დაემორჩილოს ოქტეტების წესს. ამიტომ, ჩვეულებრივ, იგი ქმნის ოთხ კოვალენტურ ბმას, ანაწილებს ოთხ წყვილს ელექტრონს სხვა ელემენტებთან, ისევე როგორც სხვა ნახშირბადებთან. ეს კავშირები შეიძლება იყოს ერთჯერადი, ორმაგი ან სამმაგი და შედეგად წარმოიქმნება მილიონობით სხვადასხვა ნაერთი. ამ მიზეზით, შეიქმნა ქიმიის სფერო
Ორგანული ქიმია, რომელიც შეისწავლის ნახშირბადისგან მიღებულ მთავარ ნაერთებს, გარდა იმ შემთხვევებისა, რომლებიც მინერალური წარმოშობისაა, მაგალითად ნახშირორჟანგი (CO2), ო ნახშირბადის მონოქსიდი (CO), ო კალციუმის კარბონატი (CaCO)3), ნატრიუმის წყალბადის კარბონატი ან ნატრიუმის ბიკარბონატი (NaHCO)3), სხვებს შორის. ამ ნაერთებს სწავლობენ არაორგანული ქიმია.ნახშირბადი ასრულებს ალოტროპიას, ქმნის მარტივ ნივთიერებებს, ანუ ნივთიერებებს, რომლებიც წარმოიქმნება მხოლოდ ნახშირბადის ატომებს შორის კავშირებით. ნახშირბადის სულ მცირე შვიდი ალოტროპია, რომლებიც არიან გრაფიტი (ალფა და ბეტა), ბრილიანტი, ლონსდალეიტი (ექვსკუთხა ბრილიანტი), ქაოიტი, ნახშირბადი (VI) და ფულერენები. რეალურად არსებობს ფულერენების რამდენიმე ტიპი, რომლებიც ნახშირბადის სინთეზური ალოტროპული ფორმებია. მათ აქვთ მრავალკუთხა სტრუქტურა ნახშირბადის ატომით თითოეულ წვერზე და ამის მაგალითია ჩ60 დაურეკა ბუკმინსტერფულერენე, და მისი სტრუქტურა ჰგავს ფეხბურთის ბურთს.
ნუ გაჩერდები ახლა... რეკლამის შემდეგ მეტია;)
Carbon-60 (buckminsterfullerene)
ამასთან, ნახშირბადის ამ ალოტროპებს შორის მხოლოდ ორია ბუნებრივი. გრაფიტიეს არის ბრილიანტი. ისინი განსხვავდებიან მხოლოდ ატომების კრისტალური განლაგებით სივრცეში, როგორც ეს ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში, და ეს იწვევს სულ სხვა ფიზიკურ-ქიმიურ თვისებებს. Წაიკითხეთ ტექსტი ნახშირბადის ალოტროპია დამატებითი ინფორმაციისთვის.
ნახშირბადის ორი ბუნებრივი ალოტროპიული ფორმაა გრაფიტი და ალმასი.
ნახშირბადის კიდევ ერთი სინთეზური ალოტროპიული ფორმაა ნანომილაკები (სურათი ქვემოთ), რომლებსაც აქვთ ფართო ბიოლოგიური პროგრამები, მათ შორის სამედიცინო დიაგნოსტიკა და მკურნალობა.
ნახშირბადის მიკროსკოპული ნანომილაკის ილუსტრაცია
ამრიგად, ნახშირბადი იმყოფება ყველაფერში, ჩვენს გარშემო და ჩვენს შიგნით, რადგან ის ქმნის ბუნებრივი ორგანული ნაერთები - როგორიცაა წიაღისეული საწვავი, რომელშიც შედის ნავთობი, ნახშირი და ბუნებრივი აირი და სხვა საწვავი, როგორიცაა ეთანოლი და ბიოსაწვავი - სოფლის მეურნეობის პროდუქტები. ფორმაც სინთეზური ორგანული ნაერთები, როგორიცაა სინთეზური ბოჭკოები, რომლებიც ქმნიან ქსოვილებს, მედიკამენტები, პოლიმერები, რომლებიც ქმნიან პლასტმასას და რეზინებს, ინსექტიციდები, საღებავები და მრავალი სხვა. ნახშირბადი ჩვენს ცხოველებსა და ბოსტნეულში ქმნის ძალიან მნიშვნელოვან ნაერთებს, როგორიცაა ნახშირწყლები, როგორიცაა შაქარი, გლუკოზა და ცელულოზა; ცილები, რომლებიც ქმნიან, მაგალითად, დნმ და ლიპიდებთან ერთად ქმნიან სისხლის წითელი უჯრედების და სისხლის თეთრი უჯრედების მემბრანებს.
ეს ყველაფერი გვიჩვენებს ნახშირბადის მნიშვნელობას სიცოცხლის შენარჩუნებისთვის. მაგრამ ის ასევე ასოცირდება ნეგატიურ ასპექტებთან, მაგალითად, ინტენსიფიკაციასთან სათბურის ეფექტი და შესაბამისად გლობალური დათბობა, ეს იმიტომ ხდება, რომ ამ პრობლემების მთავარი ბოროტმოქმედი არის ნახშირორჟანგის ნაერთი (CO)2). ძირითადად წიაღისეული საწვავის დიდი წვის გამო, რომელიც გამოყოფს ამ გაზს, CO– ს კონცენტრაცია2 ატმოსფეროში გაიზარდა. როგორც სათბურის გაზი, ეს იწვევს აღნიშნულ პრობლემებს. მეორეს მხრივ, ნახშირორჟანგი ასევე იმყოფება სასიცოცხლო რეაქციებში, როგორიცაა ფოტოსინთეზი და სუნთქვა.
ჯენიფერ ფოგაჩას მიერ
დაამთავრა ქიმია