Uglerod haqida

Uglerod
Uglerod
	← Bor \| Azot →
Oddiy moddaning tashqi ko‘rinishi
	shaffof (olmos), xira qora (grafit)
Atomning xossalari
Nomi, belgisi, tartib raqami	Uglerod / Carboneum (C), 6
Guruh, davr, blok	14 (eski tasnifda 4), 2, ; p-element
Atom massasi ; (molyar massa)	[12,0096; 12,0116] a. m. b. (g/mol)
Elektron konfiguratsiyasi	[He] 2s22p2; 1s22s22p2
Atom radiusi	70 pm
Kimyoviy xossalari
Kovalent radius	77,0 pm
Ion radiusi	16 (+4e) 260 (−4e) pm
Elektrmanfiylik	2,55 (Poling shkalasi)
Oksidlanish darajalari	−4, −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4
Ionlanish energiyasi ; (birinchi elektron)	1085,7 (11,25) kJ/mol (eV)
Oddiy moddaning termodinamik xossalari
Zichlik ( n. sh.)	2,24 (grafit) g/sm3
Kritik nuqta	4600 K, 10,8 MPa
Molyar issiqlik sig‘imi	8,54 (grafit) J/(K·mol)
Molyar hajm	5,3 sm3/mol
Kristall panjara oddiy moddaning
Panjara tuzilishi	Geksagonal (grafit/grafen),; Kubik (olmos)
Panjara parametrlari	a = 2,46 Å; c = 6,71 Å (grafit); a = 3,567 Å (olmos)
Nisbat c/a	2,73 (grafit)
Debay harorati	1860 (olmos) K
Boshqa xususiyatlari
Issiqlik o‘tkazuvchanligi	(300 K) 1,59 Vt/(m·K)
CAS raqami	7440-44-0
Emissiya spektri
Eng uzoq yashovchi izotoplar

6

Uglerod

C

12,011

1s² 2s² 2p²

Uglerod (kimyoviy belgisi — C, lot. Carboneum) — kimyoviy element bo‘lib, u o‘n to‘rtinchi guruhga va ikkinchi davrga mansub ( eski tasnif bo‘yicha — to‘rtinchi guruhning asosiy kichik guruhi, IVA). U kimyoviy elementlarning D. I. Mendeleyev davriy jadvalida joylashgan, uning atom raqami 6.

Atrofimizda ushbu elementning uchta izotopi uchraydi. ¹²C va ¹³C izotoplari barqaror, ¹⁴C esa radioaktiv (ushbu izotopning yarim yemirilish davri 5730 yil). Uglerod qadimgi dunyoda ham maʼlum bo‘lgan.

Uglerodning polimer zanjirlar hosil qilish qobiliyati uglerod asosidagi organik birikmalarning ulkan sinfini yuzaga keltiradi. Ularning soni anorganik birikmalarnikidan ancha ko‘p bo‘lib, ularni organik kimyo o‘rganadi. Yengilligi va mustahkamligi tufayli uglerod asosidagi materiallar (masalan, turli xil uglerod tolali plastmassalar) zamonaviy sanoatda keng talab qilinadi.

Tarixi

Uglerod yog‘och ko‘miri shaklida qadimdan metallarni eritib olishda qo‘llanilgan. Uglerodning allotropik shakllari ham qadimdan maʼlum: olmos va grafit.

XVII—XVIII asrlar chegarasida flogiston nazariyasini Iogann Bexer va Georg Shtal ilgari surgan. Bu nazariyaga ko‘ra, har bir yonuvchi jism tarkibida maxsus elementar modda — vaznsiz suyuqliksimon muhit — flogiston mavjud bo‘lib, u yonish jarayonida uchib ketadi. Ko‘p miqdordagi ko‘mir yonganda juda oz kul qolganligi sababli flogiston nazariyasi tarafdorlari ko‘mir deyarli sof flogistondan iborat deb hisoblashgan. Xususan, ko‘mirning «flogistonlashtiruvchi» taʼsiri — metallarni «ohaklar» va rudalardan qaytarib olish qobiliyati shu bilan izohlangan. Keyingi davr flogiston nazariyasi tarafdorlari (Reomyur, Bergman va boshqalar) ko‘mir elementar modda ekanini tushuna boshlagan. Biroq «sof ko‘mir»ni birinchi bo‘lib shunday modda sifatida Antuan Lavuazye tan olgan. U ko‘mir va boshqa moddalarning havo hamda kislorodda yonishini o‘rgangan. Giton de Morvo, Lavuazye, Bertolle va Furkrua ning «Kimyoviy nomenklatura usuli» (1787) kitobida fransuzcha «sof ko‘mir» (charbone pur) o‘rniga «uglerod» (carbone) nomi paydo bo‘lgan. Uglerod Lavuazyening «Kimyoning boshlang‘ich darsligi»dagi «Oddiy jismlar jadvali»da ham shu nom bilan keltirilgan.

