Faktid Süsiniku Kohta

{h1}

Süsinik on peamiseks koostisosaks enamiku maa elus; esimene tätoveeringut teinud pigment; ja tehnoloogiliste imedega nagu grafeen.

Süsinik on uskumatu element. Ühesuunaliselt korraldage süsinikuaatomid ja need muutuvad pehmeks, elastseks graafiks. Re-jigger kokkulepe ja - presto! - aatomid moodustavad teemanti, mis on maailma üks kõige raskemaid materjale.

Süsinik on ka enamus elus Maal peamine koostisosa; esimene tätoveeringut teinud pigment; ja tehnoloogiliste imedega nagu grafeen, mis on tugevam kui teras ja paindlikum kui kumm. [Vaata elementide perioodilist tabelit]

Süsinik on looduslikult süsinik-12, mis moodustab universumis peaaegu 99% süsinikust; süsinik-13, mis moodustab umbes 1 protsenti; ja süsinik-14, mis moodustab minimaalse koguse süsiniku, kuid on orgaaniliste esemete tutvumiseks väga tähtis.

Lihtsalt faktid

  • Atomic Number (prootonite arv tuumas): 6
  • Atomic Symbol (perioodiliste elementide tabelist): C
  • Aatommass (aatomi keskmine mass): 12.0107
  • Tihedus: 2,2670 grammi kuupsentimeetri kohta
  • Toatemperatuuri faas: Tahke
  • Sulamispunkt: 6422 kraadi Fahrenheiti (3550 kraadi C)
  • Keemispunkt: 6 872 F (3800 C) (sublimatsioon)
  • Isotoopide arv: 15 kokku; kaks stabiilset isotoopi, mis on sama elemendi aatomid, millel on erinev neutronite arv.
  • Kõige tavalisemad isotoobid: süsinik-12 (6 prootonit, 6 neutronit ja 6 elektroni) ja süsinik-13 (6 prootonit, 7 neutronit ja 6 elektroni)

Süsinik: alates tähtedest kuni elu

Swinburne'i astrofüüsika ja superarvutite keskuse andmetel kujutab universum kuuendat kõige rikkalikumat elementi reaktsioonis kolmetäpse protsessi järgi süsinikuid tähtede kõhus.

Vanemates tähedes, mis on enamus oma vesinikust põlenud, koguneb jääv heelium. Igal heeliumi tuumil on kaks prootonit ja kaks neutronit. Väga kuumade temperatuuride korral - üle 100 000 000 Kelvini (179 999 540,6 F) - heeliumi tuumad hakkavad sulanduma esiteks paarina ebastabiilsete 4-prootoni berülliumi tuumadesse ja lõpuks, kui piisavalt berülliumi tuuma hakkavad vilkuma, berülliumiks ja heeliumiks. Lõpptulemus: aatomid koos kuue prootoni ja kuue neutroniga - süsinik.

Kuigi teadlased mõnikord mõistavad elektronid, mis pöörlevad aatomi tuuma ümber kindlaksmääratud ahelas, nad lendavad ümber tuuma erinevatel vahemaadel; Seda süsiniku aatomi vaadet võib näha siin kahes elektroni pilvearvudes (põhjas), kus on näidatud elektronid ühes nurgas (n-ö s-orbitaal) ja kahesõlmes lõhes või pilves (p-orbitaal).

Kuigi teadlased mõnikord mõistavad elektronid, mis pöörlevad aatomi tuuma ümber kindlaksmääratud ahelas, nad lendavad ümber tuuma erinevatel vahemaadel; Seda süsiniku aatomi vaadet võib näha siin kahes elektroni pilvearvudes (põhjas), kus on näidatud elektronid ühes nurgas (n-ö s-orbitaal) ja kahesõlmes lõhes või pilves (p-orbitaal).

