KARBON

Alm. Kohlenstoff (m), Fr. Carbone (m), İng. Carbon. Sembolü C, bileşikleri tabiatta çok geniş alana dağılmış olan metalik olmayan kimyâsal bir element.Özellikleri: Karbon, element hâlinde kömür, grafit ve elmas olarak üç şekilde bulunur. Bunlara karbonun allotropları denir. Bunlardan elmas, saf karb...

Bu başlıkla ilgili :
Alm. Kohlenstoff (m), Fr. Carbone (m), İng. Carbon. Sembolü C, bileşikleri tabiatta çok geniş alana dağılmış olan metalik olmayan kimyâsal bir element.
Özellikleri: Karbon, element hâlinde kömür, grafit ve elmas olarak üç şekilde bulunur. Bunlara karbonun allotropları denir. Bunlardan elmas, saf karbon olup kristal yapıya sâhiptir. Diğer ikisi safsızlık ihtivâ edip amorf yapıdadır. Meselâ, kömürün menşei bitkilerdir. Bu yüzden kömürde bitkiden gelen maddeler bulunmaktadır. Karbonun atom numarası altıdır. Değerlik elektronu dörttür. En dış yörüngesinde bulunan 4 elektrondan ikisi, 2s2 orbitalinde, diğer ikisi de 2p2 orbitalindedir. Diğer elementlerle bağ yaparken 2s orbitalinde bulunan bir elektron boş olan 2p orbitaline geçercesine hareket eder. Böylece aynı özellikte dört tâne çiftleşmemiş elektron meydana gelir.
Bunların enerji seviyeleri aynıdır. Bu davranış Sp3 hibridizasyonu olarak adlandırılır.
3500°Cde sublime olmaya başlayan karbon, 3550°Cde erir ve 4827°Cde kaynar. Grafit hâlindeki karbonun yoğunluğu 2,26 g/cm3tür. Oda sıcaklığında kolay kolay reaksiyona girmez ve suda hemen hiç çözünmez. Gerekli sıcaklığa geldiği zaman hava oksijeni ile okside olarak (yanarak) karbondioksid verir. Grafit ve elmasın yanması kömürün yanmasından daha yüksek sıcaklıkta olur.
Karbonun, kütle numaraları 10 ilâ 16 arasında olan altı tâne izotopu vardır. 12C ve 13C izotopları kararlıdır. Tabiatta bulunan karbonun % 98,89u 12C ve % 1.11 de 13C izotopudur. 14C radyoaktif izotopu da kararlılığa çok yakındır. Çünkü yarılanma müddeti 3770 yıldır. Arkeolojik araştırmalarda bu izotoptan yararlanılır. 12C izotopu elementlerin atom ağırlıklarının hesaplanmasında bir temel kabûl edilmiştir.
Bulunuşu: Tabiatta karbon çok çeşitli olarak her yerde bulunur. Elementer olarak, kömür ve grafit yataklarında ve çeşitli bileşikler hâlinde petrol yataklarında bulunur. İnsan, hayvan ve bitki gibi bütün canlıların büyük bir kısmı karbon bileşiklerinden meydana gelmiştir. Organik bileşiklerin temel maddesi karbondur. Anorganik bileşiklerden en çok karbonat bileşiklerinde bulunur. Mermer, dolomit ve kireç taşları birer karbonat bileşikleridir.
Karbon bileşikleri: Karbon atomu elektron almaya veya vermeye, yâni iyonik bileşik yapmaya yatkın değildir. Bu yüzden iyonik bileşikleri pek kararlı değildir. Bâzı reaksiyonlarda ortaya çıksalar bile hemen aksi yüklü iyonlarla bağ meydana getirirler. Karbon atomları oktede varmak için bağ yapmayı tercih ederler. Bu bağlar diğer atomların yaptığı bağlara nispetle daha sağlamdırlar. Bu yüzden uzun zincirler meydana getirmektedirler.
İşte bu sebeptendir ki karbon bileşiklerinin sayısı diğer bütün elementlerin meydana getirdiği bileşiklerin on misli kadardır. Karbon bileşiklerinin sayısı üç milyona ulaşmış olup, gün geçtikçe de çoğalmaktadır.
İki sınıf karbon bileşiği vardır:
a) Organik bileşikleri: Bu bileşikler kovalent bileşikler olup elementleri bir arada tutan kuvvet elektron bağlarıdır. Karbon dört bağ yapar. Bu bağlar karbonlar ve diğer elementler arasında olabilir. Organik
bileşikler düz zincir, dallanmış veya halkalı şekilde olabilirler. Düz ve dallanmış zincirler hâlinde olan organik bileşiklere alifatik bileşikler denir. Bunlardan da yalnız karbon ve hidrojenden meydana gelmiş olanlarına hidrokarbonlar denir. Bunların en basidi metandır. Metan, karbonun dış yörüngesinde bulunan dört çiftleşmemiş elektronun, hidrojen atomlarının elektronları ile bağlanmasından meydana gelmiştir. Burada kurulan bağların arasındaki açı 109°28dir.
Eten (Etilen) (C2H4) doymamış hidrokarbonların en basiti olup karbonlar arasında çift bağ vardır. Bu çift bağlardan biri esas bağ olup sigma bağı da denir ve iki karbon atomunu bir arada tutmaya yarar. Diğer bağa, sekonder veya pi bağı denir ve kimyâsal etkilemelere karşı hassastır. Bu bağdan dolayı doymamış hidrokarbonlar kimyâsal olarak aktiftir.
Etende (asetilen) (HC=CH), karbonlar birbirlerine üç bağla bağlı olup, her bir karbonda birbirinden 180° ayrı olan birer hidrojen atomu bağlıdır. Karbonlar arasındaki üç bağdan biri sigma, ikisi pi bağıdır. İki pi bağından dolayı kimyâsal etkilemelere karşı gâyet duyarlıdır.
Aromatik bileşiklerin en basit üyesi benzen olup, halkalı yapıya sâhiptir ve altı karbonludur. Karbonlar arasında sigma ve pi bağları vardır. Pi bağı muayyen (belirli) karbonlar arasında lokalize olmayıp rezonans hâlindedir. Bu yüzden benzen formülü:
FORMÜL VAR!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! (1)
şeklinde gösterilir.
İçteki halka pi elektronlarını temsil eder. Yâni bu durumu:
FORMÜL VAR!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! (2)
şeklinde de ifâde etmek mümkündür.
Benzen pi elektronuna sâhib olduğu halde elifatik doymamışlar (etilen, asetilen) gibi reaksiyon vermez.
b) Anorganik karbon bileşikleri: Çok miktardaki anorganik karbon bileşikleri arasında en bilinenleri karbondioksit, karbon monoksit, karbon disülfür, karbonatlar, siyanürler ve karbitlerdir.

2. Alternatif : karbon

Kimyasal bir eleman, Sembolü C, atom numarası 6, atom ağırlığı 12.010 dur. Tabiatta bileşikler halinde çok bulunur. Buna karşılık element halde çok az vardır. Saf karbon, elmas ve grafit halde bulunur. Maden kömürü, bileşimleri pek kompleks olan karbon bileşiklerinin karışımından ibarettir. Tabiatta çok bol miktarda bulunan karbon bileşikleri, bitki ve hayvanların vücut yapılarında vardır. Bu sebeple, karbon bileşiklerine “organik bileşikler” adı verilir. Karbon bileşiklerinden, kimyanın bir şubesi olan “Organik kimya” da söz edilir. Karbonun 500.000 den fazla bileşiği, organik kimyanın konusunu meydana getirir. Element halde karbon, elmas ve grafit halinde bulunur. Elmas ve grafit, ayni elementin iki ayrı şekli olduğundan bu iki şekle birbirinin “allotropu” da denir. Karbon, elmas ve grafitin dışında amorf (şekilsiz) halde bulunur. Bitki ve hayvan vücudunu meydana getiren bütün maddelerde karbon bulunduğundan, bunların yanması ile karbonun bir kısmı kömür yada şekilsiz karbon halinde kalır. Kok, odun kömürü, hayvan kömürü aktif kömür, ise amorf karbonun değişik şekilleridir.Değişik şekilleri olmakla beraber, karbonun hepsinin eşit bir özelliği vardır. Bu maddelerin hepsi pratikçe ergimez ve buharlaşmaz. Bu maddeler, yalnız karbon atomlarından meydana gelmiştir. Bu sebeple, ağırlıklarında bir değişiklik olmaksızın, bir halden diğer hale geçebilirler. (Teknikte bu özellikten istifade edilerek, kok, kuvars tozu ile elektrik fırınlarında ısıtılır ve grafit elde edilir).


Karbon, yüksek sıcaklıklarda oksijen ile birleşerek karbon monoksit ve karbondioksiti meydana getirir. Metal oksitlerden de ısı yardımı ile oksitleri alarak metalleri açıkta bırakır. Bu bakımdan teknikte en tanınmış indirgenlerden biridir .

3. Alternatif : karbon

Oksijen, hidrojen ve azot ile birlikte karbon, yalnız yerkabuğunun değil, canlı maddenin de temel öğelerinden biridir. Gerçekten de karbon olmadan hiç bir canlı yaşamını sürdüremez.

Canlılar Dünyası

İster hayvanlar, ister bitkiler, ister yalnız mikroskopla görülebilen basit bakteriler olsun, canlı madde (kemikler, sinirler, kaslar, saplar, yapraklar) daima karbon, oksijen, hidrojen ve azottan oluşur. İnsan vücudu da, bazı maden tuzları ve su ile birlikte bu dört elementten meydana gelmiştir. Hayvansal ya da bitkisel beslenme yoluyla aldığımız kar: bönün bir kısmı solunum sırasında karbondioksit gazı halinde yeniden atmosfere atılır. Daha sonra bu gaz bitkilerin klorofili tarafından soğurulur ve besinler yoluyla yeniden bize döner.

Mineraller Dünyası

Mineraller dünyasında karbonun önemi, canlı madde için taşıdığı önemden hiç de aşağı kalmaz. Saf haldeyken doğada, düzenli geometrik kristaller ya da amorf, yani rasgele şekiller halinde bulunabilir.

Kristalleşmiş karbon bildiğimiz elmastır; çok sert olan bu değerli taş hem kuyumculukta, hem de sanayide kullanılır (camların kesilmesi). Daha yumuşak olan grafitten kurşun kalemlerin içindeki yazıcı uçlar yapılır. Amorf ya da şekilsiz karbon, birtakım yabancı maddelerle karışarak, bitkisel maddelerin ayrışmasından doğan çeşitli kömür türlerini meydana getirir. Kalsiyum ile birleştiği zaman, ev yapımında kullanılan inşaat taşlarının bileşimindeki kireçtaşını verir.

Karbon 14

Karbon 14 radyoaktif olan, yani zaman içinde yavaş yavaş parçalanarak yok olan bir karbon izotopudur. Bütün canlılarda çok az miktarda karbon 14 bulunur. Canlı ölünce bu element yavaş yavaş parçalanır ve beslenme yoluyla yeniden alınmadığı için oranı durmadan azalır. Bu nedenle fosillerin yaşının belirlenmesinde çok hassas âletlerle fosillerdeki karbon 14 oranını ölçmek en güvenilir yoldur.

Karbonmonoksit

Tıpkı karbondioksit gibi karbonmonoksit de karbon ve oksijenden oluşur, ancak bileşimdeki bu iki elementin oranları karbondioksittekinden daha değişiktir. Karbon monoksit, iyi çekmeyen bazı sobalardan, fabrika bacalarından, otomobil motorlarından yayılan son derece zehirli bir gazdır. Sigara dumanında yüzde 3 oranında bulunur. Kokusuz oluşu bu gazı daha da tehlikeli yapar. Belli bir miktarı aştığı zaman kanın alyuvarlarındaki hemoglobini yok ederek ölüme yol açar.

4. Alternatif : Karbon

Karbon, doğada yaygın bulunan ametal kimyasal element. Evrende bolluk bakımından altıncı sırada yeralan karbon, kızgın yıldızlarda hidrojenin termonükleer "yanmasında temel rol oynar.Dünyada hem doğal halde, hem de başka elementlerle bileşik halinde bulunan karbon, ağırlık olarak yerkabuğunun yaklaşık % 0,2'sini oluşturur. En arı (katışıksız) biçimleri elmas ve grafittir; daha düşük arılık derecelerinde madenkömürünün, kokkömürünün ve odunkömürünün bileşeni olarak bulunur. Atmosferin yaklaşık % 0,05'ini oluşturan ve bütün doğal sularda erimiş olarak bulunan karbon dioksit, kireçtaşı ve mermer gibi karbonat mineralleri, kömürün,petrolün ve doğal gazın başlıca yapıtaşları olan hidrokarbonlar, en bol bulunan bileşikleridir. Karbon, bilinen elementlerin en çok yönlü olanıdır.Bileşiklerin % 94'ü (4 milyondan çoğu) karbon içerir. Yaşamın dayandığı temel işlevleri yerine getirmek için yeterli çeşitlilikte ve karmaşıklıkta düzenlemeler oluşturarak başka elementlerle birleşme yeteneği, yalnızca karbonda vardır. Belirli karbon bileşikleri, canlılardaki maddenin yaklaşık % 18'ini oluşturur (geri kalanı çoğunlukla sudur). Bu bileşikler, canlı hücrelerin planı olarak, hücre yapımında kullanılan yapıtaşları olarak işlev görürler. Yakıt işlevi gören başka karbon bileşikleri de, yeşil bitkilerde ışılbi reşimle sürekli olarak yenilenir. Organizma öldüğü zaman, çevreyle karbon alışverişi durur ve geriye kalan radyoaktif karbon-14 izotopu miktarı,biyolojik kökenli maddelerin yaşını belirlemekte kullanılabilir. Kalkınmış ülkelerin ekonomilerinin büyük bir bölümü, karbon içeren yakıtların, plastiklerin, kimyasal maddelerin, dokumaların ve ilaçların işlenmesine ve üretimine dayanır. Karbon temelli sentetik bileşiklerin üretilmesi ve kullanılması, birçok ülkede yaşama düzeyini derinlemesine etkilemiştir.

Özellikleri

thumbSimgesi C, atom sayısı 6, atom ağırlığı 12,011 olan karbon, periyodik çizelgenin IVA grubunda silisyum, germanyum, kalay ve kurşun elementleriyle birlikte yeralir. Bu elementlerin en hafifi ve en az metalik olanıdır. Periyodik çizelgedeki başka birçok grubun tersine, IVA grubu elementleri, kimyasal bakımdan birbirinden çok farklıdır; grubu temsil edici davranışı en az gösteren de karbondur. Karbonun en bol bulunan izotopu, doğal karbonun % 98,89'unu oluşturan karbon-12'dir. Tam olarak 12 dalton (atom kütlesi birimi) değerinde olan bu izotop, atom ağırlığı konusunda uluslararası standart olarak kullanılır. Doğal karbonun % 1,11'ini oluşturan kar-bon-13, ikinci kararlı izotoptur. Karbonun beş radyoaktif izotopu bilinmektedir; bunlardan karbon-14 (yarılanma süresi 5 730 yıl) en kararlı ve en yararlı olanıdır. Bağlar. Serbest karbon atomunun 1s kabuğunda iki elektron, 2s ve 2p kabuklarındaysa bağ oluşturmaya hazır dört değerlik elektronu bulunur. Metallerden ve ametallerin birçoğundan farklı olarak, karbonda bağ oluşumu genellikle iyonik değil, kovalent (ortaklaşa) niteliktedir. Bunun nedenlerinden biri, karbonun atom sayısının küçük olması, bu nedenle de, atom çekirdeğine yakın olan değerlik elektronlarını çok sıkı tutmasıdır. Ayrıca, bir karbon atomunun kararlı bir iyon haline gelmesi için dört elektron alması ya da yitirmesi gerekir: Bu da oldukça büyük enerji isteyen bir olaydır. Ortaklaşa bağlanmada, her karbon atomu, değerlik elektronlarını karşılıklı olarak başka atomlarla paylaşır. Karbon bileşiklerinin çoğunda, bitişik bir atom, 1 -3 arasında elektron verir; buna karşılık karbon da eşit sayıda elektron katkısı yapar ve tek, çift ya da üçlü bağ oluşur..

Elmas

Ana madde Elmas thumbArı elmas, bilinen en sert maddedir. Renksiz ve saydam olmasına karşın, başka minerallerle arılığı bozulduğu zaman, pastel renklerden mat siyaha kadar uzanan çeşitli renklerde bulunabilir. Elmas, kimyasal bakımdan eylemsizdir; ama yüksek sıcaklıklarda havada yanması sağlanabilir. Isıyı iyi iletmez ve elektrik yalıtkanıdır. 1955'e kadar, yanardağ kökenli doğal yataklar 1 tek elmas kaynağıyken, o tarihten bu yana aletlerde ve pikap iğnelerinde kullanılan elmaslar, grafitin yüksek basınçlara ve sıcaklıklara uğratılmasıyla yapay olarak üretilmektedir (mücevher niteliğinde elmaslar bu yolla elde edilemez). Elmasın özellikleri, bütünüyle birbirine kenetlenmiş dörtyüzlü karbon atomlarının oluşturduğu billur yapısından kaynaklanır; bu atomların her biri, en yakın dört komşusuna ortaklaşa bağlanmıştır. Karbon-karbon bağının olağanüstü dayanıklılığı ve ortaklaşa bağlarla kenetlenmiş yapısı, elmasın sert ve eylemsiz olmasını sağlayan nedenlerdir.

Grafit

thumbGrafit çok daha değişiktir. Yumuşak, yağlı, kağıtta iz bırakan, siyah renkli bir katı maddedir. Grafit, yağ haline getirilip makinelerde, çalışan parçaların birbirine sürtünürken aşılmasını azaltmak ya da engellemek amacıyla yağlayıcı olarak kullanılır. Kurşun kalemlerin içindeki uç da, içine kil katılarak biraz sertleştirilmiş grafittir. Grafitin elde edildiği başlıca yerler Sri Lanka, Sibirya, Kuzey Amerika ve Meksika'dır. Grafit yapay olarak da hazırlanabilir; bunun için kokkömürünün çok yüksek sıcaklıklarda işlenmesi gerekir. Grafit çok yüksek sıcaklıklara dayanabilir, ayrıca çok iyi bir elektrik iletkenidir. Bu nedenle, çamaşır makinesi ve elektrikli süpürge gibi aygıtlardaki elektrik motorlarının fırçaları grafitten yapılır. Son dönemlerde, uzay kapsüllerinin ısı kalkanlarının yapımında da grafitten yararlanılmaya başlanmıştır. Hem elmas, hem de grafit kristal yapılıdır, ama kristalleri farklı biçimlerdedir. Aynı maddenin değişik kristal biçimlerine allotrop denir; allotrop sözcüğü değişik biçim anlamında Yunanca iki sözcükten gelir. Elmas ve grafit, karbonun allotroplarıdır. Elmasta her karbon atomu, dört başka karbon atomuna bağlanarak üç boyutlu katı bir yapı oluşturur; grafitte ise karbon atomları, üst üste yığılmış geniş, yassı levhalar oluşturacak biçimde, iki boyutlu düzlemde birbirlerine bağlanmıştır. Bu levhalar birbirlerinin üzerinden kolayca kayar; grafitin iyi bir yağlayıcı olma özelliği de bundan kaynaklanır. Grafitin kağıt üzerinde iz bırakmasının nedeni de, bu ince atom levhalarının grafitten ayrılarak kağıdın üzerinde birikmesidir. Karbonun öteki biçimlerinin, belirgin, kendilerine özgü bir yapısı ya da biçimi yoktur.

Odunkömürü

Odunkömürü hafif, gözenekli siyah ya da koyu gri renkli bir maddedir; odunun havasız ortamda yakılmasıyla elde edilir. (Karbonun bir başka allotropu olan odun kömürüne ilişkin ayrıntılı bilgi KÖMÜR maddesinde verilmiştir.)

Karbon karası

Karbon karası ise gazyağı, terebentin, benzen ya da mum gibi maddelerin havasız az ortamlarda yandıklarında çıkardıkları istir. Karbon karası katışıksız, yumuşak, siyah renkli bir tozdur; yağla karıştırılarak matbaa mürekkebi, boya ve ayakkabı cilasında kullanılır. Ayrıca otomobil ve bisiklet lastiklerinin yapımında, aşınmaya karşı daha dayanıklı kılmak amacıyla karbon karasından yararlanılır.

