Vodík, Uhlík, Křemík, Dusík

Vodík
Nejrozšířenější ve vesmíru, 3. na Zemi, 1 proton, 1 elektron, deuterium D – vodík, který má ještě 1 neutron, 2 neutrony – tritium T (velmi nízký výskyt), vyskytuje se jako H2, velmi stabilní, bez chuti a zápachu, nízká tt a tv, atomární H může být připraven v el. výboji – je příčinou křehnutí oceli při korozi, schopný vytvořit H+ i H-, vyrábí se ze zemního plynu nebo plynných zbytků olejových rafinérií, uhlovodíky s malým počtem uhlíků v řetězci reagují s vodní párou při teplotě 700-1000°C za vzniku vodíku a oxidu uhelnatého, dále vodík vzniká jako vedlejší produkt při výrobě chloru a a hydroxidu sodného, využití vodíku jako paliva – velmi atraktivní (účinný, bez emisí), produkt spalování je voda, vodíko-kyslíkový Baconův článek – zisk el. energie
Uhlík
Vyskytuje se jako volný (grafit, diamant) nebo vázaný ve sloučeninách (uhličitany Ca, Mg, Fe), dále ve formě ropy, uhlí, zemního plynu, součást všech organických látek, elementární amorfní uhlík je připravován ve formě koksu, sazí a aktivního uhlí, v atmosféře CO2, vzniká při dýchání, hoření org. látek, mikrobiálním rozkladu, spalování fosilních paliv, kalcinace vápence, existuje v 6 krystalových formách (nejstálejší hexagonální alfa-grafit a tetraedický diamant, vyskytuje se převážně jako izotop 12C, 14C – radioaktivní, využívá se při určování staří biologického materiálu, C je ve vazbách nejčastěji čtyřvazný, jako diamant nereaktivní za norm.t., jako grafit schopen reagovat i při norm.t., při vyšších teplotách reaguje C s mnoha prvky. Karbidy – binární sloučeniny C s kovem, nejdůležitější je karbid vápníku (výroba acetylenuodpadní produkt je karbidové vápno), C tvoří dva stálé oxidy CO a CO2 - oba velmi reaktivní, průmyslový význam, oxid uhelnatý je velmi jedovatý, zamezí přístup kyslíku k orgánůmzadušení, součást topných plynů, oxid uhličitý – snadné zkapalnění i převedení do pevného stavu (suchý led), plynný – výroba močoviny, hnací plyn do aerosolových rozprašovačů, šumivé nápoje, nehoříhašení, ovlivňuje životnost betonu, vápenných omítek, malt, stavebního kamene. Kyselina uhličitá – oxid uhličitý rozpuštěný ve vodě, velmi slabá kyselina Uhličitany – kyselé (hydrogenuhličitany) a normální, ty jsou až na uhl. alk. kovů ve vodě málo rozpustné, sodný a draselný lze tavit bez rozkladu, ostatní se v žáru rozkládají na oxid a CO2 (výroba vápna), kyselé jsou v pevné formě známy pouze u alk.kovů – ve vodě dobře rozpustné, ionty HCO3- - výskyt ve vodách, tlumí změnu pH po přídavku kyseliny nebo zásady
Křemík
2. nejrozšířenější (po O) v zemské kůře, nevyskytuje se volný, vždy ve sloučeninách s kyslíkem, převládající izotop je 28(i29 a 30)Si, ostatní izotopy jsou nestabilní, modrošedý kovový lesk, polovodič, obrovské uplatnění v elektrotechnice, za norm.t. nereaguje s vodou, kyselinami ani kyslíkem, snadno se rozpouští v horkých vodných roztocích alkalických hydroxidůkřemičitanový iont, roztavený je mimořádně reaktivní (slitiny a silicidy s většinou kovů, karbid křemíku – značná tvrdost, vyrábí se redukcí čistého oxidu křemičitého v peci při 2000-2500°C, brusivo, žáruvzdorný materiál, velmi nízký koeficient teplotní roztažnosti, jako tranzistor, oxid křemičitý – zákl.sloučenina silikátové chemie, několik krystalových modifikacích, nejběžnější -křemen je součást mnoha hornin (žula, pískovec), nejstabilnější, samostatně – křišťál, nečistý – růženín, ametyst, morion, citrín, zemité formy – křemelina a diatomit, složité agregáty hydratovaného křemen – opály, hl.modifikace – nekonečné seskupení tetraedrůvelká makromolekula (na 1 atom Si připadají 2 atomy kyslíku), za vysoké teploty taje na hustou taveninu, jejímž ochlazením vznikne křemenné sklo (malá tepelná roztažnost, propouští UV, spec.chem.sklo, rtuťové výbojky),křemen je odolný vůči všem kyselinám kromě HF, donře se rozpouští v roztavených hydroxidech, za vysoké teploty reaguje s oxidy kovů a polokovůkřemičitany (sklářství, keramika), kyselina křemičitá se vylučuje ve formě gelu z roztoků rozpustných křemičitanů již tak slabou kyselinou jakou je k.uhličitá, křemičitany jsou ve vodě nerozpustné (až na sodný a draselný);
organokřemičité sloučeniny: silany – Si a H, bezbarvé plyny nebo kapalina, extrémně reaktivní (vazba Si-Si je velmi slabá); silikony – vznikají kondenzací hydroxysilanů, velmi pevná vazba Si-O-Si, kapalné až tuhé (délka řetězce), odolnost vůči vysokým teplotám, mazadla, těsnící a spojovací materiál, hydrofobizave omítek (zamezení tvorby výkvětů) - estery k.polykřemičité a silanoláty
Dusík
Nejrozšířenější prvek dostupný v elementární formě, 78,1% (objemu) ve vzduchu, hnojivo – dusičnan sodný (chilský ledek) a draselný (draselný ledek), vázán v bílkovinách, vyrábí se frakční destilací kapalného vzduchu, ochranná atmosféra v železářském a ocelářském průmyslu, kapalný (-196°C)- lékařství a potravinářství, dva izotopy 14,15N (99,6;0,4%), nízká tt a tv, bez chuti a zápachu, silně elektronegativní, inertní (vysoká pevnost vazby N≡N, s teplotou roste reaktivita, slučuje se s kovynitridy – technické využití, s vodíkem za žáruamoniak, 7 molekulárních oxidů dusíku, k.dusičná – solná anorganická kyselina, výroba: dusičnany, polyamidy, nitrocelulózy a výbušnin