Pierwiastek chemiczny · karta referencyjna

Węgiel

Węgiel to pierwiastek o liczbie atomowej 6 (C), położony w okresie 2, grupie 14 i bloku p. Stan odniesienia w temperaturze pokojowej: ciało stałe. Konfiguracja elektronowa: [He] 2s2 2p2.

Liczba atomowa6

Standardowa masa atomowa[12.0096, 12.0116]

Grupa14

Okres2

Blokp

Konfiguracja elektronowa[He] 2s2 2p2

Budowa elektronowa

Co steruje jego chemią

Pierwiastki grupy 14 mają cztery elektrony walencyjne. U lżejszych członów szczególnie ważne są wiązania kowalencyjne, a w dół grupy wyraźnie rośnie charakter metaliczny.

Konfiguracja elektronowa atomu to [He] 2s2 2p2. Liczba i energia elektronów walencyjnych wpływają na tworzenie wiązań, typowe stopnie utlenienia oraz podobieństwa z sąsiednimi pierwiastkami.

Formy chemiczne

Związki, jony i materiały

Węgiel występuje w kilku odmianach alotropowych, między innymi jako grafit i diament. W związkach tworzy łańcuchy i pierścienie C–C, wiązania wielokrotne, węglany, dwutlenek węgla, węglowodory i szkielety cząsteczek biologicznych.

Zachowanie fizyczne

Stan skupienia i przemiany fazowe

W temperaturze pokojowej stanem odniesienia jest ciało stałe. Podawana gęstość wynosi 1.821 g/cm³. Ciśnienie, czystość próbki i struktura krystaliczna mogą wpływać na mierzone właściwości fizyczne.

Występowanie i zastosowania

Gdzie występuje i do czego jest używany

W praktyce najważniejsze konteksty występowania i zastosowań to: Cząsteczki życia, Grafit, Diament oraz Materiały kompozytowe.

W praktyce

Konkretne przykłady zastosowań

Cząsteczki życia

Atomy węgla tworzą szkielety białek, cukrów, lipidów, kwasów nukleinowych i wielu innych związków biologicznych.

Grafit

Warstwowa struktura grafitu łączy dobre przewodnictwo elektryczne z łatwym poślizgiem warstw, dlatego materiał znajduje zastosowanie między innymi w elektrodach i jako środek smarny.

Diament

Trójwymiarowa sieć silnych wiązań C–C nadaje diamentowi wyjątkową twardość i wysoką przewodność cieplną.

Materiały kompozytowe

W tym zastosowaniu wykorzystuje się właściwości chemiczne lub fizyczne tego pierwiastka i jego związków, dobrane do konkretnych wymagań materiału lub procesu.

Położenie w układzie okresowym

Co mówią sąsiednie pierwiastki

Pierwiastek znajduje się w okresie 2 i grupie 14. W jego rzeczywistym otoczeniu w układzie okresowym widać między innymi: Bor, Węgiel, Azot, Glin, Krzem, Fosfor. Porównanie tych pozycji pomaga zrozumieć zmiany promienia atomowego, energii jonizacji, elektronów walencyjnych i sposobów tworzenia wiązań.

Dane referencyjne

Właściwości fizyczne i atomowe

Klasyfikacjaniemetal wieloatomowy

Stan w temperaturze pokojowejciało stałe

Powłoki elektronowe2 · 4

Gęstość1.821 g/cm³

Temperatura topnienia—

Temperatura wrzenia—

Elektroujemność Paulinga2.55

Pierwsza energia jonizacji1 086 kJ/mol

Powinowactwo elektronowe121.8 kJ/mol

Wartości opisują pierwiastek lub atom obojętny tam, gdzie ma to zastosowanie. Dane fizyczne mogą zależeć od odmiany alotropowej, ciśnienia i warunków pomiaru.

Historia

Odkrycie i identyfikacja

Pierwiastek albo materiały go zawierające były znane i wykorzystywane już w starożytności, na długo przed powstaniem nowoczesnej teorii atomowej. Dawne zastosowania, późniejsze rozpoznanie chemiczne i współczesna definicja przez liczbę atomową to odrębne etapy historii.

Izotopy i masa atomowa

Jak skład izotopowy zmienia liczby

Standardowa masa atomowa jest podawana jako przedział [12.0096, 12.0116]. Udziały izotopów w naturalnych próbkach mogą się nieznacznie różnić, dlatego pojedyncza wartość dziesiętna nie oddawałaby rzeczywistej zmienności.

Pierwiastek ma co najmniej jeden trwały izotop. Izotopy mają tę samą liczbę protonów, lecz różną liczbę neutronów, dlatego zachowują tożsamość chemiczną pierwiastka, ale różnią się masą atomową.

Bezpieczeństwo

Postępowanie i narażenie

Ryzyko zależy od postaci chemicznej, dawki i drogi narażenia. Czysty pierwiastek, jego jony i związki mogą mieć bardzo różne działanie biologiczne i środowiskowe, dlatego należy korzystać z danych bezpieczeństwa dla konkretnej substancji.