ELEMENT :

SPLOŠNE LASTNOSTI

FIZIKALNE LASTNOSTI

KEMIJSKE IN STRUKTURNE LASTNOSTI

DODATNE OPISNE LASTNOSTI

·         Izotopi :

·         Zgodovina elementa : Ogljik je znan že iz pradavnine. Poimenovali so ga po latinskem imenu za oglje - carbo.

NAHAJALIŠČE

- glavni viri ogljika in njegovih spojin so nafta, premog, les ter minerali. Od mineralov so pomembnejši karbonati (kalcit, dolomit, magnezit). Pojavlja se v dveh alotropnih oblikah: v diamantu, grafitu in fulerenu.

- diamant ima razširjeno kovalentno zgradbo in kristalizira v kubičnem kristalnem skladu. Je brezbarven, prozoren, trd ter zelo obstojen.

- grafit kristalizira v heksagonalnem kristalnem skladu. Ima plastovito strukturo in te plasti so med seboj povezane s šibkimi van der Waalsovimi silami. Zaradi tega plasti med seboj drsijo.

- atomi ogljika so v plasteh koordinirani s tremi atomi (s sp² vezmi) en elektron pa je delokaliziran v plasteh kristala in omogoča električno prevodnost. Fularen nastane, če se učinkuje z električnim oblokom na saje. Imajo zgradbo, ki je podobna nogometni žogi saj se v zgradbi izmenjujejo petčlenski in šestčlenski obroči. Kot grafit je tudi fuleren delokaliziran s p-elektroni.

PRIDOBIVANJE

- pod elementarni ogljik spadajo njegove modifikacije diamant, grafit in fuleren. V vseh oblikah je ogljik brez vonja in okusa, raztaplja se v raztaljenih kovinah. Naravne diamante najdemo v kamnini kimberlit. Dobijo pa jih lahko tudi pri segrevanju grafita (pri 2000°C in visokih tlakih ter ob navzočnosti katalizatorja-kroma ali niklja). Ti umetni diamanti so majhni in se uporabljajo kot abrazivi za izdelavo vrtalnih glav svedrov ter brusov.

- grafit lahko umetno izdelajo iz oglja.

oglje + Si ---> SiC

SiC ---> Si + C(grafit) - reakcija poteka pri visokih temperaturah

UPORABA

- diamant uporabljajo za rezalne plošče za steklo, v vrtilnih in brusilnih napravah, za nakit.

- grafit se uporablja za izdelavo ogljikovih vlaken (visoka natezna trdnost, velika obstojnost),

katere nato uporabljajo za vgraditev v polimere in tako ojačajo material. Uporablja se tudi za različna maziva, elektrode, mine svinčnikov, kot moderator v jedrskih reaktorjih.

SPOJINE OGLJIKA

- ogljikov monoksid, CO, pridobivajo pri segrevanju matanojske ali etandiojske kisline ali njenih natrijevih soli s koncentrirano žveplovo(VI) kislino. CO nastane tudi pri zgorevanju ogljika in njegovih spojin nad 1000°C ob pomanjkanju kisika.

2C + O₂ ---> 2CO

- ogljikov dioksid, CO₂, lahko pridobijo s popolnim zgorevanjem koksa, iz karbonatov in kislin. Pojavlja pa se tudi kot stranski produkt pri žganju apna ter alkoholnim vrenjem. CO₂ se pri raztapljanju v vodi hidratizira, majhen delež ogljikovega dioksida pa reagira z vodo tako, da nastane ogljikova kislina.

H₂O + CO₂ « H₂CO₃

- ta kislina je šibka in obstojna le v vodnih raztopinah. Soli ogljikove kisline so karbonati. Njihove raztopine so bazične. Hidrogenkarbonati so karbonati, pri katerih je le del vodikovih atomov v kislini zamenjan s kovino

H₂CO₃ + NaOH ---> NaHCO₃ + H₂O

- pri segrevanju karbonati razpadejo na kovinski oksid in ogljikov dioksid.

CuCO₃ ---> CuO + CO₂

- ogljik pri visokih temperaturah reducira druge nekovine in vodno paro.

4C + S₈ ---> 4CS₂ (pri 1000°C)

C + H₂O ---> CO + H₂ (pri 1000°C)

- karbidi so spojine v katerih se ogljik spaja z bolj elektropozitivnimi elementi. Poznamo tri skupine karbidov:

a). ionski karbidi - spojine ogljika z najbolj elektropozitivnimi elementi. Ti karbidi vsebujejo anione C^4- ter C₂^2- .

Al₄C₃ + 12H₂O ---> 4Al(OH)₃ + 3CH₄

b). kovalentni karbidi - ti karbidi tvorijo kovalentne kriostale - silicijev karbid (SiC) in borov karbid (B₄C). Borov karbid je najtrša poznana snov.

c). intersticijski karbidi - ogljikovi atomi so vgrajeni v oktaedrične praznine kovinskega najgostejšega sklada. Ti karbidi imajo zato večjo gostoto in višja tališča od ustreznih kovin, veliko trdoto in kovinsko prevodnost.

ZANIMIVOSTI

- hidridi ogljika, ogljikovodiki, so na ogljike vezani vodiki. Ogljik ima sposobnost se povezovati v verige, v plasti in trodimenzionalne tvorbe, ker deje ogljik štiri τ-vezi. Spojine, vez C-H, tvorijo osnovo za večina drugih organskih spojin.

- organske spojine se proučujejo v posebni veji - organski kemiji, zaradi izredno velikega števila naravnih in sintetičnih spojin. Eden ključnih vzrokov za veliko število organskih spojin je težnja, da se ogljikovi atomi medsebojno povezujejo. Ogljikovi atomi imajo veliko energijo vezi C-C.