Qual è la carica di uno ione di carbonio?

Il carbonio in realtà non forma ioni. Se guardi un solido o una soluzione che contiene composti di carbonio, non troverai ioni di carbonio.

La ragione principale di questo è che gli atomi di carbonio hanno 6 protoni nei loro nuclei e 6 elettroni in orbita.

(La maggior parte degli atomi di carbonio hanno 6 neutroni, ma non hanno importanza. Un utile isotopo radioattivo del carbonio ha 8 neutroni e si chiama carbonio-14. Viene usato per datare materiale organico morto).

La struttura elettronica del carbonio è che ha 2 elettroni nel suo guscio interno e 4 nel suo guscio esterno. Per ragioni di meccanica quantistica, il guscio esterno (o guscio di valenza) della maggior parte degli atomi 'vuole'8 elettroni. (Tranne che il guscio interno vuole solo due elettroni).

Quindi tipicamente, per reagire, il carbonio condivide i suoi 4 elettroni esterni con altri atomi. Questa condivisione significa che forma principalmente legami covalenti. Si può pensare a questa condivisione come al riempimento del guscio esterno del carbonio.

Prendiamo il gas naturale, per esempio. Il suo nome chimico è metano con la formula CH4.

La sua struttura appare così:

Questi 4 legami devono avere la stessa lunghezza. L'idrogeno ha un solo elettrone, piuttosto solitario. Quindi questi quattro idrogeni condividono i loro 4 elettroni.

Se accendi il metano nell'aria, come fa la tua stufa a gas o il forno a gas, reagisce con l'ossigeno per formare anidride carbonica e acqua:

CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O

Ecco perché puoi farlo in casa tua. Non si formano veleni.

L'ossigeno ha 2 elettroni nel suo guscio esterno, quindi il CO2 ha il carbonio che condivide i suoi 4 elettroni con i 4 elettroni di due atomi di ossigeno.

(A proposito, il carbonio elementare è molto poco reattivo. Il carbone è composto principalmente da carbonio, ed è rimasto fermo per centinaia di milioni di anni senza fare nulla. Deve essere acceso per iniziare a bruciare da solo. I diamanti sono un'altra forma quasi pura di carbonio. Anche loro se ne stanno seduti per centinaia di milioni di anni senza fare nulla. Vi suggerirei di non fare quanto segue. Prendete un diamante da 30.000 dollari e afferratelo con un paio di pinze, e poi riscaldatelo sulla fiamma di una stufa a gas. Poiché è fatto di carbonio, reagirà felicemente con l'ossigeno dell'aria per formare anidride carbonica. Vi posso assicurare che questa anidride carbonica non vale 30.000 dollari. Non dirlo alla tua fidanzata se si arrabbia con te)

La linea di fondo è che il carbonio non forma praticamente mai ioni. Per lo più forma 4 legami covalenti quando reagisce con altre sostanze chimiche.