Углерод

Углерод не принадлежит к самым распространенным в природе элементам — из общего числа атомов земной коры на его долю приходится лишь 0,14%. Несмотря на это, значение углерода исключительно велико, так как его соединения являются основой всех живых организмов.
Формы нахождения углерода в природе многообразны. Кроме тканей живых организмов и продуктов их разрушения (каменный уголь, нефть и т. д.), он входит в состав многих минералов, имеющих большей частью общую формулу МСO3, где М — двухвалентный металл. Наиболее распространенным из таких минералов является кальцит (СаСОз). образующий иногда громадные скопления на отдельных участках земной поверхности. Атмосфера содержит углерод виде углекислого газа (СO2), который в растворенном состоянии находится также во всех природных водах.

Свободный углерод встречается в виде двух простых веществ -алмаза и графита. С большей или. меньшей натяжкой (ввиду наличия примесей) к этим двум формам можно прибавить и третью — так называемый аморфный углерод, простейшим представителем которого является древесный уголь. По своим внешним свойствам алмаз резко отличается от других модификаций. Он имеет плотность 3,5 г/см3 и является самым твердым из всех минералов. Наиболее чистые алмазы бесцветны и прозрачны. Графит представляет собой серую, имеющую металлический блеск и жирную на ощупь массу с плотностью 2,2 г/см3.
В противоположность алмазу он очень мягок — легко царапается ногтем и при трений оставляет серые полосы на бумаге. 

«Аморфный» углерод по свойствам довольно близок к графиту. Плотность его колеблется обычно в пределах 1,8—2,1 г/см3. У некоторых разновидностей «аморфного» углерода очень сильно выражена способность к адсорбции (т. е. поглощению на поверхности) газов, паров и растворенных веществ.
Углерод отвечает температуре около 3800°С и давление около 100 атм. Поэтому при нагревании под обычным давлением (в отсутствие воздуха) углерод не плавится, а возгоняется.
В обычных условиях углерод весьма инертен. Напротив, при достаточно высоких температурах он становится химически активным по отношению к большинству металлов и многим металлоидам. «Аморфный» углерод значительно более реакционноспособен, чем обе основные формы этого элемента.
При нагревании «аморфного» углерода на воздухе он энергично взаимодействует с кислородом, причем по реакции

С + О2 = СО2 + 94 ккал

образуется двуокись углерода (иначе, углекислый газ). Алмаз и графит сгорают лишь в чистом кислороде и при достаточно высоких температурах (700—800°С). В лабораторных условиях СО2 удобно получать действием соляной кислоты на СаСО3 (известняк, мрамор) по реакции:

СаСО3 + 2НСl = СаСl2 + СО2 + Н2О

Молекула О = С = О линейна. Двуокись углерода представляет собой бесцветный газ со слегка кисловатым запахом и вкусом. Под давлением около 60 ат она уже при обычных температурах сгущается в бесцветную жидкость (которую хранят и перевозят в стальных баллонах). При сильном охлаждении СО2 застывает в белую снегообразную массу, под обычным давлением возгоняющуюся при —78 °С. Предварительно спрессованная твердая двуокись углерода испаряется довольно медленно, причем окружающее пространство сильно охлаждается. На этом основано, ее применение в качестве «сухого льда»