Углерод как химический элемент. Изотопы углерода

I. УГЛЕРОД КАК ХИМИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ-ИЗОТОПЫ УГЛЕРОДА [c.204]

Глубина залегания осадочных пород Земли сильно варьирует от 2 - 3 км в платформенных областях (с плоским рельефом) и до 12 км в континентальных впадинах, отличаются пористостью и высокой проницаемостью для жидкостей и газов. Они отлагались в пласты в определенной хронологической последовательности, погребая окаменелые остатки древних животных и растений. На основании этого выделяют геохронологические эры и периоды, характерные для различных форм жизни (табл.2.1). Возраст горных пород для этой цели определяют радиологическими методами, основанными на изучении радиоактивного распада некоторых химических элементов (изотопов урана, углерода, свинца, кальция и др.). [c.52]

Изотопы — разновидности атомов химического элемента. Онн имеют одинаковое число протонов, но различное число нейтронов в ядрах атомов. Они имеют также одинаковое число электронов в атомной оболочке и занимают одно и то же место в периодической системе элементов Д. И. Менделеева. Например, магний состоит из трех изотопов с массовыми числами 24, 25, 26 углерод состоит из смеси двух устойчивых изотопов [c.22]

Окончательный успех в деле превращения одних элементов в другие был достигнут физиками, а не химиками тигель алхимика уступил дорогу ядерному реактору. Сначала ученые обратили внимание на огромную энергию, высвобождаемую при ядерных реакциях. Тот факт, что уран превращается при этом в барий и другие легкие элементы, первое время не вызывал столь большого интереса. Но химики быстро осознали, что радиоактивные изотопы обычных элементов представляют собой огромную ценность. Радиоактивный атом может играть роль своеобразной метки, его достаточно ввести в какое-то вещество, принимающее участие в реакции, чтобы при последующем наблюдении за ним раскрыть сложную последовательность всех ее стадий. Например, благодаря исследованиям при помощи меченного радиоактивным изотопом углерода удалось разобраться в механизме реакций фотосинтеза, и трудно представить себе, как бы это оказалось возможным сделать обычными методами. Радиоактивные и устойчивые изотопы позволяют решать химические проблемы, недоступные другим методам. Радиоактивные изотопы дают также возможность точной датировки событий далекого прошлого, представляющих исторический или геологический интерес. С их помощью установлен сравнительный возраст Земли и Луны, что привело к ниспровержению некоторых прежних теорий относительно происхождения Луны. [c.405]

Изотопы. Существуют ядра с одним и тем же значением I, но с различным значением А, т. е. ядра с различным содержанием нейтронов. Атомы, имеющие одинаковый заряд ядра, но разное количество нейтронов, называются изотопами. Так, символами бС и еС обозначают изотопы углерода. Большинство химических элементов является совокупностями изотопов. Например, природный кислород состоит из изотопов вО (99,76 %), вО (0,04 %) и 0 (0,2 %), природный хлор — из изотопов 7С1 (75,53 %) и /С (24,47 %). Наличие нескольких изотопов у элементов — основная причина дробных значений атомных масс элементов. Наиболее многочисленны изотопы (по 6—10) у элементов с 2 от 40 до 56, т. е. расположенных в середине периодической системы элементов. При этом число устойчивых (стабильных) изотопов меньше числа неустойчивых, т. е. радиоактивных. Элементы, начиная с 84 (полоний) и кончая 92 (уран), состоят только из неустойчивых изотопов. При 2 > 92 изотопы становятся настолько нестабильными, что все тяжелые элементы, начиная с нептуния (93), получены искусственным путем. [c.399]

В августе 1961 г. Международный союз чистой и прикладной химии принял в качестве новой единицы атомных масс углеродную единицу, т. е. 1/12 массы изотопа углерода = 12,00000. Атомная масса — это число, показывающее, во сколько раз масса данного атома больше 1/12 массы изотопа углерода. Между новой шкалой атомных масс (/4 ) и прежней химической шкалой атомных весов по кислороду (Л ) существует следующее соотношение А( = Лц/1,000043. В связи с уточнением изотопного состава элементов у 5 элементов (А1, Лг, К, As, С) значения атомных масс не уменьшились, а увеличились. Новые значения атомных масс по углеродной единице приведены на внутренней стороне переплета книги. [c.12]

