Uhlík

Z Multimediaexpo.cz

Nemáte oprávnění „upravit tuto stránku“. Důvod:

Můžete si prohlédnout a zkopírovat zdrojový kód této stránky:

{|border="1" cellpadding="2" cellspacing="1" width="380" align="right" style="margin:0 0 .5em 1em; border-collapse:collapse;" | colspan="2" align="center" bgcolor="fefe00"| <font size=+1>'''Uhlík'''</font> |- | colspan="2" align="center" | [[Soubor:C-TableImage.png|290px|Uhlík]] |- |Značka a latinský název||C, '''C'''arboneum |- |Stabilní [[izotop]]y||12,13 |- |[[Relativní atomová hmotnost]]||12,0107(8) [[Atomová hmotnostní konstanta|amu]] |- |[[Elektronová konfigurace]]||1s² 2s² 2p² |- |[[Skupenství]]||Pevné |- |[[Teplota tání]]||3527°C (3800 K) |- |[[Teplota varu]]||4027 °C (4300 K) |- |[[Elektronegativita]] (Pauling)|| 2,55 |- |[[Hustota]]|| 2,267 g/cm³ (grafit)<br />3,513 g/cm³ (diamant) |- |[[Mohsova stupnice tvrdosti|Tvrdost]]|| 0,5 (grafit)<br />10 (diamant) |- |[[Registrační číslo CAS]]||7440-44-0 |- |Vzhled||[[Soubor:Uhlík.PNG|200px|Práškový uhlík]] |} '''Uhlík''', chemická značka '''C''', ''(lat. Carboneum'') je chemický prvek, tvořící základní stavební kámen všech [[organická sloučenina|organických sloučenin]] a tím i všech živých organismů na této planetě. Sloučeniny uhlíku jsou jedním ze základů světové energetiky, kde především [[Fosilní palivo|fosilní paliva]] jako [[zemní plyn]] a [[uhlí]] slouží jako energetický zdroj pro výrobu elektřiny a vytápění, produkty zpracování [[ropa|ropy]] jsou nezbytné pro pohon spalovacích motorů a tak silniční dopravu. Výrobky chemického průmyslu na bázi uhlíku jsou součástí našeho každodenního života ať jde o plastické hmoty, umělá vlákna, nátěrové hmoty, léčiva a mnoho dalších. V současné době bylo popsáno přibližně 10 milionů organických sloučenin.<ref>http://www.beilstein-journals.org/bjoc/home/home.htm </ref> <ref>http://www.stn-international.com/index.php?id=123 </ref> == Formy uhlíku == === Elementární uhlík === Uhlík je typický [[nekov]]ový prvek, který se v elementárním stavu jako minerál vyskytuje v přírodě ve dvou základních [[Alotropie|alotropních]] modifikacích a v posledních přibližně 20 letech byly laboratorně vytvořeny modifikace další: <gallery> Soubor:GraphiteUSGOV.jpg|minerál grafit Soubor:Hope Diamond.jpg|diamantový náhrdelník Soubor:Diamant.gif|krystalový tvar diamantu Soubor:Lonsdaleite_structure.PNG|krystalová struktura lonsdaleitu Soubor:Fullereny.jpg|struktura nejznámějších fullerenů Soubor:Contub v1 0 08 2.png|struktura uhlíkové nanotrubice Soubor:Graphene xyz.jpg|struktura grafenu </gallery> * ''[[Grafit]]'' (starší název ''tuha'') Struktura grafitu se skládá z vrstev, které jsou tvořeny uhlíky navázanými do šestiúhelníků. Na každý uhlík jsou vázany další tři uhlíky([[hybridizace³]] sp. Tvoří se zde rozsáhlý systém delokalizovaných elektronů| (pí -systém). Jednotlivé vrstvy spolu drží pouze pomocí slabých interakcí tzv. [[van der Waalsovy síly]]. Této vlastnosti se využívá např. při výrobě tužek, kde mletá tuha tvoří základní složku tyčinky určené pro psaní a kreslení. Grafit vede elektrický proud. * ''[[Diamant]]'' je tvořen uhlíkem krystalizujícím v [[Krystalografická soustava#Krychlová (kubická)|soustavě krychlové]] a je nejtvrdším<ref group="pozn.">Viz následující poznámka:</ref> a velmi cenným přírodním nerostem. Váha diamantů se udává v [[karát]]ech, největším doposud nalezeným diamantem byl Cullinan, který v surovém stavu při nálezu v JAR dosáhl váhy 3&nbsp;106 karátů. Diamanty se používají pro svou tvrdost a výbornou tepelnou vodivost (nikdy se nepřehřejí) v nejrůznějších řezných a vrtných nástrojích. Pro vysokou cenu bývají diamanty vyráběny synteticky. * ''[[Lonsdaleit]]'', též zvaný "šesterečný diamant", je velmi řídce se vyskytující [[Alotropie|alotropní]] modifikací uhlíku. Jeho krystalová struktura je tvořena podobně jako u diamantu atomy uhlíku vázanými jednoduchými kovalentními vazbami se čtyřmi sousedy, krystalová soustava je však [[Krystalografická soustava#Šesterečná (hexagonální)|šesterečná]]. Původ přírodního lonsdaleitu je vysvětlován přeměnou grafitu při dopadech [[meteorit]]ů.{{#tag:ref|V r. 2009 byly objeveny další dvě teoreticky předpovězené modifikace uhlíku obdobné diamantu a lonsdaleitu.<ref>{{Citace elektronického periodika | příjmení = Ferroir | jméno = Tristan | příjmení2 = Dubrovinsky | jméno2 = Leonid | spoluautoři = Ahmed El Goresy, Alexandre Simionovici, Tomoki Nakamura, Philippe Gillet | titul = Carbon polymorphism in shocked meteorites: Evidence for new natural ultrahard phases | periodikum = Earth and Planetary Science Letters | rok vydání = 2010 | měsíc vydání = únor | den vydání = 15 | ročník = 290 | typ ročníku = svazek | číslo = 1-2 | datum přístupu = 2010-02-04 | strany = 150-154 | url = http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6V61-4Y4XCTH-3&_user=376791&_coverDate=02%2F15%2F2010&_rdoc=1&_fmt=high&_orig=search&_sort=d&_docanchor=&view=c&_acct=C000018039&_version=1&_urlVersion=0&_userid=376791&md5=65fae028995654c17dded773baad2e43 | dostupnost2 = PDF | url2 = http://www.sciencedirect.com/science?_ob=MImg&_imagekey=B6V61-4Y4XCTH-3-B&_cdi=5801&_user=376791&_pii=S0012821X09007389&_orig=search&_coverDate=02%2F15%2F2010&_sk=997099998&view=c&wchp=dGLbVlz-zSkzV&md5=5a111828d5ba89def3e94d618098e7fc&ie=/sdarticle.pdf | issn = 0012-821X | doi = 10.1016/j.epsl.2009.12.015 | jazyk = anglicky }}</ref><ref>[http://www.physorg.com/news184402061.html Popularizační zpráva k předchozí referenci]</ref> V [[meteorit]]u Haverö třídy ureilitů byly zjištěny mikrokrystaly (řádově 10 nm) [[Krystalografická soustava#Klencová (trigonální)|romboedrické]] modifikace diamantu a tzv. polytypu 21R diamantu. Obě se vyznačují tvrdostí vyšší, než má diamant, což bylo prokázáno leštěním meteoritu pastou obsahující krystaly diamantu.|group="pozn."}} * ''[[Fullereny]]'' označují nově objevené sférické molekuly, složené z pěti nebo častěji šestičlenných kruhů atomů uhlíku. Prostorově jsou tyto molekuly uspořádány do kulovitého tvaru' a jsou mimořádně odolné vůči vnějším fyzikální vlivům. Zatím nejstabilnější známý fulleren je molekula, obsahující 60 uhlíkových atomů. Fullereny se uměle připravují pyrolýzou organických sloučenin [[laser]]em. Za objev a studium vlastností fullerenů byla v roce 1996 udělena [[Nobelova cena]] Robertu F. Curlovi a Richardu E. Smalleymu a Haroldu W. Krotoovi. V současné době je výzkum vlastností a metod přípravy fullerenů velmi intenzivně studován na řadě špičkových vědeckých institucí v celém světe. * ''[[Uhlíkové nanotrubice]]'' jsou uměle vyrobené mikroskopické trubičky složené z atomů uhlíku o tloušťce pouhých několika [[nanometr]]ů. Perspektiva jejich využití se nabízí např. při výrobě velmi pevných a zároveň lehkých kompozitních materiálů a tkanin, v [[molekulární