Uhlík


Uhlík, C, je prvek, který je základní součástí organických sloučenin. Má velkou schopnost vytvářet lineární řetězce a cykly, díky tomu je variabilita jeho sloučenin vysoká. Průmyslově se jedná o velice důležitý prvek, protože některé jeho sloučeniny jsou základní energetické suroviny (ropa, uhlí, plyn). V současné době známe zhruba 10 miliónů sloučenin uhlíku.

Atomové číslo6Počet stabilních izotopů2
Atomová hmotnost12,011Elektronová konfigurace[He] 2s2 2p2
Teplota tání [°C]3642Teplota varu [°C]4027
Elektronegativita2,5Hustota [kg.m-3]2270 (grafit)3513 (diamant)

Elementární uhlík vytváří řadu alotropů. Na Zemi je tvořen převážně směsí dvou izotopů 12C a 13C, ve svrchních vrstvách atmosféry vzniká radioaktivní izotop 14C, který postupně klesá na zemský povrch a v malých koncentracích je přítomen v živých organismech, to umožňuje datovat stáří dřevěných (obecněji organických) předmětů pomocí radioizotopové metody. 14C srážkou neutronu s jádrem dusíku 14N.

$$ ^1_0n +\ ^{14}_{7}N \rightarrow\ ^{14}_6C +\ ^1_1p$$

Rozpad jádra probíhá mechanismem β–, poločas rozpadu je asi 5700 let.

$$\ ^{14}_6C \rightarrow\ ^{14}_7C +\ ^0_{-1}e^-$$

Chemické vlastnosti

Uhlík vytváří nejčastěji sloučeniny v oxidačním stavu IV, ale známe i sloučeniny s uhlíkem v oxidačním stavu II, např. karbeny a oxid uhelnatý. Je schopen vytvářet dlouhé řetězce C-C.

Oxidy

Dva hlavní oxidy jsou uhličitý (CO2) a uhelnatý (CO).

NMR

Izotop 13C má v NMR nižší citlivost než 1H, ale podstatně větší rozsah chemických posunů. Zastoupení v přírodě je pouze 1,1 %, proto měření probíhá nejčastěji s protonovým dekaplerem, aby nedocházelo k dalšímu snižování intenzity píků spin-spinovou interakcí. Velmi často se pro zvýšení citlivosti využívá techniky přenosu polarizace z protonů (např. INEPT). Pokud jsou na uhlík vázány protony, lze využít 2D techniky, např. HSQC a HMBC. U velmi koncetrovaných vzorků lze měřit i interakce mezi jádry 13C, technika se nazývá INADEQUATE.

Důležitou informaci nesou i uhlíkové satelity v 1H NMR, jejich přítomnost je dána štěpením protonového signálu uhlíkem 13C. Vzhledem k zastoupení jádra 13C pozorujeme pouze satelity, většina vzorku je tvořena izotopomerem obsahujícím 12C, který štěpení nezpůsobuje.[7]

 13C
Spin1/2
Zastoupení v přírodě [%]1,07
Rozsah chemických posunů250 ppm, -20 až 230 ppm
Citlivost vzhledem k 1H0,01591
Rezonanční frekvence v poli 1 T10,7084

Odkazy

  1. Uhlík na české wikipedii
  2. Uhlík na anglické wikipedii
  3. Časopis Carbon
  4. Carbon nanomaterials for high-performance supercapacitors
  5. 13C NMR
  6. INADEQUATE NMR
  7. Information-Rich 13C Satellites

Navigace

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr