اعجاب کربن
بعضي عقيده دارند، كربن به تنهايي قابليت همه‌ی عناصر جدول تناوبي را دارد. امروزه با پيشرفت علم و كشف خواص انواع مختلف كربن، اين فرضيه به يقين تبديل شده است. كربن با قابليتهای فراوان، خواصي از عايق‌ها تا بهترين هادی‌ها را از خود نشان مي‌دهد.
در سال‌های اخير، مشتقات و اشکال مختلف كربني انقلاب عظيمي در علوم مختلف ايجاد كرده‌اند. به عنوان مثال گرافيت يکي از اشکال مهم كربن است. خواص منحصر به فرد گرافيت اعم از خواص مکانيکي و الکتريکي كاربردهای بيشماری را برای آن رقم زده است. اهميت انواع گرافيت و تنوع كاربردهای آن بر كسي پوشيده نيست. اين ماده در تمامي زمينه‌های زندگي بشر تأثيرگذار بوده و كاربردهای آن در علوم و زندگي به اشکال مختلف ديده مي‌شود. كاربردهای فراوان و روز افزون گرافيت، اين ماده را به ماده‌ای استراتژيک تبديل كرده است.
اعجوبه منحصربه فرد
کربن در جایگاه ششم جدول تناوبی قرار دارد و دارای 6 پروتون، 6 نوترون و 6 الکترون است. 2 عدد از این الکترون‌ها بالاتر از پوسته الکترون بوده و تقریبا نزدیک هسته را پر می‌کنند، درحالی که 4 الکترون دیگر در یک پوسته نیمه خالی در خارج قرار دارند. این الکترون‌های بیرونی که با عنوان الکترون‌های ظرفیت (والانس) شناخته می‌شوند، کلید خصوصیات باورنکردنی کربن هستند.
الکترون‌های خارج از لایه اتم هستند که در پیوندهای شیمیایی نقش دارند. مقدار پیوندهای شیمیایی بستگی به میزان فضای داخل پوسته دارد و نکته شگفت‌انگیز در مورد کربن این است که فضای آن برای 4 اتصال فراهم شده‌است. این بدان معنی است که به یک اتصال دهنده چهارطرفه تبدیل می‌شود که اتم‌های مختلف را به هم پیوند می‌دهد. این زنجیره می‌تواند زنجیرهای مستقیمی بسازد؛ زنجیرهایی با شاخه‌هایی متصل به هم که حلقه‌هایی را ایجاد کرده‌اند و خود به خود پیوند نمی‌خورند. لبه‌های زنجیره‌های کربن می‌توانند در اتم‌های هیدروژن ختم شوند و آن‌ها را مانند روغن لغزنده کنند یا می‌توانند به گروه‌های دیگری از عناصر که «گروه‌های عاملی» نامیده می‌شوند و هر یک از آن‌ها خاصیت شیمیایی مختلفی دارند، متصل شوند.
کربن مثل داربست عناصر کار می‌کند؛ شکل‌ها، اندازه‌ها و شیمی مولکول‌های ایجاد شده در آن بسیار متفاوت است. یکی دیگر از مهم‌ترین خواص کربن این است که اگرچه پیوندهایی که انجام می‌دهد، بسیار قوی و غیرقابل شکست است و مولکول‌های کربنی به اندازه‌ای پایدار هستند که فرو نمی‌ریزند، اما با وارد کردن میزان صحیحی از انرژی، آن‌ها می‌توانند به کاربری دیگری مبدل شوند و این موضوع کربن را به ستون فقرات کامل مولکول‌های زندگی مبدل کرده است. چربی‌ها، کربوهیدرات‌ها، پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیک DNA وRNA همگی براساس کربن ساخته شده‌اند.
درحال حاضر 100 میلیون میلیارد تن کربن روی زمین وجود دارد که عمرشان، بیشتر از عمر منظومه شمسی است. خورشید ما نوه نخستین ستاره‌هایی به‌حساب می‌آید که در کیهان ایجاد شده است. خورشید حدود 4 میلیارد و 600 میلیون سال پیش از درون ابری از غبار و گاز و بر اثر یک انفجار ابر نو اختر متولد شده‌است. آن غبار و گاز، شامل تمامی اتم‌هایی کربنی است که روی سیاره ما وجود دارد.
