Es ist viertes reichlich vorhandenstes Element im Universum durch Masse nachher Wasserstoff, Heliumund Sauerstoff. Es ist anwesend, in ganz gewußt lifeformsund im menschlichen Körper, ist Carbon das zweithäufigste reichlich vorhandene Element durch Masse (ungefähr 18.5%) nach Sauerstoff.^[11] Dieser überfluß, zusammen mit der einzigartigen Verschiedenartigkeit von organische Mittel und ihre ungewöhnliche Polymer-Plastik-bildenfähigkeit bei den Temperaturen allgemein an angetroffen Masse, bilden Sie dieses Element die chemische Grundlage von ganz gewußt Leben.

physikalische Eigenschaften vom Carbon schwanken Sie weit mit der allotropic Form. Z.B. ist Diamant in hohem Grade transparent, während Graphit ist undurchlässig und Schwarzes. Diamant gehört zu den härtesten bekannten Materialien, während Graphit genug weich ist, einen Streifen auf Papier zu bilden. Diamant hat ein sehr niedriges elektrische Leitfähigkeit, während Graphit ein sehr gutes ist Leiter. Auch Diamant hat das höchste Wärmeleitfähigkeit von alle bekannten Materialien unter normalen Bedingungen. Alle allotropic Formen sind Körper darunter normale Bedingungen.

Alle Formen des Carbons sind in hohem Grade der Stall und erfordern Hochtemperatur, sogar mit Sauerstoff zu reagieren. Das allgemeinste Oxidation Zustand vom Carbon innen anorganische Mittel ist +4, während +2 innen gefunden wird Kohlenmonoxid und anderes übergang Metall Karbonyl Komplexe. Die größten Quellen des anorganischen Carbons sind Kalksteine, Dolomites und Kohlendioxyd, aber bedeutende Quantitäten treten in den organischen Ablagerungen von auf Kohle, Torf, öl und Methanclathrat. Carbon bildet mehr Mittel als irgendein anderes Element, mit fast 10 Million rein organische Mittel bis jetzt beschrieben, die der Reihe nach sind, setzt ein kleiner Bruch von so zusammen, die theoretisch mögliche Unterstandardbedingungen sind.^[12]

Inhalt

1 Eigenschaften
2 Mittel
- 2.1 Anorganische Mittel
- 2.2 Organische Mittel
3 Geschichte und Etymologie
- 3.1 Anwendungen
4 Produktion
- 4.1 Graphitproduktion
5 Vorkehrungen
6 Sehen Sie auch
7 Hinweise
8 Externe Verbindungen

Eigenschaften

Carbon stellt bemerkenswerte Eigenschaften aus, paradoxe einige. Seine unterschiedlichen Formen oder Allotropes (sehen Sie unten), die härteste natürlich vorkommende Substanz mit einschließen (Diamant) und eine auch der weichsten Substanzen (Graphit) gewußt. Außerdem hat es eine große Affinität für Abbinden mit anderem klein Atome, einschließlich andere Kohlenstoffatome und ist zur Formung des mehrfachen Stalles fähig kovalent Bindungen mit solchen Atomen. Wegen dieser Eigenschaften bekannt Carbon, um fast 10 Million unterschiedliche Mittel, die breite Mehrheit zu bilden von allen chemische Mittel.^[12] Außerdem hat Carbon das höchste Schmelzen/Sublimation Punkt aller Elemente.^{[Zitieren benötigte]} An atmosphärischer Druck es hat keinen tatsächlichen Schmelzpunkt als seinen dreifacher Punkt ist bei 10 MPa (100 Stab) so sublimiert es über 4000 K.^{[Zitieren benötigte]} Carbon sublimes in einem Carbonbogen, der eine Temperatur von ungefähr 5800K hat. So ungeachtet seiner allotropic Form, bleibt Carbon bei den höheren Temperaturen als die höchsten Schmelzpunktmetalle wie fest Wolfram oder Rhenium. Obgleich thermodynamisch vornübergeneigt zur Oxidation, Carbon, widersteht Oxidation effektiv als Elemente wie Eisen und Kupfer, die schwächere Reduktionsmittel bei Zimmertemperatur sind.

Carbon setzt Form die Grundlage alles Lebens an zusammen Masse und Carbonstickstoff Zyklus stellt etwas von der Energie zur verfügung, die durch produziert wird Sonne und anderes Sterne. Obgleich es eine außerordentliche Vielzahl der Mittel bildet, sind die meisten Formen des Carbons verhältnismässig unreactive normale Unterbedingungen. Mit Standardtemperatur und Druck widersteht es allen aber den stärksten Oxidizers. Es reagiert nicht mit Schwefelsäure, Salzsäure, Chlor oder irgendwelche Alkalien. Bei erhöhten Temperaturen reagiert Carbon mit Sauerstoff zu den Formcarbonoxiden und wird solche Metalloxide wie Eisenoxid auf dem Metall verringern. Dieses exothermisch Reaktion wird in der Eisen- und Stahlindustrie verwendet, um den Carboninhalt des Stahls zu steuern:
F.E.₃O₄ + 4C_(S) → 3Fe_(S) + 4CO_(g)
mit Schwefel zur Form Carbondisulfid und mit Dampf in der Kohlegas Reaktion
C_(S) + H₂O_(g) → Co_(g) + H_{2 (g)}.
Carbon kombiniert mit etwas Metallen an den Hochtemperaturen, um metallische Karbide, wie das Eisenkarbid zu bilden Zementit im Stahl und Hartmetall, am meisten benutzt als abschleifend und für das Bilden der harten Spitzen für Ausschnittwerkzeuge.

