Carbon

De la Wikipedia, enciclopedia liberă

Bor - Carbon - Azot   C Si       Tabelul întreg
Proprietăţi generale
Nume, Simbol, Număr atomic	Carbon, C, 6
Serie chimică	Nemetal
Grupă, Perioadă, Bloc	IV A (14), 2 , p
Densitate; Duritate (grafit)	2,267 kg/m3 la temperatura camerei; 0,5 (scara Mohs)
Densitate; Duritate (diamant)	3,513 kg/m3 la temperatura camerei; 10,0 (scara Mohs)
Înfăţişare	grafit - negru diamant - incolor
Propietăţi atomice
Masă atomică	12.0107 uam
Rază atomică (calc.)	70 (67) pm
Rază covalentă	77 pm
Rază van der Waals	170 pm
Configuraţie electronică	[He]2s22p2
e- pe nivel de energie	2, 4
Număr de oxidare	4, 2 (slab acid)
Structură cristalină	Cubică
Propietăţi fizice
Stare de agregare	solid (dimagnetic)
Punct de topire	4300-4700 K la 10 MPa
Punct de fierbere	sublimare 4000 K
Volum molar	__ ×10-6 m3/mol
Energie de vaporizare	355,8 kJ/mol
Energie de combinare (grafit)	100 kJ/mol
Energie de combinare (diamant)	120 kJ/mol
Presiunea vaporilor	___ Pa la ___ K
Viteza sunetului	353 m/s la 300,15 K
Diverse
Electronegativitate	2,55 (Scara Pauling)
Capacitate calorică specifică (grafit)	8,517 J/(mol*K) la 25° C
Capacitate calorică specifică (diamant)	6,115 J/(mol*K) la 25° C
Conductibilitate electrică	__ 106/m ohmi
Conductibilitate termică (grafit)	119-165 W/(m*K) la 300 K
Conductibilitate termică (diamant)	900-2320 W/(m*K) la 300 K
Primul potenţial de ionizare	1086,5 kJ/mol
Al 2-lea potenţial de ionizare	2352,6 kJ/mol
Al 3-lea potenţial de ionizare	4620,5 kJ/mol
Cei mai stabili izotopi
izo SN Timp de înjumătăţire MD ED MeV PD 12C 98,9% C este stabil cu 6 neutroni 13C 1,1% C este stabil cu 7 neutroni 14C urmărire 5730 ani beta- 0,156 14N
Unităţi în SI şi TPS.

Carbonul este elementul chimic din tabelul periodic care are simbolul C şi numărul atomic 6.

Cuprins 1 Caracteristici notabile 2 Istorie şi etimologie 3 Compuşi anorganici 3.1 Lanţuri de carbon 4 Izotopi 5 Precauţii

[modifică] Caracteristici notabile

Carbonul este un element remarcabil din mai multe motive. Printre formele sale diferite se numără una dintre cele mai moi (grafit) şi una dintre cele mai dure (diamant) dintre substanţele cunoscute. Mai mult, are o capacitate deosebită de a forma legături chimice cu alţi atomi mici, incluzând atomii de carbon, iar mărimea sa îl face capabil de a forma legături multiple. Datorită acestor proprietăţi, carbonul poate forma aproape zece milioane de compuşi chimici diferiţi. Compuşii de carbon reprezintă baza vieţii pe Pământ şi ciclul carbon-nitrogen produce o parte din energia radiată de Soare şi de alte stele. În plus, carbonul are cele mai înalte puncte de topire/sublimare dintre toate elementele. La presiunea atmosferică nu are punct de topire deoarece punctul său triplu este la 10 MPa (100 bari), deci sublimează la peste 4000 K. Astfel, el rămâne solid la temperaturi mai înalte decât cele mai mari puncte de topire ale metalelor, precum tungstenul sau rheniumul, indiferent de forma sa alotropică.

Carbonul nu a fost creat în timpul Big Bang-ului, deoarece are nevoie de producerea unei coliziuni triple de particule alpha (nuclei de heliu). Universul s-a expandat iniţial şi apoi s-a răcit prea repede pentru ca acest lucru să fie posibil. Oricum, este produs în interiorul stelelor în ramura orizontală, când stelele transformă un miez de heliu în carbon prin procesul triplu-alpha. A fost de asemenea creat în stări multi-atomice.

