aA
Koks cheminis elementas yra gyvybės pagrindas? Kas bendro tarp skaidraus ir labai kieto brangiausio brangakmenio deimanto ir pigios, juodos bei trapios akmens anglies? Kas sieja paprasto pieštuko šerdį, nanotechnologijas ir dvi Nobelio premijas?
© Shutterstock

Visus šiuo klausimus jungia vienas žodis – anglis.

Kai milžinai virsta nykštukais

Anglis atsirado žvaigždžių gelmėse, raudonuosiuose gigantuose. Turbūt visi girdėjote apie Aldebaraną arba Arktūrą – pavadinimus, nužengusius iš fantastinių romanų ir populiariosios astronomijos knygų. Žvaigždei praradus vandenilio atsargas, joje prasideda helio atomų jungimosi termobranduolinė reakcija. Trys cheminio elemento helio (4He) branduoliai jungiasi, sudarydami anglį (12C) – labiausiai paplitusį anglies izotopą. Dalis šios anglies iš branduolio sunkiasi į raudonojo giganto atmosferą. Vėliau raudonasis gigantas nupučia savąją, turinčią daug anglies atmosferą, suformuodamas planetarinį ūką ir pats virsdamas baltuoju nykštuku. Už penkių milijardų metų ir mūsų Saulė pakartos šį ratą.

Gyvybės pagrindas

Anglis yra penkioliktas pagal dažnumą cheminis elementas Žemėje ir ketvirtas Visatoje. Bendrąja mase Visatoje anglis nusileidžia tiktai vandeniliui, heliui ir deguoniui. Anglis pasižymi unikalia savybe sudaryti cheminius ryšius su daugeliu kitų cheminių elementų. Čia ji neturi sau lygių. Yra atrasta beveik 10 milijonų anglies junginių su kitais cheminiais elementais.

Šis gebėjimas sudaryti junginius su tokia daugybe kitų cheminių elementų yra pagrindinė priežastis, kodėl anglis yra gyvybės pagrindas. Atmetus vandenį, anglis sudaro didžiąją dalį likusios žmogaus kūno masės. Rašytojai fantastai jau daugiau nei prieš 100 metų aprašė įvairias gyvybės formas ne anglies pagrindu. Tačiau mokslininkai tebesiginčija, ar tai iš principo įmanoma. Amerikiečių mokslininkas Karlas Saganas netgi įvedė terminą anglies šovinizmas.

Keisčiausias cheminis elementas

Anglis yra ne tik gyvybės pagrindas ir daugybės organinių molekulių sudedamoji dalis. Neorganinės medžiagos, sudarytos iš anglies, yra keisčiausias ir prieštaringiausias dalykas, kokį tik galima įsivaizduoti. Visi žinome grafitą, iš kurio yra gaminamos paprastų pieštukų šerdys. Tai juoda ir trapi medžiaga, sudaryta iš anglies atomų. Greta įsivaizduokime deimantą – patį brangiausią iš brangiųjų akmenų. Jis skaidrus ir kietas. Kietesnių už jį medžiagų gamtoje nėra.

Kas gali būti bendra tarp tokių skirtingų medžiagų? Tačiau grafitą ir deimantą jungia vienas esminis dalykas. Kad ir kaip neįtikėtinai tai skambėtų, tačiau ir deimantas, ir grafitas yra anglis. Tačiau anglies atomai deimante ir grafite išsidėstę ir susijungę skirtingai. Deimantą sudaro anglies atomai, išsidėstę vienodu atstumu vienas nuo kito. Savotiški kubai, kurių kampuose yra anglies atomai. Ryšiai tarp šių anglies atomų labai stiprūs. Grafitas sudarytas iš taisyklingais šešiakampiais išsidėsčiusių anglies atomų plokštumų. Ryšiai tarp atskirų šešiakampio anglies atomų yra kitokie, nei deimante, bet irgi stiprūs. Tačiau ryšiai tarp atskirų plokštumų yra silpni. Todėl grafitas yra trapus. Tačiau tai nėra vienintelės anglies atmainos.

