Углерод, его природные аллотропные модификации, изотопы. Использование изотопов углерода в орг геохимии

Кларк С в ЗК составляет 0,23%, по распространенности он занимает лишь 11 место. С - хим эл-т IV группы, 2-ого периода, атомный номер 6, атомная масса 12,011. С всегда 4-х валентен (степень окисления), либо +4, либо -4. В соединениях с неметаллами он электроположителен, с металлами отрицателен. На Земле - два стабильных изотопа ¹²С (98,9%) и ¹³С (1,10%), один радиоакти-вный ¹⁴С (в воздухе около 2×10^-10 %), с периодом полураспада (Т_1/2 = 5730 лет), С образуется в атмосфере из N под воздействием космических лучей. Он может быть встречен в объектах, возраст которых не превышает 70 тысяч лет, что используется в археологии и четвертичной геол. Фотосинтез приводит к значительному обогащению легким изотопом ¹²С, карбонатообразование ведет к повышению относительного содержания ¹³С. Для сопоставления изотопного состава исследуемых объектов используют величину:d ¹³С где в качестве стандарта используется эталон PDB - С карбоната кальция белемнита позднемелового возраста из формации Пи-Ди. Для морских известняков характерны значения d ¹³С от +4,5 до - 5,1‰. d¹³С ЖВ доходит до -12‰. Максимальное «облегчение» С происходит в ГИ - каустобиолитах. d¹³С углей равна - (22¸27)‰, нефтей, образовавшихся из ОВ морского генезиса, - 25‰, континентального -(30¸35)‰, природного газа -(40¸75 и более)‰, главным образом за счет С присутствующего в нем СН₄. Причиной такого изотопного состава С в СН₄. является микробиологическое фракционирование. Компоненты нефти также различаются по изотопному составу С, среднее значение d¹³С для нефтей (от -25 до - 35‰ в зависимости от генезиса исходного ОВ), то для насыщенных (d¹³Сsat) УВ (до -31‰), для ароматических (d¹³Сaro) УВ (до -29‰), для смол (до -26‰). Глубинный СН₄ «тяжелее» биогенного. Самый легкий С в болотном СН₄. СН₄ и СН₄ из рифтовых зон отличается на 75‰ Углерод в восстановл форме - СН₄ всегда изотопически более легкий, чем окисленной формы – СО₂. Изотопный состав C СН₄ зависит от т ипа изотопного фракционирования: микробиологическое, кинетическое, изотопнообменное. Аллотропия - способность некоторых хим эл-нтов сущ в виде 2 или нескольких простых вещ-в, различных по строению и свойствам. Алмаз - неорг пространственный полимер - кристаллическая форма C. Каждый атом С в стр-ре алмаза расположен в центре тетраэдра, вершинами которого служат 4 ближайших атома. Такая стр-ра определяет свойства алмаза как самого твердого вещества, известного на Земле. Графит - полимер плоскостной структуры. Атомы С в кристаллической структуре графита форм шестиугольные кольца, образующие, в свою очередь, прочную и стабильную сетку, похожую на пчелиные соты. Сетки располагаются друг над другом слоями, которые слабо связаны между собой. Такая структура определяет специфические свойства графита: низкую твердость и способность легко расслаиваться на мельчайшие чешуйки. Трудно разрушить связь между атомами С в одной плоскости, что объясняет высокую химическую стойкость графита. Карбин - линейный полимер, существующий в двух формах, отличающихся характером и чередованием химических связей. (-С≡С-С≡С-) Разновидностью этого линейного полимера является поликумулен(=С=С=С=). Карбин представляет собой мелкокристаллический порошок чёрного цвета, обладает полупроводниковыми свойствами. Получен искусственно из длинных цепочек С, уложенных параллельно друг другу. Фуллерены - особая форма С, которая вначале была открыта в научных лабораториях при попытке моделировать процессы, происходящие в космосе, а позднее обнаружена в земной коре.Атомы С соединены в пятичленные и шестичленные циклы и образуют сферическую поверхность в виде футбольного (С₆₀) мяча. Затем были получены и другие соединения, например, (С₇₀) формы мяча для регби.