1791-yilda ingliz kimyogari Tennant ilk bor erkin uglerod olgan; u qizdirilgan bo‘r ustidan fosfor bug‘ini o‘tkazgan, natijada kalsiy fosfat va uglerod hosil bo‘lgan. Olmos kuchli qizdirilganda qoldiqsiz yonib ketishi ancha oldin maʼlum edi. 1751-yildayoq Germaniya imperatori Frans I yonish tajribalari uchun olmos va yoqut berishga rozi bo‘lgan, shundan keyin bunday tajribalar hatto urfga kirgan. Faqat olmos yonishi, yoqut esa (xrom aralashmali alyuminiy oksidi) kuydiruvchi linza fokusida uzoq qizdirilganda ham shikastlanmasligi aniqlangan. Lavuazye katta kuydiruvchi moslama yordamida olmosni yoqish bo‘yicha yangi tajriba o‘tkazib, olmos kristall uglerod ekanligi haqida xulosa chiqargan. Uglerodning ikkinchi allotropi — grafit — alkimyo davrida o‘zgargan qo‘rg‘oshin yaltirog‘i deb hisoblangan va plumbago deb atalgan; faqat 1740-yilda Pott grafit tarkibida qo‘rg‘oshin aralashmasi yo‘qligini aniqlagan. Sheele grafitni o‘rganib (1779), flogiston nazariyasi tarafdori sifatida uni bog‘langan «havo kislotasi» (CO₂) va katta miqdordagi flogistonni saqlovchi alohida turdagi oltingugurtli modda, maxsus mineral ko‘mir deb hisoblagan.

Yigirma yil o‘tgach, Giton de Morvo ehtiyotkorlik bilan qizdirish orqali olmosni grafitga, keyin esa karbonat angidridga aylantirgan.

Nomining kelib chiqishi

XVII—XIX asrlarda rus kimyo va maxsus adabiyotlarida baʼzan «ugletvor» atamasi ishlatilgan (Shlatter, 1763; Sherer, 1807; Severgin, 1815); 1824-yildan Solovyov «uglerod» nomini joriy qilgan. Uglerod birikmalarining nomlarida karbo(n) qismi uchraydi — lot. carbō (qaratqich kelishigida carbōnis) — «ko‘mir» so‘zidan olingan.

Fizik xossalari

Uglerod ko‘plab allotropik shakllarda mavjud bo‘lib, ularning fizik xossalari juda turlicha. Bunday xilma-xillik uglerodning turli tipdagi kovalent kimyoviy bog‘lar hosil qila olishi bilan bog‘liq.

Uglerod barcha maʼlum moddalar ichida eng yuqori sublimatsiya haroratiga ega. Atmosfera bosimida uning erish nuqtasi yo‘q, chunki uchlamchi nuqtasi 10,8±0,2 MPa (106,6 ± 2,0 atm) va 4600±300 K (4330±300 °C) ga teng. Shu sababli u taxminan 3900 K (3630 °C) da sublimatsiyalanadi.

Uglerod izotoplari

Tabiiy uglerod ikkita barqaror izotop — ¹²C (98,93 %) va ¹³C (1,07 %) hamda bitta radioaktiv izotop — ¹⁴C (β-nurlantiruvchi, T_½ = 5730 yil) dan iborat. U atmosfera va Yer po‘stining yuqori qismida to‘plangan. Bu izotop doimiy ravishda stratosferaning quyi qatlamlarida kosmik nurlanish neytronlarining azot yadrolariga taʼsiri natijasida quyidagi reaksiya bo‘yicha hosil bo‘ladi: ¹⁴N (n, p) ¹⁴C; shuningdek, 1950-yillarning o‘rtalaridan boshlab atom elektr stansiyalari faoliyatining texnogen mahsuloti sifatida va vodorod bombalarining sinovlari natijasida ham hosil bo‘ladi..

Hosil bo‘lishi va yemirilishi ¹⁴ C izotopiga asoslangan radiouglerod orqali yoshni aniqlash usuli to‘rtlamchi davr geologiyasida va arxeologiyada keng qo‘llanadi.

Uglerodning allotropik shakllari

Kristall uglerod

Amorf uglerod

Faollashtirilgan ko‘mir
Yog‘och ko‘miri
Qazilma ko‘mir: antratsit va qazilma ko‘mir.
Koks toshko‘mir, neft va boshqalar
Shishasimon uglerod
Texnik uglerod
Qurum
Uglerod nanoko‘pigi

Amalda yuqorida sanab o‘tilgan amorf shakllar, odatda, uglerodning sof allotropik shakli emas, balki uglerod miqdori yuqori bo‘lgan kimyoviy birikmalardir.

