Atóm uhlíka

Vysvetľujeme, aký je atóm uhlíka, jeho elektronická štruktúra, charakteristiky a orbitálna hybridizácia.

Čo je atóm uhlíka?

Uhlík je prvok číslo 6 periodickej tabuľky a je jedným z najdôležitejších prvkov, ktoré existujú. Jeho dôležitosť vyplýva z veľmi bohatej a rozmanitej chémie, vďaka ktorej je tento prvok tvorený Základňa na planéte Zem, ako vieme.

Je to o a nekovový patriaci Skupina 14 periodickej tabuľky (predtým skupina 4A) a druhé obdobie. Vo svojej prirodzenej podobe je spojená s uhlím (minerálny aj zelenina) a sadzami, v ktorom je hlavne vo forme grafitu alebo iného mnohých.

On Atóm uhlíka Patrí medzi najmenšie z periodickej tabuľky. Je to tetravalentný atóm, to znamená, že sa môže formovať Až štyri odkazy s ostatnými atómami rovnakými alebo odlišnými od rovnakých.

Uhlík má pre ľudí veľký význam. Je to jedna z hlavných zložiek nášho tela, ktorá tvorí viac ako 19% jeho hmoty. Okrem toho má aj viac technologických aplikácií odvodených z jeho atómových vlastností.

Charakteristiky atómu uhlíka

- Atóm uhlíka je ne -metal: Uhlík je nemetalický prvok, ktorý je možné kombinovať s mnohými ďalšími prvkami periodickej tabuľky. Atómy uhlíka môžu získať alebo dať elektróny iným atómom a stať sa aniónmi alebo katiónmi.

- Má vo svojom jadre 6 protónov: Atomický počet uhlíka je 6, čo znamená, že má vo svojom jadre 6 protónov. Znamená to tiež, že neutrálny atóm uhlíka má okolo jadra 6 elektrónov.

- Patrí k blokovaniu P periodickej tabuľky: Elektronická konfigurácia uhlíka v jej základnom stave je 1S² 2s² 2 P². Ako je zrejmé, posledné elektróny vo Valencii sú umiestnené v orbitáloch, takže uhlík patrí do bloku P periodickej tabuľky.

- Valencie atómu uhlíka sú +2, +4 a -4: Vrstva uhlíkovej valencie chýba iba 4 elektróny na úplné vyplnenie, a tak získava elektronickú konfiguráciu vznešeného neónového plynu. Z tohto dôvodu môže uhlík tvoriť anión karbidu, c^4-, ktorý má 4 elektróny viac ako neutrálny uhlík. Na druhej strane, atóm uhlíka môže tiež stratiť dva elektróny 2p, čím sa stáva uhlíkovým katiónom (C²⁺) alebo všetky 4 elektróny vo Valencii, ktoré sa stávajú karbonickými katiónmi (c⁴⁺).

- Môžete tvoriť viac alotropov: Elementárny uhlík sa nachádza v dvoch bežných prírodných formách, ktoré sú grafitov a diamant, ktoré majú radikálne opačné vlastnosti. Okrem toho môžete vytvoriť rôznych chlapcov, uhlíkových a grafénových nanotrubíc.

Tri izotopy atómu uhlíka

Všetky atómy uhlíka majú vo svojom jadre šesť protónov, ale nie všetky majú rovnaký počet neutrónov, čo vedie k trom izotopom:

• Uhlík-12 (¹²C): Je to najstabilnejšie a najhojnejšie (približne 98,9%). Má vo svojom jadre 6 neutrónov.
• Uhlík-13 (¹³C): Má 7 neutrónov.
• Uhlík-14 (¹⁴C): Je to rádioaktívne YS E používa pre dátumy starých objektov.

Elektronická štruktúra atómu uhlíka

Rovnako ako každý atóm uhlíka, má vo svojom jadre šesť pozitívnych protónov, potom má tiež 6 elektrónov s negatívnym zaťažením otáčaním.

Spôsob, akým sú tieto elektróny distribuované, alebo elektronická konfigurácia atómu uhlíka je:

Táto elektronická konfigurácia to naznačuje Uhlík má 2 elektróny v orbitáli 1S, Dva elektróny v orbitálnom 2S, a Dva elektróny rozdelené medzi tri orbitály 2p.

Na druhej strane, valenčná vrstva uhlíka je vrstva L, ktorá zodpovedá úrovni n = 2, pretože je to najvyššia úroveň vrstvy obsahujúca elektróny. Ako vidíme, uhlík má celkom 4 elektróny na úrovni 2, Takže to hovoríme Má 4 elektróny vo Valencii.

To je dôvod, prečo sa nachádza uhlík, v ktorom sa predtým nazývala skupina 4A periodickej tabuľky.

Atómová orbitálna hybridizácia v atóme uhlíka

Atómy reagujú a navzájom sa spájajú prostredníctvom svojich valenčných elektrónov a orbitálov, ktoré zaberajú. Ten však nie vždy má primeranú orientáciu na vytvorenie potrebných odkazov.

Teória odkazov Valencie uvádza, že atómy kombinujú svoje atómové orbitály a vytvárajú nové hybridné orbitály, ktoré majú správne vedenie. Tento proces sa volá hybridizácia.

V závislosti od počtu atómov, s ktorými je prepojený atóm uhlíka, bude zmiešať alebo hybridizovať iný počet čistých atómových orbitálov. To vedie k vzniku Tri rôzne hybridizácie, Čo sú zač:

Spona

Sa vyskytuje, keď je uhlík spojený iba s Dva atómy. V tomto prípade je orbitál s jedným z troch orbitálov zmiešaný, čo vedie k dvom orbitálom SP, ktoré smerujú v opačných smeroch (180 ° od seba).

Dva p orbitály, ktoré zostanú bez miešania, sa používajú na vytvorenie PI väzieb. Môže sa tvoriť atóm uhlíka Trojitý odkaz (ktorý obsahuje dve väzby PI) s jedným atómom alebo sa môže tvoriť Dva dvojité odkazy, jeden s každým atómom (a každý s link pi).

Spona²

Keď sa chce uhlík pripojiť Tri atómy, Potrebujete tri hybridné orbitály, takže zmiešajte tri čisté orbitály: orbitálne S a dve orbitály P. To generuje tri hybridné orbitály SP² To poukazuje na rohy rovnostranného trojuholníka.

Orbitál P, ktorý nebol použitý, môže vytvoriť spojenie PI s ktorýmkoľvek z troch prepojených atómov, čo vedie k dvojitej väzbe.

Spona³

Keď sa uhlíkom chystá odkazovať Štyri atómy, Zmiešajte 4 čisté orbitály vašej valenčnej vrstvy, aby ste generovali 4 hybridné orbitálne SP³. Tieto poukazujú na vrcholy pravidelného tetraedronu.

Pretože neexistujú žiadne orbitály, ktoré tvoria PI väzby, uhlík s hybridizáciou SP³ Môžete si vytvoriť iba štyri jednoduché odkazy a bez viacerých odkazov.

Odkazy

1. Britannica, redaktori encyklopédie. Uhlík - fakty, použitia a vlastnosti. Prevzaté z https: // www.Britannica.com/veda/uhlíkovo-chemický prvok
2. Globálne monitorovacie laboratórium. (s. F.). Skleníkový plyn z uhlíkového cyklu. Prevzaté z https: // gml.Noaa.Gov/ccg/izotopy/chémia.Html