פחמן
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
|
|||||
| כללי | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| מספר אטומי | 6 | ||||
| סמל כימי | C | ||||
| סדרה כימית | אל-מתכת | ||||
| צפיפות | 2267 kg/m3 | ||||
| מראה | שחור (גרפיט) חסר צבע (יהלום)  |
||||
| תכונות אטומיות | |||||
| משקל אטומי | 12.0107 amu | ||||
| רדיוס ואן דר ולס | 170 pm | ||||
| סידור אלקטרונים ברמות אנרגיה | 2, 4 | ||||
| תכונות פיזיקליות | |||||
| מצב צבירה בטמפ' החדר | מוצק | ||||
| טמפרטורת התכה | 3823K (3550°C) | ||||
| טמפרטורת רתיחה | 5,100K (4827°C) | ||||
| לחץ אדים | 0Pa ב __K | ||||
| מהירות הקול | 18350 מטר לשנייה ב__K | ||||
| שונות | |||||
| אלקטרושליליות | 2.55 | ||||
| קיבול חום סגולי | 710 J/(kg·K) | ||||
| מוליכות חשמלית | 0.061 × 106/m·Ω | ||||
| מוליכות תרמית | 129 W/(m·K) | ||||
| אנרגיית יינון ראשונה | 1086.5 kJ/mol | ||||
פחמן (Carbon) הוא יסוד כימי אל-מתכתי שסימנו C ומספרו האטומי 6. בעל מספר ערכיות 4 ,והוא מופיע בכמות רבה בטבע. הפחמן הוא אחד ממרכיבי היסוד של כל החומרים האורגניים בגוף החי.
תוכן עניינים |
[עריכה] ייחודו של אטום הפחמן
פחמן טהור מופיע בשתי צורות נפוצות בטבע :
- יהלום - המינרל הטבעי הקשה ביותר המוכר לאדם, מסודר במבנה ארבעוני (טטרההדרלי) - כל פחמן יוצר 4 משולשים תלת ממדים זהים המקושרים בקשרים קוולנטיים.
- גרפיט - אחד מהחומרים הרכים ביותר, מסודר במבנה מישורי דו-ממדי, כל פחמן מקושר ל-3 פחמנים נוספים בקשר קוולנטי במבנים משושים (דבר היוצר את שכבות הגרפיט). גרפיט, אף על היותו אל-מתכת, מסוגל להוליך חשמל במבנה זה.
ובמספר מופעים פחות שכיחים הניתנים לייצור במעבדה:
- פולרן - (fullerene) הידוע גם בשם C60. בעל מבנה מולקולרי של כדור-רגל המורכב מ60 אטומי פחמן המקושרים זה אל זה בקשרים קוולנטיים.
- ננו שפופרת פחמנית - (carbon nanotube) צינורות בעלי קוטר זעיר של ננומטרים בודדים הנוצרים כתוצאה מסגירה של משטחי גרפיט. חומר זה הוא בעל חוזק וגמישות מהחזקים הקיימים בטבע ובעל תכונות של הולכת חשמל.
לפחמן כאמור, יש מספר ערכיות 4 - דבר זה מבטא את מספר האלקטרונים הפנויים ליצירת קשר עם מולקולה אחרת. אלקטרונים אלו אינם זהים ברמתם האנרגטית - שניים מצויים באורביטל s ושנים אחרים באורביטל p (שניהם בקליפה האלקטרונית השנייה L). פחמן מסוגל ליצור ארבעה קשרים יחידים, שני קשרים כפולים ואף קשר משולש אחד. בנוסף לכך אטום הפחמן קטן יחסית ובעל זיקה חזקה לאטומים קטנים. בגלל תכונות אלה ישנן יותר מ-10 מיליון תרכובות פחמן מוכרות לאדם, אלפים מתוכן הכרחיות לקיום חיים (פחמן מהווה יסוד עיקרי בחלבונים ובDNA). הוא במיוחד נפוץ בטבע בתרכובת פחמן דו-חמצני, המופיעה בשתי צורות: כגז באטמוספירה, ומומסת במקווי מים. תרכובת פחות נפוצה של פחמן וחמצן היא פחמן חד-חמצני. בנוסף לכך מופיע הפחמן גם בתרכובות המצויות בסלעים ובמעמקי האדמה (בצורת פחם, נפט וגז טבעי).
חשיבותו של הפחמן כמרכיב יסוד בחי ובצומח באה לידי ביטוי בתחום הכימיה האורגנית, שהיא ענף מיוחד של הכימיה העוסק בחקר תרכובות אורגניות, שהן תרכובות המכילות פחמן. כן, מצוי הפחמן באטמוספירה בצורת פחמן דו-חמצני.
[עריכה] יישומים
- גילויו של איזוטופ הפחמן -
ב־27 בפברואר 1940 עזר לפתח את שיטת תיארוך הפחמן. - בעבר היו משלבים פחמן בצורת גרפיט עם חימר לשימוש בעפרונות.
- מייצרים פלדה על ידי הוספת פחמן לברזל.
- בכורים גרעיניים נעזרים במוטות פחמן לשליטה בראקצייה הגרעינית.
- משתמשים בגרפיט בצורת אבקה קרושה בבישול, אמנות ועוד.
- גלולות או אבקת פחם מנוצלות ברפואה על-מנת לספוג רעלים וארס ממערכת העיכול.
- פחמן-12 משמש כייחוס, על-פיו מחושבות המסות האטומיות של כל גרעיני האטומים.
[עריכה] איזוטופים של פחמן
| סמל | Z(p) | N(n) | מסה איזוטופית (u) |
מחצית חיים | ספין גרעיני | שכיחות האיזוטופ (כשבר מולרי מהיסוד) |
טווח השינוי הטבעי (כשבר מולרי מהיסוד) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| התרגשות אנרגטית | |||||||
| 8C | 6 | 2 | 8.037675(25) | 2.0(4)E-21 s [230(50) keV] | 0+ | ||
| 9C | 6 | 3 | 9.0310367(23) | 126.5(9) ms | (3/2-) | ||
| 10C | 6 | 4 | 10.0168532(4) | 19.290(12) s | 0+ | ||
| 11C | 6 | 5 | 11.0114336(10) | 20.334(24) min | 3/2- | ||
| 12C | 6 | 6 | 12 by definition | DASD4234[230(50) keV]99938EEE | 0+ | 0.9893(8) | 0.98853-0.99037 |
| 13C | 6 | 7 | 13.0033548378(10) | יציב | 1/2- | 0.0107(8) | 0.00963-0.01147 |
| 14C | 6 | 8 | 14.003241989(4) | 5.70(3)E+3 a | 0+ | ||
| 15C | 6 | 9 | 15.0105993(9) | 2.449(5) s | 1/2+ | ||
| 16C | 6 | 10 | 16.014701(4) | 0.747(8) s | 0+ | ||
| 17C | 6 | 11 | 17.022586(19) | 193(5) ms | (3/2+) | ||
| 18C | 6 | 12 | 18.02676(3) | 92(2) ms | 0+ | ||
| 19C | 6 | 13 | 19.03481(11) | 46.2(23) ms | (1/2+) | ||
| 20C | 6 | 14 | 20.04032(26) | 16(3) ms [14(+6-5) ms] | 0+ | ||
| 21C | 6 | 15 | 21.04934(54)# | <30 ns | (1/2+)# | ||
| 22C | 6 | 16 | 22.05720(97)# | 6.2(13) ms [6.1(+14-12) ms] | 0+ | ||
[עריכה] היסטוריה
פרק זה לוקה בחסר. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהשלים אותו. ראו פירוט בדף השיחה.
פחמן ידוע לאדם עוד לפני כתיבת ההיסטוריה והיוונים הקדמונים ייצרו אותו כששרפו חומר אורגני בסביבה דלה בחמצן (ויצרו פחם).
[עריכה] קישורים חיצוניים
| מיזמי קרן ויקימדיה |
|---|
 תמונות ומדיה בוויקישיתוף: פחמן |
