Análisis:
La historia del descubrimiento del carbono
Se puede decir que el carbono es uno de los primeros elementos en los que entramos los humanos. contacto, y también es el elemento más antiguo utilizado por los humanos. Desde que los humanos aparecieron en la Tierra, hemos estado en contacto con el carbono. Debido a que los rayos queman madera y dejan carbón, quedará carbonilla en los huesos después de quemar al animal. Después de que los humanos aprendieron a hacer fuego, el carbono se convirtió en su "compañero" permanente, por lo que el carbono es un elemento conocido desde la antigüedad. No se puede verificar la fecha exacta del descubrimiento del carbono, pero en la tabla de elementos compilada por Lavoisier A L 1743-1794 en 1789 se puede ver que el carbono apareció como elemento. El carbono jugó un papel importante en el desarrollo de la antigua teoría del flogisto. Según esta teoría, el carbono no es un elemento sino un flogisto puro. Debido a sus estudios sobre la combustión del carbón y otras sustancias químicas, Lavoisier fue el primero en señalar que el carbono era un elemento.
Hay tres alótropos del carbono en la naturaleza: diamante, grafito y C 60. El diamante y el grafito se conocen desde hace mucho tiempo. Después de que Lavoisier realizó experimentos sobre la quema de diamante y grafito, determinó que la combustión de estas dos sustancias produce CO 2 y concluyó que el diamante y el grafito contienen la misma "base", es decir, carbono. Fue Lavoisier quien fue el primero en incluir el carbono en la lista de elementos. El C 60 fue descubierto en 1985 por el químico Harry Kraut de la Universidad Rice de Houston. Es una molécula de carbono estable y esférica compuesta por 60 átomos de carbono. Es el tercer alótropo del carbono, después del diamante y el grafito.
El nombre latino de carbono proviene de la palabra Carbon, que significa “carbón”. Apareció por primera vez en el libro "Nomenclatura química" editado por Lavoisier y otros en 1787. El nombre inglés del carbono es Corbon.
chemfans/05huaxveshihua/C
Carbono
El carbono es un elemento no metálico situado en el segundo grupo periódico de la tabla periódica de elementos. Su símbolo químico es C, su número atómico es 6 y su configuración electrónica es [He]2s22p2. El carbono es un elemento muy común que se encuentra en diversas formas en la atmósfera y la corteza terrestre. La comprensión y utilización del carbono simple tiene una larga historia, y una serie de compuestos orgánicos de carbono son la base de la vida.
La palabra latina es Carbonium, que significa “carbón, carbón vegetal”. El carácter chino "carbono" se compone del carácter "carbono" del carbón y la piedra junto al elemento sólido no metálico, que suena como carbono.
Carácter; función; letra
El carbono elemental suele ser un sólido inodoro e insípido. Las propiedades físicas y químicas del carbono elemental dependen de su estructura cristalina, y su apariencia, densidad y punto de fusión son diferentes. Se sabe que el elemento carbono existe en varios alótropos:
Grafito
Diamante
Fullereno (también conocido como buckyball)
Carbono amorfo ( amorfo, no tiene una forma realmente especial, la estructura interna es grafito)
Nanotubos de carbono (nanotubos de carbono)
El diamante hexagonal (también diamante hexagonal) tiene el mismo tipo de enlace que el diamante, pero los átomos están dispuestos en forma hexagonal.
Grafito Zhao (Piedra Chao, producida por la colisión de grafito y meteoritos, con átomos dispuestos en forma hexagonal)
Estructura de twillita Hg (una estructura hipotética, debido a la forma heptagonal) La apariencia de la capa hexagonal se retuerce en una forma de sillín de "curvatura negativa")
Fibra de carbono (fibra formada al apilar piezas pequeñas en cadenas largas)
Aerogel de carbono (gel de aerogel de carbono, una estructura porosa de densidad extremadamente baja similar al conocido aerogel de sílice).
Nanoespuma de carbono (en forma de telaraña, con estructura fractal, un uno por ciento de la densidad del aerogel de carbono, y ferromagnética).
