Carbon

Definiția carbonului

substantiv
plural: carboni
car-bon, /ˈkɑɹbən/

(biochimie) Element chimic cu numărul atomic 6 și este larg răspândit formând compuși organici atunci când se combină cu hidrogenul, oxigenul etc.

Etimologie: Latină carbō („cărbune”, „cărbune”). Simbol: C

Prezentare generală

Carbonul este unul dintre elementele chimice care se găsesc în natură. Un element chimic se referă la substanța pură a unui tip de atom. În prezent, 94 sunt elemente naturale, în timp ce 24 sunt elemente sintetice. Carbonul este unul dintre cele mai comune elemente în ființele vii, împreună cu oxigenul, hidrogenul și azotul.

Proprietățile carbonului

Carbonul este al șaselea element din tabelul periodic. Greutatea sa atomică este de 12,011. Simbolul său este C. Punctul său de sublimare 3642 °C. Carbonul este un nemetal. Numărul său atomic este 6. Aparține grupei 14 din tabelul periodic. Se poate prezenta sub formă de atom sau ca element pur. În funcție de configurația structurală, alotropii de carbon variază din punct de vedere morfologic. De exemplu, grafitul este opac și negru, în timp ce diamantul este transparent. Carbonul este tetravalent, ceea ce înseamnă că are o valență de patru electroni. Poate forma atât de mulți compuși încât este denumit regele elementelor.

Descoperirea carbonului

Carbonul este un nemetal poliatomic, uneori considerat un element metaloid. A fost descoperit pentru prima dată de egipteni și sumerieni (3750 î.Hr.)1, dar a fost recunoscut pentru prima dată ca element de Antoine Lavoisier (1789)2.

Substanțe care conțin carbon

Carbonul este unul dintre cele mai abundente elemente de pe Pământ. El are trei izotopi care apar în mod natural: Carbon-12, Carbon-13 și Carbon-14. Carbonul poate interacționa cu alți atomi de carbon și poate forma alotropi. De asemenea, poate interacționa cu atomi sau grupuri de atomi de diferite elemente pentru a forma compuși. Compușii care conțin carbon pot fi clasificați ca fiind organici sau anorganici.

Izotopii

Izotopii se referă la oricare dintre cele două sau mai multe forme ale aceluiași element. Aceștia au același număr de protoni, dar diferă prin numărul de neutroni din nucleele lor. Prin urmare, ei diferă în ceea ce privește numărul de masă atomică. Cu toate acestea, ei prezintă proprietăți chimice aproape identice. Printre izotopii de carbon care apar în mod natural se numără Carbon-12, Carbon-13 și Carbon-14. Carbon-12 și Carbon-13 sunt izotopi stabili. Carbon-14 este un radioizotop, adică un izotop radioactiv. Un radioizotop se dezintegrează în alte elemente printr-un proces numit dezintegrare radioactivă. Acest proces are loc atunci când nucleul atomic instabil al radioizotopului pierde energie prin emiterea de radiații. Carbonul-14 este un emițător beta cu un timp de înjumătățire de aproximativ 5.715 ani. Este utilizat pe scară largă ca trasor în studierea diferitelor aspecte ale metabolismului. Acest izotop care apare în mod natural în urma bombardamentului cu raze cosmice poate fi utilizat pentru a data relicvele care conțin materiale carbonice naturale. Carbon-11 este un izotop sintetic; este produs prin ciclotron. Este un radioizotop al carbonului emițător de pozitroni, cu un timp de înjumătățire de 20,3 minute, care este utilizat în tomografia cu emisie de pozitroni.

Alotrop

Un alotrop al unui element se referă la oricare dintre substanțele multiple formate de un singur tip de element. Alotropiile însă pot diferi din punct de vedere al structurii. De exemplu, cărbunele, grafitul și diamantele sunt alotropi ai carbonului. Deși sunt alcătuite dintr-un singur tip de element, care este carbonul, ele diferă în ceea ce privește proprietățile fizice. De exemplu, grafitul este opac, în timp ce diamantul este transparent. Grafitul este moale, în timp ce diamantul este considerat cea mai dură substanță naturală existentă în natură. Grafitul este un bun conductor electric, în timp ce diamantul nu este. Totuși, alotropii nu sunt compuși, ci elemente pure.

