Transcript W*giel- Pierwiastek chemiczny

Nazwa
 Symbol
 Liczba atomowa
 Masa atomowa
 Temperatura topnienia
 Temperatura wrzenia
 Stopnie utlenienia

Węgiel
C
6
12,011
3550oC
4827oC
II, IV, VI

Węgiel (C, łac. carboneum) –
pierwiastek chemiczny o liczbie
atomowej 6, niemetal z bloku s układu
okresowego. Należy do grupy 14.
Posiada cztery elektrony walencyjne.
Węgiel nie należy do dziesięciu pierwiastków
najbardziej rozpowszechnionych na Ziemi,
ustępując pod tym względem nawet mniej
pospolitemu tytanowi. Zajmuje natomiast
szóste miejsce, jeżeli chodzi o
rozpowszechnienie we Wszechświecie.
Spośród pierwiastków występujących na
Ziemi w stanie stałym to właśnie węgiel jest
najbardziej rozpowszechniony we
Wszechświecie.
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.

Istnieją trzy naturalnie występujące
izotopy węgla, 12C oraz 13C są stabilne,
natomiast izotop 14C jest
promieniotwórczy o czasie
połowicznego rozpadu równym około
5700 lat. Węgiel jest jednym z niewielu
pierwiastków znanych w starożytności.
Jako pierwszy polską nazwę – węgiel –
zaproponował Filip Walter.
Tlenek węgla, CO, jest powszechnie
znany jako trujący gaz powstający w
wyniku niecałkowitego spalania węgla
lub paliw węglowodorowych, np. gazu
ziemnego i benzyny. Źle wentylowane
piece i gazy spalinowe w zamkniętych
pomieszczeniach są przyczyną wielu
śmiertelnych wypadków.

Spośród wszystkich znanych pierwiastków węgiel zasługuje na szczególną uwagę, gdyż
ze względu na specyficzną budowę i właściwości jego atomu odznacza się jedyną w
swoim rodzaju zdolnością tworzenia takich trwałych struktur, których inne pierwiastki
tworzyć nie mogą. Promień atomowy węgla wynosi 77 pikometrów, atomy węgla
zalicza się więc do atomów o najmniejszych rozmiarach. Ma to bardzo istotny wpływ na
właściwości chemiczne węgla, gdyż elektrony walencyjne znajdują się blisko jądra
atomowego. Analizując wartości energii jonizacji widzimy, że elektronów tych nie może
być więcej niż cztery, co zostało uwidocznione w zapisie konfiguracji elektronowej.
Jakkolwiek poszczególne wartości każdej z czterech pierwszych energii jonizacji nie są
bardzo duże, to jednak ich suma (około 14 300 kJ/mol) ma zbyt wielką wartość, by od
atomu węgla mogły się oderwać wszystkie cztery elektrony walencyjne w wyniku
oddziaływania atomów innych pierwiastków. Dla porównania suma pierwszych trzech
energii jonizacji glinu (około 5 100 kJ/mol) jest prawie trzykrotnie mniejsza. Z drugiej strony
ładunek dodatni jądra atomowego węgla, przy jednoczesnym zagęszczeniu wokół
niego ładunku ujemnego elektronów, jest zbyt mały, by do atomu węgla mogły się
przyłączyć cztery elektrony potrzebne do wypełnienia orbitali zewnętrznej powłoki
elektronowej. Wynika stąd, że węgiel w związkach chemicznych nie będzie występował
w formie jonów dodatnich ani ujemnych, lecz atomy węgla muszą tworzyć wiązania
atomowe.
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. Koks
rozdrabnia się na kawałki o średnicy 2 – 10 cm.
Grafit stanowi bardziej trwałą w
zwykłych warunkach odmianę
krystaliczną węgla. Istnieją jednak
możliwości przekształcenia grafitu w
diament, ale wymaga to ogrzewania do
temperatury 3300 K pod ciśnieniem
rzędu 106 atmosfer. Natomiast diament
ogrzewany pod zwykłym ciśnieniem
przekształca się w grafit.

Znanych jest kilka odmian alotropowych
węgla, z czego najbardziej znane to grafit oraz
diament. Właściwości fizyczne węgla zależą od
odmiany w jakiej występuje. Na przykład
diament jest przezroczysty, natomiast grafit jest
nieprzezroczysty i czarny. Diament jest jednym z
najtwardszych materiałów na ziemi, podczas
gdy grafitem można narysować kreskę na
papierze. Diament ma bardzo niskie
przewodnictwo właściwe, a grafit jest dobrym
przewodnikiem elektrycznym. Diament posiada
najwyższą przewodność cieplną z wszystkich
znanych materiałów w warunkach
normalnych.

Wszystkie odmiany alotropowe węgla są w
warunkach normalnych ciałami stałymi.
Innymi odmianami alotropowymi węgla są:
fuleren oraz formy poliynowe. Niektórzy
uważają też, że jego odmianami
alotropowymi są: nanocebulka, nanorurka,
nanopianka, karbin, choć są to raczej
nazwy struktur supramolekularnych, niż
odmiany alotropowe w pełnym tego słowa
znaczeniu.

Naturalna zawartość izotopu 14C
wykorzystywana jest do tzw. datowania
radiowęglowego. W czasie życia w
organizmie żywym przyswajane są
związki z węglem 14C i odkładane
wewnątrz tkanek. Po śmierci węgiel
rozpada się. Podczas określania wieku
organizmu mierzy się proporcję węgla
14C do całkowitej ilości węgla.

Grafit jest stosowany w poligrafii do
produkcji ołówków oraz jako jedna z
elektrod w spawalnictwie. Diament jest
kamieniem szlachetnym stosowanym w
jubilerstwie oraz ze względu na swoją
wysoką twardość w urządzeniach
pomiarowych, narzędziach do skrawania,
zwłaszcza szlifowania i wiercenia. Węgiel
bezpostaciowy jest używany w medycynie
oraz jako węgiel aktywny do procesów
filtracji i oczyszczania.
Wykonał :
 Kacper Dzięgiel
 Klasa I e
