Karbon

MsXLabs.org & Temel Britannica

Karbon, son derece ilginç ve 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 maddede 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. Dünya'nın dışındaki öteki gezegen­lerde de karbon bulunur. Bilim adamları, Halley kuyrukluyıldızının çekirdeğinin (mer­kezdeki ana gövdesinin) karbondan oluştuğu­nu belirlemişlerdir.

Grafit, karbonun özgün bir biçimidir. Bu biçimde, karbon atomları bir düzlemde, üst üste katmanlaşmış geniş levhalar halinde birleşmiştir. Dıştaki atomlar kayarak yerlerinden ayrılabilir; bu nedenle grafitin yüzeyi kaygandır ve kâğıt üzerinde iz bırakır. Bu özelliği nedeniyle grafit yağlayıcılarda ve kurşunkalemlerde kullanılır.
Yalın element halindeki karbon, o kadar değişik biçimlerde bulunur ki, bunların hepsi­nin aynı element olduğunu anlamak çok güçtür. Elmas, grafit, odunkömürü ve is kar­bonun değişik biçimleridir. Kömür, an­trasit ve turbanın en az yüzde 90'ı da katışık­sız karbondan oluşur.

Elmas, Güney Afrika, Brezilya, Hindistan, Rusya ve Tanzanya'daki elmas yataklarında yuvarlak, sarı renkli çakıllar halinde bulunur. Elmas, bilinen en sert maddelerden biridir ve bu özelliğinden ötürü de sanayide torna, freze gibi metal işleme tezgâhlarında kesici takım olarak, sondaj kuyularının açılmasında kaya delici matkap ucu olarak ve camcılar tarafın­dan cam bıçağı olarak kullanılır. Sanayi elma­sı denen bu kesici takımlar, karbonun çok yüksek bir basınç altında ve çok yüksek sıcaklıklarda işlenmesiyle üretilir.

Grafit, çok daha değişiktir. Yumuşak, yağ­lı, kâğıtta iz bırakan, siyah renkli bir katı maddedir. Grafit, yağ haline getirilip makine­lerde, çalışan parçaların birbirine sürtünür-ken aşınmasını azaltmak ya da engellemek amacıyla yağlayıcı olarak kullanılır. Kurşun­kalemlerin 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, 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 alotrop denir; alotrop sözcüğü "değişik biçim" anlamında Yunanca iki sözcükten gelir. Elmas ve grafit, karbonun alotroplarıdır. 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 kâğıt üzerinde iz bırakmasının nedeni de, bu ince atom levhalarının grafitten ayrılarak kâğıdın üzerinde birikmesidir. Kar­bonun öteki biçimlerinin, belirgin, kendileri­ne özgü bir yapısı ya da biçimi yoktur. Odun kömürü hafif, gözenekli, siyah ya da koyu gri renkli bir maddedir; odunun havasız ortamda yakılmasıyla elde edilir.

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

Odunkömürünün katışkılı 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 sıvıyla birlikte ısıtıldığında, sıvının rengini yok eder, bu nedenle sanayide renk giderici olarak kullanılır. Örneğin, şeker bu yolla arıtılır. Çay kemik kömürüyle kaynatıldığında tamamen renksiz hale gelir.

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 elementleri birbir­leriyle çok kolay birleşir. Çinko, demir, kalay ya da kurşun oksitleri gibi metal oksitleri karbon ile birlikte ısıtıldığında, karbon metal oksitteki oksijenle birleşir ve geriye katışıksız metal kalır. Bu indirgenme tepkimesinden sanayide yararlanılır