Krediit: füüsiline ülevaade B, DOI: 10.1103 / PhysRevB.80.165404

Süsinik on mustrivalmistaja. See võib omavahel linkida, moodustades pikkade elastsete ahelate, mida nimetatakse polümeerideks. See võib siduda ka kuni nelja teise aatomiga selle elektronide korrastamise tõttu. Aatomid on paigutatud tuumadesse, mida ümbritseb elektronide pilv, kusjuures elektronid liiguvad tuumas erinevatel kaugustel. Vastavalt California Ülikooli Davisile on keemikud selle distantsi kujutlevad kestadena ja määravad aatomite omadused iga kestusega. Süsinikul on kaks elektronikest, millest esimene hoiab kaks elektroni ja teine ​​hoiab nelja võimaliku kaheksa ruumi. Kui aatomid on sidemed, jagavad nad oma äärepoolseimas karbis elektroni. Süsinik on oma välimises korpuses neli tühja ruumi, mis võimaldab seostuda nelja teise aatomiga. (Samuti võib see siduda stabiilselt vähemate aatomitega, moodustades kahe- ja kolmekordseid sidemeid.)

Teisisõnu on süsinikul võimalusi. Ja see kasutab neid: ligikaudu 10 miljonit süsinikuühendit on leitud ja teadlased leiavad, et süsinik on 95 protsendi teadaolevate ühendite peamine kivi. Carbon'i uskumatu võime siduda paljude teiste elementidega on peamine põhjus, et see on peaaegu kogu elu jaoks otsustava tähtsusega.

Carboni avastus on ajaloos kadunud. Element oli teadaolevalt eelajaloolised inimesed süsi kujul. Vastavalt World Coal Association'ile on süsi ka kivisüsi maailmas endiselt peamine kütuseallikas, pakkudes umbes 30 protsenti kogu maailma energiast. Süsi on ka terasetootmise põhikoostisosa, samal ajal kui grafiit, teine ​​süsiniku vorm, on tavaline tööstuslik määrdeaine.

Süsinik-14 on süsinik radioaktiivne isotoop, mida arheoloogid kasutavad tänapäevaste objektide ja jääkide jaoks. Süsinik-14 on looduses esinev atmosfääris. Vastavalt Colorado Riiklikule Ülikoolile leiavad taimed hingamist, mille käigus nad muundavad fusioonide käigus toodetud suhkru tagasi energiaks, mida nad kasvatavad ja säilitavad muid protsesse. Loomad sisaldavad süsinikku 14 oma kehasse, söövad taimi või muid taimseid loomi. Süsinik-14 poolväärtusaeg on 5730 aastat, mis tähendab, et pärast seda aega, Arizona ülikooli andmetel, langeb poole süsiniku-14 proovist.

Kuna organismid lõpetavad pärast surma süsinikdioksiidi 14, võivad teadlased kasutada süsinik-14 poolväärtusaega selliselt, et mõõta, kui kaua see organism on pärast surma. See meetod töötab ühekordselt elavaid organisme, sealhulgas puidust või muust taimsest materjalist valmistatud esemeid.

Kes teadis?

  • Carbon saab oma nime ladinakeelsest sõnast Carbo, mis tähendab "kivisüsi".
  • Teemandid ja grafiit on üks kõige tuntumaid ja pehmemaid looduslikke materjale. Ainus erinevus nende kahe kristallstruktuuri vahel.
  • Vastavalt Maa Entsüklopeedile moodustab süsiniku mass 0,032 protsenti Maa litosfääri (koorik ja väline mantl).La Salle'i ülikooli geoloog David Smith on ligikaudne hinnang litosfääri kehakaalule 300 000 000 000 000 000 000 000 (või 3 x 10 ^ 23) naela, muutes ligikaudse süsiniku massi 10,560,000,000,000,000,000,000 (või 1,056 * 10 ^ 22) naelsterlingit.
  • Vastavalt National Oceanic & Atmospheric Administration (NOAA) - süsinikdioksiid (süsiniku aatom pluss kaks hapnikuaatomit) moodustab umbes 0,04 protsenti Maa atmosfääri - see on eelnenud tööstuslike aegade kasv fossiilkütuste põletamise tõttu.
  • Süsinikoksiid (süsiniku aatom pluss üks hapnikuaatom) on fosiilsete kütuste põletamisest toodetud lõhnatu gaas. Süsinikmonooksiid surmab seeläbi hemoglobiini, hapnikku kandva ühendi veres. Vastavalt 2001. Aasta väljaandele Kuningliku Meditsiiniliidu ajakirjas, on süsinikmonooksiidi sidemed hemoglobiiniga 210 korda kõrgemal tasemel kui hapnik seondub hemoglobiiniga, tõhusalt hapniku väljutamist ja kudede lämbumist.
  • Teemant - kõige säravam versioon süsinikust - moodustub Maapõuse peal sügaval surve all. Suurim kalliskivi kvaliteetne teemant, mida kunagi leiti, oli Cullinani teemant, mis leiti 1905. aastal Royal Collection Trust'i järgi. Lõikamata teemant oli 3 106,75 karaati. Suurim kivist lõigatud kalliskivi 530,2 karaadiga on üks Ühendkuningriigi kroonlehtedest ja on tuntud Aafrika suurte tähttena.
  • Vastavalt 2009. aasta uuringule Arheoloogilise ajakirja ajakirjale, on titaandioksiidiga tindiga tükeldatud 3300 aasta vanune, Alpides külmunud 2300 aasta pikkune õlipuu Ötzi. Väikesed sisselõiked nahas tehti ja puusüsi hõõruti, võib-olla osana akupunktuurravi.

Käimasolevad uuringud

Süsinik on pikka aega uuritud element, kuid see ei tähenda, et avastamist ei oleks enam. Tegelikult võib element, mida meie eelajaloolised esivanemad põles kui puusüsi, olla järgmise põlvkonna tehnoloogiliste materjalide võti.

1985. aastal avastati Teksas Rice'i ülikoolis Rick Smalley ja Robert Curl ning nende kolleegid uut süsiniku vormi. Vastavalt Ameerika Keemia Seltsi andmetele tegi teadlaste abil grafiidi aurustamisel laseritega teadusliku molekuli, mis on valmistatud puhtast süsinikust. See molekul osutus 60-ks süsinikuaatomiga jalgpall-kuju kujuliseks kera. Uurimisrühm nimetas oma avastuse buckminsterfullerene'i pärast arhitekti, kes lõi geodeetilised kuplid. Nüüd on molekul sagedamini tuntud kui "buckyball". Selle avastanud teadlased võtsid 1996. aastal Nobeli preemia keemias. Vastavalt uuringule, mis avaldati 2009. aastal keemiateabe ja modelleerimise ajakirjas, on leitud, et Buckyballs inhibeerivad HIV levikut; meditsiinilised teadlased töötavad, et lisada ravimid, molekulide kaupa molekulid, et buckyballs, et pakkuda ravimit otseselt infektsioonide või kasvajatega organismis; see hõlmab Columbia ülikooli, Rice'i ülikooli ja teisi uurimusi.

Sellest ajast peale on avastatud teisi uusi puhtaid süsiniku molekule (nn fullereneid), sealhulgas elliptilise kujuga "buckyaggs" ja süsiniku nanotorusid, millel on hämmastavad juhtivused. Süsinikkeemia on Nobeli auhindade hõivamiseks ikka veel piisavalt kuum. 2010. aastal võitsid Jaapani ja Ameerika Ühendriikide teadlased välja, kuidas siduda süsinikuaatomeid koos pallaadiumi aatomitega, mis võimaldab valmistada suuri keerukaid süsiniku molekule vastavalt Nobeli Fondile.

Teadlased ja insenerid töötavad nende süsiniku nanomaterjalidega, et luua materjalid otse teaduslikust ilukirjandusest. Ajakirjast Nano Letters avaldatud 2010. aasta aruandes on esitatud süsinik-nanotorus "tint" painduvate juhtivate tekstiilide leiutis, mida saab kasutada energia ladustamiseks, ehkki sillutades teed kantavad akud, päikesepatareid ja muud elektroonika.

Võibolla on tänapäeval üks kuumimaid süsinikuuuringute valdkondi grafeenist "ime materjalist". Grafeen on süsiniku leht, mille paksus on vaid üks aatom. See on kõige tugevam materjal, mida tuntakse endiselt ülikerge ja paindlikena. Ja see teeb elektrit paremini kui vask.

Massi tootv grafeen on väljakutse, kuigi teadlased teatasid aprillis 2014, et nad võivad suuri koguseid kasutada vaid köögisegistiga. Kui teadlased suudavad välja mõelda, kuidas teha grafeeni hõlpsalt, siis võib see materjal tech-tehnoloogias suurteks. Kujutlege paindlikke, purunematuid vidinaid, mis on samuti paberikindlad. Süsinik on tõepoolest kaugel ka söest ja teemantidest.

Süsinikust nanotorud

Süsinik-nanotoru (CNT) on vähese süsinikuaatomiga õõnesarnane struktuur. Need torud on väga kasulikud mitmesugustes elektroonikaseadmetes, magnetilistel ja mehhaanilistel tehnoloogiatel. Nende torude läbimõõt on nii väike, et neid mõõdetakse nanomeetrites. Nanomeeter on ühe miljardist meetrist - umbes 10 000 korda väiksem kui inimese juuksed.

Süsinikust nanotorud on vähemalt 100 korda tugevamad kui terasest, kuid ainult ühe kuuendik on rasked, nii et nanoScience Instruments (nanoScience Instruments) järgi saavad nad peaaegu igale materjalile tugevuse lisada. Nad on ka elektri ja soojuse juhtimisega võrreldes paremad kui vask.

Nnotehnoloogiat rakendatakse kveses, et muuta merevee joogivesi. Uues uuringus on Lawrence'i Livermore'i riikliku labori (LLNL) teadlased välja töötanud süsinik-nanotoru protsessi, mis võib mereveest välja võtta palju tõhusamalt kui traditsioonilised tehnoloogiad.

Näiteks traditsioonilised magestamisprotsessid pumpavad merevees kõrge rõhu all, saates selle pöördosmoosimembraanide kaudu. Seejärel eemaldage need membraanid kõik suured osakesed, kaasa arvatud soolad, mis võimaldavad läbida ainult puhast vett.Kuid need magestamistaimed on väga kulukad ja võivad vastavalt LLNL-ile töödelda umbes 10 protsenti maakonna veevajadustest.

Nanotubuse uuringus jäid teadlased imiteerima bioloogiliste membraanide struktuuri: sisuliselt membraani sees olevate pooride maatriks. Nad kasutasid nanotorusid, mis olid eriti väikesed - enam kui 50 000 korda õhemad kui inimese juuksed. Need pisikesed nanotorud võimaldavad väga suurt vee voogu, kuid on nii kitsad, et korraga võib toru läbida ainult üks vesimolekul. Ja mis kõige tähtsam, on soolaioonid toru läbimiseks liiga suured.

Uurijad leiavad, et uuel avastusel on oluline mõju nii vee puhastamise protsesside järgmisele põlvkonnale kui ka suure vooluga membraanitehnoloogiale.

Traci Pederseni täiendav aruandlus, WordsSideKick.com'i kaasautor.

Jälgi Stephanie Pappasi Twitter ja Google+. Järgne meile @wordssidekick, Facebook & Google+.

Lisateave süsiniku kohta:

  • Jeffersoni Lab: Element Carbon
  • NASA Maa vaatluskeskus: Süsiniktsükkel
  • Smithsonian Institution: All About Carbon and Diamonds


Video Täiendada: 13 fakti süsiniku kohta.




Uurimistöö


Kas Petlemma Täht On Tegelikult Venus?
Kas Petlemma Täht On Tegelikult Venus?

Kui Kaua Zoloft Töötab?
Kui Kaua Zoloft Töötab?

Teadusuudised


Terved Tervete Söömine Võib Aidata Teil Elada Kauem, Õpib Leidub
Terved Tervete Söömine Võib Aidata Teil Elada Kauem, Õpib Leidub

Miks Õllevaht?
Miks Õllevaht?

Kuidas Sõjalised Krediidiühistud Töötavad?
Kuidas Sõjalised Krediidiühistud Töötavad?

Voodi Jagamine Fidoga Võib Sind Haiget Teha
Voodi Jagamine Fidoga Võib Sind Haiget Teha

Tasmaania Devil Cancer Viidi Tagasi
Tasmaania Devil Cancer Viidi Tagasi "Immortal" Devil Girl


ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ET.WordsSideKick.com