Χημικό στοιχείο · σελίδα αναφοράς

Άνθρακας

Το στοιχείο «Άνθρακας» έχει ατομικό αριθμό 6 και σύμβολο C. Βρίσκεται στην περίοδο 2, στην ομάδα 14 και στον τομέα p. Σε θερμοκρασία δωματίου η κατάσταση αναφοράς είναι στερεό. Η ηλεκτρονιακή του διαμόρφωση είναι [He] 2s2 2p2.

Ατομικός αριθμός6

Σχετική ατομική μάζα[12.0096, 12.0116]

Ομάδα14

Περίοδος2

Τομέαςp

Ηλεκτρονιακή διαμόρφωση[He] 2s2 2p2

Ηλεκτρονιακή δομή

Τι καθορίζει τη χημεία του

Το στοιχείο «Άνθρακας» ανήκει στην ομάδα 14 και έχει τέσσερα ηλεκτρόνια σθένους. Αυτό κάνει τους ομοιοπολικούς δεσμούς ιδιαίτερα σημαντικούς στα ελαφρύτερα μέλη, ενώ ο μεταλλικός χαρακτήρας αυξάνεται προς τα κάτω στην ομάδα.

Η διαμόρφωση [He] 2s2 2p2 συνδέεται με βαθμίδες οξείδωσης που φθάνουν συχνά την +4. Στα βαρύτερα μέλη αποκτά μεγαλύτερη σημασία και η +2, καθώς το εξωτερικό ζεύγος s συμμετέχει λιγότερο εύκολα στους δεσμούς.

Χημικές μορφές

Ενώσεις, ιόντα και υλικά

Σημαντικές χημικές μορφές του στοιχείου «Άνθρακας» περιλαμβάνουν οξείδια, αλογονίδια και υδρίδια. Ανάλογα με τη θέση του στην ομάδα, μπορεί να σχηματίζει ισχυρά ομοιοπολικά δίκτυα ή να εμφανίζει περισσότερο μεταλλική συμπεριφορά και σταθερότερη βαθμίδα οξείδωσης +2.

Φυσική συμπεριφορά

Κατάσταση και αλλαγές φάσης

Σε θερμοκρασία δωματίου η κατάσταση αναφοράς είναι στερεό. Η αναφερόμενη πυκνότητα είναι 1.821 g/cm³. Η πίεση, η καθαρότητα και η κρυσταλλική δομή μπορούν να μεταβάλουν τις μετρούμενες φυσικές τιμές.

Παρουσία και εφαρμογές

Παρουσία και χρήσεις: Άνθρακας

Στη Γη, το στοιχείο «Άνθρακας» απαντά σε ορυκτά, ενώσεις ή στοιχειακή μορφή ανάλογα με τη χημική του δραστικότητα και το γεωχημικό περιβάλλον. Στην πράξη, σημαντικές εφαρμογές που παρουσιάζονται εδώ είναι Μόρια της ζωής, Γραφίτης και Διαμάντι.

Στην πράξη

Παραδείγματα πραγματικών χρήσεων

Μόρια της ζωής

Το στοιχείο «Άνθρακας» αποτελεί βασικό δομικό στοιχείο πολλών μορίων της ζωής.

Γραφίτης

Ο γραφίτης είναι χαρακτηριστική αλλοτροπική μορφή του στοιχείου «Άνθρακας», με δομή που του δίνει ιδιαίτερες ηλεκτρικές και μηχανικές ιδιότητες.

Διαμάντι

Το διαμάντι είναι αλλοτροπική μορφή του στοιχείου «Άνθρακας» με τρισδιάστατο ομοιοπολικό δίκτυο και εξαιρετική σκληρότητα.

Σύνθετα υλικά

Το στοιχείο «Άνθρακας» χρησιμοποιείται σε εφαρμογές που σχετίζονται με «Σύνθετα υλικά», όταν οι φυσικές ή χημικές ιδιότητές του προσφέρουν το κατάλληλο πλεονέκτημα.

Θέση στον περιοδικό πίνακα

Τι δείχνουν τα γειτονικά στοιχεία

Το στοιχείο «Άνθρακας» βρίσκεται στην περίοδο 2 και στην ομάδα 14. Η σύγκριση με τα πραγματικά γειτονικά στοιχεία του πίνακα βοηθά να εξεταστούν τάσεις όπως το ατομικό μέγεθος, η ενέργεια ιοντισμού, η ηλεκτραρνητικότητα και ο χαρακτήρας των χημικών δεσμών.

Δεδομένα αναφοράς

Φυσικές και ατομικές ιδιότητες

Κατηγορίαπολυατομικό αμέταλλο

Κατάσταση σε θερμοκρασία δωματίουΣτερεό

Ηλεκτρονιακές στιβάδες2 · 4

Πυκνότητα1.821 g/cm³

Σημείο τήξης—

Σημείο βρασμού—

Ηλεκτραρνητικότητα Pauling2.55

Πρώτη ενέργεια ιοντισμού1 086 kJ/mol

Ηλεκτρονική συγγένεια121.8 kJ/mol

Οι τιμές αφορούν το στοιχείο ή το ουδέτερο άτομο, όπου αυτό εφαρμόζεται. Τα φυσικά δεδομένα μπορεί να εξαρτώνται από το αλλότροπο, την πίεση και τις συνθήκες μέτρησης.

Ιστορία

Ανακάλυψη και ταυτοποίηση

Το στοιχείο «Άνθρακας» ή υλικά που το περιέχουν ήταν γνωστά από την αρχαιότητα, πολύ πριν από τη σύγχρονη χημεία. Η πρακτική χρήση, η χημική ταυτοποίηση και ο σύγχρονος ορισμός με βάση τον ατομικό αριθμό είναι διαφορετικά ιστορικά στάδια.

Ισότοπα και ατομική μάζα

Πώς η ισοτοπική σύσταση αλλάζει τις τιμές

Η σχετική ατομική μάζα δίνεται ως διάστημα [12.0096, 12.0116]. Τα φυσικά δείγματα μπορεί να διαφέρουν λίγο στις αναλογίες των ισοτόπων, οπότε μία μοναδική δεκαδική τιμή θα έκρυβε αυτή την πραγματική μεταβολή.

Το στοιχείο «Άνθρακας» έχει τουλάχιστον ένα σταθερό ισότοπο. Τα ισότοπα έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων, άρα την ίδια στοιχειακή ταυτότητα, αλλά διαφορετικό αριθμό νετρονίων και διαφορετικές ατομικές μάζες.

Ασφάλεια

Χειρισμός και έκθεση

Οι κίνδυνοι που σχετίζονται με το στοιχείο «Άνθρακας» εξαρτώνται από τη χημική μορφή, τη δόση και την οδό έκθεσης. Το καθαρό στοιχείο, τα ιόντα και οι ενώσεις του μπορεί να έχουν πολύ διαφορετικές βιολογικές και περιβαλλοντικές επιδράσεις, γι’ αυτό πρέπει να χρησιμοποιούνται τα δεδομένα ασφαλείας της συγκεκριμένης ουσίας.