Das System von Carbon Allotropes überspannt eine Strecke der übermaße:

Synthetisch Diamant nanorods sind die härtesten bekannten Materialien.	Graphit ist eins der weichsten bekannten Materialien.
Diamant ist das entscheidende abschleifend.	Graphit ist ein sehr gutes Schmiermittel.
Diamant ist ein ausgezeichnetes elektrisches Isolierung.	Graphit ist a Leiter von der Elektrizität.
Diamant ist das bekannteste thermischer Leiter	Einige Formen des Graphits werden für benutzt thermische Isolierung (d.h. Firebreaks und Wärmeschutz)
Diamant ist in hohem Grade transparent.	Graphit ist undurchlässig.
Diamant kristallisiert in Kubiksystem.	Graphit kristallisiert in sechseckiges System.
Formloser Carbon ist vollständig isotrop.	Carbon nanotubes gehören zu den die meisten anisotrop Materialien überhaupt produziert.

Allotropes

Hauptartikel: Allotropes des Carbons

Atomcarbon ist eine sehr kurzlebige Sorte und folglich, wird Carbon in den verschiedenen multi-Atomstrukturen mit den unterschiedlichen molekularen benannten Konfigurationen stabilisiert Allotropes. Die drei verhältnismäßig weithin bekannten Allotropes des Carbons sind formloser Carbon, Graphitund Diamant. Sobald exotisch betrachtet, fullerenes werden heutzutage allgemein in der Forschung synthetisiert und verwendet; sie schließen ein buckyballs,^[13]^[14] Carbon nanotubes,^[15] Carbon nanobuds^[16] und nanofibers,^[17].^[18] Einige andere exotische Allotropes sind auch, wie entdeckt worden angehäufte Diamant nanorods,^[19] lonsdaleite,^[20] glasiger Carbon,^[21] Carbon nanofoam^[22] und linearer Azetylencarbon.^[23]

formlos Form, ist eine Zusammenstellung der Kohlenstoffatome in einem nichtkristallinen, unregelmäßigen, glasigen Zustand, der im Wesentlichen ist Graphit aber gehalten nicht in einer kristallenen Makrostruktur. Es ist Geschenk als Puder und ist der Hauptbestandteil der Substanzen wie Holzkohle, Lampblack (Ruß) und aktivierter Carbon.

Am Normal drueckt Carbonnehmen die Form von Graphit, in dem jedes Atom trigonally zu drei anderen in einer Fläche abgebunden wird, die aus fixiert besteht sechseckig Ringe, gerade wie die innen aromatische Kohlenwasserstoffe. Das resultierende Netz ist 2 dimensional, und die resultierenden flachen Blätter werden gestapelt und abgebunden lose durch schwaches Van Der Waals Kräfte. Dieses gibt Graphit seine Weichheit und sein Zerspalten Eigenschaften (die Blätter gleiten leicht hinter einem anders). Wegen des delocalization von einem der äußeren Elektronen jedes Atoms zu Form a Πwolke, Graphitführungen Elektrizität, aber nur in der Fläche von jedem kovalent verbunden Blatt. Dieses ergibt einen untereren Hauptteil elektrische Leitfähigkeit für Carbon als für die meisten Metalle. Das delocalization erklärt auch die energische Stabilität des Graphits über Diamanten bei Zimmertemperatur.

Sehr am Hochdruck bildet Carbon den kompakteren Allotrope Diamant, fast zweimal die Dichte des Graphits habend. Hier wird jedes Atom abgebunden tetrahedrally zu vier anderen 3 Maßnetz von verzogen so six-membered bilden Ringe der Atome. Diamant hat das selbe Kubikstruktur wie Silikon und Germanium und, dank die Stärke des Carboncarbons Bindungen ist die härteste natürlich vorkommende Substanz in Widerstand zum Verkratzen ausgedrückt. Gegenteil zum populären Glauben das "Diamanten sind für immer", sind sie tatsächlich thermodynamisch instabile normale Unterbedingungen und wandeln in um Graphit.^[7] Aber wegen einer hohen Aktivierung Energiesperre, ist der übergang in Graphit bei Zimmertemperatur hinsichtlich ist unnoticeable so extrem langsam. Unter einigen Bedingungen kristallisiert Carbon wie Lonsdaleite, eine Form, die ähnlich, Diamanten aber a gebildet worden sein würden sechseckig Kristall Gitter.^[20]

Fullerenes haben Sie a Graphit-wie Struktur, aber anstelle von lediglich sechseckig Verpacken, enthalten sie auch Pentagone (oder sogar Heptagons) der Kohlenstoffatome, die das Blatt in Bereiche, in Ellipses oder in Zylinder verbiegen. Die Eigenschaften von fullerenes (spalten Sie sich in auf buckyballs, buckytubes und nanobuds) sind nicht noch völlig analysiert worden und einen intensiven Bereich der Forschung innen darstellen nanomaterials. Der Name „fullerene“ wird nachher gegeben Richard Buckminster voller, Entwickler von einigem geodesic Hauben,^{[Zitieren benötigt]} welche der Struktur von fullerenes ähneln. Die buckyballs sind die ziemlich großen Moleküle, die vollständig vom Carbon gebildet werden, der trigonally abgebunden wird und bilden sich Spheroids (das bekannteste und das einfachste ist die soccerball-geformte Struktur C₆₀ buckminsterfullerene).^[13] Carbon nanotubes sind strukturell buckyballs ähnlich, außer daß jedes Atom wird trigonally in einem gebogenen Blatt abgebunden, das eine Höhle bildet Zylinder.^[14]^[15] Nanobuds wurden zuerst 2007 veröffentlicht und sind hybride bucky Schlauch-/buckyballmaterialien (buckyballs werden kovalent zur äußeren Wand eines nanotube abgebunden), dieser Mähdrescher die Eigenschaften von beiden in einer einzelnen Struktur.^[16]

Von den anderen entdeckten Allotropes, angehäufte Diamant nanorods sind 2005 synthetisiert worden und werden geglaubt, um die härteste Substanz zu sein, die schon bekannt ist.^[24] Carbon nanofoam ist a ferromagnetisch Allotrope entdeckt 1997. Es besteht aus einer von geringer Dichte Blockversammlung der Kohlenstoffatome zusammen sind aufgereiht in einem losen dreidimensionalen Netz, in dem die Atome trigonally in sechs abgebunden und Ringe seven-membered werden. Es gehört zu den hellsten bekannten Körpern, mit einer Dichte von ungefähr 2 kg/m ³.^[25] Ähnlich, glasiger Carbon enthält einen hohen Anteil von geschlossenem Porosität.^[21] Aber anders als normalen Graphit, werden die graphitic Schichten nicht wie Seiten in einem Buch gestapelt, aber eine gelegentlichere Anordnung haben. Linearer Azetylencarbon^[23] hat die chemische Struktur^[26] - (C::: C)_n-. Carbon in dieser änderung ist mit linear SP Augenhöhlenhybridationund ist a Polymer-Plastik mit dem Wechseln der einzelnen und dreifachen Bindungen. Diese Art von carbyne ist vom beträchtlichen Interesse zu nanotechnology da sein der Jugend Modul vierzigmal die des härtesten bekannten Materials - Diamant ist.^[27]

Auftreten

Carbon ist viertes reichlich vorhandenstes chemisches Element im Universum durch Masse nach Wasserstoff, Helium und Sauerstoff. Carbon ist an reichlich vorhanden Sonne, Sterne, Kometenund in Atmosphären von die meisten Planeten. Einige Meteorite enthalten Sie mikroskopische Diamanten, die als gebildet wurden Solarsystem noch war a protoplanetary Scheibe. Mikroskopische Diamanten können durch den intensiven Druck und die Hochtemperatur an den Aufstellungsorten der Meteoritauswirkungen auch gebildet werden.^[28]

Im Verbindung mit Sauerstoff in Kohlendioxyd, wird Carbon in der Atmosphäre der Masse gefunden (in den Quantitäten von ungefähr 810 gigatonnes) und aufgelöst in allen Wasserkörpern (ungefähr 36000 gigatonnes). Sind gigatonnes herum 1900 in anwesend Biosphäre. Kohlenwasserstoffe (wie Kohle, Erdölund Erdgas) enthalten Sie Carbon außerdem - Kohle „hebt“ (nicht „Betriebsmittel“) Menge zu herum 900 gigatonnes auf und ölreserven herum 150 gigatonnes. Mit etwas von Kalzium, Magnesiumund Eisen, ist Carbon ein Hauptbestandteil der sehr großen Massen Karbonat Felsen (Kalkstein, Dolomite, Marmor etc.).

Kohle ist eine bedeutende kommerzielle Quelle des Mineralcarbons; Anthrazit Enthalten von Carbon 92-98%^{[Zitieren benötigte]} und die größte Quelle (4000 Gt oder 80% von Kohle-, Gas- und ölreserven) des Carbons in einer Form verwendbar für Gebrauch als Kraftstoff.^[29]

Graphit wird in den großen Quantitäten innen gefunden New York und Texas, Vereinigte Staaten, Rußland, Mexiko, Grönlandund Indien.

Natürliche Diamanten treten im Mineral auf Kimberlite, fand in altem vulkanisch „Ansätze,“ oder „Rohre“. Die meisten Diamantablagerungen sind innen Afrika, vornehmlich innen Südafrika, Namibia, Botswana, Republik des Kongosund Sierra Leone. Es gibt auch Ablagerungen innen Arkansas, Kanada, der Russe Arktisch, Brasilien und in Nord- und in westlichem Australien.

Diamanten werden jetzt auch von dem Ozeanfußboden weg von erholt Kap der guten Hoffnung. Jedoch obwohl Diamanten natürlich gefunden werden, verwendete ungefähr 30% aller Industriediamanten in den US werden jetzt synthetisch gebildet.

Entsprechend Studien vom Massachusetts Institute of Technology, ist eine Schätzung des globalen Carbonetats:^{[Zitieren benötigt]}

Biosphäre, Ozeane, Atmosphäre
0.45 x 10¹⁸ Kilogramm (3.7 x 10¹⁸ Molen)
Kruste
Organischer Carbon	13.2 x 10¹⁸ Kilogramm
Karbonate	62.4 x 10¹⁸ Kilogramm
Umhang
1200 x 10¹⁸ Kilogramm

Karbon-14 wird in den oberen Schichten der Troposphäre und der Stratosphäre, an den Höhen von 9-15 Kilometer, durch eine Reaktion gebildet, die vorbei ausgefällt wird kosmische Strahlen. Thermische Neutronen werden produziert, das mit den Kernen von nitrogen-14 zusammenstoßen und Karbon-14 und ein Proton bilden.

Isotope

Hauptartikel: Isotope des Carbons

Isotope vom Carbon seien Sie Atomkerne das enthalten sechs Protone plus eine Zahl von Neutronen (von 2 bis 16 verändernd). Carbon hat den Stall zwei, natürlich vorkommend Isotope.^[8] Das Isotop carbon-12 (¹²C) bildet 98.93% des Carbons auf Masse, während carbon-13 (¹³C) bildet die restlichen 1.07%.^[8] Die Konzentration von ¹²C wird weiter der biologischen Materialien erhöht, weil biochemische Reaktionen gegen absondern ¹³C.^[30] In 1961 Internationaler Anschluß der reinen und angewandten Chemie (IUPAC) nahm das Isotop an carbon-12 als die Grundlage für Atomgewichte.^[31] Kennzeichnung des Carbons innen NMR Experimente ist mit dem Isotop erfolgt ¹³C.

Karbon-14 (¹⁴C) ist ein natürlich vorkommendes Radioisotop pro welches in den Spur Mengen auf Masse von bis 1 Teil auftritt Trillion (0.0000000001%), meistens begrenzt auf der Atmosphäre und den oberflächlichen Ablagerungen, besonders von Torf und andere organische Materialien.^[32] Dieses Isotop verfällt durch 0.158 MeV β^- Emission. Wegen seines verhältnismäßig kurzen Halbwertzeit von 5730 Jahren, ¹⁴C ist in den alten Felsen praktisch abwesend, aber wird in verursacht obere Atmosphäre (niedriger Stratosphäre und Upper Troposphäre) durch Interaktion von Stickstoff mit kosmische Strahlen.^[33] Der überfluß an ¹⁴C in Atmosphäre und in lebenden organismen ist fast konstant, aber Verringerung vorhersagbar ihrer Körper nach Tod. Diese Grundregel wird innen verwendet Radiokarbondatierung, entdeckt 1949, das weitgehend verwendet worden ist, um das Alter der kohlenstoffhaltigen Materialien mit Alter bis zu ungefähr 40.000 Jahren festzustellen.^[34]^[35]

Es gibt 15 bekannte Isotope Carbon und kurz-gelebt von diesen ist ⁸C, das durch verfällt Protonemission und Alphazerfall und hat eine Halbwertzeit von 1.98739x10^-21 s.^[36] Das exotische ¹⁹C stellt a aus Kernhalo, das sein bedeutet Radius ist bemerkenswert größer, als wenn erwartet Sie seien Kern war a Bereich von der Konstante Dichte.^[37]

Anordnung in den Sternen

Hauptartikel: Dreifach-Alpha Prozeß und CNO Zyklus

Anordnung des Carbonatomkernes erfordert einen fast simultanen dreifachen Zusammenstoß von Alphateilchen (Helium Kerne) innerhalb des Kernes von a riesig oder supergiant Stern. Dieses geschieht in Zuständen der Temperatur und der Heliumkonzentration, daß die schnelle Expansion und das Abkühlen des frühen verbotenen Universums und folglich kein bedeutender Carbon während verursacht wurden Grosser Knall. Stattdessen die Inneren der Sterne in horizontale Niederlassung wandeln Sie drei Heliumkerne in Carbon mittels dieses um Dreifachalpha Prozeß. Um für Anordnung des Lebens vorhanden zu sein da wir sie kennen, muß dieser Carbon in Raum als Staub dann später zerstreut werden, innen Supernova Explosionen, als Teil des Materials, das neuere Formen an zweiter Stelle und Dritterzeugung Sternsysteme, die haben, Planeten von solchem Staub zusammenwuchsen. Solarsystem ist ein so Dritterzeugung Stern System.

Eine der Schmelzverfahren Einheiten, die Sterne antreiben, ist Carbonstickstoff Zyklus.

Rotationsübergänge der verschiedenen isotopischen Formen des Kohlenmonoxids (z.B. ¹²Co, ¹³Co und C¹⁸O) seien Sie in nachweisbar submillimeter Regime und werden in der Studie von verwendet Sterne eben bilden in molekulare Wolken.

Carbonzyklus

Hauptartikel: Carbonzyklus

Unter terrestrischen Bedingungen ist Umwandlung von einem Element zu anderen sehr selten. Folglich ist die Menge des Carbons auf Masse effektiv Konstante. So müssen Prozesse, die Carbon benutzen, ihn irgendwo erreichen und ihn irgendwo sich entledigen sonst. Die Wege, denen Carbon in das Klima folgt, bilden Carbonzyklus. Z.B. Betriebsabgehobener betrag Kohlendioxyd aus ihrem Klima heraus und benutzen Sie es, um Lebendmasse, als innen zu errichten Carbonatmung oder Calvin Zyklus, ein Prozeß von Carbonfixierung. Etwas von dieser Lebendmasse wird durch Tiere gegessen, während etwas Carbon durch Tiere als Kohlendioxyd ausgeatmet wird. Der Carbonzyklus ist beträchtlich schwieriger als diese kurze Schleife; z.B. wird etwas Kohlendioxyd in den Ozeanen aufgelöst; tote Betriebs- oder Tierangelegenheit kann werden Erdöl oder Kohle, das mit der Freisetzung von Carbon brennen kann, Bakterium sie nicht verbrauchen sollte.

Mittel

Anorganische Mittel

Hauptartikel: Mittel des Carbons

Allgemein Carbon-enthalten setzt, die mit Mineralien sind, oder die nicht Wasserstoff oder Fluor enthalten, werden behandelt separat von klassischem zusammen organische Mittel; jedoch ist die Definition nicht steif (sehen Sie Bezugsartikel oben). Unter diesen sind die einfachen Oxide des Carbons. Das vorstehendste Oxid ist Kohlendioxyd (Co₂). Dieses war einmal der Hauptbestandteil von paleoatmosphere, aber ist ein kleiner Bestandteil von Atmosphäre der Masse heute.^[38] Innen aufgelöst Wasser, bildet sich es Kohlensäure (H₂Co₃), aber als die meisten Mittel mit mehrfachen einzeln-abgebundenen oxygens auf einem einzelnen Carbon ist es instabil.^{[Zitieren benötigte]} Durch diesen Vermittler obwohl, Resonanz-stabilisiert Karbonat Ionen werden produziert. Etwas wichtige Mineralien sind Karbonate, vornehmlich Calcit. Carbondisulfid (CS₂) ist ähnlich.

