Węgiel.pdf

(853 KB) Pobierz
(anonymous)
Węgiel (pierwiastek)
1
Węgiel (pierwiastek)
Węgiel
6
C
Rozmieszczenie elektronów na powłokach w atomie węgla
Dane ogólne
Nazwa, symbol, l.a. Grupa, okres, blok Własności metaliczne
Własności atomowe
12,0107 u
70 (67) pm
77 pm
170 pm
[ He ]2s²2p²
2, 4
2,55
( Pauling )
2,50 ( Allred )
4 ', 2
Własności kwasowe tlenków lekko kwaśne
222246347.005.png 222246347.006.png
 
Węgiel (pierwiastek)
2
Własności fizyczne
stały
2090 do 2230 kg/m³
(grafit)
od 1,5 do 0,5 (grafit)
10,0 (diament)
3820 K
3546.85 °C
5100 K
4826.85 °C
5,29×10 -6 m³/ mol
355,8 kJ/mol
brak (sublimuje)
18,35 km/s
Pozostałe dane
710 J/(kg*K)
6,1×10 4 S /m
Potencjały jonizacyjne I. 1 086,5 kJ/mol
II. 2 352,6 kJ/mol
III. 4 620,5
kJ/mol
IV. 6 222,7
kJ/mol
V. 37 831 kJ/mol
VI. 47 277
kJ/mol
Najbardziej stabilne izotopy
izotop wyst.
11 C
{syn.} 20,4
min
β + 1,982
11 B
12 C
98,9% stabilny izotop z 6 neutron ami
13 C
1,1% stabilny izotop z 7 neutron ami
14 C
ślady 5730 lat
β - 0,156
14 N
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
222246347.007.png
 
Węgiel (pierwiastek)
3
Węgiel ( łac. carboneum ) – pierwiastek chemiczny o symbolu C o liczbie atomowej 6. Należy do grupy 14 układu
okresowego , jest niemetale m. Posiada cztery elektrony walencyjne. Istnieją trzy naturalnie występujące izotopy
około 5700 lat. [1] Węgiel jest jednym z niewielu pierwiastków znanych w starożytności [2] [3] . Jako pierwszy polską
nazwę – węgiel – zaproponował Filip Walter.
Znanych jest kilka odmian alotropowych węgla, z czego najbardziej znane to grafit o raz diament . Właściwości
fizyczne węgla zależą od odmiany w jakiej występuje. Na przykład diament jest przezroczysty, natomiast grafit jest
nieprzezroczysty i czarny. Diament jest jednym z najtwardszych materiałów na ziemi, podczas gdy grafitem można
narysować kreskę na papierze. Diament ma bardzo niskie przewodnictwo właściwe , a grafit jest dobrym
przewodnikiem elektrycznym. Diament posiada najwyższą przewodność cieplną z wszystkich znanych materiałów w
warunkach normalnych . Wszystkie odmiany alotropowe węgla są w warunkach normalnych ciałami stałymi. Innymi
odmianami alotropowymi węgla są: fuleren o raz formy poliynowe. Niektórzy uważają też, że jego odmianami
alotropowymi są: nanocebulka, nanorurka, nanopianka , karbin, choć są to raczej nazwy struktur
supramolekularnych, niż odmiany alotropowe w pełnym tego słowa znaczeniu.
Wszystkie formy występowania węgla są wysoce stabilne, wymagają wysokiej temperatury żeby przereagować
nawet z tlene m. Największe ilości nieorganicznego węgla występuje w postaci skał wapiennych, dolomit ów oraz
dwutlenku węgla, natomiast znaczne ilości węgla organicznego znajdują się w paliwach kopalnych . Węgiel tworzy
więcej związków niż wszystkie inne pierwiastki chemiczne. Liczba organicznych związków węgla zarejestrowanych
w bazie Beilstein w roku 2008 wynosiła 10 853 341 [4] , co jest małą częścią teoretycznych związków jakie można z
niego otrzymać.
Węgiel znajduje się na czwartym miejscu najczęściej występujących pierwiastków we Wszechświecie, po wodorze ,
helu i tlen ie. Jest obecny we wszystkich organizmach żywych . W ludzkim ciele jest po tlenie najliczniejszym
pierwiastkiem ze względu na masę (ok. 18,5%) [5] . Ta ilość w połączeniu z różnorodnością związków organicznych
stawia węgiel jako chemiczną podstawę życia .
Charakterystyka
Różne odmiany alotropowe węgla wykazują bardzo różne właściwości,
np. diament j est najtwardszą naturalnie występującą substancją, grafit
jest jedną z substancji o najmniejszej twardości. Ponadto węgiel ma
powinowactwo do tworzenia wiązań chemicznych z innymi małymi
atomami, włączając w to inne atomy węgla oraz tworzenia wielu
wiązań kowalencyjnych z tymi atomami w wyniki czego związki
zawierające węgiel w swojej strukturze stanowią znaczną cześć
wszystkich znanych związków, liczba ich dochodzi do dziecięciu
milion ów. [6] Węgiel posiada także najwyższe temperatury topnienia
oraz sublimacji z wszystkich pierwiastków. Przy ciśnieniu
atmosferycznym nie występuje w ogóle topnienie węgla, a jego punkt
potrójny występuje przy 10 M Pa ( 100 bar) więc sublimuje on powyżej
4000K. Węgiel sublimuje do łuku węglowego w temperaturze ok.
5800K. więc niezależnie od odmian alotropowych węgiel pozostaje
ciałem stałym w wyższych temperaturach niż metale o najwyższych
temperaturach topnienia ( wolfram i ren) . Jednakże termodynamicznie węgiel bardzo łatwo się utlenia, znacznie
lepiej niż żelazo czy miedź k tóre są słabymi reduktorami w temperaturze pokojowej.
Związki zawierające węgiel są podstawą życia na Ziemi a cykl węglowo-azotowo-tlenowy dostarcza część energii
wytwarzanej przez Słońce i inne gwiazdy . Pomimo różnorodności związków węgla większość tych form jest
węgla, 12 C oraz 13 C są stabilne, natomiast izotop 14 C jest promieniotwórczy o czasie połowicznego rozpadu równym
Diament i grafit są dwoma odmianami
alotropowymi węgla: różnymi formami tego
samego pierwiastka różniące się strukturami.
222246347.001.png
 
