السلام عليكم ورحمة الله وبركاته........
عذرا على التــــــــأخير... وحياك الله معنا..
تاريخ الكربون
الكربون ("كربو" تعني باللغة اللاتينية "فحم") تم إكتشافه في عصور ما قبل التاريخ وكان معروف عند القدماء, الذين حصلوا عليه بحرق المواد العضوية بمعزل عن الاكسجين لتصنيع الفحم. كما أن الماس يعتبر منذ القدم من المواد النادرة. ومن الصور الأخيرة المكتشفة لتآصلات الكربون فوليرين, والتى تم إكتشافها كمنتج ثانوي أثناء تجارب الشعاع الجزيئي في الثمانينات من القرن العشرين. == النشاط الإشعاعي في خدمة علم الآثار . LA RADIOACTIVITÉ AU SERVICE DE L'ARCHÉOLOGIE ==== == نص عنوان رئيسي == ==
الوثيقة
يتكون الكربون14 هو النظير المشع لعنصر الكربون والذي نرمز له ب14C بكيفية دائمة في الطبقات العليا للجو
يعطي ثاني أوكسيد الكربون وفق تفاعل سريع لينضاف إلى ثاني أوكسيد الكربون المجود في الجو . ُيمتص غاز ثاني أوكسيد الكربون ( سواء المحتوي على الكربون المستقر 12C و13C أو الكربون المشع دون تمييز) ليدخل هذا الكربون في تركيب الكائنات الحية نباتية كانت أم حيوانية . حوالي 1950 أثبت الكيميائي الأمريكي W Libby أن كل الكائنات الحية تتميز بنفس نسبة الكربون 14 أي: كل كتلة m = بالنسبة لحيوان أو نبات غير حي ( جدع شجرة مقطوع ، صدفات أحفورية ، عظام ...) يتوقف ذلك التبادل مع الهواء ليتناقص ثاني أوكسيد الكربون المحتوي على الكربون المشع وفق دالة أسية خلال الزمن من لحظة الوفاة. بمقارنة نشاط عينة من الأحفور بالنشاط لكائن حي يمكن تقدير عمر ذلك الأحفور.
بعد 40 000 سنة لا يبقى سوى 1% من الكربون 14 مما كان يحتويه عندما كان حيا وبالتالي يستحيل تحديد عمر بعد هذه المدة.
خلفت هذه الطريقة جدالا كلاميا جعلت العلماء يشكون في مصداقيتها ويعرف الحادث ب :كفن تورينو
حيث تباين التاريخ المفترض بين القرن الرابع عشر وفق هذه الطريقة وميلاد المسيح وفق طرق أخرى
le suaire de Turin
(*) : نقبل أن هذا الفتت يبقى ثابتا خلال الزمن 1g من المادة الحية لها نشاط إشعاعي بسبب الكربون 14 تتمثل في 13.6 تفتت في الدقيقة ( *) الذي يمثل عمر صفر «un âge zéro ».
Clefs CEA n°14 automne 1989عن :
صورتآصل الكربون
تآصل الكربون النقي يختلف عن تآصل التركيبات الجزيئية الأخرى له.
الثلاث تآصلات المعروفة للكربون هم الكربون الغير متبللر, والجرافيت. والماس. كما تم تصنيع وإكتشلف عدد من ثور التآصل الشاذة الأخرى ومنها الفوليرينات, [أنبوبة كربون دقيقة|أنابيب الكربون الدقيقة]], واللونسداليت.
فى شكله الغير متبلور, يكون الكربون في الأساس جرافيت ولكن لا يتواجد في شكل متبللر كبير. ولكن يتواجد في شكل مسحوق والذى يكون المكون الرئيسي للمواد مثل الفحم, السناج, سخام, كربون منشط.
فى الضغط العادى يأخذ الكربون شكل الجرافيت, وفيه ترتبط كل ذرة مع ثلاث ذرات في مستوى يتكون من شكل سداسي في كل الحلقات. مثل الحلقات الموجودة في الهيدروكربونات الأروماتية. الشكلان المعروفان للجرافيت, ألفا (سداسي) و بيتا (منشور سداسي منتظم), وكلاهما له خواص فيزيائية متطابقة, فيما عدا البناء البللوري. ويحتوى الجرافيت الذى يتواجد بصورة طبيعية على 30 % تقريبا من الشكل بيتا, وعند تصنيع الجرافيت فإنه يحتوى فقط على الشكل ألفا. ويمكن للشكل ألف أن يتحول إلى الشكل بيتا بالمعالجة الميكانيكية ويرجع الشكل بيتا إلى الشكل ألفا عند تسخينه فوق 1000 C °
وبسبب عدم تمركز سحابة-باي, فإن الجرافيت يوصل الكهرباء. الجرافيت مادة طرية ورقاقتها, تفصل كتيرا بالذرات الأخرى, وتمسك مع بعضها البعض عن طريق قوى فان دير فال, وبالتالى فإنها تنزلق بسهولة على بعضها البعض.
وفى الضغوط العالية يكون الكربون صورة من صور تآصله تسمى الماس, والتى ترتبط فيها كل ذرة لأربعة ذرات أخرى. وللماس نفس البناء المكعب للسيليكون والجيرمانيوم, ونظرا لقوة الرابطة بين كربون-كربون, فإنه مع نيتريد البورون متساوي الإلكترونات (BN) أقصى المواد من حيث مقاومة الخدش. التحولات التى تحدث للجرافيت في درجة حرارة الغرفة بطيئة للغاية لأن تلاحظ. وتحت بعض الظروف, يتبللور الكربون لللونسدالايت وهو شكل مشابه للماس ولكن سداسي.
الفوليرينات لها بناء يماثل الجرافيت, ولكن بدلا من الشكل السداسي النقي, فإنها تحتوى على أشكال خماسية (وإحتمال سباعية) من ذرات الكربون, مما يؤدى لإنثناء الطبقات إلى كريات أو إسطوانات. خواص الفوليرينات (تسمى أيضا "كرة بوكي" و "أنبوبة بوكي") لم يتم تحليلها حتى الأن. وكل أسماء الفوليرينات تم تسميتها على شرف بوكوينستر فوللير, مطور قبة جيوديسي والتى تسبه بناء كرة بوكي.
تآصل فقاعة دقيقة تم إكتشافه مؤخرا وهو مغناطيسي حديدي.
صور الكربون المتآصلة تتضمن:
الكربون الغير متبللر
فقاعة كربون دقيقة (]] تم إكتشافه عام [[1997
أنبوبة كربون دقيقة
الماس
فوليرين
جرافيت
أيونسدالايت
سيرافيت
نظام تآصل الكربون يتسع لمدى كبير للغاية.
بين الماس والجرافيت:
الماس أصلب المعادن المعروفة للإنسان, ولكن الجرافيت أيضا من أكثرها طراوة.
الماس مادة كاشطة, بينما الجرافيت مادة مزيتة.
الماس عازل ممتاز للكهرباء,بينما الجرافيت يوصل الكهرباء.
الماس غالبا شفاف, بينما الجرافيت معتم.
الماس له شكل بللوري مكعب, بينما الجرافيت شكله البللورى سداسي.
بين الكربون الغير متبللر والأنابيب الدقيقة:
الكربون الغير متبللر هو من أسهل المواد التى يمكن تصنيعها, بينما كربون الأنابيب الدقيقة يحتاج لنفقات باهظة لتصنيعه.
الكربون الغير متبللر موحد الخواص, ولكن كربون الأنابيب الدقيقة من ضمن أكثر المواد المتباينة الخواص على الإطلاق.
