BW Professional Cutter Expert www.tool-tool.com

Bór → Szén → Nitrogén C ↓ Si Teljes tábla
Általános
Név, vegyjel, rendszám	Szén, C, 6
Kategória	Nemfémek
Csoport, periódus, mező	14 (IVA), 2, p
Sűrűség, keménység	2267 kg/m3, 0,5 (grafit) 10 (gyémánt)
Megjelenés	fekete (grafit) színtelen (gyémánt)
Atomi jellemzők
Relatív atomtömeg	12,0107 u
Atomsugár (számított)	70 (67) pm
Kovalens sugár	77 pm
van der Waals sugár	170 pm
Elektronszerkezet	[He]2s22p2
e- energiaszintenként	2, 4
Oxidációs állapotok (oxid)	4, 2 (gyenge sav)
Kristályszerkezet	hexagonális (grafit)
Fizikai jellemzők
Halmazállapot / Mágnesség	szilárd / nem mágneses
Olvadáspont	3773 K (3500 °C)
Forráspont	5100 K (4827 °C)
Moláris térfogat	5,29 ·10-6 m3/mol
Párolgáshő	355,8 kJ/mol
Olvadáshő	ismeretlen (szublimál)
Gőznyomás	0 (?) Pa
Hangsebesség	18350 m/s (293,15 K)
Egyéb
Elektronegativitás	2,55 (Pauling skála)
Fajlagos hőkapacitás	710 J/(kg·K)
Elektromos vezetőképesség	0,061 · 106/m Ω
Hővezetési képesség	129 W/(m·K)
1. ionizációs potenciál	1086,5 kJ/mol
2. ionizációs potenciál	2352,6 kJ/mol
3. ionizációs potenciál	4620,5 kJ/mol
4. ionizációs potenciál	6222,7 kJ/mol
5. ionizációs potenciál	37831 kJ/mol
6. ionizációs potenciál	47277 kJ/mol
Legstabilabb izotópok
izo T.E. fel. idő B.m. B.E. (MeV) B.t. 12C 98,9% C stabil 6 neutronnal 13C 1,1% C stabil 7 neutronnal 14C {nyomokban} 5730 év β- 0,156 14N
A táblázatban SI mértékegységek szerepelnek. Ahol lehetséges, az adatok normálállapotra vonatkoznak. Az ezektől való eltérést egyértelműen jelezzük.

A szén a periódusos rendszer egy kémiai eleme. Vegyjele C, rendszáma 6. A IV. főcsoportba, a nemfémek közé tartozik. Négy vegyértékű, a természetben nagy mennyiségben előforduló elem. Több allotróp módosulata is létezik: legjelentősebbek a grafit, a gyémánt és a fullerének.

• A gyémánt a legkeményebb ismert ásvány. Az sp³-hibridizáció során négy, egyenértékû sp3 hibridpálya jön létre, úgy, hogy a szénatom egy szabályos tetraéder középpontjában helyezkedik el és a kötések a tetraéder csúcsai felé mutatnak. Széles tiltott sávú félvezető.
• A grafit egyike a legpuhább anyagoknak. Az sp²-hibridizáció során csak három elektron vesz részt a kötések kialakulásában, ezek három, ugyanabban a síkban, egymástól 120°-ra elhelyezkedő kötést eredményeznek, míg a negyedik elektron a síkra merőleges pályán helyezkedik el. A három egymással 120° szöget bezáró kötés eredményezi a grafit, hatszöges rétegekből felépülő, „méhsejt-szerű” atomi elrendeződését.
• A fullerének nanométer nagyságrendű molekulák. Legegyszerűbb formájában 60 szénatom grafitréteget alkot, ami 3 dimenzióban meg van hajlítva, futball-labda alakra.

Az állati szén apró grafitszerű részekből áll. Ezek véletlenszerűen oszlanak el, a struktúra egésze tehát izotrópikus.

Az úgynevezett 'üveges szén' izotrópikus, és az üveghez hasonló tulajdonságokat mutat. A grafitrétegek nem úgy rendeződnek benne, mint a sima grafitban, hanem össze vannak gyűrődve mint egy összegyűrt papíros.

A szénszál az üveges szénre hasonlít. Különleges kezeléssel (a szálak nyújtása és karbonizációja) a szén síkjait a szál irányába lehet rendezni. A szál tengelyére merőlegesen egyáltalán nem rendeződnek szénsíkok. Ennek eredményeként a szénszál szakítószilárdsága az acélénál is nagyobb lehet.

A szén minden szerves élő anyagban előfordul, és a szerves kémia alapját képezi. Jellemző kémiai tulajdonsága, hogy önmagával és más elemekkel a vegyületek széles skáláját képes kialakítani, jelenleg közel 10 millió szénvegyületet ismerünk. Ha oxigénnel egyesül, szén-dioxid keletkezik, ami a növények fejlődéséhez alapvető fontosságú. Hidrogénnel szénhidrogéneket képez, amiket az ipar elsősorban állati maradványból képződött energiaforrások (pl. kőolaj) formájában hasznosít. Oxigénnel és hidrogénnel zsírsavakat, észtereket is alkot. A szén-14 izotópot a radiokarbon kormeghatározásban használják.

[szerkesztés] Jellemzői

A szén több szempontból is figyelemreméltó elem. Különböző formái között megtalálható az ember által ismert egyik legpuhább (grafit) és legkeményebb (gyémánt) anyag is. Ezentúl, könnyen létesít kémiai kötést más kis atomokkal, beleértve más szénatomokat, kis mérete pedig többszörös kötések kialakítására is alkalmassá teszi. Ezen tulajdonságai miatt több mint 10 millió különböző vegyületet alkot. A szénvegyületek a földi élet alapjául szolgálnak, és a szén-nitrogén ciklus során a Nap és más csillagok energiatermelésében is részt vesz.

A Nagy Bumm során nem keletkeztek szénatomok, mivel azok csak alfarészecskék (hélium atommagok) hármas ütközése során jöhetnek létre. Az univerzum kezdetben túl gyorsan tágult és hűlt le ahhoz hogy ez megtörténhessen. Termelődik viszont szén felszálló ágban lévő csillagok belsejében, ahol a három alfás (vagy Salpeter-) ciklus során a hélium atommag alakul nagyon rövid időre berilliummá, majd szénné.

[szerkesztés] Felhasználása

A szén minden ismert élet alapja, enélkül az élet – ahogy mi ismerjük – nem létezhetne. A gazdaság a szenet főleg mint ásványi szén használja. Elsősorban elektromos energia elállítására a széntüzelésű erőművekben. De nagymennyiségű szén kell a vasolvasztókban, ahol a szén égése a magas hőmérsékletet szolgáltatja, és egyidejűleg kiredukálja a vasat a vasércből. A világon ma évente kb. 4.5 milliárd tonna szenet bányásznak (2007). Kényelmes fosszilis tüzelőanyagok a szénhidrogének (földgáz, nyersolaj). A nyersolajból az olajipar benzint, gázolajat, kerozint, kenőolajokat stb. állít elő a lepárlóüzemekben. A nyersolaj képezi az alapját számos szintetikus anyagnak, amiket összefoglalóan műanyagoknak hívunk.

Egyéb felhasználásai:

• ¹⁴C-izotópot (felfedezése: 1940. február 27.) használnak a radiokarbon kormeghatározásban
• Egyes füstdetektorok kis mennyiségű radioaktív szénizotópot tartalmaznak ionizáló sugárzásforrásként. (A legtöbb ilyen detektor amerícium-izotópot használ.)
• a grafitot agyagásványokkal vegyítve a ceruzabél anyagát kapjuk
• az ékszergyémántot díszítésre használják
• az ipari gyémánt keménysége miatt fúró, vágó ill. csiszoló anyag
• szenet adnak a nyersvashoz az acél előállítása során
• grafitot használnak némelyik típusú atomerőmű (Csernobil) moderátor anyagaként
• az orvosok széntablettát adnak mérgezések esetén, mert jól megköti a mérgeket

A fullerének kémiai és szerkezeti tulajdonságai ígéretes jövőt jósolnak neki a nanotechnológiában (szén nanocsövek).

[szerkesztés] Története

A faszenet az emberiség már a történelem előtti időkben ismerte, szerves anyagok oxigénhiányos égetésével állította elő. A gyémántot is régóta nagy becsben tartják. A legfrissebb szén-módosulatot, a fulleréneket az 1980-as években fedezték fel.

[szerkesztés] Allotróp módosulatai

A szénnek legalább négy allotróp alakjáról tudunk: amorf szén, grafit, gyémánt és a fullerének. 2004. március 22-én jelentették be egy ötödik alak létezését: [1][2].

Az amorf alak lényegében megegyezik a grafittal, de nincsen kristályos makroszerkezete. Ehelyett porszerű anyag, ami a faszén fő alkotóelemét adja.

Normál légköri nyomáson a szén grafit alakban létezik, ilyenkor minden atomja három vele egy síkban lévő atomhoz kötődik, és így egymásba fonódó hatszögű gyűrűket alkotnak, hasonlóan az aromás szénhidrogénekhez. A grafit hexagonális (alfa-grafit) és rombohedrális (béta-grafit) rendszerben kristályosodhat. A természetben található grafit max. 30%-ot tartalmaz a béta-formából, míg a mesterségesen előállított grafit egyáltalán nem tartalmaz. Az alfa-grafitból bétát előállítani mechanikai kezeléssel lehet, a béta-grafit pedig 1000 °C fölé hevítve visszaalakul alfa-grafittá.

Delokalizált pi-mezője miatt a grafit vezeti az elektromosságot. Mivel a grafit puha, és rétegeit csak a van der Waals-erő tartja össze, jól hasítható.

Igen nagy nyomáson keletkező allotróp szénmódosulat a gyémánt, melyben minden szénatom egy szabályos tetraéder középpontjában helyezkedik el, és a kötések a tetraéder csúcsai felé mutatnak. A szén-szén kötés ereje miatt a bór-nitriddel együtt a legnagyobb a keménysége az ismert anyagok között. Szobahőmérsékleten észrevehetetlenül lassan a stabilabb grafit-alakba megy át.

A fulleréneknek grafithoz hasonló a szerkezetük, de nem tisztán hexagonálisak, hanem öt- és hétszögeket is tartalmaznak, amiktől a grafit síkja szferikus, elliptikus vagy hengeres alakban torzul. Kémiai tulajdonágaikat még nem ismerjük tökéletesen. Nevüket Buckminster Fullerről kapták.

[szerkesztés] Szén megoszlása

[szerkesztés] Szén megoszlása a világon (2006)

[szerkesztés] Szén használata a világon (2006)

(forrás: National Geographic Magyarország, 2006.márc.)

BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 TEL:+886 4 24710048 / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、Carbide end mill、Aerospace cutting tool、Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS tool、DIN tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.