Carbon

Carbon
6 C.                                                                                                                                                                                                                                               bor ← carbon → azot
Aspect
Diamant (stânga) și grafit (dreapta)
Linia spectrală
Generalitate
Numele, simbolul, numărul atomic	carbon, C, 6
Serie	nemetalice
Grup , punct , bloc	14 (TVA) , 2 , p
Densitate	2 267 kg / m³
Duritate	0,5 (grafit) 10.0 (diamant)
Configurare electronică
Termen spectroscopic	3 P 0
Proprietăți atomice
Greutate atomica	12.0107 u [1]
Raza atomică (calc.)	70 pm
Raza covalentă	75 pm [2]
Raza Van der Waals	170 pm [2]
Configurare electronică	[ El 2s 2 2p 2
și - după nivelul de energie	2, 4
Stări de oxidare	4 , 3 [3] , 2, 1 [4] , 0 , −1 , −2 , −3 , −4 [5]
Structură cristalină	hexagonal
Proprietăți fizice
Stare a materiei	solid (nemagnetic)
Punct de fuziune	3 773 K ( 3 499,85 ° C )
Punct de fierbere	5 100 K (4 827 ° C) [6]
Volumul molar	5,29 × 10 −6 m³ / mol
Entalpia vaporizării	355,8 kJ / mol
Căldura de fuziune	sublimează
Presiunea de vapori	0 Pa
Viteza sunetului	18 350 m / s la 293,15 K
Alte proprietăți
numar CAS	7440-44-0
Electronegativitate	2,55 ( scara Pauling ) [2]
Căldura specifică	710 J / (kg K)
Conductibilitate electrică	0,061 × 10 −6 / m Ω
Conductivitate termică	129 W / (m K)
Energia primei ionizări	1 086,454 kJ / mol [2]
A doua energie de ionizare	2 352,631 kJ / mol [2]
A treia energie de ionizare	4 620,471 kJ / mol [2]
Energia celei de-a patra ionizări	6 222,716 kJ / mol [2]
A cincea energie de ionizare	37 830,648 kJ / mol [2]
Energia celei de-a șasea ionizări	47 277,174 kJ / mol [2]
Izotopi mai stabili
iso N / A TD DM DE DP 12 C 98,89% [7] Este stabil cu 6 neutroni 13 C 1,11% [7] Este stabil cu 7 neutroni 14 C urme 5 570 de ani [7] β - 0,156 14 Nu
iso: izotop NA: abundență în natură TD: timpul de înjumătățire DM: modul de descompunere DE: energia de descompunere în MeV DP: produs de descompunere

Carbonul este elementul chimic al tabelului periodic al elementelor care are simbolul C și numărul atomic 6 ^[8] . Este un element nemetalic , tetravalent (și rar divalent ^[9] ), insolubil în solvenți, ^[10] inodor și insipid. ^[10] Diferitele sale forme (sau mai precis alotropele ) includ unul dintre cele mai moi ( grafit ) și cele mai dure ( diamante ) materiale cunoscute. Alte forme alotrope de carbon sunt carbonul amorf și fulerenele .

În plus, are o mare afinitate pentru legăturile chimice cu atomii altor elemente cu greutate atomică redusă (inclusiv carbonul însuși), iar dimensiunea sa mică îl face capabil să formeze legături multiple. Aceste proprietăți permit existența a 10 milioane de compuși de carbon. Compușii de carbon formează baza vieții pe Pământ, iar ciclul carbon-azot furnizează o parte din energia produsă de stele.

Carbonul se găsește în toate formele de viață organică ^[10] și stă la baza chimiei organice . ^[9] Acest nemetal are caracteristica interesantă de a se putea lega cu el însuși și cu o gamă largă de elemente (producând mai mult de 10 milioane de compuși ). Combinat cu oxigen, formează dioxid de carbon , care este absolut vital pentru creșterea plantelor . Combinat cu hidrogen, formează diverși compuși numiți „ hidrocarburi ”, care sunt esențiali pentru industrie sub formă de combustibili fosili .

Redați fișierul media

Impresia artistului despre un atom de carbon, în desenul modelului atomic al lui Bohr.

