Anglies savybės, formos ir svarba

Įvadas

Anglis yra vienas iš svarbiausių elementų mūsų planetoje, gyvybės pagrindas. Jos atomai sudaro įvairių organinių junginių pagrindą, kurie yra būtini visiems gyviems organizmams. Šiame straipsnyje aptarsime anglies savybes, alotropines atmainas, jos svarbą gyvybei ir pramonėje, taip pat anglies ciklą gamtoje.

Anglies Alotropinės Atmainos

Anglis pasižymi įvairiomis alotropinėmis atmainomis, kurių kiekviena turi skirtingas fizikines ir chemines savybes. Žinomos trys natūraliosios anglies alotropinės atmainos:

  • Grafitas: Pilkai juodos spalvos, neskaidrūs kristalai.
  • Deimantas: Bespalviai skaidrūs kristalai, kiečiausia iš gamtoje esančių medžiagų. Deimantas yra izoliatorius: nepraleidžia elektros srovės ir šilumos.
  • Amorfinė anglis: Tai amorfinė anglies forma, neturinti aiškios kristalinės struktūros.

Be natūralių atmainų, yra ir keletas sintetinių:

  • Fulerenai: Molekulės, sudarytos iš anglies atomų, išsidėsčiusių sferinėmis arba elipsoidinėmis struktūromis.
  • Anglies nanovamzdeliai: Cilindrinės struktūros, sudarytos iš susukto grafeno sluoksnio.
  • Stikliškoji anglis: Amorfinė anglies forma, pasižyminti dideliu atsparumu karščiui ir cheminiams poveikiams.
  • Karbinas: Linijinė anglies atmaina, sudaryta iš anglies atomų grandinės.

Istorija

Su medžio anglimi žmogus susidūrė jau senovėje, tada, kai išmoko išgauti ugnį. Pavadinimas kilęs iš lotynų kalbos žodžio carbo - medžio anglys. Grafito pavadinimas kilęs iš graikų kalbos žodžio grapho - rašau. Žodis „deimantas“ kilęs iš graikų kalbos žodžio adamos - nenugalimas. Šis pavadinimas buvo pavartotas jau 16 m. m. e.

Anglies Svarba Gyvybei

Anglis yra gyvybės pagrindas mūsų planetoje. Tarp biogeninių elementų anglis užima ypatingą padėtį. Didžiąją kiekvieno organizmo kūno masės dalį (apie 98 %) sudaro ir į organinių junginių sudėtį įeina anglis, vandenilis, azotas, deguonis, fosforas, siera. Angliavandenius sudaro anglis, vandenilis ir deguonis, lipidus - anglis, vandenilis, deguonis, kai kuriuos fosforas ir azotas, baltymus - anglis, vandenilis, azotas, deguonis, siera, o nukleorūgštis ir ATP - anglis, vandenilis, azotas, deguonis ir fosforas. 70 kilogramų sveriantis žmogus turi apie 45,5 kg deguonies, 12,6 kg - anglies, 7 kg - vandenilio, 14 kg - kalcio.

Taip pat skaitykite: Metos kavos virimo aparato naudojimo patarimai

Per evoliuciją, Žemėje formuojantis gyvybei, anglies atomo savybės lėmė tai, kad anglis tapo pagrindine ląstelių biomolekulių sudedamąja dalimi. Įvairiõs struktūros anglies junginiai yra daugelio biomolekulių skeletas. Prie jo jungiasi įvairios funkcinės grupės (amino‑, karboksi‑, hidroksi‑, merkapto‑). Biopolimerų molekulių kai kurios dalys gali laisvai suktis apie viengubuosius ryšius tarp anglies atomų (C-C), todėl šios molekulės būna įvairios erdvinės struktūros. Tai lemia biomolekulių funkcijas. Augaluose anglis sudaro 42-45 % sausosios masės, gyvūnuose - 0,1-26 % gyvosios masės. Tos pačios rūšies organizmuose anglies kiekis priklauso nuo lyties, amžiaus, vystymosi stadijos. Be stabiliojo anglies izotopo 12C, augaluose kaupiasi ir radioaktyvusis izotopas 14C. Su maistu anglis patenka į gyvūnų ir žmogaus organizmą.

Anglies Ciklas

Anglies ciklas - tai nuolatinė anglies apytaka tarp gyvų organizmų ir juos supančios aplinkos. Augalai ir kai kurios bakterijos fotosintezės metu iš CO2 paima anglies atomus ir jie patenka į organinius junginius. Jais minta daugelis mikroorganizmų, grybai, gyvūnai. Visi gyvieji organizmai, oksiduodami organines maisto medžiagas (angliavandenius, baltymus, riebalus), CO2 pavidalu sugrąžina anglį į juos supančią aplinką. Iš žuvusių organizmų liekanų susidaro dirvožemio humusas, sapropelis, akmens anglys, nafta, gamtinės dujos. Deginant kurą anglis sugrąžinama į atmosferą.

Suintensyvėjusi žmogaus ūkinė veikla (ypač 20 a. antroje pusėje), medžių kirtimas ir aplinkos teršimas sutrikdė anglies ciklą. Anglies dioksido kiekio didėjimas atmosferoje sukelia šiltnamio efektą.

Anglis Pramonėje ir Technologijose

Anglies junginiai yra svarbus energijos šaltinis; be to, ji yra įvairių chemijos pramonės produktų žaliava. Iš grafito daromi elektrodai, pieštukų šerdelės, juo dengiamos raketinių variklių detalės, išklojama chemijos pramonės aparatūra, lėtinami neutronai branduoliniuose reaktoriuose. Šlifuoti deimantai naudojami papuošalams, gręžimo įrankių antgaliams.

Pastaruoju metu iš grafito pluošto ir polimerinių medžiagų gaminami kompozitai - labai tvirtos ir lengvos konstrukcinės medžiagos. Jų panaudojimo spektras labai platus - nuo teniso rakečių iki orlaivių. Grafito pluoštą galima pagaminti kaitinant aukštoje temperatūroje ir inertinių dujų atmosferoje kokį nors organinį pluoštą, pavyzdžiui, dirbtinį šilką. Toks gamybos procesas vadinamas grafitizacija.

Taip pat skaitykite: Sveiki neskrudinti grikiai: paruošimo gidas

Ateinančiais dešimtmečiais akmens anglis turėtų išlikti Europos energijos šaltinių derinyje. Anglis yra sukraunama į krosnį per viršutinėje dalyje esančias angas. Juodosios akmens anglys yra suvestinis produktų rodiklis, gaunamas sudėjus antracitą, koksines akmens anglis ir kitas bitumines akmens anglis.

Anglies dioksidas (CO2)

Angliẽs dioksdas, angliẽs (IV) oksdas, angliẽs dvdeginis, angliãrūgštė, CO2, anglies ir deguonies junginys. Bespalvės, nedegios, silpnai rūgščios, sunkesnės už orą dujos. Lydymosi temperatūra -78 °C, virimo temperatūra -57 °C, tankis normaliomis sąlygomis 1,98 kg/m3. 20 °C temperatūroje ir 5,11 MPa slėgyje virsta bespalviu, takiu skysčiu (tankis 1101 kg/m3), atšaldytas iki -78,50 °C temperatūros - sniego pavidalo mase (sausuoju ledu; tankis 1560 kg/m3). Dujinis anglies dioksidas tirpsta vandenyje (1,45 g anglies dioksido 1 l H2O; susidaro anglies rūgštis H2CO3), daugelyje organinių tirpiklių, sieros, acto rūgštyse. Reaguoja su stipriomis bazėmis ir sudaro karbonatus. Leidžiant anglies dioksidą per įkaitintas anglis susidaro anglies monoksidas. 280 °C temperatūroje anglies dioksidas reaguoja su vandeniliu (katalizatorius CuO) ir sudaro metaną.

Laisvo CO2 yra ore (apie 0,03 % tūrio), mineralinių šaltinių vandenyje, vulkaninėse dujose, karbonatinėse uolienose - klintyje, kalcite, dolomite, marmure. Anglies dioksidas susidaro oksiduojantis organinėms medžiagoms (pūvant augalų ir gyvūnų liekanoms), deginant kurą, dalyvauja gamtoje vykstančioje anglies apytakoje. Į aplinką išskiriamą anglies dioksidą fotosintezei paima augalai.

Anglies dioksidas gaunamas kalcio karbonatui reaguojant su druskos rūgštimi, deginant klintį (CaCO3 → CaO + CO2) arba vandens garais konvertuojant metaną (CH4 + 2H2O → CO2 + 4H2). Naudojamas sodos, karboksirūgščių, karbamido gamybai. Juo įsotinamas mineralinis, gydomųjų vonių vanduo, vaisvandeniai, yra gesinimo medžiagų sudedamoji dalis, lazerių darbo medžiaga. Sausasis ledas naudojamas kaip aušalas. Mažas kiekis žmogui nekenksmingas; įkvėpus daug galima apsinuodyti. Jei ore yra daugiau kaip 20 % anglies dioksido, apsinuodijus mirštama.

Anglies Izotopai ir Jų Panaudojimas

Gamtoje yra 2 stabilūs anglies izotopai. Kosminiai spinduliai dalį atmosferos azoto 14N paverčia anglies izotopu 14C; šio radioaktyvaus izotopo pusėjimo trukmė 5730 metų. Izotopo 12C viena dvyliktoji masės yra cheminių elementų santykinės atominės masės vienetas.

Taip pat skaitykite: Kaip išsirinkti tinkamą kavos virimo aparatą

Kosminiai spinduliai dalį atmosferos azoto paverčia radioaktyviu anglies izotopu 14C (pusėjimo trukmė 5730 metų). Jis iki šiol plačiai naudojamas archeologinių radinių, medienos ir kitų medžiagų amžiui nustatyti. 14C kiekis augalų ir gyvūnų liekanose padeda nustatyti, kada jie gyveno. 14C naudojama fotosintezei, medžiagų kitimui ir apykaitai organizme tirti, t. p.

tags: #anglis #virimo #temperatūra

Populiarūs įrašai: