Kol


Den här artikeln handlar om grundämnet kol. För olika bergarter som benämns kol, se Kol (bränsle). För andra betydelser, se Kol (olika betydelser).
Kol
Nummer
6
Tecken
C
Grupp
14
Period
2
Block
p

C

Si
BorKolKväve
[He] 2s2 2p2
6C


Grafit (vänster) och diamant (höger) – de två mest kända allotroperna av kol.

Emissionsspektrum
Generella egenskaper
Relativ atommassa12,011 [12,0096–12,0116][1][2] u
UtseendeG: Svart
D: Färglös (diamant)
AllotroperGrafit (G)
Diamant (D)
Amorft kol (A)
Fulleren
Grafen
Fysikaliska egenskaper
DensitetA: 1,8–2,1 g/cm3[3]
G: 2,267 g/cm3
D: 3,515 g/cm3[4]
AggregationstillståndFast
SmältpunktG: 3 773 K (3 550 °C)
D: 3 823 K (3 600 °C)
Kokpunkt5 100 K (4 827 °C)
Sublimationspunkt3 915 K (3 642 °C)[5]
Trippelpunkt4 600 K (4 327 °C)
10 800 kPa[6][7]
Molvolym5,3145 × 10−6 m3/mol
Värmevärde−393[8] J/(kg × K)
SmältvärmeG: 117 kJ/mol
ÅngbildningsvärmeSublimation: 715 kJ/mol
Specifik värmekapacitetG: 709[9] J/(kg × K)
D: 427 J/(kg × K)
Molär värmekapacitetG: 8,517 J/(mol × K)
D: 6,155 J/(mol × K)
Atomära egenskaper
Atomradie70 pm
Kovalent radie73 ± 4 pm
van der Waalsradie170 pm
Elektronaffinitet153,9 kJ/mol
JonisationspotentialFörsta: 1 086,5 kJ/mol
Andra: 2 352,6 kJ/mol
Tredje: 4 620,5 kJ/mol
Fjärde: 6 222,7 kJ/mol
(Lista)
Arbetsfunktion4,81 eV
Elektronkonfiguration
Elektronkonfiguration[He] 2s2 2p2
e per skal2, 4
Kemiska egenskaper
Oxidationstillstånd+4, +3,[10] +2, +1,[11] 0, −1, −2, −3, −4[12]
Oxider (basicitet)CO2; CO (svagt sur)
Elektronegativitet2,55 (Paulingskalan)
2,544 (Allenskalan)
Diverse
KristallstrukturG: Hexagonal
D: Diamantstruktur

LjudhastighetD: 18 350 m/s
Termisk expansionD: 0,8[13] µm/(m × K) (25 °C)
VärmeledningsförmågaG: 140[8] W/(m × K)
D: 900–2300 W/(m × K)
Elektrisk konduktivitetG: 105 S/m (Ω−1 × m−1)
D: 0,001[8] A/(V × m)
Elektrisk resistivitetG: 7,837[14] × m (20 °C)
MagnetismDiamagnetisk[15]
Magnetisk susceptibilitetD: −2,2 × 10−5[16]
G: −4,5 × 10−4[17]
BrytningsindexD: 2,417[8]
Youngs modulD: 1050[13] GPa
SkjuvmodulD: 478[13] GPa
KompressionsmodulD: 442[13] GPa
Poissons konstantD: 0,1[13]
Mohs hårdhetG: 0,5
D: 10
Identifikation
CAS-nummer7440-44-0
EG-nummer231-153-3
Pubchem5462310
RTECS-nummerFF5250100
Historia
NamnursprungFrån latin carbo, ”träkol[18][19]
FörutsägelseEgyptier och sumer[20] (3750 f.Kr.)
Fastställt som ett
grundämne av
Antoine Lavoisier[21] (1789)
Stabilaste isotoper
Huvudartikel: Kolisotoper


Nuklid NF t1/2 ST SE (MeV) SP


10C
{syn.} 19,255 s β+ 3,648 10B
11C
{syn.} 20,334 min β+ 1,982 11B
ε 11B
12C
98,9 % Stabil
13C
1,1 % Stabil
14C
Spår 5730 a β 0,156 14N
15C
{syn.} 2,449 s β 9,772 15N
16C
{syn.} 0,747 s β + n 8,012 15N
β 16N


Säkerhetsinformation
NFPA 704
SI-enheter och STP används om inget annat anges.

Kol (latin: Carbo) är ett grundämne som har det kemiska tecknet C och atomnumret 6. Livet vi känner är baserat på grundämnet kol. Av detta skäl kallas alla molekyler, där kol- och väteatomer ingår, för organiska. Oorganiska ämnen är således de ämnen som innehåller vilket som helst av de övriga grundämnena, utom både kol och väte samtidigt. Trots detta känner vi idag till fler organiska ämnen än icke-organiska.

Som rent material förekommer kol i flera olika former (allotroper), som grafit, diamant, fullerener och amorft kol.

Det rena kolets egenskaper och dess användning beskrivs under respektive uppslagsord (se nedan). Grafit, diamant och stenkol bryts i gruvor. Alla allotroper av kol är kemiskt motståndskraftiga, men kan oxideras med syre eller halogener. Kol finns med några procents halt i de flesta sorters stål och järn. Kolet är då legerat i järnet och bidrar till järnets hårdhet.

Av de oorganiska kemiska kolföreningarna kan speciellt nämnas:

Kol ingår också i alla organiska föreningar, där dess förmåga att bilda kedjor är en förutsättning för livets komplexa molekyler.

Kol är universums fjärde vanligaste atomslag. Endast väte, helium och syre är vanligare.

”Kol” är också en beteckning på ett antal bränslen i fast form (se vidare artikeln ”Kol (bränsle)”) med en hög andel av grundämnet kol. Inget av dem utgörs dock av grundämnet i ren form, vilket ibland skapar viss begreppsförvirring på svenska. På de flesta andra språk har grundämnet och bränslet olika namn, exempelvis carbon (grundämnet) respektive coal (bränslet) på engelska och Kohlenstoff (grundämnet) respektive Kohle (bränslet) på tyska.

Innehåll

Historia


Diamant, grafit och förbränningskol har varit känt sedan urminnes tid, och det antas också att man har känt till att de var olika former av ett och samma ämne. Engelsmannen John Dalton var dock den förste som förstod att kol var ett grundämne (1803) – ett resultat som inte publicerades förrän 1807. Den senast upptäckta formen (grafen) fick 2010 års nobelpris i fysik.

Artificiella diamanter framställdes första gången av fransmannen Henri Moissan (1893).[22]

Användning


Orbitaler


Anledningen till att ämnet kol förekommer i en sådan mångfald av former är att dess elektronkonfiguration gör att det har exakt fyra valenselektroner. Dessa kan hybridiseras på tre olika sätt (sp3, sp2 och sp), vilket innebär att kolatom kan bilda en enkel-, dubbel- eller trippelbindning till en annan kolatom. Kol kan därmed skapa extremt starka riktade kovalenta bindningar mellan atomer.

Isotoper


Huvudartikel: Kolisotoper

Kol har endast två stabila isotoper, nämligen 12C (vars massa atommassenheten u definieras utifrån) och 13C. Av de radioaktiva isotoperna är 14C den klart viktigaste, eftersom dateringsmetoden 14C-metoden baseras på dess sönderfall. Eftersom alla livsformer på jorden är kolbaserade – och 14C ständigt nybildas i atmosfären – kommer det att upptas i alla levande organismer och förhållandet mellan 14C och de stabila isotoperna kommer att vara någorlunda konstant under organismens livstid, med undantag för långlivade arter som träd (vilka å andra sidan kan användas för att kalibrera skalan). När organismen dör börjar 14C direkt sönderfalla till kväve. Eftersom halveringstiden för 14C är 5730 år har det förutom att det ingår i alla levande organismer i någorlunda höga halter dessutom fördelen att det sönderfaller över en tidsskala som är lämplig för att mäta mänskliga aktiviteter, och är därför ett ovärderligt verktyg för arkeologer. Emellertid, ju äldre materialet är desto mindre precis blir den, och den kan därför knappast användas för föremål som är äldre än 40 000 år.

Former


Kristallint kol antar flera former, med kraftigt varierande egenskaper:

Utöver de kristallina formerna förekommer rent kol i naturen i varierande blandningar av amorft och kristallint kol, till exempel som sot eller stenkol.

