»   »  Uhlík

Uhlík

český názevUhlík
latinský názevCarboneum
anglický názevCarbon
chemická značkaC
protonové číslo6
relativní atomová hmotnost12,011
perioda2
skupinaIV.A
zařazenínekovy
rok objevu -
teplota tání [°C]3825
teplota varu [°C]4827
hustota [g cm-3]2,62
elektronegativita2,55
oxidační stavy-IV, II, III, IV
elektronová konfigurace[He]2s2 2p2
atomový poloměr [pm]67
kovalentní poloměr [pm]77
specifické teplo [J g-1K-1]0,71
slučovací teplo [kJ mol-1]105
tepelná vodivost [W m-1 K-1]140
elektrická vodivost [S m-1]1.105
1. ionizační potenciál [eV]11,2603
2. ionizační potenciál [eV]24,383
3. ionizační potenciál [eV]47,887
tvrdost podle Mohsegrafit - 0,5
diamant - 10
skupenství za norm. podmíneks

Chemické vlastnosti a reakce

Chemický prvek uhlík se vyskytuje ve třech základních formách. Krystalický uhlík je znám jako diamant, amorfní uhlík se nazývá grafit, fulleren je modifikací uhlíku s molekulovou krystalickou stavbou, charakterizují ho kulovité útvary se 60 atomy uhlíku. Uhlík má nejvyšší teplotu tání ze všech nekovů.

Za vyšších teplot se uhlík slučuje s vodíkem, pokud reakce probíhá při teplotě okolo 600°C je jejím produktem methan, pokud je reakční teplota vyšší než 1500°C vzniká syntézou uhlíku s vodíkem ethyn:

C + 2H2 → CH4
2C + H2 → C2H2

Za zvýšené teploty reaguje s kyslíkem, halogeny, křemíkem, sírou, selenem, tellurem, dusíkem a s řadou kovů. Ochotně reaguje s lithiem, se kterým se slučuje již při teplotě 200°C na snadno hydrolyzující acetylid lithný Li2C2. Binární sloučeniny uhlíku s prvky o nižší elektronegativitě se nazývají karbidy.

V anorganických sloučninách vystupuje uhlík nejčastěji v oxidačním stavu IV, méně často i v ox. stavu II, v některých oganických sloučeninách (např. některé alkaloidy) se může vyskytovat i s oxidačním číslem III.

Unikátní vlastností uhlíku je jeho schopnost tvořit stabilní řetězce, ve kterých mohou být jednotlivé atomy uhlíku vzájemně vázány jednoduchými, dvojnými i trojnými vazbami.

Výskyt v přírodě

V přírodě se uhlík vyskytuje zejména jako součást obrovského množství organických látek a ve formě oxidu uhličitého se nachází v atmosféře. Ryzí uhlík se v přírodě vyskytuje v několika krystalografických modifikacích jako grafit, diamant, lonsdaleit a chaoit. Přírodní fulleren C60 se vyskytuje jako minerál šungit.

Mezi významné nerosty s obsahem uhlíku patří minerály 5. třídy Strunzova mineralogického systému karbonáty kalcit CaCO3, magnezit MgCO3, siderit FeCO3 a velká řada dalších. Přírodní karbidy moissanit SiC, qusongit WC, tongbait Cr3C2 nebo tantalkarbid TaC se zařazují mezi minerály 1. třídy a jsou naopak velmi vzácné. Mezi minerály s obsahem uhlíku se řadí i nepočetná skupina organoidů patřící mezi minerály 10. třídy. Mezi organoidy patří např. karpatit C24H12, fichtelit C19H34, evenkit (CH3)2(CH2)22 nebo hoganit Cu(CH3COO)2·H2O. Celkem bylo popsáno přes 400 minerálů s obsahem uhlíku.

V roce 2010 dosáhla světová těžba grafitu hodnoty 1,1 Mt, největším světovým producentem je Čína (800 kt), Indie (130 kt), Brazílie (76 kt) a Severní Korea (30 kt). Celosvětové zásoby grafitu se odhadují na 71 Mt, největší naleziště grafitu jsou v Číně (55 Mt), Indii (5,2 Mt) a Mexiku (3,1 Mt). V ČR je evidováno 8 ložisek s evidovanými zásobami krystalického, amorfního i smíšeného grafitu, celkové zásoby všech typů grafitu v ČR dosahují hodnoty přes 14 Mt.

Světová těžba diamantů dosáhla v roce 2010 hodnotu 55 milionů karátů, největší těžbu diamantů mělo Rusko (15 mil. karátů), Kongo (14 mil. karátů) a Austrálie (11 mil. karátů). Světové zásoby diamantů jsou ve výši 580 milionů karátů, největší zásobu diamantů má Kongo (150), Botswana (130), Austrálie (95), JAR (70) a Rusko (40).

Praktické využití

Praktické využití nachází uhlík zejména jako redukční činidlo a sorbent, grafit se používá jako součást průmyslových mazadel, jako moderátor v jaderných reaktorech a na výrobu tužek. Čistý uhlík získaný karbonizací rostlinných materiálů se používá jako černé potravinářské barvivo E 153 (rostlinná čerň). Využití sloučenin uhlíku je mnohotvárné a nesmírně široké.

Zdroje

bor ← uhlík → dusík

TOPlist