É não metálico e tetravalente – disponibilizando quatro elétrons para formar ligações químicas covalentes. O carbono é um dos poucos elementos conhecidos desde a antiguidade. O carbono é o 15º elemento mais abundante na crosta terrestre e o quarto elemento mais abundante no universo em massa depois do hidrogênio, hélio e oxigênio.
Resumo
| Elemento | Carbono |
| Número atômico | 6 |
| Massa atômica [amu] | 12,0107 |
| Massa atômica [pm] | 69 |
| Densidade em STP [g/cm3] | 2,26 |
| Número de prótons | 6 |
| Número de nêutrons (isótopos típicos) | 12; 13 |
| Número de elétrons | 6 |
| Configuração eletrônica | [Ele] 2s2 2p2 |
| Estados de oxidação | -4; -3 …; + 4 |
| Afinidade eletrônica [kJ/mol] | 153,9 |
| Eletronegatividade [escala de Pauling] | 2,55 |
| Primeira energia de ionização [eV] | 11,2603 |
Número atômico – prótons, elétrons e nêutrons em Carbono
O carbono é um elemento químico com número atômico 6, o que significa que há 6 prótons em seu núcleo. O número total de prótons no núcleo é chamado de número atômico do átomo e recebe o símbolo Z. A carga elétrica total do núcleo é, portanto, +Ze, onde e (carga elementar) é igual a 1,602 x 10-19 coulombs.
O número total de nêutrons no núcleo de um átomo é chamado de número de nêutrons do átomo e recebe o símbolo N. O número de nêutrons mais o número atômico é igual ao número de massa atômica: N+Z=A. A diferença entre o número de nêutrons e o número atômico é conhecido como excesso de nêutrons: D = N – Z = A – 2Z.
Para elementos estáveis, geralmente há uma variedade de isótopos estáveis. Isótopos são nuclídeos que têm o mesmo número atômico e, portanto, são o mesmo elemento, mas diferem no número de nêutrons. Os números de massa de isótopos típicos de carbono são 12; 13.
Massa Atômica do Carbono
A massa atômica do carbono é 12,0107 u.
A massa atômica é a massa de um átomo. A massa atômica ou massa isotópica relativa refere-se à massa de uma única partícula e, portanto, está ligada a um certo isótopo específico de um elemento. A massa atômica é transportada pelo núcleo atômico, que ocupa apenas cerca de 10-12 do volume total do átomo ou menos, mas contém toda a carga positiva e pelo menos 99,95% da massa total do átomo. Observe que cada elemento pode conter mais isótopos, portanto, essa massa atômica resultante é calculada a partir de isótopos de ocorrência natural e sua abundância.
Raio Atômico do Carbono
O raio atômico do átomo de carbono é 69pm (raio covalente).
Deve-se notar que os átomos não possuem um limite externo bem definido. O raio atômico de um elemento químico é uma medida da distância até a qual a nuvem de elétrons se estende do núcleo. No entanto, isso pressupõe que o átomo apresente uma forma esférica, que só é obedecida para átomos no vácuo ou no espaço livre. Portanto, existem várias definições não equivalentes de raio atômico.
Elétrons e configuração eletrônica
O número de elétrons em um átomo eletricamente neutro é o mesmo que o número de prótons no núcleo. Portanto, o número de elétrons no átomo neutro de Carbono é 6. Cada elétron é influenciado pelos campos elétricos produzidos pela carga nuclear positiva e os demais (Z – 1) elétrons negativos no átomo.
Uma vez que o número de elétrons e seu arranjo são responsáveis pelo comportamento químico dos átomos, o número atômico identifica os vários elementos químicos. A configuração desses elétrons segue os princípios da mecânica quântica. O número de elétrons nas camadas eletrônicas de cada elemento, particularmente a camada de valência mais externa, é o principal fator para determinar seu comportamento de ligação química. Na tabela periódica, os elementos são listados em ordem crescente de número atômico Z.
A configuração eletrônica do carbono é [He] 2s2 2p2.
Os estados de oxidação possíveis são -4; -3 …; + 4.
Densidade de Carbono
A densidade do carbono é 2,26 g/cm3.
As densidades típicas de várias substâncias estão à pressão atmosférica.
A densidade é definida como a massa por unidade de volume. É uma propriedade intensiva, que é matematicamente definida como massa dividida pelo volume:
ρ = m/V
Massas Atômicas de Elementos
Raios Atômicos dos Elementos
Densidades de Elementos
Afinidade eletrônica – Carbono
A afinidade eletrônica do carbono é 153,9 kJ/mol.
Em química e física atômica, a afinidade eletrônica de um átomo ou molécula é definida como:
a mudança na energia (em kJ/mol) de um átomo ou molécula neutra (na fase gasosa) quando um elétron é adicionado ao átomo para formar um íon negativo.
X + e – → X – + energia Afinidade = – ∆H
Em outras palavras, pode ser expresso como a probabilidade do átomo neutro ganhar um elétron. Observe que as energias de ionização medem a tendência de um átomo neutro de resistir à perda de elétrons. As afinidades eletrônicas são mais difíceis de medir do que as energias de ionização.
Eletronegatividade do Carbono
A eletronegatividade do carbono é 2,55.
A eletronegatividade, símbolo χ, é uma propriedade química que descreve a tendência de um átomo de atrair elétrons para este átomo. Para isso, uma grandeza adimensional da escala de Pauling, símbolo χ, é a mais utilizada.
A eletronegatividade do carbono é: χ = 2,55
Primeira Energia de Ionização do Carbono
A primeira energia de ionização do carbono é 11,2603 eV.
A energia de ionização, também chamada de potencial de ionização, é a energia necessária para remover um elétron do átomo neutro.
X + energia → X + + e −
onde X é qualquer átomo ou molécula capaz de ser ionizado, X+ é aquele átomo ou molécula com um elétron removido (íon positivo) e e− é o elétron removido.
Um átomo de carbono, por exemplo, requer a seguinte energia de ionização para remover o elétron mais externo.
C + IE → C + + e − IE = 11,2603 eV
Eletronegatividade dos Elementos
Energia de Ionização dos Elementos
Fonte: www.luciteria.com
Outras propriedades do Carbono
