أسرار الكربون

الكربون هـــو عنصر كيميائي من عناصر الجدول الدوري يرمز له بالرمز C، وله عدد ذري 6 (يسمى في الترجمات الحديثة الخَصْفَن، على وزن فَعْلَن من الخَصِيف أي الرّماد، ذلك أنّه المكوّن الرئيسي للرّماد، رمزه الكيميائي العربي خ). وهو من اللا فلزات, رباعي التكافؤ ومنتشر في الطبيعة بعدة أشكال:

6 بورون → كربون ← نيتروجين
-
↑
C
↓
Si
الجدول الدوري


صفات عامة
الاسم، الرقم، الرمز كربون ، C ، 6
سلاسل كيميائية لا فلز
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي p ، 2 ، 14
المظهر أسود (جرافيت)
عديم اللون (ماس)

كتلة ذرية 12.0107( غ/مول
شكل إلكتروني 1s2 2s2 2p2
عدد الإلكترونات لكل مستوى 2, 4
خواص فيزيائية
الحالة صلب
كثافة عند د.ح.غ. (جرافيت) 2.267 غ/سم³
كثافة عند د.ح.غ. (ماس) 3.513 غ/سم³
نقطة الانصهار ? 4300-4700 ك
? م °
? ف °
نقطة الغليان subl. ? ca. 4000 ك
? م °
? ف °
حرارة الانصهار (جرافيت) ? 100 كيلو جول لكل مول
حرارة الانصهار (ماس) ? 120 كيلو جول لكل مول
حرارة التبخر kJ/mol ? 355.8
السعة الحرارية عند 25 م° (جرافيت)
8.517 جول/(مول.كلفن)
السعة الحرارية عند 25 م° (ماس)
6.115 جول/(مول.كلفن)
ضغط البخار (جرافيت) P (باسكال) 1 10 100 1 كيلو 10 كيلو 100 كيلو
عند T (كلفن) 2839 3048 3289 3572 3908

الخواص الذرية
البنية البلورية 3/'3J
حالة التأكسد 4, 2
(أكسيد حمضي بعض الشيء)
كهرسلبية 2.55 (مقياس باولنج)
طاقة التأين
(المزيد) 1st: 1086.5 kJ/mol
2nd: 2352.6 kJ/mol
3rd: 4620.5 kJ/mol
نصف قطر ذري 70 بيكومتر
نصف قطر ذري (حسابيا) 67 بيكومتر
نصف القطر التساهمي 77 pm
نصف قطر فان دير فال 170 pm
متفرقة
المغناطيسية دايا مغناطيسي
ناقلية حرارية عند 300 ك° (جرافيت)
(119–165) واط لكل متر كلفن
ناقلية حرارية عند 300 ك° (ماس)
(900–2320) واط لكل متر كلفن
معامل الإنتشار الحراري 300 K (ماس)
(503–1300) mm²/s
صلابة موس (جرافيت) 0.5
صلابة موس (ماس) 10.0
رقم التسجيل 7440-44-0
النظائر المهمة
المقالة الرئيسية: نظائر الكربون نظ ت.ط. عمر النصف طر.ا. طا.ا. ميغا إ.ف ن.ا.
12C 98.9% C يكون ثابت وله 6 نيوترون
13C 1.1% C يكون ثابت وله 7 نيوترون
14C نادر 5730 y beta- 0.156 14N

المراجع
الماس:أقسى المعادن المعروفة، تتوزع فيه ذرات الكربون على زوايا هرم ثلاثي وذرة كربون في المركز. ترتبط فيه الذرات بتوزيع أربعة إلكترونات في مدارات sp3. مما يشكل بناءا قويا جدا ومترابطا في ثلاثة أبعاد .
الجرافيت: أحد أكثر المواد ليونة، ترتبط فيه ذرات الكربون بثلاثة إلكترونات، مدار sp2 وإلكترون واحد في مدار s، ويكون شكلها مسطحا في بعدين. مما يشكل ما يشبه الصفائح الممتدة والمتراصة فوق بعضها البعض.
الفوليرينات: جزيئات كبيرة متكونة من ذرات كربون مترابطة ثلاثيا تعطي شكل كريات (والتي تعتبر أفضل وأبسط الأشكال وتعرف باسم باكي بول).
السيرافيت: (له سطح ناعم للغاية) لا يعرف تركيب شكله بدقة.
الأيونسدالايت: (تشوهات من الماس) يماثل الماس في التركيب ولكن ببلورات سداسية.
الكربون غير المتبلر: تجمعات من جزيئات الكربون في أشكال غير بلورية أو منتظمة, في حالة زجاجية.
فقاعات الكربون الدقيقة: (شبكة مغناطيسية بالغة الدقة) شبكة قليلة الكثافة شبيهة بالجرافيت, حيث تترابط الذرات ثلاثيا في حلقات سداسية وسباعية.

أنابيب الكربون الدقيقة: تترابط الذرات ثلاثيا في رقائق منحنية تشكل إسطوانات مفرغة.
المصابيح السوداء تتكون من مناطق جرافيت صغيرة. وهذه المناطق تكون موزعة عشوائيا, بحيث إن البناء الكلي يكون متماثلا.

الكربون الزجاجي متماثل (isotropic) ويحتوى على نسبة عالية من المسامات المغلقة. وبعكس الجرافيت العادي, فإن الطبقات الجرافيتية ليست متراصة مثل الصفحات في كتاب ما, ولكن لها ترتيب عشوائي.

الألياف الكربونية تشبه الكربون الزجاجي. وتحت ظروف المعاملة الخاصة (شد الألياف الكربونية وكربنتها) فإنه يمكن ترتيب أسطح الكربون في إتجاه الألياف. وبالتعامد على محور الألياف لا يوجد توجيه لأسطح الكربون. وتكون الألياف الناتجة ذات قوة شد أكثر من الحديد.

يتواجد الكربون في كل أشكال الحياة العضوية وهو أساس الكيمياء العضوية. كما أن هذا اللا فلز له القدرة على الاتحاد مع نفسه وعدد كبير من العناصر الأخرى, لإنتاج ما يقرب من 10 مليون مركب معروف. يتحد مع الأكسجين لتكوين ثاني أكسيد الكربون وهو مركب حيوي لنمو النبات. وعند اتحاده مع الهيدروجين, فإنه ينتج عديد من المركبات تسمى الهيدروكربونات, وهذه المركبات مهمة في الصناعات المختلفة كصناعة الوقود العضوي. وعند اتحاده مع كل من الأكسجين والهيدروجين فإنه ينتج مجموعات عديدة من المركبات منها الأحماض الدهنية, وهذه الأحماض أساسية للحياة, والإسترات التي تعطى النكهة لعديد من الفواكه. كما أن نظير الكربون كريون-14ٍٍ يستخدم في تحديد الزمن إشعاعيا.