UGLJENIK ,C=12,0107Ugljenik (carneum),uporeenjem sa jako rasprostranjenim elementima,ne nalazi se u prirodi u velikoj koliini,ali on spada u najvanije elemente ,jer ulazi u sastav cjelokupnog orhanskog svijet.Naziv carboneum izveden je od latinske rijei carbo-ugalj(umur)Elementarni ugljenik nalazoi se u prirodi u obliku dvije kristalne alatropske modifikacije ,kao dijamant i grafit.On ima 12 izotopa (sa masenim brojevima od 9 do 22).Izotopi C-12 i C-13 su stabilni;ostali su radioaktivni.C-12 je danas jedinica za odreivanje relativnih atomskih masa ;C-14 se nalazi u atmosferi a gradi se i pri nuklearnim eksplozijama Izgleda nevjerovatno kada se kae da su bezbojni staklasti dijamanti ,koji slue kao ukrasno drago kamenje , mine u olovkama (grafit) i neprijatna crna a,izgraeni od istog elementa,ugljenika.Mada su sve te tri vtste supstanciistog sastava razlikuju se po strukturi.Izmeu njih ,meutim ,ipak nije tako velika razlika.Dijamant se moe pretvoriti u grafit ali se i grafit moe pretvoriti mada znatno tee ,moe pretvoriti u dijamant.Od organskih jedinjenja ugljenika najvie ima u karbonima i to naruito kalcijum-karbonatima ,CaCO3 ,konji ini itave planinske sisteme,zatim u dolomitu ,CaCO3-MgCO3 ,magnezitu MgCO3 ,sideritu ,FeCO3 ITD.Neobino je vano njegovo jedinjenje ugljen-dioksid,CO2 ,kaje se u vazduhu nalazi u maloj koliini -0,03 zapreminska procenta-ali slui kao glavni izvor ugljenika cjelu ivotnu prirodu.Ugljen dioksida ima u morskoj vodi oko 0,005%,a isto tako i u drugim prirodnim vodamaUGLJENIKOVA JEDINJENJA SA KISEONIKOMUgljenik gradi sa kiseonikom vei broj oksida od kojih su vaniji :ugljen-suboksid,C3O2,ugljen dioksid ,CO2 i ugljen monoksid,CO;sva ova tri jedinjenja su na obinoj temperaturi gasovita(od vrstih oksida poznati su ;C4O3,C8O3 i C12O9.Samo su CO i CO2 posebno stabilni.Ugljen suboksid postaje zagrijavanjem malonske kiseline ,CH2(COOH)2,sa fosfor-pentoksidom.To je otrovan gas ,otrog mirisa,kondezuje se na 60 , a mrzne na -111,3 o ,gori aavim plamenom.ON se vrlo lako polimerizuje u atmosfernu,zatvorenoi crvenu masu (C3O2)x ; sa vodom ponovo gradi malonsku kiselinu.On je prema tome anhodrid malonske kiseline.Ugljen dioksid (ugljenik (IV)-oksid),anhidrid ugljene kiseline ,nalazi se kao slobodan u vazduhu (0,03 zapminska procenta, tj.3 dm3 vazduha);zatim u mineralnim vodama;izbija iz zemlje u blizini vulkana .Na jednom mjestu u Koloradu (Sev.Amerika) izbija iz zemlje oko 60 000 tona godinje CO2 .Velike koliine ugljen dioksida nalaze se u obliku soli karbonata, a naruito kalcijum karbonata, CaCO3 .U veini izvorskih i rijenih voda ima rastvorenog kalcijum- hiodrogen-karbonata(kalcijum-bikarbonata) Ca(HCO3)2,od kojeg najveim djelom potie tvrdoa vode;jednim dijelom ovo jedinjenje utie na dobivanje prijatnog i osvjeavajueg ukusa pijae vode.Ugljen dioksid postaje pri mnogim redukcionim procesima .pri kojima ugljenik slui kao redukciono srestvo zatim pri alkohalonom vrenju eera,pri potpunoj oksidaciji ugljeniak itd.Najvea koliina ugljen dioksida dobiva se sagorjevanjem koksa ili arenjem kalcijum-karbonata.CaCO3 CaO+CO2U labaratorij se obino dobiva dejstvom hlorovodine koseline na mermer u Kipovom aparatu:CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2Ili arenjem natrijum-bikarbonata ,NaHCO3 , na 300 02 NaHCO3 = Na2CO3 + H2O + CO2Ugljen dioksid je krajnji proizvod sagorjevanja kako ugljenika taki i organskih jedinjenja .Osobine ugljen dioksida .-To je na obinoj temperaturi i obinom pritisku bezbojan gas ,pomalo otrog mirisa i slabog kiselog ukusa koji potie od nagraene ugljene-kiseline..... isparava bez topljenja) i slui za dobivanje niske temperature,a u medicini za lijeenje nekih konih bolesti i pri dermatolokim operacijama.Suvi led je dobio ime zbog toga to CO2 pod pritiskom od jedne atmosfere postoji u obliku tenosti.Suvi led prestavlja najbolji primjer sublimacije: CO2 (s) = CO2 (g)Ugljen dioksid spada u vrlo postojanja jedinjenja ;dvoguba veza izmeu ugljenika i kiseonika je vrsta i zato je njegov molekul stabilan na toploti ; tek se na temperaturi iznad 1300 0 raspada na kiseonik i ugljen monoksid.On moe da se redukuje u ugljen monoksid samo jakim redukcionim srestvima(C,P,Mg,Na itd).Dugo vremena se struktura CO2 prikazivala ovako: O = C =O. Meutim ,on prestavlja rezonantni hibrid tri sljedee strukture (sva tri njegova atoma nalaze se na jednoj pravoj):

