Szénben a természetben, ahol megtalálják és hogyan, tulajdonságok, felhasználások

az szén gyémántokban, olajokban és graffitokban is megtalálható sok más forgatókönyv között. Ez a kémiai elem a hatodik helyet foglalja el az időszakos táblázatban, és a vízszintes sorban vagy a 2. és 14. oszlopban található. Nem fém és tetravalens; azaz a megosztott elektronok vagy kovalens kötések 4 kémiai kötését hozhatja létre.

A szén a legjelentősebb a földkéregben. Ez a bőség, a szerves vegyületek képződésének egyedülálló sokfélesége és kivételes képessége, hogy makromolekulákat vagy polimerek képződnek a Földön általánosan megtalálható hőmérsékleten, az összes ismert életforma közös eleme..

A szén a természetben kémiai elemként létezik, anélkül, hogy a grafit és a gyémánt formáit kombinálná. A legtöbb esetben azonban kémiai szénvegyületeket, például kalcium-karbonátot (CaCO) alkotnak.₃) és más vegyületek kőolajban és földgázban.

Több ásványi anyagot is képez, mint például az antracit, a szén, a lignit és a tőzeg. A szén legnagyobb jelentősége az, hogy az úgynevezett "élet építőköve", és minden élő szervezetben jelen van.

index

• 1 Hol található a szén és milyen formában?
  • 1.1 Kristályformák
  • 1.2 Amorf formák
  • 1.3 Olaj, földgáz és bitumen
• 2 Fizikai és kémiai tulajdonságok
  • 2.1 Kémiai szimbólum
  • 2.2 Atomszám
  • 2.3 Fizikai állapot
  • 2.4 Szín
  • 2.5 Atomtömeg
  • 2.6 Olvadáspont
  • 2.7 Forráspont
  • 2.8 Sűrűség
  • 2.9 Oldhatóság
  • 2.10 Elektronikus konfiguráció
  • 2.11 Az elektronok száma a külső vagy valens rétegben
  • 2.12 Linkkapacitás
  • 2.13 Catenación
• 3 Biogeokémiai ciklus
  • 3.1 Fotoszintézis
  • 3.2 Légzés és bomlás
  • 3.3 Geológiai folyamatok
  • 3.4 Az emberi tevékenység interferenciája
• 4 Felhasználások
  • 4.1 Olaj és földgáz
  • 4.2 Grafit
  • 4.3 Gyémánt
  • 4.4 Antracit
  • 4.5 Kőszén
  • 4.6 Lignit
  • 4.7 Tőzeg
• 5 Referenciák

Hol található a szén és milyen formában?

Amellett, hogy az összes életforma közös kémiai összetevője, a szénben három kristályforma van: gyémánt, grafit és fullerén..

A szén (antracit, lignit, szén, tőzeg), folyékony formák (olajfajták) és szóda (földgáz) számos amorf ásványi formáját is tartalmazzák..

Kristályformák

A kristályos formákban a szénatomok geometriai térbeli elrendezéssel összekapcsolódnak.

grafit

Ez egy puha, fekete színű, fényes vagy fémes ragyogású és hőálló (tűzálló). Kristályos szerkezete olyan szénatomokat tartalmaz, amelyek hatszögletű gyűrűkben vannak összekötve, amelyek egymás után egyesítő lapokat alkotnak.

A grafit betétek szűkösek és megtalálhatók Kínában, Indiában, Brazíliában, Észak-Koreában és Kanadában.

gyémánt

Ez egy nagyon kemény szilárd, átlátszó a fény áthaladásához és sokkal sűrűbb, mint a grafit: a gyémánt sűrűségének értéke megegyezik a grafit közel kétszerese értékével..

A gyémánt szénatomjai tetraéderes geometriájúak. Hasonlóképpen, a gyémánt grafitból készül, amely nagyon magas hőmérséklet és nyomás hatására van kitéve (3000 ° C) ^°C és 100 000 atm).

A gyémántok többsége 140 és 190 km között helyezkedik el a köpenyben. A mély vulkáni kitörések révén a magma szállíthatja őket a felszínhez közeli távolságokra.

Vannak gyémánt mezők Afrikában (Namíbia, Ghána, Kongói Demokratikus Köztársaság, Sierra Leone és Dél-Afrika), Amerika (Brazília, Kolumbia, Venezuela, Guyana, Peru), Óceánia (Ausztrália) és Ázsia (India).

fullerén

Ezek a szén molekuláris formái, amelyek 60 és 70 szénatomot tartalmazó csoportokat alkotnak szinte gömb alakú molekulákban, hasonlóan a futball-labdákhoz.

