CARBONUL
Carbonul II
În tabelul
periodic carbonul este situat în perioada a 2-a, grupa a 4-a. Are două straturi
de electroni, pe stratul exterior (al doilea) avînd 4 electroni. Numărul maxim
de electroni pe cel de-al doilea strat
(L) al unui element este opt, astfel încît la carbon ultimul strat nu este
complet ocupat de electroni. Aceasta înseamnă că el poate forma o varietate de
legături covalente cu alte elemente pînă la patru legături simple, una sau două
legături duble, sau o legătură triplă.
De exemplu, carbonul formează cu uşurinţă legături cu
hidrogenul, oxigenul, azotul, sulful şi fosforul, precum şi alte elemente cunoscute sub numele de halogeni,
cum sunt clorul, bromul, fluorul. Însă proprieţile sale unice sunt datorate
capacităţii sale de a forma legături cu o catenă aproape nelimitată de alţi
atomi de carbon.
Organic
şi anorganic
Carbonul apare în natură în două forme cristaline,
diamantul şi grafitul. În
grafit, atomii de carbon sunt legaţi în straturi de
hexagoane. Aceste hexagoane conţin doar trei din cele patru legături de
carbon posibile, astfel există electroni
nelegaţi care se mişcă liber în structura cristalină. Din această cauză grafitul este un bun conductor de
electricitate. Straturile sunt ţinute laolaltă doar prin forţe relativ slabe.
Ele pot aluneca una peste alta, astfel încît pulberea de grafit este un excelent lubrifiant uscat.
Pe de altă
parte, la diamante toate cele patru legături covalente sunt folosite, ieşind din fiecare atom într-o structură
tridimensională rigidă. Datorită acestui fapt, diamantul este cea mai dură
substanţă naturală.
Mangalul,
obţinut prin încălzirea lemnului în absenţa aerului, este format în cea mai mare parte din grafit, dar are o structură
foarte deschisă cu o zonă de suprafaţă mare. Cărbunele conţine o proporţie mică
de carbon liber, dar încălzit formează cocsul, în care 90% este carbon într-un
amestec de forme moleculare.
Rcecent
s-a descoperit o moleculă în formă de minge de fotbal, formată din 60 de atomi
de carbon, în anumiţi produşi de combustie. S-au descoperit şi alte variante: de exemplu, C70 este o moleculă
mai mare dar similară. Acest grup este cunoscut sub numele de fullerene.
Compuşii anorganici
Compuşii simpli ai carbonului cu alte elemente se
întălnesc sub multe forme. De
exemplu, 0,03% din atmosfera Pămîntului le reprezintă gazul dioxid de carbon.
Monoxidul de carbon apare deasemenea în mod natural în cantităţi foarte mici,
din oxidarea parţială a metanului de origine biologică.
Numeroşii
compuşi anorganici solizi ai carbonului care apar în stare naturală include şi carbonatul de
cal- ciu. Acesta formează creta, acea rocă moale şi albă, şi cu cantităţi
diferite de carbonat de magneziu formează de asemenea calcarul, marmura şi
dolomitul. (Carbonaţii sunt clasificaţi drept compuşi
anorganici , deşi, de exemplu , cea mai mare parte a carbonatului de calciu care apare în natură a fost
îniţial derivată din cochiliile unor vietăţi.)
Din punct de vedere chimic, calciul şi magneziul sunt metale, iar carbonaţii în
general sunt compuşii unui metal cu carbon şi cu oxigen. Mulţi apar în formă
naturală. Carburile, pe de altă parte, sunt combinaţii ale carbonului
cu un singur metal. Ele nu apar în natură, dar se fabrică relative uşor prin
încălzirea minereurilor metalice cu cocs într-un furnal.
“Carburile
interstiţiale” sunt formate de metalele de tranziţie şi de siliciu. Ele se
numesc astfel pentru că atomii de carbon ocupă interstiţii în lanţul metallic.
Sunt materiale foarte dure, precum carborundumul (carbu-ra de siliciu, SiC) şi
carbura de wolfram. Oţelul îşi datorează duritatea prezenţei carburii
de fier.
Ciclul
dioxidului de carbon
După cum a descoperit Friedrich Wöhler(1800-1882),
nu există o barieră de netrecut între compuşii organici şi anorganici ai
carbonului.
Acest
proces are loc ca parte a ciclului biochimic al carbonului, care este ruta
parcursă de carbon în timp ce este reciclat prin lumea naturală, inclusive prin
aer, mări şi prin sol, precum şi prin vietăţi. Acest ciclu se compune din
următorii paşi: fotosinteza, prin care plantele absorb dioxidul de carbon şi eliberează oxigen;
respiraţia, prin care animalele inspiră oxigen şi
expiră dioxid de carbon;
descompunerea materiei vegetale şi animale în gaze,
uleiuri şi depuneri solide cu conţinut de carbon;
dezagregarea naturală a rocilor, şi dizolvarea naturală a dioxidului de carbon în apă.
Activitatea umană a adăugat un nou process la acest ciclu: arderea
combustibililor fosili. Aceasta generează dioxid de carbon.
Carbonul organic
Pentru chimişti, compuşii organici sunt toţi acei compuşi ai carbonului care nu sunt
oxizi, carbonaţi sau carburi. Prin urmare, în timp ce toate substanţele
conţinute în vietăţi sunt organice, nu toţi compuşii organici se găsesc de fapt
în vietăţi.
În
realitate există mii de compuşi organici. În fiecare zi se descoperă mai mulţi
dintre cei care apar în natură şi mulţi alţii sunt creaţi constant ca
substanţe sintetice în industrie şi în laboratoarele de cercetare.
Compuşii
organici care formează vietăţile sunt la fel de variaţi ca şi constituenţii şi
activităţile vieţii însăşi
De exemplu, numai din enzime există sute, fiecare
dintre ele avînd un anu-
mit rol în metabolizmul cellular.
Varietatea
imensă a compuşilor organici se
datorează capacităţii car-bonului de a forma lanţuri întinse, adesea cu ramuri
sau structuri inelare.
Aceştia pot să conţină de asemenea şi alte elemente,
în special oxigen, azot, şi sulf. Inelele pot să conţină orice număr de atomi, de la trei pînă la şapte sau
mai mulţi. Lanţurile sau inelile pot fi “săturate”(adică, cu toate legăturile
valenţelor de carbon ataşate la alţi atomi) sau “nesăturate” (cu una sau mai
multe legături duble sau triple între atomii de carbon adiacenţi).
Arderea.
Această tehnică de
defrişare eliberează o cantitate mai mare de dioxid de carbon în ciclul
carbonului şi dereglează echilibrul dioxidului de carbon în atmosferă.
Surse:Enciclopedia Arborele Lumii
Enciclopedia
Britannica.
Comentarii
Trimiteți un comentariu