Compuși organici

Compușii organici sunt definiți inițial ca fiind acele substanțe produse numai de organismele vii. Cu toate acestea, această definiție a fost considerată ulterior ca fiind eronată, deoarece există substanțe care pot fi produse atât de lucruri vii, cât și de lucruri inanimate. Astfel, un compus organic a fost definit în cele din urmă ca fiind „unul care conține carbon legat covalent de alți atomi”, în special carbon-carbon (C-C) și carbon-hidrogen (C-H) (ca în hidrocarburi). Există multe modalități de clasificare a compușilor organici. Unul dintre ele se bazează pe modul în care sunt sintetizați. Un compus organic natural (sau pur și simplu compus natural) este un compus care este produs în mod natural, cum ar fi de către plante sau animale. Un compus organic sintetic (sau compus sintetic) este un compus organic care este preparat prin manipulări chimice (reacții chimice). Exemple de compuși organici naturali sunt zaharurile, enzimele, hormonii, lipidele, antigenele, acizii grași, neurotransmițătorii, acizii nucleici, proteinele, peptidele, aminoacizii, vitaminele, lectinele, unii alcaloizi și terpenoidele etc. Exemple de compuși organici sintetici sunt polimerii sintetici, cum ar fi materialele plastice și cauciucurile.

Compuși anorganici

O descriere generală a unui compus anorganic este un compus lipsit de atomi de carbon și, în mod arhaic, care nu este produs de o ființă vie. Ulterior, este definit ca fiind un compus căruia îi lipsesc legăturile covalente C-C și C-H. Unii dintre compușii cu conținut de carbon identificați ca fiind anorganici sunt carbonații, cianurile, cianurații, carburile, tiocianații, monoxidul de carbon și dioxidul de carbon.

Ciclul carbonului

Carbonul este al patrulea cel mai abundent element din Univers, după elementele hidrogen, heliu și oxigen. În ceea ce privește scoarța terestră, carbonul este al 15-lea cel mai abundent element. Astfel, carbonul circulă pe scară largă și este transformat de la o formă la alta. Ciclul carbonului este unul dintre ciclurile biogeochimice care au loc pe Pământ. Carbonul circulă prin litosferă, hidrosferă și atmosferă.

În atmosferă, carbonul există în principal sub formă de dioxid de carbon și metan. Aceștia doi sunt principalii factori responsabili de efectul de seră. Dioxidul de carbon este considerat un gaz cu efect de seră important, mai mult decât metanul. Concentrația de dioxid de carbon din atmosferă a crescut de-a lungul anilor, iar unul dintre principalii factori care au dus la această creștere este reprezentat de activitățile umane, de exemplu, arderea combustibililor fosili, fabricarea betonului, defrișările etc.

În condiții terestre, cantitatea de carbon este relativ constantă. Carbonul apare și este stocat în organisme (aproximativ 500 gigatone de carbon) și în soluri (aproximativ 1500 gigatone de carbon). Carbonul organic este utilizat de organismele vii, în special de către fotoautotrofe. Organismele fotoautotrofe, cum ar fi plantele și cianobacteriile, utilizează dioxidul de carbon ca un reactiv important pentru a produce zaharuri prin fotosinteză. Deoarece ființele vii sunt alcătuite din compuși pe bază de carbon, acestea sunt descompuse în compuși mai mici și mai simpli prin descompunere atunci când mor. Organismele vii excretă sau secretă, de asemenea, materiale care sunt considerate materie (materie) organică. O materie organică se referă la oricare dintre compușii pe bază de carbon care se găsesc în natură. Această materie organică provenită de la organismele vii devine o parte a mediului înconjurător. Astfel, materia organică abundă în ecosistem, de exemplu, în ecosistemul solului. Ea se deplasează în sol sau în apa curentă, unde servește apoi ca sursă de nutriție pentru organismele vii.
În afară de aceste surse biogene, dioxidul de carbon este produs din alte surse naturale, cum ar fi vulcanii, izvoarele termale și gheizerele. Vulcanii, în special, emit aproximativ 0,2 până la 0,3 miliarde de tone de dioxid de carbon pe an. Rocile carbonatice dizolvate în apă și acizi sunt, de asemenea, o sursă de dioxid de carbon. Dioxidul de carbon se dizolvă în diverse corpuri de apă la presiuni de peste 5,1 atm. El revine în atmosferă sub formă de gaz atunci când presiunile scad.

Importanță biologică

Carbonatul este adesea considerat ca fiind baza vieții pe Pământ datorită proprietăților sale chimice. În corpul uman, este al doilea cel mai abundent element ca masă, după oxigen. Carbonul constituie aproximativ 18,5% din corpul uman adult.

A se vedea și

• Covalent. legătură
• Compus organic
• Materie organică
• Materie organică
• Compus anorganic

Referință

.