Standart sıcaklık ve basınçta (STP), karbon , genellikle grafit adı verilen bir katı halinde bulunur. Bununla birlikte, çok yüksek sıcaklık ve basınçlarda karbon, örneğin erimiş lav veya karbondioksit gibi sıvı veya gaz halinde mevcut olabilir.
Aslında bu sadece basit bir cevaptı. Ancak bu konu hakkında konseptinizi çok net hale getirecek bilmeniz gereken birkaç şey daha var.
O halde doğrudan konuya geçelim.
Temel Çıkarımlar: Karbon katı mı, sıvı mı yoksa gaz mı?
- Karbon, güçlü kovalent bağlanma özellikleri ve grafit ve elmastaki atomik yapısı nedeniyle oda sıcaklığında katı halde bulunur.
- Karbon, erimiş demir-karbon alaşımları veya sıvı karbondioksit gibi çok yüksek sıcaklık ve basınçlarda sıvı halde bulunabilir.
- Elmas veya grafit formundaki katı karbon, güçlü kovalent bağlardan dolayı yüksek erime noktasına ve sert bir yapıya sahipken, sıvı karbon daha düşük erime noktasına ve daha az sert bir yapıya sahiptir.
Karbon neden oda sıcaklığında katı halde bulunur?
Karbon, benzersiz atomik yapısı ve bağlanma özellikleri nedeniyle oda sıcaklığında katı halde bulunur. Oda sıcaklığında ve normal atmosferik basınçta, karbon atomları, üst üste binen altıgen halka tabakalarından oluşan, grafit adı verilen bir kristal yapıda birbirine bağlanır.
Grafitteki her karbon atomu, güçlü kovalent bağlarla komşu üç karbon atomuna bağlanır ve bu da çok kararlı ve güçlü bir yapı sağlar. Bu güçlü bağların kırılması önemli miktarda enerji gerektirir; bu nedenle karbon, oda sıcaklığında katı halden sıvı veya gaz haline kolaylıkla değişmez.
Karbonun başka bir şekli de oda sıcaklığında katı olan elmastır. Elmas, her bir karbon atomunun dört komşu karbon atomuna bağlandığı benzersiz tetrahedral bağ yapısı nedeniyle grafitten daha sert ve daha dayanıklıdır. Bu tür bir bağ, grafitten bile daha kararlı olan yoğun, üç boyutlu bir atom ağıyla sonuçlanır.
Özetle karbon, güçlü kovalent bağlanma özellikleri ve en yaygın iki formunun benzersiz atom yapıları nedeniyle oda sıcaklığında katı olarak bulunur: grafit ve elmas.
Karbon sıvı halde var mıdır?
Evet, karbon sıvı halde bulunabilir ancak bunun için çok yüksek sıcaklık ve basınç gerekir.
Sıvı karbonun bir örneği, çelik üretiminde kullanılan erimiş demir-karbon alaşımları formunda ortaya çıkar. Bu işlemde demire yüksek sıcaklıklarda karbon eklenir ve sıvı bir demir ve karbon karışımı elde edilir. Bununla birlikte, bu alaşımlardaki karbon miktarı genellikle ağırlıkça %6,67’den azdır ve erime noktası hala oldukça yüksektir, genellikle 1150 ila 1300°C civarındadır.
Diğer bir örnek ise endüstride ve laboratuvarlarda yaygın olarak kullanılan bir solvent olan sıvı karbondioksittir ( CO2 ). Standart atmosferik basınçta, sıvı karbondioksitin kaynama noktası -78,5°C ve erime noktası -56,6°C’dir. Bununla birlikte, sıvı hale ulaşmak için karbondioksitin yüksek basınç altında, genellikle 5,1 atm’nin üzerinde tutulması gerekir.
Genel olarak karbon, normal koşullar altında genellikle sıvı halde bulunmaz ve sıvı faza ulaşmak için genellikle aşırı sıcaklıklar ve/veya basınçlar gerekir.
Katı karbonun sıvı karbondan farkı nedir?
Katı karbon ve sıvı karbon, fiziksel durum ve moleküler düzenleme açısından farklıdır.
Katı karbon
Katı karbon iki yaygın biçimde bulunur: elmas ve grafit.
Elmas, tetrahedral bir yapıda düzenlenmiş üç boyutlu bir karbon atomu dizisinden oluşurken, grafit, altıgen bir dizide düzenlenmiş karbon atomu katmanlarından oluşur.
Her iki formda da karbon atomları güçlü kovalent bağlarla bir arada tutularak yüksek erime noktasına ve sert yapıya sahip katı bir malzeme elde edilir.
Sıvı karbon
Sıvı karbon ise oluştuğu koşullara bağlı olarak çeşitli formlarda bulunabilir.
Örneğin erimiş demir-karbon alaşımları, karbonun yüksek sıcaklıklarda demirle karıştırıldığı bir tür sıvı karbondur.
Sıvı karbon, endüstride ve laboratuvarlarda yaygın bir çözücü olan sıvı karbon dioksit (CO2) olarak da mevcut olabilir. Sıvı formda, karbon atomları sert kovalent bağlarla bir arada tutulmaz, bunun yerine serbestçe hareket edebilir ve diğer atomlarla etkileşime girebilir, bu da daha düşük erime noktasına ve daha az sert yapıya sahip bir akışkan malzemeyle sonuçlanır.
Özetle, katı karbon ve sıvı karbon, fiziksel durumları, moleküler düzenlemeleri ve erime noktası, sertlik ve akışkanlık gibi özellikleri açısından farklılık gösterir.
daha fazla okuma
Bor katı mıdır, sıvı mıdır yoksa gaz mıdır?
Hidrojen katı mı, sıvı mı yoksa gaz mı?
Cıva katı mıdır, sıvı mıdır yoksa gaz mıdır?
Fosfor katı mı, sıvı mı yoksa gaz mı?
Sodyum katı mı, sıvı mı yoksa gaz mı?