Wie viele Valenzelektronen hat Kohlenstoff?

Kohlenstoff ist das sechste Element im Periodensystem. Es ist auch das erste Element der Gruppe 14. Die Atommasse von Kohlenstoff beträgt 12,0096. Sein Symbol ist “C”. Durch Valenzelektronen ist Kohlenstoff an der Bildung von Bindungen beteiligt.

Kohlenstoff ist das 15. häufigste Element in der Erdkruste und das vierthäufigste im Universum in Bezug auf die Masse, nach Wasserstoff, Helium und Sauerstoff. Aufgrund seiner Fülle und seiner einzigartigen organischen Substanzen ist es ein gemeinsames Element in allem bekannten Leben. Im menschlichen Körper ist es mit 18,5 % nach Sauerstoff das zweitwichtigste.

Geschichte

Menschen kennen Kohlenstoff seit der Antike, im Gegensatz zu anderen Elementen. Kohlenstoff wurde bereits 3750 v. Chr. von den alten Sumerern und Ägyptern verwendet, um verschiedene Metalle zu reduzieren. Kohlenstoff wurde bis 1789 verwendet, als Antoine Lavoisier es erstmals als Element auflistete. Es wurden viele andere Formen von Kohlenstoff entdeckt, darunter Graphit und Graphen sowie Fulleren. Fullerene wurde 1996 an Robert Curl und Sir Harold Kroto mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet. Kohlenstoff wird immer noch aktiv untersucht und spielt eine wichtige Rolle in allen Bereichen der Chemie.

Verwendet

Die einzigartige Eigenschaft von Kohlenstoff, stark gebundene Ketten zu bilden, ist unter den Elementen unübertroffen. Diese Fähigkeit wird durch Wasserstoffatome versiegelt. Diese Kohlenwasserstoffe werden am häufigsten für Kraftstoffe verwendet. Sie können aus fossilen Brennstoffen wie Öl, Kohle und Erdgas gewonnen werden. Ein kleiner, aber bedeutender Teil dieses Kohlenwasserstoffs wird zur Herstellung von Polymeren, Farben, Lösungsmitteln, Kunststoffen und anderen Produkten in der petrochemischen Industrie verwendet.

Beim Schmelzen von Metallen wird unreiner Kohlenstoff in Form von Koks (aus Kohle) und Holzkohle (aus Holz) verwendet. Es ist besonders wichtig für die Eisen- und Stahlindustrie. Kohlefaser ist ein starkes und dennoch leichtes Material, das viele Anwendungen hat. Kohlefaser wird in Tennisschlägern sowie in Skiern, Angelruten und Raketen verwendet. Graphit kann zur Herstellung von Bleistiften, Bürsten für Elektromotoren und Ofenauskleidungen verwendet werden. Aktivkohle kann zum Reinigen und Filtern verwendet werden. Es ist in Küchenabzugshauben und Atemschutzmasken zu finden.

Jüngste Entdeckungen von Kohlenstoffnanoröhren, Fullerenen und atomdünnen Graphenschichten haben die Hardwareentwicklung in der Elektronikindustrie sowie in der Nanotechnologie revolutioniert. Zum Bohren und Schneiden von Steinen können Industriediamanten verwendet werden. Schützende Oberflächen wie Rasierklingen können mit Diamantfolien geschützt werden.

Position von Kohlenstoff im Periodensystem

Die nuklearen Eigenschaften

Es gibt zwei stabile Kohlenstoffisotope: Kohlenstoff-12 (entspricht 98,93 % des natürlichen Kohlenstoffs) oder Kohlenstoff-13 (1,07 %). Es gibt 14 radioaktive Kohlenstoffisotope, aber Kohlenstoff-14 hat mit 5.730 + 40 Jahren die längste Halbwertszeit.

Das Atomgewicht wird dem Symbol des Elements vorangestellt und die Ordnungszahl wird als Index verwendet. Daher wird das Isotop von Kohlenstoff-12 als ¹² C dargestellt. Das Isotop Kohlenstoff-13, eines der stabilen Nuklide, ist besonders interessant, da seine Kerndrehung eine Reaktion auf ein Gerät namens Nuclear Magnetic Resonance Spectrometer gibt. Dies ist nützlich, um die molekulare Struktur von kovalent gebundenen Verbindungen zu untersuchen, die Kohlenstoff enthalten. Dieses Isotop kann auch verwendet werden, um Verbindungen zu markieren, die einer Massenspektrometrie-Analyse unterzogen werden, die ein weiteres Werkzeug ist, das häufig zur Identifizierung von Atomen oder Molekülen verwendet wird.

Natürliche Fülle

Kohlenstoff kann in der Sonne sowie in anderen Sternen gefunden werden. Es ist aus den Überresten einer Supernova entstanden. Es entsteht durch Kernfusion in größeren Sternen. Graphit ist vielerorts zu finden. Einige Meteoriten enthalten mikroskopisch kleine Kristalle, die als Diamant verwendet werden können.

Das Mineral Kimberlit ist eine Quelle für natürliche Diamanten. Es ist in Russland, Botswana und der DR Kongo sowie in Kanada zu finden. Es kommt in der Atmosphäre vieler Planeten vor, am häufigsten als Kohlendioxid. Die atmosphärische Kohlendioxidkonzentration auf der Erde beträgt 390 ppm, Tendenz steigend.

Das Element Kohlenstoff in der organischen Chemie

Die organische Chemie, eines der wichtigsten Teilgebiete der Chemie, basiert vollständig auf dem Element Kohlenstoff. Kohlenstoff ist in der Lage, starke Bindungen mit anderen Kohlenstoffatomen einzugehen. Damit ist es einer der wichtigsten Bausteine ​​für organische Verbindungen. Kohlenstoff kann auch Bindungen mit anderen Elementen wie Sauerstoff, Stickstoff oder Wasserstoff eingehen. Diese Bindungen sind die Grundlage für funktionelle Gruppen, die die Herstellung vieler Verbindungen ermöglichen, von Pharmazeutika bis hin zu Farbstoffen.

Biologische Rolle

Kohlenstoff ist für unsere Existenz lebenswichtig. Weil es viele verschiedene Ketten mit unterschiedlichen Längen bilden kann, ist Kohlenstoff lebensnotwendig. Früher glaubte man, dass auf Kohlenstoff basierende Moleküle lebender Materie nur aus lebenden Organismen gewonnen werden könnten. Es wurde angenommen, dass sie einen “Funken fürs Leben” haben. 1828 wurde jedoch Harnstoff aus anorganischen Chemikalien synthetisiert und sowohl die organische als auch die anorganische Chemie wurden zusammengelegt.

Lebende Organismen, die keine Photosynthese betreiben, sind auf Kohlenstoffmoleküle anderer Lebewesen angewiesen. Ihr Verdauungssystem wandelt Kohlenhydrate in Monomere um, die sie dann verwenden können, um ihre eigenen Zellstrukturen aufzubauen. Diese Reaktionen werden durch die Atmung angetrieben. Atmung ist der Prozess, bei dem Sauerstoff mit Kohlenhydraten zu Kohlendioxid und Wasser reagiert. Diese Reaktion setzt Energie frei, die den Zellen zur Verfügung steht.

Was sind die Valenzelektronen im Kohlenstoff?

Die Valenzelektronen sind die Gesamtzahl der Elektronen, die in der letzten Schale nach der Elektronenkonfiguration von Kohlenstoff gefunden werden. Die Gesamtzahl der Elektronen in einer bestimmten Umlaufbahn wird als Valenzelektron bezeichnet. Die Eigenschaften eines Elements werden durch die Valenzelektronen bestimmt. Sie beteiligen sich auch an der Bildung von Bindungen.

Die Elektronenkonfiguration von Kohlenstoff zeigt an, dass die letzte Kohlenstoffschale vier Elektronen hat. Auf dieser Seite gibt es einen Artikel, der die Elektronenkonfiguration für Kohlenstoff erklärt. Sie können es lesen, wenn Sie möchten.

Wie viele Elektronen, Protonen und Neutronen enthält das Kohlenstoffatom (C)?

Der Kern befindet sich in der Mitte eines Atoms. Der Atomkern beherbergt Protonen und Neutronen. Die Ordnungszahl von Kohlenstoff (C) ist 6. Die Anzahl der Protonen wird als Ordnungszahl bezeichnet. Im Kohlenstoff befinden sich sechs Protonen. Der Kern enthält eine Elektronenhülle, die sechs Protonen entspricht. Ein Kohlenstoffatom kann sechs Elektronen haben.

Die Differenz zwischen der Zahl der Atome und der Zahl der Atommassen bestimmt die Zahl der Neutronen in einem Element. Das bedeutet, dass Neutronenzahl (n),= = Atommasse (A) + Ordnungszahl (Z).

Wir wissen, dass die Ordnungszahlen von Kohlenstoff 6 und 12 sind. Neutron (n) = 12 – 6 = 6. Die Anzahl der in Kohlenstoff (C) gefundenen Neutronen ist daher 6.

Valenz ist die Fähigkeit eines Atoms eines chemischen Elements, eine bestimmte Anzahl chemischer Bindungen mit anderen Atomen einzugehen. Es nimmt Werte von 1 bis 8 an und kann nicht gleich 0 sein. Es wird durch die Anzahl der Elektronen bestimmt, die ein Atom verbraucht, um chemische Bindungen mit einem anderen Atom zu bilden. Die Valenz ist ein reeller Wert. Numerische Wertigkeiten werden mit römischen Ziffern angegeben (I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII).

