פחמן – הבדלי גרסאות

פחמן
	חנקן - פחמן - בור
; 6	C
נתונים בסיסיים
מספר אטומי	6
סמל כימי	C
סדרה כימית	אל-מתכת
מראה
	שחור (גרפיט); חסר צבע (יהלום)
תכונות אטומיות
משקל אטומי	12.0107 u
רדיוס ואן דר ואלס	170 pm
סידור אלקטרונים ברמות אנרגיה	2, 4
קונפיגורציה אלקטרונית	1s² 2s² 2p²
דרגות חמצון	−4, 2, 3, 4, 1, −2, −1, −3, 0
תכונות פיזיקליות
צפיפות	2267 kg/m3
מצב צבירה בטמפ' החדר	מוצק
נקודת רתיחה	5100K (4827°C)
נקודת התכה	3823K (3550°C)
לחץ אדים	0Pa ב-K
מהירות הקול	18350 מטר לשנייה ב-K
שונות
אלקטרושליליות	2.55
קיבול חום סגולי	710 J/(kg·K)
מוליכות חשמלית	0.061 × 106/m·Ω
מוליכות חום	129 W/(m·K)
אנרגיית יינון ראשונה	1086.5 kJ/mol
מבנה גבישי	המערכת הגבישית ההקסגונלית
היסטוריה
מגלה	אנטואן לבואזיה
תאריך גילוי	1789
נקרא על שם	פחם (לטינית)

עיון אינטראקטיבי בהיסטוריה

→ העריכה הקודמת העריכה הבאה ←

תוכן שנמחק תוכן שנוסף

חזותיקוד ויקי

בשורה

גרסה מ־14:32, 12 באוקטובר 2018

פחמן (Carbon) הוא יסוד כימי אל-מתכתי שסמלו הכימי C ומספרו האטומי 6. בעל מספר ערכיות 4, והוא מופיע בכמות רבה בטבע. הפחמן הוא אחד ממרכיבי היסוד של כל החומרים האורגניים בגוף החי.

סיכום

פחמן טהור מופיע בשתי צורות נפוצות בטבע:

יהלום - המינרל הטבעי הקשה ביותר המוכר לאדם, מסודר במבנה ארבעוני - כל פחמן יוצר ארבעה משולשים תלת-ממדיים זהים המקושרים בקשרים קוולנטיים.
גרפיט - אחד מהחומרים הרכים ביותר, מסודר במבנה מישורי דו-ממדי, כל פחמן מקושר ל-3 פחמנים נוספים בקשר קוולנטי במבנים משושים (דבר היוצר את שכבות הגרפיט). גרפיט, על אף היותו אל-מתכת, מסוגל להוליך חשמל במבנה זה.

ובמספר מופעים פחות שכיחים הניתנים לייצור במעבדה:

פולרן - הידוע גם בשם C60. בעל מבנה מולקולרי של כדור-רגל המורכב מ-60 אטומי פחמן המקושרים זה אל זה בקשרים קוולנטיים.
ננו-צינורית פחמן - צינורות בעלי קוטר זעיר של ננומטרים בודדים הנוצרים כתוצאה מסגירה של משטחי גרפיט. חומר זה הוא בעל חוזק וגמישות מהחזקים הקיימים בטבע ובעל תכונות של הולכת חשמל.

הפחמן הוא אבן הבניין של החיים על פני כדור הארץ, ובעל חלק מרכזי בתהליכים רבים בכוכב הלכת שלנו. תרכובות פחמן מסייעות בויסות הטמפרטורה על פני כדוה"א, מרכיבות את המזון המקיים אותנו ואת הדלק בו אנו משתמשים בתעשייה בתחבורה ולשם הפקת חשמל. מרבית הפחמן בכדוה"א נאגר בסלעים ובמשקעים בקרקעית האוקיינוסים. יתר הפחמן נמצא במימי האוקיינוסים, באטמוספירה ובתרכובות אורגניות המרכיבות את כל היצורים החיים. הפחמן נע ממאגר אחד לשני במגוון של מנגנונים היוצרים יחדיו את מחזור הפחמן.

שימושים

פחמן 14 - גילויו של איזוטופ ¹⁴C ב־27 בפברואר 1940 עזר לפתח את שיטת תיארוך הפחמן.
שילוב פחמן בצורת גרפיט עם חרסית לשימוש בעפרונות.
ייצור פלדה על ידי הוספת פחמן לברזל.
בכורים גרעיניים נעזרים במוטות פחמן לשליטה בתגובת השרשרת.
משתמשים בגרפיט בצורת אבקה קרושה בבישול, אמנות ועוד.
גלולות או אבקת פחם מנוצלות ברפואה על-מנת לספוג רעלים וארס ממערכת העיכול.
פחמן-12 משמש כייחוס, על-פיו מחושבות המסות האטומיות של כל גרעיני האטומים.

איזוטופי פחמן

היסטוריה ואטימולוגיה

מקור השם האנגלי - carbon בא מהמילה הלטינית carbo, שפירושה פחם ופחם עץ.^[1] מכאן גם בא המקור לשם הצרפתי של הפחמן - charbon, שפירושו פחם עץ. בגרמנית, הולנדית ודנית, הפחמן נקרא koolstof, Kohlenstoff ו-kulstof בהתאמה, כולן בעלות משמעויות דומות המתפרשות כחומר-פחם.

בשנת 1722, רנה אנטואן פרשו דה ראומיר הראה כי ברזל הופך לפלדה באמצעות קליטת חומרים מסוימים, שהוכרו כפחמנים.^[2] בשנת 1772, הראה אנטואן לבואזיה כי יהלומים הם צורה של פחמן בכך ששרף דוגמיות פחמן ויהלום והראה כי אף אחד מהחומרים לא הפיק מים וששניהם משחררים את אותה הכמות לגרם אחד של פחמן דו-חמצני. קרל וילהלם שלה גילה שגרפיט, שהיה ידוע כצורת עופרת, הוא בעצם סוג של פחמן.^[3] בשנת 1779, הוכיחו המדענים הצרפתים קלוד לואי ברטולה, גספאר מונז' וא. ונדרמונד כי חומר זה הוא פחמן.^[4] בפרסומם הם הציעו את השם carbone (בלטינית: carbonum) ליסוד זה. אנטואן לבואזיה רשם את הפחמן כיסוד בספר הלימוד שכתב בשנת 1789.^[3]

ראו גם

תיארוך פחמן-14

קישורים חיצוניים

יסוד הפחמן (באנגלית)
חומר רב ומקיף על פחמן, כולל מצגות תלת ממדיות (באנגלית)
פחמן - הצורה השלישית
מאיר ברק, כיצד יהלום וגרפיט עשויים מפחמן אך תכונותיהם כה שונים?, במדור "שאל את המומחה" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 2 ספטמבר 2009

הערות שוליים

^ המילון האנגלי המקוצר של אוקספורד
^ Ferchault de Réaumur, R-A (1722). L'art de convertir le fer forgé en acier, et l'art d'adoucir le fer fondu, ou de faire des ouvrages de fer fondu aussi finis que le fer forgé (English translation from 1956).
^ ¹ ² Senese, Fred. "Who discovered carbon?". Frostburg State University.
^ Federico Giolitti (1914). The Cementation of Iron and Steel. McGraw-Hill Book Company, inc..

[1] המילון האנגלי המקוצר של אוקספורד

[2] Ferchault de Réaumur, R-A (1722). L'art de convertir le fer forgé en acier, et l'art d'adoucir le fer fondu, ou de faire des ouvrages de fer fondu aussi finis que le fer forgé (English translation from 1956).

[הערה_א-3] ¹ ² Senese, Fred. "Who discovered carbon?". Frostburg State University.

[4] Federico Giolitti (1914). The Cementation of Iron and Steel. McGraw-Hill Book Company, inc..

[1]

[2]

[3]

[4]

@@ שורה 1: / שורה 1: @@
 {{יסוד כימי
-|שם=פחמן
+| שם = פחמן
-|שכן מימין=[[חנקן]]
+| שכן מימין = [[חנקן]]
-|שכן משמאל=[[בור (יסוד)|בור]]
+| שכן משמאל = [[בור (יסוד)|בור]]
-|שכן מלמעלה=
+| שכן מלמעלה =
-|שכן מלמטה=[[צורן|Si]]
+| שכן מלמטה =
-|תמונת טבלה מחזורית=[[קובץ:C-TableImage.png|250px]]
+| תמונת טבלה מחזורית = [[קובץ:C-TableImage.png|250px]]
-|צבע רקע=#a0ffa0
+| צבע רקע = #a0ffa0
-|מספר אטומי=6
+| מספר אטומי = 6
-|סמל כימי=C
+| סמל כימי = C
-|סדרה כימית=[[אל-מתכת]]
+| סדרה כימית = [[אל-מתכת]]
-|צפיפות=2267
+| צפיפות = 2267
-|מראה=שחור ([[גרפיט]]); חסר צבע ([[יהלום]])
+| מראה = שחור ([[גרפיט]]); חסר צבע ([[יהלום]])
-|תמונה=[[קובץ:Diamond-and-graphite-with-scale.jpg|280px]]
+| תמונה = [[קובץ:Diamond-and-graphite-with-scale.jpg|280px]]
-|משקל אטומי=12.0107
+| משקל אטומי = 12.0107
-|רדיוס ואן דר ולס=170
+| רדיוס ואן דר ולס = 170
-|רמות אנרגיה=2, 4
+| רמות אנרגיה = 2, 4
-|מצב צבירה=מוצק
+| מצב צבירה = מוצק
-|יחידות לטמפרטורה=K
+| יחידות לטמפרטורה = K
-|טמפרטורת היתוך=3823
+| טמפרטורת היתוך = 3823
-|טמפרטורת היתוך צלזיוס=3550
+| טמפרטורת היתוך צלזיוס = 3550
-|טמפרטורת רתיחה=5100
+| טמפרטורת רתיחה = 5100
-|טמפרטורת רתיחה צלזיוס=4827
+| טמפרטורת רתיחה צלזיוס = 4827
-|אלקטרושליליות=2.55
+| אלקטרושליליות = 2.55
-|קיבולת חום סגולית=710
+| קיבולת חום סגולית = 710
-|מוליכות חשמלית=0.061 × 10<sup>6</sup>
+| מוליכות חשמלית = 0.061 × 10<sup>6</sup>
-|מוליכות תרמית=129
+| מוליכות תרמית = 129
-|לחץ אדים=0
+| לחץ אדים = 0
-|טמפרטורת אדים=
+| טמפרטורת אדים =
-|מהירות הקול=18350
+| מהירות הקול = 18350
-|טמפרטורת מהירות הקול=
+| טמפרטורת מהירות הקול =
-|אנרגיית יינון ראשונה=1086.5
+| אנרגיית יינון ראשונה = 1086.5
 }}
-'''פחמן''' (Carbon) הוא [[יסוד כימי]] [[אל-מתכת]]י ש[[סמל כימי|סמלו הכימי]] C ו[[מספר אטומי|מספרו האטומי]] 6. בעל [[אלקטרון ערכיות|מספר ערכיות]] 4, והוא מופיע בכמות רבה בטבע. הפחמן הוא אחד ממרכיבי היסוד של כל ה[[חומר אורגני|חומרים האורגניים]] בגוף החי.
+'''פחמן''' (Carbon) הוא יסוד כימי אל-מתכתי שסמלו הכימי C ומספרו האטומי 6. בעל מספר ערכיות 4, והוא מופיע בכמות רבה בטבע. הפחמן הוא אחד ממרכיבי היסוד של כל החומרים האורגניים בגוף החי.
-==ייחודיות  ==
+==סיכום ==
 פחמן טהור מופיע בשתי צורות נפוצות בטבע:
-*'''[[יהלום]]''' - ה[[מינרל]] הטבעי הקשה ביותר המוכר לאדם, מסודר במבנה [[ארבעון|ארבעוני]] (טטרההדרלי) - כל פחמן יוצר ארבעה משולשים תלת-ממדיים זהים המקושרים בקשרים קוולנטיים.
+*'''יהלום''' - המינרל הטבעי הקשה ביותר המוכר לאדם, מסודר במבנה ארבעוני  - כל פחמן יוצר ארבעה משולשים תלת-ממדיים זהים המקושרים בקשרים קוולנטיים.
-*'''[[גרפיט]]''' - אחד מהחומרים הרכים ביותר, מסודר במבנה מישורי דו-ממדי, כל פחמן מקושר ל-3 פחמנים נוספים בקשר קוולנטי במבנים משושים (דבר היוצר את שכבות הגרפיט). גרפיט, על אף היותו אל-מתכת, מסוגל להוליך חשמל במבנה זה.
+*'''גרפיט''' - אחד מהחומרים הרכים ביותר, מסודר במבנה מישורי דו-ממדי, כל פחמן מקושר ל-3 פחמנים נוספים בקשר קוולנטי במבנים משושים (דבר היוצר את שכבות הגרפיט). גרפיט, על אף היותו אל-מתכת, מסוגל להוליך חשמל במבנה זה.
 ובמספר מופעים פחות שכיחים הניתנים לייצור במעבדה:
-*'''[[פולרן]]''' - (Fullerene) הידוע גם בשם C60. בעל מבנה מולקולרי של כדור-רגל המורכב מ-60 אטומי פחמן המקושרים זה אל זה בקשרים קוולנטיים.
+*'''פולרן''' - הידוע גם בשם C60. בעל מבנה מולקולרי של כדור-רגל המורכב מ-60 אטומי פחמן המקושרים זה אל זה בקשרים קוולנטיים.
-*'''[[ננו-צינורית פחמן]]''' - (carbon nanotube) צינורות בעלי קוטר זעיר של [[ננומטר]]ים בודדים הנוצרים כתוצאה מסגירה של משטחי גרפיט. חומר זה הוא בעל חוזק וגמישות מהחזקים הקיימים בטבע ובעל תכונות של הולכת חשמל.
+*'''ננו-צינורית פחמן''' -  צינורות בעלי קוטר זעיר של ננומטרים בודדים הנוצרים כתוצאה מסגירה של משטחי גרפיט. חומר זה הוא בעל חוזק וגמישות מהחזקים הקיימים בטבע ובעל תכונות של הולכת חשמל.
+הפחמן הוא אבן הבניין של החיים על פני כדור הארץ, ובעל חלק מרכזי בתהליכים רבים בכוכב הלכת שלנו. תרכובות פחמן מסייעות בויסות הטמפרטורה על פני כדוה"א, מרכיבות את המזון המקיים אותנו ואת הדלק בו אנו משתמשים בתעשייה בתחבורה ולשם הפקת חשמל. מרבית הפחמן בכדוה"א נאגר בסלעים ובמשקעים בקרקעית האוקיינוסים. יתר הפחמן נמצא במימי האוקיינוסים, באטמוספירה ובתרכובות אורגניות המרכיבות את כל היצורים החיים. הפחמן נע ממאגר אחד לשני במגוון של מנגנונים היוצרים יחדיו את מחזור הפחמן.
-לפחמן כאמור, יש מספר ערכיות 4 - דבר זה מבטא את מספר ה[[אלקטרון|אלקטרונים]] הפנויים ליצירת קשר עם [[מולקולה]] אחרת. אלקטרונים אלו אינם זהים ברמתם האנרגטית - שניים מצויים באורביטל s ושנים אחרים באורביטל p
-(שניהם בקליפה האלקטרונית השנייה L).
-פחמן מסוגל ליצור ארבעה קשרים יחידים, שני קשרים כפולים ואף קשר משולש אחד. בנוסף לכך אטום הפחמן קטן יחסית ובעל זיקה חזקה לאטומים קטנים. בגלל תכונות אלה ישנן יותר מ-10 מיליון תרכובות פחמן מוכרות לאדם, אלפים מתוכן הכרחיות לקיום חיים (פחמן מהווה יסוד עיקרי ב[[חלבון|חלבונים]] וב-[[DNA]]).
-הוא במיוחד נפוץ בטבע בתרכובת [[פחמן דו-חמצני]], המופיעה בשתי צורות: כ[[גז]] ב[[אטמוספירה]], ומומסת במקווי [[מים]]. תרכובת פחות נפוצה של פחמן וחמצן היא [[פחמן חד-חמצני]]. בנוסף לכך מופיע הפחמן גם בתרכובות המצויות בסלעים ובמעמקי האדמה (בצורת [[פחם אבן|פחם]], [[נפט]] ו[[גז טבעי]]).
-חשיבותו של הפחמן כמרכיב יסוד בחי ובצומח באה לידי ביטוי בתחום ה[[כימיה אורגנית|כימיה האורגנית]], שהיא ענף מיוחד של ה[[כימיה]] העוסק בחקר [[תרכובת אורגנית|תרכובות אורגניות]], שהן תרכובות המכילות פחמן.
 ==שימושים==
@@ שורה 59: / שורה 54: @@
 ==[[איזוטופ]]י פחמן==
-{| class=wikitable style=font-size:95%; white-space:nowrap style=text-align:center
-!rowspan=2| סמל
-! ([[פרוטון|p]]){{כ}}Z
-! ([[נייטרון|n]]){{כ}}N
-! מסה איזוטופית (u)
-!rowspan=2| זמן [[מחצית חיים]]
-!rowspan=2| ספין גרעיני
-!rowspan=2| [[שכיחות]] האיזוטופ{{ש}}(כ[[מול#יחידות נוספות|שבר מולרי]] מהיסוד)
-!rowspan=2| טווח השינוי הטבעי{{ש}}(כשבר מולרי מהיסוד)
-|-
-!colspan=3| התרגשות אנרגטית
-|-
-| <sup>8</sup>C
-|rowspan=15|{{כ}}6
-| 2
-| 8.037675(25)
-| [KeV{{כ}} (50)230] E-21 s{{כ}}(4)2.0
-| 0+
-|
-|
-|-
-| <sup>9</sup>C
-| 3
-| 9.0310367(23)
-| ms{{כ}} (9)126.5
-| (3/2-)
-|
-|
-|-
-| <sup>10</sup>C
-| 4
-| 10.0168532(4)
-| s{{כ}} (12)19.290
-| 0+
-|
-|
-|-
-| [[פחמן-11|<sup>11</sup>C]]
-| 5
-| 11.0114336(10)
-| min{{כ}} (24)20.334
-| 3/2-
-|
-|
-|-
-| [[פחמן-12|<sup>12</sup>C]]
-| 6
-| 12 לפי הגדרה
-| יציב
-| 0+
-| 0.9893(8)
-| 0.98853-0.99037
-|-
-| <sup>13</sup>C
-| 7
-| 13.0033548378(10)
-| יציב
-| 1/2-
-| 0.0107(8)
-| 0.00963-0.01147
-|-
-| <sup>14</sup>C
-| 8
-| 14.003241989(4)
-| E+3 a{{כ}}(3)5.70
-| 0+
-|
-|
-|-
-| <sup>15</sup>C
-| 9
-| 15.0105993(9)
-| s{{כ}} (5)2.449
-| 1/2+
-|
-|
-|-
-| <sup>16</sup>C
-| 10
-| 16.014701(4)
-| s{{כ}} (8)0.747
-| 0+
-|
-|
-|-
-| <sup>17</sup>C
-| 11
-| 17.022586(19)
-| ms{{כ}} (5)193
-| (3/2+)
-|
-|
-|-
-| <sup>18</sup>C
-| 12
-| 18.02676(3)
-| ms{{כ}} (2)92
-| 0+
-|
-|
-|-
-| <sup>19</sup>C
-| 13
-| 19.03481(11)
-| ms{{כ}} (23)46.2
-| (1/2+)
-|
-|
-|-
-| <sup>20</sup>C
-| 14
-| 20.04032(26)
-| [ms{{כ}} (6-5+)14] ms{{כ}} (3)16
-| 0+
-|
-|
-|-
-| <sup>21</sup>C
-| 15
-| 21.04934(54)#
-| ns{{כ}} 30>
-| (1/2+)#
-|
-|
-|-
-| <sup>22</sup>C
-| 16
-| 22.05720(97)#
-| [ms{{כ}} (14-12+)6.1] ms{{כ}} (13)6.2
-| 0+
-|
-|
-|}
 ==היסטוריה ואטימולוגיה==
 מקור השם ה[[אנגלית|אנגלי]] - ''carbon'' בא מהמילה ה[[לטינית]] ''carbo'', שפירושה [[פחם]] ו[[פחם עץ]].{{הערה|1=המילון האנגלי המקוצר של אוקספורד}} מכאן גם בא המקור לשם ה[[צרפתית|צרפתי]] של הפחמן - ''charbon'', שפירושו פחם עץ. ב[[גרמנית]], [[הולנדית]] ו[[דנית]], הפחמן נקרא ''koolstof'', ''Kohlenstoff'' ו-''kulstof'' בהתאמה, כולן בעלות משמעויות דומות המתפרשות כחומר-פחם.

מיזמי קרן ויקימדיה
ערך מילוני בוויקימילון: פחמן
תמונות ומדיה בוויקישיתוף: פחמן