Chia sẻ:
Carbon trong tự nhiên nơi nó được tìm thấy và làm thế nào, tính chất, sử dụng
các carbon trong tự nhiên nó có thể được tìm thấy trong kim cương, dầu và graffiti, trong số nhiều kịch bản khác. Nguyên tố hóa học này chiếm vị trí thứ sáu trong bảng tuần hoàn và nằm ở hàng ngang hoặc giai đoạn 2 và cột 14. Nó không phải là kim loại và tetravalent; nghĩa là, bạn có thể thiết lập 4 liên kết hóa học của các electron dùng chung hoặc liên kết cộng hóa trị.
Carbon là nguyên tố có sự phong phú lớn nhất trong lớp vỏ trái đất. Sự phong phú này, sự đa dạng độc đáo của nó trong việc hình thành các hợp chất hữu cơ và khả năng đặc biệt của nó để hình thành các đại phân tử hoặc polyme ở nhiệt độ thường thấy trên Trái đất, khiến nó trở thành một yếu tố phổ biến của tất cả các dạng sống đã biết.
Carbon tồn tại trong tự nhiên như một nguyên tố hóa học mà không kết hợp ở dạng than chì và kim cương. Tuy nhiên, phần lớn nó được kết hợp để tạo thành các hợp chất carbon hóa học, chẳng hạn như canxi cacbonat (CaCO).3) và các hợp chất khác trong dầu mỏ và khí tự nhiên.
Nó cũng tạo thành một số khoáng sản như than antraxit, than đá, than non và than bùn. Tầm quan trọng lớn nhất của carbon là nó tạo thành cái gọi là "khối xây dựng sự sống" và có mặt trong tất cả các sinh vật sống.
Chỉ số
- 1 Carbon được tìm thấy ở đâu và ở dạng nào?
- 1.1 Hình dạng tinh thể
- 1.2 Dạng vô định hình
- 1.3 Dầu, khí tự nhiên và bitum
- 2 Tính chất lý hóa
- 2.1 Ký hiệu hóa học
- 2.2 Số nguyên tử
- 2.3 Trạng thái vật lý
- 2.4 Màu
- 2,5 khối lượng nguyên tử
- 2.6 Điểm nóng chảy
- 2.7 Điểm sôi
- Mật độ 2,8
- 2.9 Độ hòa tan
- 2.10 Cấu hình điện tử
- 2.11 Số electron ở lớp ngoài hoặc hóa trị
- 2.12 Dung lượng liên kết
- 2,13 Catenación
- 3 chu trình hóa sinh
- 3.1 Quang hợp
- 3.2 Hơi thở và sự phân hủy
- 3.3 Quá trình địa chất
- 3.4 Sự can thiệp của hoạt động của con người
- 4 công dụng
- 4.1 Dầu và khí tự nhiên
- 4.2 Than chì
- 4.3 Kim cương
- 4.4 Antraxit
- 4.5 Than cứng
- 4.6 Than non
- Than bùn 4,7
- 5 tài liệu tham khảo
Carbon được tìm thấy ở đâu và ở dạng nào?
Ngoài việc là thành phần hóa học phổ biến cho mọi dạng sống, carbon trong tự nhiên còn có ở ba dạng tinh thể: kim cương, than chì và fullerene.
Ngoài ra còn có một số dạng khoáng sản vô định hình của than (anthracite, than non, than đá, than bùn), dạng lỏng (giống dầu) và soda (khí tự nhiên).
Hình dạng tinh thể
Ở dạng tinh thể, các nguyên tử carbon tham gia tạo thành các mẫu có trật tự với sự sắp xếp không gian hình học.
Than chì
Nó là một chất rắn mềm có màu đen với ánh kim hoặc ánh kim và chịu được nhiệt (vật liệu chịu lửa). Cấu trúc tinh thể của nó thể hiện các nguyên tử carbon tham gia vào các vòng lục giác, lần lượt, kết hợp với nhau tạo thành các tấm.