Wie kann man die Anzahl der Valenzneutronen in einem Kohlenstoffatom herausfinden?

Dies sind die Schritte zur Bestimmung des Valenzelektrons. Eine davon ist die Elektronenkonfiguration. Ohne eine Elektronenkonfiguration ist es unmöglich, die Wertigkeit eines Elements zu bestimmen. Es ist einfach, die Wertigkeit eines beliebigen Elements zu bestimmen, indem man die Elektronenkonfiguration kennt. Sie finden es hier. Dieser Artikel konzentriert sich auf die Elektronenkonfiguration von Kohlenstoff.

Es ist jedoch möglich, Valenzelektronen zu identifizieren, indem man Elektronen gemäß dem Bohr-Prinzip platziert. Wir werden jetzt lernen, wie man das Valenzelektron in Kohlenstoff identifiziert.

Die Begriffe „ Oxidationsgrad “ und „ Wertigkeit “ sind zwar nicht identisch, aber zahlenmäßig nahezu identisch. Die bedingte Ladung eines Atoms wird als Oxidationszustand bezeichnet. Es kann entweder positiv oder negativ sein. Valenz bezieht sich auf die Fähigkeit eines Atoms, Bindungen einzugehen. Es kann keinen negativen Wert haben.

Berechnung der Anzahl der im Kohlenstoff (C) vorhandenen Elektronen

Zuerst müssen wir wissen, wie viele Elektronen in jedem Kohlenstoffatom sind. Sie müssen wissen, wie viele Protonen sich im Kohlenstoff befinden, um die Anzahl der Elektronen zu bestimmen. Um die Anzahl der Protonen im Kohlenstoff zu kennen, müssen Sie seine Ordnungszahl kennen. Zur Bestimmung der Ordnungszahl wird ein Periodensystem benötigt. Das Periodensystem enthält die Informationen, die zur Bestimmung der Ordnungszahl für Kohlenstoffelemente erforderlich sind.

Die Anzahl der Protonen nennt man Ordnungszahl. Der Kern enthält auch Elektronen, die Protonen gleich sind. Das bedeutet, dass Elektronen gleich den Ordnungszahlen in Kohlenstoffatomen sind. Die Ordnungszahl für Kohlenstoff ist im Periodensystem bei 6 zu sehen. Das bedeutet, dass ein Kohlenstoffatom sechs Elektronen haben kann.

1. Die Wertigkeit ist ein numerisches Merkmal der Fähigkeit von Atomen eines bestimmten Elements, sich mit anderen Atomen zu verbinden.
2. Die Wertigkeit von Wasserstoff ist konstant und gleich eins.
3. Die Wertigkeit von Sauerstoff ist ebenfalls konstant und gleich zwei.
4. Die Wertigkeit der meisten anderen Elemente ist nicht konstant. Sie kann durch die Formeln ihrer binären Verbindungen mit Wasserstoff oder Sauerstoff bestimmt werden.

Sie müssen die Elektronenkonfiguration von Kohlenstoff (C) durchführen.

Wichtiger Schritt 2 Dieser Schritt beinhaltet die Anordnung der Elektronen des Kohlenstoffs. Kohlenstoffatome enthalten sechs Elektronen. Die Elektronenstruktur von Kohlenstoff zeigt, dass es vier Elektronen in der L-Schale und zwei in der K-Schale gibt.

Das bedeutet, dass die erste Kohlenstoffschale zwei Elektronen enthält und die zweite vier. Durch die Unterbahn ist die Elektronenkonfiguration von Kohlenstoff 1s ²  2s ²  2p ² .

Berechnen Sie die Gesamtelektronen und bestimmen Sie die Valenzschale

Der dritte Schritt besteht darin, die Wertigkeit zu bestimmen. Die Valenzschale ist die letzte Schale nach der Elektronenkonfiguration. Ein Valenzelektron ist die Summe aller Elektronen, die sich in einer Valenzschale befinden. Die Elektronenkonfiguration von Kohlenstoff zeigt an, dass die letzte Kohlenstoffschale vier Elektronen hat (2s ²  2p ² ). Die Valenzelektronen für Kohlenstoff sind daher vier.

Durch Valenzelektronen Verbindungsbildung von Kohlenstoff

Kohlenstoff ist durch seine Valenzelektronen an der Bildung von Bindungen beteiligt. Wir wissen, dass Kohlenstoff vier Valenzelektronen hat. Dieses Valenzelektron ist an der Bildung von Bindungen mit anderen Elementen beteiligt.

Kohlenstoffatome bilden Bindungen, indem sie Elektronen und Wasserstoffatome teilen. Die Elektronenkonfiguration für Wasserstoff zeigt, dass Wasserstoff nur ein Elektron hat. Durch die gemeinsame Nutzung von Elektronen erzeugen vier Wasserstoffatome und ein Kohlenhydratatom Methan (CH ₄ ).

Das Ergebnis ist, dass das Kohlenstoffatom seine Oktave abgeschlossen hat und nun die elektronische Konfiguration des Neons annimmt. Wasserstoff hingegen nimmt die elektronische Konfiguration von Helium an. Durch kovalente Bindung kann ein Kohlenstoffatom Elektronen mit vier Wasserstoffmolekülen teilen, um Methan (CH ₄ ) herzustellen.

Die ionischen Eigenschaften von Kohlenstoffatomen

Die Elektronenkonfiguration für Kohlenstoffatome ist 1s ²  2s ²  2p ² .  Ein anionisches Element ist Kohlenstoff. Ein Anion ist ein ladungsneutrales Element, das ein Elektron aufnimmt, um es zu einem negativen Ion zu machen. Die letzte Umlaufbahn eines Kohlenstoffatoms hat vier Elektronen. Zunächst nimmt das Kohlenstoffatom 2 Elektronen auf. Dann werden 2 weitere Elektronen benötigt, um die Oktave zu füllen.

Kohlenstoffatome können Elektronen aufnehmen, um zu negativen Ionen zu werden. Kohlenstoff ist daher ein anionisches Element.

Welche Wertigkeit hat Kohlenstoff (C)?

Wertigkeit (oder Valenz) ist die Fähigkeit des Atoms eines Elements, sich einem anderen Atom bei der Bildung eines Moleküls anzuschließen. Die Wertigkeit ist die Anzahl der ungepaarten Elektronen, die in der letzten Umlaufbahn eines Elements gefunden werden. Wir wissen, dass die Elektronenkonfiguration für ein Kohlenstoffatom normalerweise 1s ²  2s ²  2p ² ist .

Die Elektronenkonfiguration eines Elements in seinem angeregten Zustand bestimmt seinen Wert. C*(6) ist die Elektronenkonfiguration für Kohlenstoff in einem angeregten Zustand. Es ist C*(6) = 1s ²  2s ²  2p _x ¹  2p _y ¹ .  Diese Elektronenkonfiguration von Kohlenstoff zeigt zwei ungepaarte Elektronen. Die Wertigkeit des Kohlenstoffatoms ist in diesem Fall 2.

Die Elektronenkonfiguration von Kohlenstoff kann sich wieder ändern, wenn das Kohlenstoffatom über diese Grenze hinaus angeregt wird. C*(6) ist die zweite Elektronenkonfiguration für ein Kohlenstoffatom, wenn es sich in einem angeregten Zustand befindet. Es ist C*(6) = 1s ²  2s ¹  2p _x ¹  2p _y ¹  2p _z ¹ .  Das Kohlenstoffatom enthält 4 ungepaarte Elektronen. In diesem Beispiel wäre die Wertigkeit für das Kohlenstoffatom 4.

Die letzte Elektronenkonfiguration des Kohlenstoffatoms (C) zeigt an, dass es eine maximale Anzahl von ungepaarten Elektronen in einem Kohlenstoffatom gibt.

Daher ist die Wertigkeit eines Kohlenstoffatoms 4. Daher ist die Wertigkeit von Kohlenstoffatomen 2, 4.

Fakten

• Atomsymbol (im Periodensystem der Elemente: C.
• Ordnungszahl (Anzahl Protonen im Kern). 6.
• 12,0107 ist die durchschnittliche Masse des Atomgewichts eines Atoms.
• Die häufigsten Isotope sind Kohlenstoff-12 (6 Protonen und 6 Neutronen und 6 Elektronen) und Kohlenstoff-13 (6 Prototonen, 7 Neutronen und 6 Elektronen).
• 2,2670 Gramm pro Kubikzentimeter.
• Schmelzpunkt: 6.422 Grad Fahrenheit (3.550 Grad Celsius).
• Siedepunkt: 6.872 F (3.800 C) (Sublimation).
• Phase bei Raumtemperatur: Feststoff.
• Insgesamt gibt es 15 Isotope. Es gibt zwei stabile Isotope. Das sind Atome mit unterschiedlicher Neutronenzahl.

Verweise:

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• Dresselhaus, MS; Dresselhaus, G.; Avouris, Ph., Hrsg. (2001). Kohlenstoffnanoröhren: Synthese, Strukturen, Eigenschaften und Anwendungen . Themen der Angewandten Physik .
• Haaland, D (1976). “Graphit-Flüssigkeitsdampf-Tripelpunktdruck und die Dichte von flüssigem Kohlenstoff”.