Článek
Uhlík je neuvěřitelný prvek. Uspořádejte atomy uhlíku jedním způsobem a stanou se měkkým, poddajným grafitem. Změňte strukturu atomů a dostanete jeden z nejtvrdších materiálů na světě, diamant. Diamanty a grafit patří mezi nejtvrdší a nejměkčí známé přírodní materiály. Jediným rozdílem mezi nimi je jejich krystalická struktura.
Diamant, nejzářivější verze uhlíku, vzniká pod velkým tlakem hluboko v zemské kůře. Největší diamant drahokamové kvality, který byl kdy nalezen, byl diamant Cullinan, který byl nalezen v roce 1905 v Jižní Africe.
Nebroušený diamant měl 3 106,75 karátů. Největší drahokam vybroušený z kamene váží 530,2 karátů a je součástí korunovačních klenotů Spojeného království, známý jako Velká hvězda Afriky.
Uhlík se přirozeně vyskytuje jako uhlík-12 (12C), který tvoří téměř 99 % uhlíku ve vesmíru. Uhlíku-13 (13C) je asi 1 %. Uhlík-14 (14C), kterého je sice nepatrně, je nesmírně důležitý při datování organických objektů.
Uhlík-14 (14C) má poločas rozpadu 5 730 let. To znamená, že po této době se polovina uhlíku (14C) rozpadne. Vzhledem k tomu, že organismy po smrti přestávají přijímat uhlík 14C, mohou vědci použít poločas rozpadu uhlíku jako jakési hodiny k měření toho, jak dlouho uplynulo od smrti organismu. Tato metoda funguje na kdysi živých organismech, včetně předmětů ze dřeva nebo jiného rostlinného materiálu.
Nejběžnější izotopy
uhlík C12 (6 protonů, 6 neutronů a 6 elektronů)
a uhlík C13 (6 protonů, 7 neutronů a 6 elektronů)
Vznik uhlíku
Ve starých hvězdách, které spálily většinu svého vodíku, se hromadí zbytky hélia. Každé jádro helia má dva protony a dva neutrony. Při velmi vysokých teplotách, vyšších než 100 000 000 Kelvinů, se jádra helia začnou slučovat. Přes nestabilní berylium dalším slučováním dostaneme atomy se šesti protony a šesti neutrony - uhlík.
Uhlík se může spojit sám se sebou a vytvořit polymery, dlouhé a pružné řetězce. Může se vázat až se čtyřmi dalšími atomy. Může se také stabilně vázat na méně atomů vytvořením dvojných a trojných vazeb. Neuvěřitelná schopnost uhlíku vázat se v podstatě s čímkoliv je hlavním důvodem, proč je zásadní pro téměř veškerý život.
Uhlík používali již pravěcí lidé ve formě dřevěného uhlí
Uhlík v uhlí je stále hlavním zdrojem paliva na celém světě a podle Světové uhelné asociace poskytuje asi 36 % světové elektřiny. Uhlí je také klíčovou složkou při výrobě oceli. Grafit, další forma uhlíku, je běžným průmyslovým mazivem.
Rostliny uhlík ve formě CO2 dýchají a přeměňují ho spolu s cukry, získané fotosyntézou, zpět na energii, kterou využívají k růstu a udržování dalších procesů.
Uhlík může být klíčem k technologickým materiálům nové generace
Byly objeveny další čisté molekuly uhlíku, fullereny.
V roce 1985 Rick Smalley a Robert Curl z Rice University v Texasu a jejich kolegové objevili novou formu uhlíku. Odpařováním grafitu pomocí laserů vědci vytvořili molekulu, vyrobenou z čistého uhlíku, uvádí Americká chemická společnost. Ukázalo se, že tato molekula je koule ve tvaru fotbalového míče vyrobená z 60 atomů uhlíku.
Zázračný grafen
Grafen je vrstva uhlíku o tloušťce pouze jednoho atomu. Je to nejpevnější známý materiál, který je přitom ultralehký a pružný. Elektřinu vede lépe než měď.
Masová výroba grafenu je výzvou. Představte si flexibilní, nerozbitné pomůcky, které jsou tenké jako papír.
Uhlíkové nanotrubice jsou vyrobené z atomů uhlíku. Jsou mimořádně užitečné v široké škále elektronických, magnetických a mechanických technologií. Průměry těchto trubic jsou tak malé, že se měří v nanometrech. (Nanometr je jedna miliardtina metru: 10−9 metru.
Uhlíkové nanotrubice jsou nejméně 100krát pevnější než ocel a mají šestkrát nižší hmotnost. Elektřinu i teplo vedou líp, než měď. Používají se například při odsolování mořské vody.
Bez uhlíku by na Zemi, ani jinde ve vesmíru, zřejmě nebyl život. Alespoň v té formě, jak ho známe.
