الكربون

الكربون من أهم العناصر الكيميائية وتستعمله الصناعات في أنواع كثيرة من السلع المنتجة. وتعتمد الكائنات الحية بأجمعها على الكربون، إذ لا حياة بدون الكربون. ومع ذلك فإن نسبة الكربون في قشرة الأرض تقل عن 0,03%.
صور الكربون
يوجد الكربون النقي في الطبيعة في شكلالماس، والجرافيت الذي يستعمل في صناعة بعض أنواع أقلام الرصاص. وكلا النوعين كربون نقي، ويختلفان في التركيب البلوري. وهناك شكل آخر للكربون يسمى الكربون غير المتبلر أو اللاشكلي، يتكون من حبيبات تشبه الجرافيت، ولكنها متناهية في الصغر بحيث لايمكن رؤيتها إلا من خلال المجهر.
وللماس والجرافيت أهمية كبرى في الصناعة، ولكن معظم الكربون المستعمل في الصناعة يأتي من الكربون اللاشكلي. ويتكون كلٌّ من الكربون اللاشكلي والرماد عند حرق أو تسخين المواد التي تحتوي على الكربون في جو ليس به من الأكسجين مايكفي لاحتراق المواد احتراقًا كاملا.
وإذا أحرقت ـ على سبيل المثال ـ مواد نفطية مثل الزيت أو الغاز الطبيعي في كمية محدودة من الهواء، يتكون مسحوق أسود من الكربون اللاشكلي يطلق عليه اسم السناج أو أسود الكربون. ويسمى السناج أيضًا سخام (هباب) المصباح وهباب الغاز وهباب القناة. ويُستخدم السناج في صناعة المطاط والطلاء.
يتكون الفحم الحيواني أو فحم العظام بتسخين العظام دون تعريضها للهواء. ويصنع فحم الحطب بتسخين الحطب في جو ليس به من الهواء مايكفي لاحتراق الحطب احتراقًا كاملاً. وتستعمل الأنواع المختلفة من الفحم لإزالة اللون الأسمر من السكر، ولتنقية الهواء من الشوائب والروائح الكريهة. ويستخدم الفحم أيضًا وقودًا للطهو.
يستخرج فحم الكوك ـ الذي يستعمل في صنع الفولاذ ـ بتسخين الفحم الحجري في غياب الأكسجين، بنفس طريقة استخراج فحم الحطب. ويستعمل الأسود العاجي الذي ينتج من تسخين العاج ـ أحيانًا خضابًا في مواد الطلاء.
أماكن وجود الكربون
توجد معظم كميات الكربون في حالة اتحاد كيميائي مع عناصر أخرى. فثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء ـ على سبيل المثال ـ مركَّب كيميائي من الكربون والأكسجين. وتشمل المركبات الأخرى التي تحتوي على الكربون مواد، مثل الحجر الجيري وكربونات الكالسيوم، وبعض أنواع الوقود مثل الفحم الحجري والنفط. وتتكون الأنسجة الحية لجميع الحيوانات والنباتات من مركبات الكربون. ويوجد أكثر من مليون مركب كيميائي للكربون معروفة لدى العلماء.
تتحد هذه المركبات بعضها ببعض لتكون مواد كربونية تكاد لا تحصى. وما الكيمياء العضوية (وهو اللفظ الذي يطلق على دراسة المواد التي تنتجها الكائنات الحية أو التي تستخدمها) إلاّ دراسة لمركبات الكربون في المقام الأول.
خواص الكربون
يختلف شكل الكربون النقي اختلافًا كبيرًا وفقا لنوع التركيب البلوري للذرات. ففي الماس، تنتظم ذرات الكربون في هيكل مترابط مما يجعل الماس إحدى أكثر المواد المعروفة متانة وصلابة، ولذلك يستعمل الماس لقطع المواد المتينة الأخرى. أما الجرافيت فهش، ناعم الملمس إلى درجة مكنت من استعماله بكثرة لتزييت أو تزليق الأجزاء المتحركة من الآلات. فذرات الكربون الموجودة به مرصوصة في شكل طبقات، تجعل من انزلاقها جيئة وذهابًا بعضها فوق بعض أمرًا ميسورًا.
ولايتفاعل الكربون كيميائيا في درجة الحرارة العادية، ولكن مركباته تتحد بسهولة مع العناصر والمركبات الأخرى. ولا يذوب الكربون النقي في أي مذيب عادي. وفي درجات الحرارة العليا، يتحد الكربون كيميائيًا مع الأكسجين، والكبريت وبعض الفلزات وعناصر مجموعة الهالوجينات. ويكوِّن الكربون أيضًا مركبات عضوية كثيرة تحتوي عادة على الهيدروجين وعناصر أخرى كثيرة.

يرمز للكربون كيميائيا بالحرفC. ولا ينصهر الكربون ولكنه يتسامى في درجة حرارة 3,500°م، أي يتحول رأسًا من حالة الصلابة إلى الحالة الغازية. والعدد الذري للكربون 6، ووزنه الذري 12,011. وقد اتخذ أهم نظير للكربون ـ وهو كربون 12 ـ معيارًا للأوزان الذرية عام 1961م، وخصص رقم 12,000 وزنًا له.
ويستخدم الجيولوجيون نظيرًا مشعًا للكربون، وزنه 14، لمعرفة أعمار الأشياء القديمة.