Carvão

Propriedades e usos do carbono.

Conhecido como carvão desde os tempos pré-históricos, o Carvão É um elemento pouco abundante (cerca de 0,032% da crosta terrestre), mas de natureza generalizada e fundamental, onde existe tanto no estado elementar nas duas formas cristalinas de diamante e grafite (representando as duas principais formas alotrópicas) quanto em microcristalinos impuros. carbonos fósseis, combinados em hidrocarbonetos sólidos, líquidos e gasosos (óleos, asfalto, gases naturais, etc.), em carbonatos de cálcio (calcita, aragonita, calcários), cálcio e magnésio (dolomita) e outros elementos, como dióxido carbono na atmosfera (aproximadamente 0,05%, 0,033% em peso) e dissolvido em águas superficiais.

Também está contido, especialmente na forma de compostos orgânicos, em todos os organismos vivos de animais e plantas.

Formas alotrópicas de carbono

Em forma de Diamante, cada átomo está ligado tetraédrico (através do híbrido sp.3) a outros quatro átomos de carbono; Portanto, há um cristal covalente muito duro com alto ponto de fusão e com características típicas de isolamento elétrico. Para mais detalhes, consulte: estrutura de diamante.

Lá grafite, que é macio e facilmente escamoso, é um bom condutor elétrico e é termodinamicamente estável à temperatura ambiente. Possui uma estrutura em camadas bidimensional unida por forças fracas de Van der Waals; Dentro de cada camada, cada átomo é ligado (através de orbitais híbridos spdois) para três outros átomos, enquanto um elétron para cada átomo é deslocalizado em todo o plano.

Uma estrutura semelhante a grafite está presente no carvão fóssil, que são parcialmente microcristalinos e contêm numerosas impurezas, e nos chamados Carvão ativado. Estes últimos possuem uma enorme área superficial específica, que geralmente também possui grupos funcionais: por esses motivos, apresentam alto poder de adsorção em relação a gases e vapores e inúmeras substâncias dissolvidas em soluções.

Outra forma alotrópica de carbono recentemente identificada é a de fulereno.

As formas amorfas (ou parcialmente cristalinas) de carbono são negro de carbono, carvão animal, coque, carvão ativado.

Compostos de carbono

Dada a sua posição no sistema periódico, o carbono forma compostos de ligação quase exclusivamente covalentes, exceto no caso de alguns carbonetos metálicos nos quais existem íons C4- e Cdoisdois-.

Na formação de quatro ligações covalentes, o carbono pode resultar em hibridação sp3 tetraédrico (por exemplo, em metano, CH4 4), ou com hibridação spdois plano trigonal (por exemplo, em etileno, CHdois= CHdois, também com formação de uma ligação do tipo π) ou, finalmente, com hibridação linear sp (por exemplo em acetileno com formação de duas ligações π).

Carvão

O número de compostos de carbono conhecidos é tão grande que a química do carbono, com todos os seus compostos classificados como “compostos da química orgânica”, é um ramo em si da química, da química orgânica; portanto, apenas alguns dos compostos mais simples que podem ser classificados como compostos inorgânicos de carbono serão descritos aqui.

Monóxido de carbono CO, é um gás incolor e inodoro, com uma densidade de 0,967 g / cm3; É formado pela combustão de carbono ou de seus compostos na ausência de oxigênio ou quando a combustão ocorre em temperaturas muito altas.

Também pode ser obtido reduzindo alguns óxidos metálicos com carbono ou colocando vapor de água em contato com carvão quente, de acordo com a reação C + H.doisO → CO + Hdois ; A mistura de monóxido de carbono e hidrogênio que se desenvolve a partir da reação é usada como combustível sob o nome de água gasosa. Com o oxigênio, forma uma mistura explosiva. Queima no ar com uma chama azul característica, produzindo dióxido de carbono. É utilizado na indústria siderúrgica, na produção de álcool metílico e amônia. É muito tóxico, e as máscaras de gás normais devem usar filtros especiais de óxido de manganês e cobre, que transformam o monóxido de carbono em dióxido de carbono.

Dióxido de carbono COdois, nome tradicional, ainda usado para dióxido de carbono, gás incolor e inodoro, mais pesado que o ar (densidade = 1.977 g / dm3), formado pela combustão de carbono ou de seus compostos em excesso de oxigênio. O dióxido de carbono está presente na atmosfera da Terra com uma concentração média (constante com altitude) de 330 ppm, concentração que sempre aumenta devido ao consumo de combustíveis fósseis. Os efeitos desse aumento, que seriam maiores se grande parte do dióxido de carbono não se dissolvesse nos oceanos, são identificados com problemas de “efeito estufa”. O dióxido de carbono é usado na produção de bebidas carbonatadas e a água mineral, comprimida em extintores, é usada como meio de combater incêndios.

Com halogênios, o carbono é formado, embora não por combinação direta, vários compostos. Entre eles, podemos citar o Tetracloreto de carbono CCl4 4, que é usado como pesticida, como meio de combate a incêndios e como solvente, e é preparado industrialmente por cloração de metano ou outros hidrocarbonetos ou por dissulfeto de carbono (CSdois), dependendo da reação
CSdois + 3 Cldois → CCl4 4 + SdoisCldois
Um importante tetralogeneto misto é dicloro-difluorometano (CCldoisFdois), que é preparado por reação do tetracloreto de carbono com ácido fluorídrico; É um refrigerante importante e amplamente utilizado, conhecido sob o nome comercial de freon.

a Dissulfeto de carbono CSdois, que é preparado industrialmente por síntese dos elementos ou, nos sistemas mais modernos, por reação entre metal e enxofre, é usado como pesticida e na preparação de rayon.

EU ‘oxicloreto de carbono COCldois, mais conhecido como fosgênio, é obtido pela reação do monóxido de carbono e do gás cloro e foi usado durante a Primeira Guerra Mundial como um produto químico agressivo muito poderoso: apesar de sua toxicidade, ainda é usado na química industrial como intermediário para o preparação de compostos orgânicos importantes.

ELE carbonetos eles são compostos de carbono com menos elementos eletronegativos.

ELE carbonetos iônicos ou salinos são formados com os elementos do grupo I, grupo II e grupo III do sistema periódico (por exemplo, LidoisCdois, KdoisCdois) Reagir com água para dar acetileno e, portanto, são chamados acetiletos. Outros carbonetos iônicos, também chamados metanetos (como o alumínio Al4 4C e Berílio BedoisC) contém o íon C4- e com água ou ácidos eles liberam metano (daí o nome); outros ainda fornecem outros hidrocarbonetos com água ou ácidos.

ELE carbonetos metálicos São os de titânio, zircônio, vanádio, molibdênio, tungstênio, cromo, manganês, ferro (ligas ferro-carbono): são caracterizados por uma estrutura cristalina do tipo metálico (com embalagem muito compacta), alta dureza, neles os átomos O carbono é organizado nos interstícios entre átomos de metal, daí o nome “intersticial” dado a esses compostos. Eles não reagem com água e ácidos.

ELE carbonetos covalentes Os mais importantes são o silício e o boro, substâncias muito duras e com alto ponto de fusão usadas como materiais abrasivos e refratários.

Encontros arqueológicos de radiocarbono

Em carbono natural, além dos dois isótopos estáveis ​​(12Ai está 13C, veja: isótopos de carbono), existe um isótopo radioativo (14C ou radiocarbono), que é produzido continuamente na atmosfera capturando nêutrons da radiação cósmica pelos núcleos do N-14.

A quantidade de C-14 presente na atmosfera é constante e todos os organismos vivos que participam do ciclo do carbono, isto é, que emitem ou absorvem dióxido de carbono, contêm a mesma pequena quantidade de C-14 em seus tecidos.

Com a morte, esse ciclo é interrompido e, portanto, a porcentagem de C-14 contida nele começa a diminuir, diminuindo pela metade a cada 5730 anos. Medindo a porcentagem de C-14 ainda presente em um achado arqueológico de origem orgânica, fóssil, etc. Portanto, é possível estimar o tempo decorrido desde a sua morte.

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