التواجد
يوجد تثريبا 10 ملايين من المركبات المعروفة للكربون, وألاف منها أساسي للحياة وفى غاية الأهمية الإقتصادية. وهذا العنصر وفير في الشمس والنجوم والمذنبات وفى غلاف معظم الكواكب. كم أن بعض النيازك تحتوى على ماسات مجهرية تكونت عندما كان النظام الشمسي لايزال قرص كوكب أول. وبالإتحاد مع العناصر الأخرى, فإن الكربون يوجد في الغلاف الجوي, ويوجد أيضا كمادة مذابة في كل الأجسام المائية. وبكميات قليلة من الكالسيوم, والماغنسيوم, والحديد, فإنه المكون الأساسي في الكربونات, والصخور (الحجر الجيري, والدولميت, والرخام وهكذا). وعند إتحاده مع الهيدروجين, يكون الكربون الفحم, والنفط, والغاز الطبيعي ويطلق عليهم هيدروكربونات.
يوجد الجرافيت بكميات كبيرة في نيو يورك وتكساس بالولايات المتحدة, كما يوجد أيضا في روسيا, والمكسيك, وجرين لاند, والهند.
الماس الطبيعي يوجد في الصخر البركاني كيمبرليت الذى يوجد في إمتدادات وفوهات البراكين القديمة. ومعظم نرسبات الماس توجد في أفريقيا, وخاصة جنوب أفريقيا, ناميبيا, بتسوانا, جمهورية الكونغو. كما يوجد أيضا في القطب الشمالي الروسي, [البرازيل]], وشمال وغرب أستراليا.
المركبات العضوية
أشهر أكاسيد الكربون على الإطلاق هو ثاني أكسيد الكربون CO2. وهو عنصر قليل من مكونات الغلاف الجوي, ويتم إنتاجه وإستهلاكه عن طريق الكائنات الحية. ويقوم ثانى أكسيد الكربون بتكوين حمض الكربونيك (H2CO3) بكميات قليلة في الماء, ولكن مثل معظم مركبات الكربون التى يكون بها كثير من الروابط الأحادية على مع الأكسجين على ذرة كربون واحدة فإنه لا يكون ثابت. وعلى هذا فإنه يكون هناك حالات وسيطة, وخلال هذه الحالات الوسيطة تنتج أيونات الكربونات. وهنام كثير من الأملاح على هيئة كربونات, ومن اهمها الكالسيت. ثانى كبريت الكربون CS2 أيضا من الكربونات المهمة.
ومن الأكاسيد الأخرى أول أكسيد الكربون CO, والأكسيد الغير عادي للكربون C3O2. يتكون أول أكسيد الكربون بالإحتراق الغير كامل, وهو عديم اللون, والرائحة. وتحتوى هذه الجزيئات التى تحتوى على رابطة ثلاثية وهى جزيئات قطبية إلى حد ما, مما يؤدى لميلها للإرباط بجزيء الهيموجلبين, وعلى هذا فإن أول أكسيد الكربون من الغازات السامة. السيانيد CN-, له بناء مماثل ويتصرف مثل أيون الهاليدات, النيتريد (السيانوجين) (CN)2 أيضا متضمن في ذلك.
ومع الفلزات القلوية يكون الكربون إما الكاربيدات C-, أو أسيتيليدات C22-, وهذه تكون مع الميثان والأسيتيلين, وكلاهما حمض ضعيف. وكلهم له سالبية كهربيية 2.5, مثل الكاربوروندوم SiC, الذى يشبه الماس.
سلاسل الكربون
تتكون الهيدروكربونات من سلاسل من ذرات الكربون, مشبعة بذرات الكربون. وتكون الزيوت المتطايرة لها سلاسل قصيرة. بينما الدهون لها سلاسل أطول, والشمع له سلاسل أكثر طولا.
دورة الكربون
فى الظروف العادية من النادر تحول نظير من نظائر الكربون للأخر. وعلى هذا, فإنه ولهدف معين فإن نسبة الكربون. وعلى ذلك فإن العمليات التى تستهلك الكربون يجب أن تحصل عليه من مصدر أخر, وتتخلص منه في مكان أخر. والطرق التى يسلكها الكربون في الطبيعة تسمى دورة الكربون. فمثلا, تسحب النباتات الكربون من الهواء في صورة ثناى أكسيد الكربون وتستخدمه لبناء نفسها. وبعض هذه النباتات تؤكل عن طريق الحيوانات, التى يتنفس بعضها ويطلق ثانى أكسيد الكربون. ودورة الكربون معقدة وليست بسيطة كما قد يبدو في هذا المثال البسيط, فمثلا يذوب بعض ثانى أكسيد الكربون في المحيطات, كما ان النباتات والحيوانات الميتة يمكن أن تتحول إلى أحجار رسوبية, وهكذا.
