Vypracovala: Mgr. Ivana Loduhová
Uhlík (lat. Carboneum) je chemický prvok v Periodickej tabuľke prvkov, ktorý má značku C a protónové číslo 6. Uhlík tvorí základný stavebný kameň všetkých organických zlúčenín a tým aj všetkých živých organizmov. Zlúčeniny uhlíku sú aj jedným zo základov svetovej energetiky, fosílne palivá ako zemný plyn a uhlie slúžia ako energetický zdroj na výrobu elektriny a vykurovanie, produkty spracovania ropy sú nevyhnutné pre pohon spaľovacích motorov. Výrobky chemického priemyslu na báze uhlíka sú súčasťou každodenného života či ide o plastické hmoty, umelé vlákna, náterové hmoty alebo liečivá.
Formy uhlíka
Uhlík je typický nekovový prvok, ktorý sa ako nerast v elementárnom stave vyskytuje v prírode v dvoch základných modifikáciách a v posledných približne 20 rokoch bola laboratórne vytvorená tretia modifikácia:
Tuha alebo grafit je tvorená/ý uhlíkom, ktorý kryštalizuje v šesťuholníkových šupinkách a patrí medzi najmäkšie známe nerasty. Táto vlastnosť sa využíva napr. pri výrobe ceruziek, v ktorých mletá tuha tvorí základnú zložku tyčinky určenej na písanie a kreslenie.
Diamant je tvorený uhlíkom, ktorý kryštalizuje v kockovej sústave a je najtvrdším a veľmi cenným prírodným nerastom. Váha diamantov sa udáva v karátoch, najväčším doposiaľ nájdeným diamantom bol Cullinan, ktorý v surovom stave pri nájdení v JAR mal hmotnosť 3 106 karátov.
Fullerény sú novo objavené sférické molekuly, zložené z päť alebo častejšie so šesťčlenných kruhov atómov uhlíka. V priestore sú tieto molekuly usporiadané do guľovitého tvaru a sú mimoriadne odolné voči vonkajším fyzikálnym vplyvom. Zatiaľ najstabilnejší známy fullerén je molekula, obsahujúca 60 uhlíkových atómov. Fullerény sa umelo pripravujú pyrolýzou organických zlúčenín laserom. V súčasnosti je výskum vlastností a metód prípravy fullerénov veľmi intenzívne skúmaný v mnohých špičkových vedeckých inštitúciách po celom svete.
Výskyt
Grafit
Grafit alebo tuha je nerast, ktorý sa nachádza na mnohých miestach na Zemi. Jedny z najväčších grafitových baní sa nachádzajú v USA (Texas a štát New York), Mexiku, Indii a Rusku. Grafit je napr. aj zložkou sadzí, ktoré vznikajú spaľovaním fosílnych palív. Je však v čiastočkách tak malých, že sadza má skôr vlastnosti amorfného uhlíka.
Grafit sa priemyselne využíva najmä na výrobu ceruziek. Pritom sa najskôr spoločne s vápnom veľmi jemne pomelie a potom vylisuje do vhodného tvaru.
Ďalšie významné použitie grafitu je v metalurgickom priemysle. Vzhľadom na jeho veľmi dobrú tepelnú odolnosť sa z neho vyrábajú nádoby, tzv. kokily, do ktorých sa odlievajú roztavené kovy a ich zliatiny. Zabráni sa tak kontaminácii zliatiny kovom, z ktorého by sa kokila musela vyrobiť. Z grafitu sa vyrábajú aj elektródy pre elektrolytickú výrobu hliníka z taveniny bauxitu a kryolitu alebo pri výrobe kremíka z taveniny oxidu kremičitého.
Diamant
Diamant je jedným z najvzácnejších a najdrahších nerastov. Vyskytuje sa v rôznych farebných modifikáciách od takmer priehľadnej až po čiernu. Pretože k vzniku diamantu je potrebný obrovský tlak a vysoké teploty, nachádzajú sa predovšetkým tam, kde žeravá magma z veľkých hĺbok vystúpila na povrch a stuhla.
Diamanty sa v súčasnosti aj priemyselne vyrábajú, aj keď produkty zďaleka nedosahujú kvalít prírodných diamantov. Tzv. priemyselné diamanty sa preto využívajú najmä pre rôzne vrtné a rezné hlavice nástrojov, ktoré pre svoju činnosť musia mať mimoriadnu tvrdosť a odolnosť.
Prírodné diamanty slúžia už od pradávna najmä na výrobu tých najdrahších šperkov. Aby sa mohol diamant zasadiť do zlatého alebo platinového šperku, musí byť najskôr zložito a opatrne vybrúsený.
Medzi základné fosílne palivá patria uhlie, ropa a zemný plyn. Všetky tieto palivá obsahujú ako väčšinovú zložku pestrú paletu organických zlúčenín, ktoré podľa súčasných teórií vznikli dlhodobým anaeróbnym rozkladom organickej hmoty. V prípade uhlia sa zdá byť prekurzorom drevo druho- a treťohorných pralesov, ktoré boli zničené nejakou náhlou katastrofou.
Ropa a zemný plyn pochádzajú pravdepodobne zo živočíšnych tkanív obyvateľov pravekých morí, ktorí boli pri nejakej katastrofickej udalosti prekrytí vrstvou hornín a počas miliónov nasledujúcich rokov sa postupne rozložili za vzniku pestrej palety zlúčenín na báze uhľovodíkov.
Všetky vyššie uvedené komodity tvoria v súčasnosti chrbtovú kosť svetovej energetiky a prevažnej časti chemického priemyslu. Najmä ropa sa v posledných rokoch javí ako kľúčová surovina pre súčasnú civilizáciu.
Zopakuj si
- V ktorej skupine a v ktorej perióde PSP sa nachádza uhlík?
- Koľko elektrónov má atóm uhlíka C vo vonkajšej vrstve?
- V akých formách sa uhlík vyskytuje v prírode?
Použitá literatúra
Adamkovič E. a kol.: Chémia pre 9. ročník ZŠ, Bratislava: SPN, 2006, 195s.