Загальна характеристика вуглецю
Вуглець - шостий елемент Періодичної таблиці. Позначення - С від латинського «carboneum». Розташований у другому періоді, IVА групі. Відноситься до неметалів. Заряд ядра дорівнює 6.
Атомна і молекулярна маса вуглецю
Відносної молекулярна маса речовини (Mr) - це число, яке показує, у скільки разів маса даної молекули більше 1/12 маси атома вуглецю, а відносна атомна маса елемента (Ar) - у скільки разів середня маса атомів хімічного елемента більше 1/12 маси атома вуглецю.
Оскільки у вільному стані вуглець існує у вигляді одноатомних молекул С, значення його атомної і молекулярної мас збігаються. Вони рівні 12,0064.
Аллотропия і аллотропние модифікації вуглецю
У вільному стані вуглець існує у вигляді алмазу, що кристалізується в кубічної і гексагональної (лонсдейліт) системі, і графіту, що належить до гексагональної системі (рис. 1). Такі форми вуглецю, як деревне вугілля, кокс або сажа мають невпорядковану структуру. Також є аллотропние модифікації, отримані синтетичним шляхом - це карбін і полікумулен - різновиди вуглецю, побудовані з лінійних ланцюгових полімерів типу -C = C- або = C = C =.
Мал. 1. Алотропні модифікації вуглецю.
Відомі також аллотропние модифікації вуглецю, що мають такі назви: графен, фулерен, нанотрубки, нановолокна, Австралія, стеклоуглерож, колосальні нанотрубки; аморфний вуглець, вуглецеві нанопочкі і вуглецева нанопіна.
ізотопи вуглецю
У природі вуглець існує у вигляді двох стабільних ізотопів 12 С (98,98%) і 13 С (1,07%). Їх масові числа рівні 12 і 13 відповідно. Ядро атома ізотопу вуглецю 12С містить шість протонів і шість нейтронів, а ізотопу 13 С - така ж кількість протонів і п'ять нейтронів.
Існує один штучний (радіоактивний) ізотоп вуглецю 14 Сс періодом напіврозпаду рівним 5730 років.
Іони вуглецю
На зовнішньому енергетичному рівні атома вуглецю є чотири електрона, які є валентними:
В результаті хімічної взаємодії вуглець може втрачати свої валентні електрони, тобто бути їх донором, і перетворюватися в позитивно заряджені іони або приймати електрони іншого атома, тобто бути їх акцептором, і перетворюватися в негативно заряджені іони:
З 0 -2e → З 2+;
З 0 -4e → З 4+;
З 0 + 4e → З 4.
Молекула і атом вуглецю
У вільному стані вуглець існує у вигляді одноатомних молекул С. Наведемо деякі властивості, що характеризують атом і молекулу вуглецю: