Karbon C

Periyodik tablonun IVa grubunda yer alan ametal kimyasal element.

Doğada çok yaygın olarak bulunmakla birlikte bolluk bakımından yerkabuğunun yalnızca yaklaşık yüzde 0,2’sini oluşturur; buna karşılık bileşik halde bulunan bütün öbür elementlerden daha fazla bileşik oluşturur. 1961’de, bütün öbür elementlerin atom ağırlıklarının ölçümünde standart başvuru elementi olarak oksijenin yerine karbon-12 izotopu seçildi. Radyoaktif karbon-14 izotopundan ise, karbon-14’le tarihleme ve radyoaktif maddelerle işaretleme işlemlerinde yararlanılır.

Özellikleri ve kullanım alanları.

Karbon, element halde, her biri kendine özgü fiziksel özelliklere sahip üç değişik biçimde bulunur. Bu biçimlerinden ikisi olan elmas ve grafit, kristal yapıdadır, ama bunların yapılarındaki atomların düzenlenişi benzer olmadığından fiziksel özellikleri farklıdır. Karbon karası olarak bilinen üçüncü biçim ise, odun kömürü, is karası, kömür ve kokta görülür; X ışınlarıyla yapılan incelemeler bunlann düşük bir oranda kristal yapısı göstermekle birlikte, temel olarak biçimsiz (amorf) yapıda bulunduklarını ortaya koymuştur. Elmas ve grafit yapay olarak elde edilebilir, kimyasal olarak eylemsizdir ve ancak yüksek sıcaklıklarda biçimsiz karbon gibi oksijenle birleşir.

Bilinen en sert madde olan saf elmas, renksizdir, saydamdır ve elektriksel iletkenliği çok düşüktür. Öte yandan grafit, yumuşak, kaygan bir katıdır, ısıyı ve elektriği çok iyi iletir. Elmas son derece değerli bir taştır ve mücevher yapımında kullanılır; aynca çok sert ve dayanıklı olduğundan kesme,
öğütme ve delme işlemlerinde aşındırıcı olarak uygulanır. Grafit ise yağlayıcılarda, boyalarda ve kille kanştırılarak kalem “kurşunlarında kullanılır; ayrıca elektriksel iletkenliği ve erime sıcaklığı çok yüksek olduğundan elektrikli fırın ve kuru pil elektrotları ile metal ergitme potalarının yapımında uygulanır.

Karbonun biçimsiz hallerinden her biri farklı özelliklere sahiptir, bu nedenle hepsinin değişik özel uygulama alanları vardır. Bu biçimlerin tümü, organik bileşiklerin yükseltgenmesi ve öteki bozunma süreçlerinden geçmesi sonucunda ortaya çıkar. Örneğin, kömür ve kok son derece yaygın kullanılan bir yakıt türüdür; odun kömürü ise soğurma ve süzme maddesi ve yakıt olarak, ayrıca barut üretiminde hammadde olarak kullanılır. Karbon karası ise mürekkep, karbon kâğıdı, daktilo şeridi ve boya üretiminde kullanılır, ayrıca otomobil lastiklerinin dayanıklılığını artırmak amacıyla kauçuğa katılır. Kemik kömürü, pek çok maddenin renk verici bileşenlerini ve gazları tutabilir, bu nedenle de özellikle ham şekerin renginin giderilmesinde kullanılır.

Karbon doğada, başlıca iki kararlı izotopu olan karbon-12 (yüzde 98,89) ve karbon- 13’ün (yüzde 1,11) karışımı halinde bulunur. Bilinen beş radyoaktif izotopundan en uzun ömürlüsü olan karbon-14’ün yan ömrü 5.730 ± 40 yıldır.

Bileşikleri.

Karbon yüz binlerce bileşik oluşturur. Karbon bileşikleri o kadar çok, karmaşık ve önemlidir ki, bunlann incelenmesi ayn bir kimya dalı olan organik kimyayı oluşturur; “organik” kimya adı, 19. yüzyılda bilinen karbon bileşiklerinin çoğunun canlılardan türediği düşüncesinden kaynaklanmıştır.

Karbonun hidrojen, oksijen, azot ve başka birkaç elementle yaptığı bileşikler canlılardaki maddenin yaklaşık yüzde 18’ini oluşturur. Canlıların karbon alıp tekrar çevrelerine geri verme süreciyle karbon çevrimi oluşur. Karbon dioksit halindeki karbon, Yer atmosferinin hacimce yaklaşık yüzde 3’ünü oluşturur ve tüm doğal sularda çözünmüş haldedir. Yerkabuğunda ise mermer, kireçtaşı ve tebeşir gibi kay açlarda karbonatlar; kömür, petrol ve doğal gaz gibi oluşumlarda ise hidrokarbonlar halinde bulunur.

Karbonun tepkinliği düşük sıcaklıklarda çok azdır. Yükseltgenmesi zordur, asit ve bazlarla tepkimeye girmez. Yüksek sıcaklıklarda ise kükürt buharı ile birleşerek karbon sülfürü; silisyum ve bazı metallerle birleşerek karbürleri; oksijenle birleşerek en önemlileri karbon monoksit (CO) ve karbon dioksi (CO2) olan oksitleri oluşturur. Karbon yüksek sıcaklıklarda metallerle bileşik yapmış olan oksijenle kolayca birleşir, bu nedenle metalürji işlemlerinde, demir ve çinko oksit gibi metal oksit cevherlerinin indirgenmesinde çok miktarda kok kömürü kullanılır. Karbonun organik bileşiklerine ilişkin ayrıntılı bilgi için bak. organik bileşikler.