Kemijski element · referentna stranica

Ugljik

Ugljik je kemijski element s atomskim brojem 6 (C), smješten u 2. periodi, 14. skupini i bloku p. Referentno agregatno stanje pri sobnoj temperaturi: čvrsto. Elektronska konfiguracija: [He] 2s2 2p2.

Atomski broj6

Standardna atomska masa[12.0096, 12.0116]

Skupina14

Perioda2

Blokp

Elektronska konfiguracija[He] 2s2 2p2

Elektronska struktura

Što određuje kemijsko ponašanje

Raspored valentnih elektrona određuje kako atom stvara veze, koje ione može tvoriti i zašto je po kemijskim svojstvima sličan susjednim elementima u periodnom sustavu.

Elektronska konfiguracija atoma je [He] 2s2 2p2. Broj i energija valentnih elektrona utječu na stvaranje veza, uobičajena oksidacijska stanja i sličnost sa susjednim elementima.

Kemijski oblici

Spojevi, ioni i materijali

Ugljik ima više alotropskih oblika, među kojima su grafit i dijamant, a grafen predstavlja jedan sloj grafitne strukture. Stabilne veze C–C omogućuju lance i prstenove te čine ugljik osnovom ugljikovodika i bioloških molekula.

Fizikalno ponašanje

Agregatno stanje i fazni prijelazi

Pri sobnoj temperaturi referentno agregatno stanje je čvrsto. Gustoća je navedena kao 1.821 g/cm³. Na izmjerene vrijednosti mogu utjecati tlak, čistoća uzorka, alotropski oblik i kristalna struktura.

Pojavnost i primjene

Gdje se element nalazi i čemu služi

U praksi se s ovim elementom susrećemo ponajprije u područjima: Molekule živih sustava, Grafit, Dijamant i Kompozitni materijali.

U praksi

Konkretni primjeri primjene

Molekule živih sustava

Ugljik tvori molekularnu okosnicu proteina, ugljikohidrata, lipida, nukleinskih kiselina i mnogih drugih bioloških spojeva.

Grafit

Grafitni ugljik primjenjuje se kada su važni električna vodljivost, podmazivanje ili otpornost na povišene temperature.

Dijamant

Dijamant se koristi kao abraziv i rezni materijal jer je njegova trodimenzijska kovalentna mreža iznimno tvrda.

Kompozitni materijali

Ugljik se u kompozitima koristi za kombiniranje male mase s krutošću, čvrstoćom, otpornošću na toplinu ili drugim ciljanim svojstvima.

Položaj u periodnom sustavu

Što pokazuju susjedni elementi

Element se nalazi u 2. periodi i 14. skupini. Među njegovim stvarnim susjedima u periodnom sustavu nalaze se, primjerice: Bor, Ugljik, Dušik, Aluminij, Silicij, Fosfor. Usporedba susjeda pomaže razumjeti promjene atomskog polumjera, energije ionizacije, valentnih elektrona i načina kemijskog vezanja.

Referentni podaci

Fizikalna i atomska svojstva

Razvrstavanjevišeatomni nemetal

Agregatno stanje pri sobnoj temperaturičvrsto

Elektronske ljuske2 · 4

Gustoća1.821 g/cm³

Talište—

Vrelište—

Elektronegativnost po Paulingu2.55

Prva energija ionizacije1 086 kJ/mol

Elektronski afinitet121.8 kJ/mol

Vrijednosti se odnose na element ili neutralni atom gdje je to primjenjivo. Fizikalni podaci mogu ovisiti o alotropskom obliku, tlaku i uvjetima mjerenja.

Povijest

Otkriće i identifikacija

Ugljik ili materijali koji ga sadrže bili su poznati još u antičko doba, mnogo prije suvremene atomske teorije. Današnji kemijski element jednoznačno je određen atomskim brojem 6.

Izotopi i atomska masa

Kako izotopski sastav mijenja brojčane vrijednosti

Standardna atomska masa navedena je kao interval [12.0096, 12.0116]. Prirodni uzorci mogu se malo razlikovati u izotopskom sastavu, pa jedna decimalna vrijednost ne bi prikazala stvarnu promjenjivost.

Ugljik ima barem jedan stabilan izotop. Izotopi imaju jednak broj protona i zato pripadaju istom elementu, ali se razlikuju po broju neutrona i atomskoj masi.

Sigurnost

Rukovanje i izlaganje

Opasnost ovisi o kemijskom obliku elementa, dozi i putu izlaganja. Čisti element, njegovi ioni i spojevi mogu imati vrlo različite biološke i okolišne učinke, pa podatke treba provjeriti za konkretnu tvar koja se upotrebljava.