الكربزن (معلومات)

كربون
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
الإسم, 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( g/mol
شكل إلكتروني 1s2 2s2 2p2
عدد الإلكترونات لكل مستوى 2, 4
خواص فيزيائية
الحالة صلب
كثافة عندح.غ. (جرافيت) 2.267 ج/سم³
كثافة عندح.غ. (ماس) 3.513 ج/سم³
نقطة الإنصهار ? 4300-4700 ك
? م °
? ف °
نقطة الغليان subl. ? ca. 4000 ك
? م °
? ف °
حرارة الإنصهار kJ/mol (جرافيت) ? 100
حرارة الإنصهار kJ/mol (ماس) ? 120
حرارة التبخر kJ/mol ? 355.8
السعة الحرارية (25 (جرافيت)
8.517 C (م) ° ( J/(mol·K
السعة الحرارية (25 (ماس)
6.115 C (م) ° ( J/(mol·K
ضغط البخار (جرافيت) P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
at T/K 2839 3048 3289 3572 3908

الخواص الذرية
البنية البللورية 3/'3J
حالة التأكسد 4, 2
(أكسيد حمضي بعض الشيء)
سالبية كهربية 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 pm
نصف قطر ذري (حسابيا) 67 pm
نصف القطر التساهمي 77 pm
نصف قطر فان دير فال 170 pm
متفرقة
الترتيب المغناطيسي دايا مغناطيسي
توصيل حراري (300 K ك ) (جرافيت)
(119–165)
(W/(m·K)
توصيل حراري (300 K ك ) (ماس)
(900–2320)
(W/(m·K)
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.إ. طا.إ. MeV ن.إ.
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.





الصفات المميزة
الكربون عنصر مميز لأسباب عديدة. تتضمن أشكاله العديدة مادة من أنعم المواد (الجرافيت) ومادة من أقسى المواد (الماس). كما أن لها قابلية كبيرة للترابط مع الذرات الأخرى الصغيرة, بما فيها ذرات الكربون نفسه, وحجمه الصغير يجعله يستطيع تكوين روابط عديدة. ونظرا لذلك فإن الكربون يعرف أنه يكون ما يقرب من 10 ملايين مركب, أى معظم المركبات الكيميائية تقريبا. مركبات الكربون هى الأساس للحياة على الأرض كما أن دورة كربون-نيتروجين هى السبب في إصدرا بعض الطاقة الصادرة من الشمس والنجوم الأخرى.

لم يتكون الكربون خلال الإنفجار العظيم لأنه يتطلب تجمع ثلاثي لجسيمات ألفا (نواة الهيليوم) حتى ينتج. وفى الأصل تمدد الكون ثم برد بسرعة كبيرة حتى أصبح ذلك ممكنا. وبصفة عامة فإن الكربون أنتج في داخل النجوم بداخل الفرع الأفقي. كما انه أنتج أيضا في حالة عديدة الذرات.


الإستخدامات
الكربون مكون أساسي لكل الأنظمة الحية, وبدونه لا يمكن أن تتواجد الحياة كما نعرفها (شاهد أحياء اللا كربون).الهيدروكربونات هى أكثر الإستخدامات الإقتصادية للكربون, وأكثرها شيوعا الوقود العضوي, مثل غاز الميثان والنفط (البترول). يتم تطبيق تقنيات الصناعة النفطية على النفط الخام لإنتاج عديد من المركبات منها البنزين والكيروسين, خلال عمليات التقطير, في معامل التكرير. كما أن النفط الخام يعتبر المادة الأولية لعديد من المواد التصنيعية, ومنها اللدائن.



إستخدامات أخرى للكربون
يستخدم النظير كربون-14 والذى أكتشف في 27 فبراير عام 1940 في تحديد الزمن إشعاعيا.
بعض مكتشفات الدخان تستخدم كميات ضئيلة من نظائر الكربون النشيطة إشعاعيا كمصدر إشعاع تأيين (كثير من المكتشفات من هذا النوع تستخدم نظائر الأمريكيوم.
يتم خلط الجرافيت مع الطين لإنتاج "الرصاص" المستخدم في الأقلام الرصاص.
يستخدم الماس كحلي, وأيضا يستخدم في أسنان المثقاب, كما أن كثير من التطبيقات تستفيد من صلابته.
يضاف الكربون يضاف إلى الحديد لإنتاج الصلب.
يستخدم الكربون كمهدئ نيترون في المفاعلات النووية.
يتم سحق الجرافيت, وعمل قوالب منه تستخدم كفحم في الطبيخ, الأعمال الفنية وإستخدامات أخرى.
تستخدم أقراص الفحم في الطب في شكل أقراص أو مسحوق لإمتزاز المواد السامة من الجهاز الهضمي.
الخواص الكيميائية والبنائية للفوليرينات (fullerenes), في شكل أنبوبة كربون دقيقة, يمكن أن تساعد في المجال الجديد تقنية النانو, وعموما فإن النانو جسيمات من المكن أن تكون سامة