Egenskaper av karbon som et kjemisk element

vitenskap

Egenskaper av karbon som et kjemisk element

I tillegg til karbon, den viktigste undergruppen av Gruppe IVInkluderer også silisium, germanium, tinn og bly. Målinger nedover atomer i klasse øker, blir valenselektronene av tiltrekningen svekket, slik at de metalliske egenskapene er forbedret og svakere ikke-metallisk. Karbon og silisium er ikke-metalliske, de gjenværende elementene er metaller.

instruksjon

På det ytre elektronlaget, karbon, som andreelementer i sin undergruppe har 4 elektroner. Konfigurasjonen av det eksterne elektronlaget er uttrykt ved formelen 2s (2) 2p (2). På grunn av to uparbeide elektroner, kan karbon utvise valens II. I den eksiterte tilstand av et elektron overføres fra den s-p-sublag for å undersjikt, og øker til en valens IV.

Den flyktige hydrogenforbindelsen av karbon er metanCH4, den eneste stabil forbindelse mellom alle undergrupper (i motsetning til SiH4, GeH4, SnH4 og PbH4). Lavere karbonmonoksid CO er et ikke-saltdannende oksyd, og det høyeste oksydet av CO2 er surt. Den tilsvarer en svak karbonsyre H2CO3.

Siden karbon refererer til ikke-metaller,forbindelser med andre elementer, kan det utvise både positive og negative oksidasjonstilstander. Således, i forbindelser med en mer elektronegative elementer, slik som oksygen, klor, er dets oksydasjonsgrad positiv: CO (2), CO2 (4), CCI4 (4), og med et mindre elektronegativt - for eksempel hydrogen og metallene - er negativ: CH4 (-4), Mg2C (-4).

I det periodiske systemet med Mendeleev-elementer er karbon under ordinært nummer 6, i den andre perioden. Den har en relativ atommasse på 12. Den elektroniske formelen er 1s (2) 2s (2) 2p (2).

Oftest har karbonet en valens likIV. På grunn av den høye ioniseringsenergien og lavaffinitetsenergien for et elektron, er dannelsen av ioner, positive eller negative, ikke karakteristisk for den. Vanligvis danner karbon kovalente bindinger. Karbonatomer er også i stand til å kombinere med hverandre for å danne lange karbonkjeder, lineære og forgrenede.

I naturen kan karbon finnes både ifri form, og i form av tilkoblinger. To allotrope modifikasjoner av fri karbon er kjent: diamant og grafitt. Kalkstein, kritt og marmor har formelen CaCO3, dolomitt - CaCO3 ∙ MgCO3. Karbonforbindelser er hovedkomponentene i naturgass og olje. Alle organiske stoffer er også basert på dette elementet, og i form av karbondioksid ligger CO2-karbon i jordens atmosfære.

Diamant og grafitt, allotrope modifikasjoner av karbon,sterkt avvike fra hverandre i deres fysiske egenskaper. Så, en diamant er en gjennomsiktig, veldig hard og sterk krystall, krystallgitteret har en tetrahedral struktur. Det er ingen ledige elektroner i den, så diamanten fører ingen elektrisk strøm. Grafitt er et mørkgrå, mykt stoff med metallisk glans. Dens krystallgitter har en kompleks lagdelt struktur, og tilstedeværelsen av frie elektroner i den bestemmer grafittens elektriske ledningsevne.

Under normale forhold er karbonet kjemiskmaloaktiven, men når de oppvarmes det reagerer med mange enkle og komplekse forbindelser, som åpenbarer egenskaper av både reduksjonsmiddel og oksidasjonsmiddel. Som et reduksjonsmiddel reagerer med oksygen, svovel og halogener: C + O2 = CO2 (overskudd av oksygen), 2C + O2 = 2CO (mangel på oksygen), C + 2S = CS2 (karbondisulfid), C + 2Cl2 = CCI4 (karbontetraklorid).

Karbon gjenvinner metaller og ikke-metaller fra deres oksider, som aktivt brukes i metallurgi: C + CuO = Cu + CO, 2C + PbO2 = Pb + 2CO.

Vanndamp som passeres gjennom det oppvarmede kullet gir en vanngass - en blanding av hydrogen og karbonmonoksid (II): C + H2O = CO + H2. Denne gassen brukes til syntese av stoffer som metanol.

Oksidasjonsegenskaper av karbon er manifestert i reaksjoner med metaller og hydrogen. Som et resultat, er metallkarbider dannes og metan: 4Al + 3C = Al4C3 (aluminiumkarbid), Ca + 2C = CaC2 (kalsiumkarbid), C + 2H2↔CH4.