탄소의 동종 및 산화물의 구조, 특성 및 사용

탄소 동종

소개

동종 트로프는 하나 이상의 형태로 존재하지만 동일한 물리적 상태에있는 요소입니다. 탄소 황은 할당수를 갖는 두 개의 일반적인 화학 화합물입니다. 원자가를 갖는 탄소로 인해 탄소는 많은 동종 트로프를 형성 할 수 있습니다. 알려진 형태의 탄소는 흑연과 다이아몬드입니다. 탄소는 기호 C와 원자 번호 6을 갖는 비금속입니다. 현대주기 테이블에서는 탄소가 두 번째 기간과 14 번째 그룹으로 나뉩니다. 탄소는 라틴어 "Carbo"에서 나옵니다. 이는 "석탄"을 의미합니다. 다이아몬드, 코크스, 탄소, 흑연 및 풀러렌은 탄소 요소로만 구성되어 있으며 탄소의 동반자라고합니다.

여러 물리적 상태에 요소가 존재할 수있는 현상을 동반자라고합니다. 탄소의 동반 로프는 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다 :

• 비정질 탄소 동반 로프
• 결정질 탄소 동반 로프

탄소의 결정 할당 :잘 정의 된 결정 구조를 갖는 4 개의 탄소 동산은 다음과 같습니다.

1. 다이아몬드
2. 흑연
3. Fullerenes
4. 탄소 나노 튜브

탄소의 비정질 동반 로프 :탄소의 중요한 비정질 동반 로프는 다음과 같습니다.

1. 석탄
2. 콜라
3. 목재 숯
4. 동물 숯
5. 설탕 숯
6. 램프 블랙
7. 가스 탄소

다이아몬드 구조

다이아몬드는 강한 공유 결합에 의해 연결된 3 차원 탄소 원자 네트워크를 가지고있다. 각각의 탄소 원자는 SP3 하이브리드에 있으며 4 개의 인접한 탄소 원자에 사면체 결합됩니다.

이 네트워크는 3 차원으로 확장됩니다. 모든 탄소-탄소 (C-C) 결합은 154pm이고 각각의 C-C-C 결합 각도는 109∘28 '입니다.

다이아몬드의 특성

• 이것은 가장 순수하고 밀도가 가장 높은 탄소입니다. 밀도는 3.51GCM – 3
입니다
• 가장 어려운 자연 물질이며 매우 높은 융점 (3843k)을 가지고 있습니다. 모든 용매에 불용성.
• 투명하고 높은 굴절률을 처리합니다. 
• 그것은 전기의 나쁜 지휘자입니다. 이는 각 탄소의 모든 원자가 전자가 탄소 탄소 시그마 (σ) 결합에 참여하여 결정에 짝을 이루지 않은 전자를 남기지 않기 때문입니다.

다이아몬드 사용

• 다이아몬드는 유리 절단기, 대리석 자르기위한 톱 및 Jackhammers와 같은 도구를 자르는 데 사용됩니다.
• 안과 전문의는 날카로운 다이아몬드를 눈에서 매우 정확하게 제거하는 도구로 사용합니다.
• 다이아몬드 다이는 텅스텐과 같은 금속에서 매우 미세한 와이어를 당기는 데 사용됩니다.
• 다이아몬드는 특별한 광채 때문에 보석 생산에 사용됩니다.

흑연 :비금속 도체

흑연에서, 각각의 탄소 원자는 SP2 하이브리드에 있으며 동일한 평면에서 3 개의 인접 탄소 원자에 공유 결합된다. 이런 식으로, 평평한 육각형 고리가 형성된다. 이 고리의 탄소-탄소 결합 길이는 142pm입니다. 육각형 고리는 층을 형성합니다. 흑연은 부드럽고 윤활합니다.이 층은 서로 대항 할 수 있기 때문입니다.

• 금속 광택이있는 어두운 회색 물질입니다. 
• 매우 기름기가 많고 만지기가 부드럽습니다.
• 각 탄소의 네 번째 원자가 전자는 자유롭게 움직일 수 있습니다. 각 탄소의 3 개의 전자 만 사용하여 흑연의 육각형 고리를 만드는 데 사용됩니다. 이것은 흑연이 열과 전기의 우수한 도체로 만듭니다.
• 희석 된 산, 염소 및 알칼리에 의해 공격을받지 않습니다. 칼륨 디크로 메이트와 황산의 혼합물은 천천히 이산화탄소로 산화됩니다.

흑연의 사용

• 전극 및 탄소 아크 제조에 사용됩니다. 
• 고온에서 작동하는 기계의 윤활제로 사용됩니다.
• 연필을 만드는 데 사용되었습니다. 분말 흑연을 점토와 혼합하여 막대기에 눌렀다. 이 펜은 연필을 만드는 데 사용됩니다. 
• 는 원자로의 중재자로 사용될 수 있습니다.

탄소 산화물

탄소는 2 개의 산화물, 이산화탄소 CO2 및 일산화탄소 (CO)를 형성한다. 또한 카본 하위 옥사이드, C3O2

탄소 산화물의 특성

탄소 산화물 또는 옥소 카본은 탄소와 산소만을 함유하는 유기 화합물의 종류입니다. 대부분의 기본 탄소 산화물은 일산화탄소와 이산화탄소입니다. 다른 많은 안정적이고 전이성있는 탄소 산화물이 알려져 있지만 거의 발생하지 않습니다.

일산화탄소

가장 간단한 옥소 카본은 일산화탄소 (CO)입니다. 일산화탄소는 맛이없고 무색 가스로 공기보다 약간 가볍습니다. 그것은 대사 적으로 생산되며 약간의 생물학적 기능을 가지고 있다고 말하지만 고농도에서 발생할 때 인간과 동물에게 독성이 있습니다.

일산화탄소는 상이한 3 개의 공진 구조에 의해 안정화된다. 첫 번째 공명 구조는 가장 중요합니다.

일산화탄소는 삼중 결합에 의해 결합 된 탄소 및 산소 원자로 구성된다. 탄소와 산소 원자 사이의 거리는 삼중 결합의 존재와 일치하는 112.8 pm입니다. CO 결합 분리 에너지는 1072 kJ / mol이며, 이는 가장 강한 알려진 화학 결합을 나타냅니다. CO는 3 개의 공명 구조를 가지고 있지만 삼중 결합을 갖는 구조는 분자의 실제 전자 밀도 분포에 가장 가까운 구조입니다.

CO는 신호 전달 분자로서 인체에 의해 자연적으로 생산된다. 대사 이상은 고혈압 및 심부전과 같은 다양한 질병과 관련이 있습니다. CO는 화석 연료와 화재의 연소로 인해 대기와 함께 소량으로 발견됩니다. 대기가있는 약초 기술을 통해 마일 마일은 마침내 이산화탄소 (CO2)로 산화되었습니다.

이산화탄소

이산화탄소는 자연적으로 발생하는 선형 화합물이다.이 화합물은 탄소 원자에 공유 결합 된 2 개의 산소 원자로 구성된다. 두 C =O 채권은 동등하고 짧은 (116.3 pm)이며, 이는 이중 결합에 해당합니다. 이 화합물은 중앙에서 대칭이므로 순 쌍극자가 없습니다. CO2는 무색입니다. 고농도에서 짜증나는 산성 냄새가 있지만 저농도에서는 무취입니다. 표준 온도 및 압력에서 밀도는 1.98 kg / m3이며 공기의 약 1.5 배입니다. 520 kPa 미만의 압력에서는 액체 상태가 아닙니다. 1 ATM에서, 가스는 78.5 ° C 미만의 온도에서 고체에 직접 증착되며, 고체는이 온도 바로 위로 승화된다. 솔리드 CO2를 드라이 아이스라고합니다. 이산화탄소의 중심에있는 탄소 원자는 선형 구조를 갖는 이중 결합에 의해 2 개의 산소 원자에 결합된다. 분자는 중앙에서 대칭이므로 순 쌍극자 모멘트는 없습니다. 

CO2는 세포 호흡 과정을 통한 유기체의 신진 대사의 최종 생성물이며, 에너지는 설탕, 지방 및 아미노산의 파괴에서 비롯됩니다. 인체가 하루에 약 2.3 파운드의 이산화탄소를 생산한다는 사실에도 불구하고 독성으로 간주되며 최대 10 %의 수준이 초크를 유발할 수 있습니다.

결론

요소가 여러 결정 형태로 존재하는 경우, 이러한 형태를 동종 트로프라고합니다. 탄소의 가장 흔한 두 개의 동종은 다이아몬드와 흑연입니다. 다이아몬드의 결정 구조는 무한한 3 차원의 탄소 원자 배열이며, 각각은 인접한 결합과 동일한 각도를 형성합니다.

탄소 산화물은 대기의 중요한 성분이며 탄소 사이클의 일부입니다. 이산화탄소는 호흡과 신진 대사에 의해 자연적으로 생성되며 광합성을 통해 식물에 의해 소비됩니다.