Das andere allgemeine Oxid ist Kohlenmonoxid (Co). Es wird durch unvollständige Verbrennung gebildet und ist ein farbloses, geruchloses Gas. Die Moleküle jedes enthalten eine dreifache Bindung und sind ziemlich polar, mit dem Ergebnis einer Tendenz, an die Hämoglobinmoleküle dauerhaft zu binden, Sauerstoff verlegend, der eine niedrigere verbindliche Affinität hat.^[39]^[40] Cyanid (CN^–), hat eine ähnliche Struktur, aber benimmt sich ganz wie a Halogenid Ion (pseudohalogen). Z.B. es kann das Nitrid bilden Cyan Molekül ((CN)₂), ähnlich diatomic Halogeniden. Andere seltene Oxide sind Carbon suboxide (C₃O₂),^[41] das instabile dicarbon Monoxyd (C₂O),^[42]^[43] und glätten Sie Carbontrioxyd (Co₃).^[44]^[45]

Mit reagierendem Metalle, wie Wolfram, bildet Carbon entweder Karbide (C^4–) oder acetylides (C₂^2–) Legierungen mit hochschmelzenden Punkten bilden. Diese Anionen sind auch mit verbunden Methan und Acetylen, beide sehr schwach Säuren. Mit einem electronegativity von 2.5,^[46] Carbon zieht es vor sich zu bilden kovalente Bindungen. Einige Karbide sind kovalente Gitter, wie Karborundum (SiC), das ähnelt Diamant.

Organische Mittel

Hauptartikel: Organisches Mittel

Carbon hat die Fähigkeit, die sehr langen Ketten zu bilden, die cm Bindungen zusammenschalten. Diese Eigenschaft wird benannt Catenation. Carbon-Carbon Bindungen sind stark und Stall.^{[Zitieren benötigt]} Diese Eigenschaft läßt Carbon eine fast endlose Anzahl von Mitteln bilden; tatsächlich gibt es bekannter, Mittel als alle Mittel der anderen chemischen Elemente Carbon-enthalten, die ausgenommen die des Wasserstoffs kombiniert werden (weil fast alle organischen Mittel Wasserstoff auch enthalten).

Die einfachste Form eines organischen Moleküls ist Kohlenwasserstoff- eine große Familie von organische Moleküle das bestehen aus Wasserstoff Atome banden zu einer Kette der Kohlenstoffatome ab. Kettenlänge, Seitenketten und Funktionsgruppen alle beeinflussen die Eigenschaften der organischen Moleküle. Durch IUPAC Definition, alle anderen organischen Mittel sind functionalized Mittel der Kohlenwasserstoffe.^{[Zitieren benötigt]}

Carbon tritt in allen auf organisch Leben und ist die Grundlage von organische Chemie. Wenn Sie mit vereinigt werden Wasserstoff, bildet es die verschiedenen feuergefährlichen benannten Mittel Kohlenwasserstoffe von welchem zur Industrie als chemische Viehbestände für die Herstellung wichtig seien Sie Plastik, Erdölchemikalien und wie Fossilienbrennstoffe.

Wenn er mit Sauerstoff und Wasserstoff kombiniert wird, kann Carbon viele Gruppen der wichtigen biologischen Mittel einschließlich bilden Zucker, Zellulose, lignans, Chitine, Spiritus, Fetteund aromatisch Ester, Carotinoiden und Terpene. Mit Stickstoff es bildet sich Alkaloideund mit der Hinzufügung des Schwefels auch es bildet sich Antibiotika, Aminosäuren und Proteine. Mit der Hinzufügung des Phosphors zu diesen anderen Elementen, bildet sich es DNA und RNS, die chemischen Codes des Lebens und Adenosintriphosphat (Atp), Energie-bringen die wichtigsten Moleküle in allen lebenden Zellen.

Geschichte und Etymologie

Englisch Name Carbon kommt von Lateinisch Kohlenstoff für Kohle und Holzkohle,^[47] und kommt folglich Französisch charbon, Holzkohle bedeutend. In Deutsch, Holländisch und Dänisch, sind die Namen für Carbon Kohlenstoff, koolstof und kulstof beziehungsweise buchstäblich bedeutende alle Kohle- Substanz.

Carbon wurde in der Vorgeschichte entdeckt und bekannt in den Formen von Ruß und Holzkohle zum frühesten menschlich Zivilisationen. Diamanten bekannt vermutlich schon in 2500 BCE in China, während Carbon in den Formen von Holzkohle wurde gebildet um römische Zeiten durch die gleiche Chemie, die es heute ist, indem man Holz in a heizte Pyramide bedeckt mit Lehm Luft ausschließen.^[48]^[49]

1722, René A. F. de Réaumur gezeigt, daß Eisen in Stahl durch die Absorption irgendeiner Substanz umgewandelt wurde, jetzt bekannt, um Carbon zu sein.^[50] 1772, Antoine Lavoisier gezeigt, daß Diamanten eine Form des Carbons sind, als er brannten, zeigten Proben des Carbons und Diamant dann, daß keine jedes mögliches Wasser produzierten und daß beide die gleiche Menge von freigaben Kohlendioxyd pro Gramm. Karl Wilhelm Scheele diesen Graphit gezeigt, deren für Form gehalten worden war Leitung, anstatt war eine Art Carbon.^[51] 1786 die französischen Wissenschaftler Claude Louis Berthollet, Gaspard Monge und C. A. Vandermonde zeigte dann, daß diese Substanz Carbon war.^[52] In ihrer Publikation schlugen sie das Namenscarbone (lateinisches carbonum) für dieses Element vor. Antoine Lavoisier aufgeführter Carbon als Element in seinem Lehrbuch 1789.^[53]

Ein neues Allotrope vom Carbon, fullerene, wurde das 1985 entdeckt^[54] schließt ein nanostructured Formen wie buckyballs und nanotubes.^[13] Ihre Entdecker empfingen Vortrefflicher Preis in der Chemie 1996.^[55] Das resultierende erneuerte Interesse an den neuen Formen, führen zu die Entdeckung der weiteren exotischen Allotropes und schließen ein glasiger Carbonund die Realisierung das „formloser Carbon„ist nicht ausschließlich formlos.^[21]

Anwendungen

Carbon ist zu allen bekannten lebenden Systemen wesentlich, und ohne es könnte das Leben, da wir es kennen, nicht bestehen (sehen Sie alternative Biochemie). Der ökonomische hauptsächlichgebrauch des Carbons anders als Nahrung und Holz ist in Form von den Kohlenwasserstoffen, vornehmlich Fossilbrennstoff Methan Gas und Rohöl (Erdöl). Rohöl wird durch benutzt petrochemische Industrie , unter anderen produzieren, Benzin und Kerosin, durch a Destillation Prozeß, innen Raffinerien. Zellulose ist Carbon-enthält ein natürliches und das Polymer-Plastik, das durch Betriebe in Form produziert wird Zellulose, Baumwolle, Leinen, Hanf. Kommerziell wertvolle Carbonpolymer-plastiken des tierischen Ursprungs schließen ein Wollen, Kaschmir und Seide. Plastik werden von den synthetischen Carbonpolymer-plastiken, häufig mit dem Sauerstoff und Stickstoffatomen gebildet, die in regelmäßigen Abständen in der Hauptpolymer-plastik Kette eingeschlossen sind. Die Rohstoffe für viele dieser synthetischen Substanzen kommen vom Rohöl.

Der Gebrauch des Carbons und seine Mittel werden extrem verändert. Es kann sich bilden Legierungen mit Eisen, von dem das allgemeinste ist Kohlenstoffstahl. Graphit wird mit kombiniert Lehm die „Leitung“ zu bilden verwendete innen Bleistifte verwendet für Schreiben und Zeichnung. Es wird auch als a verwendet Schmiermittel und a Pigment, als formenmaterial innen Glas Herstellung, innen Elektroden für trockenes Batterien und innen Galvanisieren und Elektrobildung, innen Bürsten für Elektromotoren und als a Neutronmoderator in Kernreaktoren.

Holzkohle wird als zeichnendes Material innen verwendet Gestaltungsarbeit, für Grillenund in vielem anderem Gebrauch einschließlich Eiseneinschmelzen. Holz, Kohle und öl werden wie benutzt Kraftstoff für Produktion der Energie- und Raumheizung. Edelsteinqualität Diamant wird in den Schmucksachen verwendet und Industriediamanten werden in der Bohrung, im Ausschnitt und in Polierwerkzeugen für die Fertigung der Metalle und des Steins verwendet. Plastik wird von den versteinerten Kohlenwasserstoffen gebildet und Carbonfaser, vorbei gebildet Pyrolyse vom Chemiefasergewebe Polyester Fasern wird verwendet, Plastik zur Form zu verstärken, die vorgerückt wird, kompakt zusammengesetzte Materialien. Carbonfaser wird durch Pyrolyse der verdrängten und ausgedehnten Heizfäden von gebildet polyacrylonitrile (WANNE) und andere organische Substanzen. Die kristallographische Struktur und die mechanischen Eigenschaften der Faser hängen von der Art des Ausgangsmaterials und von der folgenden Verarbeitung ab. Die Carbonfasern, die von der WANNE gebildet werden, haben Struktur, schmalen Heizfäden des Graphits zu ähneln, aber die Thermalverarbeitung kann die Struktur in ein ununterbrochenes gerolltes Blatt neuordnen^{[Zitieren benötigt]}. Das Resultat ist Fasern mit stark spezifische Dehnfestigkeit als Stahl.^{[Zitieren benötigte]}

Ruß wird als das Schwarze verwendet Pigment in Druck Tinte, ölfarbe des Künstlers und Wasserfarben, Kohlepapier, Automobilende, Indien Tinte und Laserdrucker Toner. Ruß wird auch als a verwendet Füller in Gummi Produkte wie Reifen und innen Plastik Mittel. Aktivierte Holzkohle wird als verwendet saugfähig und Adsorbent in Filter Material in den Anwendungen so verschieden wie Gasmasken, Wasserreinigung und Küche Auszieherhauben und in der Medizin zu saugen Sie auf Giftstoffe, Gifte oder Gase von Verdauungssystem. Carbon wird in der Chemikalie benutzt Verkleinerung an den Hochtemperaturen. Koks wird verwendet, Eisenerz in Eisen zu verringern. Einsatz vom Stahl wird erzielt, indem man fertige Stahlbestandteile im Carbonpuder heizt. Karbide von Silikon, Wolfram, Bor und Titan, gehören Sie zu den härtesten bekannten Materialien und werden wie verwendet Poliermittel im Ausschnitt und in reibenden Werkzeugen. Carbonmittel bilden die meisten Materialien, die in der Kleidung, wie natürliches und synthetisches benutzt werden Gewebe und Lederund fast alles Innere taucht in auf errichtetes Klima anders als Glas, Stein und Metall.

Produktion

Graphitproduktion

Kommerziell entwicklungsfähige natürliche Ablagerungen des Graphits treten in vielen Teilen der Welt auf, aber die wichtigsten Quellen sind ökonomisch innen China, Indien, Brasilienund Nordkorea.^[56] Graphitablagerungen sind- von metamorph Ursprung, fand in Verbindung mit Quarz, Glimmer und Feldspate in den Schists, Gneisses und metamorphosed Sandsteine und Kalkstein wie Objektive oder Adern, manchmal von a Meßinstrument oder mehr in der Stärke. Ablagerungen des Graphits innen Borrowdale, Cumberland, England waren anfangs von der genügenden Größe und von der Reinheit, die, bis das 1800s, Bleistifte wurden einfach gebildet, indem man Blöcke des natürlichen Graphits in Streifen sägte, bevor man die Streifen im Holz einhüllte. Heute werden kleinere Ablagerungen des Graphits erreicht, indem man den Elternteilfelsen zerquetscht und den helleren Graphit heraus auf Wasser schwimmt.

