CARBON SA KALIKASAN: LOKASYON, MGA KATANGIAN AT GAMIT - GEOGRAFÍA - 2025

Ang carbon sa kalikasan ay matatagpuan sa mga diamante, langis at grapiko, bukod sa maraming iba pang mga sitwasyon. Ang elementong kemikal na ito ay sumasakop sa ikaanim na lugar sa pana-panahong talahanayan at matatagpuan sa pahalang na hilera o panahon 2 at haligi 14. Ito ay hindi metal at tetravalent; iyon ay, maaari itong maitaguyod ang 4 na ibinahaging mga bono ng elektron na elektron o mga bono ng covalent.

Ang carbon ay ang pinaka-sagana na elemento sa crust ng lupa. Ang kasaganaan na ito, ang natatanging pagkakaiba-iba nito sa pagbuo ng mga organikong compound at ang pambihirang kakayahan upang makabuo ng macromolecules o polymer sa mga temperatura na karaniwang matatagpuan sa Earth, ginagawa itong nagsisilbing isang pangkaraniwang elemento ng lahat ng kilalang mga porma ng buhay.

Larawan 1. Carbon sa anyo ng mineral nito. Pinagmulan: Rdamian1234, mula sa Wikimedia Commons

Ang carbon ay umiiral sa likas na katangian bilang isang elemento ng kemikal na walang pagsasama sa mga anyo ng grapayt at brilyante. Gayunpaman, para sa karamihan ng bahagi ay pinagsama upang bumuo ng mga compound ng kemikal ng carbon, tulad ng calcium carbonate (CaCO ₃ ) at iba pang mga compound sa langis at natural gas.

Gumagawa din ito ng iba't ibang mga mineral tulad ng anthracite, karbon, lignite, at pit. Ang pinakamahalagang kahalagahan ng carbon ay ang bumubuo sa tinatawag na "block block of life" at naroroon sa lahat ng mga nabubuhay na organismo.

Saan matatagpuan ang carbon at sa anong anyo?

Bilang karagdagan sa pagiging karaniwang sangkap na sangkap ng kemikal sa lahat ng mga anyo ng buhay, ang carbon sa kalikasan ay naroroon sa tatlong mga pormang mala-kristal: brilyante, grapayt, at fullerene.

Mayroon ding ilang mga form na mineral na amorphous ng karbon (anthracite, lignite, coal, pit), mga likidong form (langis varieties) at gasolina (natural gas).

Mga pormang mala-kristal

Sa mala-kristal na mga form, ang mga atom at carbon ay sumali upang mabuo ang mga nakaayos na mga pattern na may pag-aayos ng spatial ng geometriko.

Graphite

Ito ay isang malambot na itim na solid na may metal na kinang o kinang at lumalaban sa init (refractory). Ang istruktura ng mala-kristal na ito ay nagtatanghal ng mga carbon atoms na sumali sa mga singsing na hexagonal na, sa kabilang banda, ay sasali sa bumubuo ng mga sheet.

Ang mga deposito ng grapiko ay bihirang at natagpuan sa China, India, Brazil, North Korea, at Canada.

Diamond

Ito ay isang napakahirap na solid, transparent sa pagpasa ng ilaw at mas matindi kaysa sa grapayt: ang halaga ng density ng diyamante ay halos dalawang beses sa grapiko.

Ang mga carbon atoms sa brilyante ay pinagsama sa tetrahedral geometry. Gayundin, ang brilyante ay nabuo mula sa grapayt na sumailalim sa mga kondisyon ng napakataas na temperatura at presyur (3,000 ^° C at 100,000 atm).

Ang karamihan sa mga diamante ay matatagpuan sa pagitan ng 140 at 190 km malalim sa mantle. Sa pamamagitan ng malalim na pagsabog ng bulkan, maaaring dalhin sila ng magma sa mga distansya na malapit sa ibabaw.

Mayroong mga deposito ng diyamante sa Africa (Namibia, Ghana, Demokratikong Republika ng Congo, Sierra Leone at South Africa), America (Brazil, Colombia, Venezuela, Guyana, Peru), Oceania (Australia) at Asya (India).

Larawan 3. karbon at brilyante. Pinagmulan: XAVI999, mula sa Wikimedia Commons.

Fullerenes

Ang mga ito ay molekular na mga form ng carbon na bumubuo ng mga kumpol ng 60 at 70 na carbon atoms sa halos spherical molekula, na katulad ng mga bola ng soccer.

Mayroon ding mas maliit na fullerenes ng 20 carbon atoms. Ang ilang mga form ng fullerenes ay may kasamang carbon nanotubes at carbon fibers.

Larawan 4. Fullerene. IMeowbot, sa pamamagitan ng Wikimedia Commons

Mga form na Amorphous

Sa mga amorphous form, ang mga carbon atoms ay hindi nagkakaisa, na bumubuo ng isang iniutos at regular na istraktura ng mala-kristal. Sa halip, naglalaman din sila ng mga impurities mula sa iba pang mga elemento.

Anthracite

Ito ang pinakalumang metamorphic mineral na karbon (na nagmula sa pagbabago ng mga bato sa pamamagitan ng mga epekto ng temperatura, presyon o pagkilos ng kemikal ng mga likido), dahil ang mga petsa ng pagbuo nito mula sa pangunahing o Paleozoic panahon, ang Carboniferous period.

Ang Anthracite ay ang amorphous form ng carbon na may pinakamataas na nilalaman ng elementong ito: sa pagitan ng 86 at 95%. Kulay kulay abo-itim ang kulay na may metal na ningning, at ito ay mabigat at siksik.

Ang Anthracite ay karaniwang matatagpuan sa mga geological deformation zone at bumubuo ng tungkol sa 1% ng mga reserbang karbon sa mundo.

Sa heograpiya ito ay matatagpuan sa Canada, USA, South Africa, France, Great Britain, Germany, Russia, China, Australia at Colombia.

Larawan 5. Anthracite, ang pinakalumang karbon na may pinakamataas na nilalaman ng carbon. Educerva, mula sa Wikimedia Commons

Coal

Ito ay isang mineral na karbon, isang sedimentary rock ng organikong pinagmulan, na ang mga petsa ng pagbuo mula sa Paleozoic at Mesozoic eras. Mayroon itong nilalaman ng carbon na nasa pagitan ng 75 at 85%.

Itim ang kulay, na nailalarawan sa pamamagitan ng pagiging malabo at pagkakaroon ng matte at mataba na hitsura, dahil mayroon itong mataas na nilalaman ng mga bituminous na sangkap. Ito ay nabuo sa pamamagitan ng compression ng lignite sa panahon ng Paleozoic, sa mga panahon ng Carboniferous at Permian.

Ito ang pinaka-masaganang anyo ng carbon sa planeta. Mayroong malaking deposito ng karbon sa Estados Unidos, Great Britain, Alemanya, Russia, at China.

Lignite

Ito ay isang mineral na fossil na karbon na nabuo sa panahon ng Tertiary mula sa pit sa pamamagitan ng compression (high pressure. Mayroon itong mas mababang nilalaman ng carbon kaysa sa karbon, sa pagitan ng 70 at 80%.

Ito ay isang bahagyang siksik na materyal, crumbly (isang katangian na nakikilala ito sa iba pang mga mineral na mineral), kayumanggi o itim ang kulay. Ang texture nito ay katulad ng sa kahoy at ang nilalaman ng carbon nito ay mula 60 hanggang 75%.

Ito ay isang madaling pag-apoy ng gasolina, na may mababang halaga ng calorific at isang mas mababang nilalaman ng tubig kaysa sa pit.

Mayroong mahahalagang lignite mina sa Alemanya, Russia, Czech Republic, Italy (Veneto, Tuscany, Umbria rehiyon) at Sardinia. Sa Spain, ang mga lignite deposit ay nasa Asturias, Andorra, Zaragoza at La Coruña.

Peat

Ito ay isang materyal na pinagmulan ng organikong ang pagbuo ay nagmula sa panahon ng Quaternary, mas bago kaysa sa mga nakaraang uling.

Ito ay brownish dilaw na kulay at lumilitaw sa anyo ng isang mababang-density spongy mass, kung saan makikita mo ang halaman ay nananatiling mula sa lugar kung saan nagmula ito.

Hindi tulad ng mga uling na nabanggit sa itaas, ang pit ay hindi nagmula sa mga proseso ng carbonization ng makahoy na materyal o kahoy, ngunit nabuo sa pamamagitan ng akumulasyon ng mga halaman -mainly damo at mosses - sa mga lugar ng swampy sa pamamagitan ng isang proseso ng carbonization na hindi nakumpleto. .

Ang Peat ay may mataas na nilalaman ng tubig; para sa kadahilanang ito ay nangangailangan ng pagpapatayo at compaction bago gamitin.

Mayroon itong mababang nilalaman ng carbon (55% lamang); samakatuwid, ito ay may mababang halaga ng enerhiya. Kapag sumailalim sa pagkasunog, ang residue ng abo nito ay sagana at naglalabas ito ng maraming usok.

Mayroong mahahalagang deposito ng pit sa Chile, Argentina (Tierra del Fuego), Spain (Espinosa de Cerrato, Palencia), Germany, Denmark, Holland, Russia, France.

Larawan 6. Peer reservoir. Christian Fischer, mula sa Wikimedia Commons

Langis, natural gas at bitumen

Ang petrolyo (mula sa Latin petrae, na nangangahulugang "bato"; at oleum, na nangangahulugang "langis": "rock oil") ay isang halo ng maraming mga organikong compound - karamihan sa kanila ay mga hydrocarbons - na ginawa ng anaerobic bacterial decomposition (sa kawalan ng oxygen) ng organikong bagay.

Ito ay nabuo sa subsoil, sa malaking kalaliman at sa ilalim ng mga espesyal na kundisyon kapwa pisikal (mataas na presyur at temperatura) at kemikal (pagkakaroon ng mga tiyak na mga compound ng katalista) sa isang proseso na umabot ng milyun-milyong taon.

Sa prosesong ito, ang C at H ay pinakawalan mula sa mga organikong tisyu at sumali, muling pagsasama, upang mabuo ang isang napakalawak na bilang ng mga hydrocarbons na naghahalo ayon sa kanilang mga katangian, na bumubuo ng natural gas, langis at bitumen.

Ang mga patlang ng langis ng planeta ay matatagpuan higit sa lahat sa Venezuela, Saudi Arabia, Iraq, Iran, Kuwait, United Arab Emirates, Russia, Libya, Nigeria at Canada.

May mga likas na reserbang gas sa Russia, Iran, Venezuela, Qatar, Estados Unidos, Saudi Arabia at United Arab Emirates, bukod sa iba pa.

Mga katangian ng pisikal at kemikal

Kabilang sa mga katangian ng carbon maaari nating banggitin ang sumusunod:

Simbolo ng kemikal

C.

Atomikong numero

6.

Pisikal na estado

Solid, sa ilalim ng normal na presyon at mga kondisyon ng temperatura (1 na kapaligiran at 25 ^° C).

Kulay

Grey (grapayt) at transparent (brilyante).

Atomic mass

12.011 g / mol.

Temperatura ng pagkatunaw

500 ^° C.

Punto ng pag-kulo

827 ^° C.

Density

2.62 g / cm ³ .

Solubility

Hindi matutunaw sa tubig, matutunaw sa CCl ₄ carbon tetrachloride .

Pagsasaayos ng electronic

1s ² 2s ² 2p ² .

Bilang ng mga elektron sa panlabas o shell valence

Apat.

Ang kapasidad ng pag-link

Apat.

Catenation

May kakayahang bumuo ng mga compound ng kemikal sa mahabang mga kadena.

Biogeochemical cycle

Ang carbon cycle ay isang proseso ng bilog na biogeochemical na kung saan ang carbon ay maaaring ipagpalit sa pagitan ng biosmos, kapaligiran, haydrosismo, at lithosphere.

Ang kaalaman tungkol sa siklo ng prosesong ito ng carbon sa Earth ay posible upang ipakita ang pagkilos ng tao sa siklo na ito at ang mga kahihinatnan nito sa pandaigdigang pagbabago ng klima.

Ang carbon ay maaaring magpalipat-lipat sa pagitan ng mga karagatan at iba pang mga katawan ng tubig, pati na rin sa pagitan ng lithosphere, sa lupa at subsoil, sa kapaligiran at sa biosoffer. Sa kapaligiran at haydrosmos, umiiral ang carbon sa isang gas na anyo bilang CO ₂ (carbon dioxide).

Photosynthesis

Ang carbon mula sa atmospera ay nakuha ng terrestrial at aquatic na paggawa ng mga organismo sa ekosistema (mga photosynthetic organismo).

Pinapayagan ng fotosintesis ang isang reaksyon ng kemikal sa pagitan ng CO ₂ at tubig na maganap , na pinapamagitan ng solar energy at chlorophyll mula sa mga halaman, upang makagawa ng mga karbohidrat o asukal. Ang prosesong ito ay nagbabago ng mga simpleng molekula na may mababang nilalaman ng enerhiya ng CO ₂ , H ₂ O at oxygen O ₂ , sa kumplikadong mga form na molekular na high-energy, na mga asukal.

Ang mga heterotrophic na organismo - na hindi ma-photosynthesize at mga mamimili sa ekosistema - kumuha ng carbon at enerhiya sa pamamagitan ng pagpapakain sa mga gumagawa at iba pang mga mamimili.

Pagpapahinga at agnas

Ang paghinga at pagkabulok ay mga biological na proseso na naglalabas ng carbon sa kapaligiran sa anyo ng CO ₂ o CH ₄ (mitein na ginawa sa anaerobic decomposition; iyon ay, sa kawalan ng oxygen).

Mga proseso sa heolohikal

Sa pamamagitan ng mga proseso ng heolohikal at bilang isang resulta ng paglipas ng oras, ang carbon mula sa anaerobic decomposition ay maaaring mabago sa mga fossil fuels tulad ng langis, natural gas at karbon. Gayundin, ang carbon ay bahagi din ng iba pang mga mineral at bato.

Ang panghihimasok sa aktibidad ng tao

Kapag ginagamit ng tao ang pagsusunog ng mga fossil fuels para sa enerhiya, ang carbon ay bumalik sa kapaligiran sa anyo ng napakaraming halaga ng CO ₂ na hindi maaaring assimilated ng natural na biogeochemical carbon cycle.

Ang labis na CO _{2 na} ginawa ng aktibidad ng tao ay negatibong nakakaapekto sa balanse ng pag-ikot ng carbon at ang pangunahing sanhi ng pag-init ng mundo.

Larawan 2. Biogeochemical cycle ng carbon. Carbon_cycle-cute_diagram.jpeg: Gumagamit na si Kevin Saff sa en.wikipedia Mga gawa sa derivative: FischX Translation: Tomás Clarke, sa pamamagitan ng Wikimedia Commons

Aplikasyon

Ang paggamit ng carbon at ang mga compound nito ay lubos na nag-iiba. Ang pinakatanyag sa mga sumusunod:

Langis at natural na gas

Ang pangunahing pang-ekonomiyang paggamit ng carbon ay kinakatawan ng paggamit nito bilang isang fossil fuel hydrocarbon, tulad ng methane gas at langis.

Ang langis ay distilled sa mga refineries upang makakuha ng maraming mga derivatives tulad ng gasolina, diesel, kerosene, aspalto, pampadulas, solvent at iba pa, na kung saan ay ginagamit sa industriya ng petrochemical na gumagawa ng mga hilaw na materyales para sa plastik, fertilizers, gamot at paints na industriya. , bukod sa iba pa.

Graphite

Ang graphic ay ginagamit sa mga sumusunod na pagkilos:

- Ginagamit ito sa paggawa ng mga lapis, halo-halong may clays.

- Ito ay bahagi ng pagpaliwanag ng mga refractory bricks at crucibles, lumalaban sa init.

- Sa iba't ibang mga kagamitang pang-mekanikal tulad ng mga tagapaghugas ng pinggan, bearings, piston at seal.

- Ito ay isang mahusay na solidong pampadulas.

- Dahil sa de-koryenteng conductivity nito at ang kemikal na kawalan nito, ginagamit ito sa paggawa ng mga electrodes, carbons para sa electric motor.

- Ginagamit ito bilang isang moderator sa mga halaman ng nuclear power.

Diamond

Ang Diamond ay partikular na pambihirang mga pisikal na katangian, tulad ng pinakamataas na antas ng katigasan at thermal conductivity na kilala hanggang sa kasalukuyan.

Pinapayagan ng mga katangiang ito ang mga pang-industriya na aplikasyon sa mga tool na ginamit upang gumawa ng mga pagbawas at mga instrumento para sa buli dahil sa kanilang mataas na pagkakapinsala.

Ang mga optical na katangian nito - tulad ng transparency at ang kakayahang masira ang puting ilaw at i-refract light - bigyan ito ng maraming mga aplikasyon sa mga optical na instrumento, tulad ng paggawa ng mga lente at prismo.

Ang katangian na kinang na nagmula sa mga optical na katangian nito ay lubos na pinahahalagahan sa industriya ng alahas.

Anthracite

Ang Anthracite ay mahirap mag-apoy, ito ay mabagal at nasusunog at nangangailangan ng maraming oxygen. Ang pagkasunog nito ay gumagawa ng maliit na maputlang asul na siga at naglalabas ng maraming init.

Ilang taon na ang nakalilipas, ang anthracite ay ginamit sa mga thermoelectric na halaman at para sa domestic heating. Ang paggamit nito ay may mga kalamangan tulad ng paggawa ng maliit na abo o alikabok, maliit na usok at isang mabagal na proseso ng pagkasunog.

Dahil sa mataas na gastos sa ekonomiya at kakapusan nito, ang anthracite ay pinalitan ng natural gas sa mga thermoelectric na halaman at ng kuryente sa mga tahanan.

Coal

Ang karbon ay ginagamit bilang hilaw na materyal upang makuha:

- Coke, gasolina mula sa mga sabog ng putok sa mga galingan ng bakal.

- Ang Creosote, na nakuha sa pamamagitan ng paghahalo ng tar ay distillates mula sa karbon at ginamit bilang isang proteksyon na sealant para sa kahoy na nakalantad sa mga elemento.

- Ang Cresol (chemically methylphenol) ay nakuha mula sa karbon at ginamit bilang isang disimpektante at antiseptiko,

- Iba pang mga derivatives tulad ng gas, alkitran o pitch, at mga compound na ginagamit sa paggawa ng mga pabango, insekto, mga plastik, pintura, gulong at simento sa kalsada, bukod sa iba pa.

Lignite

Ang Lignite ay kumakatawan sa isang daluyan na kalidad ng gasolina. Ang Jet, isang iba't ibang lignite, ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagiging napaka-compact dahil sa mahabang proseso ng carbonization at mataas na presyon, at ginagamit sa alahas at dekorasyon.

Peat

Ginagamit ang peat sa mga sumusunod na aktibidad;

- Para sa paglago, suporta at transportasyon ng mga species ng halaman.

- Bilang organikong pag-aabono.

- Bilang isang kama ng hayop sa kuwadra.

- Bilang isang mababang kalidad ng gasolina.

Mga Sanggunian

1. Mga Burrows, A., Holman, J., Parsons, A., Pilling, G. at Presyo, G. (2017). Chemistry3: Ipinapakilala ang Hindi Organic, Organic at Physical Chemistry. Oxford university press.
2. Deming, A. (2010). Hari ng mga elemento? Nanotechnology. 21 (30): 300201. doi: 10.1088
3. Dienwiebel, M., Verhoeven, G., Pradeep, N., Frenken, J., Heimberg, J. at Zandbergen, H. (2004). Superlubricity ng Graphite. Mga Sulat sa Physical Review. 92 (12): 126101. doi: 10.1103
4. Irifune, T., Kurio, A., Sakamoto, S., Inoue, T. at Sumiya, H. (2003). Mga materyales: Ultrahard polycrystalline diamante mula sa grapayt. Kalikasan. 421 (6923): 599–600. doi: 10.1038
5. Savvatimskiy, A. (2005). Pagsukat ng natutunaw na punto ng grapayt at ang mga katangian ng likidong carbon (isang pagsusuri para sa 1963-2003). Coal. 43 (6): 1115. doi: 10.1016