§ 33. Углерод

Углерод возглавляет IVA группу Периодической системы. Атомы элементов этой группы содержат на внешнем энергетическом уровне 4 электрона, поэтому для завершения устойчивой оболочки они могут либо отдать эти 4 электрона, либо присоединить ещё 4. То, что выгоднее атому, зависит от радиуса атома: у углерода и кремния радиус небольшой, поэтому они склонны присоединять электроны и являются неметаллами, а у олова и свинца радиус больше — это металлы, германий же занимает промежуточное положение. Максимальная степень окисления атомов IVA группы равна +4, а минимальную степень окисления −4 могут проявлять только углерод и кремний. Схема строения атома углерода: 6C 2ē, 4ē.

В природе углерод в виде соединений входит в состав природного газа, нефти, горючих сланцев и карбонатных минералов, а также всех органических веществ живых организмов. Оксид углерода(IV), или углекислый газ, содержится в атмосфере и в растворённом виде в воде морей и океанов, участвуя в круговороте углерода: растения поглощают его при фотосинтезе, а живые организмы выделяют при дыхании; кроме того, углекислый газ образуется при сжигании топлива и способствует парниковому эффекту. После гибели морских моллюсков и простейших углерод из растворённого углекислого газа переходит в карбонатные отложения и возвращается в литосферу.

В свободном состоянии углерод встречается в виде двух кристаллических аллотропных модификаций — алмаза и графита.