Karbon

Vikipedi, özgür ansiklopedi

Karbon (C)

H Periyodik cetvel He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba   Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra   Ku Db Sg Bh Hs Mt Ds Uuu Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo  
  La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
  Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr  
Temel özellikleri
Atom numarası 6
Element serisi Ametaller
Grup, periyot, blok 14, 2, p
Görünüş siyah (grafit)
renksiz (elmas)
Karbon
Atom ağırlığı 12.0107(8) g/mol
Elektron dizilimi [He] 2s2 2p2
Enerji seviyesi başına
Elektronlar
2, 4
Fiziksel Özellikleri
Maddenin hali Katı
Yoğunluk 2.267 g/cm³
Sıvı haldeki yoğunluğu 2.267 g/cm³
Ergime noktası 4300–4700 °K
4027-4427 °C
? °F
Kaynama noktası 4000 °K
3727 °C
? °F
Ergime ısısı 100 kJ/mol
Buharlaşma ısısı 120 kJ/mol
Isı kapasitesi 8.517 (grafit)
6.115 (elmas) (25 °C) J/(mol·K)
Atom özellikleri
Kristal yapısı Kübik
Yükseltgenme seviyeleri 4, 2
Elektronegatifliği 2,55 Pauling ölçeği
İyonlaşma enerjisi 1086,5 kJ/mol
Atom yarıçapı 70 pm
Atom yarıçapı (hes.) 67 pm
Kovalent yarıçapı 77 pm
Van der Waals yarıçapı 170 pm
Diğer özellikleri
Elektrik direnci (300 K) (grafit)

(119–165) nΩ·m (20°C'de)

Isıl iletkenlik (300 K) (elmas)

(900–2320) W/(m·K)

Isıl genleşme  ? µm/(m·K) (25°C'de)
Ses hızı 18350 m/s (?'de)
Mohs sertliği (grafit) 0.5
(elmas) 10.0
Vickers sertliği  ? MPa
Brinell sertliği  ? MPa

Karbon, yaşam açısından büyük öneme sahip olan bir elementtir. Kimyasal simgesi C, atom numarası 6, atom ağırlığı 12,011 olan bu element, doğada hem yalın halde, hem de başka elementlerle yaptığı bileşiklerin içinde bulunur.

Yalın element halinde karbon, elmas, grafit, is, kömür gibi çok çeşitli maddelerde bulunur; öte yandan bitki ya da hayvan, bütün canlı maddeler karbon bileşiklerinden oluşur. Dünyadaki bütün hammadde kütlesinin yaklaşık 500'de 1'ini yalın ya da bileşik haldeki karbon oluşturur. Dünyanın dışındaki öteki gezegenlerde de karbon bulunur. Bilim adamları, Halley kuyrukluyıldızının çekirdeğinin (merkezdeki ana gövdesinin) karbondan oluştuğunu belirlemişlerdir.

Yalın element halindeki karbon, o kadar değişik biçimlerde bulunur ki, bunların hepsinin aynı element olduğunu anlamak çok güçtür. Elmas, grafit, odunkömürü ve is karbon değişik biçimleridir. Kömür, antrasit ve turbanın en az yüzde 90'ı da katışıksız karbondan oluşur.

Konu başlıkları

[değiştir] Grafit

Grafit çok daha değişiktir. Yumuşak, yağlı, kağıtta iz bırakan, siyah renkli bir katı maddedir. Grafit, yağ haline getirilip makinelerde, çalışan parçaların birbirine sürtünürken aşılmasını azaltmak ya da engellemek amacıyla yağlayıcı olarak kullanılır. Kurşun kalemlerin içindeki uç da, içine kil katılarak biraz sertleştirilmiş grafittir. Grafitin elde edildiği başlıca yerler Sri Lanka, Sibirya, Kuzey Amerika ve Meksika'dır. Grafit yapay olarak da hazırlanabilir; bunun için kokkömürünün çok yüksek sıcaklıklarda işlenmesi gerekir. Grafit çok yüksek sıcaklıklara dayanabilir, ayrıca çok iyi bir elektrik iletkenidir. Bu nedenle, çamaşır makinesi ve elektrikli süpürge gibi aygıtlardaki elektrik motorlarının fırçaları grafitten yapılır. Son dönemlerde, uzay kapsüllerinin ısı kalkanlarının yapımında da grafitten yararlanılmaya başlanmıştır.

Hem elmas, hem de grafit kristal yapılıdır, ama kristalleri farklı biçimlerdedir. Aynı maddenin değişik kristal biçimlerine allotrop denir; allotrop sözcüğü değişik biçim anlamında Yunanca iki sözcükten gelir. Elmas ve grafit, karbonun allotroplarıdır. Elmasta her karbon atomu, dört başka karbon atomuna bağlanarak üç boyutlu katı bir yapı oluşturur; grafitte ise karbon atomları, üst üste yığılmış geniş, yassı levhalar oluşturacak biçimde, iki boyutlu düzlemde birbirlerine bağlanmıştır. Bu levhalar birbirlerinin üzerinden kolayca kayar; grafitin iyi bir yağlayıcı olma özelliği de bundan kaynaklanır. Grafitin kağıt üzerinde iz bırakmasının nedeni de, bu ince atom levhalarının grafitten ayrılarak kağıdın üzerinde birikmesidir. Karbonun öteki biçimlerinin, belirgin, kendilerine özgü bir yapısı ya da biçimi yoktur.

[değiştir] Odunkömürü

Odunkömürü hafif, gözenekli siyah ya da koyu gri renkli bir maddedir; odunun havasız ortamda yakılmasıyla elde edilir. (Karbonun bir başka allotropu olan odun kömürüne ilişkin ayrıntılı bilgi KÖMÜR maddesinde verilmiştir.)

[değiştir] Karbon karası

Karbon karası ise gazyağı, terebentin, benzen ya da mum gibi maddelerin havasız az ortamlarda yandıklarında çıkardıkları istir. Karbon karası katışıksız, yumuşak, siyah renkli bir tozdur; yağla karıştırılarak matbaa mürekkebi, boya ve ayakkabı cilasında kullanılır. Ayrıca otomobil ve bisiklet lastiklerinin yapımında, aşınmaya karşı daha dayanıklı kılmak amacıyla karbon karasından yararlanılır.

[değiştir] Kemik kömürü

Odunkömürünün katışıklı bir türü de, yalnızca yüzde 10 oranında karbon içeren kemik kömürü'dür. Kemik kömürü, hayvan kemiklerinin iyice kırılıp havasız ortamda yakılmasıyla elde edilir. Kemik kömürü herhangi bir sıvı ile ısıtıldığında, sıvını rengini yok eder, bu nedenle sanayide renk giderici olarak kullanılır. Örneğin, şeker bu yolla arıtılır. Çay emik kömürü ile kaynatıldığında tamamen renksiz hale gelir.

[değiştir] Kokkömürü

Kokkömürü, kömürün havasız ortamda, yüksek sıcaklıklarda yakılmasıyla elde edilir. Kokkömüründeki karbon oranı yaklaşık yüzde 90'dır. Karbon gerek kömür, antrasit ve kokkömürü olarak, gerek bileşik halde bulunduğu ağaç ve petrol olarak çok önemli bir yakıttır. Karbon ve oksijen bileşikleri birbirleriyle çok kolay birleşir. Çinko, demir, kalay ya da kurşun oksitler gibi metal oksitleri karbon ile birlikte ısıtıldığında, karbon metal oksitteki oksijenle birleşir ve geriye katışıksız metal kalır. Bu indirgenme tepkimesinden sanayide yararlanılır.

[değiştir] Karbon bileşikleri

Doğada en bol bulunan karbon bileşikleri, karbon dioksit, tebeşir (kalsiyum karbonat) gibi metal karbonatları ve karbonun hidrojenle birleşerek oluşturduğu hidrokarbonlardır.


[değiştir] Hidrokarbonlar

En basit hidrokarbon, bataklık gazı da denilen metan gazıdır; bu maddenin temel yapısı, ortadaki bir karbon atomunu çevreleyen dört hidrojen atomundan oluşur. Sibirya'da ya da Kuzey Denizi'nde yeraltından çıkarılan doğal gazın başlıca bileşiği metan gazıdır. Metanın kimyasal formülü CH4 biçimindedir. Eğer dört karbon atomu birbirine bağlanırsa bütan gazı oluşur. Bütanın kimyasal formülü de C4H10'dur. Mutfaklarda kullanılan tüp gaz, bütan gazıdır. Metandaki hidrojen atomlarının yerine klor atomları geçirilirse, bir zamanlar önemli bir anestezik olan kloroform bileşikleri ve değerli bir kimyasal çözücü olan karbon tetraklorür oluşur. Metan molekülüne bir oksijen atomu bağlanırsa, ortaya bir tür alkol çıkar.

Karbon ile oksijenin oluşturduğu iki basit bileşik vardır: Karbon dioksit (CO2) ve karbon monoksit (CO). Her ikisi de gaz halindedir; ilki havada bulunur ikincisi ise çok zehirlidir.

Dünyanın pek çok yerindeki petrol yataklarından çıkarılan ham petrol, rafineriler de işlenerek, değişik uzunluktaki karbon zincirinden oluşan maddeler elde edilir; bu maddelere petrol türevleri denir. Ağır, kalın ya da ince bütün yağlar hidrokarbondur.

Karbon atomlarının hidrojenle doyurulmamış, yani tümüyle doldurulmamış olduğu hidrokarbon dizileri de vardır. bu dizilerin birinde karbon atomları birbirine çift bağ ile bağlanmıştır; bu tür hidrokarbonların en basit örneği etilen'dir. Üç bağlı karbon atomlarını içeren doymamış hidrokarbonlar dizisinin ilk üyesi de asetilen gazıdır.

Kömürün damıtılmasıyla elde edilen kalın, siyah renkli bir sıvı olan kömür katranından da önemli bir hidrokarbon dizisi oluşturulur. Bu dizinin ilk ve en basit üyesi benzen'dir. Benzen, bir halka biçiminde birbirine bağlanmış altı karbon atomu içerir. Bu dizide bulunan pek çok hidrokarbon, bitkilerden salınanlara benzeyen kokular yaydıklarından aromatik hidrokarbonlar olarak adlandırılırlar. Parfümler, en aza bir benzen halkası içerir. Güvelere karşı kullanılan naftalin, birbiriyle birleşmiş iki halkadan oluşur.