Karbon i naturen hvor den er funnet og hvordan, egenskaper, bruk



den karbon i naturen Den finnes i diamanter, olje og graffiti, blant mange andre scenarier. Dette kjemiske elementet okkuperer det sjette stedet i det periodiske bordet og befinner seg i den horisontale rad eller periode 2 og kolonne 14. Det er ikke-metallisk og tetravalent; det vil si, du kan etablere 4 kjemiske bindinger av delte elektroner eller kovalente bindinger.

Karbon er elementet med størst overflod i jordskorpen. Dette overflod, unike mangfold i dannelsen av organiske forbindelser og deres eksepsjonelle evne til å danne makromolekyler eller polymerer til de temperaturer som vanligvis påtreffes på jorden, ikke tjene som et felles element i alle livsformer kjente.

Karbon eksisterer i naturen som et kjemisk element uten å kombinere i form av grafitt og diamant. Men for det meste er det kombinert for å danne kjemiske karbonforbindelser, for eksempel kalsiumkarbonat (CaCO).3) og andre forbindelser i petroleum og naturgass.

Det danner også flere mineraler som antrasitt, kull, brunkul og torv. Karbonens største betydning er at den utgjør den såkalte "byggeblokken av livet" og er tilstede i alle levende organismer.

index

  • 1 Hvor er karbon funnet og i hvilken form?
    • 1.1 Krystallformer
    • 1.2 Amorfe former
    • 1.3 Olje, naturgass og bitumen
  • 2 Fysiske og kjemiske egenskaper
    • 2.1 Kjemisk symbol
    • 2.2 atomnummer
    • 2.3 Fysisk tilstand
    • 2,4 farge
    • 2,5 atommasse
    • 2.6 Smeltepunkt
    • 2,7 kokepunkt
    • 2,8 tetthet
    • 2,9 Løselighet
    • 2.10 Elektronisk konfigurasjon
    • 2.11 Antall elektroner i ytre eller valenslag
    • 2.12 Koblingskapasitet
    • 2,13 Catenación
  • 3 Biogeokjemisk syklus
    • 3.1 Fotosyntese
    • 3.2 Puste og nedbrytning
    • 3.3 Geologiske prosesser
    • 3.4 Interferens av menneskelig aktivitet
  • 4 bruksområder
    • 4.1 Olje og naturgass
    • 4.2 Grafitt
    • 4.3 Diamant
    • 4.4 Antrasitt
    • 4.5 Stenkull
    • 4.6 Brunkul
    • 4,7 torv
  • 5 referanser

Hvor er karbon funnet og i hvilken form?

I tillegg til å være den kjemiske komponenten som er felles for alle livsformer, er karbon i naturen til stede i tre krystallinske former: diamant, grafitt og fulleren.

Det finnes også flere amorfe mineralformer av kull (antrasitt, brunkul, kull, torv), flytende former (olietyper) og brus (naturgass).

Krystallformer

I de krystallinske formene blir karbonatomer sammen med å danne bestilte mønstre med geometrisk romlig utforming.

grafitt

Det er et mykt faststoff av sort farge med glans eller metallisk glans og varmebestandig (ildfast). Den krystallinske strukturen presenterer karbonatomer som er forbundet i sekskantede ringer som i sin tur går sammen til å danne ark.

Grafitt innskudd er knappe og har blitt funnet i Kina, India, Brasil, Nord-Korea og Canada.

diamant

Det er et veldig hardt solidt, gjennomsiktig for passasje av lys og mye tettere enn grafitt: verdien av tettheten av diamanten er tilsvarende nesten dobbelt så stor som grafitt.

Karbonatomer i diamanten går sammen i tetrahedral geometri. På samme måte er diamanten dannet av grafitt underkastet forhold med meget høye temperaturer og trykk (3000 °C og 100 000 atm).

De fleste av diamantene ligger mellom 140 og 190 km dypt i mantelen. Gjennom dype vulkanske utbrudd kan magma transportere dem til avstander nær overflaten.

Det er diamantforekomster i Afrika (Namibia, Ghana, Den demokratiske republikken Kongo, Sierra Leone og Sør-Afrika), Amerika (Brasil, Colombia, Venezuela, Guyana, Peru), Oseania (Australia) og Asia (India).

fullerener

De er molekylære former for karbon som danner klynger med 60 og 70 karbonatomer i nesten sfæriske molekyler, som ligner fotballkuler.

Det er også fullerener mindre enn 20 karbonatomer. Noen former for fullerener inkluderer karbonnanorør og karbonfibre.

Amorfe former

I amorfe former forener ikke karbonatomene, som utgjør en ordnet og vanlig krystallinsk struktur. I stedet inneholder de selv urenheter fra andre elementer.

antrasitt

Det er den eldste kull metamorfisk (som kommer fra bergarter modifiserende effekter med hensyn til temperatur, trykk eller kjemisk innvirkning av fluider) siden dannelsen går tilbake til den primære eller paleozoikum Era, karbon perioden.

Antrasitt er den amorfe karbonformen som har et høyere innhold av dette elementet: mellom 86 og 95%. Det er grå-svart og metallisk glans, og den er tung og kompakt.

Generelt finnes antrasitt i områder med geologisk deformasjon og utgjør omtrent 1% av verdens kullreserver.

Geografisk finnes den i Canada, USA, Sør-Afrika, Frankrike, Storbritannia, Tyskland, Russland, Kina, Australia og Colombia.

Stenkull

Det er et mineralsk kull, sedimentær berg av organisk opprinnelse, hvis formasjon stammer fra paleozoiske og mesozoiske epoker. Den har et karboninnhold mellom 75 og 85%.

Det er svart, det er preget av å være ugjennomsiktig og har et matt og fettete utseende, da det har et høyt innhold av bituminøse stoffer. Det dannes ved kompresjon av brunkul i Paleozoic-perioden, i karbon og perioder.

Det er den mest omfattende kullformen på planeten. Det er store kullavsetninger i USA, Storbritannia, Tyskland, Russland og Kina.

brunkull

Det er et fossilt mineralkull dannet i tertiær alder fra torv ved kompresjon (høytrykk). Den har et lavere karboninnhold enn kull, mellom 70 og 80%.

Det er et lite kompakt materiale, krummende (karakteristisk som skiller det fra andre karbonmineraler), brun eller svart. Dens konsistens ligner den av tre og dens karboninnhold varierer fra 60 til 75%.

Det er et lettbrennstoff, med lavt kaloriverdi og lavere vanninnhold enn torv.

Det er viktige brunkulminer i Tyskland, Russland, Tsjekkia, Italia (Veneto-regionen, Toscana, Umbria) og Sardinia. I Spania er brunkuldeavsetningene i Asturias, Andorra, Zaragoza og La Coruña.

torv

Det er et materiale av organisk opprinnelse hvis formasjon kommer fra den kvaternære æra, mye nyere enn den forrige kullen.

Den er en brunaktig gul farge og fremstår som en lavdensitets svampemasse, hvor du kan se plantesteder fra stedet der den oppsto.

I motsetning til den tidligere nevnte kull, torv er ikke fra karboniseringsprosesser av tremateriale eller tre, men i hovedsak er dannet ved akkumulering av planter og urter i myrområder musgos- gjennom et karbonise prosessen er ikke fullført.

Torv har høyt vanninnhold; Av denne grunn krever det tørking og komprimering før bruk.

Den har et lavt karboninnhold (bare 55%); derfor har den en lav energiværdi. Ved forbrenning er askestoffet rikelig og gir mye røyk.

Det er viktige torvdeposisjoner i Chile, Argentina (Tierra del Fuego), Spania (Espinosa de Cerrato, Palencia), Tyskland, Danmark, Holland, Russland, Frankrike.

Olje, naturgass og bitumen

Olje (fra latin petrae, som betyr "stein"; og oleum, som betyr "olje", "rock olje") er en blanding av mange organiske forbindelser -Den mest hydrokarboner produsert ved anaerob bakteriell nedbrytning (i fravær av oksygen) av organisk materiale.

Den dannet i undergrunnen, i store dyp og under spesielle forhold både fysisk (høytrykk og temperatur) og kjemisk (tilstedeværelse av spesifikke katalysatorforbindelser) i en prosess som tok millioner av år.

