STRUKE:

ugljik

ugljik, simbol C (lat. carboneum), kemijski element (atomski broj 6, relativna atomska masa 12,011). Sadrži dva prirodna stabilna izotopa: izotop 12C (98,9%) i 13C (1,1%). Izotop 12C izabran je 1961. kao standard kojemu je relativna atomska masa 12,000 i prema kojemu se izražavaju relativne atomske mase svih ostalih kemijskih elemenata, a izotop 13C važan je kao izotopni obilježivač i za određivanje strukture organskih spojeva nuklearnom magnetskom rezonancijom. Osim stabilnih, ugljik sadrži i 11 radioaktivnih izotopa, među kojima izotop 14C ima najdulje vrijeme poluraspada (5730 god.) i služi za utvrđivanje starosti organskih tvari (→ radioizotopno datiranje). Računa se da se oko 99,86% ugljika na Zemlji pojavljuje u obliku minerala. Elementarni ugljik u najvećim je količinama raspršen u škriljevcima, a u vezanom stanju u karbonatima sedimentnih stijena (vapnencu, dolomitu itd.). Znatne su količine ugljika u ugljikovu dioksidu koji se nalazi u atmosferi, otopljen u moru te u ostatcima organizama iz prošlih geoloških razdoblja (ugljen, nafta). Ugljika ima i u bitumenu, asfaltu i prirodnom plinu. Iako svi živi organizmi sadrže ugljik, u njima je vezan tek vrlo malen dio ukupnog ugljika na Zemlji (0,001%), a od toga manje od 1% u životinjskima. Nađen je u meteoritima, a niz termonuklearnih reakcija, u kojima ugljik sudjeluje kao katalizator, izvor je energije nekih zvijezda.

Ugljik je nemetal bez okusa i mirisa. Pojavljuje se u više alotropskih modifikacija: kristalne su modifikacije: kubični dijamant i heksagonski grafit te fuleren; postoji i kao tzv. amorfni ugljik (u prirodnom ugljenu te kao drveni, životinjski i aktivni ugljen, čađa, koks), koji je, iako s manjom uređenošću strukture, djelomično mikrokristalične građe. Gustoća je dijamanta 3,15 do 3,53 g/cm³, grafita 1,9 do 2,3 g/cm³, a amorfnog ugljika 1,8 do 2,1 g/cm³. U elementarnom stanju, ugljik se na povišenim temperaturama spaja s kisikom u monoksid i dioksid, reagira sa sumporom, silicijem i borom, a kao snažno redukcijsko sredstvo lako reducira mnoge metalne okside, čime se dobivaju metali.

U elementarnom obliku ugljik je temelj za dobivanje mnogih industrijskih proizvoda bez kojih je nezamisliva suvremena civilizacija. Tako se npr. grafit rabi kao materijal za izradbu lonaca i kalupa za taljenje i lijevanje metala, za izradbu elektroda u električnim aparatima, za toplinsku izolaciju u raketnoj tehnici, kao termički otporno mazivo, suspendiran u ulju dobro je sredstvo za zaštitu od korozije i za podmazivanje. Rabi se i za izradbu olovaka, lučnih svjetiljki, četkica i kontakata za električne motore. Ultračisti grafit služi kao moderator neutrona u nuklearnim reaktorima, zatim za proizvodnju ugljičnih (grafitnih) vlakana, koja nalaze široku primjenu (kompozitni materijali za zrakoplovnu industriju, svemirske letjelice i sl.). Pirolitički grafit primjenjuje se za izradbu grafitnih peći za elektrotermičko atomiziranje tvari na visokoj temperaturi, a aktivni ugljen u filtrima za pročišćivanje zraka i vode, u medicini i dr. Prozirni dijamanti ubrajaju se u najskuplje drago kamenje, a nečisti dijamanti rabe se za brušenje, bušenje, poliranje i obradbu tvrdoga materijala (dragoga kamenja, porculana, stakla, metala i dr.). Oko 77% ukupne proizvodnje dijamanata primjenjuje se u industriji.

U tvorbi spojeva ugljik zauzima među kemijskim elementima posebno mjesto. Zbog svoje jedinstvene elektronske konfiguracije ugljikovi atomi imaju sposobnost da se na različite načine povezuju međusobno, a i s atomima mnogih drugih elemenata, ponajprije s atomima vodika, kisika, dušika, sumpora i fosfora, stvarajući molekule od nekoliko atoma do više tisuća atoma povezanih u dugolančane, ravne ili razgranate, ili pak prstenaste i umrežene strukture. Tako ugljik može stvarati golem broj različitih spojeva (s iznimkom vodika, više nego svi ostali kemijski elementi zajedno). Osim razmjerno malena broja spojeva koji se svrstavaju u anorganske, svi se ostali ugljikovi spojevi nazivaju organskima jer imaju odlučujuću ulogu za život na Zemlji. Ugljik je temeljni element žive tvari, od organskih je spojeva građen sav živi svijet (→ fotosinteza), hrana potrebna za održavanje života i tvari za osnovne ljudske potrebe poput odjeće i goriva. Zbog toga se kemija ugljikovih spojeva, kao organska kemija, iz praktičnih razloga izdvaja iz kemije svih ostalih elemenata i njihovih spojeva. (→ organska kemija; ugljikovodici)

U ugljikove anorganske spojeve svrstavaju se oni spojevi koji su po svojim svojstvima bliži spojevima kojima se bavi anorganska kemija. Ugljična kiselina, H2CO3, slaba je kiselina koja nastaje uvođenjem ugljikova dioksida u vodu prema reakciji CO2 + H2O ⇆ H2CO3, ali je vrlo nestabilna, jer je ravnoteža te reakcije pomaknuta gotovo sasvim u lijevo. U odsutnosti vode, stabilna je u čvrstom i u plinovitom stanju. Njezine su soli karbonati i hidrogenkarbonati. Važni su ugljikovi spojevi s kisikom i ugljikov monoksid, ugljikov dioksid i karbonili, a od ostalih spojeva karbidi, cijanidi (→ cijanovodik) i malobrojni spojevi sa sumporom (npr. ugljikov disulfid, CS2).

ugljik. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 16.10.2018. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=62997>.