Węgiel - C

Węgiel - 6C

Pełny tekst artykułu dostępny jest dla zarejestrowanych użytkowników

Pierwiastek znany od czasów prehistorycznych. Nazwa wywodzi się z łaciny carbo - węgiel drzewny.

Pod względem rozpowszechnienia w skorupie ziemskiej zajmuje czternaste miejsce z 0,08%. Głównie występuje w postaci węglanów oraz wolnego CO2. Węgle kopalne nie są czystą postacią tego pierwiastka, a produktami mineralizacji drewna. Najstarszym węglem kopalnym (pod względem czasu powstania) jest antracyt zawierający 92% C. Następnie węgiel kamienny - 85%, brunatny - 70% i torf do 50% C.

Czysty węgiel występuje w kilku odmianach alotropowych. Najważniejsze z nich to: grafit, diament i karbin. Ze względu na strukturę krystaliczną ich właściwości fizyczne znacznie się różnią. W diamencie, każdy z atomów węgla połączony jest z czterema innymi tworząc bardzo sztywną i wytrzymałą strukturę, będącą faktycznie jedną wielką cząsteczkę. Jest najtrwalszym znanym w przyrodzie minerałem. Czysty diament jest izolatorem domieszkowany wykazuje cechy półprzewodnika. Kryształy diamentu są bezbarwnymi, przezroczystymi kryształami o gęstości 3,51 g/cm . Są jednocześnie bardzo twarde i kruche. Niewielkie domieszki powodują zabarwienia kryształu (znane są również czarne diamenty).

Grafit to najczęściej spotykana forma węgla. Atomy tej formy węgla tworzą luźno połączone ze sobą płaszczyzny zbudowane z sześciokątów. Sadza (bezpostaciowy węgiel), koks, węgiel drzewny są różnymi formami grafitu o większym lub mniejszym uporządkowaniu i wielkości kryształów. Grafit tworzy ciemnoszarą, łuskowatą, łatwo łupliwą masę, lekko tłustawą w dotyku. Dobrze przewodzi prąd i ciepło. Przemiana grafitu w diament zachodzi przy wysokim ciśnieniu i temperaturze.

Trzecią, niedawno poznaną formą węgla jest tzw. karbin. Atomy węgla w tej odmianie tworzą ze sobą długie łańcuchy. Znane są dwa ich rodzaje, o podwójnym i mieszanym wiązaniu. W pierwszym przypadku pomiędzy atomami węgla występują podwójne wiązania, w drugim, naprzemiennie pojedyncze i podwójne. W naturze karbiny znaleziono w kraterze meteorytowym w Niemczech.

Inną ciekawą postacią węgla są niedawno odkryte tzw. fullereny. Są to sferyczne układy atomów węgla zbudowane z kilkudziesięciu atomów węgla. Podejrzewa się występowanie takich struktur w przestrzeni kosmicznej.

Węgiel ma najwyższą ze wszystkich pierwiastków temperaturę topnienia (ok. 3700°C). W temperaturze pokojowej charakteryzuje się słabą reaktywnością. W wysokiej temperaturze reaguje bezpośrednio z większością pierwiastków. Węgiel, ze względu na tendencję do tworzenia skomplikowanych struktur, tworzy wielką grupę związków na bazie węglowodorów (miliony). Związkami tymi zajmuje się praktycznie odrębna dyscyplina chemii, zwana chemią organiczną.

Węgiel występuje w stanie wolnym w postaci grafitu i diamentu. Jest składnikiem materii ożywionej i minerałów. Większość ważniejszych skał to sole kwasu węglowego (np. kreda). Węgiel kamienny jest pozostałością roślin karbońskich, ropa naftow i gaz ziemny to głównie produkty rozkładu organizmów zwierzęcych. W atmosferze i oceanach występuje głównie jako dwutlenek węgla. Głównym źródłem diamentów są złoża w Rosji i RPA. Naturalny, "czysty" grafit występuje m.in. na Cejlonie, Madagaskarze i w Kalifornii, a w postaci węgla kamiennego - na całym świecie. W wierzchniej warstwie skorupy ziemskiej (litosfera, hydrosfera, atmosfera) zajmuje pod względem występowania ok. 14 miejsca (procenty wagowe).

Pełny artyluł dostępny jest dla zarejestrowanych użytkowników.

Free Joomla! templates by Engine Templates