Carbonio

carbonio

carbònio [Der. del lat. carbo -onis "carbone"] [CHF] Elemento chimico di simb. C, numero atomico 6 e peso atomico 12.01, di cui sono noti due isotopi stabili naturali, con numero di massa 12 (abbond. relat. 98.90 %) e 13 (1.10 %), e vari isotopi instabili (v. App. I: VI 658 a), tra i quali partic. importanza nelle scienze biologiche e della Terra è il radiocarbonio 14C, radioattivo beta con tempo di dimezzamento di 5715 anni, che si forma per reazioni nucleari tra l'azoto atmosferico e i neutroni lenti della componente secondaria della radiazione cosmica. Appartiene alla colonna b del IV gruppo, 1° periodo (piccolo) del Sistema periodico degli elementi e si trova sia allo stato libero, sia in combinazione in numerosi composti. Il c. nativo si presenta in tre forme allotropiche: c. amorfo, grafite, diamante (per quest'ultima forma, v. cristallo: II 60 f). È il costituente fondamentale della materia vivente, presente soprattutto in forma organica; si trova in abbondanza nel Sole, nelle stelle e nell'atmosfera terrestre. Il c. puro è inodore, insapore, insolubile nei solventi ma solubile in molti metalli fusi; stabile a temperatura ordinaria, si combina rapidamente ad alta temperatura con ossigeno, zolfo, silicio e molti metalli. Chimicamente, si comporta come un elemento non metallico, tetravalente. ◆ [GFS] [CHF] Ciclo del c.: è il più importante ciclo geochimico della materia vivente. Attraverso il processo della fotosintesi i vegetali assumono l'anidride carbonica dall'atmosfera e costruiscono una serie di composti organici carboidrati, utilizzati poi dalle piante stesse e dagli animali come materiale plastico da costruzione e per la sintesi di altre categorie di composti; durante la respirazione e la decomposizione dei materiali di escrezione e degli organismi morti, l'anidride carbonica ritorna nell'atmosfera mantenendo costante la concentrazione di carbonio (ciclo di Calvin: v. fotosintesi: II 747 c). Una parte del c. sottratto al ciclo biologico va a costituire le rocce carbonatiche e fossili (carbone e petrolio), ritornando poi nell'atmosfera come anidride carbonica attraverso la combustione dei combustibili fossili, la dissoluzione dei carbonati o le eruzioni vulcaniche. ◆ [ASF] Ciclo del c.-azoto (CN), azoto-ossigeno (NO), c.-azoto-ossigeno (CNO): cicli di reazioni nucleari (suggeriti da un'ipotesi di H. Bethe e C. von Weizsäcker, 1938-39) dai quali s'origina l'e-nergia irraggiata dalle stelle : v. nucleosintesi stellare: IV 209 [2.6] e [2.7].

Principali proprietà del carbonio

Configurazione elettronica 1s2 2s2 sp2

Energia di ionizzazione [eV] (I)11.26;(II)24.48

Sez. d'urto di assorb. per

neutroni termici [barn atomo-1] 3.5 10-3

Temp. di sublimaz. (amorfo) [K] 3925 ÷ 3970

Fase diamante

Calore spec. [103 J kg-1 K-1] 0.52 (25 °C)

Coeff. dil. term. lin. [K-1] 10-6 (25 °C)

Durezza [Mohs] 10

Entropia termica [J K-1 mol-1] 2.37 (25 °C)

Massa volumica [103 kg m-3] 3.15÷3.53 (25 °C)

Resistività elettr. [10-8 ž m] 109 ÷ 1022 (0 °C)

Struttura cristallina (298 K) cub.tipo diamante

(par. reticolari in Å) (a=3.567)

Suscett. magn. mol. [10-6 CGSem] -5.9 (25 °C)

Temperatura di fusione [K] 4100 (12.5 GPa)

Fase grafite

Calore spec. [103 J kg-1 K-1] 0.71 (25 °C)

Coeff. dilat. term. lin. [K-1] 7.9 10-6(25 °C)

Durezza [Mohs] 0.5 ÷ 1

Entropia termica [J K-1 mol-1] 5.74 (25 °C)

Massa volumica [103 kg m-3] 1.9÷2.3 (25 °C)

Resistività elettr. [10-8 ž m] 13.75 104(0 °C)

Struttura cristallina (a 298 K) (α) esagonale (β) romboedrica

(par. reticolari in Å) α (a=2.43;c=6.69) β (a=2.43;c=10.06)

Suscett. magn. mol. [10-6 CGSem] -6.0 (25 °C)

Temperatura di sublimazione [K] 3640 ± 25

Temperatura di punto triplo [K]

(graf.-liq.-gas) 3900±50(10.1 MPa)

(graf.-diam.-liq.) 4103÷4203(12÷13GPa)