نبذة تعريفية عن عنصر الكربون واستخداماته المتعددة

2003 موسوعة الكويت العلمية للأطفال الجزء الرابع عشر

عبد الرحمن أحمد الأحمد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

عنصر الكربون استخدامات الكربون الكيمياء

الكَربونُ عُنْصُرٌ لافِلِزِّيٌّ أَسْوَدُ، كُتْلَتُه الذَّرِّيَّةُ 12,01115، وعَدَدُهُ الذَّرِّيُ 6 عَرَفَهُ الإنْسانُ منذُ زَمَنٍ بَعيدٍ.

وهو يوجدُ حُرّاً في الفَحْمِ والأَلْماسِ والجِرافيتِ، ويُوجدُ مُتَّحِداً بِغَيْره منَ العَناصِرِ في كثيرِ من الموادِّ مثل البِتْرولِ والأَسْفَلْتِ والكَرْبوناتِ وغَيْرِها.

ويُعَدُّ الكربونُ واحداً مِن أهَمِّ العناصِرِ الكِيميائِيَّةِ حَيْثُ إِنَّهُ يكوِّنُ عَدَداً مِنَ المُركَّباتِ الّتي توجدُ في أَعْضاءِ أجْسامِ الكائناتِ الحَيَّةِ، ولِذَلِكَ عُرِفَتْ هذه المُرَكَّباتُ باسْمِ «المُركَّباتِ العُضْوِيَّةِ»، كما عُرِفَتْ أَيْضاً باسْمِ «مُرَكَّباتِ الكَرْبونِ».

 

ويبلغُ عَدَدُ المُركَّباتُ الّتي يَدْخُلُ الكَربونُ في تَرْكيبِها في وَقْتِنا الحالَيِّ عِدَّةَ ملايينَ؛ مِنْها ما يوجدُ طبيعِيّاً، كالموادِّ الّتي توجَدُ بأَجْسامِنا وبأَجْسامِ النَّباتاتِ والحيواناتِ، مثل: الدُّهونِ والكَرْبوهِدْراتِ والبُروتيناتِ، ومِنْها ما هو مُخَلَّقٌ في المَعامِلِ والمَصانِعِ مثل: اللَّدائِنِ والأَصْباغِ والأَدْوِيَةِ وغَيْرِها.

ويَدْخُلُ الكربونُ أَيضاً في تَركيبِ كلِّ أنْواعِ الوَقودِ الّتي يَسْتَخْدِمُها الإنسانُ، مثل: الفَحْمِ، والخَشَبِ، وزَيْتِ البِتْرولِ بِمُقَطَّراتِه المُخْتَلِفَةِ، مثل: الجازولين والسُّولارِ والكيروسين والمازوتَ والفازلين.

كَذَلِكَ يُعَدُّ الكَرْبونُ أيْضاً عُنْصُرَ الأَساسِ في الغازِ الطَّبيعِيِّ المُسْتَخْدَمِ وقوداً في وقتِنا الحاضِرِ، فالغازُ الطَّبيعِيُّ يَتَكوَّن أساساً من غازِ الميثانِ الّذي يَتَرَكُّب جُزَيْؤُه من ذَرَّةِ كَرْبونٍ واحِدَةٍ مُتَّحِدَةٍ بِأَرْبعِ ذَرَّاتٍ من الهيدروجينِ.

 

وقَدْ تُدْهَشُ إذا عَلِمْتَ أنَّ جميعَ أْنْواعِ الطَّعامِ الّذي نَأكُلُهُ يَدْخُل في تَركيبِهِ عُنْصُر الكَرْبونِ، فالخُضَرُ والفاكِهَةُ واللُّحومَ واللَّبَنُ والزُّبْدُ جميعُها مِنْ مُرَكَّباتِ الكَرْبونِ. كَذَلِكَ القَهْوَةُ والشَّايُ والموادُّ السُّكَّريَّةُ هي الأُخْرَى من مُرَكَّباتِ الكَرْبونِ.

وفي الحقيقَةِ إنَّ المِلْحَ والماءَ فَقْطْ هُما المادَّتانِ الغِذائيَّتان الوَحيدَتان اللَّتانِ لا تَحْتَويان علَى عُنْصُرِ الكَرْبونِ! ويُكَوِّنُ الكَرْبونُ نَحْوَ 18% من وَزْنِ جِسْمِ الإنْسانِ.

ويَتَكَوَّنُ السِّناجُ النَّاتِجُ مِنْ الإحْراقِ غَيْرِ الكامِلِ لأَيَّةِ مادَّةٍ عُضْوِيَّةٍ مِنَ الكَرْبونِ النّقِيِّ تَقْريباً. كَذَلِكَ يُعَدُّ الفَحْمُ النِّباتِيُّ الجَيِّدُ محتَوِياً علَى نِسْبَةٍ عالِيَةٍ من الكَرْبونِ مَعَ قَدْرٍ قليلٍ مِنَ الشَّوائِبِ المَعْدِنِيَّةِ وكلٌّ مِنَ السِّناج والفَحْمِ أَسْوَدُ، وهذا يَدُلُّ بِوُضوحٍ علَى أنَّ عُنْصَرَ الكَرْبونِ النَّقِيِّ أَسْوَدُ اللَّوْنِ.

 

ويُوجَدُ الكَربونُ طَبيعِيّاً في ثَلاثِ صُوَرٍ تَآصُلِيَّةٍ: إِحْداها صورةٌ غَيْرُ مُتَبَلْوِرَةٌ، وهي الفَحْمُ الطَّبيعِيُّ المُسْتَخْرَجُ من المَناجِمِ، وصورَتانِ مُتَبَلْوِرَتان وهما الأَلْماسُ والجرافيتُ.

وتختلِفُ هذه الصُّوَرُ الثَّلاثُ في صِفاتِها. فالجرافيتُ رَمادِيُّ اللَّوْنِ ودُهْنِيُّ المَلْمَسِ، أَمَّا الأَلْماسُ فيوجدُ علَى هيئةِ بَلُّوراتٍ شَفَّافةٍ لها سطوحٌ بَرَّاقَةٌ تَعْكِسُ أَلْوانَ الطَّيْفِ، وهي شَديدَةُ الصَّلادَةِ وتُقاوِمُ الخَدْشَ.

والسَّبَبُ في اخْتِلافِ صِفاتِ هذه الصُّوَرِ الثَّلاثِ، رَغْمَ أنَّها تتكوَّن جميعاً مِنْ عُنْصُرِ الكَرْبونِ الأَسْوَدِ، هو اخْتِلافُ بِنائِها فالجرافيتُ يَتَكَوَّنُ مِن حَلَقاتٍ سُداسِيَّةٍ مُرَتَّبَةٍ في طَبَقاتٍ يَنْزَلِقُ بَعْضُها فَوْقَ بَعْض، ولِهذا فهو نِاعِمٌ ودُهْنِيُّ المَلْمَسِ.

 

أمَّا الأَلْماسُ فتحيطُ كلُّ ذَرَّةِ كربونٍ نَفْسَها بِأَرْبَع ذَرَّاتٍ أُخْرَى مِمَا يُعْطِي البَلُّورَةَ صَلادَةً عالِيَة. وللكَرْبونِ نَظيرٌ مُشِعٌّ هو الكَرْبونُ -14، وهو يستخْدَمُ في تَأريخِ الموادِّ العُضْوِيَّةِ الّتي يوجدُ فيها

وأَهَمُّ مُرَكَّباتِ الكَرْبونِ غَيْرِ العُضْوِيَّةِ هي أوَّلُ أُكْسيدِ الكَرْبونِ وثانِي أُكْسيدِ الكَرْبونِ، وكِلاهُما غازٌ يَنْتُجُ عِنْدَ إِحْراقِ الكَرْبونِ أو أَيَّةِ مادَّةٍ عُضْوِيَّةٍ في الهواءِ.

ويَتَفاعَلُ غازُ ثانِي أكْسيدِ الكَرْبون مَعَ بَعضِ الفِلِزِّاتِ أو أكاسيدِها لتكوينِ مُرَكَّباتِ  الكَرْبوناتِ والبِيكَرْبوناتِ، وهي مَوادُّ جامِدَةٌ توجدُ في قِشْرَةِ الأَرْضِ وفي مِياه البَحْرِ.

 

والكَرْبوناتُ مُرَكَّباتٌ هامَّةٌ، ولَها عديدٌ مِنَ الاسْتِعمالاتِ، ومِنْ أَمْثِلَتِها كربوناتُ الكالْسيومِ، وهي الحَجَرُ الجَيريُّ المَعْروفِ وكَذَلِكَ كربوناتُ المَغنسيومُ. 

ويُسْتَخْدَمُ كلٌّ مِنهما في صورَتِهِ النَّقِيَّةِ في صِناعَةِ مساحيقِ التَّنْظيفِ ومَعاجينِ الأَسْنانِ وبَعْضِ أنواع الأدوِيَةِ وما إلَيْها. كَذَلِكَ تُسْتَخْدَمُ كربوناتُ الرَّصاصِ، وهي تُعْرَف باسْم الاسْفيداج، في صُنْعِ أَنواعٍ من الطِّلاءِ الأَبْيضِ، كما تُسْتَخْدَمُ كربوناتُ البِزموتِ في صُنْعِ بَعْضِ أَنْواعِ الدَّواءِ.

وتُسْتَخْدَمُ كَربوناتُ النَّشادِرِ في صُنْعِ مَسْحوقِ الخَبيزِ الّذي يُضافُ إلَى عَجينَةِ المَخْبوزَاتِ، وهي عِنْدَما تَتَعَرَّض لِلْحَرارَةِ تَتَفَكَّكُ إلَى نَشادِرِ وثانِي أُكْسيدِ الكربونِ، وهذا يَجْعَلُ المادَّةَ المخبوزَةَ مَليئَةً بالفَجَواتِ وهَشَّةً وجَيِّدَةَ المَذاقِ.

 

ويُسْتَخْدَمُ الكربونُ علَى هَيْئَةِ الجرافيتِ في صُنْعِ الأَقْلامِ وبَعْضِ المُزَلِّقاتِ، وعلَى هَيْئَةِ الأَلْماسِ لِصُنْعِ المُجَوْهراتِ وبَعْضِ آلاتِ القَطْعِ، كَذَلِكَ يُسْتَخدَمُ في صُنْعِ بَعْضِ الأَقْطابِ الكَهْرَبائِيَّةِ ومَصَدَّاتِ الإشْعاعِ، وأحْبارِ الطِّباعَةِ وموادِّ الحَفْزِ.

كما يُسْتَخْدَمُ الفَحْمُ المُنَشَّطُ في عَمَلِيَّاتِ التَّرْشيحِ وإزالَةِ الأَلْوانِ، وتُسْتَخْدَمُ مُرَكَّباتُهُ المُخْتَلِفَةُ في الغِذاءِ والمشروباتِ ومَوادِّ التنظيفِ، وفي صُنْعِ الكِماماتِ الواقِيَةِ مِنَ الغَازاتِ

وقَدْ اُكْتُشِفَ وجودُ بَعْضِ مُرَكَّباتِ الكَرْبونِ في الفَضاءِ الخارجِيِّ. ومن أمْثِلَتِها المِيثانُ والفورْمالدهييدُ والكحولُ المِثيليُّ.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]