Galleri


Se även


Referenser


Noter

  1. ^ Här anges det av IUPAC rekommenderade standardvärdet. Se: Michael E. Wieser, Tyler B. Coplen: Atomic weights of the elements 2009 (IUPAC Technical Report). In: Pure and Applied Chemistry. 2010, S. 1, doi:10.1351/PAC-REP-10-09-14 .
  2. ^ IUPAC, Standard Atomic Weights Revised 2013 .
  3. ^ Lide, David R., red (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5 
  4. ^ A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102:a uppl. de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, s. 864.
  5. ^ David R. Lide (red.): Properties of the Elements and Inorganic Compounds, sid. 4:8, i: CRC Handbook of Chemistry and Physics, uppl. 90 (internetversion: 2010), CRC Press / Taylor and Francis.
  6. ^ Haaland, D (1976). ”Graphite-liquid-vapor triple point pressure and the density of liquid carbon”. Carbon 14 (6): sid. 357. doi:10.1016/0008-6223(76)90010-5 . 
  7. ^ Savvatimskiy, A (2005). ”Measurements of the melting point of graphite and the properties of liquid carbon (a review for 1963–2003)”. Carbon 43 (6): sid. 1115. doi:10.1016/j.carbon.2004.12.027 . 
  8. ^ [a b c d] ”Technical data for Carbon” (på engelska). periodictable.com. http://periodictable.com/Elements/006/data.html. Läst 4 november 2015. 
  9. ^ David R. Lide (red.): Properties of the Elements and Inorganic Compounds, sid. 4:135, i: CRC Handbook of Chemistry and Physics, uppl. 90 (internetversion: 2010), CRC Press / Taylor and Francis.
  10. ^ ”Fourier Transform Spectroscopy of the System of CP” . Arkiverad från originalet den 16 februari 2008. https://web.archive.org/web/20080216090126/http://bernath.uwaterloo.ca/media/36.pdf. Läst 6 december 2007. 
  11. ^ ”Fourier Transform Spectroscopy of the Electronic Transition of the Jet-Cooled CCI Free Radical” . Arkiverad från originalet den 16 februari 2008. https://web.archive.org/web/20080216090130/http://bernath.uwaterloo.ca/media/42.pdf. Läst 6 december 2007. 
  12. ^ ”Carbon: Binary compounds” . http://www.webelements.com/webelements/elements/text/C/comp.html. Läst 6 december 2007. 
  13. ^ [a b c d e] Properties of diamond , Ioffe Institute Database
  14. ^ ”Arkiverade kopian” . Arkiverad från originalet den 17 augusti 2016. https://web.archive.org/web/20160817183304/https://www.nde-ed.org/GeneralResources/MaterialProperties/ET/ET_matlprop_Misc_Matls.htm. Läst 4 november 2015. 
  15. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds Arkiverad 12 januari 2012 hämtat från the Wayback Machine., in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  16. ^ Weast, Robert C. (ed. in chief): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990. Seiten E-129 bis E-145. ISBN 0-8493-0470-9. De angivna värdena har här räknats om enligt SI.
  17. ^ Simon MD, Geim AK (2000): Diamagnetic levitation: Flying frogs and floating magnets. Journal of Applied Physics 87, S. 6200–6204 (doi:10.1063/1.372654 ).
  18. ^ Royal Society of Chemistry – Visual Element Periodic Table
  19. ^ – Online Etymological Dictionary
  20. ^ ”History of Carbon and Carbon Materials - Center for Applied Energy Research - University of Kentucky” . Caer.uky.edu. Arkiverad från originalet den 1 november 2012. https://web.archive.org/web/20121101085829/http://www.caer.uky.edu/carbon/history/carbonhistory.shtml#. Läst 12 september 2008. 
  21. ^ Senese, Fred (9 september 2000). ”Who discovered carbon?” . Frostburg State University. http://antoine.frostburg.edu/chem/senese/101/inorganic/faq/discovery-of-carbon.shtml. Läst 24 november 2007. 
  22. ^ Anders Lennartsson, Periodiska systemet, Studentlitteratur, 2011

Källor

Externa länkar











Kategorier: Kol | Grundämnen




Information från: 28.09.2021 07:50:36 CEST

Källa: Wikipedia (Författarna [Historik])    Licens: CC-BY-SA-3.0

Förändringar: Alla bilder och de flesta designelement som är relaterade till dessa togs bort. Vissa ikoner ersattes av FontAwesome-Icons. Vissa mallar togs bort (som "artikeln behöver utvidgas) eller tilldelades (som" hatnotes "). CSS-klasser togs bort eller harmoniserades.
Wikipedia-specifika länkar som inte leder till en artikel eller kategori (som "Rödlänkar", "länkar till redigeringssidan", "länkar till portaler") togs bort. Varje extern länk har en extra FontAwesome-ikon. Förutom några små förändringar av design, media-container, kartor, navigationsboxar, talade versioner och Geo-mikroformat togs bort.

Angelägen: Eftersom det givna innehållet automatiskt tas från Wikipedia vid den angivna tidpunkten, och var en manuell verifiering inte möjlig. Därför garanterar inte LinkFang.org riktigheten och verkligheten hos det förvärvade innehållet. Om det finns en information som är fel just nu eller har en felaktig visning, var du välkommen att kontakta oss: e-post.
Se även: Redaktionsrutan & Integritetspolicy.