Mövzu 17: Karbon və onun birləşmələri. Karbonun mineral və üzvi birləşmələri. Plan. 1.IV-qrupun əsas yarımqrupda yerləşən karbonun təbiətdə sərbəst və birləşmələr şəklində yayılması. 2.Karbon oksidi. Karbon turşusu və karbonatlar. Sodanın mənşəyi haqqında hipotezlər. 3.Karbonatlar və torpaq qələviliyinin təbiəti. Metan və digər karbohidrogenlər. 4.Karbonun üzvi birləşmələri. Torpaqda üzvi maddələrin təsnifatı və nomenklaturası.
IV-qrupun əsas yarımqrupda yerləşən karbonun təbiətdə sərbəst və birləşmələr şəklində yayılması.
Torpaqəmələgəlməsində karbon birləşmələrinin əhəmiyyəti və funksiyası Yer şarında həyat fəaliyyəti proseslərində xüsusi rol oynayan çox çeşidli birləşmələr əmələ gətirməsi ilə təyin olunur.
Çağdaş zamanımıza qədər elmə karbonun 4 milyondan çox birləşmələri məlumdur. Bu məlum olan qeyri-üzvi maddələrin sayından 30 dəfə çoxdur. Bu unikal çoxçeşidliyin səbəbi onun xətti, dövri, budaqlı karbon atomları zənciri əmələ gətirməsidir. Hansı ki, belə zəncirlərin uzunluğu sonsuzdur. Bəzi polimerlərdə karbon atomların miqdarı bir zəncirdə minlərlə, hətta on minlərlə olur. Məsələn, polietilenin zəncirində 50000 metilen –CH2– vahidi mövcuddur.
Karbon ikinci dövrün mərkəzində yerləşir və onun atomunun xarici elektron təbəqəsində dörd elektron yerləşir. Elə buna görə də o həm oksigenlə, həm də hidrogenlə çox asanlıqla birləşmələr əmələ gətirə bilir. Bu rabitələrin enerjisi yüksəkdir : C – O üçün 351 kC·mol-1 ; C – H üçün 413 kC·mol-1 –dir. C – C arasındakı rabitə enerjisi C – O arasındakı enerjiyə yaxındır – 348 kC·mol-1. Nəhayət karbonun ən mühüm xüsusiyyəti delokalizə elektronları ilə tsiklik molekullar əmələ gətirəməsidir ki, bunlara da aromatik birləşmələr deyirlər. Aromatik birləşmələrin doymamış alifatik birləşmələrlə müqayisəsində əsas fərq ondan ibarətdir ki, aromatik maddələr birləşmə reaksiyalarına deyil, əvəzetmə reaksiyalarına girirlər. Delokalizasıya kondensasiya olunmuş aromatik sistemlərdə də yayılmışdır. Məsələn, ən sadələrində olan naftalində π-elektronlar benzolla müqayisədə bərabər fəaliyyət göstərmirlər. Odur ki, benzol naftalindən daha aromatikdir.
Torpaqdakı, üzvi maddələrin tərkibində müxtəlif birləşmələr daxildir. Hansı ki, bunlar aromatik kondensasiya olunmuş sistemin məhsullarıdır. Bunlara misal olaraq naftalinin antroseni, fenantreni, pireni, perileni və koronenigöstərə bilərik.
Kondensasiya olunmuş aromatik sistemlərə misal olaraq qrafiti göstərə bilərik, hansı ki, heksoqonal tsiklə sonsuz paraplel müstəvilər əmələ gətirirlər. Karbon atomları arasındakı məsafə 1,42 A, müstəvilərarası məsafə isə 3,35 A təşkil edir. Kimyəvi cəhətdən qrafit az aktvli maddə hesab olunur. Lakin termodinamiki tərəfdən davamlıdır. Belə ki, tempratur və təzyiqə qarşı möhkəmliyi geniş intervalda dəyişilir. Havada oksidləşməsi yanlız yüksək tempraturda mümkün olur. Qatı turşulara və qələvilərə qarşı çox davamlıdır. Amma qatılaşdırılmış HNO3 və KClO3 turşuların qarışığının təsirindən tədricən oksidləşərək mellit turşusu C6(COOH)6 əmələ gətirir. Bu zaman aralıq məhsul kimi dəyişkən tərkibli qrafit turşusu da yaranır. Torpağın humus turşularının hipotet formulasının qurulmasında qrafitin və koronenin iştirak etdiyi haqqında məlumatlar mövcuddur.
Torpaqda oksidləşmə dərəcəsindən asılı olaraq karbon birləşmələrinin – istər reduksiya olunmuş (CH4) və istərsə də oksidləşmiş (CO2) formalarına həmişə rast gəlinir.
