Ғылыми жоба "Көміртектің медицинада қолданылуы"

Көміртек II период, IV топтың негізгі топшасының элементі, реттік нөмірі 6. Оның ядросында 6 протон мен 6 нейтроны бар, электрондары да алтау. Олар екі қабатқа былай бөлініп орналасады: 1s 2 2s 2 2р 2 (көміртектің электрондық формуласы ) Органикалық химия көміртектің қосылыстарын зерттейтін болғандықтан, бұл элементті толығырақ қарастырайық. Көміртек химиялық элементтердің периодтық жүйесінің 6-элементі. Aтом ядросында 6 протоны, 6 нейтроны және энергетикалық деңгейлерінде 6 электроны бар. Олар екі энергетикалық деңгейге бөлініп орналасқан: 2е, Көміртек химиялық элементтердің периодтық жүйесінің екінші периодында орналасқан. Егер периодтағы көрші тұрған элементтерді салыстырсақ, олардың бәрінің бірінші деңгейлері бірдей, екі электроны бар (1s 2 ), ал сыртқы деңгейлеріндегі электрон сандары ядро зарядының артуына байланысты әр түрлі.

1 2 С

Көміртек бос күйінде алмаз , графит , карбин деп аталатын аллотропиялық күйлерінде кездеседі. Табиғи қосылыстары карбонаттар (СаСО 3 • MgCО 3 - доломит , СаСО 3 - мәрмәр , MgCО3 - магнезит ). Байланысқан күйде көмірде, мұнайда, табиғи газдарда кездеседі. Бос күйінде көміртек улы емес, ал оның қосылыстары CO - иіс газы, ССl 4 - төрт хлорлы көміртек, CS 3 — күкіртті көміртек улы заттар.Аллотропиялық түр өзгерістері кристалдық торларының әр түрлілігімен сипатталады.

мәрмәр

әктас

бор

кальцит

мұнай, табиғи газ,

тас көмір

магнезит

малахит

тірі организмдер

Көміртектің ең қымбат аллотропиялық түр өзгерісі. Алмаз – Жердің терең қабатында жоғары мантиясы 80-100 км тереңдікте болатын, өте жоғары қысым мен температурада түзілетін таза көміртектің кристаллдық модификациясы. Бұл өте қатты, өте берік, өте күшті жылтырайтын минерал. Минералдар мен тау жыныстарының жасын анықтайтын ғылыми әдістер алмазға біржарымнан үшжарым миллиард жылға дейін жас береді. Бұған қарап алмас бізді қоршаған ортадан да ерте пайда болған деп айтуға болады, оларды біздің ғаламшардың жасымен салыстыруға болады. Алмаз керемет қатты және басқа да қызықты қасиеттері болғандықтан зерттеу объектісі ретінде, әрі техникада қолданылатын бағалы материал ретінде ғалымдардың назарын үздіксіз аударып келеді. Табиғи алмаздардың колданысы – зергерлік салада, бірақ әрбір алмаздан бриллиант жасай бермейді. Өндірілген алмаздың шамамен тек 15% зергерлік, ал 45% зергерлікке жуық, яғни тазалығы, түсі және көлемі бойынша зергерліктен кейін тұратындар саналады.

атомды қ

кристалдық тор

қатты

мөлдір

электр тогын өткізбейді

Графитті ертеде қорғасынның минералдарының бірі деп есептеді, оған графиттің қорғасын сияқты қағазда із қалдыруы себеп болса керек. XVIII К.В.Шееле графиттің “ерекше минералды көмір” екенін дәлелдеді. Ал алмаз бен графиттің туыстығын Лаваузьенің әріптесі француз химигі Луи Бернар Гитон де Морво егжей-тегжейлі зерттеді. Ол алмазды абайлап ауа қатыстырмай қыздырып, графит ұнтағын алды.

Графит техникада кең қолданылады. Графит ұнтақ минералды бояулар жасауға қолданылады, сондай-ақ майлағыш материал ретінде де қолданады, жеке қабаттар арасындағы байланыстың әлсіздігі сондай , тіпті сырғып кетуге дайын тұрады. Графит стержендер көптеген электрхимиялық үрдістерде электродтар қызметін атқарады, графиттің батпақпен қоспасынан металдарды балқытатын ыдыстар жасайды. Аса таза графит атомдық реакторлар жасауға негізгі материал болып саналады. Кеңес Одағы тұсында жасалған ең алғашқы реакторға 450 т графит жұмсалған.

Оттегі жоқ жерде графит пен алмаз жоғары температураға дейін қыздыруға шыдайды . Сондықтан графит ракетаның бас бөліктеріне жылудан қорғайтын зат ретінде қолданылады.

атомдық

кристалдық тор

қара сұр

металлдық жылтыры бар

жартылай өткізгіш

Көпке дейін алмаз бен графит көміртектің жалғыз аллотропиялық түр өзгерісі деп саналып келді. Аморфты көміртектің негізі графиттің ретсіз құрылымынан тұрады. Алайда XX ғасырдың 60 жылдары табиғи графиттен көміртектің тағы бір аллотропиялық түр өзгерісі – карбиннің ақ түсті кристалдары табылды. Бұл зат көміртек атомдарынан түзілген тізбектен тұрады. Тізбектің құрылысының әр түрлілігіне байланысты карбиннің бірнеше формасы белгілі, мысалы, – C = C – C = С – және = C = C = C = С = . Ғалымдар графитті 20000 С температурада және төмен қысымда айдағанда карбин түзілетінін дәлелдеді.

Көміртек адамзатқа көмір , күйе түрінде ерте заманнан белгілі. 1780 жылы А.Лавуазье көміртектің табиғатын зерттеді. Оған латынша «карбонеум» көмір деген атау 1827 жылы берілді. Жану құбылысымен адам ертеректе найзағай отынан шығатын өрт арқылы танысқан болуы керек. Өрттен кейін шала жанған ағаштың көмірленгенін көрді, әрі қарай тағы жанатынын байқады. Кейінірек от жағуды игерген соң көмірмен металл қорытуды үйренді.Ауаны аз қатыстырып ағашты қыздыру арқылы көмір алу тәсілі де ертеден белгілі. Плиний Старшийдің “ Табиғат тарихы” еңбегінде жазылған көмір алу тәсілінің қазіргі кездегіден айырмасы шамалы. Ағаш көмірінің газ және еріген күйіндегі заттарды сіңіру қасиетін 175 ж академик Г.Е.Ловиц ашты. Бұл қасиеті түрлі заттарды тазарту және улы газдардан қорғану үшін пайдаланады.

1928 жылы

“ көміртек” деп

атауды аудармашы

Р.Бөкейханов

ұсынған.

Орысша “углерод”

деп атауды

1824 жылы

орыс ғалымы

М.В.Соловьев

ұсынған.

1781 ж.франсуз

ғалымы А.Лавуазье

көміртекті латынша

“ карбонеум, карбо-

көмір” деп жазған.

Алмаз ең қатты зат , графит май тәрізді жылтыр сұр түсті жұмсақ зат. Графит 2000°С-да, төменгі қысымда карбинге айналады. Жаңадан алынған фуллерен деген түрі де бар, ол футбол добы сияқты құрылысты болады. Көміртектің бұл түр өзгерістеріне аморфты көміртекті қосуға болады. Оны ағаш көмірін, тас көмірді ауа қатысынсыз құрғақ айдау арқылы алады. Сонда алынған көмірде өз бетіне газдарды, сұйықтарды сіңіретін қасиет (адсорбция) пайда болады .

Фуллерендер қара түсті, металдық жылтыры бар, жартылай өткізгіштік қасиеті бар кристалдық зат. 2.105 атм.қысымда және бөлме температурасында бакминстерфуллерен алмазға айналады. 8000С температурада С 60 фуллерен газға айналады , С 60 молекуласы газ күйінде 1800 0 -қа дейін болады.

1992 жылы фуллерен табиғатта кездесетін шунгит (аморфты көміртек) минералының құрамынан табылды, бұл минералдың аты Карелиядағы Шуньга поселкесінің атымен аталған. Бұл минералдың құрамында фуллереннің бар екенін осы уақытқа дейін байқамау оның өте аз мөлшері себеп болған сияқты, ол бар-жоғы 0,001% қана.

Көмірдің / әсіресе ағаш көмірінің / адсорбциялық қабілеті жоғары. Адсорбция деп көмірдің немесе басқа қатты не сұйық заттардың өз бетінде газ, бу, т.б еріген заттарды сіңіру қабілетін айтады. Беттерінде адсорбция жүретін заттарды адсорбенттер, ал сіңірілетін заттарды адсорбаттар деп атайды. Егер, мысалы, алдымен сия ерітіндісіне ұсақ ұнтақталған көмір қосып шайқап, сосын сүзсек, филтратта түссіз сұйықтық су қалады.Себебі еріген сия молекулаларын көмір сіңіріп алады.

Мұнда: көмір-адсорбент, бояу-адсорбат.

Карболен / активтелген көмір/ асқазан ауруларына пайдаланады, кейде балықтан, колбасадан уланғанда да береді. Ол улы заттарды бойына сіңіріп алып, адамды өлімнен құтқарады.

Көміртек көптеген жай заттармен оңай әрекеттеседі.

1) Жану реакциясы :

a) 2С + О 2 = 2СО

ә) С + О 2 = CO 2

2) Хлормен әрекеттескенде көміртек тек жарық сәулесінің әсерінен төрт хлорлы көміртек түзіледі:

С + 2Cl 2 = CCl 4 (бағалы еріткіш) өрт сөндіруде қолданылады.

