Карбон

діаманти. Деревне вугілля. Пластикові. нафта. Людина. Що їх усіх об’єднує? Усі вони на основі вуглецю. Не рахуючи води в наших тілах, дві третини нашої ваги припадає на атоми вуглецю. А якщо подивитись навколо... ... ви побачите, що вуглець є основою для незліченних речовин. Що такого особливого у вуглецю? Почнемо, як ми зазвичай робимо з хімії - дивлячись на атоми. Атом вуглецю має шість електронів. Чотири з них розташовані у зовнішній електронній оболонці. Атому завжди бажано мати вісім електронів у зовнішній оболонці. Карбон хоче отримати ще чотири електрони від інших атомів. Наче вуглець має чотири плечі, які здатні триматися за інші атоми. Чотири можливі облігації – це більше ніж інші загальні елементи, що зустрічаються в природі. Це робить вуглець універсальним - він може утворювати мільйони різних сполук. Сам по собі вуглець буває в різних формах. Такі як діамант. Алмаз повністю складається з атомів вуглецю. Кожен атом вуглецю пов’язаний з чотирма іншими атомами вуглецю. Всі атоми тримаються один за одного. Це робить алмаз дуже міцним і твердим матеріалом. Найсильніший, що існує в природі. Усі зовнішні електрони замкнені хімічними зв’язками. Жоден електрон не може вільно рухатися. Алмаз зовсім не проводить електрику. Але атоми вуглецю не завжди зв’язані так міцно у всіх напрямках. Це графіт. Це також форма чистого вуглецю. Тут атоми вуглецю утворюють шари. Кожна з шестикутним візерунком, як у сотах. Кожен атом вуглецю зв'язаний лише з трьома іншими атомами вуглецю, залишаючи по одному електрону з кожного атома вільним для руху: Графіт проводить електрику. Кожен шар атома має міцні зв’язки всередині себе, але різні шари утримуються разом слабкими силами притягання. Вони легко зісковзують один з одного, що утворює графіт м'який і пластичний матеріал. Графіт, змішаний з глиною, є матеріалом, який використовується для олівців. Коли ти пишеш олівцем, власне письмо утворене шарами графіту які розмазані на папері. Якби ви могли зняти лише один шар графіту, ви отримаєте лист графену. Це лише один атомний шар за товщиною, це означає, що він дуже легкий. Але також дуже сильний. У майбутньому графен може використовуватися в сенсорних екранах. Або як будівельний матеріал. Існує ще одна форма чистого вуглецю. Він має молекули з приблизно шістдесятьма атомами вуглецю у формі кулі. Ці круглі молекули називаються фулеренами. Їх можна знайти в частинках сажі, наприклад, у свічках. Алмаз, графіт, графен і фулерен всі чисті форми вуглецю. Що робить вуглець таким особливим це здатність утворювати різні сполуки – їх мільйони. Причина, чому так багато комбінацій можливих, – велика кількість можливих зв’язків для кожного атома – їх чотири.