Drei Kohlenstoffatome wie geschrieben. Die Struktur des Kohlenstoffatoms. Anorganische Kohlenstoffverbindungen

Sie wird Lebensgrundlage genannt. Es kommt in allen organischen Verbindungen vor. Nur er ist in der Lage, aus Millionen von Atomen Moleküle zu bilden, wie zum Beispiel DNA.

Hast du den Helden erkannt? Das Kohlenstoff. Die Zahl der der Wissenschaft bekannten Verbindungen beträgt fast 10.000.000.

So viel wird in allen anderen Elementen zusammengenommen nicht eingegeben. Wenig überraschend, einer der beiden Studienzweige Chemie ausschließlich Kohlenstoffverbindungen und findet in den oberen Klassen statt.

Wir bieten an, den Schullehrplan abzurufen und mit neuen Fakten zu ergänzen.

Was ist Kohlenstoff

Erstens, Element Kohlenstoff- zusammengesetzt. In ihrer neuen Norm gehört die Substanz zur 14. Gruppe.

In der veralteten Version des Systems befindet sich Kohlenstoff in der Hauptuntergruppe der 4. Gruppe.

Die Bezeichnung des Elements ist der Buchstabe C. Die Seriennummer des Stoffes ist 6, er gehört zur Gruppe der Nichtmetalle.

organischer Kohlenstoff angrenzend an das Mineral. Der Fullerenstein ist also das 6. Element in seiner reinen Form.

Unterschiede im Aussehen sind auf verschiedene Strukturtypen des Kristallgitters zurückzuführen. Auch die polaren Eigenschaften von mineralischem Kohlenstoff hängen davon ab.

Graphit zum Beispiel ist weich, es wird nicht umsonst Schreibstiften zugesetzt, sondern allen anderen auf der Erde. Daher ist es logisch, die Eigenschaften von Kohlenstoff selbst und nicht seine Modifikationen zu berücksichtigen.

Eigenschaften von Kohlenstoff

Beginnen wir mit den Eigenschaften, die allen Nichtmetallen gemeinsam sind. Sie sind elektronegativ, das heißt, sie ziehen gemeinsame Elektronenpaare an, die mit anderen Elementen gebildet werden.

Es stellt sich heraus, dass Kohlenstoff Nichtmetalloxide in den Zustand von Metallen reduzieren kann.

Das 6. Element tut dies jedoch nur, wenn es erhitzt wird. Unter normalen Bedingungen ist der Stoff chemisch inert.

Die äußeren elektronischen Niveaus von Nichtmetallen haben mehr Elektronen als Metalle.

Aus diesem Grund neigen die Atome des 6. Elements dazu, einen Bruchteil ihrer eigenen Orbitale zu vervollständigen, anstatt ihre Teilchen an jemanden abzugeben.

Bei Metallen mit einem Minimum an Elektronen auf den äußeren Schalen ist es einfacher, entfernte Teilchen zu verschenken, als Fremde auf sich zu ziehen.

Die Hauptform der 6. Substanz ist das Atom. Theoretisch sollte es ca Kohlenstoffmolekül. Die meisten Nichtmetalle bestehen aus Molekülen.

Allerdings haben Kohlenstoff mit und - Ausnahmen eine atomare Struktur. Dadurch zeichnen sich die Elementverbindungen durch hohe Schmelzpunkte aus.

Eine weitere charakteristische Eigenschaft vieler Formen von Kohlenstoff ist . Für dasselbe ist es maximal gleich 10 Punkte für.

Da sich das Gespräch auf die Formen der 6. Substanz wandte, weisen wir darauf hin, dass die Kristalline nur eine davon ist.

Kohlenstoffatome reihen sich nicht immer in einem Kristallgitter auf. Es gibt eine amorphe Sorte.

Beispiele hierfür: - Holz, Koks, Glaskohle. Dies sind Verbindungen, jedoch ohne geordnete Struktur.

Wenn der Stoff mit anderen kombiniert wird, können auch Gase erhalten werden. Kristalliner Kohlenstoff tritt bei einer Temperatur von 3700 Grad in sie ein.

Unter normalen Bedingungen ist ein Element gasförmig, wenn es z. B. Kohlenmonoxid.

Die Leute nennen es Kohlenmonoxid. Die Reaktion seiner Bildung ist jedoch aktiver und schneller, wenn Sie dennoch die Hitze einschalten.

gasförmige Verbindungen Kohlenstoff Mit Sauerstoff mehrere. Es gibt zum Beispiel auch Monoxid.

Dieses Gas ist außerdem unter normalen Bedingungen farblos und giftig. Eine solche Kohlenmonoxid hat eine Dreifachbindung im Molekül.

Aber zurück zum reinen Element. Chemisch ziemlich inert, kann es aber nicht nur mit Metallen, sondern auch mit deren Oxiden und, wie aus dem Gespräch über Gase hervorgeht, mit Sauerstoff wechselwirken.

Die Umsetzung ist auch mit möglich Wasserstoff. Kohlenstoff in Wechselwirkung treten, wenn einer der Faktoren „mitspielt“ oder alle zusammen: Temperatur, allotroper Zustand, Dispersion.

Letzteres bezeichnet das Verhältnis der Oberfläche der Partikel eines Stoffes zu dem Volumen, das sie einnehmen.

Allotropie ist die Möglichkeit mehrerer Formen derselben Substanz, dh es bedeutet kristallin, amorph oder gasförmiger Kohlenstoff.

Unabhängig davon, wie die Faktoren zusammenfallen, reagiert das Element jedoch überhaupt nicht mit Säuren und Laugen. Ignoriert Kohlenstoff und fast alle Halogene.

Meistens bindet die 6. Substanz an sich selbst und bildet diese sehr großen Moleküle aus Hunderten und Millionen von Atomen.

gebildete Moleküle, Kohlenstoff reagieren mit noch weniger Elementen und Verbindungen.

Anwendung von Kohlenstoff

Die Anwendung des Elements und seiner Derivate ist so umfangreich wie ihre Zahl. Kohlenstoffgehalt Das Leben eines Menschen hat mehr zu bieten, als Sie vielleicht denken.

Aktivkohle aus der Apotheke ist die 6. Substanz. in von - er ist.

Graphit in Bleistiften ist auch Kohlenstoff, der auch in Kernreaktoren und elektrischen Maschinenkontakten benötigt wird.

Auch Methanbrennstoff steht auf der Liste. Kohlendioxid für die Produktion benötigt und kann Trockeneis, also ein Kältemittel, sein.

Kohlendioxid dient als Konservierungsmittel, füllt Gemüsespeicher und wird auch zur Herstellung von Karbonaten benötigt.

Letztere werden beispielsweise im Bauwesen eingesetzt. Und Karbonat ist praktisch bei der Seifenherstellung und Glasherstellung.

Formel von Kohlenstoff entspricht auch Cola. Er kommt in handliche Metallurgen.

Koks dient als Reduktionsmittel beim Schmelzen von Erz, der Gewinnung von Metallen daraus.

Sogar gewöhnlicher Ruß ist Kohlenstoff, der als Dünger und Füllstoff verwendet wird.

Haben Sie sich jemals gefragt, warum Autoreifen farbig sind? Das ist Ruß. Es verleiht dem Gummi Festigkeit.

Ruß ist auch in Schuhcreme, Druckfarbe und Wimperntusche enthalten. Der gebräuchliche Name wird nicht immer verwendet. Industrielle nennen Ruß technischer Kohlenstoff.

Masse von Kohlenstoff beginnt im Bereich der Nanotechnologie eingesetzt zu werden. Es wurden ultrakleine Transistoren sowie Röhren hergestellt, die 6-7 mal stärker sind.

Hier ist ein Nichtmetall. Übrigens, Wissenschaftler aus . Aus Kohlenstoffröhrchen und Graphen stellten sie ein Aerogel her.

Es ist auch ein langlebiges Material. Klingt heftig. Tatsächlich ist Aerogel jedoch leichter als Luft.

BEI Eisenkohle hinzugefügt, um den sogenannten Kohlenstoffstahl zu erhalten. Sie ist härter als sonst.

Der Massenanteil des 6. Elements sollte jedoch ein paar drei Prozent nicht überschreiten. Andernfalls nehmen die Eigenschaften von Stahl ab.

Die Liste ist endlos. Aber wohin mit Kohlenstoff auf unbestimmte Zeit? Wird es abgebaut oder synthetisiert? Diese Fragen beantworten wir in einem eigenen Kapitel.

Kohlenstoffabbau

Kohlendioxid, Methan, separat Kohlenstoff, können chemisch, dh durch gezielte Synthese, gewonnen werden. Dies ist jedoch nicht vorteilhaft.

Kohlenstoffgas und seine festen Modifikationen sind zusammen mit Kohle einfacher und billiger abzubauen.

Jährlich werden etwa 2 Milliarden Tonnen dieses Fossils aus den Eingeweiden der Erde gewonnen. Genug, um die Welt mit Ruß zu versorgen.

Sie werden aus Kimbirlit-Rohren gewonnen. Dies sind vertikale geologische Körper, von Lava zementierte Gesteinsfragmente.

Darin treffen sie sich. Wissenschaftler vermuten daher, dass das Mineral in Tausenden von Kilometern Tiefe am selben Ort wie Magma gebildet wird.

Graphitablagerungen hingegen sind horizontal und befinden sich nahe der Oberfläche.

Daher ist die Gewinnung des Minerals recht einfach und nicht teuer. Jährlich werden etwa 500.000 Tonnen Graphit aus dem Untergrund gewonnen.

Um Aktivkohle zu erhalten, müssen Sie die Kohle erhitzen und mit einem Wasserdampfstrahl bearbeiten.

Wissenschaftler haben sogar herausgefunden, wie man die Proteine ​​im menschlichen Körper nachbauen kann. Ihre Grundlage ist auch Kohlenstoff. Stickstoff und Wasserstoff ist eine benachbarte Aminogruppe.

Sie brauchen auch Sauerstoff. Das heißt, Proteine ​​sind auf Aminosäuren aufgebaut. Sie ist nicht weithin bekannt, aber für das Leben ist viel wichtiger als der Rest.

Beliebte Schwefel-, Salpeter- und Salzsäuren benötigt der Körper beispielsweise viel weniger.

Kohlenstoff ist also etwas, wofür es sich zu bezahlen lohnt. Lassen Sie uns herausfinden, wie groß die Preisspanne für verschiedene Waren aus dem 6. Element ist.

Der Kohlenstoffpreis

Für das Leben ist Kohlenstoff unbezahlbar, wie man leicht verstehen kann. Wie in anderen Lebensbereichen hängt der Preis vom Namen des Produkts und seiner Qualität ab.

Denn zum Beispiel zahlen sie mehr, wenn sie keine Einschlüsse von Drittanbietern enthalten.

Aerogel-Proben kosten bisher mehrere Dutzend Dollar für ein paar Quadratzentimeter.

Doch die Hersteller versprechen künftig, das Material in Rollen zu liefern und fragen billig nach.

Technischer Kohlenstoff, also Ruß, wird für 5-7 Rubel pro Kilo verkauft. Für eine Tonne geben sie jeweils etwa 5000-7000 Rubel.

Die in den meisten Industrieländern eingeführte CO2-Steuer kann jedoch die Preise in die Höhe treiben.

Die Kohleindustrie gilt als Verursacher des Treibhauseffekts. Unternehmen müssen für Emissionen, insbesondere CO 2 , zahlen.

Es ist das wichtigste Treibhausgas und gleichzeitig ein Indikator für die Luftverschmutzung. Diese Information ist ein Wermutstropfen in einem Fass Honig.

Es ermöglicht Ihnen zu verstehen, dass Kohlenstoff, wie alles andere auf der Welt, einen Nachteil hat und nicht nur Vorteile.

Absichtserklärung "Nikiforovskaya Sekundarschule Nr. 1"

Kohlenstoff und seine wichtigsten anorganischen Verbindungen

abstrakt

Abgeschlossen von: Schüler der Klasse 9B

Sidorow Alexander

Lehrer: Sacharowa L.N.

Dmitrijewka 2009

Einführung

Kapitel I. Alles über Kohlenstoff

1.1. Kohlenstoff in der Natur

1.2. Allotrope Modifikationen von Kohlenstoff

1.3. Chemische Eigenschaften von Kohlenstoff

1.4. Anwendung von Kohlenstoff

Kapitel II. Anorganische Kohlenstoffverbindungen

Fazit

Literatur

Einführung

Kohlenstoff (lat. Carboneum) C ist ein chemisches Element der Gruppe IV des Mendelejew-Periodensystems: Ordnungszahl 6, Atommasse 12.011(1). Betrachten Sie die Struktur des Kohlenstoffatoms. Im äußeren Energieniveau des Kohlenstoffatoms befinden sich vier Elektronen. Lassen Sie es uns grafisch darstellen:

Kohlenstoff ist seit der Antike bekannt, und der Name des Entdeckers dieses Elements ist unbekannt.

Ende des 17. Jahrhunderts. Die Florentiner Wissenschaftler Averani und Targioni versuchten, mehrere kleine Diamanten zu einem großen zu verschmelzen und erhitzten sie mit einem Brennglas mit Sonnenlicht. Die Diamanten verschwanden, nachdem sie in der Luft gebrannt hatten. 1772 zeigte der französische Chemiker A. Lavoisier, dass bei der Verbrennung von Diamant CO 2 entsteht. Erst 1797 bewies der englische Wissenschaftler S. Tennant die Identität der Natur von Graphit und Kohle. Nach dem Verbrennen gleicher Mengen Kohle und Diamant stellte sich heraus, dass die Mengen an Kohlenmonoxid (IV) gleich waren.

Die Vielfalt der Kohlenstoffverbindungen, die sich aus der Fähigkeit ihrer Atome erklärt, sich auf unterschiedliche Weise untereinander und mit Atomen anderer Elemente zu verbinden, bestimmt die Sonderstellung des Kohlenstoffs unter anderen Elementen.

Kapitel ich . Alles über Kohlenstoff

1.1. Kohlenstoff in der Natur

Kohlenstoff kommt in der Natur sowohl in freiem Zustand als auch in Form von Verbindungen vor.

Freier Kohlenstoff kommt als Diamant, Graphit und Karabiner vor.

Diamanten sind sehr selten. Der größte bekannte Diamant – „Cullinan" wurde 1905 in Südafrika gefunden, wog 621,2 g und misst 10 × 6,5 × 5 cm. Der Diamond Fund in Moskau enthält einen der größten und schönsten Diamanten der Welt – „Orlov" (37.92 g).

Der Diamant hat seinen Namen aus dem Griechischen. "adamas" - unbesiegbar, unzerstörbar. Die bedeutendsten Diamantvorkommen befinden sich in Südafrika, Brasilien und Jakutien.

Große Graphitvorkommen befinden sich in Deutschland, in Sri Lanka, in Sibirien, im Altai.

Die wichtigsten kohlenstoffhaltigen Mineralien sind: Magnesit MgCO 3, Calcit (Kalkspat, Kalkstein, Marmor, Kreide) CaCO 3, Dolomit CaMg (CO 3) 2 usw.

Alle fossilen Brennstoffe – Öl, Gas, Torf, Stein- und Braunkohle, Schiefer – sind auf Kohlenstoffbasis aufgebaut. In der Zusammensetzung kohlenstoffähnlich sind einige fossile Kohlen, die bis zu 99 % C enthalten.

Kohlenstoff macht 0,1 % der Erdkruste aus.

In Form von Kohlenmonoxid (IV) CO 2 ist Kohlenstoff Bestandteil der Atmosphäre. In der Hydrosphäre ist eine große Menge CO 2 gelöst.

1.2. Allotrope Modifikationen von Kohlenstoff

Elementarer Kohlenstoff bildet drei allotrope Modifikationen: Diamant, Graphit, Karabiner.

1. Diamant ist eine farblose, transparente kristalline Substanz, die Lichtstrahlen extrem stark bricht. Kohlenstoffatome in Diamant befinden sich in einem Zustand der sp 3 -Hybridisierung. Im angeregten Zustand sind die Valenzelektronen in den Kohlenstoffatomen geschwächt und es entstehen vier ungepaarte Elektronen. Wenn chemische Bindungen gebildet werden, nehmen Elektronenwolken die gleiche längliche Form an und werden im Raum so angeordnet, dass ihre Achsen auf die Ecken des Tetraeders gerichtet sind. Wenn sich die Spitzen dieser Wolken mit Wolken anderer Kohlenstoffatome überlappen, treten kovalente Bindungen in einem Winkel von 109°28" auf und es entsteht ein atomares Kristallgitter, das für Diamant charakteristisch ist.

Jedes Kohlenstoffatom in einem Diamanten ist von vier anderen umgeben, die sich von ihm in Richtungen von der Mitte der Tetraeder zu den Scheitelpunkten befinden. Der Abstand zwischen Atomen in Tetraedern beträgt 0,154 nm. Die Stärke aller Bindungen ist gleich. Daher sind die Atome in einem Diamanten sehr dicht „gepackt“. Bei 20°C beträgt die Dichte von Diamant 3,515 g/cm 3 . Dies erklärt seine außergewöhnliche Härte. Diamant ist ein schlechter elektrischer Leiter.

1961 begann in der Sowjetunion die industrielle Produktion von synthetischen Diamanten aus Graphit.

Bei der industriellen Synthese von Diamanten werden Drücke von Tausenden MPa und Temperaturen von 1500 bis 3000 °C verwendet. Das Verfahren wird in Gegenwart von Katalysatoren durchgeführt, bei denen es sich um einige Metalle wie Ni handeln kann. Der Großteil der gebildeten Diamanten sind kleine Kristalle und Diamantstaub.

Diamant wird, wenn er ohne Zugang zu Luft über 1000 ° C erhitzt wird, zu Graphit. Bei 1750°C erfolgt die Umwandlung von Diamant in Graphit schnell.

Struktur eines Diamanten

2. Graphit ist eine grau-schwarze kristalline Substanz mit metallischem Glanz, die sich schmierig anfühlt und sogar Papier eine geringere Härte verleiht.

Kohlenstoffatome in Graphitkristallen befinden sich in einem Zustand der sp 2 -Hybridisierung: Jedes von ihnen bildet drei kovalente σ-Bindungen mit benachbarten Atomen. Die Winkel zwischen den Bindungsrichtungen betragen 120°. Das Ergebnis ist ein Raster aus regelmäßigen Sechsecken. Der Abstand zwischen benachbarten Kernen von Kohlenstoffatomen innerhalb der Schicht beträgt 0,142 nm. Das vierte Elektron der äußeren Schicht jedes Kohlenstoffatoms in Graphit besetzt ein p-Orbital, das nicht an der Hybridisierung beteiligt ist.

Nicht-Hybrid-Elektronenwolken aus Kohlenstoffatomen sind senkrecht zur Ebene der Schicht orientiert und bilden einander überlappend delokalisierte σ-Bindungen. Benachbarte Schichten in einem Graphitkristall befinden sich in einem Abstand von 0,335 nm voneinander und sind schwach miteinander verbunden, hauptsächlich durch Van-der-Waals-Kräfte. Daher hat Graphit eine geringe mechanische Festigkeit und wird leicht in Flocken gespalten, die an sich sehr stark sind. Die Bindung zwischen den Schichten von Kohlenstoffatomen in Graphit ist teilweise metallisch. Dies erklärt die Tatsache, dass Graphit Strom gut leitet, aber immer noch nicht so gut wie Metalle.

Graphitstruktur

Die physikalischen Eigenschaften von Graphit unterscheiden sich stark in Richtungen – senkrecht und parallel zu den Schichten von Kohlenstoffatomen.

Beim Erhitzen ohne Luftzutritt verändert sich Graphit bis 3700°C nicht. Bei dieser Temperatur sublimiert es ohne zu schmelzen.

Künstlicher Graphit wird aus bester Steinkohle bei 3000°C in Elektroöfen ohne Luftzutritt gewonnen.

Graphit ist über einen weiten Temperatur- und Druckbereich thermodynamisch stabil und gilt daher als Standardzustand von Kohlenstoff. Die Dichte von Graphit beträgt 2,265 g/cm 3 .

3. Karabiner - feinkörniges Schwarzpulver. In seiner Kristallstruktur sind Kohlenstoffatome durch abwechselnde Einfach- und Dreifachbindungen zu linearen Ketten verbunden:

−С≡С−С≡С−С≡С−

Diese Substanz wurde zuerst von V.V. Korshak, A.M. Sladkov, W.I. Kasatochkin, Yu.P. Kudryavtsev in den frühen 1960er Jahren.

Anschließend wurde gezeigt, dass Carbin in verschiedenen Formen existieren kann und sowohl Polyacetylen- als auch Polycumulenketten enthält, in denen Kohlenstoffatome durch Doppelbindungen verbunden sind:

C=C=C=C=C=C=

Später wurde Karabiner in der Natur gefunden - in Meteoritenmaterie.

Carbyne hat Halbleitereigenschaften, unter Lichteinwirkung nimmt seine Leitfähigkeit stark zu. Aufgrund der Existenz unterschiedlicher Arten von Bindungen und unterschiedlicher Anordnung von Kohlenstoffatomketten im Kristallgitter können die physikalischen Eigenschaften von Karabinern in einem weiten Bereich variieren. Beim Erhitzen ohne Luftzutritt über 2000°C ist Karabiner stabil, bei Temperaturen um 2300°C wird sein Übergang zu Graphit beobachtet.

Natürlicher Kohlenstoff besteht aus zwei Isotopen

(98,892 %) und (1,108 %). Außerdem wurden geringe Verunreinigungen eines radioaktiven Isotops, die künstlich gewonnen werden, in der Atmosphäre gefunden.

Früher wurde angenommen, dass Holzkohle, Ruß und Koks in ihrer Zusammensetzung dem reinen Kohlenstoff ähneln und sich in ihren Eigenschaften von Diamant und Graphit unterscheiden, eine eigenständige allotrope Modifikation von Kohlenstoff darstellen („amorpher Kohlenstoff“). Es stellte sich jedoch heraus, dass diese Substanzen aus kleinsten kristallinen Teilchen bestehen, in denen Kohlenstoffatome ähnlich wie in Graphit verbunden sind.

4. Kohle - fein verteilter Graphit. Es entsteht bei der thermischen Zersetzung kohlenstoffhaltiger Verbindungen ohne Luftzutritt. Kohlen unterscheiden sich in ihren Eigenschaften je nach Stoff, aus dem sie gewonnen werden, und Art der Aufbereitung erheblich. Sie enthalten immer Verunreinigungen, die ihre Eigenschaften beeinträchtigen. Die wichtigsten Kohlesorten sind Koks, Holzkohle und Ruß.

Koks wird durch Erhitzen von Kohle unter Luftabschluss gewonnen.

Holzkohle entsteht, wenn Holz unter Luftabschluss erhitzt wird.

Ruß ist ein sehr feines kristallines Graphitpulver. Es entsteht bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen (Erdgas, Acetylen, Terpentin usw.) mit begrenztem Luftzugang.

Aktivkohlen sind poröse industrielle Adsorptionsmittel, die hauptsächlich aus Kohlenstoff bestehen. Adsorption ist die Aufnahme von Gasen und gelösten Stoffen durch die Oberfläche von Festkörpern. Aktivkohlen werden aus festen Brennstoffen (Torf, Braun- und Steinkohle, Anthrazit), Holz und seinen Produkten (Holzkohle, Sägemehl, Abfälle aus der Papierproduktion), Abfällen der Lederindustrie, tierischen Materialien wie Knochen gewonnen. Kohlen, die sich durch eine hohe mechanische Festigkeit auszeichnen, werden aus den Schalen von Kokosnüssen und anderen Nüssen sowie aus den Samen von Früchten hergestellt. Die Struktur von Kohlen wird durch Poren aller Größen dargestellt, jedoch werden die Adsorptionskapazität und die Adsorptionsrate durch den Gehalt an Mikroporen pro Masse- oder Volumeneinheit des Granulats bestimmt. Bei der Herstellung von Aktivkohle wird der Rohstoff zunächst ohne Luftzutritt einer Wärmebehandlung unterzogen, wodurch ihm Feuchtigkeit und teilweise Harze entzogen werden. In diesem Fall wird eine großporige Kohlestruktur gebildet. Um eine mikroporöse Struktur zu erhalten, erfolgt die Aktivierung entweder durch Oxidation mit Gas oder Dampf oder durch Behandlung mit chemischen Reagenzien.

Organisches Leben auf der Erde wird durch Kohlenstoffverbindungen dargestellt. Das Element ist Teil der Hauptbestandteile der Zellstrukturen: Proteine, Kohlenhydrate und Fette und bildet auch die Grundlage der Erbsubstanz - Desoxyribonukleinsäure. In der anorganischen Natur ist Kohlenstoff eines der häufigsten Elemente, die die Erdkruste und die Atmosphäre des Planeten bilden. Die organische Chemie als Teilgebiet der chemischen Wissenschaft widmet sich ganz den Eigenschaften des chemischen Elements Kohlenstoff und seiner Verbindungen. In unserem Artikel werden die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Kohlenstoff und die Merkmale seiner Eigenschaften betrachtet.

Der Platz des Elements im Periodensystem von Mendeleev

Die Kohlenstoff-Untergruppe ist die Hauptuntergruppe der Gruppe IV, die neben Kohlenstoff auch Silizium, Germanium, Zinn und Blei umfasst. Alle aufgeführten Elemente haben die gleiche Struktur des äußeren Energieniveaus, auf dem sich vier Elektronen befinden. Dies bestimmt die Ähnlichkeit ihrer chemischen Eigenschaften. Im Normalzustand sind die Elemente der Untergruppe zweiwertig, und wenn ihre Atome in einen angeregten Zustand übergehen, weisen sie eine Wertigkeit von 4 auf. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Kohlenstoff hängen vom Zustand der Elektronenhüllen seines Atoms ab. So bildet ein Element, dessen Teilchen sich in einem nicht angeregten Zustand befinden, in Reaktion mit Sauerstoff ein indifferentes Oxid CO. Kohlenstoffatome im angeregten Zustand werden zu Kohlendioxid oxidiert, das saure Eigenschaften aufweist.

Formen von Kohlenstoff in der Natur

Diamant, Graphit und Karabiner sind drei allotrope Modifikationen von Kohlenstoff als einfacher Substanz. Diamanten sind transparente Kristalle mit einem hohen Brechungsgrad der Lichtstrahlen, die die härtesten Verbindungen in der Natur sind. Sie sind schlechte Wärmeleiter und Dielektrika. Das Kristallgitter ist atomar, sehr stark. Darin ist jedes Atom eines Elements von vier anderen Teilchen umgeben, die einen regelmäßigen Tetraeder bilden.

Völlig andere physikalisch-chemische Eigenschaften von Kohlenstoff bilden Graphit. Es ist eine fettige, kristalline Substanz von dunkelgrauer Farbe. Es hat eine Schichtstruktur, die Abstände zwischen den Atomschichten sind ziemlich groß, während ihre Anziehungskräfte schwach sind. Daher wird die Substanz beim Aufpressen auf einen Graphitstab in dünne Flocken geschichtet. Sie hinterlassen dunkle Spuren auf dem Papier. Graphit ist wärmeleitfähig und Metallen in der elektrischen Leitfähigkeit etwas unterlegen.

Die Fähigkeit, elektrischen Strom zu leiten, wird durch die Struktur des Kristalls einer Substanz erklärt. Darin sind Kohlenstoffpartikel durch starke kovalente chemische Bindungen an drei andere gebunden. Das vierte Valenzelektron jedes Atoms bleibt frei und kann sich in der Dicke der Substanz bewegen. Die gerichtete Bewegung negativ geladener Teilchen verursacht das Auftreten eines elektrischen Stroms. Die Anwendungsgebiete von Graphit sind vielfältig. So wird es zur Herstellung von Elektroden in der Elektrotechnik und für den Elektrolyseprozess verwendet, mit dem beispielsweise reine Alkalimetalle gewonnen werden. Graphit hat in Kernreaktoren Anwendung gefunden, um die Geschwindigkeit der in ihnen stattfindenden Kettenreaktionen als Neutronenmoderator zu steuern. Es ist bekannt, die Substanz als Schieferstäbe oder Schmiermittel in den Reibteilen von Mechanismen zu verwenden.

Was ist Karabiner?

Das schwarze kristalline Pulver mit einem glasigen Glanz ist Karabiner. Es wurde Mitte des 20. Jahrhunderts in Russland synthetisiert. Der Stoff übertrifft Graphit an Härte, ist chemisch passiv, hat die Eigenschaften eines Halbleiters und ist die stabilste Modifikation von Kohlenstoff. Die Verbindung ist stärker als Graphit. Es gibt auch solche Formen von Kohlenstoff, deren chemische Eigenschaften sich voneinander unterscheiden. Dies sind Ruß, Holzkohle und Koks.

Verschiedene Eigenschaften allotroper Kohlenstoffmodifikationen werden durch die Struktur ihrer Kristallgitter erklärt. Es ist eine feuerfeste Substanz, farb- und geruchlos. Es ist in organischen Lösungsmitteln unlöslich, kann aber feste Lösungen bilden - Legierungen beispielsweise mit Eisen.

Chemische Eigenschaften von Kohlenstoff

Abhängig von der Substanz, mit der Kohlenstoff reagiert, kann er zwei Eigenschaften aufweisen: sowohl ein Reduktionsmittel als auch ein Oxidationsmittel. Durch Verschmelzen von Koks mit Metallen werden beispielsweise deren Verbindungen erhalten - Karbide. Bei der Reaktion mit Wasserstoff entstehen Kohlenwasserstoffe. Dies sind organische Verbindungen, z. B. Methan, Ethylen, Acetylen, in denen Kohlenstoff wie bei Metallen die Oxidationsstufe -4 hat. Die chemischen Reduktionsreaktionen von Kohlenstoff, deren Eigenschaften wir untersuchen, manifestieren sich während seiner Wechselwirkung mit Sauerstoff, Halogenen, Wasser und basischen Oxiden.

Kohlenoxide

Durch das Verbrennen von Kohle in sauerstoffarmer Luft entsteht Kohlenmonoxid - Oxid des zweiwertigen Kohlenstoffs. Es ist farblos, geruchlos und hochgiftig. Durch die Verbindung mit Bluthämoglobin während der Atmung wird Kohlenmonoxid durch den menschlichen Körper getragen, was zu Vergiftungen und dann zum Erstickungstod führt. Bei der Klassifizierung tritt eine Substanz an die Stelle von indifferenten Oxiden, reagiert nicht mit Wasser und entspricht weder einer Base noch einer Säure. Die chemischen Eigenschaften von Kohlenstoff mit einer Wertigkeit von 4 unterscheiden sich von den zuvor diskutierten Eigenschaften.

Kohlendioxid

Eine farblose gasförmige Substanz geht bei einer Temperatur von 15 und einem Druck von einer Atmosphäre in eine feste Phase über. Es heißt Trockeneis. CO 2 -Moleküle sind unpolar, obwohl die kovalente Bindung zwischen Sauerstoff- und Kohlenstoffatomen polar ist. Die Verbindung gehört zu den sauren Oxiden. Bei der Wechselwirkung mit Wasser bildet es Kohlensäure. Reaktionen zwischen Kohlendioxid und einfachen Stoffen sind bekannt: Metalle und Nichtmetalle, zum Beispiel mit Magnesium, Calcium oder Koks. In ihnen spielt es die Rolle eines Oxidationsmittels.

Qualitative Reaktion auf Kohlendioxid

Um sicherzustellen, dass es sich bei dem untersuchten Gas wirklich um Kohlenmonoxid CO 2 handelt, wird in der anorganischen Chemie folgender Versuch durchgeführt: Die Substanz wird durch eine durchsichtige Lösung aus Kalkwasser geleitet. Die Beobachtung der Trübung der Lösung aufgrund der Ausfällung eines weißen Niederschlags von Calciumcarbonat bestätigt das Vorhandensein von Kohlendioxidmolekülen in der Reagenzmischung. Beim weiteren Gasdurchgang durch eine Calciumhydroxidlösung löst sich der CaCO 3 -Niederschlag aufgrund seiner Umwandlung in Calciumbicarbonat, ein wasserlösliches Salz, auf.

Die Rolle von Kohlenstoff im Hochofenprozess

Die chemischen Eigenschaften von Kohlenstoff werden bei der industriellen Herstellung von Eisen aus seinen Erzen genutzt: magnetisches, rotes oder braunes Eisenerz. Die wichtigsten davon sind die reduzierenden Eigenschaften von Kohlenstoff und Oxiden – Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. Die im Hochofen ablaufenden Prozesse lassen sich durch folgenden Reaktionsablauf darstellen:

• Zunächst verbrennt Koks in einem auf 1.850 °C erhitzten Luftstrom unter Bildung von Kohlendioxid: C + O 2 = CO 2.
• Durch heiße Kohle wird es zu Kohlenmonoxid reduziert: CO 2 + C = 2CO.
• Kohlenmonoxid reagiert mit Eisenerz, was zu Eisenoxid führt: 3Fe 2 O 3 + CO \u003d 2Fe 3 O 4 + CO 2, Fe 3 O 4 + CO \u003d 3FeO + CO 2.
• Die Eisenproduktionsreaktion hat die folgende Form: FeO + CO \u003d Fe + CO 2

Geschmolzenes Eisen löst ein Gemisch aus Kohlenstoff und Kohlenmonoxid in sich auf, wodurch eine Substanz entsteht - Zementit.

Im Hochofen geschmolzenes Gusseisen enthält neben Eisen bis zu 4,5% Kohlenstoff und andere Verunreinigungen: Mangan, Phosphor, Schwefel. Stahl, der sich in vielerlei Hinsicht von Gusseisen unterscheidet, wie z. B. die Fähigkeit zum Walzen und Schmieden, hat in seiner Zusammensetzung nur 0,3 bis 1,7 % Kohlenstoff. Stahlprodukte sind in fast allen Branchen weit verbreitet: Maschinenbau, Metallurgie und Medizin.

In unserem Artikel haben wir herausgefunden, welche chemischen Eigenschaften von Kohlenstoff und seinen Verbindungen in verschiedenen Bereichen menschlicher Aktivitäten genutzt werden.

Die Idee, dass chemische Bindungen aus dem Besitz eines Elektronenpaars durch zwei Atome resultieren könnten, wurde von Lewis (1916) vorgebracht und von Heitler und London (1927) entwickelt. Später führte Linus Pauling die äußerst wichtigen Konzepte der gerichteten Valenz und der orbitalen Hybridisierung ein.

Nach dem Konzept gerichtete Wertigkeit, erfolgt die Verbindung von Atomen in der Richtung, in der die maximale Überlappung von Orbitalen gewährleistet ist. Je besser die Überlappung ist, desto stärker muss die Bindung sein, und nur bei maximaler Überlappung wird die minimale Energie des Systems erreicht.

Das Kohlenstoffatom im Grundzustand hat die elektronische Struktur 1s22s22p2. Schauen wir uns die Verteilung von Elektronen in Bahnen in einem Kohlenstoffatom genau an:

Zwei ungepaarte Elektronen können nur zwei chemische Bindungen mit anderen Atomen eingehen, dh nach diesem Schema muss das Kohlenstoffatom zweiwertig sein. Aber in der organischen Chemie hat ein Kohlenstoffatom immer die Wertigkeit vier..

Um vier kovalente Bindungen zu bilden, muss ein Kohlenstoffatom vier ungepaarte Elektronen haben.

Wie lässt sich die Vierwertigkeit von Kohlenstoff erklären?

Ein Atom kann seinen Wertigkeitszustand ändern, wenn gepaarte Elektronen entpaart und in andere Atomorbitale übertragen werden. In unserem Fall geht ein Elektron aus dem s-Orbital in das freie p-Orbital.

Betrachten Sie die Bildung von Bindungen im Molekül der einfachsten Wasserstoffverbindung von Kohlenstoff - im Molekül Methan (CH4). Jedes Wasserstoffatom hat ein ungepaartes Elektron im s-Orbital der ersten Elektronenschicht (1s1). Ein angeregtes Kohlenstoffatom hat vier ungepaarte Elektronen: eines in den s- und drei in den p-Orbitalen der zweiten Schicht. Man würde erwarten, dass aufgrund der unterschiedlichen Formen von s- und p-Orbitalen die Bindungen zwischen dem Kohlenstoffatom und den Wasserstoffatomen ungleich sind. Studien zeigen, dass die Bindungen im Methanmolekül äquivalent sind.

Die Struktur mancher Moleküle durch überlappende Atomorbitale vom „reinen Typ“, also s, p, d, lässt sich nicht erklären. Daher entwickelte der amerikanische Wissenschaftler Linus Pauling die Theorie der Hybridisierung von Atomorbitalen. Er schlug vor, dass sich die Orbitale der äußeren Elektronenschicht von Atomen sozusagen vermischen könnten - hybridisieren.

Das führt zu hybride Atomorbitale , Elektronen

auf denen sie eine durchschnittliche Energie haben.

An der Hybridisierung sind also 1-s-Elektron und 3 p-Elektronen beteiligt, daher wird diese Art der Hybridisierung genannt sp 3 -Hybridisierung . Dieser Zustand der Orbitale des Kohlenstoffatoms wird genannt erster Wertigkeitszustand. Da an der Hybridisierung vier Elektronen beteiligt sind, werden vier identische Hybridorbitale gebildet. Wenn Hybridorbitale gebildet werden, weichen sie so weit wie möglich voneinander ab. Der Winkel zwischen ihnen ist gleich 109028 /, dh alle Hybridorbitale des Kohlenstoffatoms im Zustand der sp3-Hybridisierung sind auf die Eckpunkte des Tetraeders gerichtet - eine regelmäßige Dreieckspyramide.

