Prvky 14. Skupiny (Tetrely) 19.1.2011 p 2 prvky C nekov Si, Ge polokov Sn, Pb kov ns 2 np 2 Na vytvoření kovalentních vazeb ve sloučeninách poskytují 2, nebo 4 elektrony Všechny prvky jsou pevné látky Uhlík (Carbonium) Nekov Výskyt Volný o V 6 alotropických modifikacích o Diamant Čirý bezbarvý krystal Atomové krystaly Pevná kovalentní vazba Každý atom se váže na dalších 4 sousední atomy uhlíku umístěných ve vrcholech čtyřstěnu Nejtvrdší přírodní látka Nevede el. proud Na vzduchu hoří > možné je spálit a vzniká oxid uhličitý Slouží k opracování tvrdých materiálů, do vrtných hlavic, klenotnictví o Tuha Vrstevnaté krystaly Ve vrstvách kovalentní vazby (šestiúhelníky) tj. Hexagonální struktura Vrstvy jsou spojeny Van der Walsovými vazbami Vrstvy v krystalu po sobě snadno kloužou > Proto je grafit na rozdíl od diamantů měkký černý, lesklý Nejstálejší modifikace Uhlíky spojeny se 3 dalšími > Jeden volný elektron, takže vede dobře el. proud Hoří také za vzniku CO2 Slouží k výrobě tužek, elektrody (například v jaderných elektrárnách zpomalují neutrony), dobré mazadlo ložisek o Fulleren
60 atomové molekuly C60 Měkké molekulové krystaly Pravidelně uspořádané atomy v 5ti a 6ti úhelnících jako fotbalový míč Objeven v roce 1985 Vázaný o CO2 v ovzduší, nasycené nápoje o Uhličitany Horniny CaCO3 (vápenec), MgCO3 (magnezit), FeCO3 (siderit/ocelek) o Ve všech organických sloučeninách Uhlí Ropa Zemní plyn Těla všech živých organismů Výroba Přírodní formy o Diamant Z grafitu za vysokých teplot ( 1 500 C) a tlaku ve speciálních zařízeních Nákladná a obtížná Vlastnosti o Grafit Reakce koksu s křemenným pískem za velmi vysoké teploty ( 1 200 C) C(koks) + SiO2 > SiC + CO o SiC > (t) C(grafit) Uměle vyrobené formy (technické) o Nejsou krystalické > Amorfní o Koks o Saze Vzniká při karbonizaci černého uhlí Zahřívání uhlí na 900 C bez přístupu vzduchu Použití jako velmi výhřevné palivo, v chemickém průmyslu jako důležité redukční činidlo (např. výroba železa Fe2O3 + C > (t) Fe + CO) Vznikají při nedokonalém spalování uhlovodíků (např. metanu) CH4 > (t) C + 2H2 Významné jako plnidlo při výrobě pryže, pneumatik a plastů, tiskařská čerň o Aktivní uhlí Uhlík s velkým pórovitým povrchem Vzniká termickým rozkladem rostlin, nebo dřevěných pilin za přítomnosti anorganických solí Pohlcuje některé nežádoucí látky Digestoře, živočišné uhlí, plynové masky Málo reaktivní o S jinými látkami reaguje až při vysokých teplotách
V sloučeninách je 4 vazný (podle konfigurace volných val. elektronů v excitovaném stavu) Dokáže vytvářet i násobné kovalentní vazby (dvojné, trojné) v rozmanitých řetězcích (otevřených i uzavřených) vzniklých spojováním velkého počtu uhlíkových atomů Značná rozmanitost uhlíkatých řetězců je důvodem obrovského počtu sloučenin uhlíku 20.1.2011 Pro chemické reakce se používá uhlík ve formě koksu, nebo uhlí Použití viz. výroba a výskyt Sloučeniny Je po vodíku na druhém místě v počtu sloučenin Většinu sloučenin studuje organická chemie Bezkyslíkaté Sirouhlík (CS 2 ) bezbarvá hořlavá kapalina jedovatá Nerozpustné ve vodě Získáváme přímým slučováním uhlíku se sírou za zvýšené teploty Nepolární rozpouštědlo Síra, pryskyřice, fosfor, jod Kyanovodík (HCN) Jedovatá bezbarvá kapalina již 0.2 g zabije člověka Hořkomandlový zápach Rozpustná ve vodě i v lihu S vodou vytváří velmi slabou kys. kyanovodíkovou Používá se pro výrobu plastů a umělých vláken Sirovodík, kyanovodík, co víc si přát! Kyanidy Soli kys. kyanovodíkové Vysoce toxické látky Kyanidy těžkých kovů jsou nerozpustné Kyanidy alkalických kovů a zemin jsou rozpustné velmi dobře Např. KCN, NaCN, Ca(CN)2 Halogenidy bezkyslíkaté sloučeniny uhlíku Např. CCl4,
Kyslíkaté Jedovaté nepolární rozpouštědlo Karbidy sloučenin uhlíku s prvky s malou el. negativitou (tj. kovy, křemík, bor) Pevné látky s vysokými teplotami tání Např. CaC2 C2 2 Důležitá látka pro přípravu acetylenu CaC2 + H2O > C2H2 + Ca(OH)2 SiC Struktura podobná diamantu Pravidelně se střídají kovalentně vázané atomy uhlíku a křemíku Nereaguje s vodou Poměrně tvrdý Slouží jako brusný materiál (brousky, smirkový papír) 21.1.2011 Oxidy CO CO2 Jedovatý, bez barvy a zápachu Vysoce reaktivní, ve vodě nerozpustný Hoří namodralým plamenem Vzniká při nedokonalém spalování uhlíku (nedostatek kyslíku) o C + O2 > CO Silně redukční účinky využívá se při výrobě železa o Fe2O3 + CO > Fe + CO2 o Nepřímá redukce Součástí průmyslově významných plynů o Např. Vodní plyn CO + H2 Nebezpečný v tabákovém kouři Při vdechování se váže na krevní barvivo (hemoglobin) pevněji než kyslík a zabraňuje tak jeho přenosu k organismu Součástí výfukových plynů Bezbarvý plyn bez zápachu, chuti a není jedovatý Nedýchatelný Nehořlavý Působí na oheň dusivě Ve vodě částečně rozpustný Vzniká dokonalém spalováním uhlíku, dýchání kvašení, tlení Je konečným produktem při spalování každé organické látky
Podchlazením se získá pevný suchý led, který tvoří molekulové krystaly Použití jako chladící látka v průmyslu Chemie je cool... může říct jen vůl! Výroba spalováním uhlíku je neekonomická Získáváme tepelným rozkladem uhličitanů, nebo reakcí uhličitanů se silnými kys. CaCO3 + HCl > CaCl2 + CO2 + H2O Podílí se na zvyšování skleníkového efektu Roztok CO2 ve vodě je slabě kyselý a nazývá se špatně Kyselina uhličitá H2CO3 S vodou reaguje pouze malá část Soli od hypotetické kys. uhličité Uhličitany s aniontem CO3 2 o Většinou nerozpustné ve vodě (vyjma sodného, draselného a amonného) Hydrogen uhličitany o Rozpustné ve vodě