Karbon

Karbon(C) – D.İ. Mendeleyevinelementlərin dövri sistemində6-cı element.
Karbon Mendeleyevin dövri sistem cədvəlində 2-ci dövr, 4-cü qrupda yerləşir. Karbonla eyni yarımqrupasilisiumSi,germaniumGe,qalaySn,qurğuşunPb elementləri daxildir. Valent elektronlarının sayı 4-dür.
Karbon təbiətdə çox tapılan qeyri-metal kimyəvi elementdir. Kainatda yayılmasına görə altıncı yerdədir. Dünyada həm təbii, həm də mürəkkəb birləşmələr şəklində olan karbon ağırlıq olaraq Yer qabığının təxminən 0,2% — ni təşkil edir. Atmosferin isə təxminən 0,05% — ni təşkil edən karbon dioksid,mərmərkimi karbonatminerallarının, kömürün,neftin,təbii qazınəsas elementlərindən olan hidrokarbonatların və s. tərkibində vardır. Birləşmələrin 94% — in (4 milyondan çoxunun) tərkibində karbon vardır.
Karbon termini XVIII əsrdə fransız alimiAntuan Loran Lavuazyetərəfindən yeridilib və fransız dilindəcarboneşəkilində işlənilir; sözün tərcüməsikömürdür.
XX-ci əsrə kimi Azərbaycan dilində bu kimyavi element üçünbimeyvadülfəhm(az.-əski.بموادالفحم‎)sözü işlənirdi, sözün özü ərəbcə olsa da bu termin ərəb ərazilərində deyil,OsmanlıvəQacardövlətlərində işlənmişdir, ayrıca bu istilahın qısaldılmış halıfəhm(ərəb.فحم‎ — «kömür») sözü də işlənirdi.
Canlılardakı maddənin təxminən 18 % — ni karbon birləşmələri (geriyə qalanı əsasən sudur) təşkil edir. Bu birləşmələr canlı hüceyrələrdə əsasən yeni hüceyrə yaradılmasında istifadə olunur. Həmin karbon birləşmələri yaşıl bitkidə işıq vasitəsi ilə yenilənir.Orqanizmöldükdə xarici mühitlə karbon arasında mübadilə dayanır və geriyə qalan radioaktiv karbon-14 izotopu (C) bioloji mənşəli maddələrin yaşının təyin edilməsində istifadə olunur.
İnkişaf etmiş olkələrin iqtisadiyyatlarının böyük bir hissəsini karbon olan yanacaqların, plastiklərin, kimyəvi maddələrin və dərmanların istehsalına əsaslanır. Karbon əsaslı sintetik birləşmələrin istehsalı və istifadə edilməsi bir çox ölkələrdə həyat səviyyəsinə dərindən təsir etmişdir.
Karbonun ən çox olanizotopu, təbii karbonun 98,89%-ni təşkil edən karbon-12 (C) izotopudur. Tam olaraq 12 a.k.v dəyərində olan bu izotop, atom ağırlığı mövzusunda beynəlxalq standart olaraq istifadə edilər. Təbii karbonun 1,11%-ni təşkil edən karbon-13 (C), ikinci izotoptur. Karbonun beş radioaktiv izotopu məlumdur; bunlardan karbon-14 (C) (yaranma müddəti 5 730 il) ən stabil və ən faydalı olandır.
Karbon bioelement olub orqanizmin qurulmasında və həyat fəaliyyətinin təmin olunmasında iştirak edən bütün üzvi birləşmələrin struktur vahididir (zülalların, karbohidratların, lipidlərin, nuklein turşularının, vitaminlərin, hormonların). Biosferi təşkil edən bütün canlılar karbonun birləşmələrindən qurulmuşdur.
Karbon bitkilərin kütləsinin orta hesabla 45 %-ni təşkil edir: su bitkilərində onun miqdarı 40 % -ə, yerüstü bitkilərdə 46 % -ə çatır.
Karbon atmosferdə karbon qazının tərkibinə daxildir ki, bitkilər onu havadan udur. Fotosintez prosesində karbon qazından və sudan günəş enerjisinin təsiri ilə üzvi maddələr – qlükoza, nişasta və s. əmələ gəlir. Əmələ gələn karbohidratlar bitkilərin qabıq hissəsindəki borulu-lifli topalardan ibarət floema toxumasının ələkşəkilli boruları vasitəsi ilə bitkinin bütün orqanlarına yayılır və orada onların toplanması və ehtiyatı yaranır. Qida zənciri üzrə hazır üzvi maddələr bitkilərdən heyvanlara ötürülür. Karbohidratların oksidləşməsi zamanı lazımi enerji ayrılır.
