Uhlík | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grafit (vlevo) a diamant (vpravo), dva nejznámější allotropy uhlíku | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pozice v periodické tabulce | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Symbol | VS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Příjmení | Uhlík | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Protonové číslo | 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Skupina | 14 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Doba | 2 e období | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Blok | Blok p | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Rodina prvků | Nekovový | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronická konfigurace | [ He ] 2 s 2 2 p 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektrony podle energetické úrovně | 2, 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomové vlastnosti prvku | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomová hmotnost | 12,01074 ± 0,0008 u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomový poloměr (výpočet) | 70 hodin ( 67 hodin ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kovalentní poloměr | sp 3 76 ± 13 hodin sp 2 73 ± 14 hodin |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Van der Waalsův poloměr | 150 hodin | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxidační stav | -4, 0, +4, +2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronegativita ( Pauling ) | 2.55 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kysličník | Slabá kyselina | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ionizační energie | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 re : 11,26030 eV | 2 e : 24,3833 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 e : 47 8878 eV | 4 e : 64,4939 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 e : 392 087 eV | 6 th : 489,99334 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nejstabilnější izotopy | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Jednoduché fyzikální vlastnosti těla | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Obyčejný stav | Pevná diamagnetická | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Allotrope ve standardním stavu | Grafit | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ostatní alotropi | Diamant , grafen , nanotrubice , fullereny , amorfní uhlík | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Objemová hmotnost |
1,8 až 2,1 g · cm -3 (amorfní) 1,9 až 2,3 g · cm -3 (grafit), |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Krystalový systém |
Šestihranný (grafit) Kubický diamant (diamant) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tvrdost | 0,5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Barva | Černá (grafitová) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Bod varu | 3 825 ° C (sublimace) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Odpařovací energie | 355,8 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Trojitý bod | 4 489 ° C , 10 800 kPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molární objem | 5,29 × 10-6 m 3 · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Rychlost zvuku | 18 350 m · s -1 až 20 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Masivní teplo | 710 J · kg -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektrická vodivost | 61 x 10 3 S · m -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tepelná vodivost | 129 W · m -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Rozličný | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N O CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ne o ECHA | 100 028 321 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Opatření | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
WHMIS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nekontrolovaný produktTento produkt není kontrolován podle klasifikačních kritérií WHMIS. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Jednotky SI & STP, pokud není uvedeno jinak. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Uhlík je chemický prvek ze atomové číslo 6 a symbol C má tři izotopy prvků:
Uhlík je nejlehčí prvek ve skupině 14 periodické tabulky . Jedno uhlíkové těleso má několik allotropic forem , zejména grafit a diamant . Prvek uhlík tvoří různé anorganické sloučeniny, jako je oxid uhličitý CO 2a širokou škálu organických sloučenin a polymerů . Je základním stavebním kamenem všech známých forem života.
Uhlík je 4 th element nejvíce hojné ve vesmíru a 15 th nejhojnější v zemské kůře . Na Zemi je přítomen jako jednoduché těleso ( uhlí a diamanty ), anorganické sloučeniny (CO 2) a organické sloučeniny ( biomasa , ropa a zemní plyn ). Bylo také syntetizováno mnoho struktur na bázi uhlíku: aktivní uhlí , saze , vlákna , nanotrubice , fullereny a grafen .
Spalování uhlíku ve všech jeho formách je základem technologického vývoje od pravěku. Materiály na bázi uhlíku má uplatnění v mnoha dalších oblastech: kompozitních materiálů , lithium-iontové baterie , kontrolu znečištění vzduchu a vody , elektrody pro obloukové pece nebo syntézou hliníku , atd
Název uhlík pochází z latiny carbo , carbōnis ( „uhlí“ ). Výroba uhlíku ve formě dřevěného uhlí podle pyrolýzy dřeva pod vrstvou zeminy bylo také známé Římanům. Uhlík ve své diamantové formě je znám již od starověku v Asii, je také zmiňován ve Starém zákoně. Jeho jméno také pochází z římských adámas, adámantis („tvrdá ocel“).
Pojem uhlíkový prvek se objeví, když René Antoine Ferchault de Réaumur studuje tvorbu oceli ze železa , poznamenává, že tato transformace odpovídá absorpci prvku železem. V roce 1772 poté Antoine Lavoisier studoval spalování uhlí a diamantů, sledoval kvantitativní tvorbu oxidu uhličitého, ale nezjistil tvorbu vody. Dokazuje tak, že tyto dva materiály jsou zcela vytvořeny z uhlíku.
Přírodní grafit je znám již od starověku, ale jeho povaha nebyla chápána, protože byl zaměňován s molybdenitem a považoval se za formu olova . V roce 1779 Carl Wilhelm Scheele také oxidací grafitu prokázal, že se skládá hlavně z uhlíku. V roce 1787 se chemického názvosloví z Louis-Bernard Guyton de Morveau napsal článek definující uhlík jako čistá forma uhlíku.
