Grunnstoff · referanseark

Karbon

Karbon (C) er grunnstoff 6, et ikke-metalll i gruppe 14 og periode 2. Fire valenselektroner gjør sterke C–C-bindinger, kjeder, ringer og nettverk mulige — fra organisk kjemi til gravit og diamant.

Atomnummer6

Standard atomvekt[12.0096, 12.0116]

Gruppe14

Periode2

Blokkp

Elektronkonfigurasjon[He] 2s2 2p2

Elektronstruktur

Hva styrer kjemien?

Grunnstoffene i gruppe 14 har fire valenselektroner. Hos de lettere medlemmer dominerer kovalente bindinger; lenger ned i gruppen blir den metalliske karakter tydeligere.

For karbon viser konfigurationen [He] 2s2 2p2, hvor mange ytterste elektroner der kan inngå i binding. Forskelle i struktur og oksidasjonstrinn kan derfor give svært ulike materialer og forbindelser.

Kjemiske former

Forbindelser, ioner og materialer

Elementært karbon forekommer i allotroper som gravit og diamant, mens graven tilsvarer et enkelt gravitlignende lag. I forbindelser kan karbon danne kjeder, ringe, multiple bindinger, karbonater, karbondioksid, hydrokarboner og de molekylære skjeletter i biokjemien.

Fysisk oppførsel

Tilstand og faseoverganger

Referansetilstanden ved romtemperatur er fast stoff. Den oppgitte tettheten er 1.821 g/cm³. Trykk, renhet, allotropi og krystallstruktur kan forskyde målte fysiske verdier.

Forekomst og bruk

Hvor karbon finnes og brukes

Karbon finnes i levende molekylr, gravit, diamant, karbondioksid og mange mineraler og materialer. Bruksområdene spenner fra elektroder og stål til kompositter og diamantverktøy.

I praksis

Konkrete bruksområder

Livets molekylr

Karbon danner de molekylære skjeletter i proteiner, karbohydrater, lipider, nukleinsyrer og mange andre biologiske forbindelser.

Gravit

I gravit er karbonatomer bundet i lag. Strukturen gir elektrisk ledningsevne og gjør det mulig for lagene å glide relativt let mod hinanden.

Diamant

I diamant danner karbon et tredimensionelt nettverk av sterke kovalente bindinger. Det forklarer den høye hardhet og brukn i slibe- og skæreverktøy.

Kompositmaterialer

Karbon spiller en rolle i kompositmaterialer. Den relevante egenskapen avhenger av den kjemiske form, sammensetningen og materialet eller prosessen, der grunnstoffet inngår.

Plassering i periodesystemet

Hva naboene forteller

Karbon ligger i periode 2, gruppe 14 og p-blokken. Det viste nabolaget omfatter blant annet Boron, Nitrogen, Aluminium, Silisium. Sammenligning med disse grunnstoffene gjør det lettere å følge trender i atomstørrelse, ioniseringsenergi, elektronegativitet og binding.

Referansedata

Fysiske og atomære egenskaper

Klassifiseringpolyatomisk ikke-metall

Tilstand ved romtemperaturfast stoff

Elektronskall2 · 4

Tetthet1.821 g/cm³

Smeltepunkt—

Kokepunkt—

Pauling-elektronegativitet2.55

Første ioniseringsenergi1 086 kJ/mol

Elektronavfinitet121.8 kJ/mol

Verdiene beskriver grunnstoffet eller det nøytrale atom, der det er relevant. Fysiske data kan avhenge av allotropi, trykk, renhet og måleforhold.

Historie

Oppdagelse og identifikasjon

Karbon eller materialer som inneholder grunnstoffet, var kjent i oldtiden, lenge før den moderne kjemi. Tidlig materialbruk, kjemisk identifikasjon og den senere definisjon via atomnummer er ulike historiske trinn.

Isotoper

Hvordan isotopsammensetningen endrer tallene

Standard atomvekten oppgis som intervallet [12.0096, 12.0116]. Naturlige prøver kan variere noe i isotopforhold, så én fast desimalverdi ville skjule reell variasjon.

Karbon har minst én stabil isotop. Isotoper har samme antalll protoner og er derfor samme grunnstoff, men de har ulikt antalll nøytroner og ulik atommasse.

Sikkerhet

Håndtering og eksponering

Risikoen ved karbon avhenger av kjemisk form, dose og eksponeringsvei. Grunnstoffet, ionene og forbindelsene det danner kan ha svært ulike biologiske og miljømessige virkninger; sikkerhetsdata skall derfor vurderes for det konkrete stoffet.