Canlıların orqanizmlərində karbon orta hesabla kütləcə 21 % -dir. Kalsium karbonatın tərkibində karbon əksər onurğasızların xarici skeletində əmələ gəlir, mərcanlarda yumurta qabığında olur. Əzələnin 2/3kütləsivəsümüktoxumasının 1/3 kütləsi karbondan ibarətdir.
Karbonlu birləşmələr həyat daşıyıcılarıdırlar:zülallar, yağlar,karbohidratlar,nuklein turşuları,vitaminlərvə s.
Karbon maddələrmübadiləsiprosesləri üçün lazımdır. Orqanizmlərin həyat fəaliyyəti nəticəsindəüzvibirləşmələrin oksidləşdirici parçalanması baş verir və nəticədə ətraf mühitə karbonqazıayrılır. Bioloji mayelərdə və təbii sularda həll olmuş bu qaz həyat fəaliyyəti üçün optimal olan mühit turşuluğunu təmin edir.
Karbon birləşmələrininoksigenintəsiri ilə oksidləşməsi su vəkarbon qazınınəmələ gəlməsinə səbəb olur. Bu proses orqanizm üçün enerji mənbəyi rolunu oynayır. Karbon dioksid (karbon qazı) maddələr mübadiləsi prosesində əmələ gəlir və nəfəsalma mərkəzinin stimullaşdırıcısıdır, nəfəs almanın vəqandövranının tənzimlənməsində mühüm rol oynayır.
Karbon birləşmələrinin orqanizmə daxil olmasının əsas mənbələri: bütün meyvə və tərəvəzlərin nazik qabığı. Paxlalılar: noxud, göy noxud, soya, lobya, mərci. Tərəvəzlər: ispanaq, kök, turp, kələm, çuğundur, kartof, xiyar, cavan zəncirotunun yarpaqları, kərəviz, qırmızı turp. Meyvələr və giləmeyvələr: alma, gilənar, çiyələk, ərik, moruq, portağal, ananas, şaftalı, üzüm, qarağat, böyürtikən. Turşsüdməhsulları, yumurta.
Karbonun insan tərəfindən daha çox istifadə olunan birləşmələri:
CO2— karbon (IV) oksid, karbon qazı;
H2CO3—karbonat turşusu;
CaCO3—kalsium karbonat;
C6H12O6—qlükoza;
CO — karbon (II) oksid, dəm qazı.
Karbon ilə bəşəriyyətin tanışlığı çox qədimlərə gedir. Karbonun kim tərəfindən kəşf edildiyi bilinmir. O da məlum deyil ki, allotropik şəkildəyişməndən olanqrafitvəalmazdanhansı daha əvvəl kəşf olunub.
Karbondaş kömürün99 % -ni, boz kömürün 72 %-ni, torfun 57 % -ni təşkil edir.
Kütləsi 70 kq olan insanın bədənində 15 kq karbon vardır.
İnsan qanında karbonun miqdarı 25000 mq/l, sümük toxumalarında 28000 mq/l miqdarındadır.
Sutkadahavailə insan orqanizminə orta hesabla 3,7 qram karbon daxil olur.
Sutkada insan orqanizmi qida məhsulları ilə birlikdə 300 qrama qədər karbon qəbul edir.
Təbabətdə karbonat turşusunun və karbon turşularının törəmələri; karbolen (aktivləşmiş kömür) qazların absorbsiyası və orqanizmdən müxtəlif toksinləri çıxarmaq üçün, qrafit (sürtkü şəklində) dəri xəstəliklərinin müalicəsində və s. istifadə olunur.
Siçanların orqanizmində karbonun kütlə payı 10,77 %, pişikdə təxminən iki dəfə çox – 20,56 % -dir.
Karbon monooksid (CO) olduqca zəhərli qazdır. Onun nəfəs alınan havada öldürücü dozası cəmi 0,2 %-dir. Dəm qazının (CO) molekulu oksigen molekulundan daha davamlıdır və qanın hemoqlobini ilə əlaqələnmə qabiliyyətinə malik olub orqanizmin toxumalarına oksigen daxil olmasını pozur.
Tərkibində CO olan texniki qazlar yanar qaz kimi istifadə olunur.