elektronika|elektronice]] při výrobě mimořádně malých [[tranzistor]]ů, jako ideálního materiálu pro uchovávání čistého [[vodík]]u pro [[palivový článek|palivové články]] a mnohé další. * ''[[Grafen]]'' je forma uhlíku podobná grafitu. Tvoří jej rovinná síť několika vrstev vzájemně propojených atomů uhlíku uspořádaných do tvaru šestiúhelníků. === Anorganické sloučeniny === V anorganických chemických sloučeninách se uhlík vyskytuje v mocenství +2, +4 a -1. * Z oxidů je důležitý především '''[[oxid uhličitý]] CO₂,''' který se podílí na vytváření rostlinných tkání v procesu zvaném [[fotosyntéza]] a současně se vrací do atmosféry pří [[dýchání]] živých organizmů a spalování fosilních paliv. * Ve vodě se CO₂ rozpouští za vzniku velmi slabé [[Kyselina uhličitá|kyseliny uhličité]] H₂CO₃. Známy jsou především soli této kyseliny - '''[[uhličitany]]''' (karbonáty), [[uhličitan vápenatý]] CaCO₃ – ''[[vápenec]]'' a [[uhličitan hořečnatý]] MgCO₃ – ''[[magnezit]].'' * Se sírou vytváří uhlík toxickou kapalnou sloučeninu - [[sirouhlík]] CS₂. * Oxid uhlíku s valencí +2, '''[[oxid uhelnatý]] CO''' je značně toxický plyn, který blokuje krevní barvivo [[hemoglobin]] a znemožňuje tak dýchání. Jeho nebezpečí spočívá především v tom, že je bezbarvý a bez zápachu a člověk proto jeho přítomnost v okolí nemůže poznat svými smysly. Byl příčinou mnoha smrtelných otrav v uhelných dolech nebo v domácnostech, kde se k topení používal [[svítiplyn]]. * S dusíkem tvoří uhlík kyanidový ion CN^- a '''[[kyanovodík]] HCN''' patří také k mimořádně toxickým látkám. V tomto případě však můžeme detekovat čichem jeho silný zápach po hořkých mandlích. * S kovovými prvky tvoří uhlík sloučeniny zvané '''[[karbidy]]'''. Nejznámější je [[karbid vápenatý]] CaC₂, který při reakci s vodou uvolňuje [[ethyn|acetylen]] a byl dříve používán ke svícení v lampách, tzv. karbidkách. Poměrně známý je i [[karbid křemíku]] SiC neboli karborundum, který má krystalickou strukturu podobnou diamantu a vyznačuje se mimořádnou tvrdostí. === Organické sloučeniny === ''Hlavní článek: [[Organická sloučenina]]'' Organické sloučeniny jsou chemické látky, které obsahují alespoň jeden atom uhlíku a téměř vždy atom vodíku, převážná většina přitom má spolu vázané atomy uhlíku vazbou C-C. Každý atom uhlíku je schopen vytvářet celkem čtyři tyto tzv. jednoduché vazby, kromě toho i vazbu dvojnou C=C a vazbu trojnou C≡C. Mohou proto vznikat dlouhé řetězce a molekuly s rozvětvenou nebo cyklickou strukturou. Společně s uhlíkem se v těchto molekulách váží i další prvky, především biogenní prvky [[vodík]], [[kyslík]], [[dusík]], [[síra]] a [[fosfor]], ale mohou to být i [[halogen]]y, [[křemík]] a mnoho dalších. Díky tomu existuje nesmírně mnoho kombinací; v dnešní době je známo více než 10 milionů organických sloučenin. Jejich výčet je pravidelně registrován v [[Beilsteinova databáze|Beilsteinově databázi]], která shromažďuje souhnrná data o všech známých organických sloučeninách. Právě díky této obrovské rozmanitosti se organické látky staly základním '''stavebním kamenem živé hmoty'''. Každá [[buňka]] živého organismu obsahuje desetitisíce chemických sloučenin, které mají tu jedinou společnou vlastnost, že jejich základní skelet je tvořen atomy uhlíku v různých vazebných stavech. ''Následující výčet typů organických sloučenin není zdaleka úplný a měl by pouze podat informaci o nejčastěji používaných a vyráběných