탄소 (C)는 매우 유연한 요소이며 여러 가지 다른 이온을 형성 할 수 있습니다. 탄소에는 4 개의 원자가 전자로 구성된 외부 쉘이 있습니다. 이것은 전체 외부 쉘을 얻기 위해 4 개의 전자를 추가하거나 외부 껍질을 제거하기 위해 4 개의 전자를 잃을 수 있음을 의미합니다.
.따라서, 탄소 이온은 전자를 잃거나 이익을 얻는 지에 따라 -4에서 +4까지의 전하를 가질 수 있습니다. 탄소의 가장 흔한 산화 상태는 +4 및 +2이지만, 탄소는 +3, +1, -1, -2 및 -3의 산화 상태를 갖는 이온을 생성 할 수 있습니다.
개요
엄밀히 말하면, 탄소는 나트륨 (NA) 또는 염소 (CL)가 할 수있는 것처럼 독립형 모나토미 이온을 형성하지 않습니다. 탄소는 일반적으로 전자를 얻거나 잃는 것에 내성이있는 매우 안정적인 요소입니다. 탄소는 거의 똑같이 전기 양성 및 전기 음성이므로 전자를 얻거나 잃을 필요가 거의 없습니다. 대부분의 경우, 탄소는 공유 결합을 형성하고 이온을 형성하는 대신 전자를 공유합니다. 모나토미 카본 이온을 생성하는 것이 전적으로 가능하며, 제거되는 각 후속 전자마다 증가하는 많은 양의 에너지 만 필요합니다.
.그러나, 탄소는 다 원자 이온을 형성 할 수있다. 탄소의 유연한 전자 구조는 다 원자 이온의 핵심으로 형성 될 수있게한다. 탄소를 포함한 이러한 다 원자력 이온 중 다수는 우리가 알고있는 삶에 필수적이며 살아있는 유기체에서 중요한 역할을합니다. 다른 사람들은 미네랄의 행동을 이해하는 데 중요하며, 다른 사람들은 산업에서 연료, 건축 자재 및 청소 솔루션으로 사용됩니다. 탄소는 유연한 요소이기 때문에 가능한 많은 폴리 원자 이온은 특성이 크게 변할 수 있습니다.
이온이란 무엇입니까?
이온은 중립적이지 않은 전하가있는 원자 또는 분자입니다. 전기 중성 원자는 전자의 제거 또는 첨가를 통해 이온이된다. 전자는 양성자와 동일하고 반대되는 전하를 가지기 때문에, 이온의 순 전하는 불평등 한 양의 양성자 및 전자를 갖는 원자에서 나온다. 이온 인 단일 원자를 모나토미아라고합니다 비 중립적 전하를 갖는 이온 및 다 원자 분자는 polyatomic 이라고합니다. 이온. 양으로 하전 된 이온을 양이온이라고합니다 전자보다 더 많은 양성자가 있습니다. 음으로 하전 된 이온을 음이온이라고합니다 양성자보다 더 많은 전자가 있습니다. 화학자들은 물질의 화학적 공식 옆에 양성 또는 부정적인 슈퍼 스크립트를 추가함으로써 이온을 나타냅니다. 단일 전자를 잃어버린 탄소 원자는 양전하가 C¹⁺로 기록됩니다. 반대로, 단일 전자를 얻었고 음전하가있는 탄소 원자는 c¹⁻입니다.
원자 또는 분자가 양이온을 형성하는 경향은 물질의 이온화 에너지에 의해 결정됩니다. 이온화 에너지는 원자 나 분자가 전자 중 하나를 배출하기 위해 얼마나 많은 에너지를 흡수 해야하는지 측정하여 양전하를 남깁니다. 일반적으로, 중성 원자에서 단일 전자를 제거하는 데는 최소한의 에너지가 비용을 지불하고, 각 후속 전자에 대해 필요한 이온화 에너지가 증가합니다. 예를 들어, 탄소의 제 1 이온화 에너지는 1086.5 kJ/mol입니다. 즉, 두더지의 탄소에서 단일 전자를 제거하는 데 1086.5 kJ의 에너지가 필요합니다. 탄소의 제 2 이온화 에너지는 2352.6 kJ/mol이며, 첫 번째 이온화 에너지보다 필요한 에너지의 두 배 이상입니다.
아토마가 음이온을 형성하는 경향은 전기 음성에 의해 결정된다. 물질의 전기 음성 (EN)은 물질이 전자를 얼마나 많이 끌어들이는지를 측정하는 것입니다. 전기 음성 요소가 많을수록 추가 전자를 획득 할 가능성이 높아서 음이온을 형성 할 가능성이 높아집니다. 탄소는 폴링 척도에서 2.55의 EN이며, 대략 중간에 값입니다. 대조적으로, 산소 (O)는 EN 3.44이고; 매우 전기 음성. 산소는 두 개의 열린 원자가 슬롯을 전자로 채울 가능성이 높습니다.
단일 원자로 만든 이온을 모나토미닉이라고합니다. 다수의 원자를 갖는 분자로 만든 이온을 다 원자 이온이라고한다. 다 원자 이온은 중립적이지 않은 전하를 갖는 화학적 화합물이다. 모나토미 이온과 마찬가지로, 다 원소 이온은 불평등 한 양의 전자 및 양성자를 갖는다. 다 원자체의 공식을 쓸 때, 화합물은 사각형 괄호로 작성되며 전하는 사각형 괄호 바깥에 슈퍼 스크립트로 작성됩니다. 예를 들어, 암모늄은 [nh 4 의 화학적 공식을 갖는 다 원자 이온이다. ]. 암모늄은 양성자보다 하나의 전자가 적은 전자를 함유하므로 전체 전하가 +1을 갖습니다. 다른 다 원자 이온에는 수산화물 ([OH]) 및 설페이트 ([SOT])
가 포함됩니다이온은 극성과 동일하지 않습니다. 극성 분자는 부분적으로 부분 을 갖는다 이온은 전체 을 가지고있는 동안 전하 요금. 이온의 전하는 항상 정수 값입니다. 나트륨 이온은 +1, 염소 이온의 전하가 -1의 전하를 갖는다. 극성 분자는 부분적으로 전하 쌍극자를 가지며 이들의 전하 값은 정수가 아닙니다. 물에서 음의 산소 끝의 전하는 약 -2/3e이며, 단일 전자의 전하의 약 2/3입니다.
이온으로서의 탄소
탄소가있는 모나토미 이온
탄소는 전기적으로 안정적인 요소이기 때문에 거의 자연스럽게 자연적으로 C³⁺ 또는 c⁴⁻ 형태로 독립형 탄소 이온을 형성하지 않습니다. 특히 가 방지하는 것은 없습니다 탄소 이온이 형성되는 것에서, 그렇게하기 위해서는 약간의 에너지가 필요하다는 사실 만. 전자를 잃거나 얻는 대신, 탄소는 대부분 전자 공유를 통해 공유 결합을 형성합니다. 예를 들어, 탄소는 메탄을 형성합니다 (ch 4 ) 4 개의 외부 전자를 수소와 공유함으로써 탄소에서 전자를 가져갈 수있을 정도로 전기 음성이 아니다. 따라서 탄소는 각 수소의 단일 외부 전자와 4 개의 외부 전자 각각을 공유합니다.
기체 탄소 구름에서 독립형 모나상 탄소 이온을 형성하는 한 가지 방법은 레이저와 함께하는 것입니다. 탄소는 고온에서 가스로 숭고합니다. 그런 다음, 개별 탄소 원자에서 레이저를 발사하여 전자를 노크하여 탄소 이온을 만들 수 있습니다. 이론적으로, 모든 전자를 이런 식으로 제거하여 탄소 원자를 완전히 이온화 할 수 있습니다. 이 과정은 탄소 원자에서 제거 된 각 후속 전자가 점점 더 많은 에너지를 필요로하기 때문에 특히 실용적이거나 유용하지 않습니다.
탄소를 갖는 다 원자 이온
그러나 탄소는 자연적으로 다수의 다 원자 이온을 생성 할 수있다. 탄소는 매우 유연한 요소이기 때문에, 형성 할 수있는 다양한 다 원자 이온은 매우 다른 화학적 특성을 가질 수 있습니다. 일부는 비교적 칙칙하고 불활성이며 다른 일부는 위험하거나 매우 변동성이있을 수 있습니다. 탄소는 자연적으로 발생하는 다양한 다 원자 이온의 가장 빈번한 구성 요소입니다.
예를 들어, 탄소 및 질소 (N)는 조합하여 음이온 시안화물 ([CN])을 형성하여 극도로 독성 화합물입니다. 시안화물은 질소 원자에 삼중 결합 된 탄소 원자로 구성됩니다. 시안화물은 자연적으로 많은 식물과 곰팡이, 종종 방어 메커니즘으로 생산됩니다. 시안화물은 수소 원자와 결합하여 소형 복용량으로 치명적일 수있는 매우 부식성 화합물을 형성 할 수 있습니다.
.탄소를 함유하는 또 다른 일반적인 다 원자 이온은 탄산염이다 ([Co₃]). 탄산염 이온은 다른 많은 화합물과 이온 결합을 형성하여 염과 미네랄을 형성합니다. 대부분의 퇴적암에는 탄산염 이온이 포함되어 있으며, 일반적으로 칼슘에 결합하여 탄산 칼슘을 형성합니다 (Caco 3 ). 다른 탄산염 화합물에는 철 탄산염 (Feco 3 가 포함됩니다 ) 및 탄산나트륨 (NA <서브> 2 Co 3 ). 탄산 칼슘은 또한 연체 동물 껍질과 산호 해골의 주요 성분입니다.
고도로 전기 양성 알칼리 및 알칼리성 지구 금속과 탄소 이온을 결합하여 형성되는 탄화물이라는 중요한 화합물 패밀리가 있습니다. 이 탄화물은 중앙 탄소 이온의 특성에 따라 세 그룹으로 나눌 수 있습니다. 메타 나이드는 C 코어, C₂ 코어를 갖는 아세틸 라이드 및 C₃ 코어를 갖는 세스 퀴티드로 형성된다. 이러한 탄화물 화합물의 대부분은 공유 결합 탄소 화합물을 분해하여 생산할 수 있습니다.
화합물 아세테이트는 탄소를 함유하는 중요한 다 원소 이온이다. 아세테이트 ([ch 3 Co₂] 또는 [ch 3 COO])는 생합성의 주요 빌딩 블록 중 하나이기 때문에 본질적으로 어디에도 유비쿼터스입니다. 신체의 아세테이트는 가장 중요한 지질 중 하나 인 지방산을 만들고 세포 호흡에 관여하는 아세틸 -CoA를 만드는 데 사용됩니다.
탄소 이온 요법
탄소 이온은 또한 방사선 요법을 통해 종양을 치료하기위한 틈새 사용을 발견했다. 탄소 방사선 요법은 종양에서 심하게 이온화 된 탄소 입자를 발사함으로써 종양 치료로 구성됩니다. 이온화 된 탄소 입자는 종양 세포의 세포 구조를 손상시켜 성장을 중단하고이를 죽일 수 있습니다. 탄소 이온 요법은 탄소 원자의 무거운 핵이보다 정확하고 강력한 치료를 허용한다는 점에서 전통적인 형태의 방사선 요법에 대한 이점을 보여줍니다. 광자 방사선과는 반대로 중질 핵은 자기장에 의해 조종 될 수 있으므로 종양을 표적으로하는 데보다 정확하게 조작 될 수 있습니다.
