Карбон у природи где се налази и како, својства, користи



Тхе угљеник у природи може се наћи у дијамантима, нафти и графитима, међу многим другим сценаријима. Овај хемијски елемент заузима шесто место у периодном систему и налази се у хоризонталном реду или периоду 2 и колони 14. Неметални и тетравалентни; то јест, можете успоставити 4 хемијске везе заједничких електрона или ковалентних веза.

Карбон је елемент са највећим обиљем земљине коре. Ово богатство, његова јединствена разноликост у формирању органских једињења и његова изузетна способност да формира макромолекуле или полимере на температурама које се обично налазе на Земљи, служи као заједнички елемент свих познатих облика живота..

Карбон постоји у природи као хемијски елемент без комбиновања у облику графита и дијаманта. Међутим, највећим делом се комбинује да би се формирале хемијске једињења угљеника, као што је калцијум карбонат (ЦаЦО).3) и друга једињења у нафти и природном гасу.

Формира неколико минерала као што су антрацит, угаљ, лигнит и тресет. Највећи значај угљеника је у томе што он чини такозвани "грађевни блок живота" и присутан је у свим живим организмима.

Индек

  • 1 Где се налази угљеник иу ком облику?
    • 1.1 Кристални облици
    • 1.2 Аморфни облици
    • 1.3 Нафта, природни гас и битумен
  • 2 Физичка и хемијска својства
    • 2.1 Хемијски симбол
    • 2.2 Атомски број
    • 2.3 Физичко стање
    • 2.4 Боја
    • 2.5 Атомска маса
    • 2.6 Тачка топљења
    • 2.7 Тачка кључања
    • 2.8 Густина
    • 2.9 Растворљивост
    • 2.10 Електронска конфигурација
    • 2.11 Број електрона у вањском или валентном слоју
    • 2.12 Капацитет везе
    • 2.13 Цатенацион
  • 3 Биогеокемијски циклус
    • 3.1 Фотосинтеза
    • 3.2 Дисање и распадање
    • 3.3 Геолошки процеси
    • 3.4 Интерференција људске активности
  • 4 Усес
    • 4.1 Нафта и природни гас
    • 4.2 Графит
    • 4.3 Диамонд
    • 4.4 Антрацит
    • 4.5 Чврсти угаљ
    • 4.6 Лигнит
    • 4.7 Тресет
  • 5 Референце

Где се налази угљеник иу ком облику?

Поред тога што је хемијска компонента заједничка свим облицима живота, угљеник у природи је присутан у три кристалне форме: дијамант, графит и фулерен.

Постоји и неколико аморфних минералних облика угља (антрацит, лигнит, угаљ, тресет), течни облици (сорте уља) и сода (природни гас)..

Кристални облици

У кристалним облицима, атоми угљеника се повезују формирањем наручених узорака са геометријским просторним распоредом.

Грапхите

То је мекана чврста маса црне боје са сјајним или металним сјајем и отпорна на топлоту (ватросталну). Његова кристална структура представља атоме угљеника спојене у хексагоналне прстенове који се, заједно, спајају формирајући листове.

Наслаге графита су оскудне и нађене су у Кини, Индији, Бразилу, Северној Кореји и Канади.

Диамонд

То је врло тврда чврста маса, транспарентна за пролаз светлости и много гушћа од графита: вредност густине дијаманта је еквивалентна скоро двоструко већој од графита.

Атоми угљеника у дијаманту спајају се у тетраедарну геометрију. Исто тако, дијамант се формира од графита подвргнутог условима врло високих температура и притисака (3000 °Ц и 100 000 атм.

Већина дијаманата налази се између 140 и 190 км дубине у плашту. Кроз дубоке вулканске ерупције, магма их може транспортовати на удаљености близу површине.

У Африци постоје поља дијаманта (Намибија, Гана, Демократска Република Конго, Сијера Леоне и Јужна Африка), Америка (Бразил, Колумбија, Венецуела, Гвајана, Перу), Океанија (Аустралија) и Азија (Индија).

Фулеренос

То су молекуларни облици угљеника који формирају кластере од 60 и 70 атома угљеника у скоро сферичним молекулима, слично као фудбалске лопте..

Ту су и фулерени мањи од 20 атома угљеника. Неки облици фулерена укључују угљеничне наноцеви и угљенична влакна.

Аморфни облици

У аморфним облицима атоми угљеника се не уједињују, чинећи уредну и регуларну кристалну структуру. Уместо тога, оне чак садрже и нечистоће из других елемената.

Антрацит

То је најстарији метаморфни минерални угаљ (који долази од модификације стена утицајем температуре, притиска или хемијског дејства течности), будући да његово формирање датира из примарне или палеозојске ере, карбонског периода..

Антрацит је аморфни облик угљеника који има већи садржај овог елемента: између 86 и 95%. То је сиво-црна и металик сјај, тешка и компактна.

Генерално, антрацит се налази у подручјима геолошке деформације и чини око 1% свјетских резерви угља.

Географски се налази у Канади, САД, Јужној Африци, Француској, Великој Британији, Немачкој, Русији, Кини, Аустралији и Колумбији.

