Kol i naturen där den finns och hur, egenskaper, användningar



den kol i naturen det finns i diamanter, olja och graffiti, bland många andra scenarier. Detta kemiska element upptar den sjätte platsen i det periodiska bordet och ligger i den horisontella raden eller perioden 2 och kolonnen 14. Den är icke-metallisk och tetravalent; det vill säga, du kan etablera 4 kemiska bindningar av delade elektroner eller kovalenta bindningar.

Kol är elementet med det största överflödet i jordskorpan. Detta överflöd, unika mångfalden i bildandet av organiska föreningar och deras exceptionella förmåga att bilda makromolekyler eller polymerer till de temperaturer som vanligen påträffas på jord, tjänar som en gemensam del i alla livsformer som är kända.

Kol finns i naturen som ett kemiskt element utan att kombinera i form av grafit och diamant. Men för det mesta kombineras det för att bilda kemiska kolföreningar, såsom kalciumkarbonat (CaCO).3) och andra föreningar i petroleum och naturgas.

Det bildar också flera mineraler som antracit, kol, brunkol och torv. Den största betydelsen av kol är att den utgör det så kallade "livets byggsten" och är närvarande i alla levande organismer.

index

  • 1 Var finns kol och i vilken form?
    • 1.1 Kristallformer
    • 1.2 Amorfa former
    • 1.3 Olja, naturgas och bitumen
  • 2 Fysikaliska och kemiska egenskaper
    • 2.1 Kemisk symbol
    • 2.2 Atomnummer
    • 2.3 Fysikaliskt tillstånd
    • 2,4 färg
    • 2,5 atommassa
    • 2,6 Smältpunkt
    • 2,7 kokpunkt
    • 2,8 Densitet
    • 2,9 Löslighet
    • 2.10 Elektronisk konfiguration
    • 2.11 Antal elektroner i ytter- eller valensskiktet
    • 2.12 Länkkapacitet
    • 2,13 Catenación
  • 3 biogeokemisk cykel
    • 3.1 fotosyntes
    • 3.2 Andning och sönderdelning
    • 3.3 Geologiska processer
    • 3.4 Interferens av mänsklig aktivitet
  • 4 användningsområden
    • 4.1 Olja och naturgas
    • 4.2 grafit
    • 4,3 Diamond
    • 4.4 Antracit
    • 4,5 Hård kol
    • 4.6 Brunkol
    • 4,7 torv
  • 5 referenser

Var finns kol och i vilken form?

Förutom att vara den kemiska komponenten som är gemensam för alla livsformer finns kol i naturen närvarande i tre kristallina former: diamant, grafit och fulleren.

Det finns också flera amorfa mineralformer av kol (antracit, brunkol, kol, torv), flytande former (oljor) och soda (naturgas).

Kristallformer

I de kristallina formerna förenar kolatomerna bildande ordnade mönster med geometriska rumsarrangemang.

grafit

Det är ett mjukt massivt i svart färg med glans eller metallisk glans och motståndskraftig mot värme (eldfast). Den kristallina strukturen uppvisar kolatomer som förenas i sexkantiga ringar som i sin tur förenas i formande ark.

Grafitfyndigheter är knappa och har hittats i Kina, Indien, Brasilien, Nordkorea och Kanada.

diamant

Det är en mycket hård fast, transparent för ljusets passage och mycket tätare än grafit: diamantens densitet motsvarar nästan dubbelt så stor som grafit.

Kolatomerna i diamanten sammanfogas i tetrahedral geometri. På samma sätt bildas diamanten av grafit utsatt för förhållanden med mycket höga temperaturer och tryck (3000 °C och 100 000 atm).

De flesta diamanterna ligger mellan 140 och 190 km djupt i manteln. Genom djupa vulkanutbrott kan magma transportera dem till avstånd nära ytan.

