كربون (C)

الاكتشاف والتاريخ

تاريخ الاكتشاف: 1789 · Antoine Lavoisier

اشتقّ لفظ كربون carbon من اللفظ اللاتيني carbo والذي يعني الفحم، في حين أنّ اللفظ الفرنسي charbon يعني الفحم النباتي. بالمقابل فإنّه في اللغة الألمانية يسمّى Kohlenstoff، والتي تعني مادّة الفحم. يعدّ الكربون أحد أقدم العناصر اكتشافاً، وكان معروفاً على شكل سناج أو على شكل فحم نباتي بالنسبة للحضارات الأولى للبشريّة، ويعتقد أنّ الصينيّون كانوا أوّل من عرف الكربون على شكل ألماس، وذلك حوالي 2500 سنة قبل الميلاد. في سنة 1722، أظهر رينيه أنطوان فيرشو دي ريومور أنّه يمكن تحويل الحديد إلى فولاذ من خلال امتصاص مادّة، لم يعرف حينها أنّها الكربون، وفي سنة 1772، بيّن أنطوان لافوازييه أنّ الألماس هو شكل من أشكال الكربون؛ وذلك عندما قام بحرق عيّنات من الفحم النباتي والألماس، وأظهر أنّها لا تنتج بذلك أيّ ماء، وأنّ المادّتين تطلقان نفس الكميّة من ثنائي أكسيد الكربون لكلّ غرام. وفي سنة 1779، أظهر كارل فلهلم شيله أنّ الغرافيت، والذي كان يُظنّ أنّه شكل من أشكال الرصاص، ما هو إلّا أحد أشكال الكربون، وأنّه مم

الاستخدامات والتطبيقات

إنّ استخدامات الكربون متنوّعة وذلك على اختلاف الأشكال المتوفّرة من المتآصلات كالغرافيت أو الألماس أو غيرها. تعدّ مركّبات الكربون العضويّة أكثر المركّبات دخولاً في أشكال الحياة اليوميّة من النواحي الحيويّة والتطبيقيّة، كما أنّ لمركّبات الكربون اللاعضويّة مثل الكربيدات تطبيقات صناعيّة مهمّة. يستخدم الغرافيت مع الغضار في تركيب لبّ أقلام الرصاص المستخدمة في الكتابة والرسم، كما يستخدم الغرافيت كمزلّق وكخضاب وفي صناعة الزجاج. من التطبيقات المهمّة أيضاً للغرافيت دخوله في تركيب الأقطاب الكهربائيّة المستخدمة في البطاريّات الجافّة، كما أنه له العديد من التطبيقات الكهربائيّة في مجال الطلي الكهربائي وفي تركيب المحركّات الكهربائيّة. من التطبيقات الأخرى للغرافيت استخدامه كمهدّئ للنيوترونات في المفاعلات النوويّة. يستخدم الفحم النباتي كمادّة للرسم في بعض الأعمال الفنيّة، بالإضافة إلى استخدامه من أجل تحضير المأكولات المشويّة. أمّا الألماس فيستخدم كمادّة للزينة كأحد المجوهرات، بالإضافة إلى استخدام الألماس

النظائر

للكربون نظيرين مستقرّين ومتوفّرين طبيعيّاً، وهما كربون-12 12C وكربون-13 13C. يشكّل الكربون-12 ما مقداره 98.93% من الوفرة الطبيعيّة للكربون على الأرض، في حين أنّ الكربون-13 يشكّل نسبة 1.07% المتبقيّة. يزداد تركيز 12C في المواد الحيويّة لأنّ التفاعلات الكيميائيّة الحيويّة لها تمييز للكربون-12 على حساب الكربون-13. قام الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) سنة 1961 باعتماد النظير كربون-12 كأساس للكتلة الذريّة، بالتالي فإنّ وحدة الكتل الذريّة تعادل 1/12 من كتلة النظير 12C. يستخدم النظير 13C في تجارب الرنين المغناطيسي النووي (NMR) من أجل تعيين الارتباط في ذرات الكربون في المركّبات العضويّة. هناك نظير مشع متوفّر طبيعياً للكربون، وهو كربون-14 14C، والذي يوجد في كمّيّات نزرة على سطح الأرض بتراكيز تصل إلى جزء في التريليون (1012)، أي ما يعادل (0.0000000001%)، وذلك في الغلاف الجوي للأرض أو في الترسّبات السطحيّة، خاصة في الخثّ والمواد العضويّة الأخرى. يبلغ عمر النصف لهذا النظير المشع 5730