Ile elektronów walencyjnych ma węgiel?

What is the valency of carbon(C) Elektrony walencyjne

Węgiel jest szóstym pierwiastkiem w układzie okresowym. Stanowi również pierwszy pierwiastek grupy 14. Masa atomowa węgla wynosi 12,0096. Jego symbolem jest „C”. Poprzez elektrony walencyjne węgiel uczestniczy w tworzeniu wiązań.

Węgiel jest piętnastym najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej i czwartym pod względem masy we wszechświecie, po wodorze, helu i tlenie. Ze względu na swoją obfitość i unikalne substancje organiczne jest elementem wspólnym w całym znanym życiu. Zajmuje drugie miejsce w organizmie człowieka, w ilości 18,5%, po tlenie.

pierwiastek węglowy

Historia

Ludzie znają węgiel od starożytności, w przeciwieństwie do innych pierwiastków. Węgiel był używany przez starożytnych Sumerów i Egipcjan do redukcji różnych metali już w 3750 pne. Węgiel był używany do 1789 roku, kiedy Antoine Lavoisier po raz pierwszy wymienił go jako pierwiastek. Odkryto wiele innych form węgla, w tym grafit i grafen oraz fuleren. Fullerene otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 1996 roku Robertowi Curlowi i Sir Haroldowi Kroto. Węgiel jest nadal aktywnie badany i odgrywa ważną rolę we wszystkich dziedzinach chemii.

Zastosowania

Unikalna właściwość węgla do tworzenia silnie związanych łańcuchów nie ma sobie równych wśród pierwiastków. Zdolność tę zamykają atomy wodoru. Węglowodory te są najczęściej stosowane w paliwach. Można je wydobywać z paliw kopalnych, takich jak ropa naftowa, węgiel i gaz ziemny. Niewielka, ale znaczna część tego węglowodoru jest wykorzystywana do produkcji polimerów, farb, rozpuszczalników, tworzyw sztucznych i innych produktów w przemyśle petrochemicznym.

Wytapianie metali wykorzystuje zanieczyszczony węgiel w postaci koksu (z węgla) i węgla drzewnego (z drewna). Jest to szczególnie ważne dla przemysłu żelaznego i stalowego. Włókno węglowe to mocny, ale lekki materiał, który ma wiele zastosowań. Włókno węglowe jest używane w rakietach tenisowych, a także nartach, wędkach i rakietach. Z grafitu można wykonać ołówki, pędzle do silników elektrycznych, wykładziny pieców. Do oczyszczania i filtrowania można użyć węgla aktywowanego. Można go znaleźć w okapach kuchennych i respiratorach.

Niedawne odkrycia nanorurek węglowych, fulerenów i cienkich jak atom arkuszy grafenu zrewolucjonizowały rozwój sprzętu w przemyśle elektronicznym, a także w nanotechnologii. Do wiercenia i cięcia skał można użyć diamentów przemysłowych. Powierzchnie ochronne, takie jak żyletki, można chronić filmami diamentowymi.

Pozycja węgla w układzie okresowym

Pozycja węgla w układzie okresowym

Właściwości jądrowe

Istnieją dwa stabilne izotopy węgla: węgiel-12 (który stanowi 98,93% naturalnego węgla) lub węgiel-13 (1,07%). Istnieje 14 radioaktywnych izotopów węgla, ale węgiel-14 ma najdłuższy okres półtrwania wynoszący 5730 + 40 lat.

Waga atomowa jest używana jako indeks przed symbolem elementu, a liczba atomowa jest używana jako indeks dolny. Tak więc izotop węgla-12 jest przedstawiany jako 12C . Izotop węgla-13, jeden ze stabilnych nuklidów, jest szczególnie interesujący, ponieważ jego wirowanie jądrowe daje odpowiedź na urządzenie zwane spektrometrem magnetycznego rezonansu jądrowego. Jest to przydatne do badania struktury molekularnej kowalencyjnie związanych związków zawierających węgiel. Ten izotop może być również używany do znakowania związków, które zostaną poddane analizie spektrometrii masowej, która jest kolejnym narzędziem szeroko stosowanym do identyfikacji atomów lub cząsteczek.

Naturalna obfitość

Węgiel można znaleźć w słońcu, a także w innych gwiazdach. Powstaje z pozostałości po supernowej. Powstaje w wyniku syntezy jądrowej w większych gwiazdach. Grafit można znaleźć w wielu miejscach. Niektóre meteoryty zawierają mikroskopijne kryształy, które można wykorzystać jako diament.

Mineralny kimberlit jest źródłem naturalnych diamentów. Można go znaleźć w Rosji, Botswanie i DR Kongo oraz w Kanadzie. Występuje w atmosferach wielu planet, najczęściej jako dwutlenek węgla. Stężenie atmosferyczne dwutlenku węgla na Ziemi wynosi 390 ppm i liczba ta rośnie.

Liczba atomowa6
masa atomowa12.0096 do 12.0116
temperatura wrzenia4827 °C (8721 °F)
temperatura topnienia3550 °C (6420 °F)
gęstość
diament3,52g/ cm3
amorficzny1,9 g/cm 3
grafit2,25 g/cm 3
stany utlenienia+2, +3, +4
konfiguracja elektronów1 s 2 2 s 2 2 p 2

Pierwiastek węgla w chemii organicznej

Chemia organiczna, jedna z najważniejszych poddziedzin chemii, jest całkowicie oparta na pierwiastku węgiel. Węgiel jest w stanie tworzyć silne wiązania z innymi węglanami. To sprawia, że ​​jest to jeden z najważniejszych elementów budulcowych związków organicznych. Węgiel może również tworzyć wiązania z innymi pierwiastkami, takimi jak tlen, azot lub wodór. Wiązania te są podstawą grup funkcyjnych, które umożliwiają tworzenie wielu związków, od farmaceutyków po barwniki.

Rola biologiczna

Węgiel jest niezbędny do naszego istnienia. Ponieważ może tworzyć wiele różnych łańcuchów o różnej długości, węgiel jest niezbędny do życia. Kiedyś wierzono, że oparte na węglu cząsteczki żywej materii można uzyskać tylko z żywych organizmów. Uważano, że mają iskrę życia. Jednak w 1828 r. zsyntetyzowano mocznik z nieorganicznych chemikaliów i połączono organiczne i nieorganiczne gałęzie chemii.

Żywe organizmy, które nie przeprowadzają fotosyntezy, muszą polegać na innych żywych istotach, jeśli chodzi o cząsteczki węgla. Ich układy trawienne przekształcają węglowodany w monomery, które mogą następnie wykorzystać do tworzenia własnych struktur komórkowych. Reakcje te są napędzane przez oddychanie. Oddychanie to proces, w którym tlen reaguje z węglowodanami, tworząc dwutlenek węgla i wodę. Ta reakcja uwalnia energię dostępną dla komórek.

Jakie są elektrony walencyjne w węglu?

Elektrony walencyjne to całkowita liczba elektronów znalezionych w ostatniej powłoce zgodnie z konfiguracją elektronową węgla. Całkowita liczba elektronów na danej orbicie nazywana jest elektronem walencyjnym. Właściwości pierwiastka są określane przez elektrony walencyjne. Uczestniczą również w więziach formacyjnych.

Konfiguracja elektronowa węgla wskazuje, że ostatnia powłoka węglowa ma cztery elektrony. Na tej stronie znajduje się artykuł wyjaśniający konfigurację elektronową węgla. Możesz to przeczytać, jeśli chcesz.

Jakie są elektrony walencyjne w węglu

Jaką liczbę elektronów, protonów i neutronów zawiera atom węgla (C)?

Jądro znajduje się w środku atomu. Jądro jest domem dla protonów i neutronów. Liczba atomowa węgla (C) wynosi 6. Liczba protonów nazywana jest liczbą atomową. Sześć protonów znajduje się w węglu. Jądro zawiera powłokę elektronową równą sześciu protonom. Atom węgla może mieć sześć elektronów.

Różnica między liczbą atomów a liczbą mas atomowych określa liczbę neutronów w elemencie. Oznacza to, że liczba neutronów (n),= = masa atomowa (A) + liczba atomowa (Z).

Wiemy, że liczby atomowe węgla wynoszą 6 i 12. Neutron (n) = 12 – 6 = 6. Liczba neutronów znalezionych w węglu (C) wynosi 6.

Walencja to zdolność atomu pierwiastka chemicznego do tworzenia pewnej liczby wiązań chemicznych z innymi atomami. Przyjmuje wartości od 1 do 8 i nie może być równe 0. Jest to określone przez liczbę elektronów atomu zużytych na tworzenie wiązań chemicznych z innym atomem. Walencja to prawdziwa wartość. Liczbowe wartości walencji są oznaczone cyframi rzymskimi (I,II, III, IV, V, VI, VII, VIII).

