Det periodiske system›Grundstoffer›Carbon

Grundstof · referenceark

Carbon

Carbon (C) er grundstof 6, et ikke-metal i gruppe 14 og periode 2. Fire valenselektroner gør stærke C–C-bindinger, kæder, ringe og netværk mulige — fra organisk kemi til grafit og diamant.

Atomnummer6

Standardatomvægt[12.0096, 12.0116]

Gruppe14

Periode2

Blokp

Elektronkonfiguration[He] 2s2 2p2

Elektronstruktur

Hvad styrer kemien?

Grundstofferne i gruppe 14 har fire valenselektroner. Hos de lettere medlemmer dominerer kovalente bindinger; længere nede i gruppen bliver den metalliske karakter tydeligere.

For carbon viser konfigurationen [He] 2s2 2p2, hvor mange yderste elektroner der kan indgå i binding. Forskelle i struktur og oxidationstrin kan derfor give meget forskellige materialer og forbindelser.

Kemiske former

Forbindelser, ioner og materialer

Elementært carbon forekommer i allotroper som grafit og diamant, mens grafen svarer til et enkelt grafitlignende lag. I forbindelser kan carbon danne kæder, ringe, multiple bindinger, carbonater, carbondioxid, kulbrinter og de molekylære skeletter i biokemien.

Fysisk adfærd

Tilstand og faseændringer

Referencetilstanden ved stuetemperatur er fast stof. Den angivne massefylde er 1.821 g/cm³. Tryk, renhed, allotropi og krystalstruktur kan forskyde målte fysiske værdier.

Forekomst og anvendelser

Hvor carbon findes og bruges

Carbon findes i levende molekyler, grafit, diamant, carbondioxid og mange mineraler og materialer. Anvendelserne spænder fra elektroder og stål til kompositter og diamantværktøj.

I praksis

Konkrete anvendelser

Livets molekyler

Carbon danner de molekylære skeletter i proteiner, kulhydrater, lipider, nukleinsyrer og mange andre biologiske forbindelser.

Grafit

I grafit er carbonatomer bundet i lag. Strukturen giver elektrisk ledningsevne og gør det muligt for lagene at glide relativt let mod hinanden.

Diamant

I diamant danner carbon et tredimensionelt netværk af stærke kovalente bindinger. Det forklarer den høje hårdhed og anvendelsen i slibe- og skæreværktøj.

Kompositmaterialer

Carbon spiller en rolle i kompositmaterialer. Den relevante egenskab afhænger af den kemiske form, sammensætningen og det materiale eller den proces, hvor grundstoffet indgår.

Placering i det periodiske system

Hvad naboelementerne fortæller

Carbon ligger i periode 2, gruppe 14 og p-blokken. Det viste nabolag omfatter blandt andet Bor, Nitrogen, Aluminium, Silicium. Sammenligning med disse grundstoffer gør det lettere at følge tendenser i atomstørrelse, ioniseringsenergi, elektronegativitet og binding.

Referencedata

Fysiske og atomare egenskaber

Klassifikationpolyatomisk ikke-metal

Tilstand ved stuetemperaturfast stof

Elektronskaller2 · 4

Massefylde1.821 g/cm³

Smeltepunkt—

Kogepunkt—

Pauling-elektronegativitet2.55

Første ioniseringsenergi1 086 kJ/mol

Elektronaffinitet121.8 kJ/mol

Værdierne beskriver grundstoffet eller det neutrale atom, hvor det er relevant. Fysiske data kan afhænge af allotropi, tryk, renhed og målebetingelser.

Historie

Opdagelse og identifikation

Carbon eller materialer, der indeholder grundstoffet, var kendt i oldtiden, længe før den moderne kemi. Tidlig materialebrug, kemisk identifikation og den senere definition via atomnummer er forskellige historiske trin.

Isotoper

Hvordan isotopsammensætningen ændrer tallene

Standardatomvægten angives som intervallet [12.0096, 12.0116]. Naturlige prøver kan variere lidt i isotopforhold, så én fast decimalværdi ville skjule reel variation.

Carbon har mindst én stabil isotop. Isotoper har samme antal protoner og er derfor samme grundstof, men de har forskelligt antal neutroner og forskellig atommasse.

Sikkerhed

Håndtering og eksponering

Risikoen ved carbon afhænger af kemisk form, dosis og eksponeringsvej. Grundstoffet, dets ioner og dets forbindelser kan have meget forskellige biologiske og miljømæssige virkninger; sikkerhedsdata skal derfor vurderes for det konkrete stof.