Pieštukas ir dvipusė lipni juosta, verti Nobelio premijos

Deimantas yra brangakmenis, o grafitas – kažkas pigaus. Atrodytų, tai akivaizdu. Amerikiečių rašytojas fantastas Neilas Stephensonas nanotechnologijų erą netgi pavadino deimanto amžiumi. Tačiau anglis yra anglis. Pačios garsiausios nanomedžiagos, už kurių atradimą paskirtos Nobelio premijos, yra grafito atmainos. 1985 metais Raiso (Rice) universiteto mokslininkai Haroldas Kroto, Jamesas R. Heathas, Seanas O'Brienas, Robertas Curlas ir Richardas Smalley’is susintetino pirmuosius fulerenus. Įsivaizduokite į sferą susuktą vieną grafito plokštumą. Savotiškas futbolo kamuolio karkasas, sudėtas iš 60 anglies atomų.

Vėliau pasirodė, kad tokiose nanosferose anglies atomų gali būti ir daugiau nei 60. Fulerenai atrasti mineraluose ir net suodžiuose. 1996 metais už fulerenų atradimą skirta Nobelio premija chemijos srityje. Jei vieną grafito plokštumą susuksime į vamzdelį, tūkstantį kartų plonesnį už žmogaus plauką, gausime bene garsiausią nanomedžiagą – anglies nanovamzdelį. 1991 m. anglies nanovamzdelius atrado japonų mokslininkas Sumio Ijima. Vieno grafito sluoksnio, vienos grafito plokštumos savybės gerokai skiriasi nuo paties grafito savybių.

2003 m. Mančesterio universiteto mokslininkai Andrejus Geimas ir Konstantinas Novoselovas sugebėjo gauti grafito monoatominius sluoksnius, kurie buvo atlupami nuo grafito paprasta lipnia juosta. Tolesni tyrimai atskleidė unikalias grafeno savybes, buvo sukurti tikslesni grafeno sintezės būdai. Visa tai vainikavo 2010 metų Nobelio premija fizikos srityje. Tačiau ir tai dar nepilnas atrastų anglies atmainų sarašas.

Kosminis liftas ir kitos įdomybės

Anglį žmonės pradėjo naudoti dar civilizacijos aušroje. Iš pradžių tai buvo medžio anglis ir akmens anglis. Vėliau pastebėtos nepaprastos deimanto savybės. Pastaraisiais dešimtmečiais atrastos anglies nanomedžiagos jau naudojamos pramonėje.

Visų pirma, tai itin lengvos ir tvirtos kompozitinės ir vaistinės medžiagos. Daug daugiau potencialių taikymų, susijusių su medicina, elektronika, optoelektronika, akumuliatorių ir baterijų gamyba, vandens filtravimu kol kas „bręsta“ mokslinėse laboratorijose. Kai kurie taikymai skamba išties fantastiškai. Tikimasi, kad iš anglies nanovamzdelių, kurie 20 kartų stipresni už plieninę vielą, bus galima gaminti lynus kosminiam liftui.

Norinčius daugiau išgirsti apie stebuklingąją ir paslaptingąją anglį, kviečiame į Mokslo festivalio paskaitą „Stebuklingoji anglis“, kuri rugsėjo 14 d. 16 val. vyks KTU Santakos slėnyje, 231 auditorijoje (Baršausko g. 59, Kaunas).

Griežtai draudžiama DELFI paskelbtą informaciją panaudoti kitose interneto svetainėse, žiniasklaidos priemonėse ar kitur arba platinti mūsų medžiagą kuriuo nors pavidalu be sutikimo, o jei sutikimas gautas, būtina nurodyti DELFI kaip šaltinį.
Parašykite savo nuomonę
arba diskutuokite anonimiškai čia
Skelbdami savo nuomonę, Jūs sutinkate su taisyklėmis
Rodyti diskusiją Rodyti diskusiją

Kinijos mokslinių tyrimų ledlaužis Antarktidoje susidūrė su ledkalniu (5)

Šeštadienį Amundseno jūroje Kinijos mokslinių tyrimų ledlaužis „Xuelong“ („Sniego...

Mokslininkai išsiaiškino, kas lemia, kurioje žmogaus kūno vietoje kaupiasi riebalai (5)

Švedų mokslininkų tyrimas patvirtina, kad genetika lemia, kurioje žmogaus kūno vietoje kaupiasi...

Įvertino mokslą Lietuvoje: išskirtos perspektyviausios mokslininkų grupės (9)

Šiandien yra pristatomi ekspertinio mokslinių tyrimų ir eksperimentinės plėtros ( MTEP )...

Lietuvė studentė NASA kūrė medicininius šildytuvus astronautams

Vilniaus universiteto Chemijos ir geomokslų fakulteto nanomedžiagų chemijos antro kurso...

Gyvybė ledinėse planetose

Viena iš artimiausių Saulei žvaigždžių – raudonoji nykštukė Barnardo žvaigždė – turi...

Top naujienos

Landsbergis: Lietuva prarado Meką taip ir nesupratusi, ką iš tikrųjų turėjo (96)

Trečiadienį mirė vienas garsiausių lietuvių kilmės kino menininkų Jonas Mekas . Jam buvo 96-eri.

Andrius Užkalnis. Išaiškėjo, ką Užkalnis iš tikrųjų veikia JAV ir ką liepia dirbti jums (113)

Pamatėte nuotrauką ir žinote, kodėl iš tikrųjų taip ilgai ir dažnai būnu Amerikoje....

Rusija viešai pademonstravo raketą, galinčią sužlugdyti ginkluotės sutartį su JAV (1)

Rusija trečiadienį pademonstravo raketų sistemą, anot Vašingtono, pažeidžiančią svarbą...

Dainiaus Sinkevičiaus filmo „Pravieniškių mafija“ premjera (36)

Visą Lietuvą sudrebinusios ir kalėjimų sistemos tamsiąją pusę atskleidusios ir jau betseleriu...

Įtampa Vilniaus daugiabutyje: kaimynui pradėjus remontą – pradėjo griūti visas namas (158)

Nenori susipykti su kaimynu, nepradėk remonto, – sako žmonės. Vieno Vilniaus daugiabučio...

Kelionės tikslas – Jordanija: turistų neišlepinti vietiniai atostogas paverčia tobulomis (35)

Prieš pradėdamas norėčiau įspėti – jei Jūs esate poilsį paplūdimyje mėgstantis turistas,...

Rusijos grėsmių akivaizdoje – svarbus iššūkis Lietuvai: ekspertai įvardijo, koks žingsnis būtų pražūtingas (490)

Kas turi dar įvykti, kad lietuviai nebesiilgėtų Sovietų Sąjungos? Kuri šalis mums atrodo pati...

Statistikos analitikų prognozė „Žalgiriui“ negailestinga (8)

Eurolygos partneris eurohoops.net paskelbė prognozę, kaip atrodys galutinė turnyro lentelė po...

Iš „Eurovizijos“ atrankų pasitraukusiam Sashai Song gresia tūkstantinė bauda (11)

Trečiadienio vakarą LRT televizijoje filmuojant dar vieną „Eurovizijos“ atrankų laidą...

Kuzminskas – apie mūšio su „Žalgiriu“ svarbą, norą pasirodyti ir Kurtinaitį Eurolygoje specialiai Krepšinis.lt iš Milano (7)

Milano „Olimpia Armani“ ekipos puolėjas Mindaugas Kuzminskas Eurolygos rungtynių su Kauno...