Prvky skupiny uhlíku – maturitní otázka

 

Otázka: Prvky skupiny uhlíku

Předmět: Biologie, Lékařství

Přidal(a): Richard Bílek

 

UHLÍK

VÝSKYT

• volný – grafit, diamant
• vázaný ve sloučeninách:
  • anorganické:
    • oxid uhličitý CO₂ (0,03 % v atmosféře), oxid uhelnatý –  CO – vzniká nedokonalým spalováním uhlíkatých látek, jedovatý
    • kyselina uhličitá H₂CO₃ a její soli uhličitany CO₃^2- a hydrogenuhličitany HCO₃^–
    • nejvýznamnější uhličitan vápenatý – CaCO₃ vápenec
  • organické – uhlovodíky (v uhlí, ropě, zemním plynu), deriváty uhlovodíků, je biogenní

 

MODIFIKACE UHLÍKU (porovnání)

GRAFIT	DIAMANT
–          atomy ve vrstvách (ve vrstvě vázány kovalentně) –          mezi vrstvami slabé van der Waalsovy síly –          → malá tvrdost (1)	–          atomy uspořádány trojrozměrně – pevné vazby v různých směrech   –          → vysoká tvrdost (10)
–          šedočerný –          lesk – mastný –          neprůhledný, neprůsvitný	–          čirý (zbarvení způsobují příměsi –          lesk – skleněný –          průhledný, průsvitný
–          dobře vodivý (grafitové elektrody)	–          nevodivý
–          hoří	–          hoří (ale kdo by to dělal)
–          použití: elektrody, tužky, grafitové tyče v jaderných reaktorech	–          použití: šperky, řezací a brusné nástroje (pro ty se vyrábí technicky v laboratoři)

 

Existují i další = uměle vyrobené modifikace uhlíku:

• fullereny – mají strukturu fotbalového míče (nejznámější je fulleren 60), použ. v nanotechnologiích
• grafen – jednovrstevný, vypadá jako jedna vrstva grafitu, za něj byla udělena Nobel. cena, použ. v optice)

 

NEJVÝZNAMNĚJŠÍ ANORGANICKÉ SLOUČENINY UHLÍKU

OXIDY

• oxid uhličitý CO₂
  • bezbarvý plyn, nejedovatý, nedýchatelný, kyselinotvorný
  • vzniká dokonalým spalováním uhlíkatých látek, také při dýchání, spotřebovává se při fotosyntéze
  • má uklidňující vliv na organismus (dýchá se z papírového pytlíku)
  • příprava v laboratoři – reakce vápence s kyselinou CaCO3 + 2HCl -> CO₂  + H₂O + CaCl₂
  • použití: sodovky, limonády, hnací plyny, pevný CO₂ = suchý led (chladivo)

• oxid uhelnatý CO
  • bezbarvý plyn, bez chuti a zápachu – nemá žádné varovné vlastnosti
  • velmi jedovatý – váže se ochotně na hemoglobin, tím zabraňuje přenosu kyslíku v těle, dříve byl ve svítiplynu (časté otravy v domácnostech)
  • (s vodou nereaguje)
  • má redukční vlastnosti (používá se při nepřímé redukci Fe z železné rudy ve vysoké peci)

 

KYSELINA UHLIČITÁ H₂CO₃

• velmi slabá
• nestálá, snadno se rozkládá na vodu a oxid uhličitý
• její soli – uhličitany a hydrogenuhličitany H₂CO₃ -> H₂O + CO₂

 

SIROUHLÍK CS₂

• bezbarvá, jedovatá kapalina, zápach
• nepolární rozpouštědlo

 

KYANOVODÍK HCN

• bezbarvý plyn, zápach po hořkých mandlích
• silně jedovatý
• jeho soli = KYANIDY – významný je kyanid draselný KCN = cyankali (dobře rozpustné krystaly, silně jedovaté, nosí je James Bond J)

 

KŘEMÍK

• vlastnosti: polokov, lesklý, šedý, velmi tvrdý a křehký, chemicky odolný a stálý, vysoká teplota tání
• výskyt jen ve sloučeninách – v zemské kůře velmi častý
  • oxid křemičitý = křemen SiO₂
  • křemičitany = živce, slídy, kaolín, ….
  • biogenní (schránky korálů, hub, rozsivek; i v lidském těla – nehty, vlasy)
• použití: polovodiče (elektronika a elektrotechnika)
• výroba skla ze sklářských písků:
  • sklářské písky + přísady smíchat → roztavit na sklovinu → tvarovat → nechat zchladnout
• leptání skla – pomocí kyseliny chlorovodíkové HF SiO₂+ 4HF  → SiF4→ 2H₂0
  • (tato kyselina se musí skladovat v plastu)