SÜSINIK (0)

Jüri Gümnaasium
SÜSINIK
Referaat
Koostaja : Keit Putrolainen
Jüri
2010
Süsiniku levik looduses
Süsinik (C) on keemiliste elementide perioodilisustabelis IVA rühma 2. perioodi esimene element. Süsinik on mittemetalliline element. Kõik tema lähemad naabrid tabelis – boor (B), räni (Si) ja lämmastik (N) – on samuti mittemetallilised. Süsiniku aatomnumber on 6 ja aatommass 12. Kuna süsinik on tabelis perioodi keskel, ei moodusta ta positiivse laenguga ioone ega negatiivse laenguga ioone.
Süsinik võib loovutada 4 elektroni või võtta juurde 4 elektroni. Sellepärast moodustab ta teiste aatomitega peamiselt kovalentseid sidemeid . Iga sidememoodustab elektronipaar, milles üks elektron pärineb süsiniku aatomilt ja üks mõnelt teiselt aatomilt, näiteks vesinikult.
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 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.
Teemant ja grafiit kui süsiniku allotroopsed teisendid
Vaatleme , milliste puhaste lihtainetena – allotroopsete teisenditena – võib süsinik esineda. Allotroopsed teisendid erinevad üksteisest ainult aatomite paigutuse (struktuuri) või molekulis olevate aatomite arvu, mitte elementkoostise poolest. Erinev struktuur põhjustab füüsikaliste ja keemiliste omaduste erinevusi. Struktuuri ja omaduste vahelise seosega puutume ka süsinikuühendite juures palju kordi kokku.
Teemant on tuntud kui väga kõva, rasksulav (üle 3000 °C), keemiliselt püsiv, ilus ja haruldane mineraal . Teemante leidub kõige rohkem Aafrikas ja Lõuna-Ameerikas. Teemandi leiukohtadeks on peamiselt vanad vulkaanikraatrid, sest ta tekib süsiniku teistest vormidest ülisuure rõhu ja kõrge temperatuuri toimel. Teemant võib olla värvitu, sinakas, kollakas , must või läbipaistmatu. Värvituid või heledaid läbipaistvaid teemante (mõnikord on nad juba looduses ilusate kristallidena) on vanast ajast hinnatud vääriskividena. Valguse käes sätendab kristalne või lihvitud teemant eredates vikerkaarevärvides, sest teemandil on erakordselt suur murdumisnäitaja. Eri värvi kiired, millest valge valgus koosneb, murduvad teemanti läbides igaüks erineva nurga all. Spetsiaalselt lihvitud teemanti nimetatakse briljandiks, selline teemant murrab ja peegeldab valguskiiri kõige paremini.
Kuumutamisel ilma õhu juurdepääsuta muutub teemant grafiidiks. Õhu käes kõrgel temperatuuril teemant põleb nagu süsigi. Siin on süsinik redutseerijaks, ta ise oksüdeerub. Hapnik on aga oksüdeerijaks ning ta redutseerub.
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 . Õhu käes kõrgel temperatuuril põleb grafiit nagu teemantki CO2-ks.
Grafiiti on pehmuse tõttu kerge töödelda. Temast saab valmistada nõusid metallide sulatamiseks, sest grafiit on nagu teemantki keemiliselt võrdlemisi vastupidav. Elektrijuhtivuse tõttu on grafiit elektrotehnikas väga hea materjal. Grafiidi kasutamine pliiatsisüdamikuna on üldtuntud.
Süsi ei ole süsiniku allotroopne teisend, kuna ta koosneb peamiselt väga peeneteralisestgrafiidist ning võib sisaldada mitmesuguseid lisandeid. Süsi juhib elektrit nagu grafiitki. Süsi tekib orgaaniliste ainete, näiteks puidu kuumutamisel ilma õhu juurdepääsuta. Süsi on väga poorne ning tal on võime siduda õhust või lahustest oma pinnale mitmesuguseid lisandeid. Nii saab söe abil lahustest eemaldada lahustunud värvilisi aineid. Eriti suure sidumisvõimega on süsi, mida on kõrgel temperatuuril veeauruga töödeldud. Söetablette antakse sisse kõhuvalu puhul, et siduda seedeorganites kahjulikke aineid. Kivisöest saadav süsi on koks.
Mittetäielikul põlemisel saadavat peent söetolmu ( tahma ) kasutatakse musta värvi valmistamiseks. Pressitud süsi sarnaneb omadustelt grafiidiga, kuid on palju odavam.
Süsiniku puhaste allotroopsete teisenditega võrreldes on süsi keemiliselt märksa aktiivsem. Üheks põhjuseks on kindlasti söe poorsus – väga suur pind ruumala- või massiühiku kohta. Süsinik ei lahustu üheski lahustis ega reageeri toatemperatuuril peaaegu ühegi teise lihtaine ega ühendiga. Kõrgemal temperatuuril, alates mõnesajast kraadist, reageerib süsinik aga paljude ainetega. Nii reageerib süsinik kõrgel temperatuuril enamiku metallide oksiididega kas otseselt või vahesaadusena tekkiva CO kaudu, toimides redutseerijana.
KASUTATUD KIRJANDUS
http://www.avita.ee/pdf/Keemia_9%20kl_02%20osa_lk%2031-37.pdf