Klaster shakllari

Tuzilishi

Elektron orbitallar uglerod atomida elektron orbitallarning gibridlanish darajasiga qarab turli shaklda bo‘lishi mumkin. Uglerod atomining uchta asosiy konfiguratsiyasi mavjud:

tetraedrik — bitta s- va uchta p-elektronning aralashishi natijasida hosil bo‘ladi (sp³-gibridlanish). Uglerod atomi tetraedr markazida joylashib, uning uchlaridagi uglerod yoki boshqa atomlar bilan to‘rtta teng qiymatli σ-bog‘ orqali bog‘lanadi. Uglerod atomining bunday geometriyasi olmos va lonsdeylit allotropik shakllariga xos. Masalan, metan va boshqa uglevodorodlardagi uglerod ham shunday gibridlanishga ega.
trigonal — bitta s- va ikkita p-elektron orbitalining aralashishidan hosil bo‘ladi (sp²-gibridlanish). Uglerod atomining bir tekislikda bir-biriga nisbatan 120° burchak ostida joylashgan uchta teng qiymatli σ-bog‘i mavjud. Gibridlanishda qatnashmagan va σ-bog‘lar tekisligiga tik joylashgan p-orbital boshqa atomlar bilan π-bog‘lar hosil qilishda ishtirok etadi. Uglerodning bunday geometriyasi grafit, fenol va boshqa moddalarga xos.
digonal — bitta s- va bitta p-elektron aralashishi natijasida hosil bo‘ladi (sp-gibridlanish). Bunda ikkita elektron buluti bir yo‘nalish bo‘ylab cho‘zilib, nosimmetrik gantel shaklini oladi. Qolgan ikkita p-elektron π-bog‘lar hosil qiladi. Atomining bunday geometriyasiga ega uglerod alohida allotropik shakl — karbin.

Grafit va olmos

Uglerodning asosiy va yaxshi o‘rganilgan allotropik shakllari — olmos va grafit. Grafit—olmos muvozanat chizig‘ining fazaviy p, T-diagrammasidagi termodinamik hisobini 1939-yilda O. I. Leypunskiy bajargan. Oddiy sharoitda faqat grafit termodinamik barqaror, olmos va boshqa shakllar esa metastabil hisoblanadi. Atmosfera bosimida 1200 K dan yuqori haroratda olmos grafitga aylana boshlaydi, 2100 K dan yuqorida esa bu o‘zgarish juda tez kechadi. O‘tish entalpiyasining o‘zgarishi ΔH₀ — 1,898 kJ/mol. Grafitning bevosita olmosga aylanishi 3000 K harorat va 11—12 GPa bosimda sodir bo‘ladi. Oddiy bosimda uglerod sublimatsiyalanadi — 3780 K da.

Suyuq uglerod

Suyuq uglerod faqat maʼlum tashqi bosimda mavjud bo‘ladi. Uchlamchi nuqtalar: grafit—suyuqlik—bug‘ T = 4130 K, p = 10,7 MPa va grafit—olmos—suyuqlik T ≈ 4000 K, p ≈ 11 GPa. Fazaviy p, T-diagrammada grafit—suyuqlik muvozanat chizig‘i musbat og‘ishga ega, grafit—olmos—suyuqlik uchlamchi nuqtasiga yaqinlashgan sari bu og‘ish manfiyga o‘tadi. Bu holat uglerod atomlarining ikki atomdan yetti atomgacha bo‘lgan turli tarkibli uglerod molekulalarini hosil qilish xususiyati bilan bog‘liq. Olmos—suyuqlik muvozanat chizig‘ining og‘ishi juda yuqori haroratlar (4000—5000 K dan ortiq) va bosimlar (10—20 GPa dan ortiq) sohasida bevosita tajribalar bo‘lmagani sababli uzoq yillar manfiy deb hisoblangan. Yaponiyalik tadqiqotchilarning bevosita tajribalari va olmosning yuqori haroratdagi issiqlik sig‘imining anomal xususiyatini hisobga olgan holda olingan tajriba maʼlumotlari tahlili bu chiziqning og‘ishi musbat ekanini ko‘rsatgan. Demak, olmos suyuq ugleroddan zichroq bo‘lib, eritmada suvdagi muz kabi suzib yurmaydi, balki cho‘kadi.

2019-yil mayida Physical Review Letters jurnalida Rossiya Fanlar akademiyasi Yuqori haroratlar birlashgan instituti olimlari A. M. Kondratyev va A. D. Raxelning ishi eʼlon qilingan. Unda fiziklar dunyoda birinchi marta suyuq uglerodning xossalarini batafsil o‘rganib, o‘lchashgan. Fizik tajriba natijalari kompyuter modellashtirishda tadqiqotchilar ololmagan yangi maʼlumotlarni olish imkonini bergan. Yuqori darajada yo‘nalgan pirolitik grafitning geksagonal o‘qi yuzasiga perpendikulyar bo‘lgan yupqa plastinasi maxsus materialning ikkita plastinasi orasiga siqilgan va 0,3 dan 2,0 GPa gacha bosimda qizdirilgan. Bunday sharoitda grafitning erish harorati 6300-6700 K ekanligi aniqlangan. Bu nazariya va matematik modellar bashorat qilgan qiymatlardan 1000 K dan ham yuqori. Tadqiqotchilar dunyoda birinchi marta uglerod erish jarayonining fizik ko‘rsatkichlari va uning suyuq fazasi xossalarini (solishtirma elektr qarshiligi, erish entalpiyasini , izoxor issiqlik sig‘imi va moddaning boshqa ko‘plab ko‘rsatkichlarini) aniq o‘lchashgan. Shuningdek, ular tovush tezligi suyuq uglerodning zichligi kamayganda ortishini aniqlagan.

