بخش اول
کربن یک عنصر شگفت‌انگیز است. نوعی از چیدمان اتمی این عنصر، آن را تبدیل به گرافیت نرم می‌کند و با تغییر نحوه‌ی چیدمان اتمی، می‌توان آن را به الماس تبدیل کرد، یعنی سخت‌ترین ماده‌ای که در طبیعت یافت می‌شود. کربن همچنین یک عنصر کلیدی برای شکل‌گیری حیات بر روی کره‌ی زمین است، ماده‌ی اولیه‌ی رنگدانه‌های خالکوبی است و پایه و اساس موادی مانند گرافن را تشکیل می‌دهد. گرافن که از فولاد سخت‌تر و از لاستیک منعطف‌تر است، از جمله موادی است که در تکنولوژی‌های نوین استفاده‌های زیادی دارد.
کربن۱۲ نوع متداول کربن است که ۹۹ درصد فراوانی دارد. کربن۱۳ حدود یک درصد در طبیعت یافت می‌شود و کربن۱۴ که مقادیر آن ناچیز است، اما در تعیین قدمت اشیای آلی بسیار استفاده می‌شود.
مهمترین دادههای عنصر کربن عبارتند از:
عدد اتمی (تعداد پروتون‌‌ها در هسته): 6 نماد اتمی (در جدول تناوبی): C وزن اتمی (جرم متوسط اتم): ۱۲.۰۱۰۷ حالت فیزیکی در دمای اتاق: جامد چگالی: ۲.۲۶۷۰ گرم بر سانتی‌متر مکعب نقطه‌‌ی ذوب: ۳۵۵۰ درجه‌‌ی سانتی‌گراد نقطه‌‌ی جوش: ۳۸۰۰ درجه‌‌ی سانتی‌گراد (تصعید) تعداد ایزوتوپ‌‌ها (اتم هایی از یک عنصر با تعداد متفاوت نوترون): ۱۵ ایزوتوپ، که ۲ ایزوتوپ آن پایدار هستند رایج‌‌ترین ایزوتوپ ها: کربن۱۲ و کربن۱۳
براساس دادههای مرکز اخترشناسی و ابررایانش سوینبرن (Swinburne Center for Astrophysics and Supercomputing)، کربن ششمین عنصر فراوان در عالم است و نخستین بار در قلب ستاره‌ها در فرآیندی به نام سه‌گانه‌ی آلفا شکل گرفته است.
در ستاره‌های پیر تقریباً تمامی هیدروژن مصرف شده و به هلیوم تبدیل می‌شود. هر هسته‌ی هلیوم دو پروتون و دو نوترون دارد. در دماهای بسیار زیاد، یعنی چیزی بیش از ۱۰۰ میلیون کلوین، هسته‌ی اتم‌های هلیوم با هم ترکیب شده و هسته‌ی ناپایدار بریلیوم را می‌سازند که چهار پروتون دارد. پس از اینکه این فرآیند به اندازه‌ی کافی تکرار شد و تعداد بریلیوم‌ها زیاد شد، این بار هسته‌های بریلیوم با هسته‌های هلیوم ترکیب می‌شوند و هسته‌ای که به عنوان فرآورده تولید می‌شود، حاوی شش پروتون و شش نوترون است. به این ترتیب یک هسته‌ی کربن۱۲ تولید می‌شود.
کربن یک عنصر الگوساز است. می تواند به شکل زنجیره‌ی کربنی درآید و به عنوان پلیمر استفاده شود. کربن به دلیل آرایش الکترونی‌اش می‌تواند با چهار اتم دیگر پیوند برقرار کند. تعداد الکترون‌های لایه‌ی ظرفیت هر اتم تعیین می‌کنند که اتم مذکور چند پیوند می‌تواند برقرار کند. در مورد اتم کربن، لایه‌ی ظرفیت که می‌تواند هشت الکترون را در خود جای دهد، به خودی خود چهار الکترون دارد. به همین دلیل می‌تواند به چهار اتم دیگر پیوند برقرار کند و الکترون ظرفیتی آن‌ها را به اشتراک بگیرد. کربن همچنین می‌تواند به جای برقراری پهار پیوند، سه یا دو پیوند برقرار کند که محکم‌تر هستند و به پیوندهای دوگانه یا سه‌گانه مشهورند.
بر اساس دادههای وبسایت شرح شیمی (Chemistry Explained)، کربن عنصری بنیادی است که تا کنون حدود ۱۰ میلیون ترکیب از آن کشف شده است. دانشمندان حدس می‌زنند که سنگ بای ۹۵ درصد از ترکیب‌های شناخته شده عنصر کربن باشد. دلیل اصلی این امر، توانایی اعجاب‌انگیز کربن در برقراری پیوند با سایر عنصرها است. این ویژگی کربن را به عنصری ضروری برای زندگی تبدیل کرده است.
کشف کربن تاریخ معینی ندارد. انسان‌های ماقبل تاریخ کربن را به شکل زغالسنگ می‌شناختند. هنوز پس از گذشت قرن‌ها، زغالسنگ یکی از مهمترین منابع انرژی بشر است و ۳۰ درصد کل انرژی مورد نیاز انسان‌ها را تأمین می‌کند. زغال سنگ همچنین در تولید فولاد به کار می‌رود. گرافیت، یکی دیگر از اشکال کربن است که در صنعت به عنوان روان‌کننده کاربرد وسیعی دارد.
منبع:
منابع مفید: