Углеро́да диокси́д (углекислый газ), СО₂, бесцветный газ со слегка кисловатым запахом и вкусом, плотность 1,98 г/л. Охлаждая диоксид углерода при обычном давлении, получают твердую снегообразную массу («сухой лёд») с t_возг - 78,50°C. Растворимость: 0,88 объёма газа в 1 объёме воды при 20°C; в водном растворе в присутствии щелочей образует соли угольной кислоты. Диоксид углерода входит в состав атмосферы Земли (в среднем 0,03% по объёму). Как продукт полного окисления углерода поступает в воздух при сжигании топлива и при дыхании (см. Парниковый эффект). Главный источник углерода растений, усваивающих диоксид углерода при фотосинтезе. Диоксид углерода получают при обжиге известняка, окислении углеводородных топлив. Применяют в производстве соды, при газировании вод, в огнетушителях.

* * *

УГЛЕРОДА ДИОКСИД - УГЛЕРО́ДА ДИОКСИ́Д (угольный ангидрид, углекислый газ), СО₂, бесцветный газ со слегка кисловатым запахом и вкусом, плотность 1,98 г/л. Охлаждая углерода диоксид при обычном давлении, получают твердую снегообразную массу («сухой лед») с t_возг 78,50 °С. Растворимость 0,88 объема газа в 1 объеме воды при 20 °С; в водном растворе в присутствии щелочей образует соли угольной кислоты. Углерода диоксид входит в состав атмосферы Земли (в среднем 0,03% по объему). Как продукт полного окисления углерода поступает в воздух при сжигании топлива и при дыхании (см. Парниковый эффект (см. ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ)). Главный источник углерода растений, усваивающих углерода диоксид при фотосинтезе. Углерода диоксид получают при обжиге известняка, окислении углеводородных топлив. Применяют в производстве соды, при газировании воды, в огнетушителях.

УГЛЕРОДА ДИОКСИД (угольный ангидрид - углекислый газ), СО2, бесцветный газ со слегка кисловатым запахом и вкусом, плотность 1,98 г/л. Охлаждая углерода диоксид при обычном давлении, получают твердую снегообразную массу ("сухой лед") с tвозг 78,50 .С. Растворимость 0,88 объема газа в 1 объеме воды при 20 .С; в водном растворе в присутствии щелочей образует соли угольной кислоты. Углерода диоксид входит в состав атмосферы Земли (в среднем 0,03% по объему). Как продукт полного окисления углерода поступает в воздух при сжигании топлива и при дыхании (см. Парниковый эффект). Главный источник углерода растений, усваивающих углерода диоксид при фотосинтезе. Углерода диоксид получают при обжиге известняка, окислении углеводородных топлив. Применяют в производстве соды, при газировании воды, в огнетушителях.

УГЛЕРОДА ДИОКСИД (оксид углерода(IV), ангидрид угольной кислоты, углекислый газ) CO2, хорошо известный пузырящийся ингредиент газированных безалкогольных напитков. Человек знал о целебных свойствах "шипучей воды" из природных источников с незапамятных времен, но только в 19 в. научился получать ее сам. Тогда же было идентифицировано вещество, делающее воду шипучей, - углекислый газ. Впервые для целей карбонизации этот газ был получен в 1887 в ходе реакции между измельченным мрамором и серной кислотой; его выделяли и из природных источников. Позже СО2 стали получать в промышленных масштабах сжиганием кокса, прокаливанием известняка и брожением спирта. Более четверти века диоксид углерода хранили в стальных баллонах под давлением и использовали почти исключительно для газирования напитков. В 1923 как коммерческий продукт стали производить твердый СО2 (сухой лед), а примерно в 1940 - жидкий, который разливали в специальные герметичные цистерны под высоким давлением.

Физические свойства. При обычных температуре и давлении диоксид углерода - бесцветный, обладающий слегка кисловатым вкусом и запахом газ. Он на 50% тяжелее воздуха, поэтому его можно переливать из одной емкости в другую. СО2 - продукт большинства процессов горения и при достаточно больших количествах может гасить пламя, вытесняя из воздуха кислород. При увеличении концентрации СО2 в плохо проветриваемом помещении содержание кислорода в воздухе уменьшается настолько, что человек может задохнуться. СО2 растворяется во многих жидкостях; растворимость зависит от свойств жидкости, температуры и давления паров СО2. Способность диоксида углерода растворяться в воде и определяет его широкое использование в производстве безалкогольных напитков. СО2 прекрасно растворяется в органических растворителях, например в спирте, ацетоне и бензоле. При повышении давления и охлаждении диоксид углерода легко сжижается и находится в жидком состоянии при температурах от +31 до -57° С (в зависимости от давления). Ниже -57° С переходит в твердое состояние (сухой лед). Давление, необходимое для сжижения, зависит от температуры: при +21° С оно составляет 60 атм, а при -18° С всего 20 атм. Жидкий СО2 хранят в герметичных емкостях под соответствующим давлением. При переходе в атмосферу часть его превращается в газ, а некоторое количество - в "углеродный снег", при этом его температура понижается до -84° С. Поглощая тепло из окружающей среды, сухой лед переходит в газообразное состояние, минуя жидкую фазу, - сублимирует. Для уменьшения сублимационных потерь его хранят и транспортируют в герметичных контейнерах, достаточно прочных, чтобы выдержать увеличение давления при повышении температуры.

Химические свойства. СО2 - малоактивное соединение. При растворении в воде образует слабую угольную кислоту, окрашивающую лакмусовую бумажку в красный цвет. Угольная кислота улучшает вкусовые качества газированных напитков и предотвращает рост бактерий. Реагируя со щелочными и щелочноземельными металлами, а также с аммиаком, СО2 образует карбонаты и бикарбонаты.

См. также УГЛЕРОД. Распространенность в природе и получение. СО2 образуется при сжигании углеродсодержащих веществ, спиртовом брожении, гниении растительных и животных остатков; он высвобождается при дыхании животных, его выделяют растения в темноте. На свету, напротив, растения поглощают СО2 и выделяют кислород, что поддерживает природный баланс кислорода и углекислого газа в воздухе, которым мы дышим. Содержание СО2 в нем не превышает 0,03% (по объему). Известно пять основных способов получения СО2: сжигание углеродсодержащих веществ (кокса, природного газа, жидкого топлива); образование в качестве побочного продукта при синтезе аммиака; прокаливание известняка; брожение; откачка из скважин. В последних двух случаях получается практически чистый диоксид углерода, а при сжигании углеродсодержащих веществ или прокаливании известняка образуется смесь СО2 с азотом и следами других газов. Эту смесь пропускают через раствор, поглощающий только СО2. Затем раствор нагревают и получают практически чистый СО2, который отделяют от оставшихся примесей. От паров воды избавляются вымораживанием и химической сушкой. Очищенный СО2 сжижают, охлаждая его при высоком давлении, и хранят в больших емкостях. Для получения сухого льда жидкий СО2 подают в закрытую камеру гидравлического пресса, где понижают давление до атмосферного. При резком снижении давления из СО2 образуются рыхлый снег и очень холодный газ. Снег прессуют и получают сухой лед. Газообразный СО2 откачивают, сжижают и возвращают в резервуар для хранения.

ПРИМЕНЕНИЕ

Получение низких температур. В жидком и твердом виде СО2 применяется в основном как хладагент. Сухой лед - компактный материал, удобный в обращении и позволяющий создавать разные температурные режимы. При той же массе он превосходит обычный лед по хладоемкости более чем в два раза, занимая вдвое меньший объем. Сухой лед используется при хранении пищевых продуктов. Им охлаждают шампанское, безалкогольные напитки и мороженое. Он широко применяется при "холодном измельчении" термочувствительных материалов (мясных продуктов, смол, полимеров, красителей, инсектицидов, красок, приправ); при галтовке (очистке от заусенцев) штампованных изделий из резины и пластика; при низкотемпературных испытаниях летательных аппаратов и электронных устройств в специальных камерах; для "холодного смешивания" полуфабрикатов кексов и тортов, чтобы при выпечке они сохраняли однородность; для быстрого охлаждения контейнеров с транспортируемыми продуктами обдуванием их струей измельченного сухого льда; при закалке легированных и нержавеющих сталей, алюминия и т.д. с целью улучшения их физических свойств; для плотной посадки деталей машин при их сборке; для охлаждения резцов при обработке высокопрочных стальных заготовок.

Карбонизация. Основное применение газообразного СО2 - карбонизация воды и безалкогольных напитков. Вначале воду и сироп смешивают в нужных пропорциях, а затем под давлением насыщают смесь газообразным СО2. Карбонизация пива и вин обычно происходит в результате протекающих в них химических реакций. Применения, основанные на инертности. СО2 применяется как антиоксидант при долговременном хранении многих пищевых продуктов: сыра, мяса, сухого молока, орехов, растворимых чая, кофе, какао и т.д. Как вещество, подавляющее горение, СО2 используют при хранении и транспортировке горючих материалов, например ракетного топлива, масел, бензина, красок, лаков, растворителей. Он используется как защитная среда при электросварке углеродистых сталей с целью получения однородного прочного шва, при этом сварочные работы оказываются дешевле, чем при использовании инертных газов. СО2 - одно из наиболее эффективных средств тушения пожаров, возникающих при воспламенении горючих жидкостей и электрических пробоях. Выпускают разные углекислотные огнетушители: от портативных емкостью не более 2 кг до стационарных установок автоматической подачи с общей емкостью баллонов до 45 кг или газовых резервуаров низкого давления емкостью до 60 т СО2. Жидкий СО2, находящийся в таких огнетушителях под давлением, при выпуске образует смесь из снега и холодного газа; последний обладает большей плотностью, чем воздух, и вытесняет его из зоны горения. Эффект усиливается еще и охлаждающим действием снега, который, испаряясь, переходит в газообразный СО2.

Химические аспекты. Диоксид углерода применяется в производстве аспирина, свинцовых белил, мочевины, перборатов, химически чистых карбонатов. Угольная кислота, образующаяся при растворении СО2 в воде, - недорогой реагент для нейтрализации щелочей. В литейном производстве при помощи диоксида углерода отверждают песочные формы благодаря взаимодействию CO2 с силикатом натрия, смешанным с песком. Это позволяет получать более качественные отливки. Огнеупорный кирпич, которым выложены печи для выплавки стали, стекла и алюминия, после обработки диоксидом углерода становится более прочным. СО2 используется также в городских системах умягчения воды с помощью натронной извести.

Создание повышенного давления. СО2 применяют для опрессовки и проверки на течь различных емкостей, а также для калибровки манометров, клапанов, свечей зажигания. Им наполняют портативные контейнеры для накачивания спасательных поясов и надувных лодок. Смесь диоксида углерода и закиси азота долгое время применяли для создания давления в аэрозольных баллончиках. СО2 нагнетают под давлением в герметичные емкости с эфиром (в устройствах для быстрого запуска двигателей), растворителями, красками, инсектицидами для последующего распыления этих веществ.

Применение в медицине. В небольших количествах СО2 добавляют к кислороду (для стимуляции дыхания) и при анестезии. В высоких концентрациях его применяют для гуманного умерщвления животных.

ЛИТЕРАТУРА

Реми Г. Курс неорганической химии, т. 1. М., 1972 Некрасов Б.В. Основы общей химии. М., 1973

УГЛЕРОДА ДИОКСИД (углекислый газ), CO₂, газ, ниже - 78,5°C существует в твердом виде (так называемый сухой лед). Углерода диоксид содержится в воздухе (0,03% по объему), водах рек, морей и минеральных источников. Образуется при гниении и горении органических веществ, сжигании топлива, при дыхании живых организмов, он ассимилируется растениями и играет важную роль в фотосинтезе. Углерода диоксид используют в производстве сахара, пива, газированных вод и шипучих вин, мочевины, соды, для тушения пожаров и др.; сухой лед - хладагент. При концентрациях 2,5-5% токсичен, поэтому возможны тяжелые отравления углерода диоксидом при очистке бродильных чанов и винных бочек, в овощехранилищах и погребах с проросшими и гниющими овощами, в горных выработках и др. Углерода диоксид - один из основных загрязнителей атмосферы, выбросы составляют ~2´10⁴ млн. т в год. Увеличение содержания в атмосфере углерода диоксида приводит к усилению парникового эффекта.

Составить слова из слова углерода диоксид

Углеро́да окси́д (угарный газ), СО, газ без цвета и запаха, плотность 1,25 г/л, t_кип -191,5°C. Образуется при неполном сгорании углерода или его соединений (в печах, двигателях внутреннего сгорания). На воздухе горит синим пламенем (2СО + О₂ = H2СО₂). В промышленности получают газификацией топлив, при конверсии

газов. Сырьё основного органического синтеза, высококалорийное топливо. Оксид углерода ядовит.

* * *

УГЛЕРОДА ОКСИД - УГЛЕРО́ДА ОКСИ́Д (угарный газ), СО, газ без цвета и запаха, плотность 1,25 г/л, t_кип -191,5 °С. Образуется при неполном сгорании углерода или его соединений (в печах, двигателях внутреннего сгорания). На воздухе горит синим пламенем (2СО + О2 = 2СО2). В промышленности получают газификацией топлив, при конверсии газов. Сырье основного органического синтеза, высококалорийное топливо. Углерода оксид ядовит.

УГЛЕРОДА ОКСИД (угарный газ) - СО, газ без цвета и запаха, плотность 1,25 г/л, tкип -191,5 .С. Образуется при неполном сгорании углерода или его соединений (в печах, двигателях внутреннего сгорания). На воздухе горит синим пламенем (2СО + О2 = 2СО2). В промышленности получают газификацией топлив, при конверсии газов. Сырье основного органического синтеза, высококалорийное топливо. Углерода оксид ядовит.

УГЛЕРОДА ОКСИД (угарный газ), CO, t_кип - 191,5°C. Образуется при неполном сгорании топлива. Углерода оксид - высококалорийное топливо, исходное вещество при получении спиртов, альдегидов и других органических веществ, восстановитель при выплавке чугуна, стали и других металлов. Токсичен. Углерода оксид попадает в атмосферу в основном с выхлопными газами автотранспорта, в результате лесных и степных пожаров, с болотными и вулканическими газами и др. Углерода оксид - один из основных загрязнителей атмосферы, выбросы составляют ~200 млн. т в год.

Составить слова из слова углерода оксид

ПОДГРУППА IVA. СЕМЕЙСТВО УГЛЕРОДА КРЕМНИЯ

УГЛЕРОД, КРЕМНИЙ, ГЕРМАНИЙ, ОЛОВО, СВИНЕЦ

Характерная для подгруппы IIIA особенность постепенного перехода от легкого неметаллического элемента к тяжелому типичному металлу наблюдается и в этой подгруппе. Но если в подгруппе IIIA имеется один неметалл, то в данной уже два углерод и кремний, а остальные элементы металлы (германий, олово, свинец). Общие свойства элементов этой подгруппы приведены в табл. 5.

Углерод, первый элемент подгруппы IVA периодической таблицы. В виде древесного угля и сажи углерод был известен еще доисторическому человеку. В древнем Египте древесный уголь получали тем же способом, что и теперь, прокаливанием дерева без доступа воздуха. Углерод встречается в природе в виде двух кристаллических модификаций алмаза и графита, а также виде многих некристаллических форм древесный уголь, копоть, костяная сажа. В составе сложных соединений углерод находится в угле, нефти, он составляет основу всех органических соединений, встречается в известняке, магнезите и входит в состав многих неорганических соединений. В соединениях с водородом углерод образует углеводороды (например, метан CH4, этан C2H6, бензол C6H6); в соединениях с кислородом, азотом и водородом образует различные классы веществ кислоты, спирты, амины, кетоны и др.; в сочетании со фтором углерод образует фторуглероды, сходные с углеводородами. Растения и живые организмы содержат бесчисленное количество соединений углерода. Углерод соединяется со многими металлами, образуя карбиды (например, карбид кремния SiC, карбид кальция CaC2), а с кислородом образует оксиды (оксид углерода(II) СО, оксид углерода(IV) CO2 и субоксид углерода C3O2). Оксид углерода(II) СО (монооксид углерода) хорошо известный загрязнитель воздуха, так как образуется при неполном сгорании большинства топлив; он также входит в состав светильного газа и является сильным ядом для живых существ. Оксид углерода(IV) СО2 (диоксид углерода, углекислый газ) непосредственно связан с жизненными процессами, у животных в процессе нормального дыхания происходит связывание углерода и кислорода в CO2, а растения превращают CO2 снова в углерод и кислород в процессе фотосинтеза. Питьевая сода NaHCO3 при нагревании выделяет CO2. При реакции с серой углерод образует дисульфид углерода CS2 прекрасный растворитель для воска, жиров и масел, а также пестицид, применяемый против крыс, сусликов и др. грызунов. Тетрахлорид углерода CCl4 используется как пятновыводитель и в огнетушителях (как негорючее вещество). Такие огнетушители не являются широко распространенными, так как тетрахлорид при высоких температурах может образовывать токсичное газообразное соединение фосген COCl2 (см. также УГЛЕРОД).

Кремний. Этот элемент занимает второе место по распространенности в земной коре. Выделение кремния из его природных источников, таких, как силикаты, очень сложная задача. Химическая связь кремния с кислородом очень прочная благодаря малому ионному радиусу кремния и большой зарядовой плотности иона Si4+. Зарядовая плотность кремния значительно больше, чем у углерода, т.к. электроны кремния сильнее оттянуты к кислороду, создавая больший положительный заряд у кремния. В результате образуется связь SiO с остаточным отрицательным зарядом у кислорода и положительным у кремния, что не проявляется в заметной степени у углерода и кислорода в соединении типа CO2. Такое зарядовое распределение способствует образованию тетраэдрической сетки связей SiO вместо молекулярной структуры SiO2. Схема силикатного тетраэдрического строения такова:

Свободные связи (отмеченные отрицательным зарядом) могут соединяться или ассоциировать с металлическими ионами типа ионов щелочных (подгруппа IA) и щелочноземельных (подгруппа IIA) элементов, с ионами алюминия, водорода. Если же имеются только SiO-связи, то получается кремнезем (SiO2)x. Для разрыва связей SiO и выделения элементного кремния необходим очень эффективный восстановитель. Металлический алюминий, углерод при высокой температуре и карбид кальция способны восстановить оксид кремния до кремния. Более чистый кремний получают восстановлением SiBr4 водородом на раскаленной нити или с помощью металлического натрия. Соединение кремния с железом ферросилиций FeSi получается как побочный продукт в сталелитейной промышленности, он используется как легирующая добавка для получения кремниевых сталей. Ферросилиций получается при взаимодействии кокса, оксида железа и силикатов.

Получение чистого кремния. Необходимость получения высокочистого кремния диктуется развитием производства полупроводниковых элементов, широко распространенных в электронной промышленности, для радиотранслирующего и принимающего оборудования, мощных компьютеров и т.д. Чтобы получить требуемую чистоту, порядка 99,97%, проводят зонную плавку кремния. Слиток чистого кремния, получаемого обычным способом, медленно пропускают через зону высокого нагрева, достаточного для плавления кремния. В слитке происходит постепенное по его сечению плавление и рекристаллизация, при этом примеси перемещаются, оставаясь в жидкой фазе, из-за различной растворимости их в твердой и жидкой фазах. Кремний или металлические элементы этого семейства легируют (введением очень малых количеств металлов подгрупп IIIA или VA) для получения необычных проводящих и электрических свойств, которые позволяют использовать сплавы в различных электронных устройствах. Эти сплавы можно применять в солнечных батареях или преобразователях.

См. также

КРЕМНИЙ

ЗОННАЯ ПЛАВКА.

Германий, олово и свинец получают из их оксидов восстановлением углеродом, водородом или другими восстановителями, менее активными, чем необходимо для получения кремния. Металлическое олово существует в нескольких и необычных модификациях:

Реакции. Элементы подгруппы IVA реагируют с кислородом, образуя оксиды со степенью окисления II и IV; свинец имеет также оксиды Pb2O3 и Pb3O4, при этом степени окисления являются чисто формальными величинами, не отражая истинную валентность металла. Оксид кремния(II) известен, но плохо изучен. Весьма необычно, что ни один из двухвалентных металлов подгруппы не образует соответствующего гидроксида M(OH)2. Оксид свинца(IV) самого тяжелого металла в этой подгруппе легко восстанавливается до оксида свинца(II). Металлический свинец и его оксиды широко применяются в аккумуляторной технике. Оранжево-красный Pb3O4 (свинцовый сурик) используется как пигмент, как и белый основной карбонат свинца Pb(OH)2CO3, который иногда заменяют диоксидом титана TiO2 для тех же целей.

См. также

СВИНЕЦ

ОЛОВО

ОЛОВА ПРОИЗВОДСТВО

СВИНЦА ПРОИЗВОДСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ

ТРАНЗИСТОР.

