عدد إلكترونات التكافؤ لعنصر الكربون

الكربون (بالإنجليزية: Carbon) هو عنصر كيميائي غير فلزي، ورمزه (C)، وهو يقع في المجموعة 14 من الجدول الدوري، ويرمز لها بالرمز 4A،[١] وتحتوي ذرة الكربون على 6 إلكترونات: 2 منها يوجدان في الغلاف الداخلي (الأساسي) في المدار 1s، و 4 إلكترونات تكافؤ توجد في الغلاف الخارجي في مدار 2s و 2p، بحيث يكون التوزيع الإلكتروني للكربون 1S2 2S2 2p2،[٢][٣] وإلكترونات التكافؤ هي إلكترونات الغلاف الخارجي التي تدخل في تكوين الروابط الكيميائية المختلفة بين الذرات.[٤]


تكافؤ الكربون

تكافؤ الكربون هو 4، إذ يمكن لذرة كربون واحدة أن تصنع أربع روابط تساهمية، وتسمى المركبات الموجودة في الحالة الصلبة، أو السائلة، أو الغازية، التي تحتوي على ذرات كربون مرتبطة تساهميًا في جزيئاتها باسم المركبات العضوية، ويعتمد تكافؤ الكربون على العوامل الآتية:[٥]

  • لإكمال بنية قاعدة الثمانية، إما أن تكتسب ذرة الكربون 4 إلكترونات، أو تفقد 4 إلكترونات.
  • إذا اكتسبت ذرة الكربون إلكترونات، فسيكون من الصعب على النواة الاحتفاظ بأربعة إلكترونات إضافية، لأن ذرة الكربون صغيرة الحجم.
  • إذا فقدت ذرة الكربون إلكتروناتها، فإنه يلزم كمية كبيرة من الطاقة لإزالة هذه الأربعة إلكترونات من النواة.
  • لحل المشاكل السابقة يصنع الكربون 4 روابط تساهمية، ويحقق تكوين الغاز النبيل من خلال مشاركة إلكترونات التكافؤ الخاصة به مع ذرات أخرى.


أهم خصائص عنصر الكربون

الكربون كغيره من العناصر الكيميائية، له عدة خصائص تميزه عن العناصر الأخرى، ومن أهم هذه الخصائص ما يأتي:[٦]

  • العدد الذري: 6.
  • الوزن الذري: 12.0107.
  • الحالة الفيزيائية: صلب في درجة حرارة الغرفة.
  • اللون: أسود أو رمادي.
  • درجة الانصهار: 3550 درجة مؤية.
  • درجة الغليان: 3800 درجة مؤية.
  • الكثافة: 2.2670 جرام/سم3.
  • عدد النظائر: 15، والنظائر الأكثر شيوعًا هي: الكربون 12 (6 بروتونات و6 نيوترونات و6 إلكترونات)، والكربون 13 (6 بروتونات و7 نيوترونات و6 إلكترونات).
  • القوة والمرونة: الكربون مادة أقوى من الفولاذ وأكثر مرونة من المطاط، ويمكن الحصول على كل من الجرافيت الطري المرن، وكذلك الألماس الذي يعد من أقسى المواد في العالم، فقط من خلال إعادة ترتيب ذرات الكربون بطريقة معينة.
  • الموصلية: موصل جيد للحرارة والكهرباء.


استخدامات عنصر الكربون

لعنصر الكبون ومركباته العديد من الاستخدامات، ومن أهم هذه الاستخدامات ما يأتي:[٧]

  • تستخدم الهيدروكربونات كوقود غالبًا، والهيدروكربونات هي سلاسل شديدة الترابط، ومغلقة بواسطة ذرات الهيدروجين، وتسمى سلاسل الكربون- الهيدروجين.
  • يتم استخدام جزء صغير من الهيدروكربونات كمادة وسيطة للصناعات البتروكيماوية التي تنتج البوليمرات، والألياف، والدهانات، والمذيبات، والبلاستيك.
  • يستخدم الكربون غير النقي في صهر المعادن، كما أنه مهم جدًا في صناعات الحديد والفولاذ.
  • يستخدم الجرافيت (وهو مادة ناعمة وسوداء ولامعة) في صناعة أقلام الرصاص، ويستخدم لصنع الفرش في المحركات الكهربائية، وفي بطانات الأفران.
  • يستخدم الفحم المنشط للتنقية والتصفية، وفي أجهزة التنفس الصناعي، وأغطية شفاطات المطبخ.
  • تستخدم ألياف الكربون (وهي مادة قوية جدًا، لكنها خفيفة الوزن) في مضارب التنس، والزلاجات، وقضبان الصيد، والصواريخ، والطائرات.
  • يستخدم الماس الصناعي (وهو مادة صلبة بلورية عديمة اللون وشفافة) لقطع الصخور والحفر.
  • تستخدم أفلام الماس لحماية الأسطح مثل شفرات الحلاقة.

المراجع

  1. ↑ "carbon", britannica. Edited.
  2. ↑ "Valence electron", ucla college. Edited.
  3. ↑ "number of valence electrons in carbon is", toppr. Edited.
  4. ↑ "valence electron", britannica. Edited.
  5. ↑ "What Is The Valency Of Carbon?", byjus. Edited.
  6. ↑ "facts about carbon", live science. Edited.
  7. ↑ "carbon", royal society of chemistry. Edited.