1 / 23

UHLÍK

UHLÍK. Diana Hnátková 2.A. Obsah. Obecně Rozšíření Elementární uhlík Formy uhlíku Grafit Diamant Amorfní uhlík Uhlíková nanotrubice Anorganické sloučeniny. Organické sloučeniny Některé typy Tabulka Využití Fosilní paliva Jantar Vápenec a magnezit Oxid uhličitý

chase
Download Presentation

UHLÍK

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. UHLÍK Diana Hnátková2.A

  2. Obsah • Obecně • Rozšíření • Elementární uhlík • Formy uhlíku • Grafit • Diamant • Amorfní uhlík • Uhlíková nanotrubice • Anorganické sloučeniny • Organické sloučeniny • Některé typy • Tabulka • Využití • Fosilní paliva • Jantar • Vápenec a magnezit • Oxid uhličitý • Skleníkový efekt • Oxid uhelnatý • Zajímavost

  3. Chemická značka C, Carboneum • 6. prvek v periodické soustavě prvků • Elektronová konfigurace C: [He] 2s2 2p2 • Elektronegativita 2,5 • Oxidační čísla –IV. ; IV. a II. • Stabilní izotopy 12 a 13 • Skupenství pevné • Relativní atomová hmotnost 12,01115 amu (= atomová hmotnostní jednotka)

  4. Rozšíření tvoří základní stavební kámen všech organických sloučenin vyskytuje se volný i ve sloučeninách krystalizuje jako diamant a grafit vázaný je obsažen v uhličitanech v ovzduší a ve vodách jako CO2 dále je vázaný v uhlí, ropě, zemnímplynu a všech organických látkách ve vesmíru připadá 1 atom uhlíku přibližně na 20 000 atomů vodíku

  5. Elementárníuhlík Některé alotropní modifikace uhlíku: • diamant • grafit • Lonsdaleit • fulleren C60 • fulleren C540 • fulleren C70 • amorfní uhlík • jednostěnná uhlíkovánanotrubice

  6. Grafit (tuha) • nejčastější přírodní modifikace uhlíku • struktura se skládá z vrstev tzv. grafenu, které jsou tvořeny uhlíky navázanými do šestiúhelníků • na každý uhlík jsou kovalentně vázány další tři uhlíky • 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 ur-čené pro psaní a kreslení • Grafit vede elektrický proud • Výroba skelného grafitu • Využívá se i v metalurgickém průmyslu • jedny z největších grafitových dolů se nalézají v USA, Indii, Mexiku a Rusku

  7. Diamant • je tvořen uhlíkem krystalizujícím v soustavě krychlové • je nejtvrdším a velmi cenným přírodním nerostem • na každý uhlík jsou kovalentně vázány další čtyři uhlíky • Hmotnost diamantů se udává v karátech • 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

  8. Amorfní uhlík • forma uhlíku bez pravidelné krystalové struktury • obsahuje atomy uhlíku jak s hybridizací sp2 (vázaný s třemi sousedními atomy), tak i sp3 (vázaný s čtymi sousedními atomy) v různém poměru • může obsahovat i nanokrystaly grafitu nebo diamantu v amorfní uhlíkové matrici • Pro praktické využití se připravuje např. jako tzv. aktivní uhlí=produkt vyráběný z uhlí, dřeva nebo kokosových ořechů; má pórovitou strukturou a velký vnitřní povrch (400-1500 m2/g)> může adsorbovat široké spektrum látek

  9. Uhlíkové nanotrubice • jsou uměle vyrobené mikroskopické trubičky • složené z válcově svinuté vrstvy grafenu o průměru pouhých několika (1 - 100) nm • jejich využití se nabízí např. při výrobě velmi pevných a zároveň lehkých kompozi-tních materiálů a tkanin • v elektronice při výrobě mi-mořádně malých tranzistorů • ideální materiálu pro uchová-vání čistého vodíku pro palivové články a mnohé další

  10. Anorganické sloučeniny V anorganických chemických sloučeninách se uhlík vyskytuje v mocenství +2, +4 a -1. • oxid uhličitý CO2 se podílí vytváření rostlinných tkání > fotosyntéza a současně se vrací do atmosféry pří dýchání živých organizmů a spalování fosilních paliv • Ve vodě se CO2 rozpouští za vzniku velmi slabé kyseliny uhličité H2CO3; soli této kyseliny - uhličitany (karbonáty) • uhličitan vápenatý CaCO3 – vápenec • uhličitan hořečnatý MgCO3 – magnezit • S + C = toxická kapalná sloučeninu - sirouhlík CS2 • oxid uhelnatý CO je značně toxický plyn, který blokuje krevní barvivo hemoglobin a znemožňuje tak dýchání • S dusíkem tvoří uhlík kyanidový ion CN- a kyanovodík HCNpatří také k mimořádně toxickým látkám • kovové prvky + C = karbidy; karbid vápenatý CaC2, který při reakci s vodou uvolňuje acetylen a byl dříve používán ke svícení v lampách, karbidkách.

  11. Organické sloučeniny • chemické látky, obsahující alespoň 1 atom uhlíku a téměř vždy atom vodíku, většina má i 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 ;ředevšímbiogenní prvky: vodík, kyslík, dusík, síra a fosfor, ale i halogeny, křemík atd. • existuje nesmírně mnoho kombinací • organické látky staly základním stavebním kamenem živé hmoty • každá buňka živého organismu obsahuje desetitisíce chemi-ckých sloučenin, které mají tu jedinou společnou vlastnost, že jejich základní skelet je tvořen atomy uhlíku v různých vazebných stavech

  12. Některé typy organických sloučenin uhlíku • 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, 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

  13. Využití Fosilní paliva • uhlí, ropa a zemní plyn, tato paliva obsahují jako převažující složku pestrou škálu organických sloučenin • tvoří v současné době páteř světové energetiky a převážné části chemického průmyslu • ropa je základním zdrojem energie pro stále rostoucí dopravní infrastrukturu a zároveň je zřejmé, že její celosvětové zásoby mohou být brzy vyčerpány • Ropa i zemní plyn se vyskytují obvykle společně • Světové zásoby uhlí jsou výrazně větší než ropy a zemního plynu, ten se využívá spíše jako zdroj pro výrobu elektrické energie • Kromě energetického využití nachází uhlí uplatnění v metalurgii, kde po přepracování na koks slouží jako redukční médium při výrobě železa a podobných kovů ve vysoké peci

  14. Jantar • je zvláštní forma uhlíkatého minerálu • jedná se o mineralizované zbytky třetihorních pryskyřic staré až 50 milionů let • v Evropě jako zkamenělá pryskyřice borovic • ve Střední Americe a Mexiku, kde jde o klovatinu tropické dřeviny kopálu = tvrdá pryskyřice

  15. Vápenec a magnezit • Čistý uhličitan vápenatý CaCO3= nerost kalcit • vápence jsou biogenního původu, protože převážně vznikly z vápenatých schránek druhohorních mořských živočichů • naleziště v Čechách, v Itálii, Anglii i USA • mají různou barvu od čistě bílé až po téměř černou • mechanické vlastnosti > výroba běžných stavebních surovin = pálené vápno, cement ( popř. dekorace - mramor) • Vápenec je základem krasových jevů, při kterých dochází systémem složitých rovnováh mezi uhličitany a hydrogenuhličitany vápníku ke vzniku nádherných přírodních úkazů především v jeskyních • Uhličitan hořečnatý MgCO3= magnezit • surovina pro výrobu žáruvzdorných materiálů • ložiska - na Slovensku, v Rakousku, Číně a Korei

  16. MAGNEZIT VÁPENEC

  17. Oxid uhličitý • CO2 je bezbarvý plyn, bez zápachu, rozpustný ve vodě • tvoří přibližně 0,038% objemu zemské atmosféry - dýcháním živých org. a rostoucím tempem spalováním fosilních paliv • Z atmosféry odčerpávají CO2 rostliny fotosyntézou, za pomoci chlorofylu • 6 H2O + 6 CO2 + foton → C6H12O6 (glukóza) + 6 O2 • Zvyšující se koncentrace CO2 je s spojena s jevem zvaným skleníkový efekt, protože jeho molekuly pohlcují infračervené záření a zabraňují tak jeho vyzařování do kosmického prostoru > dochází k zahřívání povrchu planety • V průmyslu má CO2 uplatnění například jako inertní atmosféra při procesech, kde je nutno vyloučit přítomnost kyslíku • oxid uhličitý nehoří > náplň některých typů hasicích přístrojů • Oxid uhličitý je obsažen v řadě nápojů; buď přirozenou složkou (alkoholové kvašení piva, šumivého vína, burčáku; minerální vody) nebo jsou jím syceny uměle pro zlepšení chuti (limonády atd.) • Stlačením CO2 vzniká pevná látka, suchý led, která snadno sublimuje, • přičemž odebírá množství tepla z okolí > • k chlazení např. v potravinářství

  18. Oxid uhelnatý • vysoce toxický, vznětlivý až výbušný, bezbarvý plyn, bez zápachu, který vzniká především oxidací organických sloučenin uhlíku • jako součást svítiplynu, kde vzniká tlakovým a tepelným rozkladem uhlí • vzniká vždy v malém množství při spalování benzínu a ropy ve spalovacích motorech • jisté množství CO je i v cigaretovém kouři jako zbytek nedokonalého spalování tabáku • přírodní zdroje oxidu uhelnatého - např. zemní plyn • spolu s metanem způsobuje jejich mimořádnou výbušnost • reakcí vodní páry s uhlíkem za vysokých teplot (příprava vodního plynu): • C + H2O → CO + H2 • spalováním uhlíku s malým množstvím kyslíku: • 2C + O2 → 2CO

  19. Izotopy uhlíku a radiokarbonová metoda datování V přírodě se uhlík vyskytuje běžně ve formě dvou stabilních izotopů: 12C, který tvoří 98,9% a13Cs průměrným výskytem 1,1%. Reakcí atomů dusíku 14N, přítomných v atmosféře s kosmickým zářením vzniká nestabilní izotop 14C, který se rozpadá s poločasem 5 715 let. Poměr všech 3 izotopů uhlíku se 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. Radiokarbonová metoda datování využívá zmíněného jevu tím způsobem, že v archeologickém či jiném nálezu pozůstatku živé hmoty (zbytky tkání, kosti), je analyzován poměr 14C/12C. Zjištěný poměr pak poměrně přesně ukazuje na dobu zániku dané živé hmoty.

  20. http://kohout.gasos-ro.cz http://cs.wikipedia.org http://www.chemieseite.de http://stary.biom.cz

More Related