Deși cel mai frecvent izotop este carbonul-12 (al cărui nucleu este format din 6 protoni și 6 neutroni ), izotopul carbon-14 are, de asemenea, o importanță fundamentală pentru aplicațiile sale practice, fiind utilizat în mod obișnuit pentru datarea radioactivă a descoperirilor antice. ^[11]

fundal

Carbonul (din latinescul carbo care înseamnă „cărbune” ^[2] ) era deja cunoscut de populațiile antice care îl produceau prin arderea materialului organic cu puțin oxigen. În special, a fost utilizat la producerea cernelurilor . ^[12] În secolul al XVIII-lea, Lavoisier a recunoscut-o ca o substanță simplă (adică formată din atomi din același element chimic ). ^[12] Mai târziu, greutatea sa atomică a fost determinată de Berzelius . ^[12]

Deși cunoscut din cele mai vechi timpuri, diamantul a fost identificat ca o formă alotropă de carbon abia în 1796, grație cercetărilor chimistului englez Smithson Tennant , care a dovedit că arderea diamantului a produs pur și simplu dioxid de carbon (CO ₂ ). ^[2] Tetravalența carbonului a fost constatată în 1858 de Friedrich August Kekulé von Stradonitz . ^[13]

În 1961, carbon-12 a fost introdus ca referință de către Uniunea Internațională de Chimie Pură și Aplicată (IUPAC) pentru definirea greutăților atomice . ^[14] Fullerenele ( alotropul de carbon) au fost descoperite ca subprodus al experimentelor cu raze moleculare în 1985. În anii următori au fost descoperite diferite alte forme de carbon, care aparțin întotdeauna categoriei fullerenelor.

Izotopi

Același subiect în detaliu: izotopi de carbon .

Carbonul are trei izotopi naturali și disponibili în natură. Cele două cele mai abundente sunt stabile: ¹² C (98,93%) și ¹³ C (1,07%). Al treilea ¹⁴ C, cunoscut și sub numele de radiocarbon , este un radioizotop cu un timp de înjumătățire de 5570 de ani ^[7] care este folosit pentru datarea lemnului și a altor materiale de origine biologică în siturile arheologice.

În 1961 , Uniunea Internațională de Chimie Pură și Aplicată (IUPAC) a adoptat izotopul carbon-12 ca bază pentru măsurarea greutății atomice.

Izotopii vecini

Cutiile colorate corespund izotopilor stabili.

Alotropii

Diferite forme alotrope de carbon:
a) Diamant
b) Grafit
c) Lonsdaleite
d) Buckminsterfullerene
e) Fullerene C540
f) Fullerene C70
g) Carbonul amorf
h) Nanotub

Același subiect în detaliu: Alotropii de carbon .

Carbonul are multe forme alotrope standard plus o formă alotropică exotică:

• diamant ( hibridizare sp ³, foarte dur , 10 pe scara Mohs , cu modul de compresibilitate 442 GPa );
• grafit (sp ² hibridare, una dintre substanțele mai moi, 0.5-2 pe scara Mohs);
• grafen , un material format dintr-un singur strat grafitic de atomi de carbon;
• grafino ^[15] (hexagoane de C sp ², ca în grafen, conectate unul la celălalt , în fiecare nod de una sau mai multe unități acetilenice -C = C-, C sp);
• lonsdaleit sau diamant hexagonal, hibridizare sp ³, cu duritate 7-8 pe scara Mohs;
• fullerit ( fullerene și nanotuburi de carbon sp ² hibridizare, molecule la scară nano, goale cu suprafață grafitică);
• nano-spumă de carbon , un alotrop feromagnetic cu densitate foarte mică;
• nanorod , agregate de carbon sau ACNR sau ADNR, cea mai dură și mai puțin compresibilă substanță cunoscută (din 2005), cu 491 GPa modulului;
• carbon vitros ( sp²), utilizat pentru electrozi și creuzete la temperaturi ridicate.
• formă de lanț liniar de atomi de C unite prin legături triplă și simplă alternante, [−C≡C−] _{n ^[16]} , adică o poliină; se numește „carbon sp ” sau „ carbyne ” (în engleză); este o formă metastabilă exotică obținută deocamdată numai în laborator cu tehnici fizice sofisticate de fascicule moleculare supersonice în condiții de vid ultra-ridicat ;
• carbon amorf (nu tocmai un alotrop).

Carbonul poate prezenta, de asemenea, diferite tipuri de hibridizare în cadrul aceleiași forme alotropice; exemple de alotropi de acest tip sunt filmele nanostructurate asamblate în grup și schwarzites .

Carbon amorf

În forma sa amorfă , carbonul are o anumită ordine a structurii sale atomice pe termen scurt, dar mai puțin decât cea prezentă în grafit și diamant ^[17] . Poate veni sub formă de praf de cărbune sau funingine .

Grafit

Același subiect în detaliu: Grafit .

Termenul „ grafit ” a fost introdus în 1789 de Abraham Gottlob Werner și derivă din grecescul γράφειν (graphein , „desen / scriere”, pentru utilizarea sa în creioane). Este cea mai comună formă alotropică de carbon. În grafit, fiecare atom este legat de alți trei într-un plan format din inele hexagonale fuzionate împreună, precum cele ale hidrocarburilor aromatice . Cele două forme cunoscute de grafit, alfa (hexagonal) și beta (romboid), au proprietăți fizice identice, cu excepția structurii cristaline. Grafitul găsit în natură conține până la 30% din forma beta, în timp ce grafitul produs sintetic conține doar forma alfa. Forma alfa poate fi convertită în forma beta prin tratament mecanic, iar forma beta se transformă înapoi în forma alfa când este încălzită la peste 1000 ° C.

Grafitul conduce electricitatea, datorită delocalizării electronilor π forțați să se deplaseze deasupra și sub planurile atomului de carbon. Acești electroni sunt liberi să se miște, deci sunt capabili să conducă electricitatea. Cu toate acestea, electricitatea este condusă numai de-a lungul planului stratelor. Diamantul, pe de altă parte, nu conduce electricitatea, deoarece banda HOMO este complet umplută și următoarea bandă goală este îndepărtată în energie de aproximativ 5,5 eV ^[18] , mai mare decât cea a siliciului care, cu o structură perfect similară și cu o bandă completă, are un interval de bandă de numai 1,12 eV ^[19] . La fel ca siliciul, diamantul poate deveni un semiconductor atunci când este dopat, dar acest lucru este mai dificil.

În grafit, fiecare atom de carbon folosește doar 3 din cei 4 electroni ai nivelului energiei externe pentru a se lega covalent de alți trei atomi de carbon. Fiecare atom de carbon contribuie cu un electron la un sistem de electroni delocalizat care face parte din legătura chimică. Electronii delocalizați sunt liberi să se deplaseze pe tot planul. Din această cauză, grafitul conduce electricitatea de-a lungul planurilor atomilor de carbon, dar nu conduce într-o direcție în unghi drept cu planul.

Spre deosebire de diamant, grafitul este un conductor electric și, în acest sens, poate fi folosit, de exemplu, ca electrod al lămpii cu arc electric. În condiții standard, este cea mai stabilă formă de carbon și, prin urmare, este utilizat în termochimie ca stare standard pentru definirea căldurii de formare a compușilor de carbon. Grafitul praf este utilizat ca lubrifiant uscat. Deși s-ar putea crede că această proprietate importantă din punct de vedere industrial se datorează în întregime descuamării straturilor structurii, în realitate într-un mediu vidat (ca în tehnologiile de utilizare în spațiu), s-a constatat că grafitul este un lubrifiant rău. Acest fapt a condus la descoperirea faptului că grafitul are proprietăți lubrifiante datorită absorbției aerului și apei între un strat și altul și, prin urmare, în vid, nu avea această proprietate în absența materialului care să fie absorbit. Atunci când un număr mare de defecte cristalografice leagă mai multe planuri ale structurii între ele, grafitul își pierde proprietățile sale de lubrifiere și devine ceea ce este cunoscut sub numele de carbon pirolitic , un material util în implanturile aflate adesea în contact cu sângele, cum ar fi supapele inimii.

După cum sa menționat deja, grafitul este cel mai stabil alotrop de carbon. Contrar credinței populare, puritatea ridicată nu permite grafitului să ardă, chiar și la temperaturi ridicate. Din acest motiv, este excelent pentru reactoarele nucleare și creuzetele de topire a metalelor. La temperaturi ridicate (aproximativ 2000 ° C și la o presiune de 5 GPa ), grafitul se transformă în diamant. La presiuni foarte mari, carbonul formează un alotrop numit diamant, în care fiecare atom este legat de alți patru. Diamantele au aceeași structură cubică ca siliciu și germaniu și, datorită rezistenței legăturii chimice carbon-carbon, împreună cu nitrura de bor este cea mai dură substanță din punct de vedere al rezistenței la frecare. Trecerea la grafit, la temperatura camerei, este atât de lentă încât este nedetectabilă. În anumite circumstanțe, carbonul cristalizează sub formă de lonsdaleit , o formă similară diamantului, dar cu o structură hexagonală . ^[7]

Grafitii naturali și cristalini nu sunt adesea folosiți sub formă pură ca materiale structurale datorită planurilor de forfecare, fragilității și proprietăților mecanice inconsistente. În formele sintetice de consistență sticloasă, fibrele de grafit pirolitic și grafit sunt extrem de puternice, rezistente la căldură (până la 3000 ° C). Flacabilitatea grafitului se datorează forțelor slabe van der Waals care țin planurile laolaltă. Densitate : greutatea specifică a grafitului este de 2,3, ceea ce îl face mai ușor decât diamantul. Activitate chimică : este puțin mai reactivă decât diamantul. Acest lucru se datorează faptului că reactanții sunt capabili să pătrundă între straturile hexagonale de atomi de carbon. Nu este afectat de solvenți obișnuiți, acizi diluați sau alcalii topiți. Cu toate acestea, acidul crom oxidează grafitul în dioxid de carbon (CO ₂ ).

Diamant

Același subiect în detaliu: Diamant .

Diamantul este una dintre multele forme alotropice în care poate apărea carbonul; în special, diamantul constă dintr-o rețea cristalină de atomi de carbon aranjați conform unei structuri tetraedrice. Diamantele pot fi formate din grafit prin supunerea acestuia la condiții de presiune și temperatură ridicate . ^[7] Structura diamantată este metastabilă în condiții standard ^[7] și se transformă în grafit la încălzire la 2000 K. ^[7]

Fullereni

Același subiect în detaliu: Fullerene .

Fullerenele au o structură similară cu grafitul, dar în loc de configurația hexagonală, conțin și formațiuni pentagonale sau heptagonale de atomi de carbon, care împăturesc foile în sfere, elipse sau cilindri. Proprietățile fulerenilor nu au fost încă analizate pe deplin. Numele lor a fost dedicat lui Buckminster Fuller , creatorul cupolei geodezice , a cărui geometrie amintește de cea a fulerenelor.

Compuși ai carbonului

Carbonul se combină ușor cu toate tipurile de elemente ( metale , nemetale și hidrogen ). ^[9]
De departe cea mai răspândită legătură de carbon cu alte elemente este de tip covalent . Comparativ cu alte elemente chimice, carbon are o tendință scăzută de a forma legături ionice , ^[9] , cu excepția cazului când este sp hibridizate ca un atom de terminal, de exemplu , în cianurile (ex. KCN ) și în acetiluri ( de ex. Cac ₂ ). Ioniul C ⁴ este probabil prezent în unele carburi saline ale metalelor foarte reactive (de exemplu Be ₂ C, Mg ₂ C, Al ₄ C ₃ ); aceste hidrolizează în apă prin dezvoltarea metanului , în timp ce cu litiu formează Li ₄ C ₃ , derivat formal din propadienă . ^[20] Carburile metalelor mai puțin reactive, în special cele de tranziție, sunt de tip cristalin covalent, nu întotdeauna stoichiometric , uneori sunt așa-numitele carburi interstițiale. ^[20] Ca ion monopositive se găsește numai în carbocationilor ( de exemplu , _R3 C ^+, sp carbon ²), care sunt intermediari reactivi în chimia organică .

Atomul de carbon din compuși cu alte elemente sau cu el însuși poate apărea într-unul dintre cele trei tipuri cunoscute de hibridizare : sp ³, sp ² și sp . Cu acestea, carbonul este capabil să se lege de el însuși, respectiv, alți 4, 3 și 2 atomi cu unghiuri de legătură de aproximativ 109,5 °, 120 ° și 180 °. În funcție de simetria funcțiilor proprii moleculare generale ale perechilor de atomi care participă la legătură, vor exista legături simple , duble sau triple .

