Información detallada del carbono (elemento no metálico)

El carbono es un elemento no metálico situado en el grupo IVA, el segundo período de la tabla periódica de elementos. Su símbolo químico es C, su número atómico es 6 y su configuración electrónica es He2s22p2. El carbono es un elemento muy común que existe en muchas formas en la atmósfera y la corteza terrestre. El elemento carbono ha sido reconocido y utilizado por la gente durante mucho tiempo, y una serie de compuestos de carbono (la materia orgánica) son la base de la vida. La palabra latina es Carbonium, que significa "carbón, carbón vegetal". El carácter chino "carbono" se compone de la palabra "carbón" para el carbón vegetal y la palabra "piedra" para los elementos sólidos no metálicos, derivada de la pronunciación de la palabra "carbón". Introducción básica Nombre chino: Carbono Nombre extranjero: Carbono Símbolo del elemento: C Número atómico: 6 Peso atómico: 12,01 Tipo de elemento: Elemento no metálico Campo de la química, campo de la informática, campo de la química Propiedades El elemento carbono suele ser un sólido inodoro e insípido. Las propiedades físicas y químicas del carbono elemental dependen de su estructura cristalina, siendo diferente aspecto, densidad, punto de fusión, etc. Se sabe que la sustancia elemental del carbono existe en forma de varios alótropos: grafito diamante fullerenos (también conocidos como buckybolas) carbono amorfo (amorfo, no es un alótropo real, la estructura interna es grafito) nanotubo de carbono (nanotubo de carbono) diamante hexagonal ( Lonsdaleita, que tiene el mismo tipo de enlace que el diamante, pero los átomos están dispuestos en forma hexagonal, también conocido como diamante hexagonal) Caoita (producida cuando el grafito choca con meteoritos, tiene una forma hexagonal Disposición atómica estampada) Estructura de schwarzita (Schwarzita, una estructura imaginaria en la que las capas hexagonales se retuercen en una forma de silla de montar de "curvatura negativa" debido a la aparición de heptágonos) Carbono filamentoso (Schwarzita, formado apilando pequeños trozos en largas cadenas de fibras) Aerogeles de carbono (Aerogeles de carbono, estructuras porosas con densidad extremadamente baja , similar al conocido gel de sílice) Nanoespuma de carbono (estructura fractal en forma de araña, la densidad es 100% de los aerogeles de carbono) uno, ferromagnético) Las dos sustancias simples más comunes son el diamante de alta dureza y el grafito blando y resbaladizo. Las estructuras cristalinas y los tipos de enlaces son diferentes. Cada carbono en el diamante tiene 4 coordenadas tetraédricas, similar a un compuesto alifático. Cada carbono en el grafito tiene 3 coordenadas triangulares, que pueden considerarse como infinitos anillos de benceno fusionados. Las propiedades químicas del carbono elemental son relativamente estables a temperatura ambiente y son insolubles en agua, ácidos diluidos, álcalis diluidos y disolventes orgánicos. Isótopos Actualmente existen doce isótopos conocidos, que van desde el carbono 8 al carbono 19. Entre ellos, el carbono 12 y el carbono 13 son estables, y el resto son radiactivos. Entre ellos, el carbono 14 tiene una vida media de más de 5.000 años. los demás Todo en menos de media hora. En la naturaleza de la Tierra, el carbono 12 representa el 98,93% de todo el carbono y 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 13, y generalmente se toma como 12,01 en los cálculos. El carbono-12 es la medida por la que se define el mol en el Sistema Internacional de Unidades, siendo un mol el número de átomos contenidos en 12 gramos de carbono-12. El carbono 14 se utiliza ampliamente para datar antigüedades debido a su larga vida media. Características de enlace: Los átomos de carbono son generalmente tetravalentes, lo que requiere 4 electrones individuales, pero su estado fundamental solo tiene 2 electrones individuales, por lo que siempre se requiere hibridación al formar enlaces. El método de hibridación más común es la hibridación sp3. Los cuatro electrones de valencia se utilizan por completo y se distribuyen uniformemente en los cuatro orbitales, lo que constituye una hibridación igual. Esta estructura es completamente simétrica una vez formado el enlace, es un enlace σ estable y no hay repulsión de pares de electrones solitarios, lo que lo hace muy estable. Todos los átomos de carbono del diamante están unidos de esta manera híbrida. Los átomos de carbono de los alcanos también entran en esta categoría. Los átomos de carbono también pueden tener hibridación sp2 o sp según sea necesario. Estos dos métodos ocurren en el caso de enlaces múltiples. El orbital p no hibridado es perpendicular al orbital híbrido y forma un enlace π con el orbital p del átomo adyacente. Los átomos de carbono conectados a dobles enlaces en los alquenos tienen hibridación sp. Dado que la hibridación sp2 puede hacer que los átomos sean planos, cuando aparecen múltiples dobles enlaces, todos los orbitales p perpendiculares al plano molecular pueden superponerse entre sí para formar un sistema de yugo.

El benceno es el sistema de yugo más típico, que ha perdido algunas propiedades del doble enlace. Todos los átomos de carbono del grafito se encuentran en un gran sistema de yugo, uno en cada hoja. Entre los compuestos de carbono, sólo los siguientes compuestos son inorgánicos: Óxidos de carbono: monóxido de carbono, dióxido de carbono, carbonato, bicarbonato cianuro Una serie de pseudohalógenos y sus pseudohaluros, pseudohalatos: cianuro, oxicianuro, azufre El cianógeno y otros compuestos que contienen carbono son todos orgánicos compuestos. 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 cantidad extremadamente grande de compuestos orgánicos entre los compuestos descubiertos actualmente. humanos, la materia orgánica representa la gran mayoría. Las propiedades de las sustancias orgánicas son muy diferentes a las de las sustancias inorgánicas. Generalmente son inflamables, poco solubles en agua y tienen mecanismos de reacción complejos. Actualmente han formado una rama independiente: la química orgánica. Forma de existencia: el carbono existe en la naturaleza (como en forma de diamante y grafito). Es el componente más importante del carbón, el petróleo, el asfalto, la piedra caliza y otros carbonatos y de todos los compuestos orgánicos. 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 Tierra en forma de dióxido de carbono en la atmósfera y la estratosfera. El carbono está presente en la mayoría de los cuerpos celestes y sus atmósferas. Descubrimiento El hombre conoce el diamante y el grafito desde tiempos prehistóricos. El fullereno fue descubierto en 1985, y desde entonces se han descubierto una serie de elementos de carbono con diferentes disposiciones. El isótopo carbono-14 fue descubierto en 1940. Refinación de sustancias simples Diamante El diamante, es decir, el diamante, se puede encontrar en depósitos minerales masivos concentrados y, por lo general, contiene impurezas cuando se extrae. Utilice polvo de diamante adicional para eliminar las impurezas y pulirlo para darle forma y obtener el producto terminado. Generalmente la mitad de la calidad se pierde durante el proceso de corte y rectificado. Usos del grafito El carbono y sus compuestos se utilizan ampliamente en la industria y la medicina. Medir el contenido de carbono 14 en artefactos antiguos puede determinar su edad. Esto se llama datación por carbono 14. El grafito se puede utilizar directamente como carbón vegetal o se puede mezclar con arcilla en una determinada proporción para fabricar núcleos de plomo de diferentes durezas. Además de ser decorativos, los diamantes también afilan las herramientas de corte. El carbono amorfo se utiliza para absorber gases tóxicos y gases de escape debido a su superficie extremadamente grande. Los fullerenos y los nanotubos de carbono son extremadamente 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, que son moléculas de importancia biológica y comercial. La mayoría de las moléculas de los seres vivos contienen carbono. Los compuestos de carbono generalmente se obtienen de combustibles fósiles y luego se separan y sintetizan en diversos productos necesarios para la producción y la vida, como etileno, plásticos, etc.

Propiedades generales Nombre de propiedad física y química: Símbolo de carbono: C Número atómico: 6 Masa atómica relativa: 12.0107 Propiedades atómicas: Número de período no metálico: 2 Área de familia de elementos: Grupo IVA Densidad: 2267 kg/m3, Dureza: 0,5 (grafito) 10,0 (Diamante) Color y apariencia: negro (grafito); incoloro (diamante) Contenido de la corteza: (ppm) 4800 Propiedades atómicas Peso atómico 12,0107 Unidad de peso atómico Radio atómico (valor calculado) 70 (67) pm ***Radio de valencia 77 pm Radio de Van der Waals 170 pm Configuración electrónica [helio] 2s22p2 Disposición de los electrones en cada nivel de energía 2,4 Valencia de oxidación (óxido) 4,2 (débilmente ácido) Estructura cristalina hexagonal (grafito) cúbica (diamante) Propiedades físicas Estado del material Sólido estado (diamagnético) Punto de fusión 3773 K (3500 °C) Punto de ebullición 5100 K (4827 °C) Volumen molar 5,29×10-6m3/mol Calor de vaporización 355,8 kJ/mol (sublimación) No hay datos sobre el calor de fusión (sublimación) Presión de vapor 0 Pa Velocidad del sonido 18350 m/ s Otras propiedades Electronegatividad 2,55 (escala de Pauling) Calor específico 710 J/(kg·K) Conductividad eléctrica 0,061×10-6/(metro ohmio) Conductividad térmica 129 W/(m·K) Primera energía de ionización 1086,5 kJ/mol Segunda energía de ionización 2352,6 kJ/mol Tercera energía de ionización 4620,5 kJ/mol Cuarta energía de ionización 6222,7 kJ/mol Quinta energía de ionización 37831 kJ/mol Sexta energía de ionización 47277,0 kJ/mol Isótopo más estable Vida media de abundancia de isótopos Modo de desintegración Energía de desintegración MeV Producto de desintegración 12C 98,9 Estable 13C 1,1 Estable 14C Traza 5730 desintegración beta 0,156 14N (Nota: se utilizan unidades SI y temperatura y presión del aire estándar a menos que se indique lo contrario). Símbolo del elemento: C Nombre en inglés: Carbono Nombre chino: Relativo Masa atómica del carbono: 12,011 Valencia común: -4, 2, 4 Electronegatividad: 2,55 Configuración electrónica periférica: 2s2 2p2 Configuración electrónica extranuclear: 2, 4 Isótopos y radiación: C- 11[20,3m] *C-12 C-13 C -14[5730y] C-15[2.5s] Energía de afinidad electrónica: 121,85 KJ·mol-1 Energía de primera ionización: 1086 KJ·mol-1 Energía de segunda ionización: 2353 KJ·mol-1 Energía de tercera ionización: 4621 KJ·mol -1 Densidad elemental: 3,51 (diamante)/2,25 (grafito) g/cm3 Punto de fusión elemental: 3550,0 (diamante)/3500,0 (grafito) ℃ Punto de ebullición elemental: 4827,0 ℃ Radio atómico: 0,91 Angstrom Radio iónico: 0,16(4) Angstrom Radio de valencia: 0,77 Angstrom Compuestos comunes: Varios compuestos orgánicos CaC2 H2CO3 CO2 CO NaCO3 NaHCO3 Descubridor: Descubierto en la antigüedad Hora: 0 Ubicación: Nombre desconocido Origen: Latín: carbo (carbón). Descripción del elemento: Los alótropos incluyen diamante y grafito. Es el sexto elemento más abundante en el universo. Fuente del elemento: se obtiene quemando materia orgánica en condiciones de insuficiencia de oxígeno. Usos del elemento: el coque se utiliza en la fabricación de hierro, el carbón activado se utiliza en la filtración y tiene una amplia gama de otros usos. El isótopo radiactivo carbono-14 se utiliza para fechar artefactos antiguos. En el campo de la informática, Carbon es una de las interfaces de programación de aplicaciones (API) del sistema operativo de las computadoras Apple (la era Macintosh, no la era actual Mac OS X).

Carbon, Cocoa, Toolbox, POSIX y JAVA son las cinco API principales de Mac OS X. En comparación con Cocoa, Carbon es una API de lenguaje de programación no orientada a objetos (procesal), mientras que Cocoa es una API de lenguaje de programación orientada a objetos (Orientada a objetos). Carbon es una API de nivel inferior que Cocoa y es más similar a la API Win32 del sistema operativo Microsoft Windows. Los programas que llaman a Carbon pueden utilizar una variedad de lenguajes de programación, incluidos C y C. Cocoa solo puede admitir Objective-C y Java. En proceso de pasar de la plataforma Power PC a la plataforma Intel. Los programas que utilizan Carbon requieren más modificaciones que los programas que utilizan Cocoa.