Uhlík

Definice uhlíku

podstatné jméno
množné číslo: Uhlíky
car-bon, /ˈkɑɹbən/

(biochemie) Chemický prvek s atomovým číslem 6, který je široce rozšířen a ve spojení s vodíkem, kyslíkem atd. tvoří organické sloučeniny.

Etymologie: Z latinského carbō („dřevěné uhlí“, „uhlí“). Symbol: C

Přehled

Uhlík je jedním z chemických prvků vyskytujících se v přírodě. Chemický prvek označuje čistou látku jednoho typu atomu. V současné době je 94 prvků přírodních, zatímco 24 prvků je syntetických. Uhlík je spolu s kyslíkem, vodíkem a dusíkem jedním z nejběžnějších prvků v živých organismech.

Vlastnosti uhlíku

Uhlík je šestým prvkem v periodické tabulce prvků. Jeho atomová hmotnost je 12,011. Jeho symbol je C. Jeho bod sublimace je 3642 °C. Uhlík je nekov. Jeho atomové číslo je 6. Patří do 14. skupiny periodické tabulky. Může se vyskytovat jako atom nebo jako čistý prvek. V závislosti na strukturní konfiguraci se alotropy uhlíku morfologicky liší. Například grafit je neprůhledný a černý, zatímco diamant je průhledný. Uhlík je tetravalentní, což znamená, že má valenci čtyř elektronů. Může tvořit tolik sloučenin, že je označován za krále prvků.

Objev uhlíku

Uhlík je polyatomární nekov, někdy považovaný za metaloidní prvek. Poprvé jej objevili Egypťané a Sumerové (3750 př. n. l.)1 , ale jako prvek jej poprvé rozpoznal Antoine Lavoisier (1789)2.

Látky obsahující uhlík

Uhlík je jedním z nejrozšířenějších prvků na Zemi. Má tři přirozeně se vyskytující izotopy: Uhlík-12, Uhlík-13 a Uhlík-14. Uhlík může interagovat s jinými atomy uhlíku a vytvářet alotropy. Může také interagovat s atomy nebo skupinami atomů různých prvků a vytvářet sloučeniny. Sloučeniny obsahující uhlík lze klasifikovat jako organické nebo anorganické.

Izotopy

Izotopy označují některou ze dvou nebo více forem téhož prvku. Mají stejný počet protonů, ale liší se počtem neutronů ve svých jádrech. Proto se liší atomovým hmotnostním číslem. Přesto vykazují téměř totožné chemické vlastnosti. Mezi izotopy uhlíku, které se vyskytují v přírodě, patří uhlík-12, uhlík-13 a uhlík-14. Uhlík-12 a uhlík-13 jsou stabilní izotopy. Uhlík-14 je radioizotop, tj. radioaktivní izotop. Radioizotop se rozpadá na jiné prvky procesem zvaným radioaktivní rozpad. Tento proces probíhá tak, že nestabilní atomové jádro radioizotopu ztrácí energii vyzařováním záření. Uhlík-14 je beta zářič s poločasem rozpadu přibližně 5 715 let. Široce se používá jako stopovací látka při studiu různých aspektů metabolismu. Tento přirozeně se vyskytující izotop z bombardování kosmickým zářením lze použít k datování reliktů obsahujících přírodní uhlíkaté materiály. Uhlík-11 je syntetický izotop; je vyráběn cyklotronem. Jedná se o pozitronově emitující radioizotop uhlíku s poločasem rozpadu 20,3 minuty, který se používá v pozitronové tomografii.

Alotrop

Alotrop prvku se vztahuje k některé z více látek tvořených pouze jedním typem prvku. Alotropy se však mohou lišit z hlediska struktury. Například uhlí, grafit a diamanty jsou alotropy uhlíku. Přestože jsou tvořeny pouze jedním typem prvku, kterým je uhlík, liší se fyzikálními vlastnostmi. Například grafit je neprůhledný, zatímco diamant je průhledný. Grafit je měkký, zatímco diamant je považován za nejtvrdší přírodninu. Grafit je dobrý elektrický vodič, zatímco diamant nikoli. Alotropy však nejsou sloučeniny, ale čisté prvky.

Organické sloučeniny

Organické sloučeniny jsou původně definovány jako látky produkované pouze živými organismy. Tato definice však byla později považována za chybnou, neboť existují látky, které mohou být produkovány jak živými, tak neživými organismy. Proto byla organická sloučenina nakonec definována jako „taková, která obsahuje uhlík kovalentně vázaný na jiné atomy“, zejména uhlík-uhlík (C-C) a uhlík-vodík (C-H) (jako v uhlovodících). Existuje mnoho způsobů klasifikace organických sloučenin. Jeden z nich je založen na způsobu jejich syntézy. Přírodní organická sloučenina (nebo jednoduše přírodní sloučenina) je taková, která vzniká přirozenou cestou, například u rostlin nebo živočichů. Syntetická organická sloučenina (nebo syntetická sloučenina) je organická sloučenina, která se připravuje chemickými manipulacemi (chemickými reakcemi). Příklady přírodních organických sloučenin jsou cukry, enzymy, hormony, lipidy, antigeny, mastné kyseliny, neurotransmitery, nukleové kyseliny, proteiny, peptidy, aminokyseliny, vitaminy, lektiny, některé alkaloidy a terpenoidy atd. Příkladem syntetických organických sloučenin jsou syntetické polymery, jako jsou plasty a pryže.

Anorganické sloučeniny

Obecné vyobrazení anorganické sloučeniny je takové, které postrádají atomy uhlíku a archaicky nejsou produkovány živou bytostí. Později je definována jako sloučenina, která postrádá kovalentní vazby C-C a C-H. Některé sloučeniny obsahující uhlík označované jako anorganické jsou uhličitany, kyanidy, kyanatany, karbidy, thiokyanatany, oxid uhelnatý a oxid uhličitý.

Koloběh uhlíku

Uhlík je po prvcích vodíku, heliu a kyslíku čtvrtým nejrozšířenějším prvkem ve vesmíru. Co se týče zemské kůry, je uhlík patnáctým nejrozšířenějším prvkem. Uhlík tedy široce koluje a přeměňuje se z jedné formy na druhou. Koloběh uhlíku je jedním z biogeochemických cyklů, které probíhají na Zemi. Uhlík koluje v litosféře, hydrosféře a atmosféře.

V atmosféře se uhlík vyskytuje především ve formě oxidu uhličitého a metanu. Tyto dva faktory jsou hlavní příčinou skleníkového efektu. Oxid uhličitý je považován za významný skleníkový plyn, více než metan. Koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře v průběhu let vzrostla a jedním z hlavních faktorů, které vedly k tomuto nárůstu, je lidská činnost, např. spalování fosilních paliv, výroba betonu, odlesňování atd.

V pozemských podmínkách je množství uhlíku relativně stálé. Uhlík se vyskytuje a je uložen v organismech (přibližně 500 gigatun uhlíku) a v půdě (přibližně 1500 gigatun uhlíku). Organický uhlík je využíván živými organismy, zejména fotoautotrofy. Fotoautotrofní organismy, jako jsou rostliny a sinice, využívají oxid uhličitý jako důležitý reaktant k výrobě cukrů prostřednictvím fotosyntézy. Protože se živé organismy skládají ze sloučenin na bázi uhlíku, rozkladem se při smrti rozkládají na menší, jednodušší sloučeniny. Živé organismy také vylučují nebo vylučují materiál, který je považován za organický materiál (hmotu). Organická látka se týká jakékoli sloučeniny na bázi uhlíku, která se vyskytuje v přírodě. Tato organická hmota z živých organismů se stává součástí životního prostředí. Organická hmota se tak hojně vyskytuje v ekosystému, např. v ekosystému půdy. Přechází do půdy nebo do hlavního proudu vody, kde pak slouží jako zdroj výživy živých organismů.
Kromě těchto biogenních zdrojů vzniká oxid uhličitý i z dalších přírodních zdrojů, jako jsou sopky, horké prameny a gejzíry. Zejména sopky vypouštějí ročně asi 0,2 až 0,3 miliardy tun oxidu uhličitého. Zdrojem oxidu uhličitého jsou také karbonátové horniny rozpuštěné ve vodě a kyseliny. Oxid uhličitý se rozpouští v různých vodních nádržích při tlaku vyšším než 5,1 atm. Při poklesu tlaku se vrací do atmosféry jako plyn.

Biologický význam

Uhlík je díky svým chemickým vlastnostem často považován za základ života na Zemi. V lidském těle je po kyslíku druhým hmotnostně nejrozšířenějším prvkem. Uhlík tvoří asi 18,5 % těla dospělého člověka.

Viz také

• Kovalentní. vazba
• organická sloučenina
• organická látka
• anorganická sloučenina

Odkaz