Uglerod III

60 GPa dan yuqori bosimda juda zich C III modifikatsiyasi (uning zichligi olmos zichligidan 15—20 % yuqori) hosil bo‘lishi taxmin qilinadi va u metall o‘tkazuvchanlikka ega. Yuqori bosim va nisbatan past haroratlarda (taxminan 1200 K) yuqori darajada yo‘nalgan grafitdan geksagonal uglerod modifikatsiyasi hosil bo‘ladi. Uning kristall panjarasi turi vyurtsit — lonsdeylit (a = 0,252 nm, c = 0,412 nm, fazoviy guruh P6₃/mmc), zichligi 3,51 g/sm³, yaʼni olmosning zichligiga teng. Lonsdeylit, shuningdek, meteoritlarda ham topilgan.

O‘ta mayda dispers olmoslar (nanoolmoslar)

1980-yillarda SSSRda uglerodli materiallarga dinamik yuklama taʼsir etganda o‘ta mayda dispers olmoslar (O‘MDO) deb ataladigan olmosga o‘xshash tuzilmalar hosil bo‘lishi mumkinligi aniqlangan. Hozirgi vaqtda «nanoolmoslar» atamasi tobora ko‘proq qo‘llanadi. Bunday materiallardagi zarrachalar o‘lchami bir necha nanometrga teng. O‘MDO hosil bo‘lish sharoiti detonatsiya portlovchi moddalar ning sezilarli darajada manfiy kislorod balansiga ega bo‘lganda, masalan, trotil bilan geksogen aralashmasining portlashida ham yuzaga kelishi mumkin. Bunday sharoitlar tarkibida uglerodli materiallar (organik moddalar, torf, ko‘mir va boshqalar) bo‘lgan joyga osmon jismlari urilganda ham yuzaga kelishi mumkin. Masalan, Tunguska meteoriti tushgan hududda o‘rmon to‘shamasidan o‘ta mayda dispers olmoslar topilgan.

Karbin

Uglerodning geksagonal singoniyali va molekulalari zanjirsimon tuzilgan kristall modifikatsiyasi karbin deb ataladi. Zanjirlar poliyen (−C≡C−) yoki polikumulen (=C=C=) tuzilishga ega. Elementar yacheykadagi atomlar soni, yacheyka o‘lchami va zichligi (2,68—3,30 g/sm³) bilan farqlanadigan bir necha karbin shakli maʼlum. Karbin tabiatda chaoit minerali (grafitdagi oq tomirchalar va qo‘shimchalar) ko‘rinishida uchraydi. U sunʼiy ravishda ham — atsetilenning oksidlovchi degidropolikkondensatsiyasi, grafitga lazer nurlari taʼsiri yoki uglevodorodlardan yoxud CCl₄ dan past haroratli plazmada olingan.

Karbin qora rangli mayda kristall kukun (zichligi 1,9—2 g/sm³) bo‘lib, yarimo‘tkazgich xossalariga ega. U sunʼiy sharoitda bir-biriga parallel joylashtirilgan uglerod atomlarining uzun zanjirlaridan olingan.

Karbin — uglerodning chiziqli polimeri. Karbin molekulasida uglerod atomlari zanjirlar bo‘ylab navbatma-navbat uch bog‘lar va yakka bog‘lar (poliyen tuzilish) yoki uzluksiz ravishda qo‘sh bog‘lar (polikumulen tuzilish) bilan birikkan. Ushbu modda ilk bor sovet kimyogarlari V. V. Korshak, A. M. Sladkov, V. I. Kasatochkin va Yu. P. Kudryavtsev tomonidan 1960-yillarning boshida Elementorganik birikmalar institutida SSSR Fanlar akademiyasida. Karbin yarimo‘tkazgich xossalariga ega bo‘lib, yorug‘lik taʼsirida uning elektr o‘tkazuvchanligi keskin ortadi. Ilk amaliy qo‘llanishi — fotoelementlarda.

Fullerenlar va uglerod nanotubkalari

Uglerod, shuningdek, klaster zarrachalar C₆₀, C₇₀, C₈₀, C₉₀, C₁₀₀ va shunga o‘xshash (fullerenlar), shuningdek, grafenlar, nanotubkalar va murakkab tuzilmalar — astralenlar.

Amorf uglerod (tuzilishi)

Amorf uglerod tuzilishining asosida monokristall grafitning tartibsizlangan tuzilishi yotadi (unda doimo aralashmalar bo‘ladi). Bularga koks, qo‘ng‘ir va toshko‘mirlar, texnik uglerod, qurum, faollashtirilgan ko‘mir.

Grafen

Grafen — bitta atom qalinligidagi uglerod atomlari qatlamidan tashkil topgan ikki o‘lchamli allotropik shakl. Atomlar sp²-bog‘lar orqali geksagonal ikki o‘lchamli kristall panjaraga birikkan.