CO2bir çox kimyəvi məhsulların (karbamid, salisil turşusu və s.) sənaye istehsalında, qaynaq üçün, qazlaşdırılmışiçkilərhazırlanmasında və soyuducu reagent (quru buz) kimi istifadə olunur.
Aktivləşdirilmiş kömür (karbolen) benzol, ksilol, həlledicilər və s. kimi maddələrin təmizlənməsində, ayrılmasında və çıxarılmasında, etanolun sivuş yağından təmizlənilməsində, havanın zərərsizləşdirilməsində (məsələn, əleyhqazlarda) istifadə olunur.
Təbabətdə aktivləşdirilmiş kömür sorbsiyaedici vasitə kimi istifadə olunur, taksikologiya və qastroenterologiyada geniş istifadə edilir: qazları adsorbsiya edir və müxtəliftoksinləriorqanizmdən çıxarır.
14C izotopu radioindikasiyada, həmçinin arxeologiya və paleontologiyada istifadə olunur: tapıntının yaşını müəyyən etmək üçün.
Kömür, qrafit və almaz karbonun allotropik şəkildəyişməsidir.
Daş kömür dövrü 360-dan 286 milyon il əvvəl davam etmişdir. O dövrünçöküntülərindəböyük daş kömür ehtiyatları var. Dövrün adı da buradan götürülüb. O dövrdə meşələrdə böyüyən ağacların hündürlüyü 45 metrə çatırdı. Bitki kütləsi o qədər sürətlə artırdı ki, torpaqda yaşayan onurğasız heyvanlar sadəcə ölmüş bitki materialını mənimsəməyə çatdırmırdılar və nəticədə ölmüş biokütlə getdikcə daha çox qalırdı. Daş kömür dövrünün rütubətli iqlimində bu materiallardan qalın torf yataqları formalaşmışdır. Bataqlıqlarda torf tezliklə su altına çökür və orada çöküntü təbəqələri altında qalır. Zaman keçdikcə bu çöküntü təbəqələri çöküntü süxurları yataqlarının karbonlu təbəqəsinə çevrilir. Daş kömür torfda bitkilərin daşlaşmış qalıqlarından əmələ gəlir.
Kömür— Bitkilər öldükdən sonra,bakteriyalartəsiriylə dəyişməyə uğrayar. Əgər su altında qalaraq dəyişməyə uğrasa, C (karbon) miqdarı artaraq kömürləşmə başlayır. C miqdarı 60% isə türban, C miqdarı 70% isə linyit, C miqdarı 80–90% isə daş kömürü, C miqdarı 94% isə antrasit adını alır.
Ağac kömürü— bataqlıqlarda uyğun nəm və istiliyin meydana gəlməsi, mühitinturşumiqdarının artması, lazımlıüzvi maddələrinmühitdə tapılması, çürüyən bitkilərin su altına enməsi və bataqlığın müəyyən zamanla üstünün örtülməsi kimihadisələrnəticəsində meydana gələr.
Geoloji dövrdə iki böyük kömür meydana gəlmə dövrü vardır. Bunlardan daha köhnə olanı Karbonifer (345–280 milyon il əvvəl) və Permiyen (280–225) dövrlərini əhatə edir. Şimali Amerikanın şərqi ilə Avropadakı taşkömürü yataqlarının çoxu Karbonifer dövründə; Sibir, Asiyanın şərqi və Avstraliyadakı kömür yataqları Permiyen dövründə meydana gəlmişdir. İkinci böyük kömürleşme çağı isə Kretase (təbaşir) dövründə başladı və Tresiyer dövrü əsnasında sona çatdı. Dünyadakı linyitlerin və yağsız kömürlərin əksəriyyəti bu dövrdə meydana gəlmişdir. Kömür törədiyi bitkilərdən geriyə çox az iz qalmışdır. Kömür laylarının altında və üstündə iştirak edən qayalarda kibritotları, atquyruqları və bir çox bitki qalığında rast gəlinə bilər. Kömürlər sıxlıq, sərtlik və parlaqlıq baxımından fərqlilik göstərə bilər. Ümumiyyətlə kömür növləri bəzi qeyri-üzvi maddələr, kükürd və xlor tərkiblidir.
Ağac kömürünün katışıklı bir növü də, yalnız yüzdə 10 nisbətində karbon olan sümük kömürüdür. Sümük kömürü, heyvan sümüklərinin yaxşıca qırılıb havasız mühitdə yandırılması ilə əldə edilir. Sümük kömürü hər hansı bir maye ilə qızdırıldıqda, məhlulun rəngini yox edər, bu səbəblə sənayedə rəng aradan qaldırıcı olaraq istifadə edilər. Məsələn, şəkər bu üsulla təmizlənir. Çay sümük kömürü ilə qaynadıldıqda tamamilə rəngsiz hala gəlir.
Almaz,fulleren,qrafit,karbin, karbonunallotropikşəkildəyişmələridir. Almazdan hər karbonatomu, dörd başqa karbon atomuna bağlanaraq üç ölçülü qatı bir quruluş meydana gətirər; qrafitdə isə karbon atomları, üst-üstə yığılmış geniş, yastı lövhələr meydana gətirəcək şəkildə, iki ölçülü müstəvidə bir-birlərinə bağlanmışdır. Bu lövhələr bir-birlərinin üzərindən asanca sürüşür; qrafit yaxşı bir yağlayıcı olma xüsusiyyəti də bundan alır. Qrafit kağız üzərində iz buraxmasının səbəbi də, bu incə atom lövhələrinin qrafitdən ayrılaraq kağızın üzərində yığılmasıdır. Karbonun özlərinə xas bir quruluşu ya da forması olmayan allotropiyasına amorf karbon deyilir. Kömür bu formadadır.
Almaz– tanınan ən sərt təbii maddədir (Mohs şkalası ilə sərtliyi 10-a bərabərdir). Almazda C atomları sphibridləşmə halındadır. Valent bucağı 109° 28'dir. Atom kristal qəfəsinə malikdir. Elektriki keçirmir. Rəngsiz və şəffaf olmasına baxmayaraq, başqa minerallarla birləşdikdə, istənilən rəngi ala bilir. Almaz, kimyəvi baxımdan reaktiv deyil, amma yüksək dərəcələrdə xüsusilə havada yanması təmin edilə bilər. 1955-ci ilə qədər, vulkan mənşəli təbii yataqlar tək almaz qaynağıykən, o tarixdən bu yana qrafitin 100000MPa təzyiq və 1200 'C temperatur ilə çevrilməsindən də əldə edilir. (ləl-cəvahirat xüsusiyyətində almazlar bu üsulla əldə edilə bilməz).
Qrafit– karbonun geniş bir allotropudur. Yumşaq, yağlı, kağızda iz buraxan, qara rəngli bir qatı maddədir. Qrafitdə hər bir karbon atomu eyni müstəvidə olan digər üç atoma altıbucaqlı halqalar meydana gətirəcək şəkildə bağlanır. Yaranan rabitə iki ölçülüdür və bu şəkildə meydana gələn təbəqələr bir-birinə zəif Van der Waals qüvvəti ilə bağlanır. Buna görə, təbəqələr bir-birlərinin üzərindən asanca sürüşür. Qrafit, yağ halına gətirilib maşınlarda, çalışan parçaların bir-birinə sürtülərkən aşılmasını azaltmaq ya da maneə törətmək məqsədiylə yağlayıcı olaraq istifadə edilər. Sadə karandaşların içindəki uc da, içinə gil qatılaraq bir az sərtləşdirilmiş qrafitdir. Qrafit əldə edildiyi əsas yerlərŞri-Lanka,Sibir,Şimali AmerikavəMeksikadır. Qrafit, kokömürünün çox yüksək dərəcələrdə xüsusilə işlənməsiylə süni olaraq da istehsal edilə bilər. Qrafit çox yüksək istiliklərə dözə bilər, həm də çox yaxşı bir elektrik keçiricidir. Bu səbəblə, paltaryuyan maşın və elektrik süpürgə kimi elektrik mühərriklərinin fırçaları qrafitdən edilir. Son dövrlərdə, kosmos kapsulalarının istilik qalxanlarının istehsalında da qrafitdən istifadə olunmağa başlanmışdır.
Fulleren— sphibridləşmə halındadır.Digər birləşmələr kimi atom kristal qəfəs əmələ gətirir.Quruluşu əsasən futbol topunu, bəzi hallarda yemişi xatırladır.Valent bucağı 120'-dir.
Karbin— narın, qara kristallik tozdur. Elektriki keçirmir. 2 cür karbin vardır: α karbin (poliin), β karbin (polikumulen). C atomları sp hibridləşmə halındadır.