Tiền gửi than chì đang khan hiếm và đã được tìm thấy ở Trung Quốc, Ấn Độ, Brazil, Bắc Triều Tiên và Canada.
Kim cương
Nó là một chất rắn rất cứng, trong suốt đối với sự đi qua của ánh sáng và đậm đặc hơn nhiều so với than chì: giá trị của mật độ của kim cương tương đương với gần gấp đôi so với than chì.
Các nguyên tử carbon trong kim cương tham gia vào hình học tứ diện. Tương tự như vậy, kim cương được hình thành từ than chì chịu các điều kiện nhiệt độ và áp suất rất cao (3000 °C và 100 000 atm).
Hầu hết các viên kim cương nằm ở độ sâu từ 140 đến 190 km trong lớp phủ. Thông qua các vụ phun trào núi lửa sâu, magma có thể vận chuyển chúng đến các khoảng cách gần bề mặt.
Có các cánh đồng kim cương ở Châu Phi (Namibia, Ghana, Cộng hòa Dân chủ Congo, Sierra Leone và Nam Phi), Mỹ (Brazil, Colombia, Venezuela, Guyana, Peru), Châu Đại Dương (Úc) và Châu Á (Ấn Độ).
Fulerenos
Chúng là các dạng phân tử của carbon tạo thành các cụm 60 và 70 nguyên tử carbon trong các phân tử gần như hình cầu, tương tự như các quả bóng đá.
Ngoài ra còn có fullerene nhỏ hơn 20 nguyên tử carbon. Một số dạng fullerene bao gồm ống nano carbon và sợi carbon.
Các dạng vô định hình
Ở dạng vô định hình, các nguyên tử carbon không hợp nhất, tạo thành cấu trúc tinh thể có trật tự và đều đặn. Thay vào đó, chúng thậm chí còn chứa tạp chất từ các yếu tố khác.
Antraxit
Đây là than khoáng biến chất lâu đời nhất (xuất phát từ sự biến đổi của đá do tác động của nhiệt độ, áp suất hoặc tác động hóa học của chất lỏng), kể từ khi hình thành từ thời nguyên thủy hoặc Paleozoi, thời kỳ Carbon.
Anthracite là dạng carbon vô định hình có hàm lượng nguyên tố này cao hơn: từ 86 đến 95%. Nó có màu xám đen và ánh kim, và nặng và nhỏ gọn.
Nói chung, antraxit được tìm thấy trong các khu vực biến dạng địa chất và chiếm khoảng 1% trữ lượng than của thế giới.
Về mặt địa lý, nó được tìm thấy ở Canada, Mỹ, Nam Phi, Pháp, Anh, Đức, Nga, Trung Quốc, Úc và Colombia.
Than cứng
Nó là một loại than khoáng sản, đá trầm tích có nguồn gốc hữu cơ, có sự hình thành từ thời đại Paleozoi và Mesozoi. Nó có hàm lượng carbon từ 75 đến 85%.
Nó có màu đen, nó được đặc trưng bởi màu đục và có vẻ ngoài mờ và nhờn, vì nó có hàm lượng cao các chất bitum. Nó được hình thành bằng cách nén than non trong thời đại Cổ sinh, trong thời kỳ Carbon và Permi.
Nó là dạng than phong phú nhất trên hành tinh. Có các mỏ than lớn ở Hoa Kỳ, Anh, Đức, Nga và Trung Quốc.
Than non
Đó là than khoáng sản hóa thạch được hình thành trong thời đại đại học từ than bùn bằng cách nén (áp lực cao). Nó có hàm lượng carbon thấp hơn than, từ 70 đến 80%.
Nó là một vật liệu nhỏ gọn, vụn (đặc trưng để phân biệt với các khoáng chất carbon khác), màu nâu hoặc đen. Kết cấu của nó tương tự như gỗ và hàm lượng carbon của nó dao động từ 60 đến 75%.
Nó là một loại nhiên liệu đánh lửa dễ dàng, với giá trị năng lượng thấp và hàm lượng nước thấp hơn than bùn.
