يعد الكربون أحد أهم العناصر في الجدول الدوري لأنه يستخدم على نطاق واسع من قبل البشر. في الواقع، في كل مرة تستنشق فيها الهواء، فإنك تخرج ثاني أكسيد الكربون. كما أنه يوجد في جميع الغازات التي تطلقها محركات السيارات. تعرف على المزيد حول هذه المادة الكيميائية وخصائصها وخصائصها وتطبيقاتها.
ما هو الكربون؟
وهو عنصر كيميائي فريد يوجد عادة في شكل صلب. واعتماداً على ظروف تكوينه، فمن الممكن العثور عليه في الطبيعة على شكل بلوري، على شكل جرافيت أو ألماس. نظرًا لأنها مادة صلبة، فمن المستحيل على المعادن الأخرى مثل الفولاذ أو الألومنيوم امتصاصها.
رمز الكربون
C الرمز الكربون وهو حرف C وعدده الذري 6. وهذا يعني أن في نواة ذرة هذا العنصر 6 بروتونات وفي الغلاف الإلكتروني يوجد 6. بالإضافة إلى ذلك فهو المكون الرئيسي لجميع الهيدروكربونات مثل الزيوت والبنزين.
خصائص الكربون
الكربون في الجدول الدوري يصنف ضمن أشباه الكربونات وهو موصل للكهرباء وعنصر معدني. وبالإضافة إلى ذلك فهو صلب في درجة حرارة الغرفة، ولكنه يمكن أن يتحول إذا تعرض لدرجة حرارة أعلى من 3600 درجة مئوية ويصبح غازياً. عدا عن ذلك فإن أهم خصائصه تتلخص فيما يلي:
- الجرافيت: وهو أسود اللون، ناعم، معتم، وله خاصية التصبغ، ولهذا يستخدم كمادة حشو في أقلام الرصاص للرسم والكتابة.
- الأنابيب النانوية: عبارة عن صفائح من الجرافيت ملفوفة في أسطوانات ويعلوها من الأطراف نصفي كرة من الكربون.
- الماس: لهما نفس ذرة الكربون ولكن ببنية مختلفة لأن الماس حجر صلب وشفاف.
- البنادق: هي ذرة مصنوعة من محايدة كهربائياً وغير متكافئة.
- الفوليرينات: وهي عبارة عن 60 ذرة كربون منظمة بشكل خماسي أو سباعي مما يعطيها مظهر كروي.
الخصائص الكيميائية والفيزيائية للكربون
- العدد الذري: 6
- حالة الأكسدة: +4
- فالنسيا: 2، +4، -4
- السالبية الكهربية: 2.5
- نصف القطر الذري (أ): 0.914
- نصف القطر التساهمي (أ): 0.77
- نصف القطر الأيوني (أ): 0.15
- الكتلة الذرية: 12.01115
- اللون : شفاف وأسود
- الحالة: صلبة.
- نقطة الغليان: 3825 درجة مئوية
- نقطة الانصهار: 3550 درجة مئوية
- الوزن الذري : 12.011
- النيوترونات في النظير: 6
- البروتونات: 6
- الإلكترونات: 6
- التكوين الإلكتروني: 1s 2 2s 2 2p 2
- احتمال التأين الأول (EV): 11.34
- الكثافة عند 20 درجة مئوية: 2.267 جم/سم3 (جرام)، 3.513 جم/سم 3 (معرف)
أصل الكربون
تم اكتشاف الفحم في عصور ما قبل التاريخ وكان مفيداً في العصور القديمة في التصنيع عن طريق الاحتراق غير الكامل للمواد غير العضوية. من جانبها، تم اكتشاف الفوليرين كمنتجات ثانوية في بعض التجارب التي أجريت على الغازات الجزيئية في الثمانينات.
ما هو استخدام الكربون ل؟
وهي مادة كيميائية أساسية في الكائنات الحية، حيث يتم التلاعب بها واستخدامها بواسطة الإنزيمات في نظام الأعضاء. تعتبر الحياة العضوية على الأرض تعتمد على الكربون، لتكوين مكونات مثل الكربوهيدرات والبروتينات، وكذلك للأداء الفسيولوجي للكائن الحي.
باستخدام السليلوز، وهو بوليمر كربون، نصنع أليافًا مثل القنب والقطن والكتان. علاوة على ذلك، هناك بوليمرات صناعية تستخدم في صناعة الأشياء البلاستيكية. ومن ناحية أخرى، يستخدم الجرافيت في صناعة مواد التشحيم والأصباغ التي يتم دمجها مع الطين لصنع أشياء أخرى.
ويستخدم الفحم أيضًا في طهي اللحوم، والمعروف باسم الشواء. ويستخدم الكربون المنشط أيضًا في مرشحات تنقية المياه وأغطية المطبخ وأقنعة الغاز. وأخيرا، يتم استخدام الماس في المجوهرات، وهو شكل من أشكال الكربون. ويفيد في الجانب الصناعي، فهو يستخدم في الحفر والصقل وتقطيع الحجارة والمعادن.
أين يوجد الكربون؟
ويوجد في الطبيعة ويعتقد أنه يشكل 0.032% من القشرة الأرضية. ويتم الحصول عليه في شكله الحر في رواسب كبيرة مثل الفحم، وهو شكل غير متبلور من العنصر الذي يحتوي على النيتروجين والهيدروجين. ومن ناحية أخرى، يوجد الكربون البلوري النقي في الماس والجرافيت.
ما هي دورة الكربون؟
ويفترض هذا المسار الطبيعي الذي يدور من خلاله هذا العنصر في المحيطات والغلاف الجوي وسطح الأرض من خلال العمليات الجيولوجية والفيزيائية والبيولوجية والكيميائية. هذه الدورة أساسية لتغذية الكائنات والمواد وتجديدها وبقائها.
تمتص النباتات ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي باستخدام ضوء الشمس في حدث يسمى التمثيل الضوئي. وبعد مرور مئات السنين على موت النباتات، يتحول الفحم إلى نفط وغاز مسال وغاز طبيعي يتم معالجته بعد ذلك للاستخدام الصناعي من قبل البشرية. وفي النهاية، عند استخدام الوقود، يتحول الكربون مرة أخرى وتستمر الدورة.
وفي الختام، فإن الكربون هو أحد عناصر الجدول الدوري وهو مفيد للكائنات الحية. بعض تطبيقاته هي في مجال المجوهرات وصناعة الكتان والعبوات البلاستيكية والقطن ومواد التشحيم وأقلام الرصاص وغيرها.