Atom węglowy

Wyjaśniamy, jaki jest atom węgla, jego struktura elektroniczna, cechy i hybrydyzacja orbitalna.

Co to jest atom węgla?

Węgiel jest elementem numer 6 stolika okresowej i jest jednym z najważniejszych istniejących elementów. Jego znaczenie wynika z bardzo bogatej i różnorodnej chemii, która czyni ten element Baza życia na planecie Ziemia, jak wiemy.

Chodzi o Niemetalny należeć do Grupa 14 stolika okresowego (wcześniej grupa 4A) i drugi okres. W swojej naturalnej postaci jest związany z węglem (zarówno minerałem, jak i warzywem) i sadą, w której znajduje się głównie w postaci grafitu lub innego.

On Atom węglowy Jest to jedna z najmniejszych z stolika okresowego. Jest to atom tetravalent, to znaczy może tworzyć do czterech linków z innymi atomami równymi lub różnymi od tego samego.

Węgiel ma ogromne znaczenie dla ludzi. Jest to jeden z głównych elementów naszego ciała, tworząc ponad 19% jego masy. Ponadto ma również wiele zastosowań technologicznych pochodzących z właściwości atomowych.

Charakterystyka atomu węgla

- Atom węgla jest nie -metalowy: Węgiel jest elementem niemetalicznym, który można łączyć z wieloma innymi elementami układu okresowego. Atomy węgla mogą nabierać elektrony innym atomom, stając się odpowiednio anionami lub kationami.

- Ma 6 protonów w jądrze: Atomowa liczba węgla wynosi 6, co oznacza, że ​​ma 6 protonów w jądrze. Oznacza to również, że neutralny atom węgla ma 6 elektronów wokół jądra.

- Należy do blokowania P stolika okresowego: Elektroniczna konfiguracja węgla w jego podstawowym stanie wynosi 1s² 2s² 2 p². Jak widać, ostatnie elektrony Valencia znajdują się w orbitalach P, więc węgiel należy do blokowania p okresu.

- Wartości atomu węglowego wynoszą +2, +4 i -4: Warstwę wartościowości węglowej brakuje tylko 4 elektronów do całkowitego wypełnienia, a tym samym nabywaną konfigurację elektroniczną szlachetnego neonowego gazu. Z tego powodu węgiel może tworzyć anion węglika, C^4-, który ma 4 elektrony więcej niż neutralny węgiel. Z drugiej strony atom węgla może również stracić dwa elektrony 2p, stając się w ten sposób kationem węgla (c²⁺) lub wszystkie 4 elektrony w Walencji, stając się kationem węglowym (c⁴⁺).

- Możesz utworzyć wiele alotropów: Węgiel elementarny można znaleźć w dwóch typowych naturalnych formach, które są grafitem i diamentem, które mają radykalnie przeciwne właściwości. Ponadto możesz tworzyć różnych nanorurków z węgla i grafenu.

Trzy izotopy atomu węgla

Wszystkie atomy węgla mają sześć protonów w jądrze, ale nie wszystkie mają taką samą liczbę neutronów, co daje trzy izotopy:

• Carbon-12 (¹²C): Jest najbardziej stabilny i obfity (około 98,9%). Ma 6 neutronów w jądrze.
• Carbon-13 (¹³C): Ma 7 neutronów.
• Carbon-14 (¹⁴C): Jest to radioaktywne stosowanie ys e w datach starych obiektów.

Struktura elektroniczna atomu węglowego

Jak każdy atom węgla, ma sześć pozytywnych protonów w jądrze, a następnie ma również 6 elektronów z obciążeniem ujemnym.

Sposób, w jaki te elektrony są dystrybuowane lub elektroniczna konfiguracja atomu węgla, wynosi:

Ta konfiguracja elektroniczna wskazuje, że Węgiel ma 2 elektrony na orbicie 1s, Dwa elektrony w Orbital 2s, I dwa elektrony rozmieszczone między trzema orbitaliami 2p.

Z drugiej strony warstwa walencyjna dla węgla jest warstwa L, która odpowiada poziomowi n = 2, ponieważ jest to warstwa najwyższego poziomu zawierająca elektrony. Jak widzimy, węgiel ma łącznie 4 elektrony na poziomie 2, Więc tak mówimy Ma 4 elektrony Valencia.

To jest powód, dla którego węgiel jest zlokalizowany, w którym był wcześniej nazywany grupą 4A stolika okresowego.

Atomowa hybrydyzacja orbitalna w atomie węgla

Atomy reagują i łączą się ze sobą poprzez swoje walencyjne elektrony i organizowane orbitale. Jednak te ostatnie nie zawsze mają odpowiednią orientację, aby utworzyć niezbędne linki.

Teoria linków Walencji stwierdza, że ​​atomy mieszają swoje orbitale atomowe, tworząc nowe hybrydowe orbitale, które mają właściwe wskazówki. Ten proces jest nazywany hybrydyzacja.

W zależności od liczby atomów, z którymi połączony jest atom węgla, będzie mieszać lub hybrydyzować inną liczbę czystych orbitali atomowych. To powoduje trzy różne hybrydyzacje, Czym oni są:

Sp

Występuje, gdy węgiel jest powiązany tylko z Dwa atomy. W tym przypadku orbital z jednym z trzech orbitali P jest mieszany, co daje dwa orbitale SP, które wskazują w przeciwnych kierunkach (180º od siebie).

Dwa orbitale P, które pozostały bez mieszania, są używane do tworzenia wiązań PI. Atom węglowy może tworzyć się Potrójne link (który zawiera dwa wiązania PI) z pojedynczym atomem lub może się tworzyć Dwa podwójne linki, jeden z każdym atomem (i z linkiem pi).

Sp²

Kiedy Carbon chce dołączyć Trzy atomy, Potrzebujesz trzech hybrydowych orbitali, więc wymieszaj trzy czyste orbitale: orbital i dwa orbitale p. To generuje trzy hybrydowe orbitale SP² ten punkt do narożników trójkąta równobocznego.

Orbital P, który nie był używany, może utworzyć połączenie PI z żadnym z trzech połączonych atomów, co daje podwójne wiązanie.

Sp³

Kiedy węgiel będzie się z nimi Cztery atomy, Wymieszaj 4 czyste orbitale warstwy walencyjnej, aby wygenerować 4 hybrydowe orbitalne sp³. Wskazują one na wierzchołki zwykłego czworościanu.

Ponieważ nie ma orbitali do tworzenia wiązań PI, węgiel z hybrydyzacją SP³ Możesz utworzyć tylko cztery proste linki i brak wielu linków.

Bibliografia

1. Britannica, redaktorzy encyklopedii. Carbon - Fakty, zastosowania i właściwości. Zaczerpnięte z https: // www.Britannica.Com/Science/Carbon-chemiczny element
2. Globalne laboratorium monitorowania. (S. F.). Gazy cieplarniane cyklu węglowego. Zaczerpnięte z https: // gml.Noaa.Gov/CCG/izotopy/chemia.Html