Süsinik: erinevus redaktsioonide vahel
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
PResümee puudub |
Kruusamägi (arutelu | kaastöö) Süsiniku allotroobid: liitmine ja artikli toimetamine |
||
1. rida:
{{ToimetaAeg|kuu=juuli|aasta=2009}}
{{KeemElem|6|Süsinik|C|12,01115|keMittemetall|2|4|||||}}
[[
a) [[
b) [[grafiit]],
c) heksagonaalne teemant,
11. rida ⟶ 10. rida:
g) amorfne süsinik ja
h) [[süsiniknanotoru]].]]
'''Süsinik''' (keemiline tähis '''C''') on [[mittemetall]]iline [[keemiline element]] [[järjenumber|järjenumbriga]] 6. Ta asub perioodilisustabeli IVA rühmas.
Tal on kaks [[stabiilne isotoop|stabiilset]] [[isotoop]]i [[massiarv]]udega 12 ja 13. Looduses leidub ka [[radioaktiivne isotoop|radioaktiivset isotoopi]] [[süsinik-14]], mille massiarv on 14 ja [[poolestusaeg]] 5700 aastat. Süsinik-14 tekib [[kosmiline kiirgus|kosmilise kiirguse]] toimel õhu[[lämmastik]]ust.
Tema valentskihis on 4 elektroni ja tema elektronkate on kirjeldatav valemiga 1s2 2s2 2p2. Süsinikul on seega kalduvus moodustada 4 sidet või vastaval arvul mitmekordseid sidemeid. Et süsinik moodustab palju vähepolaarseid [[kovalentne side|kovalentseid sidemeid]], on oksüdatsiooniastme määramine sageli raske.▼
▲Süsinikul on kalduvus moodustada 4 sidet või vastaval arvul mitmekordseid sidemeid. Et süsinik moodustab palju vähepolaarseid kovalentseid sidemeid, on oksüdatsiooniastme määramine sageli raske.
Süsinikul on mitmeid [[allotroopia|allotroopseid]] vorme. [[Normaaltingimused|Tavatingimustes]] on neist tuntuimad [[grafiit]], [[tahm]] ja [[teemant]]. Kunstlikult saadud vormideks on [[grafeen]], [[süsiniknanotoru]]d, [[karbüün]]id, [[klaasjas süsinik]] ja [[fullereen]]id.
25. rida ⟶ 22. rida:
Süsinik on oluline element orgaanilistes ühendites ning kesksel kohal [[orgaaniline keemia|orgaanilises keemias]]. Seetõttu nimetatakse seda keemiavaldkonda sageli ka süsinikukeemiaks.
== Süsiniku allotroobid ==
[[Pilt:Diamond Cubic-F lattice animation.gif|pisi|left|Teemanti kritallvõre]]
=== Teemant ===
Süsiniku allotroop [[teemant]] on tuntud kui kõige kõvem looduslik materjal. Heade mehaaniliste omaduste tõttu kasutatakse teda palju tööstuses. Põhjus, miks teemant nii kõva on, seisneb tema võrestruktuuris. Vastavalt valentssidemete teooriale toimub teemandis 2s- ja 2p-orbitaalide segunemine (hübridisatsioon), mille tulemusena moodustavad üks s- ja kolm p-orbitaali neli ekvivalentset sp3-hübriidset orbitaali, mis osutavad tetraeedri eri nurkadesse. Sedasi tekkinud kolmedimensionaalne võre on väga jäik. Sideme pikkus teemanti sp3- orbitaalidega süsinike vahel on 1,56 Å <ref>M. Terrones, „Science and technology of the twenty-first century: synthesis, properties, and applications of carbon nanotubes,“ Annu. Rev. Mater. Res. 33, 419–501 (2003).</ref>.
=== Grafiit ===
[[Pilt:Graphit gitter.png|pisi|Grafiit]]
[[Grafiit|Grafiidis]] on sp2-hübriidsed orbitaalid, mis moodustavad σ-sidemeid. Sellega on iga aatom võrdselt seotud kolme teise süsinikuga. Nende sidemete vahel on xy-tasandil ±120○ nurk ning z telje sihis eksisteerib nõrk π-side. C-C sp2-orbitaali sideme pikkus on 1,42 Å. Kuusnurkne sp2- orbitaalidest sidemete struktuur moodustab tüüpilise grafiidi võre. Pz-orbitaal moodustab nõrga van der Waalsi sideme. Kaugus süsiniku kihtide vahel grafiidis on keskmiselt 3,35 Å. Pz-orbitaali elektronid liiguvad vabalt elektronpilves ja ei kuulu ühelegi kindlale aatomile (nad on delokaliseeritud). Selle tõttu juhib grafiit elektrit. Teemant seevastu käitub isolaatorina, sest kõik valentselektronid on lokaliseeritud sp3-orbitaalis. Grafiiti kasutatakse elektroodides, adsorbendina, pliiatsi südamikes jne. <ref>M. Terrones, „Science and technology of the twenty-first century: synthesis, properties, and applications of carbon nanotubes,“ Annu. Rev. Mater. Res. 33, 419–501 (2003).</ref>
[[Pilt:Amorphous Carbon.png|pisi|left|Amorfne süsinik]]
=== Amorfne süsinik ===
Amorfne süsinik on süsiniku allotroop, millel puudub kaugeleulatuv korrapärane kristalne struktuur. Lokaalne korrapära võib eksisteerida, kuid selles esineb kõrvalekaldeid aatomitevahelistes kaugustes ja/või sidemete nurkades (võrreldes grafiidi või teemanti võrega)<ref>A. D. McNaught, A. Wilkinson, „Amorphous carbon,“ kogumikus IUPAC Compendium of Chemical Terminology, (Royal Society of Chemistry, Cambridge, UK, 1997), lk 477.</ref>. Amorfset süsinikku saadakse peamiselt kolmel erineval viisil: [[keemiline sadestamine aurufaasist|keemilisel aurustus-sadestus meetodil (CVD)]], [[orgaaniliste ühendite lagundamine|orgaaniliste ühendite lagundamisel]], [[erinevate karbiidide selektiivsel söövitamisel]]. Amorfse süsinikuna tuntakse [[tahm|tahma]], [[koks|koksi]] ja [[puusüsi|puusütt]]<ref>„Carbon (C),” kogumikust Encyclopædia Britannica (2011), http://www.britannica.com/EBchecked/topic/94732/carbon.</ref>.
Amorfset süsinikku saab kasutada [[elektrilise kaskikkihi kondensaator|elektrilise kaksikkihi kondensaatorites]], vesiniku salvestamiseks, metaani salvestamiseks, [[liitiumioon patareid|liitiumioon patareides]], süsinik-plaattina katalüsaatori kandjana.
=== Grafeen ===
[[Pilt:GraphenLayer.svg|pisi|Grafeeni struktuur]]
Süsiniku aatomite monokihiti, mis on sp2-sidemetega tihedalt kokku pakitud kahedimensionaalsesse kärgvõresse, nimetatakse [[grafeen]]iks. See on fundamentaalseks ehituskiviks kõigile teistele grafiidsetele materjalidele (0D fullereenidele, 1D nanotorudele, 3D grafiidile). Teoreetiliselt on grafeeni uuritud juba 60 aastat, kuid teda peeti pigem „akadeemiliseks“ materjaliks, mille eksisteerimisse kahedimensionaalsena looduses termodünaamilise ebastabiilsuse tõttu ei usutud. Seda seni, kuni praeguseks juba Nobeli preemia laureaadid Andre Geim ja Konstantin Novoselov selle vaid ühe aatomi paksuse materjali 7 aastat tagasi ootamatult avastasid. Hilisemad eksperimendid on kinnitanud ka relativistliku kondensmaterjaliga seotud teooriat, et selles on laengukandjateks massitud [[Diraci fermionid]] <ref>A. K. Geim, K. S. Novoselov, „The rise of graphene,“ Nat. Mater. 6, 183–191 (2007).</ref>.
=== Fullereenid ===
[[Pilt:Fullerene-C60.png|pisi|Fullereen]]
[[Fullereen]]id on ainult süsinikust koosnevad individuaalsed mitmetahulised molekulid. Kinniste keradena eristuvad nad teistest süsiniku allotroopidest, sest neid ei saa vaadelda lõputute süsteemidena nagu [[teemant|teemanti]], [[grafiit|grafiiti]] või [[grafeen|grafeeni]]. C60 struktuur (ikosaeedriline rotatsiooni- ja peegelsümmeetriaga) sisaldab kahte eri tüüpi C-C sidemeid: lühemaid sidemeid (kaksiksidemed), mis on kuusnurga ühisteks servadeks (6-6 sidemed) ja pikemaid sidemed (üksiksidemed), mis tekivad kuusnurkade ja viisnurkade segunemisel (6-5 sidemed). C60 ja C70 fullereenides on enamus sidemetest 6-6 sidemed <ref>N. F. Goldshleger, „Fullerenes and fullerene-based materials in catalysis,“ Chem. Phys. 9:3, 255–280 (2001).</ref>. Fullereeni molekul on suurusjärgus 0,5 nm (C36) kuni 1,2 nm (C176) <ref>A. Goel et al., „Size analysis of single fullerene molecules by electron microscopy,“ Carbon 42, 1907–1915 (2004).</ref>.
==Vaata ka==
*[[Asümmeetriline süsinik]]
33. rida ⟶ 52. rida:
*[[Karbonaadid]]
*[[Süsiniku jalajälg]]
== Viited ==
{{Viited}}
== Välislingid ==
| |||