Có các mỏ than non quan trọng ở Đức, Nga, Cộng hòa Séc, Ý (vùng Veneto, Tuscany, Umbria) và Sardinia. Ở Tây Ban Nha, tiền gửi than non ở Asturias, Andorra, Zaragoza và La Coruña.
Than bùn
Nó là một nguyên liệu có nguồn gốc hữu cơ có sự hình thành từ thời Đệ tứ, gần đây hơn nhiều so với than trước.
Nó có màu vàng nâu và xuất hiện dưới dạng một khối xốp mật độ thấp, trong đó bạn có thể thấy thực vật còn sót lại từ nơi nó bắt nguồn.
Không giống như than được trích dẫn ở trên, than bùn không đến từ các quá trình cacbon hóa vật liệu gỗ hoặc gỗ, mà đã được hình thành do sự tích tụ của thực vật - chủ yếu là các loại thảo mộc và rêu - trong các khu vực đầm lầy thông qua quá trình cacbon hóa chưa được hoàn thành..
Than bùn có hàm lượng nước cao; Vì lý do này, nó đòi hỏi phải sấy khô và nén chặt trước khi sử dụng.
Nó có hàm lượng carbon thấp (chỉ 55%); do đó, nó có giá trị năng lượng thấp. Khi bị đốt cháy, dư lượng tro của nó rất nhiều và tỏa ra nhiều khói.
Có các mỏ than bùn quan trọng ở Chile, Argentina (Tierra del Fuego), Tây Ban Nha (Espinosa de Cerrato, Palencia), Đức, Đan Mạch, Hà Lan, Nga, Pháp.
Dầu, khí tự nhiên và bitum
Dầu (từ tiếng Latin cánh hoa, có nghĩa là "đá"; và aze, có nghĩa là "dầu": "dầu đá") là hỗn hợp của nhiều hợp chất hữu cơ - hầu hết các hydrocacbon - được tạo ra bởi sự phân hủy vi khuẩn kỵ khí (khi không có oxy) của chất hữu cơ.
Nó hình thành trong lòng đất, ở độ sâu lớn và trong điều kiện đặc biệt cả vật lý (áp suất và nhiệt độ cao) và hóa học (sự hiện diện của các hợp chất xúc tác cụ thể) trong một quá trình mất hàng triệu năm.
Trong quá trình này, C và H được giải phóng khỏi các mô hữu cơ và tham gia tái hợp lại, tạo thành một số lượng lớn hydrocarbon được trộn theo đặc tính của chúng, tạo thành khí tự nhiên, dầu và bitum.
Các mỏ dầu của hành tinh được đặt chủ yếu ở Venezuela, Ả Rập Saudi, Iraq, Iran, Kuwait, Các tiểu vương quốc Ả Rập thống nhất, Nga, Libya, Nigeria và Canada.
Có trữ lượng khí đốt tự nhiên ở Nga, Iran, Venezuela, Qatar, Hoa Kỳ, Ả Rập Saudi và Các tiểu vương quốc Ả Rập thống nhất, trong số những người khác.
Tính chất hóa lý
Trong số các tính chất carbon, chúng ta có thể đề cập đến như sau:
Ký hiệu hóa học
C.
Số nguyên tử
6.
Trạng thái vật lý
Chất rắn, trong điều kiện áp suất và nhiệt độ bình thường (1 khí quyển và 25 °C).
Màu
Xám (than chì) và trong suốt (kim cương).
Khối lượng nguyên tử
12.011 g / mol.
Điểm nóng chảy
500 °C.
Điểm sôi
827 °C.
Mật độ
2,62 g / cm3.
Độ hòa tan
Không hòa tan trong nước, hòa tan trong CC tetraclorua carbon4.
Cấu hình điện tử
1 giây2 2s2 2p2.
Số electron ở lớp ngoài hoặc hóa trị
4.
Khả năng liên kết
4.
Catenation
Nó có khả năng tạo thành các hợp chất hóa học trong chuỗi dài.
