ما هو عنصر الكربون؟

الكربون (بالإنجليزية: Carbon) هو عنصر كيميائي غير فلزي رمزه (C)، وعدده الذري 6، وهو أحد عناصر المجموعة الرابعة من الجدول الدوري، والتي تسمى باسمه، أي مجموعة الكربون، أو المجموعة الكربونية (بالإنجليزية: Carbon group)، وذلك لأنه أول عنصرٍ في المجموعة، وتتميز مجموعة الكربون بأنها تميل لتكوين حالة التأكسد (+4)، كما يقع في الدورة الثانية من الجدول الدوري (C: المجموعة 4، الدورة 2).[١]


تسمية الكربون

تم اشتقاق كلمة الكربون من الكلمة اللاتينية Carbo، والتي تعني الفحم (Charcoal)، وقد كان الكربون معروفًا في عصور ما قبل التاريخ.[٢]


ما هي أشكال الكربون في الطبيعة؟

يتواجد الكربون في الطبيعة في عدة أشكال تتشابه في عددها الذري، وتختلف في تركيبها البلوري وخصائصها الفيزيائية والكيميائية، وفيما يأتي أكثر أشكال الكربون شيوعًا:[٣][٤]

  • الجرافيت (بالإنجليزية: graphite): مادة سوداء لامعة وناعمة، وموصلة جيدة للكهرباء.
  • الماس (بالإنجليزية: diamond): مادة صلبة بلورية شفافة، وهي أقسى مادة معروفة، وذات موصلية ضعيفة للكهرباء، وتستخدم غالبًا في صناعة المجوهرات.
  • الفوليرين (بالإنجليزية: fullerene): مادة غير متبلورة، وتكون على شكل مسحوق لونه أسود، أو بني داكن، وهو شبيه بالجرافيت، فكلاهما يتكونان من ذرات كربون مترابطة ببعضها البعض فقط.
  • الكربون غير المتبلور (بالإنجليزية: Amorphous carbon): شكل من أشكال الكربون يتم إنتاجه عند حرق الفحم، أو غاز الفحم، أو الخشب عند درجة حرارة عالية دون وجود كمية وفيرة من الأكسجين، وفي هذه الظروف لا يكتمل الاحتراق، ويتم تكوين هذا الشكل من الكربون.


ما هي أهم خصائص عنصر الكربون؟

لعنصر الكربون خصائص فيزيائية تميزه عن باقي العناصر، ومنها:[٥][٦][٧]

  • تبلغ درجة انصهار الكربون 3550 درجة مئوية، ودرجة غليانهُ 4827 درجة مئوية.
  • يعد الكربون مادة غير معدنية ناعمة سوداء أو رمادية، ويمكن خدشها بظفر الأصبع.
  • تبلغ كثافة الكربون 2.267 غم/ مل؛ أي أنهُ ينغمر في الماء.
  • يعد الكربون مادة موصلة للتيار الكهربائي.
  • يتواجد الكربون في الحالة الصلبة عند درجة حرارة الغرفة (حوالي 20 درجة مئوية).
  • يتفاعل الكربون مع الأكسجين ويكوَن أول أكسيد الكربون (CO)، أو ثاني أكسيد الكربون (CO2).
  • يمتاز الكربون بقدرتهُ على تكوين سلاسل طويلة؛ حيث يتفاعل غالباً مع الهيدروجين (H) ويكونان مع الأكسجين (O) والنيتروجين (N) والكبريت (S) أساس الكيمياء العضوية.
  • عنصر الكربون ثاني أكثر العناصر وفرة في جسم الإنسان بعد عنصر الأكسجين.
  • يمكن أن تختلف حالات تأكسده من -4 إلى +4؛ حيث يوجد بحالة تأكسد +4 في مركبات مثل الميثان، و+2 في مركبات أخرى مثل أول أكسيد الكربون.


ما هي أهم استخدامات الكربون؟

يستخدم عنصر الكربون في مجالات عديدة، ومنها:[٨]

  • تستخدم الهيدروكربونات كوقود أحفوري، وفي الصناعات البتروكيماوية التي تنتج البوليمرات والبلاستيك، وغيرها.
  • يستخدم الكربون غير النقي في صهر المعادن.
  • يستخدم الجرافيت في صناعة الأقلام وفرش المحركات الكهربائية.
  • يستخدم الكربون المنشَط (بالإنجليزية: Activated Carbon) للتنقية والتصفية، حيث يستخدم في أجهزة التنفس الصناعي، وأغطية الشفاطات في المطابخ.
  • تمتاز ألياف الكربون (بالإنجليزية: Carbon fibre) بأنها قوية جداً وخفيفة الوزن؛ لذلك فهي تستخدم في الصواريخ، والطائرات، ومضارب التنس، وقُضبان الصيد.
  • يستخدم الماس الصناعي في قطع الصخور والحفر، ويستخدم أحيانًا لحماية الأسطح، مثل شفرات الحلاقة.
  • تستخدم الأنابيب الكربونية النانوية (بالإنجليزية: carbon nanotubes) في صناعة الإلكترونيات، وفي تقنية النانو بشكلٍ عام.

المراجع

  1. ↑ Erik Gregersen, "Carbon", britannica, Retrieved 8/7/2021. Edited.
  2. ↑ "Carbon", pubchem, Retrieved 7-7-2021. Edited.
  3. ↑ Erik Gregersen, "Carbon", britannica, Retrieved 7-7-2021. Edited.
  4. ↑ " Forms of Carbon", brooklyn.cuny, Retrieved 8/7/2021. Edited.
  5. ↑ "Properties of Carbon", lecturio, 2-10-2020, Retrieved 9-7-2021. Edited.
  6. ↑ Charles E.Ophardt (2003), " Carbon, C", chemistry.elmhurst, Retrieved 9-7-2021. Edited.
  7. ↑ Lan Luo (9-3-2020), "Four Characteristics of Carbon", sciencing, Retrieved 9-7-2021. Edited.
  8. ↑ "Carbon", rsc, Retrieved 7-7-2021. Edited.