Formy a zlúčeniny uhlíku

Grafit

Grafit je minerál kryštalizujúci v hexagonálnej sústave, vytvára kryštály v tvare plochých tabuľkovitých  doštičiek. Býva tmavosivý až čierny. Je nepriehľadný a vyznačuje sa matným kovovým leskom. Je elektricky vodivý. Patrí medzi najmäkšie minerály.

Uhlík v grafite môže mať organický (má vyšší obsah 12C) i anorganický pôvod (má vyšší obsah 13C).Grafit je na dotyk mastný, otiera sa o papier a zanecháva na ňom sivú stopu. Vyrábajú sa z neho tuhy.

Diamant

Diamant je kubická kryštalická forma uhlíka. Diamanty sú známe svojimi výnimočnými fyzikálnymi vlastnosťami, najmä tvrdosťou (najtvrdší minerál na svete) a vysokou disperziou svetla (čiže dobre rozdeľujú svetlo na jednotlivé farby). Aj keď je diamant veľmi tvrdý, teda odolný voči poškrabaniu, má priemernú krehkosť. Krehkosť popisuje ako ľahko sa materiál rozbije silným nárazom.

Vďaka týmto a ďalším vlastnostiam je diamant veľmi žiadaný v klenotníctve a na priemyselné použitie. Každý atóm uhlíka ma štyri susedné atómy. Teda práve toľko koľko má elektrónov schopných vytvárať väzby. Plne nasýtené kovalentné väzby sú teda príčinou vlastnosti  diamantu.  Diamanty sa vyskytujú v rôznych priehľadných farebných odtieňoch: bezfarebné, biele, sivé, modré, žlté, oranžové, červené, zelené, ružové, hnedé, prípadne čierne. Zafarbenie diamantov je spôsobené prímesami alebo poruchami v štruktúre. Väčšina prímesí nahrádza atómy uhlíka v kryštalickej mriežke. Najčastejšia prímes je dusík spôsobujúci žlté alebo hnedasté zafarbenie diamantu. Karát je jednotka váhy pre diamanty. Jeden karát je presne 200 miligramov. Vznikol kryštalizáciou uhlíka v magme pri vysokej teplote a tlaku. Dnes sa vyrába aj synteticky.

Grafén

Grafén je pomenovanie jednoatómovej planárnej (2D) vrstvy tvorenej atómami uhlíka usporiadanými do pravidelných šesťuholníkov.

 Je základnou štruktúrou grafitu, fullerénov a uhlíkových nanorúrok. V roku 2004 vyvinuli profesori ruského pôvodu spôsob získavania jednoatómových vrstiev grafitu ich odtrhnutím od grafitu a následným stabilizovaním na povrchu kremíka potiahnutého vrstvou oxidu kremičitého. Za objav tejto metódy, ako aj výskum vlastností grafénu získali v roku 2010 Nobelovu cenu za fyziku.

Fullerén C60

Fullerén je všeobecný názov pre sférické molekuly vytvorené z uhlíkových atómov s vysokou symetriou, ktoré predstavujú prvkovú modifikáciu uhlíka. Tento materiál má tvar presnej gule.

Funguje vlastne na novom druhu sférickej uhlíkovej štruktúry.  Má veľmi zaujímavé fyzikálne vlastnosti, ktoré ho stavajú zatiaľ na prvé miesto v oblasti nanotechnologicky využiteľných materiálov.

Kyselina uhličitá

Je veľmi slabá kyselina a za normálnych podmienok sa ľahko rozkladá na oxid uhličitý a vodu.

Vzhľadom na nestálosť kyseliny uhličitej ju pri chemických rovniciach zapisujeme už rozloženú na oxid uhličitý a vodu. Vo vode sa rozkladá na ióny.

Tvrdá voda

Je voda, ktorá obsahuje väčšie množstvo rozpustených solí vápnika alebo horčíka.

Podľa obsahu aniónov kyselín rozlišujeme prechodnú tvrdosť vody a trvalú tvrdosť vody, ktorú spôsobujú najmä sírany.

Prechodnú tvrdosť vody spôsobuje rozpustený hydrogénuhličitan vápenatý a horečnatý. Počas zahrievania sa hydrogénuhličitan vápenatý rozkladá na oxid uhličitý a málo rozpustný uhličitan vápenatý. Rozpustnosť oxidu uhličitého sa teplotou znižuje a uhličitan vápenatý sa usadzuje ako takzvaný vodný kameň. Prevarením možno teda prechodnú tvrdosť vody odstrániť.

Tvrdosť vody možno bežne znížiť pridaním napríklad dehakydrátu uhličitanu sodného (sóda) alebo niektorých prídavkov napríklad Calgon.