Хард цоал

То је минерални угаљ, седиментна стијена органског поријекла, чије формирање датира из палеозојске и мезозојске ере. Садржи угљеник између 75 и 85%.

Црна је карактеристична по томе што је непрозирна и има мат и масни изглед, јер има висок садржај битуменских супстанци. Формира се компресијом лигнита у палеозојском периоду, у карбонском и пермском периоду.

То је најобимнији облик угља на планети. У Сједињеним Државама, Великој Британији, Немачкој, Русији и Кини постоје велике лежишта угља.

Лигнит

То је фосилни минерални угаљ формиран у терцијарном периоду од тресета компресијом (високи притисак). Има нижи садржај угљеника од угља, између 70 и 80%.

То је мало компактан материјал, мрвљив (карактеристичан по томе што га разликује од других угљеничних минерала), браон или црн. Његова текстура је слична оној од дрвета и њен садржај угљеника се креће од 60 до 75%.

То је лако запаљиво гориво, ниске калоричне вриједности и нижи садржај воде од тресета.

Постоје важни рудници лигнита у Немачкој, Русији, Чешкој Републици, Италији (Венето, Тоскана, Умбрија) и Сардинији. У Шпанији су налазишта лигнита у Астурији, Андори, Сарагоси и Ла Коруњи.

Тресет

То је материјал органског порекла чија формација потиче из квартарног периода, много новија од претходних угља.

Смеђе је-жуте боје и појављује се као ниско-густо-спужваста маса, у којој можете видети биљне остатке са места на којем је настала..

За разлику од горе наведених угљева, тресет не долази од процеса карбонизације дрвенастог материјала или дрвета, већ је настао накупљањем биљака - углавном биља и маховина - у мочварним подручјима кроз процес карбонизације који није завршен..

Тресет има висок садржај воде; због тога је потребно сушење и сабијање пре употребе.

Има низак садржај угљеника (само 55%); стога има ниску енергетску вредност. Када је изложен сагоревању, његов остатак пепела је у изобиљу и испушта много дима.

Постоје значајне наслаге тресета у Чилеу, Аргентини (Тиерра дел Фуего), Шпанији (Еспиноса де Церрато, Паленциа), Њемачкој, Данској, Холандији, Русији, Француској.

Нафта, природни гас и битумен

Уље (од латинског петрае, што значи "камен"; и олеум, што значи "уље": "камено уље") је мешавина многих органских једињења - већина угљоводоника - произведених анаеробном бактеријском разградњом (у одсуству кисеоника) органске материје.

Настао је у подземљу, на великим дубинама и под посебним условима и физички (високи притисци и температуре) и хемијски (присуство специфичних катализаторских једињења) у процесу који је трајао милионе година.

Током овог процеса Ц и Х су ослобођени из органских ткива и поново се спајају, поново формирајући огроман број угљоводоника који се мешају према својим својствима, формирајући природни гас, уље и битумен.

Нафтна поља планете налазе се углавном у Венецуели, Саудијској Арабији, Ираку, Ирану, Кувајту, Уједињеним Арапским Емиратима, Русији, Либији, Нигерији и Канади..

Постоје резерве природног гаса у Русији, Ирану, Венецуели, Катару, Сједињеним Државама, Саудијској Арабији и Уједињеним Арапским Емиратима, између осталих.

Физичке и хемијске особине

Од карбонских својстава можемо поменути следеће:

Хемијски симбол

Ц.

Атомиц нумбер

6.

Физичко стање

Чврсто, под нормалним условима притиска и температуре (1 атмосфера и 25 °Ц).

Боја

Сива (графитна) и прозирна (дијамантска).

Атомска маса

12,011 г / мол.

Тачка топљења

500 °Ц.

Тачка кључања

827 °Ц.

Густина

2.62 г / цм3.

Растворљивост

Нетопив у води, растворљив у тетраклориду угљеника ЦЦл4.

Електронска конфигурација

1с2 2с2 2п2.

Број електрона у вањском слоју или валенцији

4.

Капацитет везе

4.

Цатенатион

Има способност да формира хемијска једињења у дугим ланцима.

Биогеокемијски циклус

Циклус угљеника је кружни биогеокемијски процес кроз који се угљеник може размјењивати између биосфере, атмосфере, хидросфере и земаљске литосфере.

Познавање овог цикличног процеса угљеника на Земљи омогућава да се покаже људско деловање на овај циклус и његове последице на глобалне климатске промене.

Угљен може да циркулише између океана и других водених тела, као и између литосфере, у земљишту и подземљу, у атмосфери и биосфери. У атмосфери и хидросфери угљеник постоји у гасовитом облику као ЦО2 (угљен диоксид).

Фотосинтеза

Угљеник у атмосфери захватају копнени и водени организми екосистема (фотосинтетски организми).

Фотосинтеза омогућава да дође до хемијске реакције између ЦО2 и воде, посредоване соларном енергијом и хлорофилом из биљака, да би произвели угљене хидрате или шећере. Овај процес трансформише једноставне молекуле са ниским садржајем ЦО енергије2, Х2О и кисеоник О2, у комплексним молекуларним облицима високе енергије, који су шећери.