Las dos sustancias simples más comunes son el diamante de alta dureza y el grafito blando. Sus estructuras cristalinas y tipos de enlace son diferentes. Cada carbono en el diamante tiene una coordenada 4 tetraédrica, similar a un compuesto alifático; cada carbono en el grafito tiene una coordenada 3 triangular, que puede verse como infinitos anillos de benceno fusionados.
Las propiedades químicas del carbono elemental son relativamente estables a temperatura ambiente e insolubles en agua, ácidos diluidos, álcalis diluidos y disolventes orgánicos.
Isótopos
Existen doce isótopos conocidos, que van del carbono 8 al carbono 19. Entre ellos, el carbono 12 y el carbono 13 son estables y el resto son radiactivos. Entre ellos, la vida media del carbono 14 es de más de 5.000 años y los demás, de menos de media hora.
En la naturaleza de la Tierra, el carbono 12 representa el 98,93 de todo el carbono, mientras que el carbono 13 representa el 1,07. El peso atómico del C es el promedio ponderado de las abundancias de los dos isótopos de carbono 12 y carbono 13. En los cálculos, generalmente se toma como 12,05438 0.
El Carbono-12 es una escala de moles definida en el Sistema Internacional de Unidades. El número de átomos contenidos en 12 gramos de carbono-12 es 1 mol. El carbono 14 se utiliza ampliamente para datar antigüedades debido a su larga vida media.
Enlace
Los átomos de carbono son generalmente tetravalentes y requieren cuatro electrones individuales, pero su estado fundamental solo tiene dos electrones individuales, por lo que siempre se requiere hibridación al formar enlaces. El método de hibridación más común es la hibridación sp3, que aprovecha al máximo cuatro electrones de valencia y los distribuye uniformemente en cuatro órbitas, lo que es una hibridación isotrópica. Esta estructura es completamente simétrica. Una vez formado el enlace, es un enlace σ estable. No hay repulsión del par de electrones solitarios y es muy estable. Todos los átomos de carbono del diamante están unidos de esta forma mixta. Los átomos de carbono de los alcanos también entran en esta categoría.
Según sea necesario, los átomos de carbono también se pueden hibridar con sp2 o sp. Ambos métodos ocurren en el caso de un nuevo enlace. El orbital P no hibridado es perpendicular al orbital híbrido y forma un enlace π con el orbital P de los átomos adyacentes. Los átomos de carbono que conectan los dobles enlaces de los alquenos tienen hibridación sp.
Dado que la hibridación sp2 puede hacer que los átomos sean coplanares, cuando aparecen múltiples dobles enlaces, todos los orbitales P perpendiculares al plano molecular pueden superponerse entre sí, formando un sistema conjugado. El benceno es el sistema conjugado más típico y ha perdido algunas propiedades del doble enlace. Todos los átomos de carbono del grafito se encuentran en un gran sistema conjugado, con un átomo de carbono por cada lámina.
Compuesto
Entre los compuestos de carbono, sólo los siguientes compuestos son inorgánicos:
Óxidos de carbono: monóxido de carbono, dióxido de carbono
Carbonato, bicarbonato
Cianuro Serie de pseudohalógenos, pseudohaluros y pseudohaluros: cianuro, óxido de cianógeno y tiocianato.
Otros compuestos que contienen carbono son los compuestos orgánicos. Dado que los enlaces formados por los átomos de carbono son relativamente estables, el número y la disposición de los carbonos en los compuestos orgánicos, así como los tipos y posiciones de los sustituyentes, son muy arbitrarios, lo que da como resultado una gran cantidad de compuestos orgánicos. Entre los compuestos descubiertos por el hombre hasta ahora, los compuestos orgánicos representan la gran mayoría. Las propiedades de los compuestos orgánicos son bastante diferentes a las de los compuestos inorgánicos. Generalmente son inflamables, insolubles en agua y tienen mecanismos de reacción complejos. Ahora han formado una rama independiente de la química orgánica.
Distribuido
El carbono se encuentra en la naturaleza (como en forma de diamante y grafito) y es la fuente más abundante de carbón, petróleo, asfalto, piedra caliza, otros carbonatos y todos los elementos orgánicos. compuestos. El componente principal, el contenido en la corteza terrestre es de aproximadamente 0,027. El carbono es el elemento que representa la mayor proporción del peso seco de los organismos vivos. El carbono también circula en la atmósfera y la estratosfera de la Tierra como dióxido de carbono.