Chu trình hóa sinh
Chu trình carbon là một quá trình sinh hóa vòng tròn thông qua đó carbon có thể được trao đổi giữa sinh quyển, khí quyển, thủy quyển và thạch quyển trên mặt đất.
Kiến thức về quá trình carbon tuần hoàn này trên Trái đất giúp chúng ta có thể chứng minh hành động của con người trong chu kỳ này và hậu quả của nó đối với sự thay đổi khí hậu toàn cầu.
Carbon có thể lưu thông giữa các đại dương và các vùng nước khác, cũng như giữa thạch quyển, trong đất và dưới lòng đất, trong khí quyển và trong sinh quyển. Trong khí quyển và thủy quyển, carbon tồn tại ở dạng khí như CO2 (carbon dioxide).
Quang hợp
Cacbon trong khí quyển được thu thập bởi các sinh vật trên cạn và dưới nước của các hệ sinh thái (sinh vật quang hợp).
Quang hợp cho phép xảy ra phản ứng hóa học giữa CO2 và nước, qua trung gian năng lượng mặt trời và chất diệp lục từ thực vật, để sản xuất carbohydrate hoặc đường. Quá trình này biến đổi các phân tử đơn giản với hàm lượng năng lượng CO thấp2, H2O và oxy O2, ở dạng phân tử phức tạp của năng lượng cao, đó là đường.
Các sinh vật dị dưỡng - không thể thực hiện quá trình quang hợp và là người tiêu dùng trong hệ sinh thái - thu được carbon và năng lượng khi nuôi sống bản thân của người sản xuất và của người tiêu dùng khác.
Hơi thở và sự phân hủy
Hít thở và phân hủy là các quá trình sinh học giải phóng carbon ra môi trường dưới dạng CO2 hoặc CH4 (metan được tạo ra trong quá trình phân hủy yếm khí, nghĩa là trong trường hợp không có oxy).
Quá trình địa chất
Thông qua các quá trình địa chất và là kết quả của thời gian trôi qua, carbon của quá trình phân hủy yếm khí có thể được chuyển thành nhiên liệu hóa thạch như dầu, khí đốt tự nhiên và than đá. Tương tự như vậy, carbon cũng là một phần của các khoáng chất và đá khác.
Sự can thiệp của hoạt động của con người
Khi con người sử dụng việc đốt nhiên liệu hóa thạch để làm năng lượng, carbon sẽ quay trở lại bầu khí quyển dưới dạng một lượng lớn CO2 không thể bị đồng hóa bởi chu trình hóa sinh tự nhiên của carbon.
CO dư này2 được tạo ra bởi hoạt động của con người tác động tiêu cực đến sự cân bằng của chu trình carbon và là nguyên nhân chính của sự nóng lên toàn cầu.
Công dụng
Việc sử dụng carbon và các hợp chất của nó là vô cùng đa dạng. Nổi bật nhất với những điều sau đây:
Dầu và khí tự nhiên
Việc sử dụng kinh tế chính của carbon được thể hiện trong việc sử dụng nó như một hydrocarbon nhiên liệu hóa thạch, như khí metan và dầu mỏ..
Dầu được chưng cất trong các nhà máy lọc dầu để thu được nhiều dẫn xuất như xăng, dầu diesel, dầu hỏa, nhựa đường, chất bôi trơn, dung môi và các loại khác, được sử dụng trong ngành hóa dầu sản xuất nguyên liệu thô cho ngành nhựa, phân bón, dược phẩm và sơn. , trong số những người khác.
Than chì
Than chì được sử dụng trong các hành động sau:
- Nó được sử dụng trong sản xuất bút chì, trộn với đất sét.
- Nó là một phần của việc sản xuất gạch chịu lửa và nồi nấu kim loại, chịu nhiệt.
- Trong các thiết bị cơ khí khác nhau như vòng đệm, vòng bi, pít-tông và miếng đệm.
- Nó là một chất bôi trơn rắn tuyệt vời.
- Do tính dẫn điện và tính trơ hóa học của nó, nó được sử dụng trong sản xuất điện cực, than động cơ điện.