Хетеротрофни организми - који не могу да спроведу фотосинтезу и који су потрошачи у екосистемима - добијају угљеник и енергију када се хране произвођачима и другим потрошачима.

Дисање и распадање

Дисање и разградња су биолошки процеси који ослобађају угљеник у околину у облику ЦО2 или ЦХ4 (метан произведен у анаеробној разградњи, тј. у одсуству кисеоника).

Геолошки процеси

Геолошким и као резултат процеса током времена, анаеробни распадање угљеника може трансформисати у фосилних горива попут нафте, природног гаса и угља. Исто тако, угљеник је такође део осталих руда и камена.

Интерференција људске активности

Када човек користи сагоревање фосилних горива за енергију, угљеник се враћа у атмосферу у облику огромних количина ЦО2 које се не могу асимиловати природним биогеокемијским циклусом угљеника.

Овај вишак ЦО2 произведене људском активношћу негативно утичу на равнотежу циклуса угљеника и главни је узрок глобалног загревања.

Усес

Употреба угљеника и његових једињења је веома различита. Најистакнутије са следећим:

Нафта и природни гас

Главна економска употреба угљеника представљена је у њеној употреби као угљоводоник на фосилна горива, као што су метан и нафта..

Нафта је дестилована у рафинеријама да би се добило више деривата као што су бензин, дизел, керозин, асфалт, мазива, растварачи и друго, који се користе у петрохемијској индустрији која производи сировине за индустрију пластике, ђубрива, фармацеутских производа и боја. , између осталих.

Грапхите

Графит се користи у следећим радњама:

- Користи се у производњи оловака, помешаних са глинама.

- То је део производње ватросталних цигли и лонаца, отпорних на топлоту.

- У разним механичким уређајима као што су подлошке, лежајеви, клипови и бртве.

- То је одличан чврсти мазив.

- Због своје електричне проводљивости и хемијске инертности, користи се у производњи електрода, угља за електромоторе.

- Користи се као модератор у нуклеарним електранама.

Диамонд

Дијамант има нарочито изузетна физичка својства, као што је виши степен тврдоће и топлотна проводљивост до сада позната.

Ове карактеристике омогућавају индустријску примену у алатима који се користе за израду резова и полирање инструмената због њихове високе абразивности.

Његове оптичке особине - као што су транспарентност и способност разбијања беле светлости и преламања светлости - дају му многе примене у оптичким инструментима, као што је у производњи сочива и призми..

Карактеристична осветљеност која потиче од њених оптичких својстава је такође веома цењена у индустрији накита.

Антрацит

Антрацит има потешкоћа при паљењу, споро гори и захтева много кисеоника. Његово сагоревање производи мали пламен бледо плаве боје и емитује много топлоте.

Пре неколико година антрацит је коришћен у термоелектранама и за грејање у домаћинству. Његова употреба има предности као што су производња малог пепела или прашине, мали дим и спор процес сагоревања.

Због високих економских трошкова и оскудице, антрацит је замијењен природним плином у термоелектранама и електричном енергијом у домовима..

Хард цоал

Угаљ се користи као сировина за добијање:

- Кокс, гориво из високих пећи у челичана.

- Креозот, добијен мешањем катрана дестилата из угља и користи као заштитни заптивање дрвета изложени временским приликама.

- Крезол (хемијски метилфенол) екстрахован из угља и употребљен као дезинфекционо и антисептичко средство,

- Други деривати попут гаса, катрана или терен, и једињења користе у производњи парфема, инсектицида, пластике, премаза, гума и путева површине итд.

Лигнит

Лигнит представља гориво средњег квалитета. Млаз, разноврсност лигнита, карактерише веома компактан дуг процес карбонизације и високих притисака, а користи се у накиту и украсима.

Тресет

Тресет се користи у следећим активностима;

- За раст, подршку и транспорт биљних врста.

- Као органско ђубриво.

- Као кревет животиња у шталама.

- Као гориво ниског квалитета.

Референце

  1. Бурровс, А., Холман, Ј., Парсонс, А., Пиллинг, Г. и Прице, Г. (2017). Хемија3: Увођење неорганске, органске и физичке хемије. Окфорд Университи Пресс.
  2. Деминг, А. (2010). Краљ елемената? Нанотецхнологи 21 (30): 300201. дои: 10.1088
  3. Диенвиебел, М., Верхоевен, Г., Прадееп, Н., Френкен, Ј., Хеимберг, Ј. и Зандберген, Х. (2004). Суперлубрицити графита. Пхисицал Ревиев Леттерс. 92 (12): 126101. дои: 10.1103
  4. Ирифуне, Т., Курио, А., Сакамото, С., Иноуе, Т. и Сумииа, Х. (2003). Материјали: Ултрахардни поликристални дијамант из графита. Природа 421 (6923): 599-600. дои: 10.1038
  5. Савватимскии, А. (2005). Мерење тачке топљења графита и својстава течног угљеника (преглед за 1963-2003). Царбон. 43 (6): 1115. дои: 10.1016