Химический элемент · справочная страница

Углерод

Углерод (C) — химический элемент с атомным номером 6. Он расположен в периоде 2, группа 14, p-блоке. При комнатной температуре это твёрдое вещество. Атомный номер равен числу протонов в ядре и однозначно определяет элемент.

Атомный номер6

Стандартная атомная масса[12.0096, 12.0116]

Группа14

Период2

Блокp

Электронная конфигурация[He] 2s2 2p2

Электронная структура

Что определяет химические свойства

Углерод находится в группе 14 и имеет четыре валентных электрона. Для лёгких элементов особенно важны ковалентные связи, а вниз по группе металлический характер возрастает.

Конфигурация [He] 2s2 2p2 помогает понять, почему в этой группе встречаются сетчатые, молекулярные и более металлические структуры.

Химические формы

Соединения, ионы и материалы

Углерод образует разнообразные соединения, свойства которых зависят от степени окисления и типа связи. Среди важных классов могут быть оксиды, галогениды, гидриды, соли и координационные соединения.

Физические свойства

Состояние и фазовые переходы

При комнатной температуре элемент находится в твёрдом состоянии. Плотность: 1.821 g/cm³. Измеряемые физические величины могут зависеть от давления, чистоты образца и кристаллической структуры.

Распространённость и применение

Где встречается и как применяется углерод?

Углерод образует основу органических молекул и существует также в виде графита и алмаза. Он важен для сталей, электродов и композитов.

На практике

Примеры реального применения

Молекулы живых организмов

В области «Молекулы живых организмов» применяют элемент «Углерод» или его соединения, используя подходящие химические, физические или изотопные свойства; конкретная роль зависит от материала и конструкции.

Графит

В области «Графит» применяют элемент «Углерод» или его соединения, используя подходящие химические, физические или изотопные свойства; конкретная роль зависит от материала и конструкции.

Алмаз

В области «Алмаз» применяют элемент «Углерод» или его соединения, используя подходящие химические, физические или изотопные свойства; конкретная роль зависит от материала и конструкции.

Композитные материалы

Элемент «Углерод» или его соединения помогают задавать твёрдость, цвет, термостойкость, оптические свойства или химическую устойчивость материала.

Положение в таблице

Что показывают соседние элементы

Углерод находится в периоде 2, группе 14 и p-блоке; классификация: многоатомный неметалл. Сравнение с элементами той же группы показывает сходство валентной электронной структуры, а движение по периоду — закономерные изменения радиуса, энергии ионизации, электроотрицательности и характера связей.

Справочные данные

Физические и атомные свойства

Классификациямногоатомный неметалл

Состояние при комнатной температуретвёрдое

Электронные оболочки2 · 4

Плотность1.821 g/cm³

Температура плавления—

Температура кипения—

Электроотрицательность по Полингу2.55

Первая энергия ионизации1 086 kJ/mol

Сродство к электрону121.8 kJ/mol

Значения относятся к элементу или нейтральному атому там, где это уместно. Физические величины могут зависеть от аллотропной формы, давления, чистоты и условий измерения.

История

Открытие и идентификация

Углерод или материалы, содержащие этот элемент, были известны задолго до современной химии. Практическое использование, распознавание химической природы и современная идентификация по атомному номеру относятся к разным историческим этапам.

Изотопы и атомная масса

Как изотопный состав влияет на значения

Стандартная атомная масса задаётся интервалом [12.0096, 12.0116]. Изотопный состав природных образцов может немного различаться, поэтому одно десятичное значение скрыло бы реальную вариабельность.

Углерод имеет как минимум один стабильный изотоп. Все изотопы имеют одинаковое число протонов, но различаются числом нейтронов и массой атома.

Безопасность

Обращение и воздействие

Риски при работе с элементом «Углерод» зависят от химической формы, дозы и пути воздействия. Чистый элемент, его ионы и соединения могут существенно различаться по биологическому и экологическому действию, поэтому ориентируются на данные для конкретного вещества.