Kemik kömürü

Odunkömürünün katışıklı bir türü de, yalnızca yüzde 10 oranında karbon içeren kemik kömürü'dür. Kemik kömürü, hayvan kemiklerinin iyice kırılıp havasız ortamda yakılmasıyla elde edilir. Kemik kömürü herhangi bir sıvı ile ısıtıldığında, sıvını rengini yok eder, bu nedenle sanayide renk giderici olarak kullanılır. Örneğin, şeker bu yolla arıtılır. Çay emik kömürü ile kaynatıldığında tamamen renksiz hale gelir.

Fulleren

thumb Karbonun yapay bir allotropudur (C60).

Kokkömürü

Kokkömürü, kömürün havasız ortamda, yüksek sıcaklıklarda yakılmasıyla elde edilir. Kokkömüründeki karbon oranı yaklaşık yüzde 90'dır. Karbon gerek kömür, antrasit ve kokkömürü olarak, gerek bileşik halde bulunduğu ağaç ve petrol olarak çok önemli bir yakıttır. Karbon ve oksijen bileşikleri birbirleriyle çok kolay birleşir. Çinko, demir, kalay ya da kurşun oksitler gibi metal oksitleri karbon ile birlikte ısıtıldığında, karbon metal oksitteki oksijenle birleşir ve geriye katışıksız metal kalır. Bu indirgenme tepkimesinden sanayide yararlanılır.

Karbon bileşikleri

Doğada en bol bulunan karbon bileşikleri, karbon dioksit, tebeşir (kalsiyum karbonat) gibi metal karbonatları ve karbonun hidrojenle birleşerek oluşturduğu hidrokarbonlardır.

Hidrokarbonlar

Ana madde Hidrokarbonlar En basit hidrokarbon, bataklık gazı da denilen metan gazıdır; bu maddenin temel yapısı, ortadaki bir karbon atomunu çevreleyen dört hidrojen atomundan oluşur. Sibirya'da ya da Kuzey Denizi'nde yeraltından çıkarılan doğal gazın başlıca bileşiği metan gazıdır. Metanın kimyasal formülü CH4 biçimindedir. Eğer dört karbon atomu birbirine bağlanırsa bütan gazı oluşur. Bütanın kimyasal formülü de C4H10'dur. Mutfaklarda kullanılan tüp gaz, bütan gazıdır. Metandaki hidrojen atomlarının yerine klor atomları geçirilirse, bir zamanlar önemli bir anestezik olan kloroform bileşikleri ve değerli bir kimyasal çözücü olan karbon tetraklorür oluşur. Metan molekülüne bir oksijen atomu bağlanırsa, ortaya bir tür alkol çıkar. Karbon ile oksijenin oluşturduğu iki basit bileşik vardır: Karbon dioksit (CO2) ve karbon monoksit (CO). Her ikisi de gaz halindedir; ilki havada bulunur ikincisi ise çok zehirlidir. Dünyanın pek çok yerindeki petrol yataklarından çıkarılan ham petrol, rafineriler de işlenerek, değişik uzunluktaki karbon zincirinden oluşan maddeler elde edilir; bu maddelere petrol türevleri denir. Ağır, kalın ya da ince bütün yağlar hidrokarbondur. Karbon atomlarının hidrojenle doyurulmamış, yani tümüyle doldurulmamış olduğu hidrokarbon dizileri de vardır. bu dizilerin birinde karbon atomları birbirine çift bağ ile bağlanmıştır; bu tür hidrokarbonların en basit örneği etilen'dir. Üç bağlı karbon atomlarını içeren doymamış hidrokarbonlar dizisinin ilk üyesi de asetilen gazıdır. Kömürün damıtılmasıyla elde edilen kalın, siyah renkli bir sıvı olan kömür katranından da önemli bir hidrokarbon dizisi oluşturulur. Bu dizinin ilk ve en basit üyesi benzen'dir. Benzen, bir halka biçiminde birbirine bağlanmış altı karbon atomu içerir. Bu dizide bulunan pek çok hidrokarbon, bitkilerden salınanlara benzeyen kokular yaydıklarından aromatik hidrokarbonlar olarak adlandırılırlar. Parfümler, en aza bir benzen halkası içerir. Güvelere karşı kullanılan naftalin, birbiriyle birleşmiş iki halkadan oluşur.
karbon bilgisi için webde arama yapın.

İlgili Olabilecek Başlıklar: