Artikulu hau "Kalitatezko 1.000 artikulu 12-16 urteko ikasleentzat" proiektuaren parte da

Karbono

Wikipedia, Entziklopedia askea
Jump to navigation Jump to search

Karbonoa
Coal anthracite.jpg

6

BoroaKarbonoaNitrogenoa
-

C

Si
C-TableImage.png
Ezaugarri orokorrak
Izena, ikurra, zenbakia Karbonoa, C, 6
Serie kimikoa ez-metalak
Taldea, periodoa, orbitala 14, 2, p
Masa atomikoa 12,0107 g/mol
Konfigurazio elektronikoa 1s2 2s2 2p2
Elektroiak orbitaleko 2, 4
Propietate fisikoak
Egoera solido
Dentsitatea (0 °C, 101,325 kPa) (grafitoa) 1,9-2,3 g/L
Urtze-entalpia (grafitoa) 100 kJ·mol−1
Irakite-entalpia 715 kJ·mol−1
Bero espezifikoa (25 °C) (grafitoa) 8,517 J·mol−1·K−1

Lurrun-presioa

P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T/K 2.839 3.048 3.289 3.572 3.908
Propietate atomikoak
Kristal-egitura (grafitoa) hexagonala
Oxidazio-zenbakia(k) 4, 3, 2, 1, 0, -1, -2, -3, -4 (oxido azido ahula)
Elektronegatibotasuna 2,55 (Paulingen eskala)
Ionizazio-potentziala 1.a: 1.086,5 kJ/mol
2.a: 2.352,6 kJ/mol
3.a: 4.620,5 kJ/mol
Erradio atomikoa (batezbestekoa) 70 pm
Erradio atomikoa (kalkulatua) 67 pm
Erradio kobalentea 77 pm
Van der Waalsen erradioa 170 pm
Datu gehiago
Eroankortasun termikoa (300 K) 7,81
Soinuaren abiadura 5.150 m/s
Isotopo egonkorrenak

Karbonoaren isotopoak

iso UN Sd-P D DE (MeV) DP
12C %98,9 C egonkorra da 6 neutroirekin
13C %1,1 C egonkorra da 7 neutroirekin
14C aztarnak 5.730 u β- 0,156 14N

Karbonoa edo ikazkaia[1] elementu kimiko bat da, C ikurra eta 6 zenbaki atomikoa dituena. 14. taldeko elementu tetrabalente ez-metalikoa da[2]. Naturan karbonoaren hiru isotopo daude: 12C eta 13C egonkorrak dira, eta 14C erradioaktiboa da, zeinaren semidesintegrazio-periodoa 5.730 urtekoa den[3]. Karbonoa antzinatik ezagutzen den elementuetako bat da[4]. "Karbono" terminoa latineko carbo (ikatz) hitzetik dator.

Unibertsoko laugarren elementurik arruntena da masan, hidrogenoa, helioa eta oxigenoaren ondoren. Bizitzaren forma guztietan dago, eta giza gorputzean bigarren elementurik arruntena da masan oxigenoaren ondoren[5]. Ugaritasun hau, osatzen dituen konposatu organiko guztiekin eta polimeroak eratzeko duen ahalmenarekin batera, bizi ezagun guztiaren oinarriko elementu kimikoa bihurtu du.

Hainbat forma alotropiko dauzka, ezagunenak grafitoa (baldintza normaletan termodinamikoki egonkorrena), diamantea eta karbono amorfoa[6]. Karbonoaren propietate fisikoak oso aldakorrak dira forma alotropikoaren arabera. Adibidez, grafitoa opakoa eta beltza da, diamantea oso gardena den bitartean. Grafitoa nahiko ahula da, nahikoa paper batean idazteko (hortik datorkio "γράφειν" izena, "idatzi"), eta diamantea naturan dagoen objektu ezagunik gogorrena da. Grafitoa eroale elektriko ona da, diamantea oso eroale txarra den bitartean. Egoera normal batean, diamantea, karbonozko nanotuboak eta grafenoak material ezagunen artean eroankortasun termikorik handiena dute. Karbonozko alotropo guztiak solidoak dira egoera normalean, kimikoki egonkorrak dira eta tenperatura oso altua behar dute elkarrekintzak izateko, baita oxigenoarekin ere.

Konposatu inorganikoetan aurki daitekeen oxidazio egoerarik ohikoena +4 da, karbono monoxidoan eta trantsizio-metalekin osatutako karboniloetan +2 den bitartean. Karbono inorganikoaren iturririk handienak kareharria, dolomita eta karbono dioxidoa dira, baina ikatz, zohikatz, petrolio eta metano hobietan ere kopuru nabarmena dago. Karbonoak konposatu ugari sor ditzake, beste elementuek baino gehiago; gaur egun hamar milioi konposatu deskribatu dira[7], baina zenbaki hau teorikoki existitzen direnen frakzio bat baino ez da. Horregatik, karbonoari "elementuen erregea" izena ematen zaio[8].

Ezaugarriak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Karbono atomoen kimikak mekano baten itxura dauka. Naturak berak bizirako molekulak sortzen ditu, karbono-atomoak arau batzuen arabera konbinatuta eta beste atomo batzuk gehituta.

Karbonoaren konfigurazio elektronikoa 1s22s22p2 da, edo [He]2s22p2.[9] Honen ondorioz, atomo neutro bakoitzak 4 balentzia elektroi ditu, funtsezko egoeran elektroi pare bat s orbitalean eta beste pare bat p orbitaleetan daudelarik. Hala ere, beste atomo batzuekin kobalenteki lotu ahal izateko, balentzia-elektroien orbitalek hibridazioak jasan behar dituzte. Hau da, nolabaiteko orbital tartekariak eratzen dira. Hiru mota daude:

  • sp3 hibridazioa - Karbono atomo batek lau lotura bakun osatu behar dituenean gertatzen da, metanoan adibidez. s orbitaleko elektroi bat pz orbitalera migratzen da, guztira lau sp3 motako orbital eratuz. Lotura kobalente guztiak aurrez aurreko gainezarpenen ondorioz gertatzen direnez gero, osatutako lau lotura bakunak σ motakoak dira.
  • sp2 hibridazioa - Bi lotura bakun eta bikoitz bat osatzen direnean gertatzen da, etenoan adibidez. Kasu honetan, 3 orbital hibridatzen dira soilik, pz orbitala hibridatu gabe geratuz. Azken orbital honek hala ere, albo-gainezarpen bat egin dezake hibridatu ez den beste orbital batekin, π motako lotura bat osatuz. Hortaz, lotura bikoitz bat σ eta π loturez osatuta dago.
  • sp hibridazioa - Lotura bakun eta hirukoitz bat osatzen direnean gertatzen da, etinoan adibidez. Bi orbital bakarrik hibridatzen dira, bi sp orbital sortuz, py eta pz orbitalak hibridatu gabe utziz. Azken orbital pareak albo-gainezarpenak egin ditzazke beste orbital batzuekin, π motako lotura bikoitz bat sortuz. Hortaz, lotura hirukoitz bat σ lotura batez eta bi π loturez osatuta dago.

Karbonoak erraztasun handia ageri du lotura bikoitzak ala hirukoitzak ezartzean, bere taldeko elementuek ez bezala. Erraztasun hau bere tamaina txikiaren baitan dago, π loturak osatzen dituzten albo-gainezarpenak egon daitezen hibridatu gabeko orbitalek urbil egon behar dutelako. Hau dela eta, handiagoak diren talde bereko elementuek, silizioak adibidez, zailtasun handiak dituzte π loturak ezartzeko.[10]

Pauling-en eskalan, karbonoaren elektronegatibotasuna 2,55-ekoa da. Hau da, oxigenoa edo fluorrak ez bezala, karbonoak ez du elektroiak hartzeko sekulako joerarik. Ondorioz, loturak oso kobalenteak dira eta ez daude polarizatuta.[9]

Erraztasun handia dauka karbonoak beste elementuekin zein bere buruarekin loturak ezartzeko. Hona hemen lotura hauen entalpiak:[9][11]

Elementua Lotura entalpia (kJ·mol-1)
Bakuna Bikoitza Hirukoitza
H 414 - -
C 347 620 812
N 276 615 891
O 351 745 -
F 488 - -
P 263 - -
S 255 477 -
Cl 327 - -

Alotropoak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Karbono alotropoak. a) diamantea; b) grafitoa; c) londsdaleita; d-f) fullerenoak; g) karbono amorfoa; h) karbono nanohodia

Karbonoaren propietate fisikoak bere forma alotropikoaren araberakoak dira. Esaterako, diamantea oso gardena da eta grafitoa opakua eta beltza da. Diamantea materialik gogorrenetakoa da, eta grafitoa paperean marra bat uzteko bezain biguna da. Diamanteak eroankortasun elektriko baxua dauka, eta grafitoa oso eroale ona da. Aldi berean, diamanteak ezagutzen den eroankortasun termikorik altuena dauka. Forma alotropiko guztiak solidoak dira baldintza normaletan.

Karbonoaren forma guztiak oso egonkorrak dira, eta tenperatura altua behar dute oxigenoarekin berarekin ere erreakzionatzeko. Bere oxidazio-egoerarik arruntena +4 da, baina +2 egoera karbono monoxidoan eta trantsizio-metalekin eratzen dituen beste konplexu batzuetan ageri da. Karbono ez-organikoaren iturri nagusiak kareharriak, dolomitak eta karbono dioxidoa dira, baina mea garrantzitsuak daude ikatz, zohikatz eta petrolio eran. Karbonoak beste edozein elementuk baino konposatu gehiago eratzen ditu: orain arte hamar milioi konposatu organiko deskribatu dira, eta hala ere, baldintza estandarretan sor daitezkeen mota honetako konposatu posible guztien ehuneko txikia osatzen dute.

Karbono puruak hainbat substantzia osa ditzake, bakoitzaren egitura molekularra dutelarik bereizgarri, karbono alotropoak. Baldintza estandarretan (298,15 K eta 100 kPa), grafitoa da termodinamikoki alotroporik egonkorrena. Hau da, baldintza estandar anoxikoetan, grafitoa ez da beste edozertan gainbeheratzen denborarekin.

Ugaritasuna[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Isotopoak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Izarretako nukleosintesia[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Sakontzeko, irakurri: «Nukleogenesi»

Karbonoaren zikloa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Sakontzeko, irakurri: «Karbonoaren ziklo»

Konposatuak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Konposatu organikoak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Sakontzeko, irakurri: «Kimika organiko»

Konposatu inorganikoak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Konposatu organoleptikoak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Historia eta etimologia[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Produkzioa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Grafitoa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Diamantea[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Aplikazioak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Diamantea[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Arriskuak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Erreferentziak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

  1.   «ikazkai - Elhuyar hiztegiak» hiztegiak.elhuyar.eus https://hiztegiak.elhuyar.eus/eu/ikazkai. Noiz kontsultatua: 2018-12-08 .
  2. (Ingelesez)  «carbon | Facts, Uses, & Properties» Encyclopedia Britannica https://www.britannica.com/science/carbon-chemical-element. Noiz kontsultatua: 2018-12-08 .
  3.   «WebElements Periodic Table » Carbon » the essentials» www.webelements.com https://www.webelements.com/carbon/. Noiz kontsultatua: 2018-12-08 .
  4.   «University of Kentucky Center for Applied Energy Research - Carbon Materials - Carbon History and Timeline» web.archive.org 2012-11-01 https://web.archive.org/web/20121101085829/http://www.caer.uky.edu/carbon/history/carbonhistory.shtml#. Noiz kontsultatua: 2018-12-08 .
  5.   B., Reece, Jane Campbell biology (Tenth edition. argitaraldia) ISBN 9780321775658 PMC 849822337 https://www.worldcat.org/oclc/849822337. Noiz kontsultatua: 2018-12-08 .
  6.   «World of Carbon» web.archive.org 2001-05-31 https://web.archive.org/web/20010531203728/http://invsee.asu.edu/nmodules/Carbonmod/point.html. Noiz kontsultatua: 2018-12-08 .
  7.   «Carbon» web.archive.org 2008-09-13 https://web.archive.org/web/20080913063402/http://periodic.lanl.gov/elements/6.html. Noiz kontsultatua: 2018-12-08 .
  8.   Demming, Anna (2010-07-30) «King of the elements?» Nanotechnology (30): 300201 doi:10.1088/0957-4484/21/30/300201 ISSN 1361-6528 PMID 20664156 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20664156. Noiz kontsultatua: 2018-12-08 .
  9. a b c Kimika II. Giltza. Edebé argitaletxea.
  10. S.E. Gould. Shine on you crazy diamond: why humans are carbon-based lifeforms. Scientific American. 2012ko azaroaren 11a.
  11.   Bond Length and Energies, http://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c120/bondel.html .

Ikus, gainera[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Kanpo loturak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Wikimedia Commonsen badira fitxategi gehiago, gai hau dutenak: Karbono Aldatu lotura Wikidatan