Uglerod halqasi

2019-yilda birinchi marta 18 ta uglerod atomidan iborat halqasimon molekulaning bitta nusxasi sintez qilingan. Unda yakka va uch bog‘lar navbatlashadi.

Tabiatda uchrashi

Yerning umumiy tarkibida uglerod miqdori 730 ppm deb baholangan; yadroda 2000 ppm, mantiya va po‘stda esa 120 ppm. Yer massasi 5,972⋅10²⁴ kg ga teng bo‘lib, bu Yerda 4360 million gigatonna uglerod borligini anglatadi.

Erkin uglerod tabiatda olmos va grafit shaklida uchraydi. Uglerodning asosiy qismi tabiiy karbonatlar (ohaktoshlar va dolomitlar), yonuvchi qazilmalardagi — antratsit (94—97 % C), qo‘ng‘ir ko‘mirlar (64—80 % C), toshko‘mirlar (76—95 % C), yonuvchi slanetslar (56—78 % C), neft (82—87 % C), yonuvchi tabiiy gazlar (99 % gacha metan), torf (53—56 % C), shuningdek, bitumlar va boshqalarda mavjud. Atmosferada va gidrosferada uglerod karbonat angidrid CO₂ shaklida uchraydi; havodagi miqdori 0,046 % CO₂ (massa bo‘yicha), daryo, dengiz va okean suvlarida esa ~60 baravar yuqori. Uglerod o‘simliklar va hayvonlar tarkibiga ham kiradi (~17,5 %).

Uglerod inson organizmiga ovqat orqali kiradi (odatda sutkasiga taxminan 300 g). Inson organizmidagi umumiy uglerod miqdori taxminan 21 % ga yetadi (15 kg uglerod 70 kg tana massasida). Uglerod mushak massasining 2/3 qismini va suyak to‘qimasi massasining 1/3 qismini tashkil qiladi. Asosan nafas bilan chiqariladigan havo (karbonat angidrid) va siydik (mochevina).

Tabiatda uglerodning aylanishi biologik siklni hamda CO₂ ning qazilma yoqilg‘ilar yonishida, vulqon gazlaridan, issiq mineral buloqlardan, okean suvlarining sirt qatlamlaridan, shuningdek, nafas olish, bijg‘ish va chirish jarayonlarida atmosferaga ajralishini o‘z ichiga oladi. Biologik sikl davomida uglerod CO₂ shaklida troposferadan o‘simliklar tomonidan fotosintez jarayonida yutiladi. So‘ng biosferadan u yana geosferaga, qisman hayvonlar va inson organizmlari orqali, CO₂ shaklida esa atmosferaga qaytadi.

Uglerod bug‘simon holatda va azot hamda vodorod bilan birikmalar ko‘rinishida Quyosh, sayyoralar atmosferasida uchraydi, tosh va temir meteoritlarda.

Uglerodning aksariyat birikmalari, avvalo uglevodorodlar, kovalent xususiyatga ega. C atomlari orasidagi yakka, qo‘sh va uch bog‘larning mustahkamligi hamda C atomlari barqaror zanjir va halqalar hosil qila olishi juda ko‘p uglerodli birikmalarning mavjud bo‘lishiga sabab bo‘ladi. Ular organik kimyo tomonidan o‘rganiladi.

Tabiatda shungit minerali uchraydi. Unda qattiq uglerod (≈25 %) hamda sezilarli miqdorda kremniy dioksidi (≈35 %).

Kimyoviy xossalari

Oddiy haroratlarda uglerod kimyoviy jihatdan inert bo‘ladi, yetarlicha yuqori haroratlarda esa ko‘plab elementlar bilan birikib, kuchli qaytaruvchilik xossalarini namoyon qiladi. Uglerodning turli shakllari kimyoviy faolligi amorf uglerod, grafit, olmos qatorida kamayadi. Ular havoda mos ravishda 300—501 °C, 600—700 °C va 800—1000 °C dan yuqori haroratlarda alangalanadi.

Oksidlanish darajasi −4 dan +4 gacha. Elektronga moyilligi 1,27 eV; ionlanish energiyasi C⁰ dan C⁴⁺ gacha ketma-ket o‘tishda mos ravishda 11,2604, 24,383, 47,871 va 64,19 eV ga teng.

Anorganik birikmalar

Uglerod qizdirilganda metallmaslar bilan reaksiyaga kirishadi.

Metallmaslar bilan reaksiyalar
Reagent	Tenglama	Tavsif
${\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}$	${2\,\mathrm {C} {}+{}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} } } {}2\,\mathrm {CO} \uparrow {}}$ ${2\,\mathrm {CO} {}+{}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} } } {}2\,\mathrm {CO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}}$	Uglerodning yonish mahsulotlari CO va CO₂ (uglerod monooksidi va uglerod dioksidi mos ravishda). Shuningdek, beqaror uglerod suboksidi C₃O₂ (erish harorati −111 °C, qaynash harorati 7 °C) va baʼzi boshqa oksidlar ham maʼlum (masalan, C₁₂O₉, C₅O₂, C₁₂O₁₂). Karbonat angidrid suv bilan reaksiyaga kirishib, kuchsiz karbonat kislota — H₂CO₃ hosil qiladi. Uning tuzlari — karbonatlar. ${\mathrm {CO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}\mathrel {\longrightleftharpoons } {}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {CO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}$ Yerda eng ko‘p tarqalgan kalsiy karbonatlari (mineral shakllari — bo‘r, marmar, kalsit, ohaktosh va boshqalar) hamda magniy karbonatlari (mineral shakli — dolomit).
${\mathrm {S} }$ ${\mathrm {Se} }$	${\mathrm {C} {}+{}2\,\mathrm {S} {}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} } } {}\mathrm {CS} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}$ ${\mathrm {C} {}+{}2\,\mathrm {Se} {}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} } } {}\mathrm {CSe} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}$	Uglerod oltingugurt bilan reaksiyaga kirishganda uglerod disulfid CS₂ hosil bo‘ladi; bundan tashqari, CS va C₃S₂. Olingan moddalardan biri — uglerod selenidi CSe₂.
${\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}$ ${\mathrm {F} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}$	${\mathrm {C} {}+{}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} {,}{\mkern {6mu}}\mathrm {P} {,}{\mkern {6mu}}\mathrm {cat} } } {}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}\uparrow {}}$ ${\mathrm {C} {}+{}2\,\mathrm {F} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\xrightarrow {{}>{}900\,{\text{°}}\mathrm {C} } } {}\mathrm {CF} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}}$	Ugleroddan metan temir oksidlari ishtirokida olinishi mumkin, ammo metanni sintez-gazdan. Grafit va amorf uglerod vodorod bilan 1200 °C haroratda, ftor bilan esa 900 °C da reaksiyaga kirisha boshlaydi va freon hosil qiladi.
${\mathrm {Si} }$	${\mathrm {C} {}+{}\mathrm {Si} {}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} } } {}\mathrm {SiC} }$	Suyuqlantirilganda kremniy karbid.
${\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}$	${2\,\mathrm {C} {}+{}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} } } {}(\mathrm {CN} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}$	hosil bo‘ladi. Uglerodli elektrodlar orasidan azot muhitida elektr razryadi o‘tkazilsa, sian. Yuqori haroratda uglerodning H₂ va N₂ aralashmasi bilan o‘zaro taʼsiridan sianid kislota: ${\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {Pt} } } {}\mathrm {HCN} {}+{}3\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}}$ Xuddi shunday reaksiya orqali sian olinadi ${2\,\mathrm {NH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}2\,\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {Pt} } } {}(\mathrm {CN} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}7\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}}$
${\mathrm {P} }$	Reaksiyaga kirishmaydi

Grafit galogenlar, ishqoriy metallar va boshqa moddalar bilan kiritma birikmalar hosil qiladi.

Murakkab moddalar bilan reaksiyalar
Tenglama	Tavsif
${\mathrm {C} {}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} } } {}\mathrm {CO} \uparrow {}{}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}}$	Sanoatda uglerodning suv bug‘i bilan reaksiyasi sintez-gaz olish uchun muhimdir
${3\,\mathrm {C} {}+{}\mathrm {S} {}+{}2\,\mathrm {KNO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} } } {}\mathrm {K} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {S} {}+{}3\,\mathrm {CO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}{}+{}\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}}$	Qora poroxning yonishi.
${5\,\mathrm {C} {}+{}4\,\mathrm {KNO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {K} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {CO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}3\,\mathrm {CO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}{}+{}2\,\mathrm {N} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}}$ ${\mathrm {C} {}+{}2\,\mathrm {KNO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {KNO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {CO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}}$	Uglerod kaliy nitrat bilan reaksiyada qaytaruvchilik xossasini namoyon qiladi.
${3\,\mathrm {C} {}+{}\mathrm {BaSO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {BaS} {}+{}2\,\mathrm {CO} \uparrow {}{}+{}\mathrm {CO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}}$	Bariy sulfatni qaytaradi
${\mathrm {C} {}+{}\mathrm {M} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{x}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{y}}{}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} } } {}\mathrm {M} {}+{}\mathrm {CO} \uparrow {}}$ ${3\,\mathrm {C} {}+{}\mathrm {CaO} {}\mathrel {\xrightarrow {2500\,{\text{°}}\mathrm {C} } } {}\mathrm {CaC} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}\mathrm {CO} \uparrow {}}$	Suyuqlantirishda uglerod metall oksidlarini metallargacha qaytaradi. Bu xossadan keng foydalaniladigan soha — metallurgiya sanoati.

Uglerod aksariyat metallar bilan karbidlar hosil qiladi, masalan:

{4\,\mathrm {Al} {}+{}3\,\mathrm {C} {}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} } } {}\mathrm {Al} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}\mathrm {C} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}

(metanid)

{\mathrm {Ca} {}+{}2\,\mathrm {C} {}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} } } {}\mathrm {CaC} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}

(atsetilenid)

Organik birikmalar

Uglerodning polimer zanjirlar hosil qilish qobiliyati uglerodli birikmalarning juda katta sinfini yuzaga keltiradi. Ularning soni anorganik birikmalarnikidan ancha ko‘p bo‘lib, ularni organik kimyo o‘rganadi. Eng katta guruhlar quyidagilardir: uglevodorodlar, oqsillar, yog‘lar, uglevodlar va boshqalar.

Uglerod birikmalari Yerdagi hayotning asosini tashkil etadi. Ularning xossalari bunday tirik organizmlar yashashi mumkin bo‘lgan sharoitlarni ko‘p jihatdan belgilaydi. Tirik hujayralardagi atomlar soniga nisbatan uglerod ulushi taxminan 25 %, massa bo‘yicha esa 18 %.

Qo‘llanilishi

Grafit qalam sanoatida ishlatiladi, biroq yumshoqligini kamaytirish uchun loy bilan aralashtiriladi. U juda yuqori yoki past haroratlarda moylash vositasi sifatida ham qo‘llanadi. Nihoyatda yuqori erish harorati grafitdan tigellar yasash va ularda metallarni quyish imkonini beradi. Grafitning elektr tokini o‘tkazish xususiyati undan yuqori sifatli elektrodlar ishlab chiqarishda ham foydalanishga imkon beradi.

Olmos o‘ta yuqori qattiqligi tufayli almashtirib bo‘lmaydigan abraziv material hisoblanadi. Burg‘ulash mashinalarining silliqlovchi uchlari olmos bilan qoplanadi. Bundan tashqari, ishlov berilgan olmoslar — brilliantlar — qimmatbaho toshlar sifatida zargarlik buyumlarida ishlatiladi. Noyobligi, yuqori bezak xususiyatlari va tarixiy sharoitlar sababli brilliant doimo eng qimmatbaho tosh hisoblanadi. Olmosning nihoyatda yuqori issiqlik o‘tkazuvchanligi (2000 Vt/m·K gacha) uni yarimo‘tkazgich texnikasi uchun taglik sifatida protsessorlarda qo‘llash uchun istiqbolli materialga aylantiradi. Biroq olmos qazib olishning nisbatan yuqori tannarxi ($97,47 har bir karat uchun) va olmosga ishlov berish murakkabligi uning bu sohada qo‘llanishini cheklaydi.

Farmakologiya va tibbiyotda uglerodning turli birikmalari keng qo‘llanadi: karbonat kislota va karboksil kislotalar hosilalari, turli geterotsikllar, polimerlar va boshqa birikmalar. Masalan, karbolen (faollashtirilgan ko‘mir) turli zaharli moddalarni yutish va organizmdan chiqarish uchun; grafit (malham shaklida) teri kasalliklarini davolash uchun; radioaktiv uglerod izotoplari esa ilmiy tadqiqotlarda (radiouglerod tahlili).

Uglerod inson hayotida nihoyatda muhim o‘rin tutadi. Undan foydalanish sohalari shu ko‘p qirrali elementning o‘zi kabi turlichadir. Xususan, uglerod po‘latning (massa bo‘yicha 2,14 % gacha) va cho‘yanning (massa bo‘yicha 2,14 % dan ortiq) ajralmas tarkibiy qismidir.

Uglerod barcha organik moddalarning asosidir. Har qanday tirik organizm sezilarli darajada ugleroddan tashkil topgan. Uglerod — hayotning asosi. Tirik organizmlar uchun uglerod manbai odatda atmosferadagi yoki suvdagi CO₂ bo‘ladi. Fotosintez natijasida u biologik oziq zanjirlariga o‘tadi. Unda tirik organizmlar bir-biri yoki bir-birining qoldiqlari bilan oziqlanib, o‘z tanasini qurish uchun zarur uglerodni oladi. Uglerodning biologik aylanishi uning oksidlanib atmosferaga qaytishi yoki ko‘mir yoxud neft shaklida ko‘milib qolishi bilan tugaydi.

Qazilma yoqilg‘i sifatidagi uglerod: ko‘mir (miloddan avvalgi XXIII asrdan) va uglevodorodlar (neft, tabiiy gaz) — insoniyat uchun eng muhim energiya manbalaridan biridir. Miloddan avvalgi dastlabki asrlarda Yunnanda birinchi toshko‘mir koksi ishlab chiqarilgan, ammo undan metallurgiyada XVIII asr oxiridagina faol foydalana boshlangan. Rimliklar Britaniya orollarida toshko‘mirni issiqlik energiyasi manbai sifatida qazib olishgan. XIII asrgacha Yevropada metallarni eritishda faqat yog‘och ko‘miri ishlatilgan, XIII—XVII asrlardagi toshko‘mirdan foydalanish tajribalari esa uning domna pechlarida mo‘rtligi sababli muvaffaqiyatsiz yakunlangan. Faqat 1735-yilda metallurgik jarayonda ilk bor faqat koksdan muvaffaqiyatli foydalanilgan. XVIII asr oxiriga kelib Angliyadagi deyarli barcha domna pechlari toshko‘mir koksida ishlagan. Bunga 1784-yilda Uattning bug‘ mashinasini ixtiro qilishi ham yordam bergan.

Gagat esa (kelib chiqishi ko‘mir bilan bir xil) bezak toshi sifatida 25 asrdan ham ko‘proq vaqtdan beri maʼlum.

Zaharli taʼsiri

Uglerod atrof-muhitga transport vositalarining chiqindi gazlari tarkibida, ko‘mirni issiqlik elektr stansiyalarida yoqishda, ko‘mirni ochiq usulda qazib olishda, uni yer ostida gazlashtirishda, ko‘mir konsentratlari tayyorlashda va boshqa jarayonlarda tushadi. Yonish manbalari ustida uglerod konsentratsiyasi 100—400 mkg/m³, yirik shaharlar ustida 2,4—15,9 mkg/m³, qishloq hududlarida 0,5—0,8 mkg/m³ bo‘ladi. AESlarning gaz-aerozol chiqindilari bilan atmosferaga (6—15)⋅10⁹ Bq/sutka ¹⁴CO₂.

chiqariladi. Atmosfera aerozollaridagi uglerodning yuqori miqdori aholi kasallanishini, ayniqsa yuqori nafas yo‘llari va o‘pka kasalliklarini ko‘paytiradi. Kasb kasalliklari asosan antrakoz va changli bronxitdan iborat. Ishchi zona havosida ruxsat etilgan eng yuqori konsentratsiya (REYK), mg/m³: olmos uchun 8,0, antratsit va koks uchun 6,0, toshko‘mir uchun 10,0, texnik uglerod va uglerod changi uchun 4,0; atmosfera havosida bir martalik maksimal 0,15 va o‘rtacha sutkalik 0,05 mg/m³.

Radioaktiv ¹⁴C ning biologik molekulalardagi (ayniqsa DNK va RNK tarkibidagi) toksik taʼsiri β-zarralar bilan radiatsion o‘zaro taʼsiridan kelib chiqadi (¹⁴C (β) → ¹⁴N), bu esa molekulaning kimyoviy tarkibini o‘zgartiradi. Ishchi zona havosida ¹⁴C uchun ruxsat etilgan konsentratsiya DK_A 1,3 Bq/l, atmosfera havosida DK_B 4,4 Bq/l, suvda 3,0⋅10⁴ Bq/l, nafas yo‘llari orqali yillik eng ko‘p ruxsat etilgan tushish miqdori 3,2⋅10⁸ Bq/yil.

Sharhlar

↑ Указан диапазон значений атомной массы в связи с неоднородностью распространения изотопов в природе.

Adabiyotlar

Beryozkin V. I. Uglerod: yopiq nanozarralar, makrotuzilmalar, materiallar. — Sankt-Peterburg: ARTEGO, 2013. — 450 bet. — ISBN 978-5-91014-051-0
Buxarkina T. V. Tabiiy energiya tashuvchilar va uglerodli materiallar kimyosi / T. V. Buxarkina, N. G. Digurov. — M.: D. I. Mendeleyev nomidagi Rossiya kimyo-texnologiya universiteti, 1999. — 195 bet. — ISBN 5-7237-0139-8.
Ola D. A. Giperkoordinatsiyalangan uglerod kimyosi = Hupercarbon chemistry / Ola J., Prakash G. K. S., Uilyams R. E. va boshqalar. Ingliz tilidan V. I. Minkin tarjimasi. — M.: Mir, 1990. — 336 bet. — ISBN 5-03-001451-9.
Sladkov A. M., Kudryavtsev Yu. P. Olmos, grafit, karbin — uglerodning allotropik shakllari // Priroda. 1969. № 5. — 37—44-betlar.
Kirk — Othmer encyclopedia, 3 ed., vol.4, N.-Y., 1978, p. 556—709.
Saranchuk V. I., Oshovskiy V. V., Vlasov G. O. Yonuvchi qazilmalar kimyosi va fizikasi. — Donetsk: Sharq nashriyot uyi, 2003. 204 bet.

Robert Xeyzen. 6-simfoniya: Uglerod va deyarli hamma narsaning evolyutsiyasi = Robert M. Hazen. Symphony in C: Carbon and the Evolution of (Almost) Everything / Anastasiya Naumenko. — M.: Alpina non-fikshn, 2021. — 410 bet. — ISBN 978-5-00139-283-5.

Havolalar

Webelements saytida uglerod
Kimyoviy elementlarning ommabop kutubxonasida uglerod
Uglerod haqida maʼlumot Arxiv nusxasi 21-yanvar 2011-yildagi nusxasi Wayback Machine
Aleksey Sladkovning «Uglerod»i (havola ishlamaydi 21-may 2013-yildan beri [4914 kun] — tarix, nusxa) — karbinning kashf etilish tarixi
Sladkov A. M. Karbin — uglerodning uchinchi allotropik shakli: Monografiya (Yu. N. Bubnov tahriri ostida)

[range-1] Указан диапазон значений атомной массы в связи с неоднородностью распространения изотопов в природе.