Углерод — химический элемент, занимающий шестое место в таблице Менделеева. На сегодняшний день нам известно более сотни химических элементов, и атомы всех элементов имеют похожее строение — положительно заряженное ядро, вокруг которого движутся электроны. Разница между элементами лишь в числе протонов в ядре атома. Тем не менее, почему-то именно углерод, имеющий в ядре атома шесть протонов, оказался самым важным и интересным по своим свойствам среди всех химических элементов. Интересные факты об углероде — в этом посте.
1) Углерод — основа жизни. Все органические вещества, составляющие основу тканей живых организмов, имеют в своём составе углерод. Именно благодаря уникальной способности атомов углерода соединяться в длинные цепочки в природе существуют очень большие и сложные, а также разнообразные по своим свойствам молекулы, из которых состоят живые организмы. Крупные органические молекулы (такие, как ДНК) могут содержать десятки и даже сотни миллионов атомов.
Число известных соединений углерода приближается к десяти миллионам, это в несколько раз больше, чем число соединений всех остальных элементов, вместе взятых. Не удивительно, что современная химия делится на 2 раздела, и один из них — органическая химия — изучает только соединения углерода, тогда как второй — неорганическая химия — всё остальное.
2) У углерода больше всего аллотропных видоизменений. Невероятно, но даже если взять чистый углерод, из него можно получить массу совершенно разных веществ. Ещё со школы большинство помнит о двух аллотропных модификациях углерода — графите и алмазе. И тот и другой состоят только из углерода, но благодаря различному расположению атомов имеют совершенно разные свойства. На самом деле аллотропных модификаций углерода много, и почти все обладают уникальными свойствами.
Некоторые из аллотропных модификаций углерода
Углеродные нанотрубки в десятки раз прочнее и в 6 раз легче стали, фуллерит в полтора раза твёрже алмаза, графен выдерживает чуть ли не в миллион раз более сильный электрический ток, чем медь, и на его основе можно делать сверхмалые транизисторы и другие элементы электронных схем.
А недавно из графена и углеродных нанотрубок китайские учёные смогли изготовить уникальный аэрогель, который, являясь твёрдым и прочным материалом, в несколько раз легче воздуха. Он способен растягиваться и сжиматься, не разрушаясь, а также может впитать жидкости в 900 раз больше собственной массы.
Аэрогель
Кирпич массой 2,5 кг на кусочке аэрогеля массой 2 грамма.
3) Углерод — очень тугоплавкое вещество. Это самое тугоплавкое из простых веществ. Температура плавления углерода около 3700 градусов Цельсия (у вольфрама, из которого делают нити накала электрических лампочек, всего 3400). Большую температуру плавления имеют лишь соединения углерода. У сплава карбидов гафния и тантала температура плавления превышает 4200 градусов Цельсия.
4) Радиоуглеродный анализ. Под воздействием космических лучей из атмосферного азота каждый год образуется около 7,5 кг. радиоактивного изотопа углерода-14. Несмотря на столь малое количество радиоактивный углерод попадает из атмосферы в живые организмы, а после их смерти начинает постепенно распадаться. Это явление дало возможность довольно точно датировать останки ископаемых животных и растений и восстановить примерную картину эволюции жизни на Земле.
5) Углерод — компонент стали. Все мы знаем, какую роль сыграло железо в развитии цивилизации. Но чистое железо — очень пластичный и мягкий материал. Твёрдость железу придаёт углерод, который поступает в расплавленное железо при выплавке его из железной руды. При сплаве железа с углеродом получается сталь. В зависимости от процентного содержания углерода получаются стали с различными свойствами, подходящие для различных целей.
