Chemický prvok · referenčná karta

Uhlík

Uhlík je chemický prvok s protónovým číslom 6 (C), umiestnený v perióde 2, skupine 14 a bloku p. Referenčné skupenstvo pri izbovej teplote: pevná látka. Elektrónová konfigurácia: [He] 2s2 2p2.

Protónové číslo6

Štandardná atómová hmotnosť[12.0096, 12.0116]

Skupina14

Perióda2

Blokp

Elektrónová konfigurácia[He] 2s2 2p2

Elektrónová štruktúra

Čo riadi jeho chemické správanie

Prvky 14. skupiny majú štyri valenčné elektróny. To umožňuje širokú škálu kovalentných väzieb; smerom nadol rastie kovový charakter.

Elektrónová konfigurácia atómu je [He] 2s2 2p2. Počet a energia valenčných elektrónov ovplyvňujú tvorbu väzieb, bežné oxidačné čísla a podobnosť so susednými prvkami.

Chemické formy

Zlúčeniny, ióny a materiály

Uhlík má viacero alotropických foriem, napríklad grafit a diamant. Vďaka schopnosti vytvárať pevné väzby C–C tvorí reťazce a kruhy, oxid uhličitý, uhličitany, uhľovodíky aj kostry biologických molekúl.

Fyzikálne správanie

Skupenstvo a fázové premeny

Pri izbovej teplote je referenčným skupenstvom pevná látka. Udávaná hustota je 1.821 g/cm³. Namerané hodnoty môžu ovplyvňovať tlak, čistota vzorky a kryštálová štruktúra.

Výskyt a využitie

Kde sa s prvkom stretávame a na čo slúži

V praxi sa s týmto prvkom stretávame najmä v oblastiach: Molekuly života, Grafit, Diamant a Kompozitné materiály.

V praxi

Konkrétne príklady využitia

Molekuly života

Uhlík alebo jeho zlúčeniny tu majú biologický či lekársky význam. Rozhodujúca je konkrétna chemická forma a koncentrácia; biologickú úlohu prvku nemožno zamieňať s vlastnosťami čistej látky.

Grafit

Grafit je alotropická forma uhlíka s vrstevnatou štruktúrou. Vďaka pohyblivým elektrónom vedie elektrický prúd a jeho vrstvy po sebe ľahko kĺžu, čo vysvetľuje viacero technických použití.

Diamant

Diamant je priestorová sieť atómov uhlíka spojených pevnými kovalentnými väzbami. Táto štruktúra stojí za mimoriadnou tvrdosťou, vysokou tepelnou vodivosťou a optickými vlastnosťami diamantu.

Kompozitné materiály

Uhlík sa v tejto oblasti používa vďaka kombinácii svojich fyzikálnych a chemických vlastností. Konkrétny význam závisí od formy prvku, čistoty a požiadaviek danej aplikácie.

Poloha v periodickej tabuľke

Čo ukazujú susedné prvky

Prvok sa nachádza v perióde 2 a skupine 14. V jeho skutočnom okolí v periodickej tabuľke sú napríklad: Bór, Uhlík, Dusík, Hliník, Kremík, Fosfor. Porovnanie susedov pomáha chápať zmeny atómového polomeru, ionizačnej energie, valenčných elektrónov a väzbového správania.

Referenčné údaje

Fyzikálne a atómové vlastnosti

Klasifikáciaviacatómový nekov

Skupenstvo pri izbovej teplotepevná látka

Elektrónové vrstvy2 · 4

Hustota1.821 g/cm³

Teplota topenia—

Teplota varu—

Paulingova elektronegativita2.55

Prvá ionizačná energia1 086 kJ/mol

Elektrónová afinita121.8 kJ/mol

Hodnoty sa vzťahujú na prvok alebo neutrálny atóm tam, kde je to vhodné. Fyzikálne údaje môžu závisieť od alotropickej formy, tlaku a podmienok merania.

História

Objav a identifikácia

Prvok alebo materiály, ktoré ho obsahujú, ľudia poznali a používali už v staroveku. Praktické využívanie, neskoršie chemické rozpoznanie a moderné zaradenie podľa protónového čísla sú preto odlišné etapy jeho histórie.

Izotopy a atómová hmotnosť

Ako izotopové zloženie mení čísla

Štandardná atómová hmotnosť sa uvádza ako interval [12.0096, 12.0116]. Izotopové zastúpenie prírodných vzoriek sa môže mierne meniť, preto jediná desatinná hodnota nevystihuje skutočnú premenlivosť.

Prvok má aspoň jeden stabilný izotop. Izotopy majú rovnaký počet protónov, ale rozdielny počet neutrónov; zachovávajú chemickú identitu prvku, no líšia sa atómovou hmotnosťou.

Bezpečnosť

Zaobchádzanie a expozícia

Riziko závisí od chemickej formy, dávky a cesty expozície. Čistý prvok, jeho ióny a zlúčeniny môžu mať veľmi rozdielne biologické a environmentálne účinky, preto treba vychádzať z bezpečnostných údajov konkrétnej látky.