Co to jest węgiel elementarny?
Pierwiastek węgla jest materiałem niemetalicznym, który zawiera sześć elektronów. Węgiel drzewny, forma węgla, był używany od czasów prehistorycznych. Nazwa carbon pochodzi od łacińskiego słowa carbo, co oznacza węgiel drzewny. Węgiel można znaleźć w materiale organicznym, takim jak rośliny i zwierzęta, oraz w materiałach nieorganicznych, takich jak minerały i rudy. Węgiel elementarny odnosi się do nieorganicznych form węgla, które można znaleźć w postaciach krystalicznych i amorficznych.
Postacie krystaliczne mają elementarne atomy węgla ułożone w regularny wzór, podczas gdy atomy węgla w postaciach amorficznych nie mają regularnych wzorów. Dwie krystaliczne formy węgla elementarnego to diamenty i grafit. Diamentowa struktura krystaliczna jest tworzona przez każdy atom węgla, tworząc wiązanie kowalencyjne, dzieląc parę elektronów z czterema innymi atomami węgla. Wiązania kowalencyjne to najsilniejsze wiązania chemiczne znane ludzkości. Diamenty są najtwardszymi znanymi substancjami i najmniej lotnymi o temperaturze topnienia 6 242 ° F (3550 ° C).
Struktura krystaliczna grafitu jest utworzona przez atomy węgla tworzące ścisłe wiązania heksagonalne z innymi atomami w tej samej płaszczyźnie oraz luźniejsze wiązanie między atomami w różnych płaszczyznach. Luźne wiązanie między płaszczyznami sprawia, że grafit jest bardzo miękki i umożliwia stosowanie grafitu jako środka smarnego. W przeciwieństwie do diamentów grafit jest dobrym przewodnikiem elektrycznym.
Przed 1955 r. Wszystkie diamenty pochodziły z naturalnych złóż. W 1955 r. Testy laboratoryjne wykazały, że zastosowanie grafitu pod wysokim ciśnieniem i temperaturą w obecności katalizatora może stworzyć syntetyczne diamenty. Diamenty syntetyczne wykorzystywane są głównie do celów przemysłowych.
Węgiel amorficzny powstaje, gdy materiał zawierający węgiel jest spalany bez wystarczającej ilości tlenu, aby umożliwić całkowite spalenie. Powstały czarny węgiel może być wykorzystywany do tworzenia rdzeni akumulatorów, atramentów, farb i ogniw suchych ogniw, i jest kluczowym elementem w produkcji wyrobów gumowych. Czarny węgiel jest również produktem ubocznym pożarów lasów i niewystarczającego spalania paliw w samochodach, zakładach produkcyjnych i wytwarzaniu energii elektrycznej na bazie węgla. Olej napędowy wytwarza więcej czarnego węgla niż benzyna podczas spalania. Czarny węgiel może powodować problemy zdrowotne i środowiskowe.
Drobnym pyłem, który może powodować problemy zdrowotne, jest amorficzny węgiel elementarny. Astma i przewlekłe zapalenie oskrzeli są powiązane z czarnym węglem i istnieją pewne dowody, że czarny węgiel lub sadza mogą zwiększać ryzyko rozedmy płuc i raka płuc. Czarny węgiel jest również czynnikiem wpływającym na zmianę klimatu. Ponieważ czarny węgiel pozostaje w atmosferze przez wiele tygodni, a nie przez stulecie, w którym dwutlenek węgla jest obecny, zmniejszenie emisji czarnego węgla jest postrzegane jako jeden z najszybszych sposobów ewentualnego ograniczenia skutków globalnej zmiany klimatu.