A 20 szénatomnál kisebb fullerének is vannak. A fullerének némelyik formája a szén nanocsövek és a szénszálak.

Amorf formák

Amorf formában a szénatomok nem egyesülnek, rendezett és szabályos kristályszerkezetet alkotnak. Ehelyett más elemekből is tartalmazhatnak szennyeződéseket.

antracit

Ez a legrégebbi metamorf ásványi szén (amely a sziklák hőmérséklet-, nyomás- vagy vegyi hatás hatására történő átalakításából származik), mivel kialakulása az elsődleges vagy paleozoikus korszakból származik..

Az antracit a szén azon amorf formája, amely magasabb elemtartalommal rendelkezik: 86 és 95% között. Szürke-fekete és fémes fényes, nehéz és kompakt.

Általánosságban elmondható, hogy az antracit a geológiai deformáció területén található, és a világ szén tartalmának mintegy 1% -át teszi ki.

Földrajzilag Kanada, USA, Dél-Afrika, Franciaország, Nagy-Britannia, Németország, Oroszország, Kína, Ausztrália és Kolumbia.

Kőszén

Ez egy ásványi szén, szerves eredetű üledékes kő, amelynek kialakulása a paleozoikus és mezozoikus korokból származik. Széntartalma 75 és 85% között van.

Fekete, átlátszatlan, matt és zsíros megjelenésű, mivel nagy mennyiségű bitumenes anyagot tartalmaz. A lignit tömörítése a paleozoikus korszakban, a szén- és permidőszakban alakul ki.

Ez a bolygón a szén leggazdagabb formája. Az Egyesült Államokban, Nagy-Britanniában, Németországban, Oroszországban és Kínában nagy szénbázisú lerakódások vannak.

barnaszén

Ez egy fosszilis ásványi szén, amely a harmadlagos korban a tőzegből tömörítéssel (nagy nyomás) keletkezik. Alacsonyabb szén-tartalma van, mint a szén, 70 és 80% között.

Ez egy kicsit kompakt anyag, morzsás (jellegzetesség, amely megkülönbözteti azt más szénhidrogénektől), barna vagy fekete. Textúrája hasonló a faéhoz, és széntartalma 60-75%..

Könnyű gyújtású üzemanyag, alacsony fűtőértékű és alacsonyabb víztartalommal, mint a tőzeg.

Fontos lignitbányák vannak Németországban, Oroszországban, a Cseh Köztársaságban, Olaszországban (Veneto, Toszkána, Umbria) és Szardínián. Spanyolországban a lignitbetétek Asturiasban, Andorrában, Zaragozában és La Coruña-ban vannak.

tőzeg

Ez egy szerves eredetű anyag, amelynek kialakulása a kvaterner korszakból származik, sokkal újabb, mint az előző szén.

Barna-sárgás színű, és kis sűrűségű, szivacsos tömegként jelenik meg, amelyben a növényi maradványokat a helyről, ahol származik.

Ellentétben a fent idézett szénnel, a tőzeg nem származik fás anyag vagy faszén karbonizációs folyamataiból, hanem a növények felgyülemléséből - főként gyógynövényekből és mohákból - a mocsaras területeken egy karbonizációs folyamaton keresztül, amely még nem fejeződött be..

A tőzegnek magas a víztartalma; ezért használat előtt szárítást és tömörítést igényel.

Alacsony szén-dioxid-tartalma van (csak 55%); ezért alacsony energiaértékkel rendelkezik. Ha égésnek van kitéve, a hamutartalma bőséges és sok füstöt bocsát ki.

Fontos tőzegbetétek vannak Chile, Argentína (Tierra del Fuego), Spanyolország (Espinosa de Cerrato, Palencia), Németország, Dánia, Hollandia, Oroszország, Franciaország.

Olaj, földgáz és bitumen

Olaj (latinul Petrae, ez azt jelenti, hogy "kő"; és füstölő kénsav, "olaj": a "kőolaj" számos szerves vegyület - a legtöbb szénhidrogén - keveréke, amelyet szerves anyag anaerob bakteriális bomlása (oxigén hiányában) hoz létre..

Az altalajban nagy mélységben és különleges körülmények között alakult ki, fizikai (magas nyomás és hőmérséklet) és kémiai (specifikus katalizátorvegyületek jelenléte) során, több millió évig tartó folyamatban..

A folyamat során a C és a H felszabadult a szerves szövetekből, és újra rekombináltuk, hogy hatalmas számú szénhidrogént képezzenek, amelyek tulajdonságaik szerint keverednek, így földgázt, olajat és bitumenet képeznek..

A bolygó olajmezői elsősorban Venezuelában, Szaúd-Arábiában, Irakban, Iránban, Kuvaitban, Egyesült Arab Emírségekben, Oroszországban, Líbiában, Nigériában és Kanadában találhatók..

Vannak földgázkészletek Oroszországban, Iránban, Venezuelában, Katarban, az Egyesült Államokban, Szaúd-Arábiában és az Egyesült Arab Emírségekben..

Fizikai és kémiai tulajdonságok

A szén tulajdonságai közül a következőket említhetjük:

Kémiai szimbólum

C.

Atomszám

6.

Fizikai állapot

Szilárd, normál nyomáson és hőmérsékleten (1 légkör és 25 ° C) ^°C).

szín

Szürke (grafit) és átlátszó (gyémánt).

Atomtömeg

12,011 g / mol.

Olvadáspont

500 ^°C.

Forráspont

827 ^°C.

sűrűség

2,62 g / cm3³.

oldhatóság

Vízben oldhatatlan, szén-tetrakloridban oldható CCl-ben₄.

Elektronikus konfiguráció

1s² 2s² 2p².

Az elektronok száma a külső rétegben vagy a valensben

4.

Link kapacitás

4.

catenation

Képes hosszú kémiai vegyületeket képezni.

Biogeokémiai ciklus

A szénciklus körkörös biogeokémiai folyamat, amelyen keresztül a szén a bioszféra, a légkör, a hidroszféra és a földi litoszféra között cserélhető.

Ennek a ciklikus szénfolyamatnak a tudása a Földön lehetővé teszi az emberi cselekvés bemutatását ezen a cikluson és annak következményeit a globális éghajlatváltozásra nézve.

A szén az óceánok és más víztestek, valamint a litoszféra, a talaj és az altalaj, a légkör és a bioszféra között keringhet. A légkörben és a hidroszférában a szén szén-dioxid formájában van jelen₂ (szén-dioxid).

fotoszintézis

A légkörben lévő szenet az ökoszisztémák (fotoszintetikus szervezetek) szárazföldi és vízi organizmusai rögzítik..

A fotoszintézis lehetővé teszi a kémiai reakció bekövetkezését a CO között₂ és a víz, a napenergia és a növényekből származó klorofill által közvetített szénhidrátok vagy cukrok előállítására. Ez a folyamat alacsony CO-tartalmú egyszerű molekulákat alakít át₂, H₂O és oxigén O₂, nagy energiájú komplex molekuláris formákban, amelyek cukrok.

A heterotróf szervezetek - amelyek nem tudják elvégezni a fotoszintézist, és amelyek az ökoszisztémák fogyasztói - a termelők és más fogyasztók táplálásakor szént és energiát szereznek..

Légzés és bomlás

A lélegzés és bomlás olyan biológiai folyamatok, amelyek szén-dioxidot bocsátanak ki a környezetbe a CO formájában₂ vagy CH₄ (az anaerob bomlás során előállított metán, azaz oxigén hiányában).

Geológiai folyamatok

A geológiai folyamatok és az idő múlása következtében az anaerob bomlás széne fosszilis tüzelőanyaggá alakítható át, mint például olaj, földgáz és szén. Hasonlóképpen, a szén más ásványi anyagok és sziklák is.

Az emberi tevékenység interferenciája

Amikor az ember fosszilis tüzelőanyagok égetésére használ energiát, a szén nagy mennyiségű CO-ban tér vissza a légkörbe₂ amit a szén természetes biogeokémiai ciklusa nem hasonlít össze.

Ez a felesleges CO₂ Az emberi tevékenység által termelt negatív hatással van a szén-ciklus egyensúlyára, és a globális felmelegedés fő oka.

alkalmazások

A szén és a vegyületek alkalmazása rendkívül változatos. A legkiemelkedőbbek a következőkkel:

Olaj és földgáz

A szén fő gazdasági felhasználása a fosszilis tüzelőanyag-szénhidrogén, például a metángáz és a kőolaj felhasználásában jelenik meg..

Az olajat finomítókban desztillálják, hogy több származékot kapjanak, például benzint, dízelt, petróleumot, aszfaltot, kenőanyagokat, oldószereket és másokat, amelyeket viszont a petrolkémiai iparban használnak, amely nyersanyagokat állít elő a műanyagok, műtrágyák, gyógyszerek és festékek számára. , többek között.

grafit

A grafitot a következő műveletekben használják:

- Agyaggal kevert ceruzák gyártására használják.

- Ez a tűzálló téglák és tégelyek gyártásának része, hőálló.

- Különböző mechanikus eszközökben, mint pl. Alátétek, csapágyak, dugattyúk és tömítések.

- Kiváló szilárd kenőanyag.

- Elektromos vezetőképessége és kémiai inertsége miatt az elektródák, elektromos motorok gyártásához használják.

- Az atomerőművek moderátora.

gyémánt

A gyémánt különösen különleges fizikai tulajdonságokkal rendelkezik, mint például az eddig ismert magasabb fokú keménység és hővezető képesség.

Ezek a tulajdonságok lehetővé teszik az ipari alkalmazások számára a vágási és polírozó műszerek nagy abrazivitásukhoz való alkalmazását.

Optikai tulajdonságai - az átláthatóság és a fehér fény lebontásának és a fénytörésnek köszönhetően - sokféle alkalmazást kínálnak optikai eszközökben, például lencsék és prizmák gyártásában..

Az ékszeriparban is nagyra értékelik az optikai tulajdonságaiból származó jellemző fényerőt.

antracit

Az antracit nehezen gyullad, lassan ég, és sok oxigént igényel. Égése kevés sápadt színű lángot és sok hőt bocsát ki.

Néhány évvel ezelőtt antracitot használtak termoelektromos üzemekben és háztartási fűtéshez. Használata olyan előnyökkel jár, mint a kis hamu vagy por előállítása, kis füst és lassú égési folyamat.

Magas gazdasági költségei és szűkössége miatt az antracitot a termoelektromos üzemekben és a lakások villamos energiájával helyettesítették földgázzal..

Kőszén

A szenet nyersanyagként használják:

- Koksz, tüzelőanyag az acélgyárakban.

- Kreozot, amelyet a kőszénból készült kátrány-desztillátumok keverésével és az időjárásnak kitett faanyagvédő anyagként használnak.

- Kreszol (kémiailag metilfenol), kivonva a szénből és fertőtlenítőszerként és antiszeptikusként,

- Egyéb származékok, mint például gáz, kátrány vagy hangmag, valamint parfümök, rovarirtók, műanyagok, festékek, gumiabroncsok és útburkolatok gyártásához használt vegyületek..

barnaszén

A lignit közepes minőségű üzemanyagot jelent. A sugár, a lignit változatossága jellemzi, hogy a kompakt karbonizáció és a magas nyomás következtében nagyon kompakt, és ékszerekben és díszítésekben használatos..

tőzeg

A tőzeget a következő tevékenységekben használják;

- A növényfajok növekedéséhez, támogatásához és szállításához.

- Mint szerves műtrágya.

- Mint ágyak az istállóban.

- Alacsony minőségű üzemanyagként.

referenciák

1. Burrows, A., Holman, J., Parsons, A., Pilling, G. és Price, G. (2017). Kémia3: Szervetlen, szerves és fizikai kémia bevezetése. Oxford University Press.
2. Deming, A. (2010). Az elemek királya? Nanotechnológia. 21 (30): 300201. doi: 10,1088
3. Dienwiebel, M., Verhoeven, G., Pradeep, N., Frenken, J., Heimberg, J. és Zandbergen, H. (2004). A grafit szuperlubritása. Fizikai áttekintés betűk. 92 (12): 126101. doi: 10,103
4. Irifune, T., Kurio, A., Sakamoto, S., Inoue, T. és Sumiya, H. (2003). Anyagok: Ultrahard polikristályos gyémánt grafitból. Nature. 421 (6923): 599-600. doi: 10,1038
5. Savvatimskiy, A. (2005). A grafit olvadáspontjának és a folyékony szén tulajdonságainak mérése (1963-2003-as felülvizsgálat). Carbon. 43 (6): 1115. doi: 10,016