• Anasayfa
• Hakkımızda
• Gizlilik Sözleşmesi
• İletişim

Kimyasal sembolü C olan karbonun atom numarası 6’dır. Gezegenin 4,5 milyar yıl önce oluşmasından bu yana Dünya’da var olan karbon, tarih öncesi çağlardan bugüne kadar tüm teknolojik gelişmelerin merkezinde yer almıştır. Karbon kelimesi, kömür anlamına gelen Latince ‘carbo’ kelimesinden gelmektedir. İlk olarak Mısırlılar ve Sümerler (M.Ö. 3750) tarafından keşfedilmiştir, ancak bir element olarak ilk kez Antoine Lavoisier (1789) tarafından tanınmıştır. Karbon, diğer karbon atomları ile etkileşime girebilir ve allotroplar oluşturabilir. Ayrıca bileşikler oluşturmak için farklı elementlerin atomları veya atom grupları ile etkileşime girebilir. Karbon içeren bileşikler organik veya inorganik olarak sınıflandırılabilir. O kadar çok bileşik oluşturabilir ki elementlerin kralı olarak anılır.

Kararlı bir karbon atomu altı protona, altı nötrona ve altı elektrona sahiptir, bu da 12.011’lik bir atomik kütle ile sonuçlanır. Periyodik tablonun ikinci periyodunda, 14. grubunda yer alan bir ametal olan karbonun elektronlarının dördü atomun dış kabuğunda (değerlik kabuğunda), diğer ikisi ise iç kabuğunda bulunur. Değerlik kabuğunda 4 elektron bulunduğundan değerliliği 4’tür yani tetravalenttir. Oktetini tamamlamak için 4 elektrona daha ihtiyacı vardır. Dolayısıyla, karbon diğer atomlarla 4 kovalent bağ yapar.
Not: Oktet kimyasal bağ kuralı, elementlerin birbirleriyle, hepsinin değerlik kabuğunda 8 elektron olacak şekilde bağ yapmaya çalıştıklarını belirtir. Değerlik kabuğunda 8 elektrona sahip olmak, kararlı bir elektronik konfigürasyon olarak kabul edilir.

Karbonun Biyolojik Önemi

Karbon, Dünya’da en bol bulunan kimyasal elementlerden biridir. Karbon, evrende en yaygın dördüncü element ve yer kabuğunda en yaygın 17. elementtir. Dünya üzerindeki yaşam, varlığını karbona borçludur, çünkü bu gezegendeki tüm canlıların kimyasal temelini oluşturur, canlı bir organizmadaki hemen hemen her molekül karbon içerir. İnsan vücudunda oksijenden sonra kütlece en çok bulunan ikinci element olan karbon, yetişkin insan vücudunun yaklaşık %18,5’ini oluşturur. Dört değerlik elektronu nedeniyle karbon molekülleri oksijen, hidrojen ve nitrojen ile bağ kurar. Karbon ayrıca fosfor ve sülfür ile de bağ kurarak yağlar, proteinler ve karbonhidratları içeren biyokimyasal yapı taşlarını oluşturur. Yaşam için kesinlikle gerekli olmasının yanı sıra karbonun canlı organizmalar üzerinde birkaç kötü etkileri de vardır. Örneğin kara akciğer, kömür madencilerinde gelişen bir hastalıktır. Madencinin akciğeri, madenci tarafından kömür tozu solunduğunda ortaya çıkan siyah bir renk alır. Bu kömür tozu, oksijenin akciğerlere girdiği küçük delikleri tıkar ve bu da en kötü durumda ölümle sonuçlanabilecek nefes alma zorluğuna neden olur.

Karbon İçeren Maddeler

Karbon polimorfik (doğada çeşitli şekillerde bulunan) bir elementtir. Karbon, magnezyum (MgCO3) ve kalsiyum karbonat (CaCO3) gibi minerallerde bulunur, nadiren grafit ve elmas olarak bulunur. Havanın bir bileşeni olan karbondioksit de karbon içerir. Karbondioksit atmosferin çok küçük bir bölümünü oluşturmasına rağmen fotosentez için kullanıldığı için çok önemli bir gazdır. Birkaç çeşit kömür neredeyse saf karbondur. Petrol ve doğal gaz, hidrojenle birleşmiş hidrokarbonlar formunda karbon içerir.

Karbon Allotropları

Bazı elementler, temel kimyasal özelliklerini değiştirmeden iki veya daha fazla farklı forma sahip olabilir. Aynı elementin bu farklı biçimlerine allotrop denir. Örneğin, oksijenin 3 allotropu vardır. Bunlar O2 (nefesle alınan oksijen gazı), O3 (Ozon gazı) ve O4 veya tetra oksijendir. Benzer şekilde, karbonun da çok sayıda allotropu vardır. Karbon, kovalent bağlarla bağlanmış atomlarla kararlı uzun zincirli moleküller oluşturma yeteneğine sahiptir. Bu yetenek, karbon’un çok fazla allotropa sahip olmasına izin verir. Kovalent Bağ, elementler elektron çiftlerini birbirleriyle paylaştığında oluşan kimyasal bir bağdır. Bazen belirli elementlerin atomları bir araya gelerek milyonlarca atomdan oluşan dev bir molekül oluşturur. Bu moleküllere dev kovalent yapılar denir. Elmas, grafit ve grafen, farklı dev kovalent yapılara sahip karbon formlarıdır. Sadece tek bir element türünden, yani karbondan oluşmalarına rağmen karbon allotropları fiziksel özellikleri bakımından farklılık gösterirler. Örneğin, grafit opak ve siyahken, elmas şeffaftır. Grafit yumuşaktır, elmas ise doğal olarak oluşan en sert madde olarak kabul edilir. Grafit iyi bir elektrik iletkeni iken elmas elektriği iletmez. Allotroplar bileşik değil saf elementlerdir. Karbon allotroplarının iki kategorisi vardır:

1-Kristal karbonlar
2-Amorf karbonlar

Kristal Karbonlar
Kristal, atomların bazı temel yapıların tekrarlanan bir düzeninde düzenlendiği bir katıdır. Kristal yapıya sahip bir malzemenin kristal olduğu söylenir. Karbonun kristalli allotroplarının örnekleri, Elmas, Grafit ve Fulleren’dir.
Elmas
Elmas ya da diğer adıyla mücevherde kullanılan pırlanta tamamen karbon atomlarından oluşur. Takı (mücevher) yapımında göz alıcı parlaklık için yaygın olarak kullanılan en değerli karbon allotropudur. Bilim insanları, dünya’nın merkezi ile yer kabuğu arasındaki yoğun ısı ve basınç nedeniyle, dünya’nın iç kısmının yaklaşık 140 ila 190 km altında elmasların oluşmasının yaklaşık 1 ila 3 milyar yıl sürdüğünü düşünmektedir. Bu karbon allotropları genellikle renksizdir.

Elmas, tetrahedral (dörtyüzlü) yapıya sahiptir. Her Karbon atomunun 4 kovalent bağı vardır. Elmas, karbon atomlarının tetrahedronlarının tekrarlarından oluştuğu için kristal bir yapı oluşturur. Elmasın yapısı çok kararlıdır ve atomlar, aralarında güçlü kovalent bağlarla sıkı bir şekilde paketlenmiştir. Bu nedenle hiçbir madde ile reaksiyona girmezler ve inerttirler. Elmaslar parlak bir görünüm veren yüksek kırılma indisine sahip çok saf, neredeyse renksiz bir kristal yapıdadır, ışık içinden geçerken oldukça fazla ışıltı verirler. Elmasta atomların dizildiği moleküler yapı ve güçlü kovalent bağların varlığı, elması dünyanın en sert malzemesi yapar. Başka bir doğal madde elması çizemez. Aşırı sertlikleri nedeniyle elmaslar cam kesmek, taş kesmek, taşları delmek, parlatmak ya da cilalamak için kullanılır. Camı ve diğer katı cisimleri kesmek için kullanılan opak elmasa bort denir. Taşları kesmek ve cilalamak için kullanılan siyah elmaslara da karbonado denir.

Elmas, iyi termal iletkenliğe ve zayıf elektrik iletkenliğine sahiptir. Elmas elektriği iletmez çünkü elektrik akımını taşımak için yapı boyunca hareket edebilen serbest delokalize elektronlar veya iyonlar yoktur. Elmas, düşük kimyasal reaktiviteye ve çok yüksek bir erime noktasına (neredeyse 4000 santigrat derece) sahiptir. Ayrıca, son derece yanıcıdır. Nadir bulunması, düşük kimyasal reaktivitesi (dolayısıyla yüksek biyolojik uyumluluğu) ve tabii ki güzelliği onu kuyumculuk endüstrisinde değerli bir malzeme yapar. Yüksek bağıl yoğunluğa sahip olması, suda ve organik çözücülerde çözünmemesi, kristal yapısından dolayı ultraviyoleden kızılötesine kadar değişen ışınların geçmesine izin vermesi elmasın diğer özellikleri arasındadır.

Dünyadaki elmasların yaklaşık %95’i Güney Afrika‘da bulunur. Bunun yanı sıra Avustralya, Brezilya, Amerika ve Hindistan’da da bulunurlar. Sentetik endüstriyel elmaslar üretmek mümkündür, ancak doğal olarak oluşan elmaslar kadar mükemmel veya değerli olmasalar da, kesici aletlerde kullanım için aynı derecede kullanışlı ve ucuzdurlar.