Karbon - ini ... atom karbon. Berat karbon

Salah satu elemen yang paling mengejutkan, yang mampu membentuk berbagai macam senyawa alam organik dan anorganik, adalah karbon. Ini sifat sangat luar biasa dari sebuah elemen yang masih Mendeleev meramalkan masa depan yang besar, belum lagi fitur diungkapkan belum.

Kemudian itu menegaskan dalam praktek. Menjadi diketahui bahwa ia - unsur biogenik kepala planet kita, yang merupakan bagian dari benar-benar semua makhluk. Selain itu, mampu yang ada dalam bentuk yang berbeda secara radikal dalam segala hal, tetapi hanya terdiri dari atom karbon.

Secara umum, terutama dalam struktur ini banyak, itu dengan mereka dan akan mencoba untuk melihat artikel.

Karbon: rumus dan posisi dalam sistem sel

Sistem periodik karbon elemen yang terletak di IV (menurut baru sampel 14) kelompok, subkelompok utama. nomor seri nya 6, dan berat atom 12,011. Menandai tanda elemen C menunjukkan namanya dalam bahasa Latin - carboneum. Ada beberapa bentuk yang berbeda di mana karbon ada. Rumusnya adalah begitu berbeda dan tergantung pada modifikasi tertentu.

Namun, untuk menulis persamaan reaksi mewakili tertentu, tentu saja. Secara umum, ketika itu adalah zat dalam bentuk murni, diambil karbon rumus molekul C tanpa pengindeksan.

Sejarah penemuan elemen

Dengan sendirinya, unsur ini telah dikenal sejak zaman yang paling kuno. Setelah semua, salah satu mineral yang paling penting di alam - itu adalah batubara. Oleh karena itu, untuk rahasia Yunani, Romawi dan bangsa-bangsa lain kuno ia tidak.

Selain spesies ini, juga menggunakan berlian dan grafit. Dengan yang terakhir untuk waktu yang lama itu banyak situasi yang rumit, seperti yang sering tanpa menganalisis komposisi senyawa grafit diambil seperti:

• memimpin perak;
• besi karbida;
• molibdenum sulfida.

Semua dari mereka dicat hitam dan sebagainya dianggap grafit. Kemudian kesalahpahaman ini diklarifikasi, dan bentuk karbon telah menjadi dirinya sendiri.

Sejak 1725 nilai komersial besar memperoleh berlian, dan pada tahun 1970, menguasai teknologi untuk memproduksi mereka artifisial. Sejak 1779, berkat kerja Karla Sheele, meneliti sifat kimia, yang menunjukkan karbon. Ini adalah awal dari serangkaian penemuan penting dalam bidang elemen, dan menjadi dasar untuk klarifikasi semua fitur yang unik.

Isotop karbon di alam dan distribusi

Terlepas dari kenyataan bahwa elemen tersebut - merupakan nutrisi penting, konten totalnya adalah 0,15% berat dari kerak. Hal ini terjadi oleh fakta bahwa itu mengalami sirkulasi terus menerus, sirkulasi alam di Nature.

Secara umum senyawa yang lebih bisa disebutkan sifat mineral, di mana komposisi meliputi karbon. Ini adalah batu alam, seperti:

• dolomit dan batugamping;
• antrasit;
• serpih minyak;
• gas alam;
• batubara;
• minyak;
• lignit ;
• gambut;
• aspal.

Selain itu, kita tidak boleh lupa tentang makhluk hidup yang hanya repositori dari senyawa karbon. Setelah semua, mereka dibentuk oleh protein, lemak, karbohidrat, asam nukleat, dan dengan demikian molekul struktural yang paling penting. Secara umum, konversi massa tubuh tanpa lemak dari 70 kg 15 jatuh pada elemen murni. Dan sehingga semua orang, belum lagi hewan, tumbuhan dan makhluk lainnya.