[modifică] Istorie şi etimologie

Carbonul a fost descoperit în preistorie şi era cunoscut anticilor, care îl preparau prin arderea materialului organic în spaţii fără mult oxigen (creând cărbune). Diamantele au fost întotdeauna considerate rare şi frumoase. Unul dintre ultimii alotropi ai carbonului, fulerenul, a fost descoperit ca produs secundar în experimente din anii 1980.

Numele său vine din francezul charbone, care, la rândul său, vine din latinescul carbo, însemnând cărbune. În germană şi olandeză, numele carbonului sunt Kohlenstoff şi, respectiv, koolstof, ambele însemnând literal "materia (stofa) cărbunelui".

[modifică] Compuşi anorganici

Cel mai cunoscut şi important oxid al carbonului este dioxidul de carbon, CO₂. Este o componentă minoră a atmosferei Pământului, produs şi folosit de toate fiinţele vii, şi un compus volatil în altă parte. În apă formează urme de acid formic, HCO₂H, dar ca majoritatea compuşilor cu mai mulţi atomi de oxigen la un singur carbon este instabil.

Prin acest intermediar, sunt produşi ion carbonaţi. Unele minerale importante sunt carbonaţi, precum calcitul. Disulfura de carbon, CS₂, este similară.

Alţi oxizi sunt monoxidul de carbon, CO, şi neobişnuitul suboxid de carbon, C₃O₂. Monoxidul de carbon se formează prin combustie incompletă şi este un gaz incolor şi inodor. Fiecare moleculelă conţine o legătură triplă, care este foarte puţin polară, rezultând tendinţa de a se ataşa permanent de moleculele de hemoglobină, deci gazul este foarte otrăvitor.

Cianura, CN^-, are o structură similară şi se comportă ca un ion halid; (CN)₂, este înrudită.

Cu metalele reactive, precum tungstenul, carbonul formează fie carbizi, C^-, fie acetilide, C₂^2-, aliaje cu puncte de topire foarte înalte. Aceşti anioni sunt de asemenea asociaţi cu metanul şi acetilena, ambii fiind acizi foarte slabi. All in all, cu o electronegativitate de 2,5, carbonul formează de obicei legături covalente. Unii carbizi sunt latice covalente, cum este carborundumul, SiC, care seamănă cu diamantul.

[modifică] Lanţuri de carbon

Carbonul are capacitatea de a forma lanţuri lungi cu legături C-C. Această proprietate se numeşte concatenare. Legăturile carbon-carbon sunt destul de puternice şi anormal de stabile. Această caracteristică este importantă deoarece permite carbonului să formeze un număr foarte mare de compuşi; de fapt, există mai mulţi compuşi chimici care conţin carbon decât toţi compuşii celorlaltor elemente chimice la un loc.

Cea mai simplă formă de moleculă organică este hidrocarbura - o familie mare de molecule organice care, prin definiţie, sunt compuşi din atomi de hidrogen legaţi de un lanţ de atomi de carbon. Lungimea catenei, catenele laterale (ramificaţii) şi grupele funcţionale influenţează proprietăţile moleculelor organice.

[modifică] Izotopi

Carbonul are doi izotopi naturali stabili: carbon-12, sau ¹²C, (98.89%) şi carbon-13, sau ¹³C, (1.11%), şi un radioizotop natural, dar instabil, carbon-14 sau ¹⁴C. Există 15 izotopi cunoscuţi ai carbonului, iar cel care există cel mai puţin este ⁸C, care dispare prin emisie de protoni şi degradare alpha. Are un timp de înjumătăţire de 1,98739x10^-21 s.

În 1961, Uniunea Internaţională de Chimie Pură şi Aplicată a adoptat izotopul carbon-12 ca bază pentru greutăţile atomice.

Carbon-14 are un timp de înjumătăţire de 5730 ani şi este folosit intensiv pentru datarea cu carbon a materialelor pe bază de carbon.

[modifică] Precauţii

Carbonul este în general sigur. Inhalarea de funingine în cantităţi mari poate fi periculoasă. Carbonul poate lua foc la temperaturi înalte şi poate arde puternic (ca în accidentul nuclear din Windscale, Marea Britanie, pe 10 octombrie 1957).

Există numeroşi compuşi chimici pe bază de carbon; unii sunt letali (cianurile, CN^-), iar alţii sunt esenţiali vieţii (glucoză).