Uhlík a jeho oxidy

V prírode sa vyskytuje vo forme voľnej (grafit, diamant, fullerén), ale aj vo forme viazanej. Zlúčeniny uhlíka sa nachádzajú v atmosfére, hydrosfére, litosfére, biosfére. Uhlík ako látka bol známy už v praveku. V období pred n.l. sa sadze používali na výrobu atramentu. Ako prvok je uhlík známy už od druhej polovice 18. storočia.

Uhlík je biogénny prvok s priemerným zastúpením 18,0% v ľudskom organizme. Uhlík spolu s kyslíkom a vodíkom sú základné stavebné prvky rastliny. Uhlík rastliny príjmajú zo vzduchu. Človek nemôže ovplyvniť jeho prísun, snáď len tým, keď dbá, aby ratsliny neboli zaprášené. Zdrojom uhlíka pre živú prírodu je atmosferický oxid uhličitý CO2, ktorý rastlinné organizmy v priebehu fotosyntézy menia na organické zlúčeniny. Oxid uhličitý sa do atmosféry dostáva uvoľňovaním z pôdy, vôd, mikrobiálnym rozkladom organizmov, dýchaním a spaľovaním organických látok. Oxidáciou organických látok získava človek energiu potrebnú pre činnosť každej bunky, ako aj energiu tepelnú, svetelnú, elektrickú, potrebnú na pracovné činnosti.

Oxid uhličitý – plyn bez farby a bez zápachu, ktorý sa nachádza v ovzduší. Priemyselne sa vyrába zohrievaním uhličitanu vápenatého vo vápennej peci. Vo vode sa rozpúšťa za vzniku kyseliny uhličitej. Nie je veľmi reaktívny, ale reaguje s roztokmi hydroxidu sodného a vápenatého. Pásik horčíka v ňom horí. Používa sa v hasiacich prístrojoch. Vydychovaný vzduch obsahuje asi 3,5 % CO2, táto koncentrácia nemá na človeka toxický účinok. Pri vyšších koncentráciách sa objavuje zrýchlené dýchanie , stúpa tep aj tlak, oslabuje sa sluch. Väčšie množstvo spôsobuje vážne poruchy v organizme. Pri 10 % koncentrácii CO2 vo vzduchu nastáva strata vedomia a smrť udusením. Pri 20 % koncentrácii v priebehu niekoľkých sekúnd ochrnú životne dôležité centrá v mozgu. Oxid uhličitý je 1,5-krát ťažší ako vzduch, dobre sa skvapalňuje. Pri priamom kontakte so skvapalneným alebo tuhým CO2 je možné poškodenie tkaniva nízkymi teplotami. Suchý ľad (tuhý CO2) sa používa v kožnej medicíne na vypaľovanie pigmentácii. CO2 sa dobre rozpúšťa vo vode, pričom čiastočne reaguje s vodou.

Ľudské telo dospelého človeka obsahuje 12,6 kg uhlíka, je súčasťou každej organickej zlúčeniny. Nadbytok atómov uhlíka sa z organizmu uvoľňuje najmä prostredníctvom oxidu uhličitého, uvoľňovaného pri oxidačnom štiepení živín (sacharidov , tukov , bielkovín). Uvoľnenú energiu organizmus spotrebuje na životné deje.

Živočíšne uhlie, aj drevené uhlie, sa vyznačujú veľkou schopnosťou pohlcovať plyny a rozpustené látky. Pórovitá štruktúra umožňuje vznik veľkého aktívneho povrchu. Jeden gram adsorpčného uhlia má povrch 300 – 1000 m2. Adsorpčná schopnosť uhlia závisí od jeho kvality, od adsorbovanej látky, ako aj od prostredia.

Carbocitrogenum je súčasťou každej lekárničky prvej pomoci. Používa sa ako prvá pomoc pri zažívacích ťažkostiach , akútnych otravách spôsobených použitím toxických látok , ešte pred ich vstrebaním do krvného systému. Živočíšne uhlie sa získava zuhoľnatením rozličných živočíšnych odpadov, napr. kostí, krvi.

Oxid uhoľnatý - plyn bez zápachu, bez farby a jedovatý. Vyrába sa prechodom oxidu uhličitého nad horúcim uhlíkom a spaľovaním uhlíkových palív za obmedzeného dávkovania vzduchu. Vo vode sa nerozpúšťa, horí modrým plameňom a je redukčným činidlom. Používa sa v zmesi s vodíkom ako vodný plyn, so sodíkom ako generátorový plyn a s vodíkom, metánom v svietiplyne. Atmosféra obsahuje okolo 0,03 objemových % oxidu uhličitého CO2.

Pre človeka je nebezpečné zdržiavať sa v prostredí s oxidom uhoľnatým CO. Oxid uhoľnatý je prítomný v svietiplyne (8-12%), ale vzniká tiež pri nedokonalom spaľovaní uhlíkových zlúčenín. Odhaduje sa, že ročne sa spaľovaním palív uvoľní do atmosféry asi 3.10 kg oxidu uhoľnatého. Výfukové plyny spaľovacích motorov by podľa normy mali obsahovať 3-7% CO. Aj pri niektorých procesoch prebiehajúcich v prírode, napr. oxidácii metánu, do atmosféry uniká asi 1.10 kg CO ročne. V prírode je však ustálená rovnováha medzi vznikom a zánikom oxidu uhoľnatého. Tento bezfarebný plyn pri styku s krvou sa viaže na hemoglobín 130-krát aktívnejšie ako kyslík. Vzniká karbonylhemoglobín COHb. Pri koncentrácii 65% COHb v krvi nastáva smrť. Sú prípady, že po jednom vdýchnutí CO môže nastať bezvedomie, kŕče a smrť, závisí to od citlivosti organizmu.

V mestských častiach s vysokou automobilovou premávkou je koncentrácia CO okolo 5 mg.m-3. Pri koncentrácii 15 mg.m-3 treba vyhlásiť stav ohrozenia. Pri nižších koncentráciách COHb v krvi sa otrava CO prejavuje najčastejšie bolesťami hlavy, závratmi, hučaním v ušiach, búšením srdca, bolesťami končatín. Na každého fajčiara možno pozerať ako na postihnutého chronickou otravou CO. Časť ťažkostí a pravdepodobne aj chorôb, na ktorých sa fajčenie podieľa, možno pričítať účinkom CO.

Rýchlosť nástupu otravy závisí nielen od koncentrácie CO, ale aj od individuálnej citlivosti, fyzickej činnosti a zdravotného stavu. Pri záchranných akciách treba použiť v ochranných maskách filtre s náplňou HOPKALIT, lebo bežné filtre CO nezachytia. Výskumy poukazujú, že CO sa vytvára aj v tele človeka pôsobením enzýmu hemoxygenázy na krvné farbivo a účinkuje ako hormón.

Uhlík má 2 modifikácie (podoby): grafit,d iamant. Diamant je neuveritelne tvrdý a odolný. Elektrinu nevedie. Veľkosť sa vyjadruje v karátoch - 1karát = 200mg.