Son Haberler

Karbon Nedir? (Özellikleri, Kullanımı, Döngüsü)

-
Eylül 7, 2022
Karbon Nedir? (Özellikleri, Kullanımı, Döngüsü)

Karbon; adını çok dinlememize karşın tesirini ve işlevini çok öğrenmediğimiz elementlerdendir. Yaşamımızda ekmek ve su kadar ehemmiyetli bir maddedir.

Karbon Nedir? Özellikleri, Kullanımı, Döngüsü

Karbon, tüm hayvansal ve nebatsal maddelerin temel bileşenlerindendir. Kömür, elmas, grafit, doğalgaz, fosil yakıtlar gibi ehemmiyetli maddeler temel olarak karbonun bir formudur. Karbonun diğer elementlerden değişik özgün bir yapısı vardır. Karbon döngüsü canlı hayatının devamını ve ekolojik balansı sağlar.

Karbonun geçmişi ile alakalı net bilgiler bulunmuyor. Ancak antik çağlardan beri öğrenilen ve kullanılan bir madde. Karbonun kömür, elmas ve grafitin bir formu olduğu çok daha önceki tarihlerden beri öğreniliyor. İngiliz kimyacı Harry Kroto, 1960 ve 70’li senelerde karbonun atomu ve bileşikleri alakalı çok ayrıntılı çalışma, deney ve araştırmalar yaptı. Günümüze kadar yapılan deney ve araştırmalar neticeyi da karbonun insan yaşamı için ne denli ehemmiyetli bir element olduğu ortaya çıkarıldı.


Kimyevi Yapısı ve Özellikleri

Tabiatta yaygın olarak bulunan ametal bir element olan karbonun kimyevi simgeyi “C”dir. Atom numarası 6, atom ağırlığı 12,011’dir. 3727 derecede erir, 4830 derecede kaynar. Karbon, periyodik element cetvelinde 4-A grubunda yer bir elementtir. Silisyum, germenyum, kalay ve mermi gibi elementlerle aynı gruptadır. Bu gruptaki elementlerin temsil edici işlevi vardır ve kimyevi formları diğer elementlerden değişiktir.

Tabiatta saf olarak ve değişik elementlerle bileşik halinde bulunabilir. Dört milyondan fazla bileşik; başka bir deyişle bileşiklerin takribî yüzde 95’i karbon kapsar. Çok rakamda organik bileşiğin temel maddesidir. Elmas ve grafit en katışıksız, kristalin, element karbon formlarıdır. Maden kömürü, kok kömürü, odun kömürü gibi bileşenler ise daha az katkılı karbon bileşikleridir.

Karbon, yerkabuğunun yüzde 0,2’sini ihtiva eder. En bol bulunan elementler arasında altıncı sıradadır. Atmosferde hacim olarak yüzde 0,03 oranında karbondioksit olarak bulunur. Natürel sularda ulaşım olarak bulunan karbonatlar ve hidrokarbonlar en bol bulunan karbon bileşikleridir. Kireçtaşı gibi bir hayli mineral, dolomit yatakları, mermer, istiridye kabuğu, deniz yatakları ve karbonatlar bir karbon içeriğidir.

Natürel karbonun 5 adet radyoaktif izotopu bulunuyor. Radyoaktif izotoplar arasında en istikrarlı olan “C12” izotopudur. Karbonun yüzde 98,89’unu oluşturan “C12” izotopu, karbonun en bol bulunan izotopudur. Atom ağırlığı mevzusunda beynelmilel standart olarak kullanılan bu izotop, atom kütlesi üniteyi olarak “12 dalton” kıymetindedir.

Karbonun metal ve ametal elementlerden ufaladığı ehemmiyetli bir fark da, iyonik değil kovalent bağ oluşturmasıdır. Karbonun allotroplarından kristal şekli en ehemmiyetlileri ise, elmas, grafit, fullerenler ve kömürdür. Kömür; karbonun apaçık, kendilerine özgün bir yapısı olmayan “amorf karbon” cinsinde bir maddedir. 

Karbonun bileşikleri, allotropları ve yapıları ile alakalı dikkat sürükleyen bazı noktaları sıralayalım:

Karbon, oksijen ve azotla çok değişik biçim ve sıralamalarda binlerce değişik madde ve bileşik oluşturabilir.
Karbonun birbiri arkasına dizilerek çok kolay zincir oluşturması en ehemmiyetli özelliğidir.
Elmas, karbon ve karbon bağlarının yapısı ve dayanıklılığı nedeniyle sert ve eylemsizdir.
Grafit, karbonun en yaygın allotropudur. Yağlı ve iz vazgeçen özelliği nedeniyle mermi kalem içlerinde ve uçlarında, yağlarda kullanılır.
Grafitten özel usullerle elde edilen nanometre boyundaki tüplere “nanotüp” ismi verilir. Bu tüpler yüksek duyarlı dedektör üretiminde kullanılır.
Renksiz elmas öğrenilen en sert maddeyken, siyah renkli grafit yumuşaktır.
Tabiatta en bol bulunan karbon bileşikleri metal karbonlarıdır. Bunlara misal olarak; karbondioksit, kalsiyum karbonat animoasit, kömür ve tebeşir gösterilebilir.
Element karbon; ağırdır, sulandırılmış asitler, bazlar ve organik çözücülerde erimez.
Karbon; potasyum nitrat gibi oksitleyici maddelerle melitik asidi oluşturur. Yüksek sıcaklıklarda bazı metallerle karbürleri alana getirir.
Ham petrolden üretilen petrol türevleri, karbon zincirinden oluşan maddelerdir.
Hidrokarbonlar, karbonun hidrojenle oluşturduğu bileşiktir. Metan gazı veya bataklık gazı en kolay hidrokarbondur. Metan gazı, doğalgazın başlıca bileşiğidir. Tam yağlar hidrokarbondur.
Karbondioksit ve karbonmonoksit, karbonun oksijenle yaptığı en kolay bileşiklerdir. İkisi de gazdır ve karbonmonoksit zehirlidir. Mars’ın yüzde 96’sı karbondioksit kapsar.
Kok kömürü yüzde 90 oranında karbon kapsar. Kok kömürü ve mangal kömürleri amorf karbondur.
Saf karbon, şekerin havasız civarda ısıtılarak ayrıştırılması neticeyi elde edilir.
Hücre çeperi, ağaç kabuğu, yumurta akı, göz merceği gibi organik yapılar karbon kapsar.


Bazı Karbon Terimleri

Karbon bileşiklerinin kimileri ehemmiyetli işlevler görür. Bu bileşiklerden ve bazı karbon terimlerinden de azıcık bahsedelim:

Fullerenler: Karbonun suni allotroplardır.Beşgen, altıgan ve yedigen kristaller kapsayabilir. “Buckminstefuleren” veya “Buckyballs” isimleri ile de öğrenilir. 60 karbon atomundan alana gelen bir moleküldür. “Karbon60” veya “C60” olarak da belirlenir. Yarıçapı 1 nanometredir. Uzaydaki seyyaremsi bir bulutsuda fullerenlerin varlığı tespit edilmiştir. Dünya dışında varlığı ispatlanmış en büyük moleküllerdir.

Karbon siyahı karası: Katışıksız, siyah bir tozdur. Çok ince tanecikli elementer karbondur. Bu taneciklerin çapı 25-400 milimikron miktarında olabilir. Gaz ve akışkan haldeki hidrokarbonların az yanmasıyla elde edilir veya petrolün bütün yanmaması haline verilen isimdir. Pigmentlerde, mürekkeplerde ve kauçuk ve lastik yapımında kullanılır. Kullanılan mahsule eskimeye karşı direnç kazandırır. 

Faal karbon: Odun, kömür, kemik, yağ mahsulleri, fındık ve pirinç kabukları gibi elde edilen karbonların muhtelif harekâtlardan geçirilmesi neticeyi elde edilir. Ehemmiyetli bir adsorbandır. İç gözenekleri geniştir. İnsan sıhhatine hasar vermez. Toz, granüle ve pelet olarak üretilebilir. Adsorban: Zehirli madde moleküllerinin yüzeyine yapışan ve emilmesini yasaklayan madde

Karbonat: Bir organik bileşik veya metalin karbonik asitle tepkini neticeyi oluşan maddedir. Metallerle tepkini neticeyi kalsiyum karbonat gibi tuzlar oluşturur. Organik neticeyi de difenil karbonat veya dietil karbonat formları alana kazanç.

Karbonmonoksit: İnorganik bir bileşiktir. Gaz veya akışkan halde olabilir; kokusuz ve renksizdir. Yanıcıdır, alevi mor renklidir. Zehirli ve patlayıcı bir gazdır. İçki ve benzenle iyi, suda az çözünür. Özel çelik yapımında kullanımı yaygındır.

Karbondisülfür: İnorganik bir bileşiktir. Saf hali kokusuzdur, diğer formlarının da ağır bir kokusu vardır. Parlak, renksiz veya sarımsı bir akışkandır. Çok yanarsa patlar, sürtünmeyle alevlenebilir.

Karbontetraklorür: Buğuyu havadan 5 kat daha ağır, klorlanmış, renksiz, tatlı, kokulu hidrokarbon bir akışkandır. Suda çözünmez. Patlayıcı değildir. Solunması halinde zehirleyebilir. Soğutucularda kullanımı yaygındır.


Nerelerde Kullanılır?

Karbon, sanayinin bırakılmaz bir maddesidir. Gelişmiş ülkelerin ekonomilerinin gelişmişlik seviyeleri; karbonlu bileşikler kapsayan mahsuller, yakıtlar, kimyevi maddeler ve ilaçların üretilmesi ve işlenmesi ile irtibatlıdır. Karbon bileşikli sentetik mahsuller, ülkelerin ekonomik gelişimlerinde ehemmiyetli rol oynar.

Demir-çelik sektöründe kullanımı yaygındır. Yüksek fırınlarda demir madeninin indirgenmesinde kullanılır. Karbondioksit meşrubatları karbonatlanmasında, karbonmonoksit metalürjide indirgeyici olarak kullanılır. Karbon fiber, dayanıklı ve hafif kompozit bir malzemedir; otomotiv ve uçak sanayisinde ehemmiyetli bir mahsuldür.

Karbon kullanılan ve kapsayan bazı sektör ve mahsuller şunlardır: Matbaa mürekkebi, demir alaşımlarının işlenmesi, çelik sanayisi, nükleer tepkimelerin hakimiyeti, lastikler, plastikler, boya pigmentleri, yağ ve türevleri, mermi kalemler, enerji santralleri…


Karbon Döngüsü Nedir?

Hayatın devamı için yeterli spektrum ve karışıklıkta tertip etmeler oluşturan ve yüz binlerce bileşik oluşturma mahareti olan tek element karbondur. Öyle ki, karbon kapsayan bileşiklerden kimileri, canlıların yüzde 18’ini oluşturur. Bu bileşikler canlı hücrelerin yapıtaşıdır. Karbon; oksijen, hidrojen, azot, kükürt ve fosfor başta olmak üzere bazı elementlerle beraber canlı yaşamını ve yaşamın devamı için zorunlu bir maddedir.

Genel olarak karbon atomlarının kimyevi, fiziksel ve jeolojik gibi bazı süreçler sonunda atmosferde, sularda, denizlerde ve yeryüzündeki dolaşımına “karbon döngüsü” ismi verilir. Karbon döngüsü, hayatın devamı için hayati ehemmiyette bir hadisedir. Bu döngünün kaynağı atmosferde ve su kaynaklarında çözünmüş olan karbondioksittir. Atmosfer havaküre, hidrosfer suküre, litosfer taşküre, biyosfer canlı küre arasında asıllaşan karbon döngüsü; hayatın en ehemmiyetli süreci olan fotosentez vakasının ana oyuncuyudur. Sıcaklıkların fazla düşmesine ve yükselmesine mani olarak abuhavasal ve ekolojik denge de sağlar.

Atmosferdeki karbondioksit ölçüsünün çoğalması “sera tesiri” dediğimiz gidişata yol açar. “Sera gazı” ismi de verilen bu gidişat, karbon döngüsünün işleyişini negatif tesirler. Ormanlardaki ağaçların kesilmesi, orman yangınları, sanayide ve erişim taşıtlarında kullanılan kömür ve fosil yakıtlar gibi etrafı negatif etkileyen uygulamalar sera gazı tesirine yol açar ve karbon balansı bozulur. Böylece buzullar erir, deniz seviyesi yükselir ve abuhavalar değişir.