المواد الكيميائية الكربونية

2008 كتاب المعرفة – العلم والتكنولوجيا

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الكيمياء

يعد الكربون عنصراً استثنائياً. يتألف الألماس، وهو من أقوى الأشكال المعروفة، من الكربون، وكذلك الأمر بالنسبة للفحم الحجري والجرافيت (الرصاص) الموجود في أقلام الرصاص.

يعمل الكربون على تشكيل المركبات بسهولة بسبب تركيبه الذري.

تكون المركبات إما عضوية (أي تحتوي على ذرات كربون) أو غير عضوية

يوجد أكثر من مليون من مركبات الكربون المعروفة.

يظهر الكربون النقي في أربعة أشكال طبيعية : الألماس، والجرافيت، والسخام، والفحم. وهنالك أيضا شكل مصنع خاص يسمى فيوليرين. يمكن للجرافيت أن يتمدد إلى أنسجة طويلة تسمى بأنسجة الكربون.

يمتلك نسيج الكربون قوة مقاومة تفوق قوة الفولاذ بأربع مرات. ويمكن مزجه مع مواد الراتينج البلاستيكية لصناعة مواد مركبة صلبة وخفيفة.

 

تعد الفيوليرينات جزيئات تحوي ما بين 32 إلى 600 من ذرات الكربون المرتبطة مع بعضها في شكل كروي.

تصنع المواد البلاستيكية من مركبات الكربون مع جزيئات صغيرة (تتألف بشكل رئيسي من ذرات الكربون والهيدروجين) تترابط مع بعضها لتشكل سلاسل طويلة.

تسمى الجزيئات الصغيرة بالمونمرات، والسلاسل الطويلة بالبوليمرات. تصنع المواد البلاستيكية المختلفة باستخدام أشكال مختلفة من المونمرات.

يصنع البولي إيثالين البلاستيكي من تركيب الآلاف من جزيئات مونمر إيثين التي تترابط لتكون سلاسل البوليمر. يستخرج الإيثين من النفط.

تعتبر المواد النفطية سوائل عضوية تحترق بسهولة ولا تنحل في الماء. يصنع النفط الخام أو البترول أساساً من الهيدروكربونات.

وتحتوي تلك المركبات على ذرات الكربون والهيدروجين فقط، وهي حتى الآن المجموعة الأكبر من مركبات الكربون.

 

يزود النفط الخام، الذي يتشكل من الرواسب الموجودة في باطن الأرض وأعماق البحر، أكثر من نصف احتياجات العالم من الطاقة وهو يستخرج بواسطة معدات نفطية توضع في البحر. ويتفكك النفط إلى مواد أبسط في مصفاة النفط.

غالباً ما تصنع المركبات العضوية المعقدة عن طريق مزج اثنين أو أكثر من المركبات مع بعضها حتى يمكن للتفاعل الكيميائي أن يحدث. يمكن فعل ذلك على نطاق صغير في مختبر.

تجعل المواد البلاستيكية المتينة التخلص منها أمراً صعباً، لذلك طور العلماء طرقاً يمكن من خلالها إضعافها (تحليلها) عن طريق الضوء أو البكتيريا.

ومن ناحية أخرى، مازال العالم يواجه مشاكل متزايدة بسبب النفايات البلاستيكية.

 

تواجدت معظم ذرات الكربون منذ بداية تكوين الأرض من خلال عملية تسمى دورة الكربون في الطبيعة والتي تدور بصفة مستمرة خلال الحيوانات والنباتات والهواء الجوي.

تشكل أوراق النبات وسيقانه على العموم من مادة طبيعية تسمى السيليولوز. والسيليولوز هو بوليمر كالبلاستيك وهو سلسلة طويلة من الكربون ذي القاعدة الجزيئية.

تضع النباتات هذه السلاسل مع بعضها من جزيئات السكر والتي تسمى بالجلوكوز والتي تصنع عن طريق تفاعل ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء الجوي مع الماء باستخدام الطاقة الشمسية.

 

– مدهش: اقترح العلماء بأن الكواكب التي تدور حول شموس بعيدة يمكنها على العموم أن تتكون من الكربون، ويحيط بها غلاف جوي مليئ بثاني أكسيد الكربون والبحار الهيدروكربونية السائلة وقشور الجرافيت وطبقات من الألماس يبلغ سمكها العديد من الكيلومترات.

 

– الألماس إلى الأبد: يعد الألماس من أقوى المعادن الطبيعية الموجودة ويتكون من ذرات الكربون المرتبطة مع بعضها بشكل صلب.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]