Природе существуют атомы углерода и с массовым числом 12 (сокращенно—и с массовым числом 13 ( С). Такие атомы одного и того же элемента, характеризующиеся различными массовыми числами (т. е. суммарным числом нуклонов), носят название изотопов данного элемента. Обычный углерод, имеющий атомный вес 12,011, представляет собой природную смесь (около 98,9%) и (около 1,1%). Так как химические свойства изотопов в подавляющем большинстве случаев практически тождественны, состав их природной смеси при реакциях обычно не изменяется. [c.74]

Второй важной характеристикой атома после заряда ядра является его масса. Истинная масса атома элемента, выраженная в граммах, называется абсолютной атомной массой (т ). Так, масса атома углерода равна 1,99 10 кг. Однако выражать значения масс атомов с помощью общепринятых единиц массы — грамм или килограмм — неудобно, поскольку получаются очень малые значения, что затрудняет пользование ими. Поэтому при вычислении атомных масс за единицу массы принимают 712 часть массы атома изотопа углерода с массовым числом 12. Эта единица измерения атомной массы называется углеродной единицей (у. е.) или атомной единицей массы (а. е. м.) 1 а. е. м. = 1,667 10 кг. Она создает единую основу для химических и физических расчетов. [c.11]

В методе меченых атомов предполагают полную идентичность изотопов и пренебрегают изотопными эффектами. Однако их надо иметь в виду, особенно при работе с легкими элементами. Для изотопов водорода скорость некоторых химических процессов может отличаться на десятки и даже сотни процентов для изотопов углерода эти отличия достигают 10% для более тяжелых элементов с меньшей относительно разницей масс изотопов различия обычно малы. В качестве примера можно назвать реакцию разложения муравьиной кислоты под действием серной. Отношение констант скоростей разложения для молекул, содержащих изотопы [c.592]

Формула химического соединения показывает его состав и количественное соотношение между атомами. Формулы, в которых соотношения между количествами атомов выражаются наименьшими целыми числами, называются простейшими формулами. Атомные массы элементов и молекулярные массы химического соединения выражаются в углеродных единицах (у. е.). Углеродной единицей условно названа V12 массы атома изотопа углерода С. [c.9]

Долгое время в качестве единицы атомной массы была принята /16 часть средней массы атомов природного кислорода, состоящего из изотопов 0, и 0. Эта единица составляла основу химической шкалы атомных масс. В основе же физической шкалы лежала 716 часть массы изотопа 0. Переходный множитель от одной шкалы к другой 1,000275. Существование двух шкал атомных масс создавало определенные трудности. Разница между ними намного превышает точность определения атомных масс современными физическими и физико-химическими методами. В 1961 г. Международный конгресс по чистой и прикладной химии (ШРАС) утвердил единую углеродную шкалу атомных масс. Основа ее — атомная единица массы (а.е.м.), равная /12 части массы изотопа углерода С. По углеродной шкале относительные атомные массы водорода и кислорода соответственно равны 1,0079 и 15,9994. Таким образом, атомная (элементная) масса — среднее значение массы атома химического элемента, выраженное в атомных единицах массы. Изотопная масса — масса данного изотопа в атомных единицах массы. Молекулярная масса — масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы она равна сумме масс всех атомов, из которых состоит молекула. [c.16]

Каждый изотоп характеризуется двумя величинами массовым числом (проставляется вверху слева от химического знака) и порядковым номером элемента (проставляется снизу слева от химического знака). Массовое число определяет общее число протонов и нейтронов, а порядковый номер — число протонов в ядре атома. Например, изотоп углерода-12 записывается так 6 или -С, или словами углерод-12 . Эта форма записи распространена и на элементарные частицы электрон е, нейтрон 1п, протон / или Н, нейтрино у, антинейтрино 2v. [c.66]

Каждый изотоп характеризуется двумя величинами массовым числом (проставляется вверху слева от химического знака) и порядковым номером (проставляется внизу слева от химического знака) и обозначается символом соответствующего элемента. Например, изотоп углерода с массовым числом 12 записывается так или или словами углерод-12 . Эта форма записи распространена и на элементарные частицы электрон 2е, нейтрон п, протон 1р или ЦН, нейтрино Sv. Изотопы известны для всех химических элементов. Так, кислород имеет изотопы с массовыми числами 16, 17, 18 Ю, 0, 0. Изотопы аргона Аг, Аг, 1 Аг. Изотопы калия Г К, 1гК. [c.42]

В настоящее время (с 1962 г.) за единицу относительных молекулярных и атомных масс принимается Via массы наиболее распространенной разновидности атома углерода (т, н. изотопа С), Такая углеродная единица создает единую основу для химических и физических расчетов (чего ранее не было), Практические атомные массы подавляющего большинства элементов при переходе на эту новую атомную единицу массы (а. е. м.) не изменились. [c.19]

