عنصر كيميائي · صفحة مرجعية
6C

كربون

كربون عنصر كيميائي عدده الذري 6 ورمزه C. يقع في الدورة 2، المجموعة 14 ضمن القطاع p. حالته المرجعية عند درجة حرارة الغرفة هي صلب، وتوزيعه الإلكتروني [He] 2s2 2p2.

العدد الذري6
الكتلة الذرية القياسية[12.0096, 12.0116]
المجموعة14
الدورة2
القطاعp
التوزيع الإلكتروني[He] 2s2 2p2
البنية الإلكترونية

ما الذي يتحكم في كيميائه؟

التوزيع الإلكتروني لـكربون هو [He] 2s2 2p2. يحدد توزيع الإلكترونات في الأغلفة وتحت المستويات الخارجية كيفية تكوين الذرة للروابط وحالات الأكسدة الأكثر احتمالاً.

لفهم التفاعلية يجب قراءة التوزيع الإلكتروني مع موقع العنصر في الجدول الدوري. فهما يوضحان إلكترونات التكافؤ والحجب الإلكتروني وحجم الذرة وميلها إلى فقد الإلكترونات أو اكتسابها أو مشاركتها.

الأشكال الكيميائية

المركبات والأيونات والمواد

يُكوّن كربون أنواعاً مختلفة من المواد بحسب بنيته الإلكترونية وبيئته الكيميائية. قد تكون الأكاسيد والهاليدات والهيدريدات والسبائك أو المركبات التساهمية مهمة، وتحدد حالة الأكسدة البنية ونوع الروابط والتفاعلية.

السلوك الفيزيائي

الحالة وتحولات الطور

الحالة المرجعية عند درجة حرارة الغرفة هي صلب. الكثافة المدرجة هي 1.821 g/cm³. يمكن أن تغير الضغوط والنقاوة والبنية البلورية والمتآصلات القيم المقاسة، لذلك تبقى شروط القياس جزءاً مهماً من قراءة البيانات الفيزيائية.

الوجود والاستخدامات

أين يوجد كربون وكيف يُستخدم؟

عملياً يظهر كربون في تطبيقات مرتبطة بـجزيئات الحياة، غرافيت، ألماس ومواد مركبة. وقد تأتي الخاصية المستغلة من العنصر النقي أو سبيكة أو مركب أو نظير محدد، لذلك تبقى الصورة الكيميائية مهمة عند تفسير الاستخدام الحقيقي.

عملياً

أمثلة على استخدامات حقيقية

جزيئات الحياة

يشكل الكربون الهياكل الجزيئية للبروتينات والكربوهيدرات والدهون والأحماض النووية وعدد هائل من المركبات الحيوية.

غرافيت

يُستخدم الكربون في صورة الغرافيت عندما تكون الموصلية الكهربائية أو التشحيم أو مقاومة الحرارة مطلوبة.

ألماس

يُستخدم الألماس مادة كاشطة وأداة قطع لأن شبكته التساهمية ثلاثية الأبعاد تمنحه صلابة استثنائية.

مواد مركبة

يُستخدم كربون في المواد المركبة للجمع بين خفة الكتلة والصلابة والقوة ومقاومة الحرارة أو خواص مستهدفة أخرى.

الموقع الدوري

ماذا تخبرنا العناصر المجاورة؟

يقع كربون في الدورة 2 والمجموعة 14. العناصر المجاورة المعروضة هي: بورون؛ نيتروجين؛ ألومنيوم؛ سيليكون؛ فوسفور. يسمح هذا الموقع بمقارنة حجم الذرة وطاقة التأين وحالات الأكسدة واتجاهات الروابط مباشرة مع العناصر القريبة في الجدول الدوري.

بيانات مرجعية

الخواص الفيزيائية والذرية

التصنيفلافلز متعدد الذرات
الحالة عند درجة حرارة الغرفةصلب
الأغلفة الإلكترونية2 · 4
الكثافة1.821 g/cm³
نقطة الانصهار—
نقطة الغليان—
الكهرسلبية على مقياس باولنغ2.55
طاقة التأين الأولى1 086 kJ/mol
الألفة الإلكترونية121.8 kJ/mol

تصف القيم العنصر أو الذرة المتعادلة حيثما ينطبق ذلك. وقد تعتمد البيانات الفيزيائية على المتآصل والضغط والنقاوة وظروف القياس.

التاريخ

الاكتشاف والتعرّف

عُرف كربون أو استُخدم منذ العصور القديمة. وقد سبقت الاستفادة من المواد المحتوية عليه ظهور المفهوم الحديث للعنصر الكيميائي، لذلك لا يمكن اختصار تاريخه في لحظة اكتشاف واحدة.

النظائر والكتلة الذرية

كيف يغير تركيب النظائر القيم؟

تُعطى الكتلة الذرية القياسية لـكربون على شكل المجال [12.0096, 12.0116]. يمكن أن تختلف نسب النظائر بين العينات الطبيعية، لذلك قد يخفي رقم عشري واحد اختلافاً حقيقياً بين المواد.

لـكربون نظير مستقر واحد على الأقل. تمتلك جميع النظائر العدد نفسه من البروتونات، لكنها تختلف في عدد النيوترونات وبالتالي في الكتلة الذرية.

السلامة

المناولة والتعرض

تعتمد مخاطر كربون على الصورة الكيميائية والجرعة وطريق التعرض. قد تختلف التأثيرات الحيوية والبيئية للعنصر الحر وأيوناته ومركباته اختلافاً كبيراً، ولذلك يجب الرجوع إلى بيانات سلامة المادة المحددة.