Юный техник 1979-11, страница 35

Предводитель четвертой группы

Но почему именно углерод? Чем он так примечателен?

Может быть, тем, что его в природе очень много?

В самом деле, из чего, например, человек строит дом? Из дерева — там, где много леса; или из глины, которая у него в изобилии под ногами. Точно так поступают животные и птицы. Не этим ли мотивом руководствовалась и природа, выбирая углерод?

Нет, содержание его на Земле не так уж велико по сравнению с другими элементами. В земной коре углерода в сотни раз меньше, чем железа, кальция, магния, алюминия или кремния. В атмосфере и гидросфере азота в 30, натрия — в 8, серы — в 5 раз больше, чем углерода. И все-таки именно углерод избран природой основным материалом строительства всего живого...

Давайте для начала вспомним, что уже известно об этом элементе из классической органической химии.

Углерод открывает четвертую группу периодической таблицы. Номер группы — число электронов на внешней оболочке атома. Именно эти четыре электрона (их называют валентными) и определяют химическое поведение углерода, его способность реагировать с другими элементами, образуя различные соединения.

Интересен механизм этих химических связей. Атом углерода и, например, атом водорода, сблизившись, выделяют по одному электрону в общее пользование. Такое совместное владение электронным «имуществом» и связывает атомы в самое прочное химическое соединение.

Углерод легко принимает чужие и так же легко отдает свои электроны в коллективное пользование, активно вступая в связи даже с несколькими атомами од

новременно. Например, с четырьмя атомами водорода, образуя метан.

Кроме водорода, углерод хорошо соединяется с азотом, кислородом, серой, фосфором.

И... с самим собой!

Это очень важное обстоятельство. Благодаря ему могут образовываться цепи из углеродных атомов: короткие — по два, три, четыре атома, и длинные — до 100 тыс. атомов углерода в цепочке! Причем цепи бывают как линейные (когда все атомы, соединенные в цепочку, следуют подряд друг за другом), так и более сложные: разветвленные, подобно стволу и кроне дерева, сетчатые или в виде колец. Соединяясь друг с другом в линейную цепь, каждый из атомов углерода отдает неиспользованные электроны для связей с другими элементами. Так возникают разнообразные углеводороды.

Вместо атомов водорода в различных местах цепей могут стоять атомы кислорода, азота, серы... Такие соединения называют кислородными, азотными, сернистыми производными углеводородов.

Но всем этим далеко не исчерпывается огромное многообразие органических веществ. Есть еще одно очень важное свойство: способность атомов углерода образовывать друг с другом так называемые кратные связи — двойные или тройные.

Атомы углерода образуют как бы каркас органических молекул, который обрамляется атомами других элементов. Причем даже при одном и том же каркасе обрамление может значительно видоизменяться от молекулы к молекуле. Разнообразие органических веществ еще более увеличивается и оттого, что даже при одинаковом молекулярном составе они могут различаться как пространственным рисунком каркаса, так и обрамлением. И это будут разные вещества!

3 «Юный техник» № 11

33