کربن چیست
کربن عنصري شيميایي، غيرفلز و چهار ظرفيتي با نماد C و عدد اتمي 6 درجدول مندلیف است . این عنصر به فراوانی در طبیعت یافت میشود و می توان گفت یکی از عناصری که باعث به وجود آمدن حیات روی زمین شده این عنصر می باشد .
یکی از ویژگیهای بارز کربن برقراری پیوند با دیگر عناصر است
در ترکيب با اکسيژن توليد دي اکسيد کربن می نماید که این محصول از ملزومات بقای اکوسیستم گیاهی و جانوری است .
در ترکيب با هيدروژن محصولاتی به نام هيدروکربنها را به وجود مي آورد که به شکل سوختهاي فسيلي نمایان میشوند .
درترکيب با اکسيژن و هيدروژن موجب تولید اسيدهاي چرب میشود که براي حيات ضروري هستند.
کربن به راحتي با سایر عناصر ترکيب شده و در نتیجه باعث بوجود آمدن تعداد بسیار زیادي ایزومر (ایزومر: ترکيب شيميایي یکسان و ساختار مولکولی متفاوت) می شود .
تا کنون بیش از نیم میلیون زیر شاخه از ترکيبات این عنصر با هيدروژن و مشتقات آنها به ثبت رسیده که تحت عنوان شیمی آلي نامبرده میشوند جالب است بدانید بر تعداد این ترکیبات پیچیده روز به روز افزوده تر ميشود.
در حقيقت تعداد ترکيبات کربن به تنهایي بيشتر از مجموع ترکيبات همه ي عناصر است.
جالب است بدانید برای سنجش قدمت هر یافته ای به وسیله ابزار های دقیق کربن سنجی و قدمت آن مشخص میشود .
کربن چگونه بوجود آمده؟
بر خلاف پاره ای نظریات ، عنصر مذکور در اثر انفجار بزرگ (big bang ) حاصل نشده ، چون این عنصر براي توليد نياز به یک برخورد سه مرحله اي ذرات آلفا (ذرات آلفا : هسته ي اتم هليم ) دارد.
کره زمین بعد از فرایند بیگ بنگ چنان سریع سرد شده که امکان توليد کربن در آن مقطع از زمان غيرممکن مینماید . به نظر می آید که ستارگانی ، هسته ي هليم را در فرایندی سه گانه تبدیل به کربن کرده باشند .
خواص آلوتروپ های کربن
در گروه چهار ظرفیتی های جدول مندلیف ،کربن از نظر تنوع در آلوتروپ ها و خصوصیاتشان تفاوت بسیاری با سایر عناصر هم گروه خود دارد هيچ کدام از لحاظ تعداد و تنوع آلوتروپي مانند این عنصر نیستند .
هر یک از آلوتروپهاي عنصر فوق خواص گسترده اي دارند :
الماس که آلوتروپی از کربن است سختترین ماده ي شناخته شده و گرافيت یکي از نرمترین زیرشاخه های کربن است.
الماس ماده اي درخشان و شفاف ، ولي گرافيت مات و کدر است .
الماس عایق جریان الکتریسیته بوده ، ولي گرافيت یکی از ابر رسانا هاي الکتریکي است.
الماس و گرافيت از اتم هایي یکسان (کربن) تشکيل شده اند ولی با مشخصات فنی کاملا متضاد رخ می نمایانند.
اشکال آلوتروپي کربن
در پاراگراف های بالا در مورد پيوند اتمهاي این ابر عنصر که به شکل جامد هستند بحث شد. این جامدات همان آلوتروپ ها یا پلي مورفهاي عنصر یاد شده هستند که ساختمان کریستالي مشابه با عنصر کربن و موقعيت هيبریدي اتمي متفاوت دارند ، از جمله (تتراگونال) ، (تری گونال) ، (دي گونال) .
آلوتروپ های جامد کربن به سه دسته تقسیم می شوند:
تترا گونال ها : الماس
تری گونال ها : گرافیت ، کربن آمورف و دیگر مواد معدنی
دی گونال ها : اصطلاحا فلورسانس که به آلوتروپ هایی گفته می شود که بصورت مختلط از دو نوع قبلی در کنار هم یافت می شوند ، مانند الماسی که در فشار پایین یا دمای
پایین تولید شود مخلوطی از میکرو کریستال الماس و گرافیت در خود دارد .
شناخت اشکال کربن
غيرمتبلور (آمورف)، گرافيت ، الماس و فولرن.
این عنصر درحالت غيرمتبلور نیز ماهیت گرافيت را دارد ، اما دارای ساختارهاي یکپارچه ای نیستند و به شکل توده ای از پودر نمایان میشوند این فرم از گرافیت را آمورف می نامیم . شکل هندسی اتم های این نوع گرافیت شش ضلعی های مسطح هستند که بدون تاثیر فشار فقط روی هم انباشته مانده اند (به حالت شش ضلعی مسطح آلفا اطلاق میشود) .
در فشار نسبتا بیشتر همین توده ها به شکل گرافيت در ميآید که هر اتم با سه اتم دیگر به صورت حلقه هاي شش و جهي به هم متصل می شوند (به اتصال شش وجهی بتا گفته می شود) .
هر دوگونه شناخته شده از گرافيت، ( آلفا ) شش ضلعي و (بتا ) منشور شش وجهي که سطوح آن لوزي شکل است از ویژگيهاي فيزیکي یکسانی برخوردارند ، تنها تفاوت آنها در ساختار بلوري آنها است.
سهم بسیار بالایی از گرافیت ی که در طبیعت وجود دارد از نوع آلفا بوده در حاليکه گرافيتهاي مصنوعي اکثرا به فرم بتا تولید می شوند . نوع آلفا از طریق پردازش
مکانيکي ميتواند به بتا تبدیل شود و نوع بتا نيز بر اثر حرارت بالای 1000 درجه ي سانتیگراد دوباره به فرم آلفا بر می گردد .
نوع سوم از آلوتروپ کربن دارای پیوند مکعبی است که در فشار و دمای بسیار بالا به صورت الماس تغییر ماهیت می دهد . در الماس هر اتم با چهار اتم دیگر پيوند می گیرد واین نوع پیوند اتمی الماس را به سخت ترین کانی شناخته شده تبدیل کرده است.
چهارمین آلوتروپ کربن، در دهه ي 80 میلادی کشف شد . فولرن ساختاري مثل گرافيت دارد ، اما به جاي وجوه شش ضلعي ، حاوي پنج ضلعي هاي یا احتمالا هفت ضلعي هاي اتمهاي کربن هستند که ورقه را به شکل کره، بيضي یا استوانه به وجود ميآورند. طبق نظریه ي اویلر براي ایجاد شبکه ي کروي در ساختار فولرن ها حداقل به 12 عدد پنج ضلعي نیاز است .
شناسایي فولرن ها با شمارش تعداد اتمهاي کربن موجود در ساختارشان انجام ميگيرد و نیز براي نامگذاري شان از حرف C و عددی که بعد از آن تعداد اتمهاي کربن
را مشخص میکند . مثالً مولکول( C 28) : 28 اتم کربن دارد.
باکی بال یکی از پایدار ترین فولرن ها است که عدد اتمی آن شصت است (c60)
کاربردها و نقش کربن در زندگی
همه اشکال و ترکیب های این عنصر در به وجود آمدن و پایدار ماندن اکوسیستم موجودات زنده نقش بسيار مهمي دارند و تا آنجا که ميدانيم بدون این عنصر زندگي وجود نخواهد داشت.
ازلحاظ اقتصادی برای نسل بشر عمده ترین کاربرد کربن ، فرم هيدروکربن ها است که می توان به مهمترین آنها سوختهاي فسيلي و گاز متان اشاره کرد . نفت خام که مادر سوخت های فسیلی است نه تنها بعنوان سوخت و انرژی مورد مصرف قرار می گیرد بلکه از پالایش آن به بیساری زیر شاخه ها که مورد نیاز در تمام صنایع میباشد دست یافته و شاید بتوان گفت اکثر پیشرفتها و دست یابی به علوم و فنون بدون حضور این عنصر امکان پذیر نمی بود.
مجموعه دژآر گرافیت آمادگی دارد محصولات گرافیتی و کربنی مورد نیاز شما را تامین و عرضه نماید . لطفا جهت استعلام با ما در تماس باشید.