У большинства химических элементов ядра отдельных атомов при постоянном числе протонов (Z) могут несколько различаться числом нейтронов (Л—2). Например, ядра атомов углерода всегда содержат 6 протонов, но нейтронов могут содержать либо 6, либо 7. Поэтому в природе существуют атомы углерода и с массовым числом 12 (сокращенно — С), и с массовым числом 13 ( С). Такие атомы одного и того же элемента, характеризующиеся различными массовыми числами (т. е. суммарным числом нуклонов), носят название изотопов данного элемента. Обычный углерод, имеющий атомную массу 12,011, представляет собой природную смесь С (около 98,9%) и С (около 1,1%). Так как химические свойства изотопов в подавляющем большинстве случаев практически тождественны, состав их природной смеси при реакциях обычно не изменяется. [c.64]

Относительной атомной массой химического элемента называется величина, равная отношению средней массы атомов данного элемента (с учетом процентною содержания его изотопов в природе) к 1/12 массы изотона углерода— 12 ( С). [c.7]

Легкие естественные радиоактивные элементы (см. табл. 10) образуются в подавляющем большинстве случаев при ядерных реакциях компонентов космических лучей с химическими элементами, входящими в состав атмосферы. Так, например, тритий образуется при взаимодействии с элементами атмосферы нейтронной или протонной компоненты космических лучей Н + О + -Ь Н Н + № + е+ ЗНе + Н . Радиоактивный изотоп углерода образуется в результате реакций № + 1 е + Н О" + Н1 О + ЗН1 . Радиоактивный изотоп С1 возникает вследствие ядерного [c.66]

ЭЛЕМЕНТЫ ХИМЙЧЕСКИЕ, совокупности атомов с определенным зарядом ядра Ъ. Д. И. Менделеев определял Э. х. так материальные части простых или сложных тел, к-рые придают им известную совокупность физ. и хим. св-в . Взаимосвязи Э. X. отражает периодическая система химических элементов. Порядковый (атомный) номер элемента в ней равен заряду ядра, к-рый в свою очередь численно равен числу содержащихся в ядре протонов. Для каждого Э. х. известны разновидности атомов - изотопы (существующие в природе и полученные искусственно путем ядерного синтеза), различающиеся числом нейтронов в ядрах. Совокупность атомов, характеризующаяся определенной комбинацией протонов и нейтронов в ядре, наз. нуклидом. Атомная масса Э. х. рассчитывается, исходя из значений масс всех его природных изотопов с учетом их относит, распространенности, и выражается в атомных единицах массы, за к-рую принята 12 массы атома углерода Атомная единица массы равна 1,66057 10 кг. Суммарное число протонов и нейтронов в ядре равно массовому числу А. [c.472]

Для установления единой шкалы атомных весов необходимо выбрать условный эталон, с которым можно было бы сравнивать веса всех остальных атомов. В разное время в качестве такого эталона использовались различные элементы в настоящее время все ученые условились использовать общий эталон атомы углерода определенной массы, называемые изотопом углерод-12, которым приписывается атомный вес 12,0000. На этой основе определяются атомные веса всех остальных элементов (и в том числе других изотопов углерода). Например, если с помощью химической реакции или другим способом установлено, что атомы какого-либо элемента имеют среднюю массу вдвое большую, чем масса атомов углерода-12, то этому элементу приписывается атомный вес 24. На форзаце этой книги помещена таблица атомных весов всех известных элементов. Следует отметить, что атомные веса представляют собой безразмерные величины, поскольку они выражают лишь относительные веса атомов. Впрочем, иногда атомные веса выражают в атомных единицах массы (а.е.м.), например, атомный вес водорода равен 1,0080 а.е.м. Единственный смысл такой записи заключается в том, что она указывает выбор условной шкалы атомных весов. [c.43]

Вторым важным свойством спектров ЯМР, позволяющим получить более полную их характеристику, является мультиплетная структура линий. Параметр /, количественно характеризующий расщепление резонансных линий, называется константой связи (см. раздел 1.2.3). Величина / называется константой гомоядерного взаимодействия, если рассматривается взаимодействие между ядрами одного сорта, и константой гетероядерного взаимодействия, если взаимодействующие ядра принадлежат ядрам различных элементов. Расщепление резонансных линий, показанное на рис.2.1, отражает гомоядерное взаимодействие между протонами, которые входят в состав различных химических групп в этаноле. Этанол состоит не только из атомов водорода, но и атомов углерода и кислорода, однако константа гетероядерного взаимодействия не может быть обнаружена по спектрам ЯМР, поскольку изотопы и 0 обладают нулевым спином. При более детальном рассмотрении спектра можно наблюдать очень слабые дополнительные линии по обе стороны от основной - так называемые сателлиты С. Эти линии возникают за счет взаимодействия протонов с изотопом углерода С, естественное содержание которого составляет порядка 1 % и спин 7=1/2. [c.59]

Большинство химических элементов имеют атомы различной массы (см. изотопы, 1.5). Поэтому относительной атомной массой химического элемента называют величину, равную отношению средней массы атома естественного изотопического состава элемента к Viz массы атома углерода-12. Относительные атомные массы элементов обозначают А где г - начальная буква англ. слова relative — относительный. Запись /1г(Н), v4r(0), /1г(С) соответственно означает относительная атомная масса водорода, относительная атомная масса кислорода, относительная атомная масса углерода. [c.13]

Относительная атомная масса показывает, во сколько раз масса атома данного химического элемента больше, чем 1/12 массы агама углерода изотопа С (масса атома углерсда изотопа С 2x10" кг). [c.238]

АТ0МНАЯ1МАССА (атомный вес) — среднее значение массы атома, выраженное в международных единицах. Международная единица атомных масс, принятая в 1961 г., равна 1Д2 массы изотопа углерода i — основного изотопа природного углерода. До 1961 г. единицей атомных масс была массы атома кислорода. Углеродная единица А. м. в 1,000275 раза меньше кислородной. Д. м. является одной из важнейших ррактеристик химического элемента. [c.34]

ГАФНИЙ (Hafnium, от древнего названия Копенгагена) Hf — химический элемент IV группы 6-го периода периодической системы элементов Д. И. Менделеева, п. н. 72, ат. м. 178,49 природный Г. состоит из шести изотопов. Положение Г. в периодической системе предсказал Д. И. Менделеев задолго до его открытия. Основываясь на выводах Н, Бора о строении атома 72-го элемента, Д. Костер и Г. Хевеши обнаружили этот элемент в минералах циркония и назвали его. Г.— рассеянный элемент, не имеет собственных минералов, в природе сопутствует цирконию (I — 7%). Г.— серебристо-белый металл, т. нл. 2222 30 С чистый Г. очень пластичен и ковок, легко поддается холодной и горячей обработке. По своим химическим свойствам очень близок к цирконию, потому их трудно разделить. В соединениях Г. четырехвалентен. Металлический Г. легко поглощает газы. На воздухе Г. покрывается тонкой пленкой оксида HfOj. При нагревании реагирует с галогенами, а при высоких температурах — с азотом и углеродом, [c.65]

СКАНДИЙ (S andium, от названия Скандинавия) S — химический элемент П1 группы 4-го периода периодической системы элементов Д. И. Менделеева, п. н. 21, ат. м. 44,9559. С. имеет один стабильный изотоп, известны 10 радиоактивных изотопов. Существование С. было предсказано Д. И. Менделеевым в 1870 г. Он подробно описал свойства С. и условно назвал его экабором. В 1879 г. С. был открыт шведским ученым Нильсоном в минерале гадолините, впервые найденном в Скандинавии. Содержится С. во многих минералах как примесь. С.— серебристый металл с характерным желтым отливом, т. пл. 1539° С. С. химически активен, при обычных условиях реагирует с кислородом, а при нагревании с водородом, азотом, углеродом, кремнием и т. п. растворяется в минеральных кислотах в соединениях С. проявляет степень окисления +3. С. извле-каЕот при переработке уранового, вольфрамового, оловянного сырья, также из отходов производства чугуна. С. применяют в виде сплавов для изготовления ферритов с малой индукцией (лля быстродействующих вычисл тельыых машин), [c.229]

УГЛЕРОД ( arboneum. лат. сагЬо — уголь) С — элемент IV группы 2-го периода периодической системы элементов Д. И. Менделеева, п. н. 6, ат. м. 12, 011. Имеет два стабильных изотопа i (98,9%) и 1 С(1,1%), известны шесть радиоак-Т.1ВНЫХ изотопов. По решению Международного съезда химиков (1961 г.), Via массы изотопа i принята за единицу атомной массы. У. в виде древесного угля применялся в глубокой древносги для выплавки металлов. У. как химический элемент впервые получен Теннантом в 1797 г. Общее содержание У. в земной коре достигает 0,10 мае. %. Основная масса его находится в земной коре в связанном состоянии. Важнейшими минералами У. являются природные карбонаты, количество У. в которых составляет 9,6 101 т. В свободном со- [c.255]

В настоящее Ёремя (с 1962 г.) эа единицу молекулярных и атомных весов принимается Vis массы наиболее распространенной разновидности атрма углерода (т. н. изотопа С). Такая углеродная единица создает единую основу для химических и физических расчетов (чего ранее не было). При переходе к этой новой единице атомные веса подавляющего больщинства элементов практически не изменились. [c.23]

Каждый изотоп характери уетя д[.умя величинами массовым числом (проставляется вверху сгг.зв i от. химического знака) и порядковым номером (проставляется пни зу слева от хими, ( Ского зна са) и обозначается символом соответствук)щего элемента. Ьапример, изотоп углерода с массовым числом М зшисывается так или или [c.48]

В октябре 1961 г. эта же Комиссия постановила принять в качестве единицы атомных весов не кислородную химическую единицу (Vis атомного веса природной смеси атомов кислорода), а углеродную физическую единицу (Ч г атомного веса изотопа углерода С ). Кроме того, атомные веса некоторых элементов были изменены или уточнены на основании нсвых экспериментальных данных. [c.6]

Единицей количества вещества является моль. Введение этой величины обусловлено следующим. В химических реакциях происходит взаимодействие между отдельными атомами и молекулами, входящими в состав того или иного вещества. Для удобства записи атомы или молекулы обозначают условными символами, называемыми формулами, например, вместо слов "одна молекула воды" или "одна молекула водорода" записывают, соответственно Н2О и Н2 Взаимодействие между молекулами вещества описывают с помощью уравнений химических реакций. Например, уравнение химической реакции 2На + 2Нр = 2ЫаОН + означает, что при взаимодействии между двумя атомами натрия (На) и двумя молекулами воды образуются две молекулы гидроксида натрия (ЫаОН) и Одна молекула водорода. На практике мы веегда имеем дело не с отдельными атомами или молекулами, а с порциями веществ, в состав которых входит огромное число этих частиц. Поэтому химики для обозначения количеств участвующих в реакциях различных веществ выбрали единицу измерения, большую, чем Один атом или одна молекула, и обозначили ее термином "моль . Моль — это количество вещества, содержащее столько же формульных единиц этого вещества, сколько имеется атомов в 12 г (точно) изотопа углерода — 12. Формульная единица вещества (иначе— структурный элемент, элементарный объект) — это химическая частица [c.9]

Естественные геохимические процессы имеют довольно сложный характер, где единичные процессы представляют скорее исключение. Некоторые периодически повторяющиеся циклические процессы в геохимических условиях могут вызвать значительное разделение изотопов, которое обнаруживается масс-спектрометрическими измерениями. Допускается, что в период образования Земли изотопный состав всех элементов был одинаков. Однако такое заключение носит весьма приближенный характер. В процессе охлаждения туманности солнечного состава и конденсации первых твердых фаз вполне могло происходить небольшое фракционирование некоторых легких Изотопов. Если судить по данным изотопного состава метеоритов, подобное разделение отчасти имело место для изотопов углерода. В течение геологической истории Земли изотопный состав ее химических элементов подвергался непрерывному изменению. Наиболее резкие изменения связаны с радиоактивными процессами и относятся к радиоактивным и радиогенным элементам. Значительно менее резкие изменения изотопного состава элементов происходили в верхних, горизонтах нашей планеты, в пределах биосферы, что связано с различием нзотоп- [c.385]

Все эти противоречия были окончательно урегулированы на Первом международном химическом конгрессе, который состоялся в г. Карлсруэ (Германия) в 1860 г. На конгрессе присутствовала русская делегация, включавшая Д. И. Менделеева, А. М. Бутлерова и Н. Н. Зинина. Итальянский химик С. Канниццаро горячо поддерж ш на съезде полностью забытую за 50 лет гипотезу Авогадро и четко разделил понятия эквивалентной, атомной и молекулярной масс. К этому времени с целью улучшения це-лочисленности атомных масс большинства элементов за единицу условной атомной массы была принята не масса атома водорода, а 1/16 массы атома кислорода, отличающаяся от первой почти на 1%. С 1961 г. за такую единицу принято 1/12 массы атома изотопа углерода Отличие кислородной шкалы от углеродной весьма незначительно. [c.14]