grafitas
angls (lot. Carboneum), C, periodinės elementų sistemos IV grupės cheminis elementas. Nemetalas. Ilgą laiką buvo žinomos dvi anglies alotropinės atmainos: kubinė (deimantas) ir heksagoninė (grafitas, karbinas). 1985 atrasta dar viena alotropinė atmaina – fulerenas; jo kristalinę gardelę sudaro 60 anglies atomų, taisyklingai išsidėsčiusių erdvėje ir sudarančių ikosaedrą. Vėliau pavyko susintetinti tokios pat struktūros anglies atmainas, susidedančias iš 70, 80 ir net 100 atomų. Junginiuose anglis keturvalentė, rečiau dvivalentė, trivalentė. Sudaro junginius su daugeliu cheminių elementų: degdama deguonyje – anglies dioksidą CO2 (jei deguonies pakanka) ir anglies monoksidą CO (jei deguonies trūksta), kaitinama su metalais ar jų oksidais – karbidus.
Aukštoje temperatūroje jungiasi su halogenais (su chloru sudaro tetrachlormetaną CCl4), siera, azotu, vandeniliu. Anglis yra geras reduktorius – ja veikiant metalų oksidus gaunami gryni metalai. Tirpsta išlydytuose metaluose (ketuje jos yra 2–4 %, pliene – iki 2,14 %). Anglies yra visuose organiniuose junginiuose, iš kurių didžiausias grupes sudaro angliavandeniliai ir angliavandeniai. Susijungę anglies atomai gali sudaryti linijines arba šakotas grandines ir žiedus, erdvines molekules. Anglies atomo sandara lemia jo gebėjimą sudaryti 4 kovalentinius ryšius tarpusavyje ir su kitais cheminių elementų atomais (dažniausiai vandenilio, azoto, deguonies ir sieros). Organiniuose junginiuose anglies atomai būna susijungę viengubuoju, dvigubuoju ar trigubuoju cheminiu ryšiu; dvigubąjį ryšį turinčios molekulės linkusios polimerizuotis ir sudaryti stambiamolekulius junginius (polimerai).
Anglies yra Žemės plutoje ir atmosferoje (CO2 pavidalu). Gamtoje yra 2 stabilūs anglies izotopai. Kosminiai spinduliai dalį atmosferos azoto 14N paverčia anglies izotopu 14C; šio radioaktyvaus izotopo pusėjimo trukmė 5730 metų. Izotopo 12C viena dvyliktoji masės yra cheminių elementų santykinės atominės masės vienetas. Organinių junginių pavidalu anglis yra visų gyvų organizmų audiniuose, akmens ir rusvosiose anglyse, durpėse, naftoje, gamtinėse dujose. Įeina į gamtinių karbonatų (klinties, kreidos, marmuro, dolomito, magnezito) sudėtį, akmens anglys yra viena svarbiausių iškastinio kuro rūšių. Anglies junginiai yra svarbus energijos šaltinis; be to, ji yra įvairių chemijos pramonės produktų žaliava. Iš grafito daromi elektrodai, pieštukų šerdelės, juo dengiamos raketinių variklių detalės, išklojama chemijos pramonės aparatūra, lėtinami neutronai branduoliniuose reaktoriuose. Šlifuoti deimantai naudojami papuošalams, gręžimo įrankių antgaliams. Techninė anglis (suodžiai), kurioje yra apie 90 % anglies, naudojama gumai, plastikams (užpildas), spaustuviniams dažams (juodas pigmentas), sausiesiems galvaniniams elementams gaminti, aktyvintosios anglys – adsorbcijai maisto, chemijos pramonėje.
fulereno kristalai
Per evoliuciją, Žemėje formuojantis gyvybei, anglies atomo savybės lėmė tai, kad anglis tapo pagrindine ląstelių biomolekulių sudedamąja dalimi. Įvairiõs struktūros anglies junginiai yra daugelio biomolekulių skeletas. Prie jo jungiasi įvairios funkcinės grupės (amino‑, karboksi‑, hidroksi‑, merkapto‑). Biopolimerų molekulių kai kurios dalys gali laisvai suktis apie viengubuosius ryšius tarp anglies atomų (C–C), todėl šios molekulės būna įvairios erdvinės struktūros. Tai lemia biomolekulių funkcijas. Augaluose anglis sudaro 42–45 % sausosios masės, gyvūnuose – 0,1–26 % gyvosios masės. Tos pačios rūšies organizmuose anglies kiekis priklauso nuo lyties, amžiaus, vystymosi stadijos. Be stabiliojo anglies izotopo 12C, augaluose kaupiasi ir radioaktyvusis izotopas 14C. Su maistu anglis patenka į gyvūnų ir žmogaus organizmą. 14C kiekis augalų ir gyvūnų liekanose padeda nustatyti, kada jie gyveno. 14C naudojama fotosintezei, medžiagų kitimui ir apykaitai organizme tirti, t. p. virusams, bakterijoms, vabzdžiams žymėti tiriant jų biologiją.
anglies ciklas
Anglies ciklas – tai nuolatinė anglies apytaka tarp gyvų organizmų ir juos supančios aplinkos. Augalai ir kai kurios bakterijos fotosintezės metu iš CO2 paima anglies atomus ir jie patenka į organinius junginius. Jais minta daugelis mikroorganizmų, grybai, gyvūnai. Visi gyvieji organizmai, oksiduodami organines maisto medžiagas (angliavandenius, baltymus, riebalus), CO2 pavidalu sugrąžina anglį į juos supančią aplinką. Iš žuvusių organizmų liekanų susidaro dirvožemio humusas, sapropelis, akmens anglys, nafta, gamtinės dujos. Deginant kurą anglis sugrąžinama į atmosferą. Suintensyvėjusi žmogaus ūkinė veikla (ypač 20 a. antroje pusėje), medžių kirtimas ir aplinkos teršimas sutrikdė anglies ciklą. Atmosferoje didėjanti CO2 koncentracija sukėlė šiltnamio efektą.
Neabejojama, kad anglis yra vienas pirmųjų žmogaus aptiktų ir imtų naudoti elementų: medžio anglys (metalams gauti iš rūdų), deimantas, grafitas buvo žinomi jau gilioje senovėje. Kaip cheminį elementą anglį pirmasis pradėjo tyrinėti A. L. de Lavoisier.
| atominis skaičius | 6 | |
| santykinė atominė masė | 12,011 | |
| elektrinis neigiamumas | 2,55 | |
| išorinių elektronų konfigūracija | 1s22s22p2 | |
| oksidacijos laipsnis | +4, –4, rečiau +2, +3 | |
| izotopai | ||
| stabilieji | 12C (98,892 %), 13C (1,108 %) | |
| stabiliausi radioaktyvieji | 11C (T1/2 20,38 min), 14C (T1/2 5730 m.) | |
| kiekis Žemės plutoje | 0,087 % (masės) | |
| lydymosi temperatūra (grafito) | 3 800 °C | |
| tankis | ||
| grafito | 2 260 kg/m3 | |
| deimanto | 3 510 kg/m3 | |
| karbino | 2 680–3 300 kg/m3 | |
| kietumas pagal Mohsą | ||
| grafito | 0,6–1,0 | |
| deimanto | 10 | |
| savitoji elektrinė varža (20 °C) | ||
| grafito | 0,385·10–6 Ω·m | |
| deimanto | 1014 Ω·m | |
| šilumos laidumo koeficientas (27 °C) | ||
| grafito | 80–230 W/(m·K) | |
| deimanto | 900–2 320 W/(m·K) | |
| savitoji šiluma | ||
| grafito | 0,728 kJ/(kg·K) | |
| deimanto | 0,509 kJ/(kg·K) | |
| savitoji šiluminė talpa | ||
| grafito | 0,711 kJ/(kg·K) | |
| deimanto | 0,519 kJ/(kg·K) | |
| standartinis elektrodo C/CO potencialas | +0,517 V | |
2591
2014
-Carboneum