النظائر
للكربون نظيرين طبيعيين مستقرين هما كربون-12 او 12C ويشكل 98.89% من مجموع الكربون في الطبيعة والنظير كربون-13 او 13C والذي يشكل 1.11% كما ان للكربون نظير غير مستقر يظهر في الطبيعة هو الكربون-14 او14C . يوجد 15 نظير معروف للكربون وأقلهم عمرا 8C الذى يضمحل عن طريق إنبعاث بروتون وإضمحلال ألفا. وله فترة عمر نصف تبلغ 1.98739x10-21 ثانية.
في عام 1961 قام الاتحاد الدولي للكيمياء المجردة والتطبيقية ([IUPAC]) ، بتبنى النظير كربون-12 كأساس لقياس الكتل الذرية.
للكربون-14 له عمر نصف مقداره 5715 عام، وهو يستخدم بشكل كبير لقياس تحديد الزمن إشعاعيا للأخشاب ، علم الآثار، الحفريات.
الإحتياطات
الكربون أمن نسبيا. ولكن إستنشاق السخام بكميات كبيرة يمكن أن يكون خطر. ويمكن للكروبن أن يشتعل في درجات الحرارة العالية للغاية ويحترق بشدة كما في [[حريق ويندسكال].
ونظرا لوجود عدد هائل من مركبات الكربون, بعضها سام للغاية مثل سيانيد CN-, وبعضها أساسي للحياة مثل ديكستروز, ويعضها يمكن يكون الإثنين معا مثل [بثاني أكسيد الكربون]] CO2الإستخدامات:
الكربون مركب ضروري لكل الكائنات الحية المعروفة، وبدونه لم يكن للحياة بالشكل الذي نعرفه ممكنه . الاستخدام الاقتصادي الرئيسي للكربون هو عندما يكون على شكل مركبات هيدروكربونية، من اوضح الامثلة الوقود الاحفوري ، غاز الميثان والنفط الخام، والنفط الخام يستخدم في صناعة البتروكيماويات لانتاج البنزين ، زيت الديزل والكاز ، وذلك عن طريق عملية تقطير مرحلية . كما يشكل النفط المادة الخام التي تصنع منها العديد من المواد الصناعية والتي تشكل اللدائن (البلاستيك) جزءا كبيرا منها .
إستخدامات اخرى
النظير كربون-14 المكتشف في 27 فبراير 1940 ، يستخدم في تقدير عمر الاحافير عن طريق الاشعاع.
بعض كواشف الدخان تستخدم كميات ضئيلة من النظير المشع للكربون وذلك كمصدر للإشعاع المؤين (معظم هذه الكواشف تستخدم نظير من نظائر الأمريكيوم)
الجرافيت يمزج بمادة طينية لصناعة 'رصاصة' اقلام الرصاص.
الماس يستخدم لاغراض الزينة ، كما يدخل في ادوات الحفر والقص لقساوته العالية جدا.
يضاف الكربون إلى الحديد لإنتاج الفولاذ.
يستخدم الكربون كمنظم للتفاعلات النووية في المفاعلات.
يستخدم مسحوق الجرافيت الذي يعاد قولبته كفحم للطبخ ، اقلام رسم واستخدامات اخرى.
يستخدم الفحم في الطب على شكل اقراص او مسحوق لامتصاص المواد السامة من الجهاز الهضمي .
الخواص الكيميائية والبنائية للفوليرينيس (احد اشكال الكربون)، والتي تكون على شكل انابيب متناهية الدقة (تقاس بالنانومتر) مؤهلة للإستخدام في التكنولوجيا المتناهية الصغر ( تكنولوجيا النانو ) الناشئة.
ودمتم بخير.........
'>