Jika kita mempertimbangkan komposisi udara dan air, yaitu, hidrosfer, dan atmosfer secara keseluruhan, ada hadir campuran karbon-oksigen, dinyatakan dengan rumus CO _2. Dioksida atau karbon dioksida - salah satu gas kunci, konstituen udara. Dalam bentuk ini fraksi massa karbon dari 0.046%. Lebih terlarut karbon dioksida di perairan lautan.

Massa atom karbon sebagai unsur adalah 12,011. Hal ini diketahui bahwa nilai ini dihitung sebagai rata-rata aritmatika antara berat atom dari semua varietas isotop alami, mengingat prevalensi mereka (sebagai persentase). Sehingga dalam zat tersebut. Ada tiga isotop utama, yaitu dalam bentuk karbon. Mereka adalah:

• ¹² C - fraksi massa di sebagian besar 98,93%;
• ¹³ C - 1,07%;
• ¹⁴ C - radioaktif paruh 5700 tahun, stabil beta-emitor.

Dalam praktek menentukan spesimen berusia geochronological umum digunakan radioaktif isotop ¹⁴ C, yang merupakan indikator, karena periode panjang pembusukan.

modifikasi alotropik dari elemen

Karbon - merupakan elemen yang berupa zat sederhana ada dalam beberapa bentuk. Artinya, ia mampu membentuk terbesar yang diketahui sampai saat ini sejumlah modifikasi allotropic.

1. Variasi Crystal - ada dalam bentuk struktur yang solid dengan kisi biasa dari jenis atom. Kelompok ini mencakup varietas seperti:

• berlian;
• fullerene;
• graphites;
• karaben;
• lonsdaleite;
• serat karbon dan tabung.

Semua struktur kristal kisi yang berbeda ini, di mana node - atom karbon. Oleh karena itu, benar-benar unik, tidak sama properti, baik fisik dan kimia.

2. bentuk amorf - bentuk atom karbon dalam struktur senyawa alami tertentu. Artinya, tidak varietas murni, dan dengan kotoran dari unsur-unsur lain dalam jumlah kecil. Kelompok ini mencakup:

• karbon aktif;
• batu dan kayu;
• hitam;
• Karbon nanofoam;
• antrasit;
• kaca;
• materi kelas teknis.

Mereka juga menggabungkan fitur dari struktur kisi kristal menjelaskan dan sifat dipamerkan.

3. Senyawa Karbon dalam bentuk cluster. Seperti struktur, di mana atom ditutup dalam khusus berongga dalam konformasi, diisi dengan air atau inti dari unsur-unsur lain. contoh:

• nanocone karbon;
• astralenes;
• Dicarbon.

Sifat fisik karbon amorf

Karena berbagai modifikasi allotropic untuk mengalokasikan beberapa sifat fisik umum dari karbon sulit. Lebih mudah untuk berbicara tentang bentuk tertentu. Sebagai contoh, karbon amorf memiliki karakteristik sebagai berikut.

1. Di jantung semua bentuk - berbutir halus varietas grafit.
2. kapasitas panas tinggi.
3. sifat konduktor yang baik.
4. kepadatan karbon dari sekitar 2 g / cm ^3.
5. Ketika dipanaskan di atas 1600 C ⁰ transisi terjadi pada cetakan grafit.

Jelaga, arang dan batu varietas yang banyak digunakan untuk keperluan industri. Mereka tidak manifestasi dari memodifikasi karbon dalam bentuk murni, tapi mengandung jumlah yang sangat besar.

karbon kristal

Ada beberapa cara di mana karbon - zat pembentuk kristal biasa dari berbagai jenis, di mana atom yang terhubung secara berurutan. Sebagai hasil dari pembentukan modifikasi berikut.

1. Diamond. Struktur - kubik, yang terhubung ke empat tetrahedrons. Akibatnya, ikatan kovalen kimia setiap atom kejenuhan maksimum dan kuat. Hal ini menjelaskan sifat fisik kepadatan karbon 3300 kg / m ^3. kekerasan tinggi, panas spesifik yang rendah, tidak adanya konduktivitas listrik - semua ini adalah hasil dari struktur kisi kristal. Ada berlian teknis yang dihasilkan. Dibentuk pada transisi dari grafit di modifikasi berikut di bawah pengaruh suhu tinggi dan tekanan tertentu. Secara umum, suhu berlian leleh setinggi kekuatan - sekitar 3500 ⁰ C.
2. Grafit. Atom-atom disusun seperti struktur zat sebelumnya, tapi kejenuhan terjadi hanya tiga link, dan keempat menjadi lebih panjang dan kurang tahan lama, itu menghubungkan "lapisan" cincin kisi heksagonal. Hasilnya adalah bahwa grafit - lembut, berminyak dengan bahan sentuhan hitam. Ini memiliki konduktivitas listrik yang baik dan memiliki suhu tinggi leleh - 3525 ⁰ C. menyublim - disublimasikan dari padat ke keadaan gas, melewati cairan (pada suhu 3700 ⁰ C). Karbon Density - 2,26 g / ^cm3, yang jauh lebih rendah dari berlian. Akun ini untuk properti mereka yang berbeda. Karena struktur berlapis kisi kristal adalah mungkin untuk menggunakan grafit untuk pembuatan menangani adalah pensil sederhana. Ketika melakukan serpih terkelupas kertas dan meninggalkan jejak di atas kertas hitam.
3. Fullerene. Itu terbuka hanya dalam 80-an abad lalu. Mereka mewakili modifikasi, di mana karbon saling berhubungan dalam struktur cembung tertutup khusus memiliki pusat berongga. Dan bentuk kristal - polyhedron, organisasi yang benar. Jumlah atom bahkan. Bentuk yang paling terkenal dari fullerene _C60. Sampel dari bahan ini ditemukan dalam studi:

• meteorit;
• sedimen;
• folguritov;
• Shungites;
• ruang di mana gas yang terkandung dalam formulir.

Semua varietas karbon kristal yang penting praktis, karena mereka memiliki sejumlah properti berguna dalam seni.

reaktivitas

karbon molekul memiliki reaktivitas yang rendah karena konfigurasi yang stabil. Sehingga memungkinkan untuk bereaksi hanya menginformasikan atom energi ekstra dan memaksa elektron tingkat terluar uap. Pada saat ini menjadi sama dengan valensi 4. Oleh karena itu, memiliki dalam senyawa keadaan oksidasi + 2, + 4, - 4.

Hampir semua reaksi dengan zat sederhana seperti logam dan non logam, terjadi di bawah pengaruh suhu tinggi. Unsur Dilihat dapat menjadi agen pengoksidasi dan zat pereduksi. Namun, yang terakhir memiliki sifat-sifat menyatakan sangat kuat, berdasarkan aplikasi ini dalam industri metalurgi dan lainnya.

Secara umum, kemampuan untuk masuk ke dalam interaksi kimia tergantung pada tiga faktor:

• dispersi karbon;
• modifikasi allotropic;
• suhu reaksi.

Dengan demikian, dalam beberapa kasus, berinteraksi dengan zat berikut:

• nonmetals (hidrogen, oksigen);
• logam (aluminium, besi, kalsium, dll);
• oksida logam dan garamnya.

Dengan asam dan basa tidak bereaksi dengan halogen sangat jarang. Sifat yang paling penting dari karbon - kemampuan untuk membentuk rantai panjang dengan satu sama lain. Mereka dapat ditutup menjadi percabangan bentuk lingkaran. Sejak pembentukan senyawa organik, yang jumlah hari dalam jutaan. Dasar ini dua senyawa unsur - karbon, hidrogen. Juga struktur juga dapat mencakup atom lain oksigen, nitrogen, sulfur, halogen, fosfor, dan logam lainnya.

senyawa dasar dan karakterisasi mereka

Ada banyak senyawa yang berbeda dalam komposisi yang mencakup karbon. Formula paling terkenal ini - CO ₂ - karbon dioksida. Namun, di samping oksida, ada CO - monoksida atau karbon monoksida dan nedooksid C ₃ O _2.

Di antara garam, yang meliputi elemen aktif, yang paling umum adalah kalsium dan magnesium karbonat. Dengan demikian kalsium karbonat memiliki sejumlah sinonim dalam judul, seperti yang ditemukan di alam dalam bentuk:

• kapur;
• marmer;
• kapur;
• dolomit.

Pentingnya karbonat logam alkali tanah diwujudkan dalam kenyataan bahwa mereka adalah peserta aktif dalam proses pembentukan stalaktit dan stalagmit, dan air tanah.

asam karbonat - senyawa lain yang membentuk karbon. Its rumus - H ₂ CO _3. Namun, dalam bentuk konvensional, hal ini sangat tidak stabil dan segera dalam larutan terurai menjadi karbon dioksida dan air. Oleh karena itu, hanya dikenal garamnya, tetapi tidak sendiri, sebagai solusi.

halida karbon - diperoleh terutama dengan cara tidak langsung, seperti sintesis langsung hanya pada suhu yang sangat tinggi dan hasil yang rendah. Salah satu yang paling umum - CCL ₄ - karbon tetraklorida. Senyawa beracun yang bisa menyebabkan keracunan jika terhirup. Diperoleh dengan reaksi fotokimia radikal substitusi atom hidrogen dalam metana.

karbida logam - senyawa karbon, di mana ia memiliki keadaan oksidasi 4. Juga kemungkinan adanya asosiasi dengan boron dan silikon. Properti utama beberapa karbida logam (aluminium, tungsten, titanium, niobium, tantalum, hafnium) - kekuatan tinggi dan konduktivitas listrik yang baik. Boron karbida B ₄ C - salah satu padat setelah berlian (9,5 Mohs). Senyawa ini digunakan dalam seni, serta industri kimia sebagai sumber hidrokarbon (kalsium karbida dengan air mengarah pada pembentukan asetilena dan kalsium hidroksida).

Banyak paduan logam diproduksi menggunakan karbon secara signifikan sehingga meningkatkan kualitas dan spesifikasi mereka (baja - paduan dari besi dan karbon).

perhatian banyak senyawa karbon organik individu, di mana - elemen mendasar yang dapat dihubungkan dengan atom yang sama dalam rantai panjang struktur yang berbeda. Ini termasuk:

• alkana;
• alkena;
• arena;
• protein;
• karbohidrat;
• asam nukleat;
• alkohol;
• asam karboksilat dan banyak kelas-kelas lain zat.

Penggunaan karbon

Arti dari senyawa karbon dan modifikasi alotropik nya kehidupan manusia sangat tinggi. Anda dapat memanggil beberapa industri yang paling global, membuat jelas bahwa ini benar.

1. Elemen ini membentuk semua jenis bahan bakar fosil dari mana seseorang menerima energi.
2. industri metalurgi menggunakan karbon sebagai agen pereduksi kuat untuk menghasilkan logam dari senyawa mereka. Ada banyak digunakan sebagai karbonat.
3. Konstruksi dan industri kimia mengkonsumsi sejumlah besar senyawa karbon dalam sintesis zat baru dan untuk mendapatkan produk yang dibutuhkan.

Juga termasuk sektor seperti ekonomi, seperti:

• industri nuklir;
• pembuatan perhiasan;
• peralatan (pelumasan, cawan lebur suhu tinggi, pensil, dll);
• penentuan umur geologi batuan - radioaktif pelacak ¹⁴ C;
• karbon - adsorben indah yang dapat digunakan untuk pembuatan filter.

Siklus di alam

Massa hadir karbon di alam, termasuk dalam siklus konstan, yang dilakukan secara siklus setiap detik di seluruh dunia. Dengan demikian, sumber karbon atmosfer - CO ₂ diserap oleh tanaman dan semua makhluk hidup lainnya dilepaskan selama respirasi. Setelah di atmosfer, itu lagi diserap, dan siklus terus. Jadi kepunahan residu organik hasil dalam pelepasan karbon dan akumulasi di tanah, di mana ia kemudian lagi diserap oleh organisme hidup dan dibuang ke atmosfer sebagai gas.