کربن با اکسیژن واکنشی ایجاد می‌کند که ماحصل آن دی‌اکسید‌کربن می‌شود؛ زیادی آن باعث تولید گاز گلخانه‌ای می‌شود که امکان حیات روی سیاره را نمی‌دهد. به سیاره زهره نگاه کنید؛ حرارت سطح آن 462 درجه سانتی‌گراد است. خوشبختانه زمین به یک گلخانه تبدیل نشد، بلکه دستگاهی است برای تولید حیات براساس کربن و نکته جالب‌تر اینکه، زندگی و زمین به‌طرز عجیبی با یکدیگر بر سر نگهداری وضع موجود همکاری می‌کنند. از کربن به عنوان ترموستات زمین هم یاد می‌شود. سیاره ما چرخه آرامی از کربن را دارد که عمری 100 میلیون ساله دارد. ترکیب دی‌اکسید‌کربن با آب در جو، اسید کربنیک تولید می‌کند که صخره‌ها را می‌خورد. این اتفاق، کلسیم‌های گرفتار را آزاد می‌کند. ارگانیسم‌های پوسته ساز در اقیانوس‌های زمین، این کلسیم را با یون‌های کربن‌دار ترکیب کرده و کربنات کلسیم تولید می‌کنند. زمانی که این ارگانیسم‌ها می‌میرند و به کف اقیانوس سقوط می‌کنند، مبدل به سنگ آهک شده و کربن را زیر زمین محفوظ نگه می‌دارند. کم‌کم و بر اثر رانش زمین و یا زلزله این کربن به جو بازمی‌گردد. فعالیت‌های آتشفشانی باعث بازگشت کربن به هوا می‌شود؛ چیزی درحدود 130 تا 380 میلیون تن در هر سال. در کنار این چرخه آرام و کم سرعت، چرخه پر‌سرعت دیگری برای کربن وجود دارد که توسط گیاهان شکل می‌گیرد. آن ها دی‌اکسید‌کربن را می‌گیرند و با استفاده از نور خورشید، کربن را وارد مولکول‌های ارگانیک می‌کنند. این مولکول‌ها بعدها وارد چرخه غذایی شده و پیش از بازگشت به هوا به شاخ و برگ تبدیل می‌شوند.
قوی‌تر از فولاد
فیبر کربن کشیده شده 2 برابر از فولاد قوی‌تر است اما تنها یک چهارم چگالی آن را دارد. این ماده سخت و انعطاف‌پذیر، در برابر مواد شیمیایی نیز بسیار مقاوم است. از سوی دیگر، آنقدر انعطاف پذیر است که می‌توان با آن، دوچرخه، قایق، اتومبیل، هواپیما و اندام مصنوعی سبک وزن ساخت و همه این‌ها به شکلی است که لایه‌های کربن به هم متصل می‌شوند. لایه‌های منحصر به فرد گرافیت جزو قوی‌ترین ساختارهای جهان است که می‌شناسیم، اما آن‌ها بی‌ثبات هستند. هر ورق اتم کربن لانه زنبوری، به خودی خود قوی است، اما پشته‌ها، بالای یکدیگر می‌چرخند و باعث ایجاد پوسته و گسل می‌شوند. در الیاف کربن، آرایش متفاوت است، ورق‌های گرافین صاف نیستند آن‌ها نوارهای باریک و بلند را تشکیل می‌دهند که در چین‌های تصادفی درهم تنیده، به‌هم می‌چسبند و الیاف سبک و سختی را تشکیل می‌دهند که از یکدیگر جدا نمی‌شوند.
چند حقیقت جالب دیگر
1– شما 5/18 درصد کربن هستید
بیشتر بدن شما از 4 عنصر تشکیل شده است. 65 درصد اکسیژن، 5/18 درصد کربن، حدود 10 درصد هیدروژن و 3 درصد نیتروژن. به طور کلی از نظر فراوانی کربن چهارمین عنصر موجود در جهان است (بعد از هیدروژن، هلیوم و اکسیژن)، در پوسته زمین پانزدهمین عنصر فراوان موجود است و در بدن انسان دومین عنصر فراوان است.
2– مدادها، الماس‌ها را شکست می‌دهند
گرافین آنقدر قوی است که پیش از شکسته شدن می‌توان آن را 25درصد به دو‌طرف کشید. بدین ترتیب باید گفت که این ماده از فولاد و الماس هم قوی‌تر است.
3– کربن، ستاره‌های کوچک را می‌کشد
ذوب شدن هلیوم، باعث ایجاد کربن می‌شود اما خورشید خیلی کوچک‌تر از آن است که بتواند این کربن را بسوزاند. بنابراین زمانی که خورشید از هلیوم خالی شد، این ستاره کم کم رو به سردی رفته و می‌میرد.
4- کربن، تایرها را قدرتمندتر می‌کند
تایرها، رنگشان را از کربن می‌گیرند. البته این فقط برای ظاهر کار نیست، کربن باعث قوی‌تر شدن لاستیک و مقاومت آن مقابل خورشید می‌شود.
5- کربن شکل‌های خطرناکی هم دارد.
گاز منوکسید کربن (CO ) برای انسان و حیوان بسیار سمی است و در شرایطی که اکسیژن به اندازه کافی برای شکل گیری دی اکسید کربن نیست منوکسید شکل می‌گیرد. در بسیاری از کشورهای سراسر دنیا مسمومیت با منوکسید کربن یکی از متداول ترین و کشنده‌ترین مسمومیت هاست.
