Elemente Chimice - Carbonul[C] - Baza vietii pe Pamant

  Carbonul are simbolul C, element crucial al existentei organismelor sicare are mai multe aplicati industriale. Numarul atomic al C este 6; elementul este in gr. a IV al sistemului periodic al elementelor.

   Proprietati: 

  Greutatea atomica a C este 12,01115. Cele 3 stari naturale ale carbonului sunt- diamantul, granitul si carbonul amortiu -ele sunt solide cu o temperatura de topire extrem de ridicata si sunt insolubile in toti solventii la temperaturi normale. Proprietatile fizice ale celor 3 tipuri de C nu prea difera din cauza diferentelor in structura cristalina. În diamant, cel mai dur material cunoscut, fiecare atom este in legatura cu alti 4 atomi intr-un schelet 3D, granitul consista in legaturi saptamanale de straturi de atomi care sunt aranjati in hexagon. C amorfiu este caracterizat de un grad scazut de cristalinitate. C amorfiu pur poate fi obtinut prin incalzirea zaharului la 900 grade in absenta aerului. C are abilitatea unica de a face legaturi cu alti atomi de C pentru a forma, lanturi si inele complexe. Aceasta proprietate duce la un numar aproape infinit de compusi ai carbonului cel mai comun element fiind cel care contine C si H2.Primii compusi ai C au fost identificati in materia vie la inceputul sec 19. La temperaturi normale C are o radioactivitate scazuta. La Temperaturi ridicate reactioneaza cu aproape toate metalele pentru a forma carburi, iar cu oxigenul formeaza monoxidul de carbon si dioxidul de carbon. De asemenea carbonul formeaza compusi cu multe elemente nemetalice desi unele ca si C tetraclorid trebuie format indirect. 

 

  Se gaseste: 

  C nu este un element raspandit in natura desi este intr-un procent de 0,025% din atmosfera Pamantului. Se gaseste cel mai des sub forma de carbonat. Co2 este un compus important al atmosferei si este principala sursa de carbon incorporat in materia vie . Plantele folosind fotosinteza transforma Co2 in compusi organici de carbon care este consumat de alte organisme.
C amorfiu se gaseste in grade variabile de puritate in carbuni , cox.
   In 1985 oameni de stiinta au evaporat granit pentru a forma o molecula de carbon stabil format din 60 de molecule de C avand forma unei sfere. Molecula a fost numita buckminsterfullerene.

   Aplicatii stiintifice: 

   Cel mai comun izotop al C este carbon-12 ; in 1961 acest izotop a fost ales pentru a inlocui izotopul oxigenului16 ca standard al greutatii atomice, si a fost data greutatea atomica 12.
   Izotopul C-13 si 4 sunt folosite extensiv ca urme in cercetarile biochimice. C14 este asemenea folosit in tehnica numita datarea cu carbon radioactiv care permite gasirea varstei fosilelor si altor materi organice. C 14 este produs in continuu in atmosfera de razele cosmice si se afla in orice materie vie.Cum carbonul 14 se descompune cu jumatate de viata de 5760 de ani.

 

   SURSA 02

 

   Raspandirea in natura:

  Carbonul este unul dintre elementele cele mai raspandite in natura,desi formeaza numai 0,08% din litosfera. El este un component atat al lumii minerale, cat si al lumii organice.
   In lumea minerala carbonul apare indeosebi sub forma de carbonate.
   In aerul atmosferic carbonul se gaseste sub forma de dioxid de carbon,CO2,insa in concentratii mici(in medie 0,03%). Importanta cea mai mare o are insa carbonul in lumea organica;nu exista organism vegetal sau animal care sa nu contina carbon.De aceea,in trecut,chimia organica a fost definita ca o chimie a carbonului. In natura se poate urmari o circulatie a carbonului care conditioneaza existenta atat a lumii vegetale cat si a lumii animale.In acest circuit,un rol important ii revine dioxidului de carbon.

   Carbonul
   Dioxidul de carbon din atmosfera este sursa din care plantele isi sintetizeaza substanta lor.Asimilatia dioxidului de carbon in plante este un proces fotochimic,foarte complex care poate fi formulat, global,astfel:
CO2 + H2O→(CH2O) + O2

   In acest caz (CH2O) reprezinta un hidrat de carbon ipotetic (si nu formaldehida),tinand seama ca in procesul de fotosinteza rezulta amidonul,un compus macromolecular provenit din glucoza ,C6H12O6.
Asimilatia dioxidului de carbon in plante este o reactie endoterma; energia necesara furnizata de energia solara este transmisa sistemului chimic prin intermediul clorofilei din plante.

   Plantele servesc drep hrana animalelor.Prin respiratia plantelor si animalelor,o parte din CO2 din atmosfera este in continua regenerare.La acesta mai contribuie si dioxidul de carbon provenit din putrezirea cadavrelor si plantelor. O alta sursa de alimentare a mediului cu CO2 o reprezinta arderile de combustibili. Desigur in curs de secole si milenii ,o parte din CO2 a fost scos din circulatie,ca urmare a formarii,in mari si oceane,a zacamintelor de carbonat de calciu din resturi (schelete,cochilii,etc.) de animale moarte.
   Carbonul sa gaseste in natura si in stare elementara,si anume sub forma celor doua stari alotropice:diamantul si grafitul, cum si sub forma diferitelor varietati de carbuni de pamant. 

 

   SURSA 03

 

   Dintre toate elementele din tabelul periodic, carbonul este cel mai remarcabil si este uneori numit baza vietii pe Pamint.
   In tabelul periodic carbonul este situat in perioada a 2-a, grupa a 4-a. Are doua straturi de electroni, pe stratul exterior (al doilea) avind 4 ele-ctroni. Numarul maxim de electroni pe cel de-al doilea strat (L) al unui element este opt, astfel incit la carbon ultimul strat nu este complet ocupat de electroni. Aceasta inseamna ca el poate forma o varietate de legaturi covalente cu alte elemente-pina la patru legaturi simple, una sau doua legaturi duble, sau o legatura tripla.
   De exemplu, carbonul formeaza cu usurinta legaturi cu hidrogenul, oxigenul, azotul, sulful si fosforul, precum si alte elemente cunoscute sub numele de halogeni, cum sunt clorul, bromul, fluorul. Insa proprietile sale unice sunt datorate capacitatii sale de a forma legaturi cu o catena aproape nelimitata de alti atomi de carbon.

   Organic si anorganic
   Carbonul apare in natura in doua forme cristaline, diamantul si grafitul. In grafit, atomii de carbon sunt legati in straturi de hexagoane. Aceste hexagoane contin doar trei din cele patru legaturi de carbon posibile, astfel exista electroni nelegati care se misca liber in structura cristalina. Din aceasta cauza grafitul este un bun conduc- tor de electricitate. Straturile sunt ti- nute laolalta doar prin forte relativ slabe. Ele pot aluneca una peste alta, astfel incit pulberea de grafit este un excelent lubrifiant uscat.
   Pe de alta parte, la diamante toate cele patru legaturi covalente sunt folosite, iesind din fiecare atom intr-o structura tridimensionala rigida. Datorita acestui fapt, diamantul este cea mai dura substanta naturala.
   Mangalul, obtinut prin incalzirea lemnului in absenta aerului, este format in cea mai mare parte din grafit, dar are o structura foarte deschisa cu o zona de suprafata mare. Carbunele contine o proportie mica de carbon liber, dar incalzit formeaza cocsul, in care 90% este carbon intr-un amestec de forme moleculare.
   Recent s-a descoperit o molecula in forma de minge de fotbal, formata din 60 de atomi de carbon, in anumiti produsi de combustie. S-au descoperit si alte variante: de exemplu, C70 este o molecula mai mare dar similara. Acest grup este cunoscut sub numele de fullerene. 

 

sursa:ipedia.ro