Węgiel

Węgiel



Nazwa Węgiel

Nazwa łacińska Carboneum

Symbol C

Liczba atomowa 6

Masa atomowa 12,011

Temperatura topnienia 3550C

Temperatura wrzenia 4827C

Gęstość względna 1,9 (bezpostaciowy)

2,25 (grafit)

3,52 (diament)

Stopnie utlenienia II,IV,-IV

Najpospolitsza struktura krystaliczna pierwiastka Konfiguracja elektronowa [He]2s22p2



* Wszystkie odmiany węgla, z wyjątkiem izotopów promieniotwrczych, były znane już w starożytnościi

* Wgiel ma trzy odmiany alotropowe: węgiel bezpostaciowy, grafit i diament



_____Węgiel zajmuje szóste miejsce, jeżeli chodzi o rozpowszechnienie we Wszechświecie. Spośród pierwiastków występujących na Ziemi w stanie stałym to właśnie węgiel jest najbardziej rozpowszechniony we Wszechświecie.

_____W atmosferze ziemskiej występują dwa gazy zawierające wgiel: dwutlenek węgla i metan.

_____Węgiel ma podstawowe znaczenie dla życia roślin i zwierząt na Ziemi. Każda żywa komórka jest zbudowana z cząsteczek zawierających atomy węgla i wodoru. Struktura każdej cząsteczki organicznej - od komórki ludzkiego mózgu do benzyny - jest oparta na atomach węgla.

Właściwości

_____Węgiel rozpoczyna grupę IVA (14) układu okresowego pierwiastków. Z tlenem wiąże się powoli w temperaturze pokojowej, szybciej w temperaturze umiarkowanie wysokiej, błyskawicznie natomiast w temperaturze czerwonego żaru. Większość metali można otrzymać przez ogrzewanie ich tlenków z węglem. Na przykład żelazo otrzymuje się przez redukcję jego tlenku koksem.

_____Węgiel ma trzy ogólnie znane odmiany alotropowe: węgiel bezpostaciowy, grafit i diament. Jednej odmiany węgla nie można przekształcić w inną po prostu przez zmianę temperatury, co jest możliwe w przypadku odmian alotropowych innych pierwiastków.

Otrzymywanie

_____Elementarny węgiel wydobywa się na ogół z ziemi, zwykle jako węgiel kopalny, lecz również jako grafit i diament. Te naturalne formy węgla nie zawsze nadają się do praktycznego wykorzystania, opracowano więc przemysłowe metody ich przekształcania, umożliwiające otrzymanie pożądanego produktu.

_____Koks jest produktem zawierającym do 94% węgla. Co roku wytwarza się znaczne jego ilości, by zaspokoić potrzeby metalurgii. Koks otrzymuje się przez ogrzewanie węgla kamiennego w piecach bez dostępu powietrza. Po rozkładzie zanieczyszczeń i odgazowaniu pozostaje prawie czysty węgiel.

Związki

_____Tlenek węgla, CO, jest powszechnie znany jako trujący gaz powstający w wyniku niecałkowitego spalania węgla lub paliw węglowodorowych, np. gazu ziemnego i benzyny.

_____Tlenek węgla można otrzymać w laboratorium w wyniku reakcji między kwasem mrówkowym a stężonym kwasem siarkowym. Jej produkty to tlenek węgla i rozcieńczony kwas siarkowy:

HCOOH + H2SO4 ---> CO + H2SO4*H2O

_____Czterochlorek węgla (tetrachlorometan, (CCl4), popularny środek do prania na sucho , otrzymuje się na skalę przemysłową w wyniku reakcji między dwusiarczkiem węgla a chlorem:

CS2 + 3Cl2 ---> CCl4 + S2Cl2

_____Dichlorodifluorometan, CCl2F2, znany jako freon-12, to bardzo popularny czynnik chłodniczy. Na skalę przemysłową otrzymuje się go w wyniku reakcji trichlorofluorometanu (CCl3F), czyli freonu-11, z fluorowodorem (HF):

CCl3F + HF ---> CCl2F2 + HCl

Izotopy

_____W przyrodzie występuje głównie węgiel-12; trochę więcej niż 1% jest węgla-13. Pozostałe izotopy są promieniotwórcze; mają one, z wyjątkiem węgla-14, bardzo krótkie okresy połowicznego zaniku.

Izotop Rozpowszechnienie

w przyrodzie Okres

połowicznego

zaniku Typ

rozpadu

9C _____ 127ms B+, alfa

10C _____ 19,3s B+

11C _____ 20,3min B+

12C 98,9% _____ _____

13C 1,10% _____ _____

14C _____ 5730 lat B-

15C _____ 2,45s B-

_____Promieniotwórczy węgiel-14 to znane narzędzie do oznaczania wieku próbek geologicznych i artefaktów archeologicznych. Metoda ta, zwana datowaniem radiowęglowym, umożliwia dość dokładne określanie wieku obiektów sprzed 500 - 50 000 lat.