Det finns diamantfält i Afrika (Namibia, Ghana, Demokratiska republiken Kongo, Sierra Leone och Sydafrika), Amerika (Brasilien, Colombia, Venezuela, Guyana, Peru), Oceanien (Australien) och Asien (Indien).

fullerener

De är molekylära former av kol som bildar klyftor med 60 och 70 kolatomer i nästan sfäriska molekyler, liknar fotbollskulor.

Det finns också fullerener mindre än 20 kolatomer. Några former av fullerener innefattar kolnanorör och kolfibrer.

Amorfa former

I amorfa former förenar kolatomerna inte, vilket utgör en ordnad och regelbunden kristallin struktur. Istället innehåller de även föroreningar från andra element.

antracit

Det är den äldsta kol metamorfa (som kommer från stenar modifierande effekter av temperatur, tryck eller kemisk verkan av fluider), eftersom dess bildande går tillbaka till den primära eller Paleozoic Era, karbonperioden.

Antracit är den amorfa formen av kol som har högre innehåll av detta element: mellan 86 och 95%. Det är grå-svart och metallisk glans, och det är tungt och kompakt.

I allmänhet finns antracit i områden med geologisk deformation och utgör ungefär 1% av världens kolreservat.

Geografiskt finns den i Kanada, USA, Sydafrika, Frankrike, Storbritannien, Tyskland, Ryssland, Kina, Australien och Colombia.

Stenkol

Det är ett mineralsk kol, sedimentär berg av organiskt ursprung, vars formation härstammar från paleozoiska och mesozoiska eroderna. Den har en kolhalt mellan 75 och 85%.

Det är svart, det kännetecknas av att den är ogenomtränglig och har ett matt och fet utseende, eftersom det har ett högt innehåll av bituminösa ämnen. Den bildas genom kompression av brunkol i den paleozoiska eran, under kolväten och perioderna.

Det är den vanligaste formen av kol på jorden. Det finns stora kolavsättningar i USA, Storbritannien, Tyskland, Ryssland och Kina.

brunkol

Det är ett fossilt kol som bildas i tertiär ålder från torv genom kompression (högt tryck). Den har en lägre kolhalt än kol, mellan 70 och 80%.

Det är ett litet kompakt material, smuligt (karaktäristiskt som skiljer det från andra kolmineraler), brunt eller svart. Dess struktur motsvarar den hos trä och dess koldioxidinnehåll varierar från 60 till 75%.

Det är ett lättantändligt bränsle med lågt värmevärde och lägre vattenhalt än torv.

Det finns viktiga brunkolminer i Tyskland, Ryssland, Tjeckien, Italien (Veneto, Toscana, Umbrien) och Sardinien. I Spanien är brunkolleken i Asturien, Andorra, Zaragoza och La Coruña.

torv

Det är ett material av organiskt ursprung vars bildning kommer från den kvartära tidsåldern, mycket senare än den tidigare kolen.

Det är en brungul färg och framträder som en svampig massa med låg densitet, där du kan se växtrester från den plats där den härstammar.

Till skillnad från den tidigare nämnda kol, torv inte från förkolning processer av trämaterial eller trä, men främst bildas genom ackumulering av växter och örter i våtmarker musgos- genom en karbonisering process inte är avslutad.

Torv har hög vattenhalt Av denna anledning krävs det torkning och komprimering före användning.

Den har ett lågt kolhalt (endast 55%); Därför har den ett lågt energivärde. När den utsätts för förbränning, är dess askrester riklig och avger mycket rök.

Det finns viktiga torvfyndigheter i Chile, Argentina (Tierra del Fuego), Spanien (Espinosa de Cerrato, Palencia), Tyskland, Danmark, Holland, Ryssland, Frankrike.

Olja, naturgas och bitumen

Olja (från latin petrae, vilket betyder "sten"; och oleum, som betyder "olja", "rock olja") är en blandning av många organiska föreningar -Den hydrocarbons- produceras av anaerob bakteriell sönderdelning (i frånvaro av syre) av organiskt material.

Det bildades i underjorden, på stora djup och under speciella förhållanden både fysiska (höga tryck och temperaturer) och kemiska (närvaron av specifika katalysatorföreningar) i en process som tog miljontals år.

Under denna process C och H befriades från organiska tyger och förenas åter rekombinering för att bilda ett stort antal kolväten blandas enligt deras egenskaper, bildande naturgas, olja och bitumen.

Jordens oljefält är främst belägna i Venezuela, Saudiarabien, Irak, Iran, Kuwait, Förenade Arabemiraten, Ryssland, Libyen, Nigeria och Kanada..

Det finns naturgasreserver i Ryssland, Iran, Venezuela, Qatar, USA, Saudiarabien och Förenade Arabemiraten, bland andra.

Fysikaliska och kemiska egenskaper

Bland kolegenskaperna kan vi nämna följande:

Kemisk symbol

C.

Atomnummer

6.

Fysikaliskt tillstånd

Fast, under normala förhållanden av tryck och temperatur (1 atmosfär och 25 °C).

färg

Grå (grafit) och genomskinlig (diamant).

Atommassa

12 011 g / mol.

Smältpunkt

500 °C.

Kokpunkt

827 °C.

densitet

2,62 g / cm3.

löslighet

Olösligt i vatten, lösligt i koltetraklorid-CCl4.

Elektronisk konfiguration

1s2 2s2 2p2.

Antal elektroner i yttre skiktet eller valensen

4.

Länkkapacitet

4.

sammanlänkning

Den har förmåga att bilda kemiska föreningar i långa kedjor.

Biogeokemisk cykel

Karboncykeln är en cirkulär biogeokemisk process genom vilken kol kan bytas ut mellan biosfären, atmosfären, hydrokfären och den jordbundna litosfären.

Kunskapen om denna cykliska koldioxidprocess på jorden gör det möjligt att visa mänskliga åtgärder på denna cykel och dess konsekvenser för globala klimatförändringar.

Kol kan cirkulera mellan hav och andra vattenkroppar, liksom mellan litosfären, i mark och under jord, i atmosfären och i biosfären. I atmosfären och hydrokären finns kol i gasform som CO2 (koldioxid).

fotosyntes

Kolet i atmosfären fångas av ekosystemens mark- och vattenorganismer (fotosyntetiska organismer).

Fotosyntes låter en kemisk reaktion mellan CO inträffa2 och vatten, förmedlad av solenergi och klorofyll från växter, för att producera kolhydrater eller sockerarter. Denna process omvandlar enkla molekyler med låg CO-energiinnehåll2, H2O och syre O2, i komplexa molekylära former av hög energi, som är sockerarter.

De heterotrofa organismerna - som inte kan utföra fotosyntesen och som är konsumenterna i ekosystemen - får kol och energi när de matas av producenter och andra konsumenter.

Andning och sönderdelning

Andning och sönderdelning är biologiska processer som frigör kol till miljön i form av CO2 eller CH4 (metan producerad i den anaeroba nedbrytningen, det vill säga i frånvaro av syre).

Geologiska processer

Genom geologiska processer och som en följd av tidens gång kan kolet med anaerob sönderdelning omvandlas till fossila bränslen såsom olja, naturgas och kol. På samma sätt är kol också en del av andra mineraler och bergarter.

Interferens av mänsklig aktivitet

När man använder förbränning av fossila bränslen för energi, återvänder kolet till atmosfären i form av stora mängder CO2 som inte kan jämställas med den naturliga biogeokemiska cykeln av kol.

Detta överskott av CO2 Producerad av mänsklig aktivitet påverkar negativt balansen i kolcykeln och är den främsta orsaken till global uppvärmning.

tillämpningar

Användningen av kol och dess föreningar är extremt varierad. Den mest framstående med följande:

Olja och naturgas

Den huvudsakliga ekonomiska användningen av kol representeras vid användning som fossilt kolväte, såsom metangas och petroleum..

Oljan destilleras i raffinaderier för att erhålla flera derivat, såsom bensin, diesel, fotogen, asfalt, smörjmedel, lösningsmedel och andra, som i sin tur används i den petrokemiska industrin produktion av råvaror för de plaster, gödselmedel, läkemedel och målarfärger , bland annat.

grafit

Grafit används i följande åtgärder:

- Den används vid tillverkning av pennor, blandad med leror.

- Det är en del av tillverkningen av eldfasta tegelstenar och crucibles, värmebeständiga.

- I olika mekaniska anordningar som skivor, lager, kolvar och packningar.

- Det är ett utmärkt fast smörjmedel.

- På grund av dess elektriska ledningsförmåga och dess kemiska inertitet används den vid framställning av elektroder, elektromotorisk kol.

- Den används som moderator i kärnkraftverk.

diamant

Diamant har speciellt exceptionella fysikaliska egenskaper, såsom den högre grad av hårdhet och värmeledningsförmåga som hittills känt.

Dessa funktioner tillåter industriella applikationer i verktyg som används för att göra skärningar och polerinstrument för sin höga slitstyrka.

Dess optiska egenskaper - såsom transparens och förmågan att bryta ner vitt ljus och bryta ljus - ge det många tillämpningar i optiska instrument, till exempel vid tillverkning av linser och prismor.

Den karakteristiska ljusstyrkan som härrör från dess optiska egenskaper är också mycket uppskattad i smycken industrin.

antracit

Antracit har svårt att tända, brinner långsamt och kräver mycket syre. Dess förbränning producerar liten flamma av blekblå färg och utsläpp av mycket värme.

För några år sedan användes antracit i termoelektriska växter och för hushållsuppvärmning. Användningen har fördelar som produktion av litet aska eller damm, liten rök och en långsam förbränningsprocess.

På grund av den höga ekonomiska kostnaden och knappheten har antracit ersatts med naturgas i termoelektriska anläggningar och med elkraft i bostäder.

Stenkol

Kol används som råmaterial för att erhålla:

- Koks, bränsle från masugnar i stålverk.

- Kreosot, erhållen genom att blanda tjärdestillat från kol och användes som skyddande tätningsmedel för trä utsatt för vädret.

- Cresol (kemiskt metylfenol) extraherad från kol och används som desinfektionsmedel och antiseptisk,

- Andra derivat som gas, tjära eller tonhöjd och föreningar som används vid tillverkning av parfymer, insekticider, plast, färger, däck och vägbeläggningar, bland annat.

brunkol

Brunkol representerar ett bränsle av medelkvalitet. Strålen, olika brunkol, kännetecknas av att den är mycket kompakt genom den långa processen med karbonisering och högt tryck, och används i smycken och ornament.

torv

Torv används i följande aktiviteter;

- För tillväxt, stöd och transport av växtarter.

- Som ett organiskt gödningsmedel.

- Som en säng av djur i stall.

- Som bränsle av låg kvalitet.

referenser

  1. Burrows, A., Holman, J., Parsons, A., Pilling, G. och Price, G. (2017). Kemi3: Introduktion av oorganisk, organisk och fysisk kemi. Oxford University Press.
  2. Deming, A. (2010). Kungen av elementen? Nanoteknik. 21 (30): 300201. doi: 10,1088
  3. Dienwiebel, M., Verhoeven, G., Pradeep, N., Frenken, J., Heimberg, J. och Zandbergen, H. (2004). Superlubricity of Graphite. Fysiska granskningsbrev. 92 (12): 126101. doi: 10.1103
  4. Irifune, T., Kurio, A., Sakamoto, S., Inoue, T. och Sumiya, H. (2003). Material: Ultrahård polykristallin diamant från grafit. Nature. 421 (6923): 599-600. doi: 10,1038
  5. Savvatimskiy, A. (2005). Mätningar av smältpunkten för grafit och egenskaperna hos flytande kol (en översyn för 1963-2003). Carbon. 43 (6): 1115. doi: 10,1016