کربن عنصری شیمیائی در جدول تناوبی با نشان C و عدد اتمی ۶ است. کربن عنصری غیر فلزی و فراوان، چهارظرفیتی و دارای چندین دگرشکل است. چنین کربنی همسانگرد و مانند شیشه محکم است. لایه‌های گرافیت آن مانند کتاب مرتب نشده‌اند، بلکه مانند کاغذ خرد شده می‌باشند.
الیاف کربن شبیه کربن شیشه‌ای می‌باشند. تحت مراقبتهای ویژه (کشیدن الیاف آلی و کربنی کردن) می‌توان لایه‌های صاف کربن را در جهت الیاف مرتب کرد. هیچ لایه کربنی در جهت عمود بر محور الیاف قرار نمی‌گیرد. نتیجه الیافی با استحکام بیشتر از فولاد می‌باشد. کربن در تمامی جانداران وجود داشته و پایه [شیمی آلی] را تشکیل می‌دهد. همچنین این غیرفلز ویژگی جالبی دارد که می‌تواند با خودش و انواع زیادی از عناصر دیگر پیوند برقرار کند (تشکیل دهنده بیش از ده میلیون ترکیب). در صورت ترکیب با اکسیژن تولید دی اکسید کربن می‌کند که برای رویش گیاهان، حیاتی می‌باشد. در صورت ترکیب با هیدروژن ترکیبات مختلفی بنام هیدرو کربنها را بوجود می‌آورد که به شکل سوختهای فسیلی، در صنعت بسیار بنیادی هستند. وقتی هم با اکسیژن و هم با هیدروژن ترکیب گردد، گروه زیادی از ترکیبات را از جمله اسیدهای چرب را می‌سازند که برای حیات و استر، که طعم دهنده بسیاری از میوه‌ها است، ضروری است. ایزوتوپC-۱۴ به طور متداول در سن یابی پرتوزایشی کاربرد دارد.
دگرشکل‌های کربن
- الماس، سخت‌ترین کانی شناخته شده و دارای بالاترین سرعت صوت و رسانایی گرمایی در میان مواد
- گرافیت، یکی از نرم‌ترین مواد است که در نوک مداد از ان استفاده شده است.
- فولرن، مولکول‌هایی در حد بیلیونیوم متر هستند و اشکال مختلفی دارند.
دوده چراغ از سطوح کوچک گرافیت تشکیل شده. این سطوح بصورت تصادفی توزیع شده، به همین دلیل کل ساختمان آن همسانگرد (ایزوتروپیک) است.
اشکال
کربن به دلایل زیادی قابل توجه‌است. اشکال مختلف آن شامل یکی از نرم‌ترین (گرافیت) و یکی از سخت‌ترین (الماس) مواد شناخته شده توسط انسان می‌باشد. افزون بر این، کربن میل زیادی به پیوند با اتمهای کوچک دیگر از جمله اتمهای دیگر کربن، داشته و اندازه بسیار کوچک آن امکان پیوندهای متعدد را بوجود می‌آورد. این خصوصیات باعث شکل گیری ده میلیون ترکیبات کربنی شده‌است. ترکیبات کربن زیر بنای حیات را در زمینمی‌سازند و چرخه کربن – نیتروژن قسمتی از انرژی تولید شده توسط خورشید و ستارگان دیگر را تأمین می‌کند.
تولید کربن
کربن در اثر مهبانگ (انفجار بزرگ آغازین) حاصل نشده، چون این عنصر برای تولید نیاز به یک برخورد سه مرحله‌ای ذرات آلفا (هسته اتم هلیم) دارد. جهان در ابتدا گسترش یافت و به چنان به سرعت سرد شد که امکان تولید آن غیر ممکن بود. به هر حال، کربن درون ستارگانی که در رده افقی نمودار H-R قرار دارند، یعنی جائی که ستارگان هسته هلیم را با فرایند سه‌گانه آلفابه کربن تبدیل می‌کنند، تولید شد.
کاربردها
کربن بخش بسیار مهمی در تمامی موجودات زنده‌است و تا آنجا که می‌دانیم بدون این عنصر زندگی وجود نخواهد داشت (به برتر پنداری کربن مراجعه کنید). عمده‌ترین کاربرد اقتصادی کربن، فرم هیدروکربنها می‌باشد که قابل توجه‌ترین آنها سوختهای فسیلی، گاز متان و نفت خاماست. نفت خام درصنعت پتروشیمی برای تولید محصولات زیادی از جمله مهم‌ترین آنها بنزین،گازوئیل و نفت سفید بکار می‌رود که از طریق فرایند تقطیر در پالایشگاههابدست می‌آیند. از نفت خام مواد اولیه بسیاری از مواد مصنوعی، که بسیاری از آنها در مجموع پلاستیک نامیده می‌شوند، شکل می‌گیرد.
دیگر کاربردها
- ایزوتوپ C-۱۴ که در ۲۷ فوریه ۱۹۳۰ کشف شد در سن یابی کربن پرتوزا مورد استفاده‌است.
- گرافیت در ترکیب با خاک رس به‌عنوان مغز مداد بکار می‌رود.
- الماس جهت تزئین ونیز در مته‌ها و سایر کاربردهایی که سختی آن مورد استفاده‌است کاربرد د ارد.
- برای تولید فولاد، به آهن کربن اضافه می‌کنند.
کربن در میله کنترل در واکنشگاه‌های اتمی بکار می‌رود.
- گرافیت به شکل پودر و سفت شده به‌عنوان زغال چوب برای پخت غذا، در آثار هنری و موارد دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- قرصهای زغال چوب در پزشکی که به صورت قرص یا پودر وجود دارند برای جذب سم از دستگاه گوارشی مورد استفاده‌اند.
خصوصیات ساختمانی و شیمیایی فولرن به شکل ریزتیوب کربن، کاربردهای بالقوه امیدوار کننده‌ای در رشته در حال شکل گیری نانوتکنولوژی ذارد.
فهرست مطالب:
انواع پیوندها
پیوندهای یونی
پیوندهای کووالانسی سیگما
پیوندهایی که کمبود الکترون دارند
پیوندهای غیرمستقر در سیستم های چند هسته ای
تشکیل پیوندهای داتیو با مشارکت اوربیتالهای d
پیوندهای یونی کربن-فلز
قاعده 18 الکترونی
روش دهنده زوج الکترون
روش لیگاند خنثی
و...
اورپوینت کامل و جامع با عنوان پیوند کربن-فلز در 81 اسلاید