Eine chemische Bindung ist die Überlappung von Atomorbitalen . Da Kohlenstoff vierwertig ist, gibt es vier chemische Bindungen. Das Wasserstoffatom hat ein ungepaartes Elektron im s-Orbital und hat die Form einer Kugel. Daher hat das CH4-Methanmolekül die folgende räumliche Struktur.

Das Ethanmolekül CH3 - CH3 hat jeweils die folgende räumliche Struktur:

https://pandia.ru/text/80/289/images/image016_17.jpg" align="left" width="147 height=110" height="110"> Nicht alle p-Orbitale des Kohlenstoffatoms können an der Hybridisierung teilnehmen. Aus einem s- und zwei p-Orbitalen werden also drei sp2-Hybridorbitale gebildet, deren Winkel 120° beträgt (ein flaches gleichseitiges Dreieck). Das eine unverändert bleibende p-Orbital steht senkrecht auf der Ebene, in der die Hybridorbitale liegen. Es sind die nicht-hybriden p-Elektronen, die an der Reflexion der π-Bindung teilnehmen, die während der seitlichen Überlappung von p-Wolken gebildet wird und sich über und unter der Ebene der Bindungskerne befindet.

Bei sp2-Hybridisierung treffen wir bei Verbindungen mit einer Doppelbindung auf die Atome, die eine Doppelbindung bilden und in sp2-Hybridisierung übergehen.

Betrachten wir die räumliche Struktur des Ethenmoleküls CH2 = CH2, in dem sich die Kohlenstoffatome im Zustand der sp2-Hybridisierung befinden. Die Wellenlinie in der Abbildung zeigt die Überlappung nicht-hybrider p-Orbitale (π-Bindung).

Der dritte Wertigkeitszustand des Kohlenstoffatoms, sp – Hybridisierung .

Beim Mischen von einem s- und einem p-Orbital des Kohlenstoffatoms tritt eine sp-Hybridisierung auf. Bei der sp-Hybridisierung von Atomorbitalen bleiben die beiden p-Orbitale nicht hybridisiert. sp-Hybridorbitale sind in einem Winkel von 180° zueinander ausgerichtet (lineare Konfiguration).

Zwei nicht an der Hybridisierung beteiligte p-Orbitale stehen senkrecht zueinander und sind an der Bildung von zwei π-Bindungen beteiligt. Bei der sp-Hybridisierung treffen wir in Verbindungen mit einer Dreifachbindung aufeinander, wobei Kohlenstoffatome eine Dreifachbindung bilden und in eine sp-Hybridisierung übergehen.

So , die an der Bildung einfacher σ-Einfachbindungen beteiligten Kohlenstoffatome befinden sich im Zustand der sp3-Hybridisierung, die an der Bildung von Doppelbindungen beteiligten Kohlenstoffatome befinden sich im Zustand der sp2-Hybridisierung, die an der Bildung von Dreifachbindungen beteiligten Kohlenstoffatome Bindungen befinden sich im Zustand der sp-Hybridisierung. Jede Mehrfachbindung hat immer eine σ-Bindung, alle anderen sind π-Bindungen. Beispielsweise ist in einem CH2 = CH2-Molekül zwischen den Kohlenstoffatomen eine Bindung eine σ-, die andere eine π-Bindung. In einem CH≡CH-Molekül gibt es eine σ-Bindung und zwei π-Bindungen zwischen Kohlenstoffatomen.

Prüfen Sie selbst, wie Sie das Thema verstanden haben, lösen Sie dazu die Testaufgabe:

1. Wie viele π-Bindungen enthält ein Butenmolekül -1 (CH3 - CH2 - CH \u003d CH2):

a) 2, b) 4, c) 1, c) 12.

2. Wie viele Kohlenstoffatome in einem Pentin-2-Molekül (CH3 - C ≡ C - CH2 - CH3) befinden sich im Zustand der sp3-Hybridisierung:

a) alle 5 Kohlenstoffatome, b) 2, c) 1, d) 3.

3. Was ist die erwartete Gleichgewichtskonfiguration des CH2 = CH2-Moleküls:

a) linear, b) eckig, c) flaches gleichseitiges Dreieck, d) Tetraeder.

4. Wählen Sie Verbindungen aus, die durch eine kovalente polare Bindung gekennzeichnet sind:

a) Cl2; b) CH;

5. Bestimmen Sie die Art der Hybridisierung von Atomorbitalen nach folgenden Daten:

Richtige Testantworten:

1. (c); 2. (d); 3. (c); 4. (c); 5 sp2.

Elementcharakteristik

6 C 1s 2 2s 2 2p 2

Isotope: 12 C (98,892 %); 13 °C (1,108 %); 14 C (radioaktiv)

Clark in der Erdkruste 0,48 Gew.-%. Standortformulare:

in freier Form (Kohle, Diamanten);

in der Zusammensetzung von Carbonaten (CaCO 3, MgCO 3 usw.);

in der Zusammensetzung fossiler Brennstoffe (Kohle, Öl, Gas);

in Form von CO 2 - in der Atmosphäre (0,03 Vol.-%);

in den Ozeanen - in Form von HCO 3 - Anionen;

in der Zusammensetzung lebender Materie (-18 % Kohlenstoff).

Die Chemie der Kohlenstoffverbindungen ist im Grunde organische Chemie. Im Rahmen der Anorganischen Chemie werden folgende C-haltige Substanzen untersucht: freier Kohlenstoff, Oxide (CO und CO 2), Kohlensäure, Carbonate und Bicarbonate.

Freier Kohlenstoff. Allotropie.

Kohlenstoff bildet im freien Zustand 3 allotrope Modifikationen: Diamant, Graphit und künstlich gewonnenes Karabiner. Diese Kohlenstoffmodifikationen unterscheiden sich in kristallchemischer Struktur und physikalischen Eigenschaften.

Diamant

In einem Diamantkristall ist jedes Kohlenstoffatom durch starke kovalente Bindungen an vier andere gebunden, die in gleichen Abständen darum angeordnet sind.

Alle Kohlenstoffatome befinden sich in einem Zustand der sp 3 -Hybridisierung. Das atomare Kristallgitter von Diamant hat eine tetraedrische Struktur.

Diamant ist eine farblose, transparente, hochbrechende Substanz. Es hat die höchste Härte unter allen bekannten Stoffen. Diamant ist spröde, feuerfest, leitet Wärme und Elektrizität schlecht. Kleine Abstände zwischen benachbarten Kohlenstoffatomen (0,154 nm) bestimmen die ziemlich hohe Dichte von Diamant (3,5 g/cm 3 ).

Graphit

Im Kristallgitter von Graphit befindet sich jedes Kohlenstoffatom in einem Zustand der sp 2 -Hybridisierung und bildet drei starke kovalente Bindungen mit Kohlenstoffatomen, die sich in derselben Schicht befinden. Drei Elektronen jedes Atoms, Kohlenstoff, sind an der Bildung dieser Bindungen beteiligt, und die vierten Valenzelektronen bilden n-Bindungen und sind relativ frei (mobil). Sie bestimmen die elektrische und thermische Leitfähigkeit von Graphit.

Die Länge der kovalenten Bindung zwischen benachbarten Kohlenstoffatomen in derselben Ebene beträgt 0,152 nm, und der Abstand zwischen C-Atomen in verschiedenen Schichten ist 2,5-mal größer, sodass die Bindungen zwischen ihnen schwach sind.

Graphit ist eine undurchsichtige, weiche, sich fettig anfühlende Substanz von grauschwarzer Farbe mit metallischem Glanz; leitet Wärme und Strom gut. Graphit hat eine geringere Dichte als Diamant und zerfällt leicht in dünne Flocken.

Die ungeordnete Struktur von feinkristallinem Graphit liegt der Struktur verschiedener Formen von amorphem Kohlenstoff zugrunde, von denen die wichtigsten Koks, Braun- und Steinkohle, Ruß und Aktivkohle sind.

Karabiner

Diese allotrope Modifikation von Kohlenstoff wird durch katalytische Oxidation (Dehydropolykondensation) von Acetylen erhalten. Carbyne ist ein Kettenpolymer, das zwei Formen hat:

C=C-C=C-... und...=C=C=C=

Carbin hat Halbleitereigenschaften.

Chemische Eigenschaften von Kohlenstoff

Bei normaler Temperatur sind beide Kohlenstoffmodifikationen (Diamant und Graphit) chemisch inert. Feinkristalline Formen von Graphit - Koks, Ruß, Aktivkohle - sind reaktiver, in der Regel jedoch nach dem Vorheizen auf hohe Temperatur.

C - aktives Reduktionsmittel:

1. Wechselwirkung mit Sauerstoff

C + O 2 \u003d CO 2 + 393,5 kJ (über O 2)

2C + O 2 \u003d 2CO + 221 kJ (mit O 2-Mangel)

Die Kohleverbrennung ist eine der wichtigsten Energiequellen.

2. Wechselwirkung mit Fluor und Schwefel.

C + 2F 2 = CF 4 Kohlenstofftetrafluorid

C + 2S \u003d CS 2 Schwefelkohlenstoff

3. Koks ist eines der wichtigsten Reduktionsmittel in der Industrie. In der Metallurgie wird es zur Herstellung von Metallen aus Oxiden verwendet, zum Beispiel:

ZS + Fe 2 O 3 \u003d 2Fe + ZSO

C + ZnO = Zn + CO

4. Wenn Kohlenstoff mit Oxiden von Alkali- und Erdalkalimetallen wechselwirkt, verbindet sich das reduzierte Metall mit Kohlenstoff, um Carbid zu bilden. Zum Beispiel: 3C + CaO \u003d CaC 2 + CO Calciumcarbid

5. Koks wird auch zur Gewinnung von Silizium verwendet:

2C + SiO 2 \u003d Si + 2CO

6. Mit einem Überschuss an Koks wird Siliziumkarbid (Carborundum) SiC gebildet.

Gewinnung von „Wassergas“ (Festbrennstoffvergasung)

Indem Wasserdampf durch heiße Kohle geleitet wird, entsteht ein brennbares Gemisch aus CO und H 2, Wassergas genannt:

C + H 2 O \u003d CO + H 2

7. Reaktionen mit oxidierenden Säuren.

Aktivkohle oder Holzkohle stellt beim Erhitzen NO 3 - und SO 4 2- Anionen aus konzentrierten Säuren wieder her:

C + 4HNO 3 \u003d CO 2 + 4NO 2 + 2H 2 O

C + 2H 2 SO 4 \u003d CO 2 + 2SO 2 + 2H 2 O

8. Reaktionen mit geschmolzenen Alkalimetallnitraten

In KNO 3 - und NaNO 3 -Schmelzen brennt zerkleinerte Kohle intensiv unter Bildung einer blendenden Flamme:

5C + 4KNO 3 \u003d 2K 2 CO 3 + ZSO 2 + 2N 2

C - schwach aktives Oxidationsmittel:

1. Bildung salzartiger Karbide mit Aktivmetallen.

Eine deutliche Abschwächung der nichtmetallischen Eigenschaften des Kohlenstoffs äußert sich darin, dass seine Funktionen als Oxidationsmittel deutlich geringer ausgeprägt sind als die reduzierenden Funktionen.

2. Nur bei Reaktionen mit aktiven Metallen gehen Kohlenstoffatome in negativ geladene Ionen C -4 und (C \u003d C) 2- über und bilden salzartige Carbide:

ZS + 4Al \u003d Al 4 C 3 Aluminiumcarbid

2C + Ca \u003d CaC 2 Calciumcarbid

3. Karbide vom ionischen Typ sind sehr instabile Verbindungen, sie zersetzen sich leicht unter Einwirkung von Säuren und Wasser, was auf die Instabilität negativ geladener Kohlenstoffanionen hinweist:

Al 4 C 3 + 12H 2 O \u003d ZSN 4 + 4Al (OH) 3

CaC 2 + 2H 2 O \u003d C 2 H 2 + Ca (OH) 2

4. Bildung kovalenter Verbindungen mit Metallen

In Schmelzen von Mischungen von Kohlenstoff mit Übergangsmetallen werden überwiegend Karbide mit kovalentem Bindungstyp gebildet. Ihre Moleküle haben eine variable Zusammensetzung, und Substanzen sind im Allgemeinen Legierungen ähnlich. Solche Karbide sind sehr widerstandsfähig, sie sind gegenüber Wasser, Säuren, Laugen und vielen anderen Reagenzien chemisch inert.

5. Wechselwirkung mit Wasserstoff

Bei hohen T und P verbindet sich in Gegenwart eines Nickelkatalysators Kohlenstoff mit Wasserstoff:

C + 2HH 2 → CNN 4

Die Reaktion ist sehr reversibel und hat keine praktische Bedeutung.