Karbon

Egenskaper og bruker

På en vekt grunnlag, karbon er 19. i rekkefølgen av elemental overflod i jordskorpen, og det er anslått å være 3,5 ganger så mange c-atomer som silisium atomer i universet. Bare hydrogen, helium, oksygen, neon, og nitrogen er atomically mer rikelig i kosmos enn karbon. Carbon er den kosmiske produkt av den «brennende» av helium, der tre heliumkjerner, atomic vekt 4, sikring for å produsere en karbon-kjernen, atomvekt 12.,

– >

I jordskorpen av Jorden, elementært karbon er en mindre komponent. Imidlertid, karbonforbindelser (dvs., karbonater av magnesium og kalsium) form vanlige mineraler (f.eks.,, magnesite, dolomitt, marmor, eller kalkstein). Koraller og skjell av østers og muslinger er først og fremst kalsium karbonat. Karbon er distribuert som kull og i organiske forbindelser som utgjør petroleum, naturgass, og alle vegetabilsk og animalsk vev., En naturlig sekvens av kjemiske reaksjoner som kalles karbon syklus—involverer konvertering av atmosfærisk karbondioksid til karbohydrater av fotosyntesen i planter, forbruket av disse karbohydrater av dyr og oksidasjon av dem gjennom stoffskiftet å produsere karbondioksid og andre produkter, og avkastningen av karbondioksid til atmosfæren—er en av de mest viktige av alle biologiske prosesser.

Karbon som et element ble oppdaget av den første personen til å håndtere kull fra ilden., Dermed, sammen med svovel, jern, tinn, bly, kobber, kvikksølv, sølv og gull, karbon var en av en liten gruppe av elementer godt kjent i den antikke verden. Moderne karbon kjemi datoer fra utvikling av kull, olje og naturgass som brensel og fra klarlegging av syntetisk organisk kjemi, både betydelig utviklet seg siden 1800-tallet.

– >

Elementært karbon finnes i flere former, som hver har sin egen fysiske egenskaper. To av godt definerte former, diamant og grafitt, er krystallinsk struktur, men de har forskjellige fysiske egenskaper fordi ordninger av atomene i sine strukturer er ulike. En tredje form, kalt fullerene, består av en lang rekke molekyler som består av karbon., Spheroidal, lukket-buret fullerenes er kalt buckerminsterfullerenes, eller «buckyballs,» og sylindriske fullerenes er kalt nanotubes. En fjerde form, kalt Q-karbon, er krystallklart og magnetisk. Ennå en annen form, som kalles amorfe karbon, har ingen krystallinsk struktur. Andre former, for eksempel karbon-svart, koksgrå, lampblack, kull og koks—noen ganger kalles amorfe, men X-ray undersøkelse har avdekket at disse stoffene har en lav grad av crystallinity., Diamant og grafitt forekommer naturlig på Jorden, og de kan også bli produsert syntetisk; de er kjemisk inert, men må kombineres med oksygen ved høy temperatur, akkurat som amorfe karbon gjør. Fullerene var serendipitously oppdaget i 1985 som et syntetisk produkt i løpet av laboratorie-eksperimenter for å simulere kjemien i atmosfæren av gigantiske stjerner. Det ble senere funnet å forekomme naturlig i små mengder på Jorden og i meteoritter. Q-karbon er også syntetisk, men forskere har spekulert i at det kan dannes i varme miljøer av noen planetarisk kjerner.,

The word carbon probably derives from the Latin carbo, meaning variously «coal,” «charcoal,” «ember.,»Begrepet diamond, en forvanskning av det greske ordet adamas, «invincible,» treffende beskriver varighet av dette krystallisert form av karbon, akkurat som grafitt, navn på andre crystal form av karbon som stammer fra det greske verbet graphein, «å skrive», gjenspeiler dens egenskap av å forlate en mørk mark når gnidd på en overflate. Før oppdagelsen i 1779 at grafitt når de brennes i luften danner karbondioksid, grafitt ble forvirret med både metall bly og en overfladisk lignende stoff, mineral molybdenite.,

Ren diamant er det hardeste naturlig forekommende stoff som er kjent og er en dårlig leder av elektrisitet. Grafitt, på den annen side, er en myk, glatt og fast at det er en god dirigent for både varme og elektrisitet. Karbon som diamond er den mest kostbare og strålende av alle naturlige edelstener og den vanskeligste av de naturlig forekommende slipemidler. Grafitt brukes som glidemiddel. I mikrokrystallinsk og nesten formløse form, det er brukt som en svart pigment, som en adsorbent, som drivstoff, som en filler for gummi, og blandet med leire, som «leder» av blyanter., Fordi det leder strøm, men som ikke smelter, grafitt er også brukt til elektroder i elektriske ovner og tørker celler, så vel som for å gjøre digler som metaller er smeltet. Molekyler av fullerene vis løftet i en rekke programmer, inkludert høy-strekk-styrke materialer, unike elektroniske og energi-lagring enheter, og trygg innkapsling av brennbare gasser, som for eksempel hydrogen., Q-karbon, som er opprettet ved rask avkjøling et utvalg av elementært karbon hvis temperaturen har blitt oppdratt til 4000 K (3,727 °C ), er hardere enn diamant, og det kan bli brukt til å produsere diamond strukturer (for eksempel diamond filmer og microneedles) i sin matrise. Elementært karbon er giftig.

Hver av «formløse» former av karbon som har sin egen karakter, og dermed, hver har sine egne spesielle bruksområder. Alle er produkter av oksidasjon og andre former for nedbrytning av organiske forbindelser. Kull og koks, for eksempel, er mye brukt som brensel., Kull brukes som en absorptive og filtrering agent og som drivstoff, og var en gang mye brukt som en ingrediens i krutt. (Kull er elementært karbon blandet med varierende mengder av karbonforbindelser. Koks og kull er nesten rent karbon.) I tillegg til å kunne brukes i å lage blekk og maling, carbon black er lagt til gummi som brukes i dekk for å forbedre sin iført kvaliteter. Bein svart, eller animalsk kull, kan adsorbere gasser og fargestoffer fra mange andre materialer.,

Karbon, enten elemental eller kombinert, er vanligvis bestemmes kvantitativt ved konvertering til karbondioksid gass, som kan bli absorbert av andre kjemikalier for å gi enten et weighable produkt eller en løsning med sure egenskaper som kan være titrated.