السلام عليكم ورحمة الله وبركاته ..
المقدمة:
يعتبر الكربون من أهم العناصر الكيميائية في الطبيعة، و هو عنصر عضوي لا
تستغني عنه المعمورة لإبقائها مدى الوجود ، فهو يدخل في تركيب العديد من
المركبات و الكائنات الحية ، لذلك سيكون موضوعنا عن الكربون ووجوده في
الطبيعة ، اشكاله ، خواصه ، تفاعلاته ، و استخداماته .
العرض:
وجوده في الطبيعة وتاريخه
تم اكتشاف عنصر الكربون منذ ما قبل التاريخ .. ويرجع اصل كلمة كاربون إلى
"Carbo " إلى اللغة اللاتينيه وتعني فحم يعرف الكربون بملك العناصر .. كما
قررت عناصر الجدول الدوري انتخابه كملك لهم والكربون هو قاعدة الحياة فهو
عنصر أساسي في معظم المركبات والجزيئات العضوية فهو العنصر الرئيسي في
الفحم والنفط وعدد مركباته المعروفة يفوق المليون مركب ، كما أن جسم
الإنسان يحتوي على حوالي 16 كيلو غرام من الكربون مختلفة الأشكال .
يوجد الكربون في كوكبنا الأرض على شكل هيدروكربونات مثل ( غاز الميثان
والنفط والفحم ) بالإضافة إلى وجوده على شكل حجر الكلس وهو خام الدلوميت
(dolomite) .
لا يوجد الكربون في الأرض فقط وإنما يوجد كذلك بوفرة في النجوم والمذنبات
وفي جو أكثر الكواكب ، بينما الرصاص الأسود يوجد في الطبيعة في الصخور
وأيضا يوجد كعجيرات داخل النيازك الحديدية ، الألماس يوجد في جنوب أفريقيا
وروسيا وأمريكا الجنوبية على شكل بلورات صغيرة وأيضا اكتشف مجهريا في
بلورات النيازك .
أشكــــالـــه
يوجد الكربون في الطبيعة على ثلاثة أشكال :
-1 رصاص أسود ( جرافيت).
-2 ماس في كربون يدخل في صناعة الحجر الكريم المعروف بالألماس .
-3 ليس له شكل محدد أو لا شكلي .
الجرافيت مركب طري جداً وأملس ، بينما الألماس مركب صلب ، ويعود ذلك إلى
الطريقة التي تتكون بها الروابط بين ذرات الكربون ، ففي الجرافيت يكون لكل
ذرة كربون أربعة جيران أكثر قرباً بينما في الألماس يوجد ثلاث ذرات لكل
ذرة كربون ، لذلك تكون ذرات الشبكة صارمة لا تتحرك ، وهذا يفسر سبب ارتفاع
درجة الانصهار بالنسبة للألماس .
وهناك صورة ثالثة للكربون ولكنه لا شكلي ، وقد اكتشف حديثا ويتكون من 60 ذرة كربون .
خــواص الكـربــون
لذرات الكربون مقدرة على الارتباط ببعضها البعض إلى مدى غير محدود على شكل
سلاسل مستقيمة أو متفرعة أو حلقية، كما أن ذرة الكربون لديها المقدرة على
الارتباط مع العناصر الأخرى وتكّون أشكال بنائية مختلفة من المركبات ولذلك
مركبات الكربون تفوق المليون المركب ، كما أن هذا العدد يزداد في كل عام
بعشرات الألوف من المركبات عن طريق الحصول عليها من المصادر الطبيعية أو
عن طريق تحضيرها في المختبر.
تفــاعــلاته
عند درجة حرارة الغرفة يكون الكربون خاملاً إلى حدٍّ ما ، ولكنّه يتفاعل عند درجة حرارة أعلى مع عناصر عديدة .
1- يتفاعل الكربون في الهواء أو يحترق في الهواء فيتفاعل مع الأكسجين ليعطي غاز أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون .
s 2C + O2 —–> 2 CO
C + O2 —–> CO2
2- لا يتفاعل الكربون مع الماء في الظروف الطبيعية ولكن تحت ظروف خاصة
يتفاعل لانتاج ما يعرف بغاز التصنيع وهو خليط من غاز الهيدروجين وغاز أول
أكسيد الكربون .
C (s) + H2O —–> CO + H2 +131 kJ/mol
3- كما يتفاعل مع غاز الهيدروجين منتجاً غاز الاسيتلين الإيثاين .
s 2C + H2 —–> C2 H2
4- يتفاعل الكربون أيضا من الهالوجينات .. كتفاعل الفلورين مع الرصاص الأسود .
5- ويتّحد الكربون مع السيلكون مكوناً كربيد السليكون ( الكاربورندم ) وهو مادة صلبة وقاسية تستخدم كمادة شاحذة . abrasive
استخـدامـات الكربـون
لا شك وكلنا يعرف إن جسم الإنسان يحتوي على نسبة من عنصر الكربون وتقدر
بحوالي 16 كيلو كربون على وبإشكال مختلفة ..والكربون مهم أيضا بيئيا كغاز
ثاني أكسيد الكربون فتحتاجه النباتات في عملية البناء الضوئي ويوجد
الكربون في الغاز الطبيعي والنفط والفحم المحروق ..
وقد تتحول قطعة كبيرة من الكربون بعد وقت طويل ودرجة حرارة عالية جدا إلى
بلورة نتيجة تقارب الذرات من بعضها وتسمى هذه البلورة ببلورة ماس .
وعندما تذهب أنت وعائلتك للشواء ستعرف بأن المكون الرئيسي للفحم هو
الكربون فمركبات الكربون تختزن الكثير من الطاقة وهي جيدة التمسك بالحرارة
لذا فهو مستعمل كفحم ..
وإذا ألقيت نظرة على قلمك الرصاص ستجد ان المادة السوداء تكتب وهي تصنع من الكربون فهو نوع خاص من الكربون يدعى بالرصاص الأسود .
وعندما تمر بمحطة بنزين لا بد أن تتذكر أن للكربون الجزء الأكثر أهمية في
الجازولين .. ولا تنسى أن كل شئ بلاستيكي يتكون من عدد من ذرات الكربون
نتيجة لعملية البلمرة .. فالأدوات البلاستيكية تصنع من مشتقات النفط الذي
يتكون من ذرات الكربون .
للكربون قدرة على تكوين السلاسل لا غنى عنه في المنتجات والصناعات
البتروكيميائية مثل البنزين والنايلون والعطور والبلاستيك وغيرها من
اللدائن المختلفة .
ويستعمل العنصر نفسه ككوك في الفولاذ بحيث يتم على سطحه تحويل أكسيد
الحديديك الثلاثي إلى الحديد وأيضا يستخدم كخام في الطباعة وكفحم لتصفية
السكر.
وقد تم في عام 1991 إنتاج الكربون بواسطة سوميو اجيما في المختبر حيث تم
تبخير رصاص الكربون الأسود عند درجة حرارة عالية بقوس من الكهرباء تحت
الجو الخامل.. واليوم أصبح حقل نمو ليف الكربون حقل تجاري حيوي وهو طليعة
التقدم التقني حاليا
الخاتمة :
الكربون عنصر لا يتواجد فقط في الطبيعة ، و انما في المجرات و النجوم ايضا
، و يتواجد له عدة اشكال تختلف من شكل إلى اخر ، و له خواص تميزه عن بقية
العناصر ، و هو لا يتفاعل مع جميع العناصر و المركبات و انما عناصر و
مركبات محددة و في الظروف المناسبة
يستخدم الكربون في حياتنا اليومية ، لكن بعد أن تجرى له عدة عمليات لتحويله الى عنصر يستفاد منه في جميع الاستخدامات
تحاياي لكم
تحاياي لكم