Elementler

Karbon Nedir? Nerelerde Kullanılır? Özellikleri Nelerdir?

0
Karbon Nedir? Nerelerde Kullanılır? Özellikleri Nelerdir?
Karbon Nedir? Nerelerde Kullanılır? Özellikleri Nelerdir?

Bu yazımızda, canlılığın en temel yapı taşlarından biri olan karbon hakkında, Karbon nedir? Karbon nerelerde kullanılır? Karbonun Özellikleri Nelerdir? gibi soruların yanıtlarını sizler için derledik.

Karbon Nedir?

Karbon, doğada yaygın olarak bulunan ametal bir elementtir. Karbon elementi tüm evren düşünüldüğünde en fazla miktarda bulunan 6. element, yer kabuğunda da en fazla bulunan 15. elementtir. İnsan vücudunda bile oksijenden sonra en fazla bulunan elementtir ve vücut ağırlığının %18.5’ini oluşturur. Doğada saf olarak veya grafit ve elmas gibi yüksek saflık derecesinde bulunabilir. Karbon ayrıca diğer elementler ile bileşik halinde de bulunabilir. Dünya’da hem doğal olarak, hem de diğer elementler ile bileşik halde bulunan karbon yer kabuğunun %0.2’sini oluşturmaktadır. Ayrıca karbon, hidrojen, oksijen ve azot canlılığı oluşturan temel elementlerden bir tanesidir. Dünya’da veya evrende canlı olan her şeyin bünyesinde karbon elementi vardır. Karbon evrende %99 oranında karbon-12 ve yaklaşık %1 oranında karbon-13 ve çok küçük bir oranda da karbon-14 olarak bulunur.

Karbon atomları çeşitli yollarla birbirlerine bağlanarak, karbon allotroplarını oluştururlar.(Allotrop uzayda aynı elementin atomlarının farklı bir geometriyle dizilmesi sonucu oluşan formlarına denir.) Karbonun en çok bilinen allotropları elmas ve grafittir. Elmas ve grafit aynı element olan karbonlardan oluşmuş olsa bile karbon atomlarının geometrik dizilimindeki farklılıklar sebebiyle bu iki malzemenin çok farklı fiziksel özellikleri vardır. Örneğin, elmas sert ve transparan iken, grafit siyah ve yumuşak bir formdur. Ayrıca grafit elmasa göre daha iyi bir elektrik iletkenidir.

Karbon Allotropları
Karbon Allotropları

Karbonun Özellikleri Nelerdir?

Karbon, atom numarası 6 olan, periyodik tablonun 4A grubunda yer alan ametal bir elementtir. Karbonun simgesi C olarak gösterilir. Karbonun atom ağırlığı ise 12,011’dir.

Karbonun Genel Özellikleri

SembolüC
Element SerisiAmetal
Atom Numarası6
Atom Ağırlığı12,011 amu
Grup, Periyot, Blok14 (4A), 2, p
GörünümGrafit formunda siyah
Elmas formunda renksiz
SertlikElmas: 10
Grafit: 0.5

Karbonun Fiziksel Özellikleri

FazKatı
Süblimleşme Noktası3642 °C
Erime Noktası3550 °C
Kaynama Noktası3800 °C
Buharlaşma Isısı355800 J/mol
YoğunlukGrafit Formunda:2.267 g/cm3
Elmas Formunda: 3.515 g/cm3
Molar Isıl KapasiteGrafit: 8.517 J/(mol·K)
Elmas: 6.155 J/(mol·K)
Termal GenleşmeElmas Oda Sıcaklığında 0.8 µm/(m·K)
Termal İletkenlikGrafit: 119–165 W/(m·K)
Elmas: 900–2300 W/(m·K)
Elektriksel DirençGrafit: 7.837 µΩ·m
Ses HızıElmas: 18350 m/s

Karbonun Atomik Özellikleri

Atom Numarası6
Atom Ağırlığı12,011 g/mol
Atom Yarıçapı67 pm
İyonlaşma Derecesi1. Derece: 1086.5 kJ/mol
2. Derece: 2352.6 kJ/mol
3. Derece: 4620.5 kJ/mol
Elektronegatiflik2.55 (Pauling Ölçeği)

Karbon Ne Zaman Keşfedildi? Karbonun Kısa Tarihi

Carbon, kelimesi Latince kömür için kullanılan carbo kelimesinden türetilmiştir. Karbon ilk olarak tarih öncesi dönemlerde keşfedilmiştir ve eski uygarlıklarda odun kömürü formunda biliniyordu. Elmaslar ise muhtemelen en erken MÖ 2500 yıllarında Çin’de bilinirken, mangal kömürü olarak da bilinen odun kömürü formundaki carbon bugünkü ile aynı işlemle yani odunun havayı dışarı atmak amacıyla kille kaplı bir piramit içerisinde ısıtılma işlemi Roma zamanında da yapılıyordu.

Mangal Kömürü Üretimi
Mangal Kömürü Üretimi

1722 yılında René Antoine Ferchault de Réaumur demirin karbon bazlı bazı materyallerle katkılanması ile çeliğe dönüştürdü. 1772 yılında ise Antoine Lavoisier, elması ve odun kömür örneklerini yaktı ve bu iki materyalinde hiç su açığa çıkarmadığını ve gram başına aynı miktarda karbondioksit ürettiğini ortaya koyarak, elmasların karbonun bir formu olduğunu gösterdi. 1779 yılında ise Carl Wilhelm Scheele, o zamanlar kurşunun bir formu olarak bilinen grafitin karbon bazlı olduğunu gösterdi. 1786’da ise, Fransız bilim insanları Claude Louis BertholletGaspard Monge ve C. A. Vandermonde, Lavosier’in elmas için kullandığı yöntemi grafite uygulayarak grafitin yüksek oranda karbondan oluştuğunu ispatladı. Antoine Lavoiser ise 1789’daki ders kitabında karbonu bir element olarak belirtti.

Karbonun yeni bir alltropu olan ve fullerene olarak isimlendirilen formu 1985 yılında keşfedildi. Bu keşif Robert Curl, Harold Kroto ve Richard Smalley’e 1996 yılında Nobel Kimya Ödülü’nü kazandırdı.

Fullerenler, grafite benzer bir atomik yapıya sahiptir. Buckyballs ve buckytubes olarak da bilinen Fullerenler altıgen atomik yapı yerine pentagonlardan oluşmaktadır.

Fulleren Yapısı
Fulleren Yapısı

Karbon Nerelerde Kullanılır?

Karbon bilinen tüm canlı sistemi için gerekli bir elementtir, karbon olmadan bilindiği kadarıyla yaşam var olamaz. Karbonun yiyecek veya odun dışında yaygın kullanımı ise hidrokarbon formunda metan gazı ve ham petrol olarak kullanılır. Ham petrol ise rafinelerde damıtılarak benzin, gaz yağı ve diğer ürünler üretilir.

Selüloz ise odun, pamuk, keten ve kenevirden gibi bitkilerden elde edilen doğal karbon içeren polimerdir. Hayvan kaynaklı ticari olarak değerli polimerler ise kaşmir, yün ve ipektir. Plastik de sentetik karbon polimerinden imal edilir. Birçok sentetik maddenin ham maddesi de ham petroldür.

Karbonun kullanımı ve komponentleri oldukça çeşitlidir. Demir ile alaşım oluşturarak karbon çelik olarak bilinen formu meydana getirebilir. Grafit ile kil birleştirilerek kalemlerde kullanılan kurşun materyalini oluşturur. Ayrıca, gres yağı, cam üretiminde kalıplama malzemesi, kuru aküler için elektrot, elektrik motorlar için fırçalar ve nükleer reaktörlerde nötron dinlendiricisi olarak kullanılır.

Odun kömürü yani mangal kömürü sanatsal uygulamalarda bir çizim malzemesi olarak ve mangalda yakıtı gibi birçok uygulamada kullanılmaktadır. Odun, kömür ve petrol enerji ve ısı üretiminde yakıt olarak kullanılmaktadır. Elmaslar mücevher üretiminde ve endüstriyel elmaslar da delme, kesme ve cilalama araçlarında kullanılır. Plastikler fosil hidrokarbonlarından üretilir ve hafif kompozit malzemeler için kullanılan plastiğin ileri formu olan karbon fiber ise sentetik poliester elyafının pirolizi ile üretilir.

Mangal Kömürü
Mangal Kömürü

Karbon daha sayamayacağımız birçok formda ve uygulamada kullanılmaktadır. Endüstriyel uygulamalarda karbonun yer almadığı hemen hemen hiç bir işlem yoktur.

Sonuç

Canlılığın temel yapı taşı olan karbon elementi, gerek canlılık gerekse de endüstriyel uygulamalar için oldukça önemlidir. Karbonun keşfedilen birbirinden farklı allotropları, alaşımları ve diğer formaları insanlığı bir yandan geliştirirken diğer yandan da oksijen ile yakılmasıyla oluşturduğu karbonmonoksit ve karbondioksit gibi atık gazlar doğaya çok ciddi zararlar vererek insanlığın tarihi boyunca yüzleştiği en büyük felaketler zincirine de zemin hazırlamaktadır. Bu sebepten de karbon kullanımımızı çok iyi bir şekilde analiz edip yapılabilecek verim arttırımı ve tasarruflar çalışmalarını hayata geçirmek büyük önem arz etmektedir.

Kaynaklar

Emre LEBLEBİCİOĞLU
Emre LEBLEBİCİOĞLU, 1993 yılının Ekim ayında Adana'nın Seyhan ilçesinde doğdu. İlk,orta ve lise öğrenimini burada tamamladı. 2011 yılında Karabük Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği bölümünü kazandı. 2012 yılında ise yine aynı üniversite de Mekatronik Mühendisliğinde çift anadal programına başladı. 2014 yılının ilk döneminde Erasmus programı kapsamında Bükreş Politeknik Üniversitesi'nde eğitim aldı. 2015 yılında haziran ayında Enerji Sistemleri Mühendisliğinden, ağustos ayı sonunda ise Mekatronik Mühendisliğinden mezun oldu. Mezuniyetten sonra ise yaklaşık 2 yıl solar enerji sektöründe faaliyet gösterdi. Askerlik vazifesini de yedek subay olarak tamamladı. Şuan da ise Marmara Üniversitesi İngilizce Makine Mühendisliği bölümünde tezli yüksek lisans yapmaktadır. İleri seviyede İngilizce ve başlangıç düzeyinde Almanca bilmektedir.

Geleneksel Olmayan Fosil Yakıtlar ve Önemi

Önceki Yazı

RPM (Dakikadaki Devir Sayısı) Nedir?

Sonraki Yazı

Yorum

Cevap Yaz

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Bunları da beğenebilirsiniz