Химичен елемент · справочна страница

Въглерод

Въглерод е химичен елемент с атомен номер 6 (C), разположен в период 2, група 14 и блок p. Референтното агрегатно състояние при стайна температура е твърдо. Електронната конфигурация е [He] 2s2 2p2.

Атомен номер6

Стандартна атомна маса[12.0096, 12.0116]

Група14

Период2

Блокp

Електронна конфигурация[He] 2s2 2p2

Електронна структура

Какво определя химичното поведение

Елементите от група 14 имат четири валентни електрона. Това прави ковалентното свързване особено важно при по-леките представители, докато металният характер нараства надолу по групата.

При Въглерод електронната конфигурация [He] 2s2 2p2 определя броя и енергията на валентните електрони, които участват в химичните връзки. След това структурата и степента на окисление определят свойствата на материалите и съединенията му.

Химични форми

Съединения, йони и материали

Елементарният въглерод се среща в алотропни форми като графит и диамант, а графенът представлява единичен слой с графитоподобна структура. В съединенията въглеродът образува C–C вериги и пръстени, кратни връзки, карбонати, въглероден диоксид, въглеводороди и молекулните скелети на биохимията.

Физично поведение

Агрегатно състояние и фазови преходи

Референтното агрегатно състояние при стайна температура е твърдо. Посочената плътност е 1.821 g/cm³. Когато липсва стойност за фазов преход, поведението може да не е еднозначно определено при обичайно налягане, да зависи силно от алотропната форма или да няма надеждна референтна стойност. Налягането, чистотата и кристалната структура могат да променят измерените физични свойства.

Разпространение и приложения

Къде се среща въглерод и за какво се използва

На практика въглерод се среща в приложения като Молекулите на живота, Графит, Диамант и Композитни материали.

На практика

Конкретни примери за приложение

Молекулите на живота

Въглерод изгражда молекулните скелети на белтъци, въглехидрати, липиди, нуклеинови киселини и много други биологични съединения.

Графит

Графитният въглерод се използва там, където са необходими електропроводимост, смазващи свойства или топлоустойчивост.

Диамант

Диамантът се използва като абразив и режещ материал, защото триизмерната му ковалентна мрежа е изключително твърда.

Композитни материали

Въглерод се използва в композитни материали за съчетаване на малка маса с твърдост, якост, топлоустойчивост или други търсени свойства.

Положение в периодичната система

Какво показват съседните елементи

Въглерод е в период 2 и група 14. В показаната област той се намира между бор и азот в същия период; силиций е непосредствено под него в същата група. Тези позиции позволяват сравнение на атомния размер, йонизационната енергия и химичното свързване със съседните елементи.

Справочни данни

Физични и атомни свойства

Класификациямногоатомен неметал

Агрегатно състояние при стайна температуратвърдо

Електронни слоеве2 · 4

Плътност1.821 g/cm³

Температура на топене—

Температура на кипене—

Електроотрицателност по Полинг2.55

Първа йонизационна енергия1 086 kJ/mol

Електронен афинитет121.8 kJ/mol

Стойностите се отнасят за елемента или за неутралния атом, когато това е приложимо. Физичните данни могат да зависят от алотропната форма, налягането и условията на измерване.

История

Откриване и идентифициране

Въглерод или материали, съдържащи го, са познати от древността — много преди атомната теория. Съвременният химичен елемент се определя чрез атомен номер 6, който го отличава еднозначно от съединенията и смесите, познати на ранните занаятчии.

Изотопи и атомна маса

Как изотопният състав променя числените стойности

Стандартната атомна маса е дадена като интервал [12.0096, 12.0116]. Естествените проби могат леко да се различават по изотопния си състав, затова една универсална десетична стойност би скрила реалните различия между материалите.

Въглерод има поне един стабилен изотоп. Различните изотопи имат еднакъв брой протони и затова принадлежат към един и същ химичен елемент, но се различават по броя на неутроните и атомната маса.

Безопасност

Работа и експозиция

Рисковете, свързани с въглерод, зависят от химичната форма, дозата и пътя на експозиция. Чистият елемент, неговите йони и съединения могат да имат много различни биологични и екологични ефекти, затова данните за безопасност трябва да се проверяват за конкретното използвано вещество.