Karbon (C) – grunnstoff nummer 6

Karbon (C) er et ikke-metall med atomnummer 6 og fire valenselektroner. Evnen til å danne fire kovalente bindinger gjør karbon til grunnlaget for organisk kjemi, samtidig som ulike bindingstyper gir allotroper med svært forskjellige egenskaper.

Fakta om karbon

• Symbol: C
• Atomnummer: 6
• Atommasse: 12,011 u
• Gruppe: 14
• Periode: 2
• Blokk: p-blokk
• Kategori: ikke-metall
• Tilstand ved romtemperatur: Fast stoff
• Smeltepunkt: Ukjent
• Kokepunkt: Ukjent
• Elektronkonfigurasjon: [He] 2s2 2p2
• Elektronegativitet: 2,55

Egenskaper

Karbon er ikke-metall med atomnummer 6 og atommasse 12,011 u. Ved romtemperatur er karbon fast stoff. Elektronkonfigurasjonen [He] 2s2 2p2 plasserer grunnstoffet i p-blokken og gruppe 14.

Elektronkonfigurasjon

Elektronkonfigurasjonen [He] 2s² 2p² betyr at karbon har fire elektroner i ytterste skall. Karbon oppnår vanligvis stabile elektronstrukturer ved å dele elektroner i kovalente bindinger, ikke ved å danne enkle C⁴⁺- eller C⁴⁻-ioner.

Valenselektroner og ioner

Karbon har fire valenselektroner. Det kan danne enkelt-, dobbelt- og trippelbindinger og bygge kjeder, ringer og tredimensjonale nettverk.

Enkle C⁴⁺- og C⁴⁻-ioner er ikke typiske i vanlig kjemi. Karbon finnes hovedsakelig i kovalente forbindelser og i sammensatte ioner som karbonat, CO₃²⁻.

Oksidasjonstall

• −4, for eksempel i CH₄
• +2, for eksempel i CO
• +4, for eksempel i CO₂

Reaksjoner og modeller

• C + O₂ → CO₂ – Ved fullstendig forbrenning oksideres karbon til karbondioksid. Karbon går fra oksidasjonstall 0 til +4.
• 2 C + O₂ → 2 CO – Ved begrenset tilgang på oksygen kan ufullstendig forbrenning gi karbonmonoksid, der karbon har oksidasjonstall +2.

Viktige forbindelser

• CO₂ – karbondioksid
• CO – karbonmonoksid
• CH₄ – metan
• CO₃²⁻ – karbonat

Hva brukes karbon til?

• Stål og andre legeringer
• Aktivt kull til rensing
• Grafitt i blyanter og elektroder
• Diamant i verktøy

Karbon i Kjemi 1

Karbon er sentralt i bindingstyper, forbrenning, støkiometri og organisk kjemi. Diamant, grafitt og grafen viser at samme grunnstoff kan få svært ulike egenskaper når atomene bindes sammen på ulike måter: diamant har et tredimensjonalt nettverk, mens grafitt har lag med delokaliserte elektroner og kan lede strøm.

Karbon i Kjemi 2

I Kjemi 2 møter du karbon videre i organisk syntese, reaksjonstyper og redoks. Oksidasjonstallene fra −4 til +4 gjør karbon nyttig når du skal følge elektronoverføring i organiske og uorganiske reaksjoner.

Oppgaver

1. Hvor mange valenselektroner har karbon, og hvorfor danner karbon oftest kovalente bindinger?
   Løsningsidé: Bruk elektronkonfigurasjonen [He] 2s² 2p². Fire elektroner mangler for fullt oktett, så deling av elektroner er vanligvis mer realistisk enn å danne C⁴⁺ eller C⁴⁻.
2. Bestem oksidasjonstallet til karbon i CH₄, CO og CO₂.
   Løsningsidé: Bruk at H vanligvis er +1 og O vanligvis er −2, og at summen av oksidasjonstallene i et nøytralt molekyl er 0.
3. Forklar hvorfor grafitt leder elektrisk strøm bedre enn diamant selv om begge består av karbon.
   Løsningsidé: Sammenlign binding og elektronstruktur: grafitt har delokaliserte elektroner i lagene, mens elektronene i diamant er bundet i et tredimensjonalt nettverk.

Visste du at …

Diamant og grafitt består av nøyaktig samme atomer – bare bundet sammen på ulik måte.