Iako se u molekulu CO2 nalaze polarne veze,njegov dipolni moment je ravan nuli.Pri rastvaranju ugljen-dioksida u vodi ,jedan njegov dio jedini se sa s vodom u ugljenu(karbonatnu) kiselinu ,H2CO3 zato vodeni rastvor CO2 reaguje slabo kiselo:

....Line pri njegovom rastvaranju u vodi;ne gori niti podrava gorenje .Ugljen dioksid ima 1 l/2 puta veu gustinu od vazduha ,pa zato moe da se presipa iz jednog suda u drugi kao neka tenost;u vodi se rastvara pod pritiskom od 101,3 kPa na temperaturi od 20 0 0,878 dm3 CO2 u 1 dm3 vode ,a na 0 0 1 dm3 vode rastvara 1,713 dm3 CO2 .Povienjem pritiska CO2 rastvorljivost mu se poveava (priprema za dobivanje sodne vode).On nije otrovan ,ali poto ne podrava disanje ,to u veim koliinama izaziva guenje usljed nedostatka kiseonika.vrst CO2 sepresuje i u trgovini se nalazi pod imenom suvi led (jer isparava bez topljenja ) i slui za dobivanje niske temperature,a u medicini za ljeenje nekih konih bolestii pri dermatolokim operacijama.Suvi led je dobio ovo ime zbog toga to CO2 i pod pritiskom od jedne atmosfere ne postoji u obliku tenosti..... najbolji primjer sublimacije:Ravnotea ove reakcije pomjerena je jako nalijevo, u smislu proizvoda raspadanja ,jer je preko 99% CO2 rastvoreno u vodi u molekulskom obliku.Ugljena kiselina nije poznata u slobodnom stanju,ve samo u obliku razblaenog vodenog rastvora.Pri zagrijavanju vodnog rastvora ugljene kiseline ,uslobaa se ugljen-dioksid i navodna ravnotea pomjera se sve vie na lijevu stranu,pri emu na kraju ostaje samo ista voda.Nepostojanost ugljene kiseline prepisuje se prisustvu dvije hidroksilne grupe na istom ugljenikovom atomu,kao to je to sluaj kod slinih organskih jedinjenja :

Jedinjenja sa dvije ili tri OH-grupe ,vezane za isti C-atom ,sem malih izuzetaka ,ne mogu se izolovati kako slobodna.Ugljena kiselina spada u red vrlo slabih kiselina ,veina drugih kiselina oslobaa je iz njenih soli.Ugljena kiselina ,kao dvobazna kiselina ,gradi dva reda soli :kisele karbonate(hidrogen karbonate,bikarbonate),na primjer NaHCO3 i normalne karbonate,na primjer Na2CO3,kao i bazne karbonate ,na primjer 2PbCO3,Pb(OH)2.Hidrogen-karbonati se najlake dobivaju dejstvom ugljen dioksida i vosde na normalne karbonate,pod pritiskom , na primjer:Na2CO3 + H2O + CO2 = 2NaHCO3A arenjem hidrogen karbonata postaju normalni karbonati;mnogi bikarbonati su postojani samo u vodenom rastvoru,na primjer Ca(HCO3)2 i Mg(HCO3)2Tri rezonantne strukture karnonatnog anjona prikazuje se na sljedei nain:

Razlomak ukazuje da se ovaj tercijalni dio naelektrisanja nalazio na svakom O-atomu.Na ovaj se nain oznaava ekvivalentnost sve tri veze uhljenik-kiseonika.

Joniziona konstanta (K1) ugljene kiseline na 25 0 C je: je 4,31x10-7mol/dm 3

A konstanta K2 :je 5,6 x 10-11 7mol/dm 3.Kao to se vidi K1 je oko deset hiljada puta vea od K2.Jon i jon spada u izoelektrenske jonove.Hidrogen-karbonati(bikarbonati)su amorfne supstance (reaguju kako sa kiselinama tako i sa bazama );spadaju takoe u nestabilne supstance ,jer se pri zaggrijavanju pretvaraju u normalne karbonate.KHCO3 naao je primjenu pri gaenju poara ,jer se zagrijavanjem lako raspada sa oslobaanjem ugljen-dioksida:2 KHCO3 = K2CO3 + CO2 + H2OHidrogen-karbonati svih metala ,sem natrijum-hidrogen-karbonata,iako se rastvaraju u vodi,a od normalnih karbonata iako se rastvaraju samo alkalni karbonati,amonijum-karbonat i talijum(I)-karbonat.Pri zagrijavanju normalni karbonati se raspadaju ,izuzev natrijum,kalijum,rubidijum,cezijum i barijum-karbonata,na oskide metala i ugljen-diksid .U prisustvu tee isparljivih kiselina razvijaju CO2.Ugljen dioksid nalazi vanu primjenu za gaenje poara izazvanog kakovom lako zapaljivom supstancom ,na primjer:benzenom(benzolom),etrom itd,gdje ne moe da se upotrijebi vod .Za ovu svrhu se upotrebljava natrijum-hidrogen-karbonat, ili KHCO3 koji pod dejstvom kiselina oslobaa ugljen dioksid..Danas je poznato vie raznih postupaka za gaenje poara ugljen dioksidomod od kojih navodimo sljedei:u specijalne aparate stavlaj se koncentrisani rastvor NaHCO3,pomjean sa supstancama koje imaju osobinuda stvaraju to veu pjenu .U tim aparatima se takoe nalazi jedan sud napunjen koncentrovanom sumpornom kiselinom ,koja pri upotrebi aparata dolazi u dodir sa natrijum hidrogen-karbonatom:2NaHCO3 + H2SO4 = Na2SO4 + 2CO2 + 2H2OPod velikim pritiskom ,koji postaje izdvajanjem CO2 ,iz aparata izbija jak mlaz tenosti zasiene ugljen-dioksidom i upravlja se na mjesto poara.Zapaljeno mjesto je ubrzo prekriveno gustom pjenom ,zamrzne se i tako odvoji od dodira sa vazduhom.Drugi nain gaenja poara vri se direktno pomou ugljen-dioksida sabijenog u eliinim bocama u kojima se on nalazi u tenom stanju.Ugljen-dioksid se ne moe upotrijebiti za gaenje poara nekih zapaljivih supstanci koje mogu da reaguju sa njim.Na primjer ,zapaljen magnezijum,zatim LiAlH4 i dr.Preko 50% industriski proizvedenog CO2 upotrebljava se u rashladnim ureajima.Dokazivanje karbonata. Karbonati se dokazuju njihovom reakcijom sa jaim kiselinama ,pri kojoj dolazi do oslobaanja ugljen-dioksida,jer je ugljena kiselina nepostojana...FIZIKALNA SVOJSTVA-Ugljenikov dioksid je plin bez boje,koji ne gori , ne podrava disanje i izgaranje ,malo kiseljastog mirisa i okusa.Njegova je specifina teina (1,9768 g/litra kod 0 0 i 760 mm) oko jedan i po puta vea od specifine teine vazduha.Na mjestima gdje izlazi sakuplja se stoga na podu(npr u podrumima za vrijanje ,u upljinama ,bunarskim rovovima itd.)to trena imati na vidu zbog uguljivog djelovanja ugljikovog dioksida.Poznata je pasija pilaj kod Napulja ,u kojoj se na pr.psi ugue ugljikovim dioksiidom,koji struji iz zemlje dok ljudi tamo mogu nesmetano disati.Ugljikov dioksid da se lako ukapljiti,jer je njegova kritina temperatura(31,1o)razmjerno vrlo visoka (kritini tlak 72,9 atm,kritina gustoa 0,464 g/cm3).Tako se npr kod 0 0 moe zgusnuti u bezbojnu lako gibljivu tekuinu ve pomou tlaka od 34,4 kod -20 0 pomou tlaka od 19,3 a kod -50 0 pomou taka od 6,6 atmosfera..Ohladi li se tekui ugljikov dioksid u zatvorenoj staklenoj posudi ,skrutne se on u ledu slinu masu,koja se tali kod 56,7 0 pod vlastitim tlakom od 5 atmosfera.Kod atmosferskog tlaka sublimira vrsti ugljikov dioksid kod -78,5 0 a da se kod toga ne tali.Ugljikov dioksid dolazi u trgovinu u ukapljenom stanju u elinim bocama.Nagnemo li elinu bocu tako,da je otvor okrenut prema dolje ,i otvorimo li ventil,tekui e ugljikov dioksid istei.Isparavanje jednog djela tekuine ,koji pri tom nastaje uz veliki utroak topline ,ohlauje ostali dio te tekuine da take sublimacije 78,5 0 tako da se ,dobiva snijena masa (snijeg ugljine kiseline).Usljed veoma velike topline sublimacije ovog snijega (136,9 cal/c kod 78,5 0) moe se on upotrebiti kako srestvo za ohlaivanje ,naruito u smjesi sa tekuinama(npr eterom,alkohalom ili acetonom).U trgovinu dolazi vrsti ugljikov dioksid kao suh led 1 litra vode otapa kod 15 o 1 litru , a kod 0 0 1,7 litara ugljikovog dioksida .Nastala otopina reagira slabo kiselo.Kemiska svojstva. Ugljikov dioksid je veoma stalan spoj ,koji se tek kod vrlo visokih temperatura raspada(kod 1205 0 0,032 % ,kod 2367 0 21% a kod 2606 0 51,7 %) na ugljikov monoksid i kisik

Prema tome je CO2 veoma slabo oksidovano srestvo,koje zbog toga ne podrava gorenje ni disanje ,dok je obrnuto CO(kod visokih temperatura) jako reduktivno srestvo.Samo jaka reduktivna srestva kao vodik,ugljen ,fosfor,magmezij,natrij,kalij mogu u vruini reducirati ugljikov dioksid na ugljikov oksid.Ravnotee koje se uspostavljaju kod redukcije sa vodikom i ugljenom:

i Igraju veliku ulogu kao ravnotea vodenog plina i BOUDOUARD ova ravnotea kod mnogih tehnikih procesa.Vodena otopina ugljikova dioksida slabo crveni lakmus ,reagira dakle slabop kiselo.TO je usljed toga ,to se ugljikov dioksid s vodom neznatno ( 0,1%)spaja u ugljinu kiselinu H2CO3

Ugljina kiselina H2CO3 je srednje jaka kiselina ;njena konstanta koncentracije

Iznosi 5x10 -4 .Budui da je 99,9% otopljenog ugljikovog dioksida nije spojilo u H2CO3 ve je CO2 ostao nepromjenjen ,to otopina djeluje kao slaba kiselina.Obino se kod ugljine kiseline rauna saprividnom konstantom disocijacije,tako da se kao nedisocirani dio kiseline stavlja koncentracija cH2CO3+cO2 Tada je crijednost za K1 tisuu puta manja :3,15x10 -7 . iznosi 5,2 x 10 -11.Odreivanje onog dijela ugljikovog dioksida ,koji se u vodenoj otopini nalazi kao prava kiselina H2CO3 ,moe se izvriti na temelju okolnosti ,da se ve prisutna prava ugljina kiselina H2CO3 ,kao i sve kiseline ,dodatkom natrijeve luine momentalno neutralizira ,dok daljnja neutralizacija usljuedi polaganije,jer za upostavljanje poremeene ravnotee treba vremena.U bezvodnom se stanju ugljina kiselina ne da izolirati ,jer oduzimanjem vode (isparavanjem ili smrzavanjem otopine) hlapi anhidrit CO2 zbog prekoraenja topivosti.

Kao dvobazina kiselina tvori ugljina kiselina dva niza soli,hidrogenkarbonate (primarne karbonate;kisele karbonate;bikarbonate) MeHCO3 i karbonate (sekundarne karbonate;neutralne karbonate) Me CO3.Svi hidrogenkarbonati ,osim natrijeva hidrogenkarbonata NaHCO3 ,lako su topivi u vodi.Od mineralnih karbonata tope se lako samo alkaliski karbonati,dok su svi ostali u vodi teko topivi.Hidrogen karbonati prelaze zagrijavanjem uz razvijanjem ugljikovog dioksida u normalne karbonate:Obratno uvoenjem ugljikovog dioksida u vodenu otopinu karbonata ,moemo dobiti hidrogenkarbonate.Zakiselimo li otopine karbonata razvija se ugljikov dioksid ,jers eprimarno oslobaa ugljina kiselina H2CO3 raspada u H2O+CO2 tako da je topljivost ugljikovog dioksida u vodi brzo prekoraena.

KARBOINATIVeina metala radi karbonate ,a veoma veliki broj tih karbonata se nalazi u nativnom obliku.Jedini znaajni izuzetci,tj.metali koji ne grade karbonate jesu oni iji su hidroksidi vrlo slabe baze ,npr. HromMetalni karbonati su obino nerastvorivi-jedini znaajni izuzeci su karbonati alkalnih metala.Stoga se onoi obino mogu dobiti taloenjem ,dejstvom rastvora natrijumkarbonata na rastvor rastvorene soli metala ;npr

Svi karbonati,sem karbonata alkalnih metala ,raspadaju se pri zagrijavanju,pri emu se oslobaa ugljikovdioksid i gradi metalni oblik. Npr.peenje kreaCaCO3 = CaO + CO2Kiseline razlau karbonate oslobaajui ugljikovdioksid.Dejstvom vika ugljendioksida na karbonate postaju bikarbonati,ali se oni zauzimajuikarbonate alkalnih metala,po pravilu ne mogu izolovati.Poznati su mnohi bazni karbonati.Neki od njih su znaajni ,kao to su primjer olovno bjelilo,kome se obino pripisuje formula2PbCO3.Pb(OH)2 mada nije sigurno da li je ono odreeno jedinjenje.