Uglerod, tabiatda uchrashi, allotropiyasi, fizik-kimyoviy xossalari, ishlatilishi

Uglerod, tabiatda uchrashi, allotropiyasi, fizik-kimyoviy xossalari, ishlatilishi
Uglerodning atom massasi 12,0112 (Z=6) ga teng, elektron konfigurasiyasi 1s², 2s², 2p². Tabiiy uglerodning barqaror izotoplari: C(98,89%), ¹³C(1,11%), ¹⁴C izotop havoning ustki qavatlarida azotning neytronlar bilan to’qnashuvi natijasida kosmik nurlar ta’sirida hosil bo’ladi:
¹⁴₇N + ⁰₁n → ¹₁H + ¹⁴₆C
Uglerod tabiatda birikmalar, erkin holda va minerallar ko’rinishda, hayvon va o’simlik organizmidagi organik moddalar, ishqoriy va ishqoriy-yer metallarning tuzlari: bo’r, marmar, ohaktosh, dolomit CaCO₃∙MgCO₃ minerali, gidrokarbonatlar Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂ va karbonat angidrid, tabiiy suvlar tarkibida uchraydi. O’simlik va hayvon organizmlarining qoldig’i bo’lgan toshko’mir, torf, neft va tabiiy gaz asosiy qismi ugleroddan iborat. Erkin uglerodning uchta allotropik shakl o’zgarishi (olmos, grafit, karbin) ma’lum.
Olmos rangsiz, tiniq qattiq jism (uning qattiqligi Moos shkalasida 10 ga teng). Olmosning texnikadagi ahamiyati g’oyat kattadir. Issiqlik va elektr tokini kam o’tkazadi. Olmos kristallari atomli panjaraga ega bo’lib, kubik sistemaga kiradi va tetraedrik shaklda bo’ladi. Uning qattiqligi atomlari orasidagi kuchli bog’lanishdan va kristall panjarasining mustahkamligidandir. Olmosga kislota ham, ishqor ham ta’sir qilmaydi. Olmos havoda 860-1000⁰C da, kislorodda 720-800⁰C da yonadi. Kislorodsiz joyda olmos 1800⁰C qizdirilsa, grafitga aylanadi.
Grafit kul rang tusli qattiq modda bo’lib, qo’l bilan ushlaganda xuddi yog’lik buyum kabi seziladi. Grafit silliq, yumshoq bo’lib, uning tuzilishida uglerod atomlari parallel tekisliklardagi muntazam oltiburchakning uchlariga joylashgan. Grafit bilan qog’ozga chizilganda qog’ozda izlar qoladi. Grafitdan qalam, elektrodlar, metallarni suyuqlantirish uchun tigellar, surkov moylari, qora bo’yoqlar tayyorlanadi. Sun’iy grafit olish uchun koks va qumdan tayyorlangan aralashma havosiz elektr pechlarida 2500-3000⁰С gacha 1-2 sutka davomida kuydiriladi.
Karbin uglerodning uchinchi allotropik shakl o’zgarishi bo’lib, uglerodning chiziqli polimeridir. Birinchi marta 1960 yilda olingan, qora tusli kukun bo’lib, yarim o’tkazgich xossasiga ega, zichligi 1,9 – 2 g/sm³ ga teng barqaror modda. Tabiatda karbin Bavariyada uchraydi.
Qurum amorf ko’mirning eng oddiy ko’rinishidir. Koks, suyak ko’miri, hayvon ko’miri ham amorf ko’mir hisoblanadi. Amorf ko’mirlar tabiatda uchramaydi, ular faqat sun’iy yo’llar bilan olinadi. Qurum qora bo’yoq, tush olishda va kauchukdan rezina buyumlar, amirkon teriga va grammofon plastinkalariga qo’shiladigan bo’yoq tayyorlashda ishlatiladi.
Yog’ochni quruq haydash yo’li bilan pista ko’mir olinadi, uni yuqori harorat suv bug’i bilan ishlash orqali aktivlangan ko’mir hosil qilinadi. Aktivlangan ko’mir katta sirtga ega bo’lganligi sababli adsorbent, metallurgiyada qaytaruvchi sifatida, kimyo sanoatida, harbiy ishda va boshqa sohalarda keng qo’llaniladi.
Koks toshko’mirni havosiz joyda qizdirish orqali olinadi. Uglerodning barcha allotropik shakl o’zgarishlari hech qanday erituvchida erimaydi, faqat kuchli oksidlovchilar bilan reaksiyaga kirishadi. Uglerod yuqori haroratda ko’pgina metalllar, vodorod, kislorod, ftor, azot va boshqa bir qancha metallmaslar bilan birika oladi. Uglerodning birikmalari nihoyatda ko’p, buning sababi uglerodning metallar bilan ham, metallmaslar bilan ham birikishi va uglerod atomlarining o’zaro birika olish xususiyatiga ega ekanligidadir. Uglerodning metallar va metalmaslarga o’xshash ba’zi elektromusbat elementlar bilan hosil qilgan birikmalari karbitlar deb ataladi. Masalan, kalsiy karbit CaC₂, alyuminiy karbit Al₄C₃, kremniy karbit SiC va hokazo. Cho’g’langan ko’mir qaytaruvchi xossaga ega, ko’pgina oksidlaridan kislorodni tortib oladi:
2ZnO + C = CO₂ + 2Zn
SiO₂ + 2C = Si + 2CO
Uglerodning vodorod bilan hosil qilgan birikmalari nihoyatda ko’p bo’lib, uglevodorodlar deb ataladi. Uglevodorodlarga metan CH₄, etan C₂H₆, etilen C₂H₄, atsetilen C₂H₂ va boshqalar misol bo’la oladi. Uglevodorodlar va ularning xossalari soni juda ko’p va ular organika kursida o’rganiladi.