- Nó được sử dụng như một chất điều tiết trong các nhà máy điện hạt nhân.
Kim cương
Kim cương có các tính chất vật lý đặc biệt, như độ cứng và độ dẫn nhiệt cao hơn được biết đến cho đến nay.
Những tính năng này cho phép các ứng dụng công nghiệp trong các công cụ được sử dụng để tạo ra các vết cắt và dụng cụ đánh bóng cho độ mài mòn cao của chúng.
Tính chất quang học của nó - giống như độ trong suốt và khả năng phá vỡ ánh sáng trắng và khúc xạ ánh sáng - mang lại cho nó nhiều ứng dụng trong các dụng cụ quang học, như trong sản xuất thấu kính và lăng kính.
Độ sáng đặc trưng có được từ tính chất quang học của nó cũng được đánh giá rất cao trong ngành trang sức.
Antraxit
Anthracite gặp khó khăn trong việc đốt cháy, cháy chậm và cần nhiều oxy. Sự đốt cháy của nó tạo ra ngọn lửa nhỏ có màu xanh nhạt và phát ra rất nhiều nhiệt.
Vài năm trước, anthracite đã được sử dụng trong các nhà máy nhiệt điện và để sưởi ấm trong nước. Việc sử dụng nó có những ưu điểm như sản xuất ít tro hoặc bụi, ít khói và quá trình đốt cháy chậm.
Do chi phí kinh tế cao và sự khan hiếm, anthracite đã được thay thế bằng khí tự nhiên trong các nhà máy nhiệt điện và bằng năng lượng điện trong nhà.
Than cứng
Than được sử dụng làm nguyên liệu để thu được:
- Than cốc, nhiên liệu từ lò cao trong nhà máy thép.
- Creosote, thu được bằng cách trộn các chất chưng cất nhựa đường từ than cứng và được sử dụng làm chất trám bảo vệ cho gỗ tiếp xúc với thời tiết.
- Cresol (hóa học methylphenol) được chiết xuất từ than đá và được sử dụng như một chất khử trùng và khử trùng,
- Các dẫn xuất khác như gas, tar hoặc pitch, và các hợp chất được sử dụng trong sản xuất nước hoa, thuốc trừ sâu, nhựa, sơn, lốp xe và mặt đường, trong số những thứ khác.
Than non
Than non đại diện cho nhiên liệu có chất lượng trung bình. Máy bay phản lực, nhiều loại than non, được đặc trưng bởi rất nhỏ gọn bởi quá trình cacbon hóa và áp suất cao, và được sử dụng trong trang sức và trang trí.
Than bùn
Than bùn được sử dụng trong các hoạt động sau đây;
- Đối với sự tăng trưởng, hỗ trợ và vận chuyển các loài thực vật.
- Làm phân bón hữu cơ.
- Như một chiếc giường của động vật trong chuồng.
- Là nhiên liệu chất lượng thấp.
Tài liệu tham khảo
- Burrows, A., Holman, J., Parsons, A., Pilling, G. và Price, G. (2017). Hóa học3: Giới thiệu Hóa học vô cơ, hữu cơ và vật lý. Nhà xuất bản Đại học Oxford.
- Deming, A. (2010). Vua của các yếu tố? Công nghệ nano 21 (30): 300201. đổi: 10.1088
- Dienwiebel, M., Verhoeven, G., Pradeep, N., Frenken, J., Heimberg, J. và Zandbergen, H. (2004). Độ siêu phẳng của than chì. Thư đánh giá vật lý. 92 (12): 126101. đổi: 10.1103
- Irifune, T., Kurio, A., Sakamoto, S., Inoue, T. và Sumiya, H. (2003). Vật liệu: Kim cương đa tinh thể siêu cứng từ than chì. Thiên nhiên 421 (6923): 599-600. đổi: 10.1038
- Savvatimskiy, A. (2005). Các phép đo điểm nóng chảy của than chì và tính chất của carbon lỏng (tổng quan năm 1963-2003). Carbon. 43 (6): 1115. đổi: 10.1016