Compuși anorganici

Același subiect în detaliu: compus anorganic .

Oxidul primar de carbon este dioxidul de carbon , CO _2. Este o componentă minoră a atmosferei terestre, produsă și folosită de creaturile vii. În apă formează urme de acid carbonic , H ₂ CO ₃ , dar la fel ca mulți compuși cu mai mulți atomi de oxigen legați de un atom de carbon, este instabil. Unele minerale importante sunt carbonații, în special calcitul și disulfura de carbon, CS ₂ .

Alți oxizi sunt monoxidul de carbon , CO și suboxidul de carbon mai puțin obișnuit, C ₃ O ₂ . Monoxidul de carbon se formează din combustia incompletă și este un gaz inodor și incolor. Fiecare moleculă conține o legătură dublă și este destul de polarizată, prin urmare tinde să se lege permanent de moleculele de hemoglobină, făcând acest gaz otrăvitor. Cianura , CN ^- , are o structură și un comportament asemănător halogenurilor .

Cu metalele dure, carbonul formează carburi , C ^- sau acetilați, C 2− 2 ; acestea sunt asociate cu metan și acetilenă sau etină , ambii fiind acizi extrem de slabi. Cu o electronegativitate de 2,55, carbonul tinde să formeze legături covalente. Unele carburi sunt solide cristaline covalente, cum ar fi SiC , cunoscut sub numele de carborundo. Carbura de siliciu are o structură similară cu cea a diamantului, în care atomii C și Si sunt tetraedrici înconjurați de alte patru tipuri de atomi. Sub denumirea de carborundo, este folosit ca instrument de tăiere sau ca abraziv.

Compusi organici

Același subiect în detaliu: Compus organic .

Prin definiție, compușii pe bază de carbon în care carbonul are un număr de oxidare mai mic decât +4 sunt numiți „organici”. O particularitate a carbonului este capacitatea de a forma lanțuri de atomi de diferite lungimi, inclusiv ciclice. Aceste lanțuri stau la baza hidrocarburilor și a tuturor compușilor organici. În cazul hidrocarburilor, odată cu creșterea numărului de atomi care formează lanțurile, trecem de la uleiuri volatile, la uleiuri grele, la ceruri de parafină.

Disponibilitate

Disponibilitatea grafitului în lume în 2005.

Carbonul este o componentă vitală a tuturor sistemelor de viață cunoscute și fără el viața așa cum știm nu ar exista. Există aproape zece milioane de compuși de carbon cunoscuți și multe mii dintre aceștia sunt esențiali pentru procesele de viață și sunt importanți pentru reacțiile pe bază organică.

Carbonul este al treisprezecelea cel mai abundent element de pe Pământ. ^[7] De asemenea, se găsește din abundență în Soare , stele , comete și atmosfere ale majorității planetelor. Unii meteoriți conțin diamante microscopice ^[2] ( lonsdaleit ^[7] ) care s-au format atunci când sistemul solar era încă un disc protoplanetar . Carbonul nu a fost creat în Big Bang datorită faptului că este nevoie de o triplă coliziune de particule alfa (nuclei de heliu ) pentru a fi produsă. Universul inițial s-a extins și s-a răcit prea repede pentru ca acest lucru să se întâmple. Cu toate acestea, este produs în interiorul stelelor care transformă nucleele de heliu în carbon prin procesul triplu alfa .

În combinație cu alte elemente, carbonul se găsește în atmosfera terestră și se dizolvă în toate corpurile de apă. Împreună cu cantități mici de calciu , magneziu și fier , este una dintre componentele principale ale carbonatului , rocilor , calcarului , marmurii etc. Combinat cu hidrogen formează petrol , cărbune , gaze naturale și alți compuși numiți colectiv „ hidrocarburi ”. Grafitul se găsește în cantități mari în Statele Unite , Rusia , Mexic , Groenlanda și India . Diamantele naturale se găsesc în minereuri de kimberlit care stau în interiorul coșurilor vulcanice antice. Majoritatea zăcămintelor de diamante se găsesc în Africa, în special în Africa de Sud , Namibia , Botswana , Republica Congo și Sierra Leone . Alte zăcăminte se găsesc în Canada , Arctica Rusă și Australia (vest și nord).

Ciclul carbonului

Același subiect în detaliu: ciclul carbonului .

Reprezentarea ciclului carbonului.

Ciclul carbonului este ciclul biogeochimic prin care se schimbă carbonul între geosferă (în cadrul căreia se iau în considerare sedimentele și combustibilii fosili ), hidrosfera ( mările și oceanele ), biosfera (inclusiv apele dulci) și atmosfera Pământului . Toate aceste porțiuni ale Pământului sunt considerate din toate punctele de vedere rezerve de carbon ( chiuvete de carbon ). De fapt, ciclul este de obicei înțeles ca schimbul dinamic dintre aceste patru districte . Crusta terestră conține cea mai mare rezervă de carbon de pe Pământ.

Plantele prezente în biosferă utilizează carbon atmosferic (sub formă de dioxid de carbon, CO ₂ ) prin fotosinteza clorofilei , care folosește energia solară , eliberând oxigen (O ₂ ). ^[9] Substanțele produse de plante sunt ulterior utilizate de alte organisme vii (inclusiv animale și oameni), din care carbonul este returnat în atmosferă sub formă de CO ₂ ^[9] sau este acumulat în depozite geologice sub formă de combustibili fosili ( cărbune și petrol ). ^[9]

Aplicații

Principala utilizare comercială a carbonului este sub formă de hidrocarburi , în principal combustibili fosili ( gaz metan și petrol ). ^[2] Petrolul este utilizat în rafinării pentru a produce combustibili printr-un proces fracționat de distilare , din care se obțin benzină , motorină și kerosen , printre altele. Petrolul este, de asemenea, utilizat ca materie primă în industria petrochimică pentru producerea multor substanțe sintetice, inclusiv materiale plastice , fibre , solvenți și vopsele . ^[2]

Alte utilizări ale carbonului sunt:

• Izotopul ¹⁴ C descoperit pe 27 februarie 1940 este utilizat în datarea cu radiocarbon și în modul de identificare a radioizotopilor.
• Grafitul este utilizat la creionele de desen, periile cu motor electric și ca căptușeală refractară în cuptoare. ^[2]
• Diamantele sunt utilizate în scopuri ornamentale și, de asemenea, ca vârfuri de perforare și în alte aplicații care profită de duritatea lor. ^[2]
• Carbonul este adăugat în procente mici la fier pentru a produce oțel . Întotdeauna legat de fier, dar în procente mai mari de 2%, se obține fontă care are o excelentă turnabilitate și rezistență la uzură.
• Sub formă de cărbune este utilizat pentru încălzire și ca material adsorbant ( cărbune activ ) ^{[21] [22] [23] [24]} în industria chimică și ca remediu homeopat .
• Mai multe cercetări științifice au evidențiat posibilitatea utilizării carbonului ca catalizator sau suport pentru un catalizator ^{[25] [26]} și ca electrocatalizator . ^{[27] [28]}
• De asemenea, este utilizat ca material primar sau ca fibră de armare, combinată cu Kevlar , în producția de articole sportive ^[2] (inclusiv bețe de hochei pe câmp , rachete de tenis , schiuri , undițe ), în avioane ^[2] și în tapițeria (internă sau externă) a mașinilor sport sau de curse, atât pentru rezistență, cât și pentru lejeritate.
• Carbonul este utilizat în tijele de control ale centralei nucleare sub formă de carbură de bor și, ca moderator, pentru a încetini neutronii rapizi până la energii de ordinul unei sutimi de electroni volți .

Proprietățile chimice și structurale ale fulerenilor , sub formă de nanotuburi de carbon, au o utilizare potențială promițătoare în câmpul inițial al nanotehnologiei .

• 

  Plumb de grafit

• 

  Lama de diamant

• 

  Cărbune activ utilizat ca carminativ și laxativ

• 

  Material plastic armat cu fibră de carbon

Precauții

Depozite de carbon în plămânii unui fumător cu emfizem centrilobular .

Il carbonio è poco tossico , se in granulometria circa millimetrica, ingeribile sotto forma di grafite o carbone (carbone attivo farmacologico). È resistente alla dissoluzione chimica, anche nel tratto digestivo acido, ed utilizzato per adsorbire eventuali particolari composti tossici.

L'inalazione di polvere di carbone o di fuliggine ( nerofumo ) in grandi quantità può essere pericolosa, irritante per i tessuti polmonari e causare l' antracosi . Analogamente la polvere di diamante, usata come abrasivo. Microparticelle di carbonio sono presenti nei gas di scarico dei motori a scoppio e possono accumularsi nei polmoni. Gli effetti nocivi possono derivare dalla contaminazione delle particelle di carbonio, fortemente adsorbenti , con i prodotti chimici organici o metalli pesanti , piuttosto che dal carbonio stesso.

Si stanno studiando potenziali effetti dannosi, analoghi a quelli di altre fibre minerali ( pneumoconiosi ), derivanti dalle fibre di carbonio, eventualmente respirate o ingerite. Analoghi studi vengono fatti a proposito delle strutture nanometriche come fullereni e nanotubi di carbonio .

Il carbonio può anche bruciare vigorosamente in presenza di aria a temperature elevate, come nell'incendio della centrale elettronucleare di Windscale, a Sellafield ( Windscale fire ), che è stato causato da improvvisa liberazione di energia ( effetto Wigner , dallo scopritore Eugene Wigner consistente in uno dislocamento atomico nel reticolo cristallino ad opera di neutroni veloci ed a un successivo ritorno con liberazione dell'energia relativa accumulata) nella grafite usata come moderatore e quindi sottoposta a bombardamento neutronico.
Grandi accumuli di carbone, che sono rimasti inerti per centinaia di milioni di anni in assenza di ossigeno, possono spontaneamente bruciare quando esposti all'aria.

Composti

I composti del carbonio coprono una vasta gamma di azioni tossiche ed, essendo la base dei composti biologici, benefiche. Il monossido di carbonio , CO, presente nei gas di scarico dei motori a combustione, e il cianuro , CN ⁻ , che a volte inquina le miniere, sono estremamente tossici per i vertebrati . Molti altri composti non sono assolutamente tossici ma sono anzi essenziali per la vita. Gas organici come etilene (CH ₂ =CH ₂ ), acetilene (HC≡CH), metano (CH ₄ ) e molte altre molecole sono infiammabili ed esplosivi se miscelati con l'aria in certe proporzioni.

Citazioni letterarie

• Al carbonio è dedicato uno dei racconti de " Il sistema periodico " di Primo Levi .

Note

Bibliografia

• Francesco Borgese, Gli elementi della tavola periodica. Rinvenimento, proprietà, usi. Prontuario chimico, fisico, geologico , Roma, CISU, 1993, ISBN 88-7975-077-1 .
• R. Barbucci, A. Sabatini e P. Dapporto, Tavola periodica e proprietà degli elementi , Firenze, Edizioni V. Morelli, 1998 (archiviato dall' url originale il 22 ottobre 2010) .
• Francesco Neve, Carbonio. Storia di un materiale del futuro ^{[ collegamento interrotto ]} , Roma, Aracne editrice , 2011, ISBN 978-88-548-3855-0 .
• ( EN ) Otto Vohler, Gabriele Nutsch, Gerd Collin, Ferdinand von Sturm, Carbon ^{[ collegamento interrotto ]} , in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry , 2002, DOI : 10.1002/14356007.a05_095 .

Voci correlate

• Carbonati
• Carbone attivo
• Carbonio vitreo
• Carborani
• Carburi
• Carbonia (composto)
• Cattura e sequestro del carbonio
• Chaoite
• Ciclo del carbonio
• Detonazione del carbonio
• Fase di fissazione del carbonio
• Fibra di carbonio
• Glucidi
• Metodo del carbonio-14
• Nanoschiuma di carbonio
• Nanotubo di carbonio
• Pianeta di carbonio
• Processo di fusione del carbonio
• Stella al carbonio
• Total organic carbon

Altri progetti

• Wikiquote contiene citazioni sul carbonio
• Wikizionario contiene il lemma di dizionario « carbonio »
• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file sul carbonio

Collegamenti esterni

• Carbonio , su Treccani.it – Enciclopedie on line , Istituto dell'Enciclopedia Italiana .
• ( EN ) Carbonio , su Enciclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
• ( EN ) Wolfram Aplha LLC, Carbon-12 - WolframAlpha Computational Knowledge Engine , su wolframalpha.com . URL consultato il 2 luglio 2011 .

Portale Chimica : il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia