المپياد جهاني شيمي
 کربن: از باکی‌بال تا نانولوله‌ها
کربن: از باکی‌بال تا نانولوله‌هازنگ تفريح شيمي
بخش دوم

 

 کربن۱۴ یک عنصر رادیواکتیو است که باستان‌شناسان به وسیله‌ی آن، قدمت اشیای تاریخی آلی را به دست می‌آورند. کربن۱۴ به طور طبیعی در اتمسفر وجود دارد. گیاهان این ایزوتوپ را در هنگام تنفس جذب کرده و سپس عمل فتوسنتز یا غذاسازی را انجام می‌دهند.

 

حیوانات گیاه‌خوار از این گیاهان تغذیه می‌کنند و حیوانات گوشت‌خوار هم حیوانات گیاه‌خوار را می‌خورند. به این ترتیب کربن۱۴ رادیواکتیو وارد چرخه‌ی طبیعت شده است. نیمه عمر کربن۱۴ ۵۷۳۰ سال است. یعنی پس از ۵۷۳۰ سال، میزان اولیه‌ی این ایزوتوپ نصف می‌شود و در واقع نیمی از آن به ایزوتوپ‌های دیگری واپاشی می‌شود. 

 

 

 

 

از آنجایی که جانداران پس از مرگشان دیگر کربن۱۴ دریافت نمی‌کنند، باستان‌شناسان با مطالعه‌ی میزان کربن۱۴ باقیمانده در بقایای آن‌ها، می‌توانند تشخیص دهند که چند نیمه عمر از مقدار اولیه‌ی کربن۱۴ گذشته و چند وقت است که این جاندار مرده است. این روش برای اشیای ساخته شده از چوب هم به کار می‌رود. 
 
 
 
جالب است بدانید: 
 
 نام کربن از واژه‌ی لاتین «کربو» به معنای زغال‌سنگ اقتباس شده است.
 
 الماس سخت‌ترین و گرافیت یکی از نرم‌ترین مواد موجود در طبیعت هستند. تفاوت این دو ماده فقط در ساختار بلوری آن‌هاست. 
 
 
 
 
 کربن حدوداً ۰.۰۳۲ درصد از وزن کل پوسته و گوشته‌ی بیرونی کره‌ی زمین را شامل می‌شود. این میزان چیزی حدود ۱۰۰ میلیارد تن است.
 
 کربن‌دی‌اکسید که ترکیبی از یک اتم کربن و دو اتم اکسیژن است، حاصل سوختن سوخت‌های فسیلی است و میزان آن در اتمسفر ۰.۰۴ درصد تخمین زده می‌شود.
 
 کربن‌مونواکسید ترکیب یک اتم کربن و یک اتم اکسیژن است که بسیار سمی بوده و تنفس آن منجر به مرگ می‌شود. مولکول‌های این گاز به حامل‌های اکسیژن خون (هموگلوبین) می‌چسبند و اجازه‌ی رسیدن اکسیژن به بافت‌های بدن را نمی‌دهند.
 
پژوهش‌های فعلی:
کربن عنصری است که همیشه تحت بررسی و پژوهش بوده است. اما این به معنای دانستن همه چیز درباره‌ی کربن نیست. ممکن است عنصری که نیاکان ما از آن به عنوان زغالسنگ استفاده می‌کردند، در تکنولوژی‌های آینده و ساخت مواد جدید برای نسل‌های بعدی کلیدی و ضروری باشد. 
 
در سال ۱۹۸۵ ریک اسمالی (Rick Smalley) و روبرت کرل (Robert Curl) از دانشگاه رایس شکل جدیدی از کربن را کشف کردند. آن‌ها با تبخیر گرافیت به وسیله‌ی لیزر مولکول جدیدی را ساختند که اتم‌های آن تماماً کربن بودند. این مولکول شبیه یک توپ فوتبال بود و از ۶۰ اتم کربن تشکیل شده بود. کاشفان این مولکول در ابتدا نام آن را باکمینسترفولرن (buckminsterfullerene) گذاشتند. امروزه این مولکول با نام «باکی‌بال» شناخته می‌شود.
 
سازندگان باکی‌بال (buckyball) موفق شدند جایزه‌ی نوبل شیمی سال ۱۹۹۶ را از آن خود کنند. در سال ۲۰۰۹ مقاله‌ای در ژورنال اطلاعات شیمیایی و مدلسازی منتشر شد که در آن از تأثیر باکی‌بال در پیشگیری از گسترش ایدز صحبت شده بود. هم اکنون محققان شیمی پزشکی در تلاشند تا بتوانند داروها را وارد باکی‌بال‌ها کنند و به این وسیله آن‌ها را دقیقاً به محل مورد نظر عفونت یا تومور برسانند و از آسیب رساندن به سلول‌های سالم پیشگیری کنند. این پژوهش‌ها هم اکنون در دانشگاه‌های کلمبیا و رایس جریان دارند. 
 
 
 
 
از زمان کشف باکی‌بال به بعد، مولکول‌های گوناگونی از اتم‌های کربن ساخته شدند. به چنین مولکول‌هایی نام کلی فولرین اطلاق می‌شود. مهم‌ترین فولرین‌ها اتم‌های بیضی شکل باکی‌اگ (buckyegg) و نانولوله‌های کربنی (carbon nanotubes) هستند که خواص رسانندگی شگفت‌انگیزی دارند. دنیای عنصر کربن هنوز هم مملؤ از کشفیات تازه است. در سال ۲۰۱۰ محققان ژاپنی و امریکایی موفق شدند برای ایجاد نوعی پیوند تازه میان کربن‌ها با استفاده از عنصر پالادیوم، جایزه‌ی نوبل شیمی را دریافت کنند. 
 
 
 
 
احتمالاً یکی از جالب‌ترین موادی که امروزه پژوهش‌های زیادی را به خود اختصاص داده، گرافن است. گرافن یک مولکول ورقه‌ای کربن با ضخامت فقط یک اتم کربن است. گرافن یکی از سخت‌ترین مواد موجود در صنعت است، اما انعطاف‌پذیر و فوق‌العاده سبک است. همچنین رسانندگی الکتریکی گرافن از مس بیشتر است. 
 
 
 
 
تولید انبوه گرافن در حال حاضر چالشی پیش روی محققان است. اگر راهی پیدا شود که بتوان طی آن، گرافن را به نحوی مقرون به صرفه به تولید انبوه رساند، به زودی شاهد مصارف روزافزون آن در تکنولوژی خواهیم بود. اشیایی را تصور کنید که منعطف، نشکن و در عین حال به نازکی یک ورقه‌ی کاغذ هستند.  شکل‌های مختلف کربن از الماس و زغال سنگ گرفته تا نانولوله‌های کربنی و گرافن، همگی برای تسهیل زندگی ما بسیار سودمند و ضروری هستند.
 

منبع: 
 

منابع مفید:

1395/3/5لينک مستقيم

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 المپياد شيمي

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد شيمي
 پيوندها
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  1860
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  1860