Karbono: berrikuspenen arteko aldeak
Ezabatutako edukia Gehitutako edukia
No edit summary |
No edit summary |
||
66. lerroa:
'''Karbono''' edo '''ikazkaia''' <ref>{{Erreferentzia|izenburua=ikazkai - Elhuyar hiztegiak|url=https://hiztegiak.elhuyar.eus/eu/ikazkai|aldizkaria=hiztegiak.elhuyar.eus|sartze-data=2018-12-08}}</ref> elementu kimiko bat da, C ikurra eta 6 zenbaki atomikoa dituena. 14. taldeko elementu tetrabalente ez-metalikoa da. Karbonoa antzinatik ezagutzen den elementuetako bat da eta [[Kimika organiko|Kimika Organiko]]<nowiki/>aren oinarria.<ref>{{Cite web|url=http://www.caer.uky.edu/carbon/history/carbonhistory.shtml|izenburua=History of Carbon|sartze-data=|egunkaria=|aldizkaria=|abizena=|izena=|egile-lotura=|hizkuntza=|formatua=}}</ref> [[Latin]]eko ''carbo'' (ikatz) hitzetik dator
[[Lurrazal]]<nowiki/>ean hamabostgarren elementu ugariena da eta laugarrena [[Unibertsoa|Unibertso]]<nowiki/>an, [[hidrogeno]]<nowiki/>a, [[helio]]<nowiki/>a eta [[oxigeno]]<nowiki/>aren ondoren. Lurrazalean egoera elementalean -[[Harrikatz|ikatz]]<nowiki/>a eta [[diamante]]<nowiki/>
Naturan karbonoaren hiru [[isotopo]] daude: ''<sup>12</sup>C'' eta ''<sup>13</sup>C'' egonkorrak dira, eta ''<sup>14</sup>C'' erradioaktiboa da, zeinaren [[erdibizitza-denbora]] 5.730 urtekoa den <ref>{{Erreferentzia|izenburua=WebElements Periodic Table » Carbon » the essentials|url=https://www.webelements.com/carbon/|aldizkaria=www.webelements.com|sartze-data=2018-12-08}}</ref>.
Hainbat [[Alotropia|forma alotropiko]] dauzka, ezagunenak grafitoa, diamantea eta karbono amorfoa <ref>{{Erreferentzia|izenburua=World of Carbon|data=2001-05-31|url=https://web.archive.org/web/20010531203728/http://invsee.asu.edu/nmodules/Carbonmod/point.html|aldizkaria=web.archive.org|sartze-data=2018-12-08}}</ref>. Karbonoaren propietate fisikoak oso aldakorrak dira forma alotropikoaren arabera. Adibidez, grafitoa opakoa eta beltza da, diamantea oso gardena den bitartean. Grafitoa ahula da, nahikoa paper batean idazteko (hortik datorkio "''γράφειν''" izena, "idatzi"), eta diamantea naturan dagoen mineral ezagunik gogorrena da. Grafitoa eroale elektriko ona da, diamantea oso eroale txarra den bitartean. Egoera
Konposatu ezorganikoetan aurki daitekeen [[Oxidazio-egoera|oxidazio egoera]]<nowiki/>rik ohikoena ''+4'' da, karbono dioxidoan eta karbonatoetan, baina [[karbono monoxido]]<nowiki/>an eta [[trantsizio-metal]]<nowiki/>ekin osatutako [[karbonilo]]<nowiki/>etan ''+2'' oxidazio-
▲Konposatu ezorganikoetan aurki daitekeen [[Oxidazio-egoera|oxidazio egoera]]<nowiki/>rik ohikoena ''+4'' da, karbono dioxidoan eta karbonatoetan, baina [[karbono monoxido]]<nowiki/>an eta [[trantsizio-metal]]<nowiki/>ekin osatutako [[karbonilo]]<nowiki/>etan ''+2'' oxidazio-egoera ageri da. Karbono ezorganikoaren iturri nagusiak [[kareharri]]<nowiki/>a, [[dolomita]] eta [[karbono dioxido]]<nowiki/>a dira, baina ikatz, [[zohikatz]], petrolio eta [[metano]] hobietan ere kopuru nabarmena dago.<ref name=":2">{{Erreferentzia|abizena=Greenwood, N. N. (Norman Neill)|izenburua=Chemistry of the elements|argitaletxea=Butterworth-Heinemann|data=1997|url=https://www.worldcat.org/oclc/37499934|edizioa=2nd ed|isbn=0750633654|pmc=37499934|sartze-data=2019-04-03}}</ref> Karbonoak beste edozein elementuk baino konposatu gehiago eratzen ditu: orain arte hamar milioi konposatu organiko deskribatu dira <ref>''Chemistry Operations (15 de diciembre de 2003). «Carbon». Los Alamos National Laboratory. Archivado desde el original el 13 de septiembre de 2008. Consultado el 9 de octubre de 2008]''</ref>, eta hala ere, baldintza estandarretan sor daitezkeen mota honetako konposatu posible guztien ehuneko txikia osatzen dute. Horregatik, karbonoari "elementuen erregea" izena ematen zaio. <ref>{{Erreferentzia|izena=Anna|abizena=Demming|izenburua=King of the elements?|orrialdeak=300201|data=2010-07-30|url=http://stacks.iop.org/0957-4484/21/i=30/a=300201?key=crossref.47b295816a1cbee67240372793f8f59f|aldizkaria=Nanotechnology|alea=30|zenbakia=21|issn=0957-4484|doi=10.1088/0957-4484/21/30/300201|sartze-data=2019-04-03}}</ref>
Aurrehistoriatik karbonoaren errekuntzaren produktuak, garapen teknologikoaren oinarria izan dira. Gaur ere, karbonotan oinarritutako materialak teknologiaren arlo askotan oso erabiliak dira: [[material konposatu]]<nowiki/>ak, [[litio-ioi bateria]]<nowiki/>k, ur eta airearen arazketan, arku-labeen [[elektrodo]]<nowiki/>ak, [[metalgintza]]<nowiki/>n…
79 ⟶ 85 lerroa:
Karbono atomoen kimikak mekano baten itxura dauka. Naturak berak bizirako molekulak sortzen ditu, karbono-atomoak arau batzuen arabera konbinatuta eta beste atomo batzuk gehituta.
Karbonoaren [[konfigurazio elektroniko]]<nowiki/>a ''1s<sup>2</sup>2s<sup>2</sup>2p<sup>2</sup>'' da, edo ''[He]2s<sup>2</sup>2p<sup>2</sup>''.<ref name=":0">Kimika II. Giltza. ''Edebé'' argitaletxea.</ref> Atomo neutro bakoitzak 4 [[balentzia-elektroi]] ditu funtsezko egoeran, elektroi pare bat ''2s'' [[Orbital atomiko|orbital]]<nowiki/>ean eta beste pare bat ''2p'' orbitaletan. Hala ere, beste atomo batzuekin [[lotura kobalente]]<nowiki/>ak sortu ahal izateko, balentzia-elektroien orbitalek
* '''''sp<sup>3</sup> hibridazioa''''' - Karbono atomo batek geometria tetraedrikoan lau lotura bakun osatu behar dituenean gertatzen da, metanoan ''CH<sub>4</sub>'' adibidez. ''2s'' orbital atomikoa eta ''2p'' hiru orbital atomikoak konbinatzen dira lau ''sp<sup>3</sup>'' orbital hibridoak eratzeko. Lau orbital hibridoak aurrez aurreko gainezarpenen bidez atomo desberdinetako beste lau orbitalekin konbinatuko dira, eta lau lotura kobalente bakun (''σ''-motakoak) osatuko dira.▼
* '''''sp<sup>2</sup> hibridazioa''''' - Bi lotura bakun eta bikoitz bat geometria triangeluar launean osatzen direnean gertatzen da, etenoan ''CH<sub>2</sub>=CH<sub>2</sub>'' adibidez. Kasu honetan, 3 orbital atomiko (''2s + 2p<sub>x</sub> + 2p<sub>y</sub>'') hibridatzen dira, ''p<sub>z</sub>'' orbitala hibridatu gabe geratuz. Hiru orbital ''sp<sup>2</sup>'' hibridoak aurrez aurreko gainezarpenen bidez atomo desberdinetako beste hiru orbitalekin konbinatuko dira. Honetaz gain, hibridatu gabeko ''p<sub>z</sub>'' orbitala, albo-gainezarpen baten bidez beste atomo baten orbital batekin ere konbinatu daiteke. Horrela, C bakoitzak ''sp<sup>2</sup>'' hibridazioan lotura bikoitz bat eratu dezake, σ lotura batez eta π lotura batez osatua. Guztira, bi lotura kobalente bakun eta lotura bikoitz bat osatuko dira.▼
▲*
▲*
*'''''sp hibridazioa''''' - Lotura bakun eta hirukoitz bat geometria linealean osatzen direnean gertatzen da, etinoan ''CHΞCH'' adibidez. Kasu honetan, ''2s'' eta ''2p<sub>x</sub>'' orbitalak hibridatzen dira, bi ''sp'' orbital sortuz, eta ''p<sub>y</sub>'' eta ''p<sub>z</sub>'' orbitalak hibridatu gabe utziz. Bi ''sp'' orbital hibridoak aurrez aurreko gainezarpenen bidez atomo desberdinetako beste bi orbitalekin konbinatuko dira. Honetaz gain, hibridatu gabeko ''p<sub>y</sub>'' eta ''p<sub>z</sub>'' orbitalak, albo-gainezarpenen bidez beste bi atomoren orbitalekin ere konbinatu daitezke. Horrela, C bakoitzak ''sp'' hibridazioan lotura hirukoitz bat era dezake, ''σ'' lotura batez eta ''2π'' loturez osatua (''HCΞCH'').
<gallery mode="packed" heights="
Fitxategi:Sp3-Orbital.svg|sp<sup>3</sup> orbital
Fitxategi:
Fitxategi:
</gallery>
Karbonoak lotura bikoitzak eta hirukoitzak ezartzeko erraztasun handia azaltzen du, bere taldeko beste elementuek ez bezala. Erraztasun hau bere tamaina txikiaren baitan dago, ''π'' loturak osatzen dituzten albo-gainezarpenak egon daitezen, hibridatu gabeko orbitalek nahiko hurbil egon behar dutelako. Hau dela eta, handiagoak diren talde bereko elementuek, hala nola [[silizio]]<nowiki/>ak, zailtasun handiak dituzte π loturak ezartzeko.<ref>S.E. Gould. [http://blogs.scientificamerican.com/lab-rat/shine-on-you-crazy-diamond-why-humans-are-carbon-based-lifeforms/ Shine on you crazy diamond: why humans are carbon-based lifeforms]. ''Scientific American''. 2012ko azaroaren 11a.</ref>
[[Pauling-en eskala]]<nowiki/>n, karbonoaren [[Elektronegatibotasun|elektronegatibotasuna]] 2,55-ekoa da. Hau da, [[oxigeno]]<nowiki/>
▲[[Pauling-en eskala]]<nowiki/>n, karbonoaren [[Elektronegatibotasun|elektronegatibotasuna]] 2,55-ekoa da. Hau da, [[oxigeno]]<nowiki/>a edo [[fluor]]<nowiki/>rak ez bezala, karbonoak ez du loturaren elektroiak erakartzeko joera handirik. Horren ondorioz, bere loturak polarizatu gabeko lotura kobalenteak izaten dira.
Bestetik, bere elektronegatibotasun ertainaren ondorioz, karbonoak erraztasun handia dauka beste elementuekin zein
{| class="wikitable"
157 ⟶ 169 lerroa:
Karbono elementalak hainbat substantzia osa ditzake, bakoitzaren [[Kristal-egitura|egitura kristalino]]<nowiki/>a bereizgarria delarik, hauek, karbono alotropoak dira. Karbonoaren alotropo desberdinak ezagunak dira, garrantzitsuenak diamantea, grafitoa, londsdaleita, fullerenoak <ref name=":1">{{Erreferentzia|izenburua=Fullerenes: An Overview|url=http://www.ch.ic.ac.uk/local/projects/unwin/Fullerenes.html|aldizkaria=www.ch.ic.ac.uk|sartze-data=2019-04-03}}</ref> karbonozko nanotutuak <ref>{{Erreferentzia|izenburua=Carbon nanotubes : preparation and properties|argitaletxea=CRC Press|data=1997|url=https://www.worldcat.org/oclc/34658728|isbn=0849396026|pmc=34658728|sartze-data=2019-04-03}}</ref> eta grafenoa izanik. Baina baldintza estandarretan (298,15 K eta 100 kPa), grafitoa da termodinamikoki alotroporik egonkorrena. Hala ere, alotropo guztiak oso egonkorrak dira eta soilik tenperatura oso altuetan erreakziona dezakete <ref>{{Cite web|url=https://portalacademico.cch.unam.mx/materiales/al/cont/exp/qui/qui2/u2/carbono/docs/elemento_con_multiples_personalidades.pdf|izenburua=El elemento con múltiples personalidades|sartze-data=|egunkaria=|aldizkaria=|abizena=Gasque|izena=P.|egile-lotura=|hizkuntza=|formatua=}}</ref>, <ref name=":3">{{Erreferentzia|izenburua=Shriver & Atkins' inorganic chemistry|argitaletxea=Oxford University Press|data=2010|url=https://www.worldcat.org/oclc/430678988|edizioa=5th ed|isbn=9780199236176|pmc=430678988|sartze-data=2019-04-03}}</ref>.
Karbonoaren propietate fisikoak bere forma alotropikoaren araberakoak dira. Esate baterako, diamantea eta grafitoa baldintza normaletan solidoak dira; diamantea solido gardena eta grafitoa opakua eta beltza; diamantea mineral
==== Diamantea ====
{{sakontzeko|Diamante}}
[[Diamante]]a solido oso gogorra da, kolorgea, gardena, isolatzaile elektrikoa eta beroaren eroale oso ona. 3D [[solido kobalente]]<nowiki/>a eta tetraedroetan oinarritutako egitura du. Soilik C-C lotura kobalenteak ditu non C atomoa sp<sup>3</sup> hibridazioan dagoen. Lotura kobalenteen ondorioz, elektroien higikortasuna ez da suertatzen eta [[isolatzaile elektriko]]<nowiki/>a da; bere [[Urtze-puntu|fusio-tenperatura]] 3500°C-koa da eta bere [[Dentsitate (fisika)|dentsitate]]<nowiki/>a 3,5 g.cm<sup>-3</sup>.
<nowiki/><nowiki/><nowiki/>[[Fitxategi:Carbon basic phase diagram.png|thumb|Karbonoaren fase-diagrama]]
Diamante arruntean tetraedroek paketatze kubikoa azaltzen dute, baina tenperatura eta presioa oso altuetan tetraedroek paketatze hexagonala ere har dezakete, ''[[lonsdaleita]]'' mineralean. <ref>{{Erreferentzia|izena=Clifford|abizena=Frondel|izenburua=Lonsdaleite, a Hexagonal Polymorph of Diamond|orrialdeak=587–589|hizkuntza=en|abizena2=Marvin|izena2=Ursula B.|data=1967-5|url=http://www.nature.com/articles/214587a0|aldizkaria=Nature|alea=5088|zenbakia=214|issn=0028-0836|doi=10.1038/214587a0|sartze-data=2019-04-03}}</ref>
169 ⟶ 182 lerroa:
==== Grafitoa ====
{{sakontzeko|Grafito}}
[[Grafito]]a karbonoaren alotropo termodinamikoki egonkorrena da. Karbono amorfo natural gehiena guztiz kristalinoa ez den grafitoa da, hauxe, ikatz gehienetan eta
Grafito
▲Grafito kristalinoa egitura bidimentsionala (2D) du non C bakoitzak beste hiru C atomoekin lotuta dagoen sp<sup>2</sup> hibridazioan eta geometria triangeluar lauean. Horrela, xafletan karbonoren eraztun hexagonalak daude non C=C distantzia (141 pm) lotura kobalente bikoitzarena den. Horren ondorioz, bentzenoan bezala, geruzetatik zehar p elektroi deslekutuak daude, eta grafitoa eroalea da. Beste alde batetik, xaflen arteko distantzia handiagoa (335 pm) da, hots, geruzen arteko loturak askoz ahulagoak dira, eta ez dira kobalenteak, [[Van der Waalsen indar|Van der Waals lotura]]<nowiki/>k baizik. Hau dela eta, grafitoa esfoliatzea edo xafletan banatzea erraza da eta lubrifikatzaile ona da.
Grafitoaren 2D-egitura dela-eta, propietate bereziak ditu, hala nola, eroankortasun [[Anisotropia|anisotropiko]]<nowiki/>a. Hau da, geruzetatik zehar eroalea da baina isolatzailea eroankortasuna xaflekiko perpendikularki neurtzen bada.
183 ⟶ 198 lerroa:
C ''(grafito)'' → C<sub>60</sub> (1000°C-tan eta
Solido molekularren propietate tipikoak azaltzen dituzte: tenperatura igotzean [[Sublimazio|sublimatu]] egiten dira, dentsitate baxua dute, 1,5 g.cm<sup>-3</sup> eta isolatzaile elektrikoak dira. Gainera, diamantea eta grafitoa ez bezala, fullerenoak solugarriak izaten dira [[disolbatzaile apolar]]<nowiki/>retan. Solido beltzak izan arren, disoluzioan kolore desberdinak hartzen dituzte, hala nola, C<sub>60</sub> morea, C<sub>70</sub> gorria, C<sub>76</sub> berde-horixka.
====
{{sakontzeko|Grafeno|Karbonozko nanotutu}}
[[Fitxategi:Grafeno.png|thumb|161x161px|Grafenoa ]]
[[Grafeno]]ak eta [[karbonozko nanotutu]]ek<ref>{{Erreferentzia|izenburua=Carbon nanotubes : synthesis, structure, properties, and applications|argitaletxea=Springer|data=2001|url=https://www.worldcat.org/oclc/45093694|isbn=3540410864|pmc=45093694|sartze-data=2019-04-03}}</ref> ere grafitoren egitura dute oinarri. Grafenoa grafitoren xafla bakarrak dira eta karbonozko nanotutuak grafeno-xaflak zilindrikoki kiribilduak.
Azkenik, badaude guztiz kristalinoak ez diren beste forma batzuk: '''''[[koke|kokea]],''''' energiaren iturri eta erreduzitzaile moduan erabiltzen dena, '''''[[Karbono-beltz|karbono beltza]]''''' (tinta edo pigmento eta gomak egiteko), '''''[[karbono aktibatu]]a''''' (gainazal handia 10<sup>3</sup>m<sup>2</sup>.g<sup>-1</sup> eta zurgatzaile ona) eta '''''[[karbonozko zuntz]]ak.'''''
=== Ugaritasuna ===
Karbonoa ez zen Big Bang-ean sortu, izarretan baizik. Hau dela eta, karbonoa ugaria da izarretan, kometetan eta beste planeten atmosferetan. <ref>{{Erreferentzia|izena=Rachel|abizena=Hoover|izenburua=Need to Track Organic Nano-Particles Across the Universe? NASA's Got an App for That|data=2014-02-21|url=http://www.nasa.gov/ames/need-to-track-organic-nano-particles-across-the-universe-nasas-got-an-app-for-that|aldizkaria=NASA|sartze-data=2019-04-03}}</ref>
Grafitoa Errusian, Estatu Batuetan,
Beste elementuekin konbinatuta, lurrazaleko atmosferan dago (CO<sub>2</sub>), uretan disolbatuta (HCO<sub>3</sub><sup>-</sup>) eta mineral solido askotan (kaliza, dolomita, marmol, etabar).
210 ⟶ 225 lerroa:
=== Konposatu organikoak ===
{{sakontzeko|Kimika organiko}}
Karbonoak oso [[lotura kobalente]] egonkorrak era ditzake beste karbono batekin. Ondorioz, konposatu asko eta asko era daitezke, eta horixe da, hain zuzen, [[kimika organiko]]aren oinarria. Izan ere, ezagutzen diren konposatu guztien artean, %95 konposatu organikoak dira. Gaur egun, 16 milioi konposatu organiko ezagutzen dira, eta konposatuen egiturak askotarikoak izan daitezke. Egitura-aniztasun horrek beste ondorio hau dakar: iturri naturaletatik eskuratutako eta laborategian prestaturiko konposatu organiko ugari daude aktibitate biologikoa dutenak. Hala, [[izaki bizidun|izaki bizidunek]]
=== Konposatu inorganikoak ===
252 ⟶ 267 lerroa:
Industrian oso garrantzitsua da, hotzailea, edariak karbonatatzeko, aerosoletan, extintoretan.
[[Berotegi-efektua|Negutegi efektu]]<nowiki/>aren eragile nagusia da CO<sub>2</sub>-a. Erregai fosilen errekuntzen ondorioz, beste
==== Haluroak eta Klorofluorokarbonoak ====
268 ⟶ 284 lerroa:
Metal elektropositiboekin, [[Metal alkalino|alkalino]], [[Metal lurralkalino|lurralkalino]] eta [[aluminio]]<nowiki/>arekin karburo estekiometrikoak eta ionikoak sortu daitezke. Gehienetan dikarburo (-2) ioia C<sub>2</sub><sup>2-</sup> dago eta batzuetan, Be<sub>2</sub>C, Al<sub>4</sub>C<sub>3</sub>, C<sup>4-</sup> ioia. Karburoak oso erreaktiboak dira (CaC<sub>2</sub>).
Karburo kobalenteak gutxi dira, SiC eta B<sub>4</sub>C, urragarriak, solido oso gogorrak eta erremintak
[[Aleazio]] metalikoetan ere karbonoa metalaren paketatze trinkoan sartzen da, hutsuneetan, hauek zirrikituetako karburoak dira. Metalen propietateak dituzte, itxura metalikoa eta eroale elektriko onak baina metalak baino fusio-tenperatura altuagoak dituzte eta gogorragoak dira, gainera metal puruak baino kimikoki geldoagoak ere badira.
276 ⟶ 292 lerroa:
== Historia eta etimologia ==
Karbonoa aurrehistorian aurkitua izan zen eta antzinatik ezaguna da, material organikoen errekuntza osatugabean erraz lortzen
Karbonoaren isotopo ugariena <sup>12</sup>C, [[IUPAC]]-ek 1961an pisu atomiken oinarritzat aukeratu
▲Karbonoaren isotopo ugariena <sup>12</sup>C, [[IUPAC]]-ek 1961an pisu atomiken oinarritzat aukeratu zen, <sup>16</sup>O-aren ordez, eta 12-ko [[masa atomiko]]<nowiki/>a esleitu zioten.
Karbonoaren lehenengo konposatuak bizidunetan aurkitu ziren XIX. mendearen hasieran, eta hau dela eta karbonoaren konposatuaren kimikari ''[[kimika organiko]]<nowiki/>a'' esaten zaio.
303 ⟶ 321 lerroa:
* Kedar edo karbono amorfoa gomaren sintesian erabiltzen da gomaren propietate mekaniko hobeak lortzeko. Fullurenoen sintesian eta elektrodoen fabrikazioan ere erabiltzen da.
* Karbonozko zuntzak oso erresistenteak dira eta nagusiki tenis-erraketak egiteko erabiltzen dira. Erresistentzia altuko eta pisu arineko materialak egiteko ere erabiltzen dira, esate baterako, bizikletak.
* Nanoteknologian, bai fullerenoak bai nanotutuak bai grafenoa interes handiko materialak dira.
== Arriskuak ==
Karbono eta bere konposatuak toxikoak izan daitezke. [[Karbono monoxido]]<nowiki/>a, errekuntza askotan askatutako gasa, eta [[zianuro]]<nowiki/>ak (CN<sup>-</sup>) oso toxikoak izan daitezke ugaztunentzat. Konpusatu organikoen gas batzuk, [[eteno]], [[etino]] eta [[metano]]<nowiki/>a, [[Sukoitasun|sukoi]]<nowiki/>ak eta leherkorrak izan daitezke airean. Baina beste alde batetik, karbonoaren konposatu asko oinarrizkoak dira bizidunentzat.
Karbono puruak toxizitate ia nulua dauka gizakiengan, kantitate txikietan grafito edo ikatz gisa maneiatu eta irentsi ere egin daiteke.
Karbonoren konposatuen artean pozoi hilgarriak ere badaude, hala nola, tetradotoxina, [[Akain-belar|errizino]]-hazietan, zianuroa (CN<sup>−</sup>) eta karbono monoxidoa.
| |||