Ogljik

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Skoči na: navigacija, iskanje
Ogljik,  6C
Graphite-and-diamond-with-scale.jpg
Grafit (levo) in diamant (desno), dva najbolj znana alotropa ogljika
Carbon Spectra.jpg
Spekter ogljika
Splošno
Ime, znak ogljik, C
Izgovarjava ogljík
Alotropi grafit, diamant
Izgled grafit: črn
diamant: brezbarven
Ogljik v periodnem sistemu
Vodik (diatomic nonmetal)
Helij (noble gas)
Litij (alkali metal)
Berilij (alkaline earth metal)
Bor (metalloid)
Ogljik (polyatomic nonmetal)
Dušik (diatomic nonmetal)
Kisik (diatomic nonmetal)
Fluor (diatomic nonmetal)
Neon (noble gas)
Natrij (alkali metal)
Magnezij (alkaline earth metal)
Aluminij (post-transition metal)
Silicij (metalloid)
Fosfor (polyatomic nonmetal)
Žveplo (polyatomic nonmetal)
Klor (diatomic nonmetal)
Argon (noble gas)
Kalij (alkali metal)
Kalcij (alkaline earth metal)
Skandij (transition metal)
Titan (transition metal)
Vanadij (transition metal)
Krom (transition metal)
Mangan (transition metal)
Železo (transition metal)
Kobalt (transition metal)
Nikelj (transition metal)
Baker (transition metal)
Cink (transition metal)
Galij (post-transition metal)
Germanij (metalloid)
Arzen (metalloid)
Selen (polyatomic nonmetal)
Brom (diatomic nonmetal)
Kripton (noble gas)
Rubidij (alkali metal)
Stroncij (alkaline earth metal)
Itrij (transition metal)
Cirkonij (transition metal)
Niobij (transition metal)
Molibden (transition metal)
Tehnicij (transition metal)
Rutenij (transition metal)
Rodij (transition metal)
Paladij (transition metal)
Srebro (transition metal)
Kadmij (transition metal)
Indij (post-transition metal)
Kositer (post-transition metal)
Antimon (metalloid)
Telur (metalloid)
Jod (diatomic nonmetal)
Ksenon (noble gas)
Cezij (alkali metal)
Barij (alkaline earth metal)
Lantan (lanthanide)
Cerij (lanthanide)
Prazeodim (lanthanide)
Neodim (lanthanide)
Prometij (lanthanide)
Samarij (lanthanide)
Evropij (lanthanide)
Gadolinij (lanthanide)
Terbij (lanthanide)
Disprozij (lanthanide)
Holmij (lanthanide)
Erbij (lanthanide)
Tulij (lanthanide)
Iterbij (lanthanide)
Lutecij (lanthanide)
Hafnij (transition metal)
Tantal (transition metal)
Volfram (transition metal)
Renij (transition metal)
Osmij (transition metal)
Iridij (transition metal)
Platina (transition metal)
Zlato (transition metal)
Živo srebro (transition metal)
Talij (post-transition metal)
Svinec (post-transition metal)
Bizmut (post-transition metal)
Polonij (post-transition metal)
Astat (metalloid)
Radon (noble gas)
Francij (alkali metal)
Radij (alkaline earth metal)
Aktinij (actinide)
Torij (actinide)
Protaktinij (actinide)
Uran (actinide)
Neptunij (actinide)
Plutonij (actinide)
Americij (actinide)
Kirij (actinide)
Berkelij (actinide)
Kalifornij (actinide)
Ajnštajnij (actinide)
Fermij (actinide)
Mendelevij (actinide)
Nobelij (actinide)
Lavrencij (actinide)
Raderfordij (transition metal)
Dubnij (transition metal)
Seaborgij (transition metal)
Borij (transition metal)
Hasij (transition metal)
Majtenrij (unknown chemical properties)
Darmštatij (unknown chemical properties)
Rengenij (unknown chemical properties)
Kopernicij (transition metal)
Ununtrij (unknown chemical properties)
Flerovij (post-transition metal)
Ununpentij (unknown chemical properties)
Livermorij (unknown chemical properties)
Ununseptij (unknown chemical properties)
Ununoctij (unknown chemical properties)


C

Si
borogljikdušik
Vrstno število 6
Standardna atomska teža (Ar) 12,011[1] [12,0096 – 12,0116][2]
Kategorija elementa   večatomna nekovina, lahko se smatra tudi kot polkovina
Skupina, blok skupina 14 (ogljikova skupina), p-blok
Perioda perioda 2
Razporeditev elektronov [He] 2s2 2p2
po lupini 2, 4
Fizikalne lastnosti
Faza snovi trdnina
Sublimišče 3642 °C ​(3915 K, ​6588 °F)
Gostota blizu s.t. amorphous: 1,8–2,1 g/cm3[3]
grafit: 2,267 g/cm3
diamant: 3,515 g/cm3
Trojna točka 4600 K, ​10800 kPa[4][5]
Talilna toplota grafit: 117 kJ/mol
Toplotna kapaciteta grafit: 8,517 J/(mol·K)
diamant: 6,155 J/(mol·K)
Lastnosti atoma
Oksidacijska stanja +4, +3,[6] +2, +1,[7] 0, −1, −2, −3, −4[8] ​(rahlo kisel oksid)
Elektronegativnost Paulingova lestvica: 2,55
Ionizacija 1.: 1086,5 kJ/mol
2.: 2352,6 kJ/mol
3.: 4620,5 kJ/mol
(več)
Kovalentni polmer sp3: 77 pm
sp2: 73 pm
sp: 69 pm
Van der Waalsov polmer 170 pm
Razno
Kristalna struktura grafit: ​preprosta heksagonalna
Preprosta heksagonalna kristalna struktura za grafit: ogljik

(črna)
Kristalna struktura diamantna kubična
Diamantna kubična kristalna struktura za ogljik
Hitrost zvoka tanka palica diamant: 18350 m/s (pri 20 °C)
Toplotno raztezanje diamant: 0,8 µm/(m·K) (pri 25 °C)[9]
Toplotna prevodnost grafit: 119–165 W/(m·K)
diamant: 900–2300 W/(m·K)
Električni upor grafit: 7,837 µΩ·m[10]
Magnetna ureditev diamagnetik[11]
Youngov modul diamant: 1050 GPa[9]
Strižni modul diamant: 478 GPa[9]
Stisljivostni modul diamant: 442 GPa[9]
Poissonovo razmerje diamant: 0,1[9]
Mohsova trdota grafit: 1–2
diamant: 10
Številka CAS 7440-44-0
Zgodovina
Odkritje Egipčani in Sumerci[12] (3750 BCE)
Kot element ga je prepoznal Antoine Lavoisier[13] (1789)
Najstabilnejši izotopi
Glavni članek: Izotopi ogljika
izo NA Razpol. doba DM DE (MeV) DP
11C sint. 20 min β+ 0.96 11B
12C 98,9% 12C je stabilen z 6 nevtroni
13C 1,1% 13C je stabilen z 7 nevtroni
14C sled 5730 y β 0,156 14N

Ogljík (latinsko carbonium) je kemični element s simbolom C in vrstnim številom 6. Ogljik ni nastal v prapoku, saj morajo za njegov nastanek trojno trčiti trije delci alfa (jedra helija). Vesolje se je sprva širilo in ohlajalo prehitro, da bi bilo to mogoče. Nastaja pa v notrajnosti zvezd v vodoravni veji, kjer zvezde pretvarjajo helijevo jedro v ogljik v procesu treh delcev alfa.

Ogljik je izreden element zaradi številnih razlogov. Njegove različne oblike vključujejo eno od najmehkejših (grafit) in eno od najtrših (diamant) človeku znanih snovi. Povrh ima veliko afiniteto za spajanje z drugimi manjšimi atomi, vključno z drugimi atomi ogljika, in njegova majhnost mu omogoča, da oblikuje večkratne vezi. Zaradi teh lastnosti je znanih skoraj deset milijonov različnih ogljikovih spojin. Ogljikove spojine tvorijo osnovo za vse življenje na Zemlji, ogljiko-dušikov cikel pa zagotavlja del energije, ki jo dajejo Sonce in druge zvezde.

Oblike[uredi | uredi kodo]

Shema vezi v osmih alotropih ogljika: a) diamant; b) grafit; c) lonsdaleit; d–f) fulereni (C60, C540, C70); g) amorfni ogljik; h) ogljikova nanocevka

Ta nekovinski, tetravalentni element ima več alotropnih oblik:

  • diamant (najtrši znan mineral). Struktura vezi: 4 elektroni v 3-dimenzionalnih tako imenovanih sp3-orbitalah
  • grafit (ena najmehkejših snovi). Struktura vezi: 3 elektroni v 2-dimenzionalnih sp2-orbitalah in 1 elektron om v s-orbitalah.
  • kovalentno vezane sp1-orbitale so le kemijsko zanimive.

Fuleriti (fulereni) so nanometrske molekule. V preprosti obliki 60 ogljikovih atomov oblikuje grafitno plast, ki je zvita v 3-razsežno strukturo, podobno nogometni žogi.

Saje so sestavljene iz majhnih grafitnih območij. Ta območja so naključno razporejena, tako da je celotna struktura izotropna.

Tako imenovani steklasti ogljik (angleško glassy carbon) je izotropen in močan kot steklo. Za razliko od običajnega grafita, grafitne plasti niso urejene kot strani v knjigi, pač pa so zmečkane kot zmečkan papir.

Ogljikova vlakna so podobna steklastemu ogljiku. S posebno obdelavo (natezanje organskih vlaken in karbonizacija) je moč preurediti ravnine ogljika v smeri vlakna. Ogljikove plasti pravokotno na os vlakna niso nikakor orientirane. Rezultat so vlakna z večjo specifično čvrstostjo od jekla.

Reaktivnost[uredi | uredi kodo]

Ogljik se pojavlja v vsem organskem življenju in je osnova za organsko kemijo. Ta nekovina ima tudi zanimivo kemijsko lastnost, da se lahko veže s sabo in z mnogimi drugimi elementi, pri tem pa tvori skoraj 10 milijonov znanih spojin. Ko je vezan s kisikom, tvori ogljikov dioksid, ki je nujno potreben za rast rastlin. Ko je vezan z vodikom, oblikuje različne spojine, imenovane ogljikovodiki, ki jih rabi industrija v obliki fosilnih goriv. Ko je vezan s kisikom in vodikom skupaj, lahko tvori mnoge skupine spojin, vključno s maščobnimi kislinami, ki so nujne za življenje, in estre, ki dajejo okus mnogemu sadju. Ogljikov izotop ogljik-14 se uporablja za radioaktivno datiranje.

Nahajališča[uredi | uredi kodo]

Ogljik je za vodikom, helijem in kisikom četrti najbolj množičen element po masi v Vesolju. Pogost je v Soncu, drugih zvezdah, kometih in atmosferah večine planetov. V obliki ogljikovega dioksida ga je približno 810 gigaton v Zemljinem ozračju in 36.000 gigaton raztopljenega v vseh vodnih telesih. Nadaljnjih 1900 gigaton je vezanih v biosferi. Predstavlja tudi pomembno komponento karbonatnih kamnin (apnenec, dolomit, marmor idr.).

Glej tudi[uredi | uredi kodo]

Sklici[uredi | uredi kodo]

  1. ^ Conventional Atomic Weights 2013. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights
  2. ^ Standard Atomic Weights 2013. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights
  3. ^ Lide, D. R., ur. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th izd.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5. 
  4. ^ Haaland, D (1976). "Graphite-liquid-vapor triple point pressure and the density of liquid carbon". Carbon 14 (6): 357. doi:10.1016/0008-6223(76)90010-5. 
  5. ^ Savvatimskiy, A (2005). "Measurements of the melting point of graphite and the properties of liquid carbon (a review for 1963–2003)". Carbon 43 (6): 1115. doi:10.1016/j.carbon.2004.12.027. 
  6. ^ "Fourier Transform Spectroscopy of the System of CP". Pridobljeno dne 2007-12-06. 
  7. ^ "Fourier Transform Spectroscopy of the Electronic Transition of the Jet-Cooled CCI Free Radical". Pridobljeno dne 2007-12-06. 
  8. ^ "Carbon: Binary compounds". Pridobljeno dne 2007-12-06. 
  9. ^ 9,0 9,1 9,2 9,3 9,4 Properties of diamond, Ioffe Institute Database
  10. ^ https://www.nde-ed.org/GeneralResources/MaterialProperties/ET/ET_matlprop_Misc_Matls.htm
  11. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  12. ^ "History of Carbon and Carbon Materials - Center for Applied Energy Research - University of Kentucky". Caer.uky.edu. Pridobljeno dne 2008-09-12. 
  13. ^ Senese, Fred (2000-09-09). "Who discovered carbon?". Frostburg State University. Pridobljeno dne 2007-11-24. 

Zunanje povezave[uredi | uredi kodo]

  • Več gradiva o temi ogljik v Wikimedijini zbirki