UHLÍK – vlastnosti, modifikace, použití
Výskyt uhlíku a jeho chemické zařazení • nekov, IV. skupina PSP • je základním kamenem všech organických sloučenin, mezi ně patří i fosilní paliva
[1]
• základní prvek biosféry • je nepostradatelnou součástí všech živých organismů – patří mezi biogenní prvky (C, H, O, N) • z anorganických látek: CaCO3, CO, CO2 a H2CO3 • výrobky chemického průmyslu na bázi uhlíku jsou součástí každodenního života (plasty, umělá vlákna, nátěrové hmoty, léčiva…)
Formy uhlíku • v přírodě se vyskytuje ve dvou modifikacích: • GRAFIT
• DIAMANT • modifikace se výrazně liší svými vlastnostmi, což je důsledek odlišné vnitřní struktury [2]
• vrstvy atomů uhlíku uspořádané do šestiúhelníků
[3]
• velké množství navzájem sloučených atomů s pevnými vazbami
Vlastnosti a použití grafitu (tuhy) • mezi jednotlivými vrstvami jsou jen velmi slabé přitažlivé síly – této vlastnosti se využívá při výrobě tužek mletá tuha tvoří základní složku tyčinky určené pro psaní (vrstvy po sobě kloužou) • grafit je vodivý a měkký (tvrdost 1 – 2) [4]
• zpracovává se na tuhu, elektrody, žáruvzdorné zboží, k mazání ložisek • modifikaci lze vyrobit i uměle
Vlastnosti a použití diamantu • tvořen z velkého množství navzájem sloučených atomů, každý z atomů vázán pevnými kovalentními vazbami •diamant má výbornou tepelnou vodivost a je tvrdý (tvrdost 10) • použití k osazování hlavic vrtných souprav, k řezání tvrdých materiálů • čisté krystaly se brousí a využívají se jako drahokamy, hmotnost diamantů se udává v karátech • modifikaci lze vyrobit i uměle (za vysokých teplot a tlaků) [5]
Umělý uhlík • formy umělého uhlíku: • dřevěné uhlí • saze
• retortové uhlí
• koks
• živočišné uhlí
• některé formy se vyznačují pórovitou strukturou zachycování molekul plynných a kapalných látek v pórech aktivního uhlí, jev pozorovaný u látek s velkým plošným povrchem ADSORPCE • ve filtru protiplynových masek – zachycení jedovatých plynů, v lékařství – při zažívacích potížích, k odstraňování pachů, k čištění cukerné šťávy
Oxidy uhlíku – oxid uhličitý • nehořlavý, nejedovatý plyn • dá se zkapalnit a ztužit suchý led • stálá součást vzduchu (0,03 obj.%) • rozpustný ve vodě • vzniká dýcháním živočichů kvašením cukrů hořením uhlíkatých látek • průmyslová výroba: tepelným rozkladem vápence [T] CaCO3 CaO + CO2 • skleníkový efekt • použití: do hasicích přístrojů, při výrobě nápojů, při výrobě sody, cukru
[6]
Oxidy uhlíku – oxid uhelnatý - CO • bezbarvý plyn, bez zápachu • je součástí vodního plynu • prudce jedovatý vzniká jeho pevná vazba na červené krevní barvivo hemoglobin na hemoglobin se pak nemůže navázat kyslík a tím je zabráněno přenosu kyslíku z plic do tkání • vznik CO: 2C + O2
2CO (hoření uhlíkatých paliv)
CO2 + C
2CO (redukce oxidu koksem)
Kyselina uhličitá a uhličitany • kyselina vzniká reakcí: CO2 + H2O H2CO3 • slabá, nestálá kyselina, snadno se rozkládá varem • je součástí perlivých nápojů • soli kyseliny: a) uhličitany anion CO32- + kation kovu b) hydrogenuhličitany anion HCO3- + kation kovu •Minerály: CaCO3 vápenec MgCO3 magnezit FeCO3 ocelek
• Produkty a suroviny: Na2CO3 soda NaHCO3 jedlá soda K2CO3 potaš
Otázky k opakování: 1)Vyjmenujte 5 materiálů, s nimiž se denně setkáváte, a jejichž součástí je uhlík. a)…………………..b)…………………….. c)…………………..d)…………………….e)…………….. 2) Vyberte si jednu modifikaci uhlíku a podrobně ji popište. a)stavba b)vlastnosti 3) Kde lze využít tzv. ADSORPCI? a)…………………..b)…………………c)…………………
Použité zdroje: Zdroje informací: • Banýr J., Beneš P. a kol.,: Chemie pro střední školy. SPN, a.s., Praha 2001 • Blažek J., Fabini J.,: Chemie pro studijní obory SOŠ a SOU nechemického zaměření. SPN, n.p., Praha 1984
[cit 27.10. 2012]
Obrázky: [1] Graphite - Rob Lavinsky Lavinsky.commons.wikimedia.org: [online]. 2010-05-27 [cit. 2012-10-27]. Dostupný pod licencí Creative Commons – Uveďte autora-Zachovejte licenci 3.0 [2] Graphit-Gitter – Saperaud Saperaud.commons.wikimedia.org: [online]. 2005-10-01 [cit. 2012-10-27].
[3] [cit 27.10. 2012] [4] C,6 – Paginazero Paginazero.commons.wikimedia.org: [online]. 2005-02-23 [cit. 2012-10-27]. Dostupný pod licencí Creative Commons – Uveďte autora-Zachovejte licenci 3.0 [5] Diamond ring – Saperaud Saperaud.commons.wikimedia.org: [online]. 2005-10-01 [cit. 2012-10-27]. Dostupný pod licencí Creative Commons – Uveďte autora-Zachovejte licenci 3.0 [6] Octeto – Celeron Celeron.commons.wikimedia.org: [online]. 2004-11-19 [cit. 2012-10-27]. Dostupný pod licencí Creative Commons – Uveďte autora-Zachovejte licenci 3.0