Jak poznać liczbę neutronów walencyjnych w atomie węgla?

Oto kroki w celu określenia elektronu walencyjnego. Jednym z nich jest konfiguracja elektronowa. Bez konfiguracji elektronowej niemożliwe jest określenie wartościowości jakiegokolwiek pierwiastka. Łatwo jest określić wartościowość dowolnego pierwiastka, znając konfigurację elektronów. Znajdziesz go tutaj. Ten artykuł skupia się na konfiguracji elektronowej węgla.

Jednak możliwe jest zidentyfikowanie elektronów walencyjnych poprzez umieszczenie elektronów zgodnie z zasadą Bohra. Dowiemy się teraz, jak zidentyfikować elektron walencyjny w węglu.

Terminy „ stopień utlenienia ” i „ wartościowość ” mogą nie być takie same, ale liczbowo są prawie identyczne. Warunkowy ładunek atomu atomu nazywany jest stanem utlenienia. Może być pozytywny lub negatywny. Walencja odnosi się do zdolności atomu do tworzenia wiązań. Nie może mieć wartości ujemnej.

Obliczanie liczby elektronów obecnych w węglu (C)

Najpierw musimy wiedzieć, ile elektronów znajduje się w każdym atomie węgla. Musisz wiedzieć, ile protonów znajduje się w węglu, aby określić liczbę elektronów. Aby poznać liczbę protonów w węglu, musisz znać ich liczbę atomową. Do określenia liczby atomowej wymagany jest układ okresowy pierwiastków. Układ okresowy zawiera informacje niezbędne do określenia liczby atomowej pierwiastków węglowych.

Liczba protonów nazywana jest liczbą atomową. Jądro zawiera również elektrony, które są równe protonom. Oznacza to, że elektrony są równe liczbie atomowej w atomach węgla. Liczbę atomową węgla można zobaczyć w układzie okresowym przy 6. Oznacza to, że atom węgla może mieć sześć elektronów.

  1.  Wartościowość jest liczbową charakterystyką zdolności atomów danego pierwiastka do wiązania się z innymi atomami.
  2. Wartościowość wodoru jest stała i równa jedności.
  3. Wartościowość tlenu jest również stała i równa dwóm.
  4. Wartościowość większości pozostałych elementów nie jest stała. Można to określić za pomocą wzorów ich związków binarnych z wodorem lub tlenem.

Będziesz musiał wykonać konfigurację elektronową węgla (C)

Ważny krok 2 Ten krok obejmuje uporządkowanie elektronów węgla. Atomy węgla zawierają sześć elektronów. Struktura elektronowa węgla pokazuje, że w powłoce L znajdują się cztery elektrony, aw powłoce K dwa.

Oznacza to, że pierwsza powłoka węglowa zawiera dwa elektrony, a druga cztery. Poprzez suborbitę konfiguracja elektronowa węgla to 1s 2  2s 2  2p 2 .

Oblicz całkowitą liczbę elektronów i wyznacz powłokę walencyjną

Trzecim krokiem jest określenie wartościowości. Powłoka walencyjna jest ostatnią powłoką po konfiguracji elektronowej. Elektron walencyjny to suma wszystkich elektronów znajdujących się w powłoce walencyjnej. Konfiguracja elektronowa węgla wskazuje, że ostatnia powłoka węglowa ma cztery elektrony (2s 2  2p 2 ). Dlatego elektrony walencyjne węgla wynoszą cztery.

Przez elektrony walencyjne, tworzenie związków węgla

Poprzez swoje elektrony walencyjne węgiel uczestniczy w tworzeniu wiązań. Wiemy, że węgiel ma cztery elektrony walencyjne. Ten elektron walencyjny bierze udział w tworzeniu wiązań z innymi pierwiastkami.

Atomy węgla tworzą wiązania, dzieląc elektrony i atomy wodoru. Konfiguracja elektronowa wodoru pokazuje, że wodór ma tylko jeden elektron. Dzieląc się elektronami, cztery atomy wodoru i jeden atom węgla tworzą metan (CH 4 ).

W rezultacie atom węgla zakończył swoją oktawę i teraz uzyskuje konfigurację elektronową neonu. Z drugiej strony wodór nabywa elektroniczną konfigurację helu. Wiązanie kowalencyjne umożliwia atomowi węgla dzielenie elektronów z czterema cząsteczkami wodoru w celu wytworzenia metanu (CH 4 ).

Właściwości jonowe atomów węgla

Konfiguracja elektronowa dla atomów węgla to 1s 2  2s 2  2p 2 .  Pierwiastek anionowy to węgiel. Anion jest pierwiastkiem o neutralnym ładunku, który otrzymuje elektron, aby stał się jonem ujemnym. Ostatnia orbita atomu węgla ma cztery elektrony. Najpierw atom węgla zajmuje 2 elektrony. Następnie potrzebne są 2 dodatkowe elektrony, aby wypełnić oktawę.

Właściwości jonowe atomów węgla

Atomy węgla mogą przyjąć elektrony, aby stać się jonami ujemnymi. Węgiel jest zatem pierwiastkiem anionowym.

Jaka jest wartościowość węgla (C)?

Wartościowość (lub wartościowość) to zdolność atomu pierwiastka do łączenia się z innym atomem w tworzeniu cząsteczki. Wartościowość to liczba niesparowanych elektronów znalezionych na ostatniej orbicie elementu. Wiemy, że konfiguracja elektronowa dla atomu węgla to zwykle 1s 2  2s 2  2p 2 .

Konfiguracja elektronowa pierwiastka w stanie wzbudzonym determinuje jego wartość. C*(6) to konfiguracja elektronowa węgla w stanie wzbudzonym. Jest to C*(6) = 1s 2  2s 2  2p x 1  2p y 1 .  Ta konfiguracja elektronowa węgla pokazuje dwa niesparowane elektrony. Wartościowość atomu węgla w tym przypadku wynosi 2.

Konfiguracja elektronowa węgla może się ponownie zmienić, jeśli atom węgla zostanie wzbudzony poza ten limit. C*(6) jest drugą konfiguracją elektronową atomu węgla, gdy znajduje się on w stanie wzbudzonym. Jest to C*(6) = 1s 2  2s 1  2p x 1  2p y 1  2p z 1 .  Atom węgla zawiera 4 niesparowane elektrony. W tym przykładzie wartościowość atomu węgla wynosiłaby 4.

Ostatnia konfiguracja elektronowa atomu węgla (C) wskazuje, że w atomie węgla występuje maksymalna liczba niesparowanych elektronów.

Jaka jest wartościowość węgla(C)

Dlatego wartościowość atomu węgla wynosi 4. Dlatego wartościowość atomów węgla wynosi 2, 4.

Fakty

  • Symbol atomowy (w układzie okresowym pierwiastków: C.
  • Liczba atomowa (liczba protonów w jądrze). 6.
  • 12.0107 to średnia masa masy atomowej atomu.
  • Najpopularniejszymi izotopami są węgiel-12 (6 protonów i 6 neutronów i 6 elektronów) oraz węgiel-13 (6 prototonów, 7 neutronów i 6 elektronów).
  • 2,2670 gramów na centymetr sześcienny.
  • Temperatura topnienia: 6422 stopnie Fahrenheita (3550 stopni Celsjusza).
  • Temperatura wrzenia: 6872 F (3,800 C) (sublimacja).
  • Faza w temperaturze pokojowej: stała.
  • W sumie jest 15 izotopów. Istnieją dwa stabilne izotopy. Są to atomy o różnej liczbie neutronów.

Bibliografia:

  • Tiwari, SK, et al. „Badania nad grafenem i ich wyniki: status i perspektywy”, Journal of Science: Advanced Materials and Devices, tom. 5, nr 1, 10-29 marca 2020 r.
  • Sawatimskij, A (2005). „Pomiary temperatury topnienia grafitu i właściwości ciekłego węgla (przegląd z lat 1963-2003)”.
  • Dresselhaus, MS; Dresselhaus, G.; Avouris, Ph., wyd. (2001). Nanorurki węglowe: synteza, budowa, właściwości i zastosowaniaTematy w Fizyce Stosowanej .
  • Haaland, D (1976). „Grafit-ciecz-para ciśnienie potrójnego punktu i gęstość ciekłego węgla”.
Alexander Stephenson

Kandydat nauk chemicznych, redaktor naczelny Guide-scientific.com. Wykładowca kilku międzynarodowych szkół internetowych, członek jury konkursów chemicznych i autor artykułów naukowych.

Rate author

Leave a Reply