El carbono se encuentra en la mayoría de los cuerpos celestes y en sus atmósferas.
Descubrimiento
Los diamantes y el grafito se conocen desde tiempos prehistóricos. El fullereno fue descubierto en 1985, seguido de una serie de elementos de carbono en diferentes disposiciones.
El isótopo carbono-14 fue descubierto en 1940.
Refinación elemental
Diamantes
Los diamantes, también conocidos como diamantes, se pueden encontrar en depósitos minerales masivos concentrados y, por lo general, contienen impurezas cuando se extraen. Utilice otro polvo de diamante para cortar las impurezas y molerlo hasta obtener productos terminados. Generalmente, la mitad de la calidad se pierde durante el proceso de corte y rectificado.
Grafito
Usos
El carbono y sus compuestos son muy utilizados en la industria y la medicina.
Midiendo el contenido de carbono-14 en un objeto antiguo se puede conocer su edad, lo que se denomina datación por carbono-14.
El grafito se puede utilizar directamente como carbón vegetal, o se puede mezclar con arcilla en una determinada proporción para realizar núcleos de plomo de diferentes durezas. Además de ser decorativos, los diamantes afilan las herramientas de corte. El carbono amorfo se utiliza para absorber gases tóxicos y gases de escape debido a su gran superficie.
Los fullerenos y los nanotubos de carbono son muy útiles para la nanotecnología.
El carbono es uno de los componentes del acero.
El carbono puede combinarse químicamente consigo mismo para formar una gran cantidad de compuestos y es una molécula importante en biología y negocios. La mayoría de las moléculas de los organismos vivos contienen carbono. Los compuestos de carbono generalmente se obtienen a partir de combustibles fósiles, luego se separan y se sintetizan en diversos productos necesarios para la vida, como etileno, plásticos, etc.
Propiedades físicas y químicas
Características generales
Nombre, símbolo, número de serie C, C, 6
Serie no metales
p>
Serie, Período, División de Elementos Serie 14 (IVA), 2, p
Densidad, dureza es 2267 kg/metro cúbico,
0.5 (grafito)
p>10.0 (Diamante)
Color y apariencia Negro (Grafito)
Incoloro (Diamante)
No datos sobre el contenido de la corteza.
Propiedades atómicas
Peso atómico 12.05438 007 unidad de peso atómico
Radio atómico (valor calculado) 70 (67) pm
Radio covalente 77 micras
Radio de Van der Waals 170 pm
Configuración electrónica [helio] 2s22p2
Disposición electrónica de cada nivel de energía 2, 4
Valor de oxidación (óxido) 4,2 (ácido débil)
Estructura cristalina hexagonal (grafito)
Cubo (rombo)
Calidad física
Estado de la materia, sólido (diamagnético)
Punto de fusión 3773 K (3500 grados Celsius)
Punto de ebullición 5100k (4827°c)
El volumen molar es 5,29×10-6m3/mol.
El calor de vaporización es de 355,8 kJ/mol (sublimación)
No hay datos para el calor de fusión (sublimación)
Presión de vapor 0 Pa
La velocidad del sonido es 18350m/s.
Otras propiedades
Electronegatividad 2,55 (escala de Pauling)
Calor específico 710J/(kg·k)
Conductividad 0,061 ×10- 6/ (m ohm)
Conductividad térmica 129 w/(m·k)
La primera energía de ionización es 1086,5 kJ/mol.
La segunda energía de ionización es 2352,6 kJ/mol.
La tercera energía de ionización es 4620,5 kJ/mol.
La cuarta energía de ionización es 6222,7 kJ/mol.
La quinta energía de ionización es 37831 kJ/mol.
La sexta energía de ionización es 47277,0 kJ/mol.
El isótopo más estable
Energía de desintegración de la abundancia de isótopos Vida media modo de desintegración
Producto de desintegración MeV
12C 98,9 estable
p >
13C 1.1 Estable
14C Trace 5730 Beta Decay 0.156 14N
A menos que se especifique lo contrario, se utilizan las Unidades de Referencia Estándar Internacional
Unidades y estándares temperaturas y presiones
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