Co je elementární uhlík?

Prvek uhlíku je nekovový materiál, který obsahuje šest elektronů. Uhlí, forma uhlíku, se používá od pravěku. Název uhlík pochází z latinského slova carbo, což znamená uhlí. Uhlík lze nalézt v organických materiálech, jako jsou rostliny a zvířata, a v anorganických materiálech, jako jsou minerály a rudy. Elementární uhlík se týká anorganických forem uhlíku, které lze nalézt v krystalických a amorfních formách.

Krystalické formy mají elementární atomy uhlíku uspořádané v pravidelných vzorcích, zatímco atomy uhlíku v amorfních formách nemají pravidelné vzory. Dvě krystalické formy elementárního uhlíku jsou diamanty a grafit. Diamantová krystalická struktura je tvořena každým atomem uhlíku a vytváří kovalentní vazbu sdílením páru elektronů se čtyřmi dalšími atomy uhlíku. Kovalentní vazby jsou nejsilnější chemické vazby známé lidstvu. Diamanty jsou nejtvrdší známé látky a nejméně těkavé s teplotou tání 6 242 ° F (3 550 ° C).

Krystalická struktura grafitu je tvořena atomy uhlíku vytvářejícími těsné hexagonální vazby s dalšími atomy ve stejné rovině a volnější vazbu mezi atomy v různých rovinách. Díky volné vazbě mezi rovinami je grafit velmi měkký a umožňuje, aby byl grafit použit jako lubrikant. Na rozdíl od diamantů je grafit dobrým elektrickým vodičem.

Před rokem 1955 pocházely všechny diamanty z přírodních ložisek. V roce 1955 laboratorní zkoušky prokázaly, že použití vysokého tlaku a teploty na grafit v přítomnosti katalyzátoru by mohlo vytvořit syntetické diamanty. Syntetické diamanty se většinou používají pro průmyslové účely.

Amorfní uhlík se vytváří, když se materiál obsahující uhlík spaluje bez dostatečného množství kyslíku, který umožňuje úplné spalování. Výsledný černý uhlík lze použít k vytvoření jader baterií, inkoustů, barev a barev na suché články a je rozhodujícím prvkem při výrobě pryžových výrobků. Černý uhlík je také vedlejším produktem lesních požárů a nedostatečného spalování paliv v automobilech, výrobních závodech a při výrobě elektřiny na bázi uhlí. Dieselové palivo vytváří během spalování více černého uhlíku než benzín. Černý uhlík může způsobit zdravotní i environmentální problémy.

Jemnou částicovou hmotou, která může způsobit zdravotní problémy, je amorfní elementární uhlík. Astma a chronická bronchitida byly spojeny s černým uhlíkem a existují důkazy, že černý uhlík nebo saze mohou zvyšovat riziko emfyzému a rakoviny plic. Černý uhlík je také faktorem změny klimatu. Vzhledem k tomu, že černý uhlík zůstává v atmosféře po dobu několika týdnů než století, než tomu je u oxidu uhličitého, je snížení emisí černého uhlíku považováno za jeden z nejrychlejších způsobů, jak případně snížit dopady globálních změn klimatu.