Carbonio

Carbonio
6 C                                                                                                                                                                                                                                               boro ← carbonio → azoto
Aspetto
Diamante (a sinistra) e grafite (a destra)
Linea spettrale
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico	carbonio, C, 6
Serie	non metalli
Gruppo, periodo, blocco	14 (IVA), 2, p
Densità	2267 kg/m³
Durezza	0,5 (grafite) 10,0 (diamante)
Configurazione elettronica
Termine spettroscopico	3P0
Proprietà atomiche
Peso atomico	12,0107 u[1]
Raggio atomico (calc.)	70 pm
Raggio covalente	75 pm[2]
Raggio di van der Waals	170 pm[2]
Configurazione elettronica	[He]2s22p2
e− per livello energetico	2, 4
Stati di ossidazione	4, 3[3], 2, 1[4], 0, −1, −2, −3, −4[5]
Struttura cristallina	esagonale
Proprietà fisiche
Stato della materia	solido (non magnetico)
Punto di fusione	3773 K (3499,85 °C)
Punto di ebollizione	5 100 K (4 827 °C)[6]
Volume molare	5,29×10−6 m³/mol
Entalpia di vaporizzazione	355,8 kJ/mol
Calore di fusione	sublima
Tensione di vapore	0 Pa
Velocità del suono	18350 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS	7440-44-0
Elettronegatività	2,55 (scala di Pauling)[2]
Calore specifico	710 J/(kg·K)
Conducibilità elettrica	0,061×10−6 /m·Ω
Conducibilità termica	129 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione	1 086,454 kJ/mol[2]
Energia di seconda ionizzazione	2 352,631 kJ/mol[2]
Energia di terza ionizzazione	4 620,471 kJ/mol[2]
Energia di quarta ionizzazione	6 222,716 kJ/mol[2]
Energia di quinta ionizzazione	37 830,648 kJ/mol[2]
Energia di sesta ionizzazione	47 277,174 kJ/mol[2]
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP 12C 98,89%[7] È stabile con 6 neutroni 13C 1,11%[7] È stabile con 7 neutroni 14C tracce 5 570 anni[7] β− 0,156 14N
iso: isotopo NA: abbondanza in natura TD: tempo di dimezzamento DM: modalità di decadimento DE: energia di decadimento in MeV DP: prodotto del decadimento

Il carbonio è l'elemento chimico della tavola periodica degli elementi che ha numero atomico 6 e simbolo C.^[8] È il primo elemento del gruppo 14 del sistema periodico, facente parte del blocco p. È un elemento non metallico, tetravalente (e raramente bivalente),^[9] insolubile nei comuni solventi,^[10] inodore e insapore.^[10] Le sue differenti forme (o più precisamente allotropi) includono uno dei più morbidi (grafite) e dei più duri (diamante) materiali conosciuti. Altre forme allotropiche del carbonio sono il carbonio amorfo e i fullereni.

Inoltre ha una grande affinità per i legami chimici con atomi di altri elementi a basso peso atomico (tra cui il carbonio stesso) e le sue piccole dimensioni lo rendono in grado di formare legami multipli. Queste proprietà permettono l'esistenza di circa 10 milioni di composti del carbonio.^[11] I composti del carbonio formano le basi della vita sulla Terra. Il carbonio si trova in tutte le forme di vita organica^[10] ed è la base della chimica organica.^[9] Il ciclo del carbonio-azoto fornisce parte dell'energia prodotta dalle stelle.

Assieme agli altri principali elementi può formare composti importanti biologicamente e scientificamente: unito all'ossigeno forma il diossido di carbonio, che è assolutamente vitale per la crescita delle piante, mentre unito all'idrogeno forma vari composti chiamati "idrocarburi", che sono essenziali per l'industria per la produzione di combustibili fossili e per la sintesi di tantissimi altri prodotti, tra cui materie plastiche.

Sebbene l'isotopo più comune sia il carbonio-12 (il cui nucleo è formato da 6 protoni e 6 neutroni), l'isotopo carbonio-14 è di fondamentale importanza per le sue applicazioni pratiche, essendo comunemente usato per la datazione radiometrica di antichi reperti.^[12]

Il termine "carbonio" è utilizzato spesso anche impropriamente per indicare l'anidride carbonica, soprattutto nell'ambito dell'ecologia, come nel caso delle espressioni "impronta di carbonio", "tassa sul carbonio" e "cattura e sequestro del carbonio".