IV A rühma mittemetallid (1)

Süsinik on looduses üsna laialt levinud element –
maakoores massi järgi 13. kohal. Teda esineb nii ehedalt
kui ka ühendites. Süsinikku ja tema ühendeid leidub
looduses sageli suurtes kogustes (mitte hajutatult),
nii et nende tootmine ja kasutamine on lihtne. Kõik
elusorganismid koosnevad süsinikuühenditest, samuti
nafta ja maagaas. Väga süsinikurikkad on mõned looduslikud
tahked kütused, eriti kivisüsi.
Antratsiit (parim tihe läikivmust kivisüsi) sisaldab
90–95% puhast süsinikku. Puhast süsinikku leidub
looduses teemandi ja grafiidina.
Suur osa süsinikku on looduses süsihappe sooladena – karbonaatidena.
Nendest on kõige levinum kaltsiumkarbonaat CaCO3
(lubjakivi ehk paas , marmor , kriit). Väiksem osa karbonaate on lahustunud
kujul looduslikes vetes, näiteks kaltsiumvesinikkarbonaat
Ca(HCO3)2.
Atmosfääris on peamine süsinikuühend süsinikdioksiid CO2,
mida leidub seal pisut üle 0,03% (ruumala järgi). Osa CO2 on ka lahustunud
vees.
Süsinik on looduses pidevas ringluses.Minnes ühe ühendi koostisest
teise ühendi koostisse, muudab ta oma asukohta looduses ja oksüdatsiooniastet.
CO2 sisaldus õhus on viimastel aastakümnetel hakanud kütuste
massilise põletamise tõttu vähehaaval suurenema. Kasvuhooneefekti,
mis on seotud CO2 sisalduse tõusuga, ja sellega kaasnevaid ohte käsitleme
atmosfääri saastumise juures
Teemant
C—C-sidemed on väga tugevad, muidu ei saaks tekkida ja koos
püsida teemandi struktuur ega ka pikad süsinikahelad. Teemandi
struktuuris ei ole üldse vabu väliskihi elektrone – kõik on kovalentsete
sidemete koostises. Sellepärast ei juhi teemant elektrit.
Teemandi ülisuure kõvaduse tõttu kasutatakse kõik väiksemad
vääriskivideks kõlbmatud teemandid kivimipuuride, lõiketerade,
klaasinugade, lihvimispulbrite jt töövahendite valmistamiseks, millega
saab töödelda väga kõvu kivimeid ja metalle.
Grafiiti leidub looduses märksa rohkem kui teemanti . Ta on hallikasmust ja
läbipaistmatu, väga rasksulav, kuid üsna pehme. Grafiit lõheneb väga kergesti
õhukesteks lehekesteks ning jätab karedale pinnale tumeda jälje, mis koosneb
väikestest grafiidiliblekestest. Erinevalt teemandist ja paljudest teistest
mittemetallidest juhib grafiit elektrit, sellepärast peaks tema struktuuris leiduma
vabu elektrone (tuleta meelde metallide elektrijuhtivust). Õhu käes kõrgel
temperatuuril põleb grafiit nagu teemantki CO2-ks.
Mittetäielikul põlemisel saadavat peent söetolmu ( tahma ) kasutatakse
musta värvi valmistamiseks. Pressitud süsi sarnaneb omadustelt
grafiidiga, kuid on palju odavam.
Koostis / struktuur Keemiline element räni (Silicium, Si), kristallstruktuur tahkkeskendatud kuubiline (teemandi struktuur) kahe aatomiga elementaarrakus. 
Omadused Hõbedase läikega, kerge (2330 kg/m3) materjal. Pooljuht (legeerimata räni eritakistus toatemperatuuril ca 10-3 Wm). 
Saamine Kuigi räni on maakoores hapniku järel kõige levinum element (27  massi%) , puhtal kujul teda looduses ei esine. Räni saadakse ränidioksiidi ( kvartsliiv ) taandamisel süsinikuga temperatuuridel ligi 2000 °C elektrikaarahjus. Pooljuhtööstuses kasutatavat räni puhastatakse (lõppastmes tsoonsulatusega) väga kõrge puhtusastmeni, taolisest ülipuhtast ränist kasvatatakse järgnevalt silindrikujuline monokristall .  Rakendused Mikrokiipide jt. pooljuhtelemetide tootmiseks. Räni on materjal, millele tugineb kogu tänapäevane info- ja kommunikatsioonitehnoloogia. Kiiresti kasvavat tähtsust omavad räni rakendused päikeseenergeetikas – päikesepatareides. Päikesepatarei polükristalsest ränist. Millest on tingitud päikesepatarei paneeli „mosaiikstruktuur“? Selle põhjuseks on söövitamisega tekitatud ränikristallide pinna mikrotekstuur. Taolise tekstuuri karakteerne mõõde on kümneid mikroneid ja tema ülesanne on vähendada valguse tagasihajumist-peegeldumist ränikristalli pinnalt. Ränikristalli anisotroopia tõttu on sissesöövitatud struktuur anisotroopne: maksmiaalne tagasihajumine ei toimu mitte suunas, mis on risti ränikristalli pinnaga (makroskoopilise tasandiga) vaid normaali suhtes teatud nurga all suunas, mis on määratud (mono)kristalli orientatsiooniga. Ränipaneeli moodustavate kristallide erineva orientatsiooni tõttu tekibki suunatud valguse hajumisel täheldatav mosaiikpilt heledamatest ja tumedamatest aladest . Heledad triibud paneeli pinnal on voolu väljaviigud.