typech organických látek.'' [[Soubor:Benceno.png|right|thumb|Strukturní vzorec benzenového jádra]] * '''[[Uhlovodíky]]''' jsou sloučeniny, které ve své molekule obsahují pouze atomy uhlíku a vodíku. Lze je v zásadě rozdělit na:[[Soubor:Ethyne-2D-flat.png|right|thumb|Trojná vazba v molekule acetylenu]] ** [[alifatické uhlovodíky]], jejichž molekuly mají tvar řetězce a ** [[alicyklické uhlovodíky]], jejichž molekuly mají tvar kruhu *** Obě tyto skupiny pak podle vazeb mezi atomy uhlíku dělíme na: *** [[alkany]] s pouze jednoduchou vazbou C-C *** [[alkeny]], obsahující minimálně jednu dvojnou vazbu C=C a *** [[alkyny]], obsahující minimálně jednu ''trojnou vazbu'' ** [[aromatické uhlovodíky]], jejichž molekuly obsahují alespoň jeden šestičlenný kruh, tzv. ''benzenové jádro''. * Sloučeniny, které ve své molekule obsahují ''C, H a O'', lze zhruba rozdělit do následujících skupin: ** [[alkoholy]], obsahující skupinu C-OH ** [[fenoly]], které skupinu -OH mají připojenu k aromatickému jádru ** [[ethery]], obsahující skupinu C-O-C ** [[organické peroxidy]], obsahující skupinu C-O-O-C ** [[aldehydy]], obsahující skupinu HC=O ** [[ketony]], obsahující skupinu C-CO-C ** [[karboxylové kyseliny]], obsahující skupinu -COOH ** [[estery]], obsahující skupinu R-C-OOR * Další typy organických sloučenin, které ve své molekule obsahuji i [[dusík]] nebo [[síra|síru]], jsou uvedeny v heslech těchto prvků. == Výskyt a využití == Na [[Země|Zemi]] i ve [[vesmír]]u je uhlík poměrně značně rozšířeným prvkem. V zemské kůře je jeho obsah uváděn s relativně vysokým rozptylem v rozmezí 200 - 800 [[Parts per million|ppm]] (mg/kg), obsah v mořské vodě činí 28 mg/l. Ve vesmíru připadá jeden atom uhlíku přibližně na 20&nbsp;000 atomů [[vodík]]u. === [[Grafit]] === neboli tuha je nerost neboli [[minerál]], který se vyskytuje v mnoha lokalitách na Zemi. Jedny z největších grafitových dolů se nalézají v [[Spojené státy americké|USA]] ([[Texas]] a stát New York), [[Mexiko|Mexiku]], [[Indie|Indii]] a [[Rusko|Rusku]]; významná byla i ložiska v jižních Čechách. Grafit je např. zároveň složkou [[saze|sazí]], které vznikají spalováním fosilních paliv. Je přitom přítomen v částečkách natolik nepatrných rozměrů, že saze mají spíše vlastnosti amorfního uhlíku. Grafit se průmyslově využívá především při výrobě tužek. Přitom se nejprve velmi jemně namele společně s vápnem a vylisuje se do vhodného tvaru. Další významné uplatnění grafitu je v '''metalurgickém průmyslu'''. Vzhledem k jeho značné tepelné odolnosti se z něho vyrábějí nádoby, tzv. ''[[kokila|kokily]]'', do kterých se odlévají roztavené kovy a jejich slitiny. Zamezí se tak kontaminaci slitiny kovem, ze kterého by se kokila musela vyrobit. Z grafitu se vyrábějí i '''elektrody''' pro elektrolytickou výrobu [[hliník]]u z taveniny směsi ''[[bauxit]]u'' a ''[[kryolit]]u'' nebo při výrobě [[křemík]]u z taveniny [[oxid křemičitý|oxidu křemičitého]]. Z grafitu se kromě jiného vyrábějí kartáčky [[elektromotor]]ů. Slouží také jako součást [[mazivo|maziv]] (grafitová vazelína, kolomaz). ==== Skelný grafit ==== Uměle vyrobenou formou grafitu je tzv. skelný uhlík ''(angl. glassy carbon''), který se vyznačuje vysokou hustotou, nízkou pórovitostí a značnou chemickou a mechanickou odolností. V praxi se vyrábí přesně řízeným dlouhodobým vysokoteplotním (pyrrolitickým) rozkladem organických látek na povrchu normálního grafitu. Díky mimořádným fyzikálním a chemický vlastnostem skelného grafitu se jeho praktické využití stále rozšiřuje i přes jeho poměrně vysokou cenu. * Pro '''[[elektrochemie|elektrochemii]]''' je důležitý fakt, že povrchy elektrod ze skelného grafitu jsou chemicky vysoce odolné a lze na nich dosáhnout vysokého kladného [[potenciál]]u, aniž by docházelo k jejich rozpuštění jako u normálních kovových elektrod. Toho lze využít jak v [[analytická chemie|analytické chemii]] při zkoumání elektrochemických vlastností organických molekul tak pro ''preparativní oxidaci'' při výrobě některých sloučenin. * Analytická metoda '''GFAAS (atomová absorpční spektrometrie s bezplamennou atomizací''') používá pro odpaření analyzovaného vzorku kyvetu, která se během několika sekund zahřívá až na teploty kolem 3 000 °C. Pokrytí vnitřní plochy této kyvety skelným grafitem dramaticky zvyšuje její odolnost a prodlouží její použitelnost ve srovnání s klasickou grafitovou kyvetou. * V '''metalurgii''' se pro čištění kovů na vysoké čistoty metodou '''[[zonální tavení|zonálního tavení]]''' mohou uplatnit trubice pokryté sklelným grafitem, v nichž se tavení provádí. * Laboratorní nádobí s povrchem ze skelného grafitu dosahuje stejné nebo i lepší chemické odolnosti jako nádobí z [[platina|platiny]] nebo její slitiny s [[rhodium|rhodiem]]. === [[Diamant]] === [[Soubor:Brillanten.jpg|thumb|Diamanty]] Představuje jeden z '''nejvzácnějších a nejdražších [[minerál]]ů'''. Vyskytuje se v různých barevných modifikacích od takřka průhledné až po černou. Protože ke '''vzniku diamantu je zapotřebí obrovských tlaků a vysokých teplot''', jsou nalézány především tam, kde žhavé [[magma]] z velkých hloubek vystoupilo na povrch a ztuhlo. Naleziště s nejkvalitnějšími diamanty leží hlavně v [[Afrika|Africe]] – [[Jihoafrická republika|JAR]], [[Namibie]], [[Sierra Leone]], dále v [[Brazílie|Brazílii]], [[Rusko|Rusku]], [[Kanada|Kanadě]] a [[Austrálie|Austrálii]]. Diamanty je v současné době možno vyrábět i '''průmyslově''', i když produkty zdaleka nedosahují kvalit přírodních diamantů. Tzv. [[průmyslový diamant|průmyslové diamanty]] se proto využívají především k osazování různých '''vrtných a řezných hlavic''' nástrojů, které pro svou činnost musí vykazovat '''mimořádnou tvrdost a odolnost'''. Přírodní diamanty slouží již od pradávna především k výrobě těch nejdražších [[šperk]]ů. Aby se mohl diamant zasadit do zlatého nebo platinového šperku, musí být nejprve složitě a pečlivě broušen. K úspěšnému vybroušení drahého a vzácného diamantu je třeba nejen značné zkušenosti, ale i zručnosti a trpělivosti. Středisky broušení diamantů a obchodu s nimi jsou belgické [[Antverpy]] a nizozemský [[Rotterdam]] a [[Amsterdam|Amsterodam]]. Připojený obrázek ukazuje diamant '''Cullinan I''', zvaný také '''Hvězda Afriky''', o hmotnosti 530,20 karátů, který byl vybroušen v roce 1908 v Amsterodamu. Tento skvost je v současné době umístěn v '''Londýnském Toweru''' jako součást korunovačních klenotů britského panovnického dvora. === Fosilní paliva === Mezi základní fosilní paliva patří '''[[uhlí]], [[ropa]] a [[zemní plyn]].''' Všechna tato paliva obsahují jako převažující složku pestrou škálu organických sloučenin, které podle současných teorií vznikly dlouhodobým '''anaerobním rozkladem organické hmoty.''' V případě '''uhlí''' se zdá být prekursorem '''dřevo druho- a třetihorních pralesů''', které byly zničeny nějakou náhlou katastrofou. '''Ropa a zemní plyn''' pocházejí pravděpodobně z '''živočišných tkání obyvatelů pravěkých moří''', kteří byli při nějaké katastrofické události překryti vrstvou hornin a během milionů následujících let se postupně rozložili za vzniku pestré škály sloučenin na bázi uhlovodíků. Všechny výše uvedené komodity tvoří v současné době '''páteř světové energetiky a převážné části chemického průmyslu'''. Především '''ropa''' se v posledních letech '''jeví jako klíčová surovina pro současnou civilizaci'''. Je jednak základním zdrojem energie pro stále rostoucí dopravní infrastrukturu a zároveň je zřejmé, že její celosvětové zásoby mohou být vyčerpány v následujících několika dekádách. Ovládnutí lokalit s jejich převažujícím výskytem se v dalších několika desetiletích může stát '''zdrojem globálního konfliktu'''. '''Ropa i zemní plyn''' se vyskytují obvykle společně. V současné době se hlavním zdrojem této suroviny stala oblast v okolí '''Perského zálivu a Sibiře''', ale nezanedbatelná množství ropy se těží i šelfových vodách Severního moře, v Mexickém zálivu a jihovýchodní Asie. Také naleziště v Texasu poskytují doposud poměrně silný zdroj, který však rozhodně nepostačuje pro potřeby ekonomiky USA. Světové zásoby '''uhlí''' jsou výrazně větší než ropy a zemního plynu. V současné době se využívá spíše jako '''zdroj pro výrobu elektrické energie'''. Principiálně jej lze přepracovat i na kapalné zdroje energie pro spalovací motory, ale problémem jsou mnohem vyšší náklady na těžbu i nutnost daleko '''komplikovanější a dražší cesty k získání požadovaných produktů – tedy především [[benzín]]u a [[motorová nafta|motorové nafty]].''' Kromě energetického využití nachází '''uhlí uplatnění v metalurgii''', kde po přepracování na '''[[koks]]''' slouží jako redukční médium při výrobě [[železo|železa]] a podobných kovů z oxidických rud ve [[vysoká pec|vysoké peci]]. === Jantar === [[Soubor:amber.pendants.800pix.050203.jpg|right|250px|thumb|Jantarové přívěsky se zalitými fosíliemi hmyzu]] '''[[Jantar]]''' je zvláštní forma uhlíkatého [[minerál]]u. Jedná se o mineralizované zbytky třetihorních pryskyřic staré až 50 milionů let. Nalézá se v [[Evropa|Evropě]] jako '''zkamenělá pryskyřice''' [[borovice|borovic]] a ve [[Střední Amerika|Střední Americe]] a [[Mexiko|Mexiku]], kde jde o klovatinu tropické dřeviny [[kopál]]u. === Vápenec a další uhličitany === Čistý [[uhličitan vápenatý]] CaCO₃ je znám jako [[Minerál|nerost]] [[kalcit]]. [[hornina|Horniny]] na bázi uhličitanu vápenatého neboli '''vápence jsou biogenního původu''', protože převážně vznikly z vápenatých schránek druhohorních mořských živočichů. Velká naleziště těchto hornin se na nacházejí v Čechách, v Itálii, Anglii a např. USA. Podle přítomných příměsí mají různou barvu od čistě bílé až po téměř černou i mechanické vlastnosti. Slouží proto jak k výrobě běžných '''stavebních surovin''' jako pálené vápno nebo cement, tak jako '''dekorační kámen''' ([[mramor]]). Vápenec je také základem tzv. [[krasové jevy|krasových jevů]], při kterých dochází systémem složitých rovnováh mezi uhličitany a [[hydrogenuhličitan]]y vápníku ke vzniku nádherných přírodních úkazů především v jeskyních a podzemních prostorách. [[Uhličitan hořečnatý]] MgCO₃ je nazýván '''magnezit''' a slouží především jako surovina pro výrobu '''žáruvzdorných materiálů''' pro výstavbu vysokých a cementářských pecí. Velká ložiska magnezitu se nacházejí na Slovensku, v Rakousku, Číně a Korei. === Oxid uhličitý === [[Oxid uhličitý]] CO₂ je bezbarvý plyn, bez zápachu, který se rozpouští ve vodě za vzniku velmi slabé kyseliny uhličité. Tvoří přibližně 0,038% objemu '''zemské atmosféry''', kam se dostává jednak '''[[dýchání]]m živých organizmů''' a v současnosti stále rostoucím tempem '''spalováním [[Fosilní palivo|fosilních paliv]].''' Z atmosféry odčerpávají oxid uhličitý rostliny procesem zvaným '''[[fotosyntéza]],''' za pomoci organického barviva [[chlorofyl]]u. Toto barvivo je schopno využít energie [[foton]]u slunečního světla k nastartování poměrně značně komplikovaného řetězce chemických reakcí, jejich výsledek lze jednoduše popsat takto: :6 H₂O + 6 CO₂ + foton → C₆H₁₂O₆ (glukóza) + 6 O₂ Uvedená reakce je zcela '''klíčová pro veškerý pozemský život''', protože za její pomoci se všem živým organizmům dostává '''energie''', která nám umožňuje naší existenci a zároveň se takto vytváří '''[[kyslík]],''' který je nezbytný pro dýchání Zvyšující se koncentrace oxidu uhličitého je s spojena s jevem zvaným '''[[skleníkový efekt]],''' protože molekuly CO₂ pohlcují intenzivně [[infračervené záření]] a zabraňují tak jeho vyzařování do kosmického prostoru. Tím dochází k postupnému '''zahřívání povrchu planety [[Země]]''' a mohlo by to vést např. k poměrně prudkému '''tání ledovců''' a pólech a následnému stoupnutí hladiny světových oceánů až o desítky metrů. * V tisku se nyní objevila zpráva o zajímavém projektu na snížení skleníkového efektu umělým '''ukládáním pevného oxidu uhličitého do zemské kůry'''. Uvažovalo se o tom, že zkapalněný CO₂ by byl pod vysokým tlakem vháněn do podloží, ze kterého je těžena [[ropa]]. Tím by se docílilo jednak téměř kompletního vytěžení ložiska a zároveň by se oxid uhličitý přeměnil na suchý led, který by měl v hornině zůstat po další tisíce let. Projekt je přitom zaměřen na podmořská ložiska ropy, protože tlak vody nad takto zaplněným ložiskem by zároveň zaručil udržení CO₂ v pevném stavu prakticky po neomezeně dlouhou dobu. V průmyslu má oxid uhličitý uplatnění např. jako '''inertní atmosféra''' při procesech, kde je nutno vyloučit přítomnost kyslíku. Protože oxid uhličitý nehoří, používá se i jako náplň některých typů '''[[hasicí přístroj|hasicích přístrojů]]'''. Oxid uhličitý je obsažen v řadě nápojů; buď je jejich přirozenou složkou (alkoholové kvašení piva, šumivého vína, burčáku; minerální vody) nebo jsou jím syceny uměle pro zlepšení chuti (limonády, levnější perlivá vína, některé minerálky). Stlačením oxidu uhličitého vzniká pevná látka, tzv. ''suchý led'', která snadno [[sublimace|sublimuje]], přičemž odebírá značné množství tepla z okolí a využívá se k chlazení např. v potravinářství. === Oxid uhelnatý === [[Oxid uhelnatý]] CO je '''vysoce toxický''', vznětlivý až výbušný, bezbarvý plyn, bez zápachu, který vzniká především '''nedokonalou oxidací organických sloučenin uhlíku'''. Vyskytuje se především jako součást '''svítiplynu''', kde vzniká tlakovým a tepelným rozkladem uhlí. Oxid uhelnatý vzniká vždy v jistém malém množství při spalování benzínu a ropy ve spalovacích motorech. Tím se stává významnou součástí tzv. '''suchého [[smog]]u''' losangelského typu. V posledních letech je tvorba CO při provozu spalovacích motorů potlačována použitím '''[[autokatalyzátor]]ů''', obvykle založených na kombinaci působení různých [[platinové kovy|platinových kovů]] na spaliny o vysoké teplotě. Působením těchto katalyzátorů dochází k téměř 100% konverzi oxidu uhelnatého na [[oxid uhličitý]]. Jisté množství oxidu uhelnatého je přítomno i v cigaretovém kouři jako důsledek nedokonalého spalování tabáku. Mezi přírodní zdroje oxidu uhelnatého patří např. zemní plyn, kde je však přítomen pouze v nízkých koncentracích. Je složkou '''důlních plynů''', kde spolu s [[Methan|metanem]] způsobuje jejich mimořádnou '''výbušnost''', sám o sobě je příčinou jejich '''toxicity'''. Vysoká toxicita oxidu uhelnatého je dána jeho schopností '''blokovat [[dýchací řetězec]].''' Molekula CO se přitom téměř irreversibilně naváže na atom [[železo|železa]] přítomný v molekule [[hemoglobin]]u, která slouží jako přenašeč kyslíku. Tak dojde k zablokování přenosu kyslíku z plic do organizmu a '''udušení''' postiženého organizmu. == Izotopy uhlíku a [[radiokarbonová metoda datování]] == V přírodě se uhlík vyskytuje běžně ve formě dvou '''stabilních [[izotop]]ů''': '''¹²C''', který tvoří 98,9% a''' ¹³C''' s průměrným výskytem 1,1%. Reakcí atomů dusíku ¹⁴N, přítomných v atmosféře s kosmickým zářením vzniká '''nestabilní izotop ¹⁴C''', který se rozpadá ([[beta rozpad]]) s poločasem 5&nbsp;715 let. Poměr všech 3 izotopů uhlíku v atmosférickém oxidu uhličitém se tak dlouhodobě udržuje na konstantní hodnotě. Živé organizmy neustále korespondují s atmosférickým CO₂ ať již formou fotosyntézy (rostliny) nebo příjmem jejich produktů – býložravci a následně predátoři. Lze proto tvrdit, že '''poměr ¹⁴C/¹²C zůstává v průběhu života daného organizmu konstantní'''. Po odumření jakékoliv biologické tkáně se výměna uhlíku mezi organizmem a prostředím zastaví. Zároveň nedochází ani ke vzniku ¹⁴C reakcí s kosmickými paprsky, protože ty jsou pohlceny atmosférou. '''Obsah ¹⁴C klesá''' podle zákonitostí rozpadu nestabilních atomových jader. [[Radiokarbonová metoda]] datování využívá zmíněného jevu tím způsobem, že v archeologickém či jiném nálezu '''pozůstatku živé hmoty''' (zbytky tkání, kosti, popel…) je analyzován '''poměr ¹⁴C/¹²C.''' Zjištěný poměr pak poměrně přesně ukazuje na '''dobu zániku dané živé hmoty'''. Vzhledem k uvedenému poločasu rozpadu uhlíku ¹⁴C je metoda optimálně použitelná pro objekty o stáří 2 – 100 tisíc let. Při hodnocení naměřených výsledků je třeba vzít v úvahu i možnost působení radioaktivních zářičů na zkoumaný materiál v průběhu jeho depozice na místě nálezu, protože tak může dojít k významnému zkreslení dat. == Poznámky == <references group="pozn." /> == Literatura == * Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973 * Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974 * Dr. Heinrich Remy, ''Anorganická chemie'' 1. díl, 1. vydání 1961 * N. N. Greenwood - A. Earnshaw, ''Chemie prvků'' 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9 == Reference == <references /> == Externí odkazy == * Periodická soustava a tabulka vlastností prvků [http://home.tiscali.cz/~cz382002/slouc/index.html] * Chemický vzdělávací portál [http://chemie.gfxs.cz/index.php?pg=tabulka_seznam] * WebElements (anglicky) [http://www.webelements.com/] * Periodická tabulka prvků [http://www.tabulka.cz/] {{commonscat|Carbon}}{{Tabulka prvků}}{{Biogenní látky}}{{Článek z Wikipedie}} [[Kategorie:Chemické prvky]]

Návrat na stránku „Uhlík“.