Ogleklis

Oglekļa atrašanās dabā

Pēc izplatības Zemes garozā ogleklis ieņem 17. vietu, kas ir aptuveni 0,48% no visas zemes virsmas masas. Dabā pastāv divi oglekļa alotropiskie veidi — grafīts un dimants. Savienojumu veidā ogleklis atrodas visās augu un dzīvnieku valsts vielās — organiskajās vielās, kā arī oglekļa dioksīdā un minerālos — krītā, kaļķakmenī, marmorā, dolomītā un citur. Dabā ogleklis sastopams divu stabilu izotopu ¹²C (98,892%) un ¹³C (1,108%) veidā.

Oglekļa alotropiskie veidi

Ogleklim ir trīs alotropiskie veidi — grafīts, dimants un karbīns. Amorfais ogleklis jeb ogle ir grafīta paveids.
Grafīta atradnes ir Altajā, Austrumsibīrijā, Ukrainā, Meksikā, Kalifornijā, Viduseiropā, Madagaskarā, Šrilankā, Dienvidkorejā.
Dimanti dabā sastopami reti. Tie atrodami sanesuma iežos Jakutijā, Dienvidāfrikā, Dienvidamerikā, Austrālijā, Indijā. Ļoti liels dimanta tīrradnis "Kullināns" atrasts Dienvidāfrikā 1905. gadā, tā masa ir 3106 karāti (1 karāts = 0,2 grami).

Grafīts

Grafīts ir tumšpelēka, kristāliska viela ar metālisku spīdumu. Tas deg tikai tīrā skābeklī.
Grafītam ir slāņaina heksagonāla struktūra, kas atbilst elektronu orbitāļu sp² hibridizācijai. Oglekļa atomu sešlocekļu gredzenu slāņi ir vājāk saistīti viens ar otru. Tāpēc grafīts ir mīksts un sadalās pelēkos zvīņveida slāņos. Tie līp pie papīra, tāpēc grafītu lieto zīmuļu izgatavošanai.
Grafītam piemīt augsta elektrovadītspēja. No tā ražo elektrodus. Grafītu vēl izmanto ziežvielu, ugunsizturīgu materiālu un krāsvielu ražošanai, kā arī par neitronu palēninātāju kodoltehnikā.

Amorfais ogleklis

Amorfais ogleklis jeb ogle nav īpaša oglekļa modifikācija. Tā ir melna, cieta viela, kas sastāv no sīkiem, neregulāras struktūras grafīta kristāliņiem. Amorfa oglekļa blīvums ir no 1,8 līdz 2,1 g/cm³.
Amorfo oglekli (ogli) iegūst, termiski sadalot organiskos savienojumus. Nozīmīgākie ogles veidi ir kokss, kokogle, kaulu ogle un kvēpi. Kvēpi ir tīrākais amorfais ogleklis. Tie rodas, termiski sadalot vai nepietiekamā gaisa daudzumā sadedzinot ar oglekli bagātas vielas (dabasgāzi, sveķus, terpentīnu). Koksu izmanto ķīmiskajā rūpniecībā un metalurģijā par reducētāju un kurināmo. Kvēpus lieto par pildvielu gumijas un plastmasu izstrādājumos, par melno pigmentu krāsvielās un tušā. Amorfo oglekli apstrādājot ar pārkarsētu ūdens tvaiku, iegūst aktīvo ogli, kuru lieto par adsorbentu dažādu vielu attīrīšanai ķīmiskajā un pārtikas rūpniecībā, medicīnā (karbolēna tabletes), gāzmaskās.

Dimants

Dimants ir bezkrāsaina, caurspīdīga, kristāliska viela, kas stipri lauž gaismas starus. Nereti tas ir zilgans, iedzeltens, sārts, tumšpelēks, pat melns. Ja dimantu sakarsē līdz 850 °C temperatūrai, skābekļa atmosfērā tas sadeg. 1772. gadā A. Lavuazjē konstatēja, ka, sadegot dimantam, rodas tikai oglekļa dioksīds.
Dimantam ir tetraedriska struktūra. Tajā katrs oglekļa atoms ir saistīts ar četriem kaimiņatomiem. Šīs saites ir vienāda garuma un cita ar citu veido 109°28' lielus leņķus. Tāpēc dimantam piemīt ārkārtīgi liela cietība, taču tas ir trausls. Dimants slikti vada elektrību un siltumu. Tā blīvums ir 3,52 g/cm³.
Ja dimantu stipri karsē bez gaisa piekļuves 1000 °C temperatūrā, tas pārvēršas grafītā.
Speciāli slīpētus dimantus sauc par briljantiem. Tos lieto juvelierizstrādājumu izgatavošanai. Dimantu tā lielās cietības dēļ lieto cietu materiālu apstrādei, iežu urbšanai. Pieprasījums pēc tehnikā izmantojamiem dimantiem ir liels, tāpēc augstā temperatūrā un spiedienā tos mākslīgi iegūst no grafīta.

Karbīns

Karbīns ir melna, pulverveida viela, kuru ieguva 1963. gadā, katalītiski oksidējot acetilēnu. Tam ir heksagonāls kristālrežģis, ko veido lineāras oglekļa atomu ķēdes ar šādu saišu izvietojumu: