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Carbone
Carbone
Le Carbone est un élément qui peut se présenter sous des formes fort différentes, selon la manière avec laquelle ses atomes sont empilés.
- Si l’empilement est effectué sur une base cubique, on obtient le diamant, qui est une pierre précieuse valant plus de Fr. 1000.- le gramme. Les principales mines de diamant se trouvent en Afrique du Sud et au Nord du Canada. Le diamant est la pierre la plus dure qui existe. On peut casser ou tailler un diamant, mais pas le rayer.
- Si l’empilement est effectué sur une base hexagonale, on obtient une matière noire et tendre appelée graphite, qui sert à faire des mines de crayons noirs (du grec graphein, écrire). Il existe des mines de graphite en Inde.
- Si l’empilement est effectué sans ordre, on obtient du carbone dit amorphe, ou charbon (ou houille si il est impur), dont il existe de gigantesques gisements en Angleterre, en Allemagne, en Inde, en Chine, aux USA, etc.
- Si l’empilement est formé de longues chaînes droites d’atomes C, on obtient des « fibres de carbone », dont l’origine est synthétique et qui ont la propriété d’être très légères et plus résistantes à la traction que les fils d’acier.
- Il existe une dernière variété de carbone, le fullerène, qui se trouve en petite proportion dans la suie. Il est constitué de 60 atomes C formant une sphère semblable à un ballon de football.
En principe, on peut transformer n’importe quelle variété de carbone en diamant. Il suffit de le porter à une température de 2000 °C et de le maintenir à une pression de plusieurs milliers d’atmosphères. Mais la transformation est très lente, et se produit à raison de quelques microns (1 micron = 0.001 mm) par minute. Le processus n’est pas rentable. De plus le diamant obtenu n’est pas bien cristallisé et ne présente pas de facettes comme le diamant naturel.
Toutes les formes de carbone brûlent dans l’air en formant du gaz carbonique CO2, ou de l’oxyde de carbone CO, si l’oxygène O2 vient à manquer. Tant CO que CO2 sont des gaz mais CO est un gaz très toxique qui provoque un empoisonnement du sang et la mort.
Le pétrole est un mélange d’hydrocarbures, c’est-à-dire de molécules contenant toujours des atomes C et de H. Il forme d’énormes gisements au Moyen Orient. Sa combustion dégage aussi du gaz carbonique. Les activités humaines en brûlent de telles quantités que la teneur en CO2 croît très rapidement dans l’atmosphère. De 0.025 % en moyenne jusqu’à la fin du 20ème siècle, il s’élève à 0.040 % actuellement. Ce problème de pollution est à l’origine de l’effet de serre.
Les plantes captent le CO2 atmosphérique sous l’influence de la lumière solaire, grâce à la chlorophylle qu’elles contiennent. Elles le transforment en sucre, amidon et d’autres substances comme la cellulose.
Le carbone a la propriété unique de pouvoir se lier à lui-même pour former de très longues chaînes d’atomes C liés latéralement à d’autres atomes comme H et O. La variété des molécules possibles a permis aux chimistes de fabriquer des millions de substances différentes à partir de ces chaînes d’atomes C. Et leur nombre croît chaque jour. Il ne semble pas qu’il y doive y avoir de fin à ces séries de molécules, qui font partie de ce qu’on appelle la chimie organique.