За что же углероду такой почет? Все дело в том, что каждый атом углерода имеет возможность образовывать связи с 4 другими атомами. На языке химиков это называется «валентностью». Углерод легко соединяется как с более активными, так и с менее активными атомами других элементов. Но самое главное, атомы углерода могут соединяться между собой, образуя длинные цепочки, у которых после такого соединения остается еще достаточно валентных связей для того, чтобы продолжать соединяться с атомами других элементов. Поэтому соединения углерода многочисленны и разнообразны по своим физическим и химическим свойствам. Настолько, что для их изучения выделен отдельный раздел химии. А поскольку соединения углерода, белки, составляют основу всех живых организмов, то этот раздел называется химией органической.
Сложное начинается с простого. Самые простые органические соединения – углеводороды. Здесь углерод соединяется либо с атомами водорода, либо с другими атомами углерода. Рассмотрим более подробно, какие комбинации здесь возможны.
Самый простой углеводород – газ метан. Его формула СН4. Все валентные связи атома углерода заняты атомами водорода.
А теперь давайте уберем один из атомов водорода и поставим на его место еще один атом углерода. Такая простейшая цепочка сможет присоединить к себе, кроме имеющихся, еще три атома водорода, образуя новое вещество, газ этан, С2Н6.
Продолжим комбинировать атомы углерода и водорода далее. Заменив в этане один атом водорода на атом углерода и «насытив» оставшиеся валентные связи атомами водорода, получаем следующий из насыщенных углеводородов. Это – газ пропан, химическая формула которого C3H8. Произведя такую комбинацию еще раз, получаем формулу газа бутана, С4Н10.
Бутан – газ без цвета, но с резким запахом. Бутан, так же как и уже упоминавшиеся метан, этан и пропан, горюч. Бытовой газ, поступающий на наши кухни, является смесью пропана и бутана. Эти газы легко сжимаются и при нормальной температуре превращаются в жидкость. В жидком виде их часто транспортируют в цистернах, на которых написано «пропан-бутан». Взрывается не сам бутан, а его смесь с воздухом в концентрации от 2 до 9 процентов. Поэтому, если погасла горелка газовой плитки и чувствуется резкий запах бутана, следует ни в коем случае не включать свет и не зажигать огня, а тщательно проветрить помещение.
Как все насыщенные углеводороды, газ бутан является основой для производства большого количества пластмасс и других полезных материалов. Применяется он и в пищевой промышленности. Фрукты, хранимые в атмосфере бутана, не портятся. Также газ бутан используется в аэрозольных упаковках в качестве распылителя. Дезодоранты и духи попадают на наше тело в струе бутана.
Как видите, органическая химия – одна из интереснейших наук, изучаемых в школе. Тех, кто считает, что это не так, направляю к интереснейшей книге А.Азимова (он более известен, как фантаст) «Мир углерода». Поверьте, преувлекательное чтение!