Kémiai elem · adatlap

Szén

A szén 6 rendszámú kémiai elem (C), a 2. periódus 14. csoportjában, a p-mezőben található. Szobahőmérsékleten a referencia szerinti halmazállapot: szilárd. Elektronkonfigurációja: [He] 2s2 2p2.

Rendszám6

Standard atomtömeg[12.0096, 12.0116]

Csoport14

Periódus2

Mezőp

Elektronkonfiguráció[He] 2s2 2p2

Elektronszerkezet

Mi határozza meg a kémiai viselkedését

A 14. csoport elemeinek négy vegyértékelektronjuk van. A könnyebb elemeknél ezért különösen fontos a kovalens kötés, míg a csoportban lefelé haladva nő a fémes jelleg.

A szén [He] 2s2 2p2 elektronkonfigurációja meghatározza a kötésképzésben részt vevő vegyértékelektronok számát és energiáját. Az anyagok és vegyületek tulajdonságait ezután a szerkezet és az oxidációs állapot alakítja.

Kémiai formák

Vegyületek, ionok és anyagok

Az elemi szén allotróp módosulatai közé tartozik a grafit és a gyémánt; a grafén egyetlen grafitszerű rétegnek tekinthető. Vegyületeiben a szén C–C láncokat és gyűrűket, többszörös kötéseket, karbonátokat, szén-dioxidot, szénhidrogéneket és a biokémia molekuláris vázait alkotja.

Fizikai viselkedés

Halmazállapot és fázisátalakulások

A referencia szerinti halmazállapot szobahőmérsékleten szilárd. A megadott sűrűség 1.821 g/cm³. Ha egy fázisátalakulási érték nincs feltüntetve, a viselkedés közönséges nyomáson nem feltétlenül egyértelmű, erősen függhet az allotróp módosulattól, vagy nem áll rendelkezésre megbízható referenciaérték. A nyomás, a tisztaság és a kristályszerkezet módosíthatja a mért fizikai tulajdonságokat.

Előfordulás és felhasználás

A szén előfordulása és felhasználása

A gyakorlatban a szén többek között a következő területeken jelenik meg: Az élet molekulái, Grafit, Gyémánt és Kompozit anyagok.

A gyakorlatban

Konkrét felhasználási példák

Az élet molekulái

A szén adja a fehérjék, szénhidrátok, lipidek, nukleinsavak és sok más biológiai vegyület molekuláris vázát.

Grafit

A grafitos szén ott használható, ahol elektromos vezetőképességre, kenőhatásra vagy hőállóságra van szükség.

Gyémánt

A gyémántot csiszoló- és vágóanyagként használják, mert háromdimenziós kovalens hálózata rendkívül kemény.

Kompozit anyagok

A szén kompozit anyagokban használható a kis tömeg, merevség, szilárdság, hőállóság vagy más célzott tulajdonságok kombinálására.

Helye a periódusos rendszerben

Mit mutatnak a szomszédos elemek

A szén a 2. periódus 14. csoportjában található. A bemutatott környezetben bór és nitrogén között helyezkedik el ugyanabban a periódusban; szilícium közvetlenül alatta található ugyanabban a csoportban. Ezek a helyzetek lehetővé teszik az atomméret, az ionizációs energia és a kötési viselkedés összehasonlítását a közeli elemekkel.

Referenciaadatok

Fizikai és atomi tulajdonságok

Besorolástöbbatomos nemfém

Halmazállapot szobahőmérsékletenszilárd

Elektronhéjak2 · 4

Sűrűség1.821 g/cm³

Olvadáspont—

Forráspont—

Pauling-féle elektronegativitás2.55

Első ionizációs energia1 086 kJ/mol

Elektronaffinitás121.8 kJ/mol

Az értékek az elemre, illetve ahol értelmezhető, a semleges atomra vonatkoznak. A fizikai adatok függhetnek az allotróp módosulattól, a nyomástól és a mérési körülményektől.

Történet

Felfedezés és azonosítás

A szén, illetve széntartalmú anyagok már az ókorban is ismertek voltak, jóval az atomelmélet előtt. A modern értelemben vett elemet a 6-es rendszám határozza meg, ami egyértelműen elkülöníti a korai mesterek által ismert vegyületektől és keverékektől.

Izotópok és atomtömeg

Hogyan befolyásolja az izotópösszetétel az értékeket

A standard atomtömeg a következő intervallummal adható meg: [12.0096, 12.0116]. A természetes minták izotóparányai kissé eltérhetnek, ezért egyetlen univerzális tizedes érték elfedné az anyagok közötti valós különbségeket.

A szén legalább egy stabil izotóppal rendelkezik. Az izotópok protonszáma azonos, ezért ugyanahhoz az elemhez tartoznak, neutronszámuk és atomtömegük azonban különbözik.

Biztonság

Kezelés és expozíció

A szén veszélyei a kémiai formától, a dózistól és az expozíció útjától függenek. Az elemi szén, ionjai és vegyületei nagyon eltérő biológiai és környezeti hatásúak lehetnek, ezért mindig a ténylegesen kezelt anyagra vonatkozó biztonsági adatokat kell ellenőrizni.