Ogljik - Misteriji

Vloga kemijskih elementov v ~love{kem organizmu (5)
Ogljik
Ogljik je prva nekovina, s katero
se sre~ujemo v na{i rubriki.
Ko govorimo o kemijskih elementih
in ‘ivljenju, je prav ogljik tisti,
ki je kralj periodnega sistema. Celotno
‘ivljenje na{ega planeta po skrivnostnem
stvarnikovem na~rtu temelji na
ogljiku, zato deset odstotkov atomov
izmed vseh elementov v ~love{kem telesu
zavzema prav ogljik.
Ogljik je zagotovo prvi, ki so ga ljudje
izolirali v ~isti obliki, ~eprav je bilo to
‘e tiso~letja preden se je kdo sploh
spomnil, da bi kemija lahko bila tudi
znanost. Na prvo ~isto izolirano obliko
nas spominja slovensko ime ogljik ali
»tisti ki je iz oglja«. Tudi tuja imena, na
primer nem{ki Kohlenstoff in latinski
carbo, pomenijo premog. Oglje je namre~
ena od oblik, v kateri se pojavlja ~isti
ogljik.
GRAFIT IN DIAMANT
Ko se ~isti element pojavlja v ve~
razli~nih kristalnih oblikah, imenujemo
to v jeziku kemije alotropija, pojav, ki je
zna~ilen zlasti za metaloide in nekovine.
Alotropija je po definiciji sposobnost elementa,
da se pojavlja v ve~ fizikalno razli~nih
si oblikah. Na
mikroskopski ravni gre
pri alotropih za razli~no
vezavo atomov v
molekularne strukture.
Prav ogljik nam lahko
tu slu‘i za razumevanje
osnov alotropije. Dva
najbolj znana alotropa
ogljika sta grafit in diamant.
Slika prikazuje
na levi strani molekularno
zgradbo diamanta,
na desni pa grafita.
Dva najbolj znana
alotropa ogljika sta
grafit in diamant.
Alotropija ogljika: levo diamant, desno grafit
Najbolj{i prijatelj deklet
Vidimo, da so atomi ogljika v diamantu
~vrsto v vseh treh dimenzijah zvezani
med seboj, medtem ko v grafitu tvorijo
plasti, ki med seboj niso zvezane. Na fizikalnem
nivoju se razlika med tema
dvema vezavama ka‘e v izredno razli~nih
lastnostih alotropov ogljika. Grafit
je ~rnosiv, masten na otip, prevaja elektri~ni
tok in ga lahko razite z nohtom,
medtem ko je diamant prozoren, neprevoden,
najtr{a znana snov in vrh vsega
{e najbolj{i prijatelj deklet!
Ker pa so najbolj{e stvari menda tri,
je tako tudi pri alotropih ogljika. Tretjo
obliko so odkrili dokaj pozno, v letu
1985. Trije mo‘je, Kroto, Curl in Smalley,
so za odkritje male ogljikove ‘ogice
leta 1996 prejeli tudi presti‘no Nobelovo
nagrado. @ogico so poimenovali fuleren.
Ime sámo je zgodba zase. Prihaja iz
imena Buckminstra Fullerja, tehnolo{kega
vizionarja, ki je na temelju svoje kupolne
gradnje skonstruiral slavni Ameri{ki
paviljon. Znanstveniki male ogljikove
‘ogice fulerena {e danes ljubkovalno
imenujejo Buckyballs – Buckyjeve ‘ogice.
Prvi poznani fuleren je sestavljen iz
natanko 60 atomov ogljika, kasneje je
sledil 70-atomski, danes pa strokovnjaki
s podro~ja nanotehnologije gradijo fulerenska
jajca in krogle s stotinami ogljikovih
atomov. Proizvodnja fulerena je
v zadnjem desetletju uspela zadovoljiti
zahtevam trga z razvojem proizvodnih
tehnik. Za tiste, ki pa bi se radi igrali eksoti~no
proizvodnjo in se jim zdi cena
okrog 150 evrov za gram C 60
{e sprejemljivo
poslovno tveganje, naj ne pozabim
omeniti, da potrebujete visokonapetostne
grafitne elektrode v
helijevi atmosferi ali pa
vsaj dvostopenjsko visokotemperaturno
se-
‘igalno komoro za se-
‘ig ogljikovodikov, spet
seveda v kontrolirani
atmosferi.
^ez nekaj let bo beseda
fuleren najbr‘ poznana
tudi {ir{i javnosti
in ne samo bralcem
Misterijev, saj nekatere
lastnosti fulerenov ka-
Foto osebni arhiv
Foto osebni arhiv
- FEBRUAR 07 - Misteriji 25

OGLJIK
‘ejo na njihov prihod v moderno medicino.
Fuleren lahko v notranjost svoje
krogle sprejema atome kovine in tako
nevtralizira generatorje prostih radikalov.
Pri poskusih z obsevanjem na ‘ivalih
se je pokazalo, da fuleren bistveno
zmanj{a po{kodbe nekaterih notranjih
organov. V raziskovanje fulerenov kot
potencialnih antioksidantov trenutno investira
tudi farmacevtski gigant Merck,
svoje mesto pa so ‘e na{li v belilnih kremah
v kozmeti~ni industriji. Strupenost
fulerenov je prav tako nenavadna, saj je
»~ista« ‘ogica do dvajset milijonkrat bolj
strupena kot tista, ki ima na svojih stenah
‘e zapolnjene vezi.
OGLJIK V NAŠEM TELESU
Pa smo pri strupenosti in zato kar k
ogljiku v na{em telesu in zdravju. Enako
lahka tema kot bi bila recimo tema o
tem kak{ne oblike je liter vode. Odgovor
bi bil – odvisno od oblike posode.
Tako tudi na blagodejnost oziroma strupenost
ogljika vpliva njegova »embala-
‘a«. S trojno vezjo zvezan na du{ik tvori
Aktivno oglje uporabljajo
pri zastrupitvah s hrano,
saj ve‘e strupe in tako
prepre~i absorpcijo v
~revesju.
26 - FEBRUAR 07 -
Kristal fulerena C 60
in njegova struktura
na odda ion ogljikovemu karbonatu in
s tem postane nevtralna. Biv{i ogljikov
karbonat, zdaj z vodikovim ionom po
novem ‘e ogljikova kislina, se ob sre~anju
z encimom po imenu ogljikova anhidraza
spremeni v CO 2
in vodo. Poglejmo
{e, ~e dr‘i zakon o ohranitvi molske
mase. H 2
CO 3
+ delovanje encima = H 2
O
+ CO 2
. Iz tega potegnemo zaklju~ek, da
je izdihavanje CO 2
glavni mehanizem
reguliranja pH krvi. pH krvi je 7,4; ~e
bo ni‘ji, boste pri~eli globoko dihati in
ob~utili boste utrujenost. ^e kljub vsem
znakom kislosti ne boste pri~eli globoko
dihati in tako izdihavati CO 2
, boste
spoznali stanje, ki se mu re~e respiratorna
acidoza. Dale~ z njo zagotovo ne pridete.
Nasprotnega videza je respiratorna
alkaloza, to je stanje, ko je kri preve~
bazi~na. Do nje se najla‘e pride s pretiranim
dihanjem v mirovanju in s posledi~nim
prevelikim uhajanjem ogljikove kisline
v CO 2
. V skrajnem primeru respiratorne
alkaloze sledi nezavest, saj organizem
le tako lahko zmanj{a dihanje
in zadr‘i dragoceno ogljikovo kislino v
krvi. O~itno je stvarnik vgradil v nas varovalke,
ki dopu{~ajo marsikatero testiranje
zunaj okvirov zdrave pameti. Najbr‘
smo zato {e vedno tu.
Ogljik je vsepovsod prisoten, zato si
oglejmo le uporabo ~istega ogljikovega
alotropa – aktivnega oglja. Uporabljajo
ga pri zastrupitvah s hrano, saj lahko ve-
‘e strupe in tako prepre~i absorpcijo v
~revesju. Odmerja se do enega grama na
kilogram telesne te‘e. Aktivnega oglja
nikoli ne vdihavajte, saj tvegate ne samo
zdravje, ampak celo ‘ivljenje.
PROTI
HOLESTEROLU
Aktivno oglje ima {e eno lastnost, ki
pa se ne obe{a na veliki zvon. V raziskavo
z aktivnim ogljem so bili vklju~eni
ljudje z mo~no zvi{animi vrednostmi
skupnega holesterola. Od 15 do 30 gramov
aktivnega oglja na dan je v obdobju
treh tednov zni‘alo vrednosti LDL
holesterola od 20 pa do preko 40 odstotkov.
Obenem se je za do 120 odstotkov
dvignila raven za{~itnega holesterola.
Rezultat raziskave, ki ga morda ne gre
spregledati.
Ogljik je poseben po svoji zmo‘nosti
spajanja v verige, valje, prstane, krogle
in {e mnogo drugih oblik, ki jih {e odkrivamo.
To mu omogo~a prepletanje zunanjih
orbit elektronov, ki daje temu elementu
mo‘nost tvorjenja mo~nih vezi
med atomi. V tem je skrivnost raznolikosti
oblik zemeljskega ‘ivlja. Za tiste,
ki pa bi radi vedeli res vse o ogljiku, naj
povem, da obstaja cela veda, ki prou~uje
ogljik in njegove spojine: organska kemija.
^e se je lotite, vam zagotavljam nekaj
let brez dolg~asa.
7,4 do prihodnji~ in dobro dihajte!
recimo smrtonosni ciankalij, s kisikom
in vodikom pa milijone organskih spojin,
od ogljikovega monoksida preko
sladkorjev in sadnih kislin pa vse do petroleja.
Kje tu za~eti in kje kon~ati z ogljikom
v ~love{kem telesu? Morda pri vedno
aktualni temi telesnega pH. Ogljik je
namre~ glavni regulator pH-ja krvi. Gre
za uravnavanje {tevila vodikovih ionov
med dvema ogljikovima spojinama: ogljikovo
kislino H 2
CO 3
in vodikovim karbonatom
HCO 3
. Tukaj se sre~amo s pojmom
»bufer« – to je snov, ki regulira pH.
Pri razpadu sladkorja v mi{icah nastane
poleg energije tudi mle~na kislina, ki mi-
{ico zakisa in jo naredi utrujeno. Ta kisli- Sa{o Burja!
Foto osebni arhiv