“Органічні елементи”(вуглець, кисень, водень, азот)

ВУГЛЕЦЬ – найважливіший елемент, що становить основу життя на Землі. Разом з КИСНЕМ, ВОДНЕМ, а також АЗОТОМ. Будує специфічні сполуки живого світу, зумовлює будову високомолекулярних речовин і вуглеводів, ліпідів, білків, нуклеїнових кислот тощо. З неорганічної природи вуглець находить до організмів - автотрофів, які в процесі фотосинтезу, використовуючи вуглець та інші неорганічні речовини, створюють необхідні для життя і рості органічні сполуки. Гетеротрофи засвоюють ці речовини безпосередньо споживаючи їх. У процесі аеробного обміну та дихання органічні речовини мінералізуються, і вуглець, головним чином у вигляді сої, знову повертається до зовнішнього середовища.

Вуглець (Carboneum) – хімічний елемент IV група періодичної системи Менделєєва. Вуглець у вигляді деревного вугілля і використовувалась для відновної виплавки металів. Здавна відомі алмаз і графіт.

А. Лавуазьє в 1772 році, повторивши досліди флорентійських учених (1964) про нагрівання алмазу на сонячних променях, сфокусованих лінз, доказав, що він згорає на повітрі. Хімічний склад алмаза остаточно був досліджений в результаті праць С. Теппета (1797), показавшого, що однакова кількість алмаза і вугляр дають при окислені рівні кількості вуглекислого газу. Графіт на протязі довгого часу ототожнювався з подібними по зовнішньому виду мінералами і був класифікований в 1565 році, С. Гесенером, як самостійний мінерал. К. Шееле (1779) вивчаючи окислення графіту салітрою, прийшов до висновку, що він являється різновидністю мінерального вугляр. Таким чином було доказано одну хімічну природу вугляр, графіту і алмазу.

Вуглецю вперше розглядався А. Лавуазьє. Латинська назва “Carboneum” походить від “Carbo” – вугіль. Загальний склад вуглецю в земній корі: 0,10 вес. %. Основна його маса знаходиться в земній корі у зв‘язаному вигляді. Важливими із мінералів вуглецю являються природні карбонати, кількість у яких оцінюється в 9,61015т. Відомі природні суміші - сульфати-карбонати і тар трати. Вуглець входить також в склад деяких природних силікатів. Всі горючі мінерали (нафта, торф, горючі сланці, гази, буре вугілля) по хімічній природі являються сумішами вуглецю. Їх відомі запаси складають біля 1013т. В атмосфері, в основному, сконцентровано у вигляді вуглекислого газу 61011 тон вуглецю (0,012 вес. % вуглецю або 0,03 об‘ємн. % вуглекислого газу¬¬). Кількість вуглецю в гідросфері, в основному, у виді розчиненого вуглекислого газу, знаходиться в однаковій кількості з атмосферою, складає 1014т (2,810-3 вес. %). В живих організмах, що мають в своєму складі в середньому 18 вес. % вуглецю, всього є біля 1012 т В.

Кругообіг в природі, розділення і накопичення його в земній корі в значній мірі пов‘язано з життєдіяльністю рослинних організмів, утворених при фотосинтезі вуглекислий газ з атмосфери. В результаті гниття, горіння і дихання частина вуглецю повертається в атмосферу, а частина відкладається у вигляді органічних чи карбонових залишків. В. поступає в атмосферу також при діяльності вулканів, із підземних газових струй, із вод гідросфери і в результаті промислової діяльності людини.

В. поширений і поза межами Землі. В пороховидному виді, а також у вигляді сполучення з азотом і воднем. Вуглець знаходиться в атмосфері сонця і других зірок.

Вважається, що вуглець приймає участь у “вугле - азотному циклі” – в термоядерних реакціях, які являються джерелом зіркової енергії. Вуглекислий газ являється основним компонентом атмосфери планети Венери, метан знаходиться в атмосфері юпітера. Графіт, рідкі алмази зустрічаються в кам‘яних і залізних метеоритах, середній склад вуглецю в яких становить 0,15вес. %.велике значення мають сполуки вуглецю CCl4 володіє наркотичною дією, викликає важкі ураження печінки і нирок CCl4 – чотирихлористий вуглець – безбарвна негорюча рідина з солодкавим запахом. Допустима концентрація парів CCl4 в повітрі 0,02 мг/л.

СО2 в природі знаходиться у вигляді додатку до атмосферу повітря – в кількості 0,03 об. % або 2,31014т., в літосфері в формі карбонатів (кальцій долоній, мармур) – 5,51016т. СО2 утрворюється при розкладанні органічних речовин, що містять вуглець в процесах бродіння, при спалюванні топлив, являється продуктами обміну речовин в організмі і відіграє особливу роль в процесі фотосинтезу. При вмісту СО2 в повітрі в кількості більше 4% впливає подразнення дихальних шляхів, шум в вухах, головокружіння, головна біль.Кисень (Oxidenium), O – хімічний елемент IV групи періодичної системи Менделєєва. Відкрили кисень в 1771 швед. Хімік К.В. Шеєль і незалежно від нього 1774 – англійський вчений Дж. Прістлі. Французький хімік А.А. Лавуазьє дав елементу назву і до 1777 році створив кисневу теорію дихання, горіння і окислення. Кисень, найпоширеніший на земнлі елемент вміст його становить 47% за маою, у повітрі (тропосфері) К. – 20,93%, за об‘ємом або 23 % за масою. До складу води входить 88,8% кисню, в морській воді – 85,7%. Кисень доре розчинний в органічних розчинниках, поглинається тонкими порошками металів, вугілля. Утворює сполуки з усіма елементами, крім гелію, аргону і неону. На основі типів і властивостей кисневих сполук побудована класифікація неорганічних сполук. З металами й не металами кисень утворює оксиди сполук, з металами, крім літію, і лужними – пероксиди. Взаємодія речовин з киснем значно прискорюється при нагрівальній дії електричних розрядів, під тиском, при наявності каталізаторів, особливо води.