Węgiel (pierwiastek)
4
stosunkowo słabo reaktywna w warunkach normalnych. Nie reaguje z kwasem siarkowym (VI), kwasem solnym ,
chlore m ani zasadami . W podwyższonej temperaturze węgiel reaguje z tlenem tworząc tlenki węgla, oraz redukuje
wiele tlenków metali, takich jak tlenek żelaza , do metalu. Ta egzotermiczna reakcja j est używana w przemyśle
żelazowym i stalowym do kontroli zawartości węgla w stali:
Fe 3 O 4 + 4 C (s) → 3Fe (s) + 4CO (g)
C (s) + H 2 O (g) → CO (g) + H 2(g)
Węgiel reaguje z niektórymi metalami tworząc węgliki, takie jak węglik żelaza (cementyt), Węglik wolframu który
dzięki swojej twardości jest używany w różnego rodzaju narzędziach tnących.
Odmiany alotropowe węgla
Węgiel posiada następujące odmiany
• grafit
• diament
• fuleren
• grafen
• formy poliynowe
Niektórzy uważają też, że jego odmianami
alotropowymi są:
Choć są to raczej nazwy struktur
supramolekularnych niż odmiany
alotropowe w pełnym tego słowa znaczeniu.
Występowanie
Odmiany alotropowe węgla:
d) fuleren C 60 e) fuleren C 540 f) fuleren C 70
Naturalne złoża węgla kamiennego i węgla
brunatnego to mieszanina węgla w postaci
grafitu, sadzy i różnego rodzaju
zanieczyszczeń. Zawartość węgla w
skorupie ziemskiej wynosi 0,018%.
• W postaci pierwiastka chemicznego:
• grafit
• diament
• fulereny
• W postaci związków chemicznych:
• nieorganicznych: węglany, węgliki, tlenki
• organicznych: białka , tłuszcze i cukry , węglowodory , alkohole , estry itp.
• W mieszaninach jakimi są paliwa kopalne :
Z siarką tworzy dwusiarczek węgla, a z parą wodna tlenek węgla i wodór:
222246347.002.png
 
Węgiel (pierwiastek)
5
Obieg węgla
W ziemskich warunkach, zmiana jednego
związku w drugi jest rzadka. jednak ilość
węgla na ziemi jest stała. Dlatego musi
istnieć proces powodujący utrzymanie
równej ilości węgla w różnych częściach
ziemi. Ścieżki jakimi "wędruje" węgiel
rośliny pochłaniają dwutlenek węgla z
powietrza i używają go do produkcji
biomasy w procesie fotosyntezy lub cyklu
Calvina. Część biomasy produkowanej
przed rośliny zostaje zjedzona przed
zwierzęta, podczas gdy część węgla jest
wydychana w postaci dwutlenku węgla.
Diagram przedstawiający obieg węgla w przyrodzie.
Związki węgla
Związki organiczne
Węgiel ma zdolność do tworzenia bardzo długich łańcuchów
zawierających wiązanie C-C. Zdolność ta nosi nazwę katenacji.
Wiązanie węgiel-węgiel jest bardzo silne i stabilne.
Ta zdolność pozwala węglowi tworzyć praktycznie nieskończoną
ilość związków. Ilość związków zawierających węgiel w swojej
strukturze jest większa niż wszystkich pozostałych związków nie
zawierających węgla (nie licząc związków zawierających wodór,
gdyż praktycznie każdy związek organiczny zawiera atom
wodoru).
Najprostszymi związkami organicznymi są węglowodory - związki
zawierające w swojej strukturze tylko atomy węgla i wodoru.
Długość łańcucha, boczne łańcuchy oraz grupy funkcyjn e
wpływają na właściwości związku.
Struktura metan u, najprostszego związku
organicznego.
222246347.003.png 222246347.004.png
 

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin