Факты об элементах: Углерод

Углерод является одним из самых важных элементов для человечества, одним из жизненно важных строительных блоков и критически важным элементом для металлургической отрасли. Это четвертый по массе элемент в ряду самых распространенных элементов во вселенной после водорода, гелия и кислорода.

Содержание углерода в организме человека составляет около 18,5% по массе; по этому показателю он занимает второе место после кислорода. Углерод иногда называют “королем элементов” из-за огромного количества его соединений – почти 10 миллионов соединений на сегодняшний день; больше, чем у любого другого элемента.

Углерод существует во множестве форм, или аллотропных модификаций; наиболее распространенные — графит, алмаз и аморфный углерод. Каждая из форм обладает очень разнообразными физическими свойствами. Графит, например, тускло-черный, электропроводный и достаточно мягкий, чтобы при соприкосновении оставлять след на бумаге и других поверхностях. Известно, что слово "графит" по-гречески означает “писать”.

Алмаз, напротив, является полупрозрачным, отражающим, неэлектропроводным и самым твердым из известных природных материалов. Аморфный углерод — это еще одна форма углерода с разупорядоченной кристаллической структурой. К этой форме относятся: древесный уголь, сажа, кокс, активированный уголь, углеродные пленки, применяемые в полупроводниках и нанокомпозитах, и др.

Благодаря своим уникальным свойствам, различные формы аморфного углерода используются в текстильной, медицинской промышленности, в производстве пластмасс, а также для фильтрации газа и воды, в электрооборудовании и упаковке пищевых продуктов.

Наиболее значимый вклад углерода в металлургическую промышленность — это сталь, которая представляет собой сплав железа и углерода (до 2,14 вес.%). Углерод добавляют в расплавленный чугун. При охлаждении атомы углерода заполняют междоузлия в атомной структуре, существенно повышая прочность. Сталелитейное производство существовало еще в начале второго тысячелетия до нашей эры, что подтверждают доказательства, обнаруженные в Турции.

История современного сталелитейного производства начинается с бессемеровского процесса, метода окисления примесей в расплавленном чугуне путем продувки сквозь него воздуха. С помощью бессемеровского конвертера можно было обработать от 3 до 5 тонн стали за 10-20 минут, что дало огромное преимущество по сравнению с предыдущими методами. Сталь — это один из самых распространенных искусственных материалов в мире; объем ее производства ежегодно составляет более 1,6 миллиарда тонн.

Вот несколько важных фактов об углероде.

Атомный номер: 6

Атомная масса: 12,0107

Температура плавления: 3823 K (3550°C или 6422°F)

Точка кипения: 4098 K (3825°C или 6917°F)

Плотность: 2,2670 г/см3

Фазовое состояние при комнатной температуре: твердое

Классификация элемента: неметалл

Номер в периодической таблице: 2  

Номер группы: 14  

Название группы: нет.