Ogljik

Ogljik, ₆C
	Grafit (levo) in diamant (desno), dva najbolj znana alotropa ogljika
	Spekter ogljika
Splošno
Ime, znak	ogljik, C
Izgovarjava	ogljík
Alotropi	grafit, diamant
Videz	grafit: črn; diamant: brezbarven
Ogljik v periodnem sistemu
	bor ← ogljik → dušik
Vrstno število	6
Standardna atomska teža (Ar)	12,011 [12,0096 – 12,0116]
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 ; grafit: 2,267 g/cm3 ; diamant: 3,515 g/cm3
Trojna točka	4600 K, 10800 kPa
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, +2, +1, 0, −1, −2, −3, −4 (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 ; (črna)
Kristalna struktura	diamantna kubična
Hitrost zvoka ozka palica	diamant: 18350 m/s (pri 20 °C)
Temperaturni koeficient dolžinskega raztezka	diamant: 0,8 µm/(m·K) (pri 25 °C)
Toplotna prevodnost	grafit: 119–165 W/(m·K) ; diamant: 900–2300 W/(m·K)
Električna upornost	grafit: 7,837 µΩ·m
Magnetna ureditev	diamagnetik
Youngov modul	diamant: 1050 GPa
Strižni modul	diamant: 478 GPa
Stisljivostni modul	diamant: 442 GPa
Poissonovo razmerje	diamant: 0,1
Mohsova trdota	grafit: 1–2 ; diamant: 10
Številka CAS	7440-44-0
Zgodovina
Odkritje	Egipčani in Sumerci (3750 BCE)
Kot element ga je prepoznal	Antoine Lavoisier (1789)
Najstabilnejši izotopi
	Glavni članek: Izotopi ogljika

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.

Vsebina

OblikeUredi

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.

ReaktivnostUredi

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.

NahajališčaUredi

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 tudiUredi

kroženje ogljika

SkliciUredi

↑ Conventional Atomic Weights 2013. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights
↑ Standard Atomic Weights 2013. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights
↑ Lide, D. R., ur. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th izd.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
↑ 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.
↑ 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.
↑ "Fourier Transform Spectroscopy of the System of CP" (PDF). Pridobljeno dne 2007-12-06.
↑ "Fourier Transform Spectroscopy of the Electronic Transition of the Jet-Cooled CCI Free Radical" (PDF). Pridobljeno dne 2007-12-06.
↑ "Carbon: Binary compounds". Pridobljeno dne 2007-12-06.
↑ ^9,0 ^9,1 ^9,2 ^9,3 ^9,4 Properties of diamond, Ioffe Institute Database
↑ https://www.nde-ed.org/GeneralResources/MaterialProperties/ET/ET_matlprop_Misc_Matls.htm
↑ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
↑ "History of Carbon and Carbon Materials - Center for Applied Energy Research - University of Kentucky". Caer.uky.edu. Pridobljeno dne 2008-09-12.
↑ Senese, Fred (2000-09-09). "Who discovered carbon?". Frostburg State University. Pridobljeno dne 2007-11-24.

Zunanje povezaveUredi

Poglejte si besedo ogljik ali Ogljik v Wikislovarju, prostem slovarju.

Več gradiva o temi ogljik v Wikimedijini zbirki

[CIAAW-1] Conventional Atomic Weights 2013. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights

[IUPAC-2] Standard Atomic Weights 2013. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights

[CRC-3] Lide, D. R., ur. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th izd.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.

[triple2-4] 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.

[triple3-5] 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" (PDF). Pridobljeno dne 2007-12-06.

[7] "Fourier Transform Spectroscopy of the Electronic Transition of the Jet-Cooled CCI Free Radical" (PDF). Pridobljeno dne 2007-12-06.

[8] "Carbon: Binary compounds". Pridobljeno dne 2007-12-06.

[ioffe-9] 9,0 ^9,1 ^9,2 ^9,3 ^9,4 Properties of diamond, Ioffe Institute Database

[10] ttps://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.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]