Vorkehrungen

Reiner Carbon hat extrem niedrige Giftigkeit und kann in Form von Graphit oder Holzkohle sicher angefaßt werden und sogar eingenommen werden. Es ist gegen Auflösung oder chemischen Angriff, sogar im säurehaltigen Inhalt der verdauungsfördernden Fläche, z.B. beständig. Infolgedessen, wenn es in Körpergewebe erhält, dort unbestimmt zu bleiben ist wahrscheinlich. Ruß vermutlich war eins der ersten für verwendet zu werden Pigmente, Tattooingund Ötzi das Iceman wurde gefunden, um Carbontätowierungen zu haben, die während seines Lebens und für 5200 Jahre nach seinem Tod überlebten.^[57] Jedoch Einatmung des Kohlenstaubs oder des Russes (Ruß) in den großen Quantitäten sein können gefährliche, irritierende Lungenflügelgewebe und das Verursachen congestive Lungenflügel Krankheit Pneumokoniose des Bergmannes. Ähnlich kann der Diamantstaub, der als Poliermittel benutzt wird, Schaden tun, wenn er eingenommen wird oder inhaliert wird. Mikroteilchen des Carbons werden in den Dieselmotorabsaugventilatordämpfen produziert und können in den Lungen ansammeln.^[58] Diese Beispiele können die schädlichen Effekte aus Verschmutzung der Carbonpartikel, mit organischen Chemikalien oder Schwermetallen zum Beispiel, anstatt vom Carbon selbst ergeben.

Carbon kann in Anwesenheit der Luft an den Hochtemperaturen, wie in auch kräftig und hell brennen Windstärkenskalafeuer, das durch plötzliche Freigabe von gespeichert verursacht wurde Wigner Energie im Graphitkern. Große Ansammlungen der Kohle, die für hundert von Millionen Jahren in Ermangelung des Sauerstoffes träge geblieben sind, können spontan combust wenn Sie Luft, z.B. in der Kohlengrubevergeudung herausgestellt werden, neigt.

Die große Vielzahl der Carbonmittel schließt solche lebensgefährliche Gifte wie mit ein Tetrodotoxin, lectin ricin von den Samen von Rizinusölbetrieb Ricinus communis, Cyanid (CN^-) und Kohlenmonoxid; und solche Wesensmerkmale zum Leben wie Glukose und Protein.

Sehen Sie auch

Hinweise

^ ^a ^b ^c Allotropes des Carbons: Dichte
^ Fourier-Transformation Spektroskopie des Systems CPs. An zurückgeholt 2007-12-06.
^ Fourier-Transformation Spektroskopie des elektronischen überganges des Strahl-Abgekühlten CCI freien Radikals. An zurückgeholt 2007-12-06.
^ Carbon: Binäre Mittel. An zurückgeholt 2007-12-06.
^ Elektrische Leitfähigkeit. An zurückgeholt 2007-12-21.
^ ^a ^b Härte des Carbons. An zurückgeholt 2007-12-21.
^ ^a ^b Welt des Carbons. An zurückgeholt 2007-12-21.
^ ^a ^b ^c Carbon - natürlich vorkommende Isotope. WebElements periodische Tabelle. An zurückgeholt 2007-12-08.
^ Periodische Tabelle: Datum der Entdeckung. An zurückgeholt 2007-03-13.
^ Timeline der Element-Entdeckung. An zurückgeholt 2007-03-13.
^ Biologischer überfluß an den Elementen. An zurückgeholt 2007-12-06.
^ ^a ^b Chemie-Betriebe (15. Dezember, 2003). Carbon. Los Alamos Staatsangehörig-Labor. An zurückgeholt 2007-11-21.
^ ^a ^b ^c Peter Unwin. Fullerenes (ein überblick). An zurückgeholt 2007-12-08.
^ ^a ^b (1997) in Ebbesen, TW: Carbonc$nanotubesvorbereitung und -eigenschaften. Boca Raton, Florida: Zyklische Blockprüfung Druck.
^ ^a ^b „Carbon nanotubes: Synthese, Strukturen, Eigenschaften und Anwendungen " (2001). Themen in angewandter Physik 80.
^ ^a ^b Nasibulin, Albert G. (2007). „Ein hybrides Carbonmaterial des Romans“. Natur Nanotechnology 2: 156–161. doi:10.1038/nnano.2007.37.
^ Nasibulin, A (2007). „Untersuchungen der NanoBud Anordnung“. Chemische Physik-Buchstaben 446: 109–114. doi:10.1016/j.cplett.2007.08.050.
^ Vieira, R (2004). „Synthese und Kennzeichnung von Carbon nanofibres mit dem makroskopischen Formen gebildet durch katalytische Aufspaltung von C2H6/H2 über Nickelkatalysator“. Angewandte Katalyse A 274: 1–8. doi:10.1016/j.apcata.2004.04.008.
^ Diamanten sind nicht für immer. physicsweb.org. An zurückgeholt 2007-12-21.
^ ^a ^b Frondel, CLIFFORD (1967). „Lonsdaleite, ein neuer sechseckiger polymorpher Körper des Diamanten“. Natur 214: 587–589. doi:10.1038/214587a0.
^ ^a ^b ^c Harris, PJF (2004). „Fullerene-in Verbindung stehende Struktur des kommerziellen glasigen Carbons“. Philosophische Zeitschrift, 84, 3159-3167 116: 122. doi:10.1007/s10562-007-9125-6.
^ Ritt, A.V. (1999). „Strukturelle Analyse eines Carbonschaumgummis bildete sich durch hohe Impulsrate Laser Entfernung“. Angewandte Physik Ein-Materialien Wissenschaft u. Verarbeitung 69: S755-S758. doi:10.1007/s003390051522.
^ ^a ^b Carbyne und Carbynoid Struktur-Reihe: Physik und Chemie der Materialien mit Niedrig-Maßstrukturen, Vol. 21 Heimann, R.B.; Evsyukov, S.E.; Kavan, L. (Eds.) 1999, 452 P., gebundene Ausgabe ISBN 0-7923-5323-4
^ Angehäufter Diamant Nanorods, die dichteste und wenige zusammenpressbare Form des Carbons. An zurückgeholt 2007-12-21.
^ Carbon Nanofoam ist der erste reine Carbon-Magnet der Welt. An zurückgeholt 2007-12-21.
^ Carbyne und Carbynoid Struktur-Reihe: Physik und Chemie der Materialien mit Niedrig-Maßstrukturen, Vol. 21 Heimann, R.B.; Evsyukov, S.E.; Kavan, L. (Eds.) 1999, 452 P., gebundene Ausgabe ISBN 0-7923-5323-4
^ Stark als Diamant: Bestimmung des Querschnittsbereichs und des der Jugend Moduls von molekularen Rod, Lior Itzhaki et al., Angew. Chem. Intern. ED. 2005, 44, 7432-7435.
^ Mark (1987). Meteorit-Krater. Universität von Arizona-Druck.
^ Kasting, James (1998). „Der Carbon-Zyklus, Klima und die langfristigen Effekte des Fossilbrennstoffes brennend“. Konsequenzen: Die Natur und die Implikation der Klimaänderung 4.
^ Gannes, Leonard Z.; Martínez del Rio, Carlos; Koch, Paul (März 1998). „Natürliche überfluß-Schwankungen der beständigen Isotope und ihr möglicher Gebrauch in der tierischen physiologischen ökologie“. Vergleichbare Biochemie und Physiologie - zerteilen Sie A: Molekulare u. integrative Physiologie 119 (3): 725–737. New York: Elsevier Wissenschaft. doi:10.1016/S1095-6433 (98) 01016-2.
^ Amtliche SI Maßeinheit Definitionen. An zurückgeholt 2007-12-21.
^ Braun, Tom (1. März, 2006). Carbon geht Kreis im Amazonas voller. Lawrence Livermore Staatsangehörig-Labor. An zurückgeholt 2007-11-25.
^ Bogenschütze, S. (1990). Deutung der Vergangenheit: Radiokarbondatierung. Britischer Museum Druck. ISBN 0-7141-2047-2.
^ Libby, WF (1952). Radiokarbondatierung. Chicago Universitätspresse und Hinweise darin.
^ Westgren, A. (1960). Der Nobelpreis in Chemie 1960. Nobel Grundlage. An zurückgeholt 2007-11-25.
^ Verwenden Sie Frage für carbon-8. An zurückgeholt 2007-12-21.
^ Strahlen in die dunklen Ecken der Kernküche. An zurückgeholt 2007-12-21.
^ JS Levine, TR Augustsson und M Natarajan (1982). „Das prebiological paleoatmosphere: Stabilität und Aufbau ". Ursprung des Lebens und Entwicklung von Biospheres 12: 245–259. doi:10.1007/BF00926894.
^ Haldane J. (1895). „Die Tätigkeit des kohlenstoffhaltigen Oxids auf Mann“. Journal der Physiologie 18: 430–462.
^ „Die klinische Toxikologie des Kohlenmonoxids“ (2003). Toxikologie: 25–38. doi:10.1016/S0300-483X%2803%2900005-2.
^ Mittel des Carbons: Carbon suboxide. An zurückgeholt worden 2007-12-03.
^ Bayes K. (1961). „Fotozerfall des Carbons Suboxide“. Journal der amerikanischen chemischen Gesellschaft 83: 3712-3713. doi:10.1021/ja01478a033.
^ Anderson D. J. (1991). „Photodissociation des Carbons Suboxide“. Journal der chemischen Physik 94: 7852-7867. doi:10.1063/1.460121.
^ Sabin, J. R. (11/1971). „Eine theoretische Studie der Struktur und der Eigenschaften des Carbontrioxyds“. Chemische Physik-Buchstaben 11 (5): 593–597. doi:10.1016/0009-2614 (71) 87010-0.
^ Moll N. G., Unordnung D. R., Thompson W. E. (1966). „Carbon-Trioxyd: Seine Produktion, Infrarotspektrum und Struktur studiert in einer Matrix fester Co₂". Journal der chemischen Physik 45 (12): 4469-4481. doi:10.1063/1.1727526.
^ L. Pauling (1960). Die Natur der chemischen Bindung, 3^rd E-D., Ithaca, NY: Cornell Universitätspresse, 93.
^ Kürzeres Oxford Englisch-Wörterbuch, Oxford Universitätspresse
^ "Chinese gebildeter erster Gebrauch des Diamanten„, BBC Nachrichten, 17. Mai 2005. An zurückgeholt 2007-03-21.
^ van Der Krogt, Peter. Carbonium/Carbon an Elementymology u. an den Elementen Multidict. An zurückgeholt 2007-12-21.
^ Ferchault de Réaumur, RA (1722). L'art de Convertir le fer forgé en acier und L'art D'adoucir le Fer fondu, Ou de Faire des ouvrages de Fer fondu aussi Finis Que le Fer forgé (englische übersetzung von 1956).
^ Senese, Fred. Wer entdeckte Carbon?. Frostburg Landesuniversität. An zurückgeholt 2007-11-24.
^ Federico Giolitti (1914). Die Zementierung des Eisens und des Stahls. McGraw-Hügel Book Company, Inc.
^ Senese, Fred (9. September 2009). Wer entdeckte Carbon?. Frostburg Landesuniversität. An zurückgeholt 2007-11-24.
^ H. W. Kroto, J. R. Heide, S. C. O'Brien, R. F. Wellung und R. E. Smalley (1985). „C⁶⁰: Buckminsterfullerene ". Natur 318: 162–163. doi:10.1038/318162a0.
^ Der Nobelpreis in Chemie 1996 „für ihre Entdeckung von fullerenes“. An zurückgeholt 2007-12-21.
^ USGS Mineral-Jahrbuch: Graphit, 2006
^ L. Dorfer et al., 1998. 5200 Jahr - alt Akupunktur in zentralem Europa? Wissenschaft 282, 242-243
^ Donaldson K, Steinv, Clouter A, Renwick L, MacNee W (2001) Ultrafine Partikel. Berufliche und Klimamedizin 58, 211-216