Jméno „uhlík“ se objeví ve slovníku Francouzské akademie na své 6 -té vydání (1832-5). XIX th století je vzestup uhlí pro výrobu energie. Například v roce 1865 publikoval Antoine César Becquerel obsah uhlíku v hlavních formách palivového dřeva zakoupeného v té době v Paříži:
Historie je pak poznamenána zvýšeným významem uhlíku, například:
Uhlíkový prvek nepochází přímo z Velkého třesku ( prvotní nukleosyntéza ), protože nebyly splněny podmínky pro jeho vznik (rozpínání a ochlazování vesmíru byly příliš rychlé). Uhlík je na druhé straně hromadně produkován v srdci velmi hmotných hvězd , známých jako horizontální větev , kde se spojují tři jádra helia ( trojitá alfa reakce ).
Uhlík je na Zemi přítomen od svého vzniku. Existuje ve formě sedimentu, uhlí , ropy a také ve své čisté grafitové , diamantové formě . Přírodní diamanty, které lze nalézt v kimberlitu v komínech starověkých sopek, zejména v Jižní Africe a Arkansasu . U některých meteoritů někdy najdete mikroskopické diamanty.
Uhlík má v přírodě dva stabilní izotopy :
Atomová hmotnost uhlíku, 12,010 7, je o něco větší než 12 v důsledku přítomnosti izotopu, 13 ° C.
Uhlík má také dva radioizotopy:
Uhlík se šesti elektrony přijímá elektronickou konfiguraci v základním stavu 1s 2 2s 2 2p 2 . Na valenčním plášti má čtyři elektrony , což mu umožňuje vytvářet čtyři kovalentní vazby , včetně vazeb typu (první vazba s atomem) nebo typu (druhá nebo třetí vazba). Vazby typu jsou vždy doprovázeny vazbou typu . Překrytí elektronických funkcí v odkazu je menší. Tyto odkazy jsou proto méně „pevné“.
Uhlík se v přírodě vyskytuje ve dvou hlavních alotropních formách :
Za normálních tlakových podmínek je uhlík ve formě grafitu , ve kterém je každý atom vázán ke třem dalším ve vrstvě kondenzovaných hexagonálních kruhů, jako jsou atomy aromatických uhlovodíkových sloučenin . Díky delokalizaci orbitalů vede grafit elektřinu . Grafit je měkký, protože chemické vazby mezi rovinami jsou slabé (2% vazeb v rovinách) a vrstvy proto vzájemně snadno klouzají.
Pod velmi vysokým tlakem uhlík krystalizuje v kubickém systému se středem tváře zvaném diamant , ve kterém je každý atom vázán ke čtyřem dalším (interatomová vzdálenost 136 µm ). Diamant prostřednictvím odporu vazeb uhlík-uhlík , je, s nitrid boru , tím těžší materiál k poškrábání. Při pokojové teplotě je metamorfóza do grafitu tak pomalá, že je nedetekovatelná. Za určitých podmínek uhlík krystalizuje do lonsdaleitu , tvaru podobného diamantu, ale hexagonálního. Ze všech drahých kamenů je diamant jako jediný zcela spotřebován.
Kromě grafitu (čistý sp 2 ) a diamantu (čistý sp 3 ) existuje uhlík v amorfní a vysoce neuspořádané (aC) formě. Tyto amorfní formy uhlíku jsou směsí tří vazebných míst podobných grafitu nebo čtyř vazeb diamantů. K výrobě aC se používá mnoho metod: rozprašování, odpařování elektronového paprsku , depozice elektrického oblouku, laserová ablace atd. V roce 2019 cyklická molekula C 18(čistý sp 1 ) byl syntetizován odstraněním CO skupiny v oxidu C 24 O 6.
Tyto uhlíkové cibule jsou struktury, založené na fullerenu podobné konstrukce, ale stěna, který se skládá z několika vrstev uhlíku.
Válcovité tvary uhlíku se nazývají nanotrubice (uhlíková nanotrubice, zkratka: CNT). Byly objeveny v peletách tvořících se na katodě elektrického oblouku během syntézy fullerenů. Tyto objekty s nanometrickým průměrem a délkou někdy dosahující milimetrů se jeví jako roviny uhlíku monoatomové tloušťky (nebo grafenu ) srolované na sebe a tvořící trubici nanometrického průměru). Nanotrubice, jejichž stěna se skládá pouze z jedné roviny uhlíku, se nazývají „jednostěnné“. Nanotrubice vyrobené metodou elektrického oblouku jsou téměř všechny „multi-sheet“.
Grafen je tvořen jedinou rovinou uhlíku monoatomové tloušťky. Grafen lze jednoduše získat odebráním jedné roviny uhlíku z grafitového krystalu.
Spolu s těmito strukturami pozorujeme velké množství polyedrických nanočástic . Stejně jako cibule a vícelisté nanotrubičky, pozorování pomocí transmisní elektronové mikroskopie s vysokým rozlišením ( (en) HRTEM : Transmisní elektronová mikroskopie s vysokým rozlišením ) ukazují, že tyto uhlíkové nanočástice jsou tvořeny několika vrstvami grafenu, uzavřenými a zanechávají nanometrickou dutinu v jejich střed.
Při atmosférickém tlaku uhlíku (grafit), bude sublimovat při 4100 K . V plynné formě se obvykle formuje do malých řetězců atomů nazývaných carbynes . Chlazené velmi pomalu, spojují se a vytvářejí nepravidelné a zkreslené grafické listy, které tvoří saze . Mezi posledně jmenovanými najdeme zejména jednoplášťovou sférickou formu C 60 zvanou fulleren , přesněji buckminsterfulleren a jeho odrůdy C n (20 ≤ n ≤ 100) , které tvoří extrémně tuhé struktury.
Kapalný oxid tvoří pouze nad tlakem a teplotou z trojného bodu , a proto výše 10,8 ± 0,2 MPa (přibližně 100-krát za atmosférického tlaku) a 4600 ± 300 K .
Uhlík je základní složkou organických sloučenin , které často obsahují alespoň jednu vazbu uhlík-vodík . Uhlí však v přírodě existuje také v anorganické formě, hlavně ve formě oxidu uhličitého , a v minerální formě.
Chemie uhlíku je v podstatě kovalentní. Uhlík je základem mnoha sloučenin, které mohou obsahovat velké množství atomů ve spojení s vodíkem , kyslíkem , dusíkem , halogeny , fosforem , sírou a kovy, například jednoduchými, dvojnými nebo trojnými vazbami. Studium a syntéza těchto sloučenin tvoří organickou chemii . Hlavními organickými sloučeninami uhlíku jsou „ uhlovodíky “ molekul kombinujících uhlík a vodík . Uhlovodíky se dělí do tří skupin:
V závislosti na počtu atomů uhlíku předchází přípona -ane, -ene nebo -yne:
Rotace je volná kolem jednoduchých vazeb uhlík-uhlík. Na druhou stranu jsou dvojité nebo trojné vazby tuhé: dvojná vazba je rovinná, úhly vazby kolem atomů uhlíku jsou 120 °. To vede k tvorbě diastereomerů , tj. Sloučenin se stejným chemickým vzorcem, ale odlišným uspořádáním atomů ve vesmíru. Trojná vazba je lineární.
Kromě toho se sp 3 uhlíku mohou tvořit chirální sloučeniny (z řeckého Kheir ( ἣ χείρ ), ruka). Nejjednodušším případem je sloučenina mající 4 různé substituenty kolem atomu uhlíku. V závislosti na uspořádání těchto substituentů v prostoru se získají dvě molekuly, které se liší: nejsou překrývající, jsou to dvojice enantiomerů . Enantiomery jsou vzájemným obrazem v zrcadle (jako naše dvě ruce).
V aromatických uhlovodících tvoří atomy uhlíku kruhy nebo jádra stabilizovaná delokalizovanými π vazbami .
Tento typ atomů uhlíku je relativně vzácný z hlediska rozmanitosti ve srovnání s organickými a minerálními uhlíky. Je to nejčastěji ve formě anorganických nebo organokovových komplexů, které obsahují holý atom uhlíku nebo molekulu CO nebo CO 2 .ve svých koordinačních sférách. Například :
Molekula oxidu uhličitého CO 2existuje v plynném stavu v této zemské atmosféře . Určité množství tohoto CO 2rozpouští se v oceánských a kontinentálních vodách a v některých částech CO 2rozpuštěný reaguje s molekulou vody za vzniku kyseliny uhličité H 2 CO 3 po reakci:H 2 O+ CO 2(rozpuštěno) ⇔ H 2 CO 3.
Poté H 2 CO 3( Uhličitan dihydrogen nebo kyselina uhličitá), který je dikyseliny , vede jeho dva protony v měření kyselosti konstant na acidobazických páry (H 2 CO 3 / HCO 3 -) a (HCO 3 - / CO 3 2–) a počáteční složení acidobazických rozpuštěných látek ve vodě podle rovnic:H 2 CO 3+ H 2 O⇔ HCO 3 -( Hydrogenuhličitan iont , nebo hydrogenuhličitan ) + H 3 O +( hydroniový ion nebo hydratovaný proton )a:HCO 3 -+ H 2 O⇔ CO 3 2–(karbonát ion) + H 3 O +.
Ukazuje se však, že v mořské vodě je tento uhličitanový systém přítomen ve velkém množství a v takovém poměru, že hraje zásadní nárazníkovou roli v kyselosti oceánské vody ( pH 8,1-8, 4), kterou umožňuje velmi stabilní. Tato hladina uhličitanů (a přesněji boritanů ) se nazývá zásaditost nebo úplná zásaditost (TAC, měřeno ve francouzských stupních, nebo kH měřeno v němčině °; existují i jiné jednotky. Nejlepší je mluvit v ppm nebo částech na milión). Tato hodnota pH nemá množství „ geologické “ z testů vápenec z prvoka planktonu k vytvoření usazenin vápence sestávají v podstatě z krystalů z uhličitanu vápenatého a hořčíku (směs nazývá vápenec) kamene Paříže, mramor , atd Celá tato chemie je tradičně zahrnuta do anorganické , tj. Minerální chemie , i když je zjevně mnoho bodů, u nichž to není oprávněné. Uhlík obsažený v oxidu uhličitém, kyselině uhličité, hydrogenuhličitanu a uhličitanu lze tedy kvalifikovat jako anorganický uhlík. To platí i pro uhlíkové diamantu a dalších allotropic odrůd z krystalů uhlíku.
Čistý uhlík má nízkou toxicitu pro člověka a lze s ním bezpečně manipulovat a dokonce jej přijímat ve formě grafitu nebo uhlí. Je odolný vůči rozpouštění nebo chemickému působení, například i v kyselém obsahu zažívacího traktu.
Naproti tomu sirouhlík CS 2 , i když má podobnou strukturu jako oxid uhličitý, je vysoce toxická kapalina používaná jako rozpouštědlo ( vulkanizace gumy).
Dalšími oxidy uhlíku jsou oxid uhelnatý CO a méně obvyklý suboxid uhlíku C 3 O 2 . Oxid uhelnatý je bezbarvý, bez zápachu plyn tvořen spalovací neúplné, organické sloučeniny nebo čistého uhlíku (aktivního uhlí). Tyto oxid uhelnatý se váže silněji než kyslík se hemoglobin v krvi tvoří karboxyhemoglobin, stabilní sloučeniny. Výsledkem této reakce je otrava molekul hemoglobinu , která může být smrtelná (viz příslušná položka).
Kyanidový ion CN - má chemické chování podobné halogenidovému iontu . Soli obsahující kyanidový iont jsou vysoce toxické. Kyanogen, plyn složení (CN) 2, je také blízký halogenům .
S kovy, uhlík tvoří C 4- karbidů nebo C 2 2- acetylidy . Ať se stane cokoli, s elektronegativitou 2,5 uhlík dává přednost tvorbě kovalentních vazeb . Některé karbidy jsou kovalentní mřížky, jako je karbid křemíku , SiC, který vypadá jako diamant , a navíc se používá pro jejich velikost.
Toxicita nových alotropních forem uhlíku (fullereny, nanotrubice, grafen) je nyní široce studována. V jejich původním stavu je stále obtížné tyto nanostruktury filtrovat ve vzduchu a mohly by představovat nebezpečí, které je třeba vyhodnotit. Je třeba poznamenat, že v kontextu jejich použití se tyto sloučeniny obecně nacházejí dispergované v rozpouštědle nebo fixované na pevném substrátu.
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||||||||||||
1 | H | Ahoj | |||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Být | B | VS | NE | Ó | F | narozený | |||||||||||||||||||||||||
3 | N / A | Mg | Al | Ano | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||
4 | K. | To | Sc | Ti | PROTI | Cr | Mn | Fe | Spol | Nebo | Cu | Zn | Ga | Ge | Eso | Se | Br | Kr | |||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Pozn | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | v | Sn | Sb | Vy | Já | Xe | |||||||||||||||
6 | Čs | Ba | The | Tento | Pr | Nd | Odpoledne | Sm | Měl | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Číst | Hf | Vaše | Ž | Re | Kost | Ir | Pt | Na | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | Na | Rn | |
7 | Fr. | Ra | Ac | Čt | Pa | U | Np | Mohl | Dopoledne | Cm | Bk | Srov | Je | Fm | Md | Ne | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt. | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |
8 | 119 | 120 | * | ||||||||||||||||||||||||||||||
* | 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 | 129 | 130 | 131 | 132 | 133 | 134 | 135 | 136 | 137 | 138 | 139 | 140 | 141 | 142 |
Alkalické kovy |
Alkalická země |
Lanthanidy |
Přechodné kovy |
Špatné kovy |
kovově loids |
Nebankovní kovy |
geny halo |
Vzácné plyny |
Položky nezařazené |
Aktinidy | |||||||||
Superaktinidy |