Under denne prosess C og H befridd for organiske stoffer og sluttet igjen rekombinere til å danne et stort antall hydrokarboner blir blandet i henhold til deres egenskaper, danner naturgass, olje og bitumen.

Oljefeltene på planeten ligger hovedsakelig i Venezuela, Saudi-Arabia, Irak, Iran, Kuwait, De forente arabiske emirater, Russland, Libya, Nigeria og Canada.

Det finnes naturgassreserver i Russland, Iran, Venezuela, Qatar, USA, Saudi Arabia og De forente arabiske emirater, blant annet.

Fysiske og kjemiske egenskaper

Blant karbonegenskapene kan vi nevne følgende:

Kjemisk symbol

C.

Atomnummer

6.

Fysisk tilstand

Fast, under normale forhold med trykk og temperatur (1 atmosfære og 25 °C).

farge

Grå (grafitt) og gjennomsiktig (diamant).

Atommasse

12,011 g / mol.

Smeltepunkt

500 °C.

Kokepunkt

827 °C.

tetthet

2,62 g / cm3.

løselighet

Uoppløselig i vann, oppløselig i karbontetraklorid-CCl4.

Elektronisk konfigurasjon

1s2 2s2 2p2.

Antall elektroner i ytre lag eller valens

4.

Linkkapasitet

4.

kjededannelse

Det har evnen til å danne kjemiske forbindelser i lange kjeder.

Biogeokjemisk syklus

Kullsyklusen er en sirkulær biogeokjemisk prosess hvorved karbon kan utveksles mellom biosfæren, atmosfæren, hydrokfæren og den jordiske litosfæren.

Kunnskapen om denne cykliske karbonprosessen på jorden gjør det mulig å demonstrere menneskelig handling på denne syklusen og dens konsekvenser for globale klimaendringer.

Karbon kan sirkulere mellom hav og andre vannformer, samt mellom litosfæren, i jord og undergrunn, i atmosfæren og i biosfæren. I atmosfæren og hydrokfæren finnes karbon i gassform som CO2 (karbondioksid).

fotosyntese

Karbonet i atmosfæren er fanget av de jordbaserte og akvatiske organismer i økosystemene (fotosyntetiske organismer).

Fotosyntese tillater en kjemisk reaksjon mellom CO å forekomme2 og vann, formidlet av solenergi og klorofyll fra planter, for å produsere karbohydrater eller sukkerarter. Denne prosessen forvandler enkle molekyler med lavt CO-energiinnhold2, H2O og oksygen O2, i komplekse molekylære former av høy energi, som er sukkerarter.

De heterotrofe organismer - som ikke kan utføre fotosyntesen og som er forbrukerne i økosystemene - oppnår karbon og energi når de foder seg til produsentene og andre forbrukere.

Åndedrettsvern og nedbrytning

Åndedrettsvern og nedbrytning er biologiske prosesser som frigjør karbon til omgivelsene i form av CO2 eller CH4 (metan produsert i den anaerobe dekomponering, det vil si i fravær av oksygen).

Geologiske prosesser

Gjennom geologiske prosesser og som en konsekvens av tidens gang, kan karbon av anaerob nedbrytning omdannes til fossile brensler som olje, naturgass og kull. På samme måte er karbon også en del av andre mineraler og bergarter.

Forstyrrelse av menneskelig aktivitet

Når mannen bruker brenning av fossile brensler for energi, kommer karbonet tilbake til atmosfæren i form av store mengder CO2 som ikke kan assimileres av den naturlige biogeokjemiske syklusen av karbon.

Dette overskytende CO2 produsert av menneskelig aktivitet negativt påvirker likevekt karbonsyklusen og er den viktigste årsaken til global oppvarming.

søknader

Bruken av karbon og dens forbindelser er ekstremt variert. Den mest fremragende med følgende:

Olje og naturgass

Den viktigste økonomiske bruk av karbon er vist i bruk som en hydrokarbon fossilt brensel, slik som methan gass og olje.

Oljen destilleres i raffinerier for å oppnå multiple derivater slik som bensin, diesel, kerosen, asfalt, smøremidler, oppløsningsmidler og andre, som igjen er brukt i den petrokjemiske industri som produserer råstoff for plast, gjødningsmidler, legemidler og malinger , blant annet.

grafitt

Grafitt brukes i følgende handlinger:

- Det brukes til fremstilling av blyanter, blandet med leire.

- Det er en del av produksjonen av ildfaste murstein og crucibles, varmebestandig.

- I forskjellige mekaniske enheter som skiver, lagre, stempler og tetninger.

- Det er et utmerket solidt smøremiddel.

- For elektrisk ledningsevne og kjemisk inerthet, blir brukt ved fremstilling av elektroder, kull av elektriske motorer.

- Den brukes som en moderator i atomkraftverk.

diamant

Diamant har spesielt eksepsjonelle fysiske egenskaper, som for eksempel høyere grad av hardhet og termisk ledningsevne kjent hittil.

Disse funksjonene tillater industrielle applikasjoner i verktøy som brukes til å lage kutt og poleringsinstrumenter for deres høye slitestyrke.

Dens optiske egenskaper - slik som gjennomsiktighet og evnen til å bryte ned hvitt lys og bryte ned lys - gi det mange anvendelser i optiske instrumenter, for eksempel ved fremstilling av linser og prismer.

Den karakteristiske lysstyrken avledet fra sine optiske egenskaper blir også verdsatt i smykkerindustrien.

antrasitt

Antrasitt har problemer med å antennes, er sakte brennende og krever mye oksygen. Forbrenningen gir liten flame av lyseblå farge og utslipp av mye varme.

For noen år siden ble antracitt brukt i termoelektriske planter og for oppvarming av hjemmet. Dens bruk har fordeler som produksjon av lite aske eller støv, liten røyk og en langsom forbrenningsprosess.

På grunn av sin høye økonomiske kostnad og knapphet har antrasitt blitt erstattet av naturgass i termoelektriske anlegg og ved elektrisk kraft i boliger.

Stenkull

Kull brukes som råmateriale for å oppnå:

- Koks, brensel fra høyovner i stålverk.

- Kreosot, oppnådd ved å blande tar destillater fra stenkull og brukes som et beskyttende tetningsmiddel for tre utsatt for været.

- Kresol (kjemisk metylfenol) ekstraheres fra kull og brukt som et desinfeksjonsmiddel og antiseptisk,

- Andre derivater som gass, tjære eller tonehøyde og forbindelser som brukes til fremstilling av parfymer, insektmidler, plast, maling, dekk og vei, blant annet.

brunkull

Brunkul representerer et brennstoff av middels kvalitet. Strålen, et utvalg av brunkul, er preget av å være svært kompakt av den lange karboniseringsprosessen og høyt trykk, og brukes i smykker og ornamenter.

torv

Torv brukes i følgende aktiviteter;

- For vekst, støtte og transport av plantearter.

- Som en organisk gjødsel.

- Som en seng av dyr i stall.

- Som et lavkvalitetsbrennstoff.

referanser

  1. Burrows, A., Holman, J., Parsons, A., Pilling, G. og Price, G. (2017). Kjemi3: Innføring av uorganisk, organisk og fysisk kjemi. Oxford University Press.
  2. Deming, A. (2010). Konge av elementene? Nanoteknologi. 21 (30): 300201. doi: 10.1088
  3. Dienwiebel, M., Verhoeven, G., Pradeep, N., Frenken, J., Heimberg, J. og Zandbergen, H. (2004). Superlubricity of Graphite. Fysisk gjennomgangstavler. 92 (12): 126101. doi: 10.1103
  4. Irifune, T., Kurio, A., Sakamoto, S., Inoue, T. og Sumiya, H. (2003). Materialer: Ultrahard polykrystallinsk diamant fra grafitt. Nature. 421 (6923): 599-600. doi: 10,1038
  5. Savvatimskiy, A. (2005). Målinger av smeltepunktet til grafitt og egenskapene til flytende karbon (en gjennomgang for 1963-2003). Carbon. 43 (6): 1115. doi: 10,1016