عنصر الكربون (C): الخصائص والحقائق.
عنصر الكربون هو العنصر ذو العدد الذري 6 في الجدول الدوري مع الرمز C. هذا العنصر غير المعدني هو مفتاح كيمياء الكائنات الحية، ويرجع ذلك أساسًا إلى حالته الرباعية التكافؤ، التي تسمح له بتكوين أربع روابط كيميائية تساهمية مع ذرات أخرى.
فيما يلي حقائق حول هذا العنصر المهم والمثير للاهتمام.
حقائق عن عنصر الكربون.
- العدد الذري: 6.
- الرمز: C.
- الوزن الذري: 12.011.
- تصنيف العنصر: غير المعدنية.
الاكتشاف.
يوجد عنصر الكربون بشكل حر في الطبيعة وهو معروف منذ عصور ما قبل التاريخ. أقدم الأشكال المعروفة كانت الفحم والرماد. كما عرف الماس في الصين منذ 2500 قبل الميلاد على الأقل.
عرف الرومان كيفية صنع الفحم من الخشب عن طريق تسخينه في وعاء مغطى لمنع الهواء. أظهر رينيه انتوني أن الحديد قد تحول إلى صلب عن طريق امتصاص الكربون في عام 1722.
في عام 1772 ، أظهر أنطوان لافوازييه أن الماس كان عبارة عن كربون عن طريق تسخين الماس والفحم وقياس ثاني أكسيد الكربون المنطلق لكل جرام.
النظائر المشعة.
هناك سبعة نظائر طبيعية للكربون. في عام 1961، تبنى الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية نظير -12 كأساس للأوزان الذرية. يمثل الكربون -12 98.93٪ من الكربون الطبيعي، بينما يشكل الكربون -13 الباقي 1.07٪.
تستخدم التفاعلات الكيميائية الحيوية بشكل تفضيلي النظير -12 على النظير -13. بالنسبة للنظير -14 هو نظير مشع يحدث بشكل طبيعي. يتكون في الغلاف الجوي عندما تتفاعل الأشعة الكونية مع النيتروجين.
نظرًا لأن له نصف عمر قصير (5730 عامًا)، فإن النظير غائب تقريبًا عن الصخور، ولكن يمكن استخدام الانحلال في تأريخ الكائنات الحية بالكربون المشع. من المعروف أن خمسة عشر نظيرًا من نظائره.
الخصائص.
يوجد الكربون بشكل حر في الطبيعة في ثلاثة أشكال متآصلة: غير متبلور (أسود، أسود عظمي)، جرافيت، وماس. يُعتقد أن هناك شكل رابع هو “الأبيض”.
تشمل المتآصلات الأخرى للكربون الجرافين والفوليرين والزجاجي. كما أن الماس من أكثر المواد صلابة، مع درجة انصهار عالية ومعامل انكسار. من ناحية أخرى، فإن الجرافيت ناعم للغاية. تعتمد خصائصه إلى حد كبير على تآصله.
الاستخدامات.
يشكل الكربون مركبات عديدة ومتنوعة ذات تطبيقات لا حدود لها. تعد عدة آلاف من مركباته جزءًا لا يتجزأ من عمليات الحياة. يتم تقدير الماس كأحجار كريمة ويستخدم للقطع والحفر وكمحامل.
يستخدم الجرافيت كبوتقة لصهر المعادن، وفي أقلام الرصاص، وللحماية من الصدأ، وللتزييت. كما يستخدم كوسيط لإبطاء النيوترونات للانشطار الذري. يستخدم غير المتبلور لإزالة الطعم والروائح.
السمية.
يعتبر الكربون النقي غير سام. يمكن تناوله على شكل فحم أو جرافيت أو استخدامه لتحضير حبر الوشم. ومع ذلك، فإن استنشاقه يهيج أنسجة الرئة ويمكن أن يؤدي إلى أمراض الرئة.
كما يعتبر ضروريًا للحياة، حيث أنه اللبنة الأساسية للبروتينات والأحماض النووية والكربوهيدرات والدهون.
المصادر.
الكربون هو رابع أكثر العناصر وفرة في الكون بعد الهيدروجين والهيليوم والأكسجين. كما إنه العنصر الخامس عشر الأكثر وفرة في القشرة الأرضية.
يتشكل العنصر في النجوم العملاقة والعملاقة عبر عملية ثلاثية ألفا. عندما تموت النجوم على شكل مستعرات عظمى، يتشتت الكربون بسبب الانفجار ويصبح جزءًا من المادة المدمجة في النجوم والكواكب الجديدة.
البيانات الفيزيائية الكربونية.
- الكثافة (جم / سم مكعب): 2.25 (جرافيت)
- نقطة الانصهار (K): 3820
- نقطة الغليان (K): 5100
- المظهر: كثيف، أسود
- الحجم الذري (سم مكعب / مول): 5.3
- الحرارة النوعية (@ 20 ° CJ / g mol): 0.711
- الطاقة المؤينة الأولى (كيلوجول / مول): 1085.7
- الهيكل البلوري: سداسي
- الكهربية: 2.55 (مقياس بولينج)
- نصف القطر الذري: 70 pm
- نصف القطر الذري (احسب): 67 pm
- نصف القطر التساهمي: 77 pm
- نصف قطر فان دير فالس: 170 pm
- الترتيب المغناطيسي: مغناطيسي
- الموصلية الحرارية (300 كلفن) (جرافيت): (119-165) وات · م · 1 · كلفن · 1
- الموصلية الحرارية (300 كلفن) (ماسي): (900-2320) وات · م · 1 · كلفن · 1
- الانتشار الحراري (300 كلفن) (ماسي): (503-1300) ملم² / ثانية
- صلابة موس (جرافيت): 1-2
- صلابة موس (الماس): 10.0