3) Металдармен әрекеттесіл карбидтер түзеді:

2С + Са = СаС 2 (бұдан ацетилен алынады)

4) Күкіртпен күкіртті көміртек түзеді:

С + 2S = CS 2 (еріткіш)

5) Сутекпен әрекеттескенде метан түзіледі:

С + 2Н 2 →СН 4 (отын - ол табиғи газдың негізгі құрам белігі)

Көміртектің күрделі заттармен әрекеттесуі:

1) Сумен әрекеттескенде газдар коспасы (су газы) бөлінеді:

С + Н 2 О = CO + Н 2 (су газы - бағалы отын )

Алынған газдардың екеуі жанғыш болғандықтан жылу көбірек белінеді. Сондықтан көмірді жаққанда сулау қажет.

2) Концентрлі күкірт және азот қышқылдарымен әрекеттескенде тотығады:

С + 4HNО 3 (конц)=СО 2 +4NO 2 +2Н 2 O

3) С+ 2H 2 SО 4 (конц) = СО 2 +2SO 2 +2Н 2 O

Жану реакциясы

2C+O 2 =2CO С+О 2 = CO 2

Көмір - өсімдік текті минерал. Жорамал бойынша миллион жылдар бұрын, батпақтарда өсімдіктердің шіру өнімдерінің жиналуы нәтижесінде түзілген. Көмірді ауа қатысынсыз жоғары температурада қыздырғанда ыдырау пр о цесі жүреді: ұшқыш заттар / тас көмір газы және тас көмір шайыры/ айдалып, кокс деп аталатын қатты зат қалады. Кокс- бағалы өнеркәсіптік шикізат оны, негізінен , темір кендерін темірге дейін тотықсыздандыру үшін қолданады.Органикалық заттар жанғанда , шірігенде көміртек /IV/ оксиді атмосфераға таралады.Ал жасыл фотосинтез процесі кезінде СО 2 және Н 2 О органикалық зат- глюкоза түзіледі. Бұл процесс күрделі, жалпы реакция теңдеуін былайша өрнектеуге болады:

6СО 2 + 6Н 2 О фотосин жарық С 6 Н 12 О 6 + 6О 2

Көмірдің өнеркәсіптік қоры бойынша Қазақстан ТМД елдері ішінде 3-орын алады. Ірі қор орындарына: Қарағанды, Екібастұз, Торғай, Майкүбі, Обаған және Құсмұрын бассейіндері жатады. Екібастұз, Обаған, Майкүбі бассейндерінің көмірі едеуір тиімді оларды ашық әдіспен өндіруге болады. Ал XIX ғасырдың ортасында ашылған, Қарағанды бассейінде көмір қоры 52 млрд тоннадан жоғары бағаланады. Соңғы жылдары көмір қоры Алматы облысында да ашылды.

Қарағанды бассейні көмірлерінің көбісі кокстелетін көмірге жатады. Бұл көмірді металлургияда қолдану үшін маңызды шарт. Бұл көмірдің құрамында күкірт және фосфор мөлшері аз болғандықтан, жоғары сапалы болатты балқытудамаңызы зор, бірақ оның күлділігі жоғары, сондықтан көптеген көмір қабаттары байытуды қажет етеді.Көмірдің кейбір қабаттарыжер бетіне жақын орналасқан, бұл оларды ашық әдіспен өндіруге мүмкіндік береді.

Қарағанды көмірі, негізінен, технологиялық қажеттіліктерге жұмсалады. Технологиялық отынды коксты концентрат түріндегі негігі тұтынушылар- түсті металлургия, машина жасау, химия өнеркәсібі және құрылыс материалдары өнеркәсібі.

Павлодар облысында 19 ғасырда ашылған Екібастұз тас көмір бассейіні орналасқан. Екібастұз көмір бассейіні еліміздегі ең ірі бассейн. Бассейн көмірі жоғары калориялы, бірақ күлділігі де көп. Бассейн қолайлы техникалық жағдайларға ие, бұл ашық өндіруді жүзеге асыруға мүмкіндік береді.

С

С

С

С

С

Алмаз - бұрғылар жасау үшін, қырланған алмаздан бриллиант, әшекейлі зат әзірленеді.

Графит - қарындаштың өзегі, электродтар дайындауда.

Кокс (C) тотықсыздандырғыш ретінде металл өндіруде.

Активтелген көмірдің адсорбциялық қасиеті медицинада және газтұтқыштар (противогаз) әзірлеуде қолданылады .

“ Кім тапқыр” сәйкестендіру тестісі

Lime water

Diamond

Fullerene

Carbon

Nanotechnology

Carbonates

Graphite

Carbolen

Smell gas

Көміртек

Карбонаттар

Әк суы

Иіс газы

Алмаз

Графит

Фуллерен

Нанотехналогия

Карболен

Conclusion

Carbon is an important element in living things.

Salts of carbonic acids are called carbonates

Important Carbon Compounds

CO – (carbon

monoxide) II

CO 2 – (carbon

monoxide) IV

H 2 CO 3 – (carbonic

acid) IV

Water is used for qualitative determination

of carbonate ion.

Үйге тапсырма:

Көміртек және оның қосылыстары

Химия – қиын білім оқымасаң,

Қызығып,ойға ештеңе тоқымасаң.

Жас өрен, тұнып тұрған химия ғой

Ішкен ас, киген киім бақыласаң...