Carbono

Carbono (C) , não metálico Elemento químico no Grupo 14 (IVa) do tabela periódica . Embora amplamente distribuído na natureza, o carbono não é particularmente abundante - ele representa apenas cerca de 0,025 por cento do Da terra crosta - ainda assim, forma mais compostos do que todos os outros elementos combinados. Em 1961 o isótopo carbono-12 foi selecionado para substituir oxigênio como o padrão em relação ao qual o pesos atômicos de todos os outros elementos são medidos. O carbono-14, que é radioativo, é o isótopo usado na datação por radiocarbono e radiomarcação.

carbono

carbono Carbono e suas propriedades. Encyclopædia Britannica, Inc.



Propriedades do Elemento
número atômico6
peso atômico12,0096 a 12,0116
ponto de fusão3.550 ° C (6.420 ° F)
ponto de ebulição4.827 ° C (8.721 ° F)
densidade
diamante3,52 g / cm3
grafite2,25 g / cm3
amorfo1,9 g / cm3
estados de oxidação+2, +3, +4
configuração de elétrons1 s doisdois s doisdois p dois

Propriedades e usos

Em uma base de peso, o carbono é o 19º em ordem de abundância elementar na crosta terrestre, e estima-se que haja 3,5 vezes mais carbono átomos como silício átomos no universo. Apenas hidrogênio , hélio , oxigênio , néon , e o nitrogênio são atomicamente mais abundantes no cosmos do que o carbono. O carbono é o produto cósmico da queima do hélio, no qual três núcleos de hélio, peso atômico 4, fundir para produzir um núcleo de carbono, peso atômico 12.



Saiba mais sobre o carbono e por que ele é chamado de elemento da vida

Conheça o carbono e por que ele é chamado de elemento da vida. Conheça o carbono e como ele forma a base da vida. American Chemical Society (um parceiro editorial da Britannica) Veja todos os vídeos para este artigo

o bombardeio de Hiroshima e Nagasaki

Na crosta terrestre, o carbono elementar é um componente secundário. No entanto, carbono compostos (isto é, carbonatos de magnésio e cálcio ) formam minerais comuns (por exemplo, magnesita, dolomita, mármore ou calcário). Coral e as cascas de ostras e amêijoas são principalmente carbonato de cálcio. O carbono é amplamente distribuído como carvão e nos compostos orgânicos que constituir petróleo, gás natural e todos os tecidos vegetais e animais. Uma sequência natural de reações químicas chamada ciclo do carbono - envolvendo a conversão da atmosfera dióxido de carbono para carboidratos pela fotossíntese nas plantas, o consumo desses carboidratos por animais e oxidação deles por meio metabolismo para produzir dióxido de carbono e outros produtos, e o retorno do dióxido de carbono para o atmosfera —É um dos mais importantes de todos os processos biológicos.



O carbono como elemento foi descoberto pela primeira pessoa a lidar com o carvão do fogo. Assim, junto com enxofre , ferro , estanho, chumbo, cobre , mercúrio , prata e ouro, o carbono era um do pequeno grupo de elementos bem conhecido no mundo antigo. A química moderna do carbono data do desenvolvimento de carvão , petróleo e gás natural como combustíveis e da elucidação de sintético química orgânica, ambas substancialmente desenvolvidas desde 1800.

carvão betuminoso

carvão betuminoso Carvão betuminoso. Instituto de Informação Mineral

O carbono elementar existe em várias formas, cada uma com suas próprias características físicas. Duas de suas formas bem definidas, diamante e grafite, são cristalinos em estrutura, mas diferem em propriedades físicas porque os arranjos dos átomos em suas estruturas são diferentes. Uma terceira forma, chamada fulereno , consiste em uma variedade de moléculas composto inteiramente de carbono. Fulerenos esferoidais em gaiola fechada são chamados de buckerminsterfullerenos, ou fulerenos, e os fulerenos cilíndricos são chamados de nanotubos. Uma quarta forma, chamada carbono Q, é cristalina e magnética. Ainda outra forma, chamada amorfo carbono, não tem estrutura cristalina. Outras formas, como negro de fumo, carvão, fuligem , carvão e coque - às vezes são chamados de amorfos, mas o exame de raios-X revelou que essas substâncias possuem um baixo grau de cristalinidade. O diamante e o grafite ocorrem naturalmente na Terra e também podem ser produzidos sinteticamente; eles são quimicamente inertes, mas combinam com oxigênio em altas temperaturas, assim como o carbono amorfo. O fulereno foi descoberto por acaso em 1985 como um produto sintético no decorrer de experimentos de laboratório para simular a química na atmosfera de estrelas gigantes. Posteriormente, descobriu-se que ele ocorre naturalmente em pequenas quantidades na Terra e em meteoritos. Q-carbono também é sintético, mas os cientistas especularam que poderia se formar dentro do ambientes de alguns núcleos planetários.



fulereno

fulereno Duas estruturas de fulereno: um nanotubo de carbono alongado e um buckminsterfullereno esférico, ou fulereno. Encyclopædia Britannica, Inc.

A palavra carbono provavelmente deriva do latim carbo , significando variadamente carvão, carvão vegetal, brasa. O termo diamante , uma corruptela da palavra grega adamas , o invencível, descreve apropriadamente a permanência desta forma cristalizada de carbono, assim como grafite , o nome da outra forma de cristal de carbono, derivado do verbo grego graphein , escrever, reflete sua propriedade de deixar uma marca escura quando esfregada em uma superfície. Antes da descoberta em 1779 de que o grafite quando queimado ar forma dióxido de carbono, o grafite foi confundido com ambos os metal chumbo e uma substância superficialmente semelhante, o mineral molibdenita.

O diamante puro é a substância natural mais dura conhecida e é um mau condutor de eletricidade . O grafite, por outro lado, é um material macio e escorregadio sólido esse é um bom condutor de calor e eletricidade. O carbono como diamante é o mais caro e brilhante de todas as gemas naturais e o mais duro dos abrasivos naturais. O grafite é usado como lubrificante. Na forma microcristalina e quase amorfa, é utilizado como pigmento preto, como adsorvente, como combustível, como enchimento de borracha e, misturado com argila, como grafite de lápis. Como conduz eletricidade, mas não derrete, o grafite também é usado para eletrodos em fornos elétricos e células secas, bem como para fazer cadinhos em que os metais são derretidos. Moléculas de fulereno são promissoras em uma gama de aplicações, incluindo materiais de alta resistência à tração, dispositivos eletrônicos e de armazenamento de energia exclusivos e encapsulamento seguro de gases inflamáveis, como hidrogênio . O carbono Q, que é criado pelo resfriamento rápido de uma amostra de carbono elementar cuja temperatura foi elevada para 4.000 K (3.727 ° C [6.740 ° F]), é mais duro do que o diamante e pode ser usado para fabricar estruturas de diamante (como como filmes de diamante e microagulhas) dentro de sua matriz. O carbono elementar não é tóxico.



Cada uma das formas amorfas de carbono tem seu próprio caráter específico e, portanto, cada uma tem suas próprias aplicações particulares. Todos são produtos da oxidação e outras formas de decomposição de compostos orgânicos. Carvão e coque, por exemplo, são amplamente usados ​​como combustíveis. O carvão vegetal é usado como um agente de absorção e filtragem e como combustível e já foi amplamente utilizado como ingrediente em pólvora . (Carvões são carbono elementar misturado com quantidades variáveis ​​de compostos de carbono. Coque e carvão são quase carbono puro.) Além de seu uso na fabricação de tintas e tintas, o negro de fumo é adicionado à borracha usada em pneus para melhorar suas qualidades de desgaste. O negro de osso, ou carvão animal, pode adsorver gases e corantes de muitos outros materiais.

O carbono, seja elementar ou combinado, é geralmente determinado quantitativamente pela conversão em dióxido de carbono gasoso, que pode então ser absorvido por outros produtos químicos para dar um produto pesável ou uma solução com propriedades ácidas que pode ser titulada.



Produção de carbono elementar

Até 1955 tudo diamantes foram obtidos a partir de depósitos naturais, mais significativos na África Austral, mas ocorrendo também na Brasil , Venezuela, Guiana e Sibéria . A única fonte conhecida no Estados Unidos , dentro Arkansas , não tem importância comercial; nem é a Índia, uma vez uma fonte de diamantes finos, um fornecedor significativo dos dias de hoje. A principal fonte de diamantes é uma rocha peridótica azulada suave chamada kimberlito (após o famoso depósito em Kimberley, África do Sul ), encontrado em estruturas vulcânicas chamadas tubos, mas muitos diamantes ocorrem em depósitos aluviais, presumivelmente resultantes do intemperismo de fontes primárias. Achados isolados em todo o mundo em regiões onde nenhuma fonte é indicada não são incomuns.

kimberlite

kimberlito Kimberlito. Woudloper

Os depósitos naturais são trabalhados por britagem, por gravidade e separações de flotação, e pela remoção de diamantes por seus aderência a uma camada de graxa em uma mesa adequada. O resultado são os seguintes produtos: (1) diamante propriamente dito - pedras de qualidade cristalina cúbica distorcida variando de incolor a vermelho, rosa, azul, verde ou amarelo; (2) bort - cristais escuros minúsculos de qualidade abrasiva, mas não de gema; (3) balas - cristais orientados aleatoriamente de qualidade abrasiva; (4) macles - cristais triangulares em forma de travesseiro que são industrialmente úteis; e (5) carbonado - cristais mistos de diamante-grafite contendo outras impurezas.

A conversão laboratorial bem-sucedida de grafite em diamante foi feita em 1955. O procedimento envolveu o uso simultâneo de pressão e temperatura extremamente altas com ferro como solvente ou catalisador . Posteriormente, cromo, manganês, cobalto , níquel , e tântalo foram substituídos por ferro . Os diamantes sintéticos são agora fabricados em vários países e estão sendo usados ​​cada vez mais no lugar de materiais naturais como abrasivos industriais.

O grafite ocorre naturalmente em muitas áreas, sendo os depósitos de maior importância na China, Índia, Brasil, Turquia, México , Canadá , Rússia e Madagascar. São usadas técnicas de mineração de superfície e profunda, seguidas de flotação, mas a maior parte da grafite comercial é produzida pelo aquecimento de coque de petróleo em um forno elétrico. Uma melhor forma cristalizada, conhecida como grafita pirolítica, é obtida a partir da decomposição de material de baixo peso molecular. hidrocarbonetos pelo calor. Fibras de grafite de considerável resistência à tração são obtidos por carbonização de fibras orgânicas naturais e sintéticas.

Os produtos de carbono são obtidos aquecendo carvão (para dar coque), gás natural (para dar negros) ou material carbonáceo de origem vegetal ou animal, como madeira ou osso (para dar carvão), a temperaturas elevadas na presença de oxigênio insuficiente para permitir a combustão. Os subprodutos voláteis são recuperados e usados ​​separadamente.

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