kémiai képlet

C

témák

háttér
alapvető információk a szén
előfordulása szén
szén és a nanotechnológia
izotópok
termelés szén
egészségügyi szempontok szén
legfontosabb tulajdonságai szén
Alkalmazások szén

háttér

Az őskori napok óta az emberek tisztában vannak a szén jelenlétével. Amikor a barlanglakók tüzet gyújtottak, látták a füst képződését. A fekete füst színe az el nem égett anyagok szénrészecskéire utal.

később olajat használtak a lámpák üzemanyagaként. Az olaj elégetése szén felszabadulását eredményezte, amely Kormos burkolatot képezett a lámpa belsejében. Ez a kormos burkolat lámpafekete néven vált ismertté. A lámpafeketét balzsamgumival vagy olívaolajjal keverték, hogy tintát készítsenek.

a szén a szén leggyakoribb formája. A levegő, különösen az oxigén hiányában hevített fa szén képződését eredményezi. Antoine Ferchault Reaumur francia fizikus felismerte, hogy a szén elem lehet, és 1722-ben publikálta ezt a munkát. A szén hivatalos besorolása a 18.század végén történt. Eredetileg Karbonnak nevezték el a szén korábbi Latin kifejezése alapján, szén.

közel tízmillió szénvegyület létezik, és a szerves kémia a kémia egyik ága, amely ezeknek a szénvegyületeknek a tanulmányozásával foglalkozik. Az alábbiakban néhány gyakori szénvegyület található:

• Acetic acid (CH3COOH)
• Ethyl alcohol (C2H5OH)
• Acetylene (C2H2)
• Benzene (C6H6)
• Methane (CH4)
• Ethylene (C2H4)
• Carbon tetrachloride (CCl4)
• Chloroform (CHCl3)
• Carbon dioxide (CO2)
• Carbon monoxide (CO)
• Carbon disulfide (CS2)

Basic Information of Carbon

Table 1. Basic Properties of Carbon

Occurrence of Carbon

Almost 18% of an individual’s body weight is due to carbon. A szén a második leggyakoribb elem az emberi testben, a negyedik leggyakoribb elem a Naprendszerben, a hatodik leggyakoribb elem az univerzumban és a 17.leggyakoribb elem a földkéregben. A szén olyan ásványi anyagokban fordul elő, mint a magnézium (MgCO3) és a kalcium-karbonát (CaCO3), és ritkán fordul elő grafitként és gyémántként. A szén a légkörben jelen lévő szén-dioxid (CO2) formájában is előfordul. Bár a szén-dioxid a légkörnek csak egy kis részét teszi ki, nagyon fontos gáz, mivel fotoszintézishez használják. Néhány fajta szén szinte tiszta szén. A földgáz, a szén és az olaj szénnel rendelkezik. A földgáz és az olaj mind szénhidrogének, amelyek hidrogénből és szénből készült vegyületek.

szén és nanotechnológia

míg allotropes szén, mint a grafit és a gyémánt már évszázadok óta ismert más allotropes, mint a szén nanocsövek, grafén és buckminsterfullerene fedeztek fel újabban. Ezek jelentős szerepet játszottak a nanotechnológia területén.

alapfogalmakban úgy írhatók le, mint:

• grafén-egyetlen szénatomlemez, amely hatszög mintázatban van elrendezve, úgy, hogy az összes szénatom 3 másik szénatomhoz kötődik
• szén nanocsövek– grafénlemezből készült cső (egyfalú szén nanocsövek). A variációk közé tartoznak az egyik vagy mindkét végén lezárt csövek, valamint a grafénlemezek hengerlésével készített csövek, amelyek több réteg vastagok (többfalú szén nanocsövek).
• Buckminsterfullerene-más néven buckyballs, általában 60 szénatomból állnak össze, hogy gömb alakú szerkezetet képezzenek 20 hatszögletű és 12 ötszögletű arccal.

izotópok

a szén-12, a szén-13 és a szén-14 a szén három természetes izotópja.

a szén-14 radioaktív anyag, amelyet tárgyak, pl. acéllemezek vastagságának mérésére használnak. Azt is használják a “szén társkereső” Régészeti minták, ahol a tudósok a felezési ideje a szén-14 korának meghatározására minták.

szén előállítása

a grafit, a gyémánt és más szénformák közvetlenül bányákból származnak. Szintetikus gyémántok akkor állíthatók elő, ha a tiszta szén rendkívül magas hőmérsékletnek és nyomásnak van kitéve. Ma az összes gyémánt körülbelül 1/3-át szintetikusan állítják elő.

A szén egészségügyi vonatkozásai

a szén elengedhetetlen az élethez, és az élő szervezetben szinte minden molekula tartalmaz szenet. A szénnek néhány rossz hatása van az élő szervezetekre is. A fekete tüdő például a szénbányászoknál kialakult betegség. A bányász tüdejében fekete szín alakul ki, amelyet akkor okoz, amikor a bányász belélegzi a szénport. Ez a szénpor blokkolja azokat a kis lyukakat, amelyeken keresztül az oxigén belép a tüdőbe, ami légzési nehézséget okoz, ami a legrosszabb esetben halálhoz vezethet.

A szén legfontosabb tulajdonságai

• a levegőben szén-monoxid és szén-dioxid keletkezik.
• a szén reagál az oxigénnel, de nem reagál és nem oldódik savakban, vízben és más hasonló anyagokban.
• a szén képes hosszú láncok kifejlesztésére, amelyek gyakorlatilag végtelenek. Például a műanyag molekuláknak hosszú szénatomláncuk van, amelyek egymáshoz kapcsolódnak, és néhányuk oldalláncokkal is rendelkezik.
• a szén számos allotrop formában van jelen. A grafit és a gyémánt olyan allotropok, amelyek kristályos szerkezettel rendelkeznek. A kristályos szerkezetek nélküli allotropok vagy alak nélkül, vagy amorfak.
• a koksz, a szén, a szén allotropok és a lámpafekete nem kristályos allotropok.

A szén alkalmazása

a grafit és a gyémánt a szén két fontos allotrópja, amelyek széles körben alkalmazhatók.

A gyémántok drágák és vonzóak, ezért használják a csúcsminőségű ékszerekben. Az ipari gyémántokat üvegek vágására, polírozására és őrlésére használják rendkívüli keménységük miatt.

grafit használt:

• atomerőművek, hogy segítsen lassítani a neutronok egy nukleáris reakció
• grafit használt ólom ceruzák
• grafit használják kenőanyagként gépek és mechanikai alkatrészek
• grafit tűzálló anyagokat használnak, ha nem nedvesítő kemence bélés van szükség, és az oxidáció nem probléma pl. az alumíniumgyártásban és a vákuumkemencékben a

amorf szén számos alkalmazást is talál, mint például:

• gumi gumiabroncsok
• tinták
• pigmentek
• Fonográf felvételek
• kályha lengyel
• írógép szalagok.