Образование галогенидов. Галогениды элементов подгруппы IVA имеют состав MX2 и MX4; имеются также сведения об образовании очень нестабильных MX. При термическом разложении SiCl4 установлено образование SiCl и SiCl2. Для углерода установлено образование всех тетрагалогенидов, тогда как свинец не образует PbBr4 и PbI4, поскольку Pb(IV) легко окисляет галогенид-ион в соответствии с реакцией

По этой схеме разлагается даже фторид, поэтому PbF4 используют как фторирующий агент. Фторид олова(II) SnF2 применяется для фторирования зубной пасты.

Различие углерода и других элементов подгруппы проявляется в способности галогенидов тяжелых металлов образовывать комплексные ионы, принимая два галогенид-иона, а CCl4 не способен принимать дополнительные хлорид-ионы. Тетрафторид кремния SiF4, принимая 2F, образует SiF62, но SiCl4 не образует SiCl62. Все остальные члены семейства образуют комплексные ионы типа MX62. Такое различие объясняется тем, что радиус атома углерода слишком мал для координирования шести лигандов и, что более важно, на внешнем электронном слое нет места для удерживания более четырех электронов. В случае кремния галогениды за исключением фтора слишком велики, чтобы кремний мог их удерживать, хотя возможности внешней электронной оболочки позволяют акцептировать электроны для образования комплексного иона MX62. Этот факт находит применение при действии HF на стекло: незначительные количества кремнезема и силикатов в стекле реагируют с HF, образуя SiF4 и H2SiF6, при этом на стекле образуется след, происходит гравирование поверхности.

Образование цепей. Наиболее необычным свойством углерода является способность связывания атомов углерода друг с другом с образованием длинных цепей. Этим свойством обладает и кремний, но в меньшей степени, а у германия оно выражено намного слабее. Между соединениями углерода с водородом (углеводороды) и кремния с водородом (силаны) имеется сходство. Первый член семейства силанов SiH4 аналогичен метану CH4. Силан менее термически устойчив, реагирует с водой и влагой воздуха, образуя SiO2, выделяя водород и другие продукты. Стабильность силанов в ряду до Si6H14 уменьшается и возрастает комплексообразующая способность. Наибольший практический интерес представляют соединения кремния, называемые силиконами, формально аналогичные эфирам ROR. Вот схема реакций образования силиконов:

Силиконовые (кремнийорганические) полимеры обладают набором необычных свойств. Свойства их изменяются в широких диапазонах; это могут быть водоподобные жидкости, применяемые для аппретирования ткани и бумаги, в качестве полировочных покрытий и даже косметических средств, и весьма вязкие и маслянистые материалы, используемые для смазки в широком интервале температур. Некоторые кремнийорганические полимеры оказываются полезными как пенообразователи и каучукоподобные материалы

см. также КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ.

Карбиды и силициды. При взаимодействии элементов подгруппы IVA с углеродом образуются карбиды. Наибольшее практическое значение имеет карбид кремния SiC, получаемый при высоких температурах из SiO2 и кокса. Карбид кремния очень твердый и термостабильный материал. Его применяют в виде абразива (круги, камни и др.) и керамических электронагревателей для создания высоких температур. Магний образует силицид магния Mg2Si, который реагирует с кислотами, выделяя ранее упоминавшиеся силаны типа SiH4 и Si2H6.

Силикаты. Силикаты некоторых металлов, например цинка и кадмия, обладают способностью излучать свет большей длины волны, чем экспонирующий их. Такой класс материалов называется люминофорами и используется для внутреннего покрытия люминесцентных ламп и в технологии телевизионных трубок. Песок, кварц (особенно чистый кремнезем SiO2) и силикаты являются основными составляющими горных пород и глин и поэтому применяются в технологии строительных материалов (бетон, кирпичи), стекла и керамики

см. также

СТЕКЛО

КЕРАМИКА ПРОМЫШЛЕННАЯ

ЭМАЛЬ.

Чистый кремнезем используют для изготовления термостойких изделий, линз и другого оптического оборудования, прозрачного в области ультрафиолетового излучения. Силикатные руды плавят и с помощью воздушного дутья создают материал, известный как минеральная или шлаковая вата, которая является хорошим теплоизолирующим материалом. Из кремнезема также изготовляют фильтры и плетут стеклоткани.

Составить слова из слова углерода семейство

УГЛЕРОДА ЦИКЛ - круговорот углерода, - циклическое перемещение углерода между миром живых существ и неорганическим миром атмосферы, морей, пресных вод, почвы и скал. Это один из важнейших биогеохимических циклов, включающий множество сложных реакций, в ходе которых углерод переходит из воздуха и водной среды в ткани растений и животных, а затем возвращается в атмосферу, воду и почву, становясь снова доступным для использования организмами. Поскольку углерод необходим для поддержания любой формы жизни, всякое вмешательство в круговорот этого элемента влияет на количество и разнообразие живых организмов, способных существовать на Земле.

ЦИКЛОМ УГЛЕРОДА называют круговорот этого элемента между живыми организмами и неорганической средой. На схеме показаны основные процессы цикла.

Источники и резервы углерода. Основной источник углерода для живых организмов - это атмосфера Земли, где данный элемент присутствует в виде диоксида углерода (углекислого газа, СО2). В течение многих миллионов лет концентрация СО2 в атмосфере, по-видимому, существенно не менялась, составляя ок. 0,03% веса сухого воздуха на уровне моря. Хотя доля СО2 невелика, его абсолютное количество поистине огромно - ок. 750 млрд. т. В атмосфере СО2 переносится ветрами как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Диоксид углерода присутствует в воде, где он легко растворяется, образуя слабую угольную кислоту Н2СО3. Эта кислота вступает в реакции с кальцием и другими элементами, образуя минералы, называемые карбонатами. Карбонатные породы, например известняк, находятся в равновесии с диоксидом углерода, который содержится в контактирующей с ними воде. Аналогичным образом количество СО2, растворенного в океанах и пресных водах, определяется его концентрацией в атмосфере. Общее количество растворенных и осадочных углеродсодержащих веществ оценивается примерно в 1,8 трлн. т. Углерод в соединении с водородом и другими элементами является одним из основных компонентов клеток растений и животных. Например, в организме человека он составляет ок. 18% массы тела. Многочисленность и очень широкое распространение живых организмов не позволяют удовлетворительно оценить общее содержание в них углерода. Можно, однако, приблизительно оценить суммарное количество углерода, связываемого растениями, а также выделяемого в процессе дыхания растений, животных и микроорганизмов. Установлено, что зеленые растения поглощают в год ок. 220 млрд. т CO2. Почти такое же количество этого вещества выделяется в неорганическую среду в процессе дыхания всех живых организмов, а также в результате разложения и сгорания органических веществ. При определенных условиях разложения и сгорания созданных живыми организмами веществ не происходит, что ведет к накоплению углеродсодержащих соединений. Так, например, древесина живых деревьев может быть на 3-4 тысячелетия надежно защищена от микробного разложения и от пожара корой, способной противостоять действию микробов и огня. Древесина же, попавшая в торфяное болото, сохраняется еще дольше. В обоих случаях связанный в ней углерод оказывается как бы в ловушке и надолго выводится из круговорота. В условиях, когда органическое вещество оказывается захороненным и изолированным от воздействия воздуха, оно разлагается только частично и содержащийся в нем углерод сохраняется. Если впоследствии в течение миллионов лет эти органические остатки подвергаются давлению вышележащих отложений и нагреванию за счет земного тепла, значительная часть его превращается в ископаемое топливо, например в каменный уголь или нефть. Ископаемое топливо образует природный резерв углерода. Несмотря на интенсивное его сжигание, начавшееся с 1700-х годов, неизрасходованными еще остаются примерно 4,5 трлн. т.

Фотосинтез. Основной путь, посредством которого углерод из мира неорганического перемещается в мир живого, - это осуществляемый зелеными растениями фотосинтез. Данный процесс представляет собой цепь реакций, в ходе которых растения поглощают из атмосферы или воды диоксид углерода, связывая его молекулы с молекулами специального вещества - акцептора СО2. В ходе других реакций, идущих с потреблением солнечной (световой) энергии, происходит расщепление молекул воды и использование высвобождающихся ионов водорода и связанного СО2 в синтезе богатых углеродом органических веществ, в том числе акцептора СО2. На каждую молекулу СО2, которую поглощает растение, чтобы синтезировать органические вещества, выделяется молекула кислорода, образованная при расщеплении воды. Предполагается, что именно таким путем образовался весь свободный кислород атмосферы. Если бы процесс фотосинтеза на Земле внезапно прекратился и нарушился углеродный цикл, то, согласно имеющимся расчетам, весь свободный кислород исчез бы из атмосферы примерно за 2000 лет.

См. также ФОТОСИНТЕЗ.

Другие реакции. Зеленое растение использует углерод образуемых им органических веществ разными способами. Например, он может накапливаться в составе крахмала, запасаемого в клетках, или целлюлозы - основного структурного материала растений и питательного вещества для многих других организмов. И крахмал и целлюлоза усваиваются в качестве пищи только после расщепления на составляющие их 6-углеродные сахара (т.е. сахара, содержащие по шесть атомов углерода в молекуле). В отличие от крахмала - нерастворимого высокомолекулярного соединения - 6-углеродные сахара легко растворимы и, перемещаясь по растению, служат источником энергии и материалом для роста и обновления клеток, а также для их восстановления в случае повреждений. Проростки, например, расщепляют запасенные в семени крахмал и жиры, получая из них более простые органические вещества, используемые в процессе клеточного дыхания (для высвобождения их энергии) и для роста. У животных поглощенная пища подвергается аналогичному процессу переваривания. Прежде чем ее основные компоненты могут быть усвоены, они должны быть преобразованы: углеводы - в 6-углеродные сахара, жиры - в глицерин и жирные кислоты, белки - в аминокислоты. Эти продукты переваривания служат животному источниками энергии, высвобождаемой при дыхании, а также строительными блоками, необходимыми для роста организма и обновления его компонентов. Подобно растениям, животные способны переводить питательные вещества в форму, удобную для запасания. Аналог крахмала у животных - это гликоген, образуемый из излишков 6-углеродных сахаров и накапливаемый в качестве энергетического резерва в печени и мышечных клетках. Избыток сахара может превращаться также в жирные кислоты и глицерин, которые вместе с такими же веществами, поступающими с пищей, используются для синтеза жиров, накапливаемых в ткани. Таким образом, процессы синтеза обеспечивают запасание богатых углеродом и связанной энергией веществ, что позволяет организму выживать в периоды нехватки пищи. Одна из характерных особенностей всего живого - постоянная потребность в энергии. Организм получает энергию посредством дыхания - целой серии процессов, в ходе которых сложные углеродсодержащие молекулы превращаются в простые. Большинство растений и животных способно только к аэробному дыханию, т.е. они поглощают кислород из воздуха, образуя диоксид углерода и воду в качестве конечных продуктов. Однако существуют некоторые бактерии, простейшие и даже многоклеточные животные (кишечные паразиты), являющиеся анаэробами: они способны жить в отсутствие кислорода в среде; при этом конечными продуктами их анаэробного дыхания (брожения разных типов) тоже служит диоксид углерода и вода. Очень немногие организмы (например, дрожжи) могут быть как аэробами, так и анаэробами. В аэробных условиях дрожжи образуют в качестве конечных продуктов диоксид углерода и воду, а в анаэробных - диоксид углерода и этиловый спирт. Таким образом, независимо от типа дыхания оно всегда ведет к высвобождению углерода в форме диоксида, который затем снова вовлекается в глобальный цикл. После своей смерти растения и животные становятся пищей для т.н. редуцентов - организмов, осуществляющих разложение органического вещества. Большая часть редуцентов представлена бактериями и грибами, клетки которых выделяют наружу, в свое непосредственное окружение, небольшие количества пищеварительной жидкости, расщепляющей субстрат, а затем потребляют продукты такого "переваривания". Как правило, редуценты имеют ограниченный набор ферментов и соответственно используют в качестве пищи и источника энергии только немногие типы органических веществ. Обычные дрожжи, например, перерабатывают только 6- и 12-углеродные сахара, содержащиеся в разрушенных клетках перезрелых фруктов или в густом (с мякотью) соке, полученном при их раздавливании. Однако при достаточной длительности воздействия разнообразных редуцентов все углеродсодержащие вещества растений или животных в конце концов разрушаются до диоксида углерода и воды, а высвобожденная энергия используется организмами, осуществляющими разложение. Многие искусственно синтезированные органические соединения тоже подвержены биологическому разрушению (биодеградации) - процессу, в ходе которого редуценты получают энергию и необходимый строительный материал, а в атмосферу выделяется углерод в форме диоксида углерода.

Составить слова из слова углерода цикл