Węgiel należy do 12 pierwiastków znanych już w starożytności i jest czwartym najczęściej (wedle masy) występującym pierwiastkiem we Wszechświecie po wodorze, helu i tlenie oraz piętnastym w skorupie ziemskiej:
A 0.3% masy naszego Słońca to węgiel (pamiętacie ową teorię Słońca w 100% z „węgla”?), który powstał przede wszystkim na drodze gwiezdnej nukleosyntezy. Ale i tak owe „marne” słoneczne 0.3% daje masę TYSIĄC razy większą niż masa Ziemi! Notabene, jeszcze tylko przez dwa tygodnie (podstawowy) izotop węgla, ¹²C, będzie stanowił definicję 1 mola, czyli inaczej ustalał liczbę Avogadro, NA — otóż 20 maja 2019 wchodzi w życie nowa, „rewolucyjna” wersja układu SI, gdzie po prostu NA = 6,02214076×1023.
Węgiel ma oczywiście fundamentalne znaczenie w biologii, ale ja chciałbym się skoncentrować na jego specyfice nieorganicznej, za wyjątkiem przypadku radiowęgla 14C. Przy czym chodzi mi tu nie tylko o datowanie**, ale i historie „produkcji” 14C, jak tu lub tam.
Węgiel jest szóstym pierwiastkiem, należącym do 14 grupy tzw. węglowców (z krzemem, germanem, cyną i ołowiem) z konfiguracją elektronów 1s22s22p2, z których 4 zewnętrzne tworzą wiązania chemiczne kowalencyjne. Węgiel nazywany „królem pierwiastków” jest niesamowity także ze względu na jego alotropię czyli zjawisko występowania w tym samym stanie skupienia różnych odmian tego samego pierwiastka chemicznego, różniących się właściwościami fizycznymi i chemicznymi:
a) diament b) grafit c) lonsdaleit d-f) fulereny g) w. amorficzny h) grafen, nanorurka
Przy czym np. taki grafit to jeden z najmiększych materiałów, a tymczasem diament to ten najtwardszy. Węgiel ma także najwyższą temperaturę topnienia ze wszystkich pierwiastków. Przy ciśnieniu atmosferycznym nie występuje w stanie ciekłym, lecz podczas ogrzewania sublimuje w temperaturze 3630 °C; jego punkt potrójny występuje przy ok. 100 atm. Niezależnie od odmian alotropowych pozostaje ciałem stałym w wyższych temperaturach, niż metale o najwyższych temperaturach topnienia (wolfram i ren).
System alotropów węglowych obejmuje szereg skrajności:
| Graphite is one of the softest materials known. | Synthetic nanocrystalline diamond is the hardest material known.[24] |
| Graphite is a very good lubricant, displaying superlubricity.[25] | Diamond is the ultimate abrasive. |
| Graphite is a conductor of electricity.[26] | Diamond is an excellent electrical insulator,[27] and has the highest breakdown electric field of any known material. |
| Some forms of graphite are used for thermal insulation (i.e. firebreaks and heat shields), but some other forms are good thermal conductors. | Diamond is the best known naturally occurring thermal conductor |
| Graphite is opaque. | Diamond is highly transparent. |
| Graphite crystallizes in the hexagonal system.[28] | Diamond crystallizes in the cubic system. |
| Amorphous carbon is completely isotropic. | Carbon nanotubes are among the most anisotropic materials known. |
CDN
PS. Źródło mojej osobistej fascynacji diamentem wzięło się o dziwo z praktykowania przeze mnie fizyki cząstek elementarnych: crystals and photons…
**) pl.wikipedia.org/wiki/Datowanie_izotopowe
Reblogged this on nasz salon24.
PolubieniePolubienie