6-Carboni

Català	Español		English	Français	Símbol: C	Nombre atòmic: 6
Carboni	Carbono		Carbon	Carbone	Grup: 14	Període: 2
Família: grup del carboni		Configuració electrònica: 1s² 2s² 2p²

Generalitats
Descobridor/s: -		Nacionalitat: -		Any: Des de l’antigor
Origen del nom: Carboni del llatí “carbo” que significa carbó de llenya. Grafit del grec “graphein” que significa escriure. Diamant del llatí “adamas” que significa invencible.		Una mica d’història: El carboni (l'origen llatí del mot prové del carbó), fou descobert a la prehistòria, i es creava a partir de la crema de material orgànic (llenya) en manca d'oxigen. L'objectiu de l'ofici de carboner era l'obtenció de carbó. Els diamants, també coneguts des de fa molt temps (en antics escrits hindús i en l’antic testament se’n fa referència), són considerats la pedra preciosa per excel·lència, atesa la seva gran duresa i lluentor. Newton va intuir que el diamant podia ser combustible però no va aconseguir cremar un diamant fins 1772 en que Lavoisier demostrà que en la combustió es produïa CO₂. Tennant va demostrar que el diamant era carboni pur en 1797. L’isòtop més comú del carboni és el ¹²C; en 1961 aquest isòtop va ser escollit per a reemplaçar l’isòtop O-16 com a base dels pesos atòmics i se li va assignar un pes atòmic de 12. Els primers compostos de carboni es van identificar en la matèria viva a principis del segle XIX. Els fullerens, descoberts a la dècada dels 80, tenen un futur prometedor en el camp de la nanotecnologia.
Estat natural: El carboni és l'element químic base en la vida orgànica tal com la coneixem, i és la base de la química orgànica. Totes les formes de vida que coneixem estan formades de molècules compostes principalment per carboni, hidrogen, nitrogen i oxigen (a més de multitud d'altres elements en menys proporció). En la natura principalment es troba en forma de carbonats, carbonat càlcic (pedra calcària). El carboni es troba com a diòxid de carboni en l’atmosfera de la terra i és dissol en totes les aigües naturals. És en abundància al Sol, estrelles, cometes i en les atmosferes de la majoria dels planetes. L’atmosfera de mart conté un 96% de CO₂. El carboni es troba lliure en la natura en tres formes alotròpiques: amorf, grafit i diamant. El grafit és un dels materials coneguts més tous mentre que el diamant és un dels més durs. Els diamants naturals es troben en antigues “canonades” volcàniques a sud-Àfrica; també s’han trobat al sól oceànic del cap de Bona Esperança.		Estructura cristal·lina: Cúbica o hexagonal (diamant) hexagonal o romboèdrica (grafit)
Abundància a l’ésser humà: 5000000 ppb (parts per bilió en pes)	Abundància a la Terra: constitueix el 0,0255 de l’escorça terrrestre.		Abundància al Sistema Solar: 230000000 (parts per bilió en pes)

Propietats
Físiques	Massa atòmica (u)	Densitat (kg/m³)		Duresa (escala de Mohs)		Volum atòmic (cm³/mol)
	12,0107	3513		0,8		4,58
Tèrmiques	Estat d’agregació a 298 K	Punt de fusió (K)		Punt d’ebullició (K)
	sòlid	3800		5100
Radis	Radi atòmic (Å)	Radi iònic (Å)		Radi covalent (Å)
	0,914	2,60 (C^-4) 0,15 (C⁺⁴)		0,77
Ionització	Afinitat electrònica (KJ/mol)	1a energia ionització (KJ/mol)	2a energia ionització (KJ/mol)		3a energia ionització (KJ/mol)		Estats d’oxidació
	153,9	1086,4	2352,6		4620,4		-4, -3, -2, -1, +1, +2, +3, +4
Elèctriques	Conductivitat elèctrica (mOhm.cm)^-1	Electròniques	Electronegativitat (Pauling)		Polaritzabilitat (Å³)
	0,7		2,55		1,8
Termodinàmiques	Calor d’atomització (KJ/mol d’àtoms)	Calor de fusió (KJ/mol)	Calor de vaporització (KJ/mol)		Calor específica (J/kg K)		Conductivitat tèrmica (J/m s ºC)
	717,0	105	355,8		689,7		1,59
Altres	Potencial normal de reducció (v)	Caràcter metàl·lic	Precaucions: Els gasos orgànics com matà, età i etilé si es barregen amb aigua presenten perill de foc i explosió.
	+0,52 CO/C (solució àcida)	No metall
	Característiques:
	Es troba en tres varietats alotròpiques: diamant, grafit i carboni amorf que són sòlids amb punts de fusió molt alts i són insolubles en tots els dissolvents a temperatura ordinària. Les propietats físiques de les tres formes difereixen àmpliament a causa de les diferències en l’estructura cristal·lina. En el diamant, una de les substàncies més dures conegudes, cada àtom es vincula a altres quatre àtoms en una estructura tridimensional. És incolor i no condueix la electricitat. Els diamants tenen normalment un lleu to groguenc i la presència d’algunes impureses li dóna uns lleugers tons rosat, blau, vermell, verd, que són molt apreciats en joieria. Els diamants imperfectes s’utilitzen normalment en la construcció de eines de tall i també per a tallar i polir pedres. El diamant a 800ºC, crema amb l’oxigen pur produint diòxid de carboni. Resulta possible fabricar diamants artificials si es sotmet el carboni a altes temperatures i pressions, però els diamants així obtinguts són molt petits i el cost de producció és excessivament elevat. El grafit es troba molt difós en la natura i estructuralment consisteix en capes planes d’àtoms organitzats hexagonalment, que s’uneixen dèbilment unes a les altres. És una substància tova, untuosa i de colro negre brillant. El grafit és un bon conductor del corrent elèctric, resistent a l’acció de molts reactius químics i és bastant estable en front a la calor. Per totes aquestes propietats es utilitzat per a fabricar elèctrodes i gresols i també en alguns processos de galvanoplàstia. Barrejat amb argila és el principal constituent de les mines dels llapis. El carboni amorf es caracteritza per un grau molt baix de cristalinitat. El carboni amorf pur es pot obtenir escalfant sucre purificat a 900ºC en absència d’aire. El punt de fusió del grafit és de 3925ºC i el del diamant 3823ºC. Les densitats són 2,25 i 3,51 kg/m³. En 1985, els científics van vaporitzar grafit per a produir una forma estable de la molècula de carboni que consisteix en 60 àtoms de carboni en forma esfèrica, semblant a una pilota de futbol; la molècula s’anomenà fullerè en honor de R. Buckminster Fuller, el seu descobridor. La molècula pot ser comú en la pols interestelar. molècula de fullerè

Isòtops
Isòtop	Protons	Neutrons	Símbol	Vida mitjana	Abundància (%)	Altres
Carboni - 9	6	3	⁹C	0,127 segons	0,00	Radioactiu
Carboni - 10	6	4	¹⁰C	19,3 segons	0,00	Radioactiu
Carboni - 11	6	5	¹¹C	20,3 min.	0,00	Radioactiu
Carboni - 12	6	6	¹²C	Estable	98,89
Carboni - 13	6	7	¹³C	Estable	1,108
Carboni - 14	6	8	¹⁴C	5730 anys	0,00	Radioactiu
Carboni - 15	6	9	¹⁵C	2,45 seg.	0,00	Radioactiu
Carboni - 16	6	10	¹⁶C	0,75 segons	0,00	Radioactiu
Carboni - 17	6	11	¹⁷C	0,19 segons	0,00	Radioactiu

Reactivitat

Descripció

A temperatures ordinàries, la seva reactivitat és baixa. A altes temperatures, reacciona directament amb la majoria dels metalls formant carburs, i amb l’oxigen formant monòxid de carboni (CO) i diòxid de carboni (CO₂):

C (s) + O₂ (g) à CO₂ (g), quan el subministrament d’aire o oxigen es restringeix, la combustió és incompleta i dóna monòxid de carboni: 2C (s) + O₂ (g) à 2CO (g)

El carboni (grafit) reacciona amb el fluor a altes temperatures per a donar una barreja de CF₄, C₂F₆ i C₅F₁₂: C (s) + F₂ (g) en excés à CF₄ (g) + C₂F₆ (g) + C₅F₁₂ (g)

El carboni (grafit) reacciona amb àcid nítric concentrat i calent per a donar C₆(CO₂H)₆.

Si es dissol una petita proporció de carboni en ferro fos, s’obté l’acer. La configuració electrònica del carboni explica les seves elevades possibilitats de combinació amb si mateix i amb altres elements, donat lloc a una quantitat tal de compostos que requereixen un estudi específic en l’anomenada química del carboni.

La seva reacció amb l’hidrogen a elevada temperatura produeix metà: C + H₂ à CH₄

El carboni en forma de coc s’usa per treure oxigen a minerals d’òxids metàl·lics a fi d’obtenir el metall pur. El carboni també forma compostos amb la majoria dels elements no metàl·lics, encara que alguns d’ells, com el tetraclorur de carboni, CCl₄, han de ser obtinguts indirectament.

Amb aire

Vigorosa à CO₂ C (s) + O₂ (g) à CO₂ (g)

Generalitats