آشنایی با انواع افزودنی های خوراکیکربن عنصری شیمیائی درجدول تناوبی است ، با نشان C و عدد اتمی 6. کربن عنصری غیر فلزی وفراوان ، چهارظرفیتی ودارای سه صورت مختلف) آلوتروپی ( میباشد:
الماس سخت ترینکانیشناخته شده
گرافیت یکی از نرم ترین مواد
فولریت ( فولرینز، مولکولهایی در حدبیلیونیوم متر هستند که در شکل ساده آن ، 60 اتم کربن یک لایه گرافیتیبا ساختمان 3 بعدی منحنی ، شبیه به روروئک (روروئکی که قسمت جلوی آنمانند چوب اسکی خم شده) ، تشکیل می دهند .
دوده چراغ از سطوح کوچکگرافیت تشکیل شده . این سطوح بصورت تصادفی توزیع شده، به همین دلیل کلساختمان آنایزوتروپیکاست .
چنینکربنی ایزوتروپیک و مانند شیشه محکم است. لایه های گرافیت آن مانندکتاب مرتب نشده اند ، بلکه مانند کاغذ خرد شده می باشند.
الیافکربن شبیه کربن شیشه ای می باشند . تحت مراقبتهای خاص ( کشیدن الیافآلی و کربنی کردن) می توان لایه های صاف کربن را در جهت الیاف مرتب کرد. هیچ لایه کربنی در جهت عمود بر محور الیاف قرار نمی گیرد . نتیجهالیافی با استحکام بیشتر از فولاد می باشد .
کربن در تمامیجانداران وجود داشته و پایهشیمیآلیرا تشکیل می دهد.همچنین این غیر فلز ویژگی جالبی دارد که میتواند با خودش و انواع زیادی از عناصر دیگر پیوند برقرار کند( تشکیلدهنده بیش از ده میلیون ترکیب ).در صورت ترکیب بااکسیژنتولید دی اکسید کربن می کند که برای رشد گیاهان ، حیاتی می باشد.درصورت ترکیب با هیدروژن ترکیبات مختلفی بنامهیدرو کربنهارا بوجود می آوردکه به شکل سوختهای فسیلی، در صنعت بسیار بنیادی هستند. وقتی هم بااکسیژن و هم باهیدروژنترکیب گردد ،گروه زیادی از ترکیبات را از جملهاسیدهایچربرا می سازند که برای حیات و استر ، که طعم دهنده بسیاری ازمیوه ها است ، ضروری است.ایزوتوپ C-14 به طور متداول درسن یابی رادیواکتیوکاربرددارد.
ویژگیهای قابل توجه
کربن به دلایل زیادی قابل توجه است. اشکال مختلف آن شامل یکی از نرم ترین ( گرافیت ) و یکی از سخت ترین(الماس) موادر شناخته شده توسط انسان می باشد. بعلاوه کربن میل زیادی بهپیوندبااتمهایکوچک دیگر از جمله اتمهای دیگر کربن ، داشته و اندازه بسیار کوچک آنامکان پیوندهای متعدد را بوجود می آورد. این خصوصیات باعث شکل گیری دهمیلیون ترکیبات کربنی شده است .ترکیبات کربن زیر بنای حیات را درزمینمی سازند و چرخهکربن – نیتروژنقسمتی از انرژیتولید شده توسطخورشیدوستارگاندیگر را تامین می کند.
کربن در اثرانفجار بزرگ( Big Bang) حاصل نشده ، چون اینعنصر برای تولید نیاز به یک برخورد سه مرحله ای ذرات آلفا ( هسته اتمهلیم) دارد. جهان در ابتدا گسترش یافت و به چنان به سرعت سرد شد که امکانتولید آن غیر ممکن بود. به هر حال ، کربن درون ستارگانی که در رده افقینمودار H-R قرار دارند ، یعنیجائی که ستارگان هستههلیمرا بافرایند سه گانه آلفابه کربنتبدیل می کنند ، تولید شد.
کاربردهـــــــــا
کربن بخش بسیار مهمی در تمامی موجوداتزنده است و تا آنجا که می دانیم بدون این عنصر زندگی وجود نخواهد داشت (بهبرتر پنداری کربنمراجعهکنید).عمده ترین کاربرد اقتصادی کربن ، فرم هیدروکربنها می باشد کهقابل توجه ترین آنهاسوختهای فسیلی،گاز متانونفتخام است.نفت خام درصنایعپتروشیمی برای تولید محصولات زیادی از جمله مهمترین آنهابنزین ،گازوئیلونفتسفید بکار می رود که از طریق فرآیندتقطیر درپالایشگاهها بدست می آیند. از نفت خام مواد اولیه بسیاری از مواد مصنوعی ، کهبسیاری از آنها در مجموعپلاستیک نامیده می شوند ، شکل می گیرد.
سایر کاربردها :
ایزوتوپ C-14 که در 27 فوریه 1930 کشفشد درسن یابی کربن پرتوزامورداستفاده است.
گرافیت در ترکیب با خاک رس بعنوان مغز مداد بکار می رود.
الماس جهت تزئین ونیز در مته ها و سایر کاربردهایی که سختی آنمورد استفاده است کاربرد د ارد.
برای تولیدفولاد،بهآهن کربن اضافه می کنند.
کربن درمیله کنترلدررآکتورهای اتمیبکار می رود.
گرافیت به شکل پودر و سفت شده بعنوان ذغال چوب برای پخت غذا ،درآثار هنری و موارد دیگر مورد استفاده قرار می گیرد.
قرصهای ذغال چوب در پزشکی که به صورت قرص یا پودر وجود دارندبرایجذبسم از دستگاه گوارشی مورداستفاده اند.
خصوصیات ساختمانی و شیمیاییفولرنبه شکلریزتیوب کربن، کاربردهایبالقوه امیدوار کننده ای در رشته در حال شکل گیری نانوتکنولوژی ذارد.
تاریخچـــــه
کربن ( واژهلاتینcarboبه معنیذغال چوب) در دوران ماقبل تاریخ کشف شد و برای مردم باستان که آنرا ازسوختن مواد آلی در اکسیژن ضعیف تولید می کردند ، آشنا بود.( تولیدذغال چوب).مدت طولانی است کهالماسبعنوان ماده ای زیبا و کمیاب به حساب می آید. فولرن ،آخرین آلوتروپشناخته شده کربن در دهه 80 بعنوان محصولات جانبی آزمایشات پرتو مولکولیکشف شدند.
اشکال مختلف، ( آلوتروپها(
تاکنون چهارشکلمختلف از کربن شناخته شدهاست: غیر متبلو (آمورف)،گرافیت،الماسوفولرن .
کربن در نوعغیر بلورین آن اساساگرافیتاست اما بصورت ساختارهای بزرگ بلورین وجود ندارد.این شکل کربن ، بیشتربصورت پودر است که بخش اصلی موادی مثلذغال چوبو سیاهی چراغ(دوده)را تشکیل می دهد.
درفشار معمولی کربن به شکلگرافیتدر می آید که در آن هر اتم با سه اتم دیگر بصورت حلقه هایشش وجهی- درست مثلهدروکربنهای مطر - به هم متصلشده اند. هردو گونه شناخته شده از گرافیت ، آلفا (شش ضلعی ) وبتا(منشور شش وجهی که سطوح آنلوزی است) خصوصیات فیزیکی مشابه دارند تنها تفاوت آنها در ساختار بلوریآنها می باشد.گرافیتهای طبیعی شامل بیش از 30% نوع بتا هستند در حالیکهگرافیتهای مصنوعی تنها حاوی نوع آلفا می باشند.نوع آلفا از طریق پردازشمکانیکی می تواند به بتا تبدیل شود و نوع بتا نیز براثر حرارت بالای1000 درجه سانتیگراد دوباره بصورت آلفا بر می گردد.
گرافیت بهسبب پراکندگیابر pi هادیالکتریسیتهاست. این ماده نرم بوده و ورقه های آن که اغلب بوسیله اتمهای دیگرتفکیک شده اند ، تنها بوسیلهنیروهای وان در والسبه همچسبیده اند به گونه ایکه به راحتی یکدیگر را کنار می زنند.
درفشارهای خیلی بالا آلوتروپ کربن به صورتالماسدر می آید که در آن هر اتم با چهار اتم دیگر پیوند دارد.الماس ساختارمکعبی همانندسیلیکنوجرمانیمدارد و ( به سبب نیرویپیوندهای کربن – کربن) بانیترید بورونایزوالکترونیک(BN) در کنارهمبوده و سخت تریم جسم از نظر مقاومت در برابر خراشیدگی به شمار میرود.تبدیل الماس بهگرافیتدر حرارت اطاق به قدری کند است که محسوس نمی باشد.در بعضی شرایط کربنبه شکلLonsdaleite متبلور می شود کهمشابه الماس ولی شش ضلعی است.
فولرین ساختاری مثل گرافیت دارد امابجای بخشهای تماما" شش ضلعی ، حاوی پنج ضلعیها ( یا احتمالا" هفتضلعیهای) اتمهای کربن نیز می باشند که ورقه را به شکل کره ، بیضی یااستوانه بوجود می آوند..خصوصیات فولورین (buckyballs یا buckytubes همنامیده می شود) هنوز کاملا" تجزیه و تحلیل نشده است. کل اسامی فولرینبرگرفته از نام Buckminster Fuller ، توسعه دهنده گنبد میله ای می باشدکه از ساختارهــــــای buckyballs تقلید کرد.
پیدایــــــــــش
تقریبا" ده میلیون ترکیبات کربنی کهبرایعلمشناخته شده اند وجود دارد که هزاران نوع آنها در فرآیندهای حیاتی وواکنشهای آلی بسیار مهم اقتصادی ، ضروری می باشند.این عنصر به مقدارفراوان درخورشید،ستارگان،ستاره های دنباله دارو نیز درجوبیشترسیاراتیافت می شود.بعضی ازشهاب سنگهاحاوی الماسهایمیکروسکپی هستند که در زمانیکهمنظومهشمسیهنوز یکدیسک گازی شکلبود شکل گرفتهاند.کربن به صورت ترکیب با سایر عناصر در جو زمین وجود دارد و در همهگونه آب حل می شود.کربن به همراه مقادیر کمترکلسیم،منیزیموآهن، عنصر اصلی سازنده جرم زیادی ازسنگکربنات(سنگآهک،دولمیت،سنگ مرمرو ...) می باشد. اینعنصر در صورت ترکیب باهیدروژنتولیدذغال سنگ،نفتخاموگازطبیعیمی کند که آنها را هیدرو کربن می نامند.
گرافیت به مقدارفراوان درنیویورکوتگزاس،آمریکا،روسیه،مکزیک،گرینلندوهندیافت می شود.
الماس طبیعی درکیمبرلیتمعدنی موجود درچینه ها یا ستونهای سنگهایآذرینیافت می شوند.بیشترینالماس درآفریقابویژهآفریقایجنوبی،نامیبیا،بوتسوانا،جمهوری کنگووسیرالئونوجود دارد. همچنینکانادا، قسمتهای قطبیروسیه،برزیلو بخشهای غربی و شرقیاسترالیادارای الماس می باشد.
ترکیبات غیر آلــــــــی
معروف ترین اکسید کربن ،دی اکسید کربن ( CO2) است که بهمقدار کمتری دراتمسفر زمینوجود دارد . ایناکسید توسط موجودات زنده ، و برخی موارد دیگر تولید شده و مورد استفادهقرار می گیرد. آبمقدار کمیاسید کربنیکتولید می کند امادی اکسید کربن مانند بیشتر ترکیباتی که دارای پیوندهای ساده چندگانه بااکسیژنهای روی یک کربن هستند، ناپایدار است . به هر حال ، از طریق اینواسطه،یونهایکربناتبا تشدید تثبیت شده ،بوجود می آیند. تعدادی از مواد معدنی مهم ، کربناتها هستند که معروفترین آنهاکلسیتاست. دی سولفید کربن، (2 CS) ، هممانند آن می باشد.
اکسیدهای دیگر آن،مونوکسید کربن(CO) و زیرکسید(suboxide) نادر C3O2 هستند.مونوکسید کربن که گازی بی رنگ و بی بو استبوسیله اکسیده شدن ناقص بوجود می آید.هر یک از این مولکولها دارای یکپیوند سه گانه و نسبتا" قطبیهستند که ناشی از تمایل بهیک پیوند دائمی با مولکولهایهموگلوبینمی باشد به طوریکه این گاز بسیار سمی است.سیانید (CN-) دارای ساختار ورفتاری بسیار شبیه به یونهالیدبوده و نیتریدسیانوژن(CN2) نیز به آن مربوطاست .
کربن بافلزاتقوی ، کاربید C- , و یا استیلید C22- ; بوجود میآورد که بامتانواستیلنهمراه بوده و هر دوی آنها اسیدهای به طور باور نکردنیپائتیکاسیدهستند. در کل ،کربن باالکترو نگاتیوی 5/2 به تشکیلپیوندهایکووالانسیتمایل دارد. تعداد کمی از کاربیدها مثلکربوراندومو Sic ، که شبیهالماسمی باشند ، بصورت شبکه های کوالانسی هستند.
زنجیره کربن
در ساختار اتمی هیدروکربنها ، گروهی ازاتمهای کربن ( اشباع شده با اتمهای هیدروژن ) تشکیل یک زنجیره میدهند.روغنهای فرار زتجیره های کوچک تری دارند.چربیها دارای زنجیره هایبلندتر و پارافینها زنجیره هایی فوق العاده بلندی دارند .
چرخه کربن
فرآیند مداوم ترکیب و آزادسازی کربن و اکسیژنکه در آن انرژی و حرارت ذخیره و دفع می شود را چرخه کربن می گویند.کاتابولیسم + آنابولیسم = متابولیسم. بهچرخهکربنمراجعه کنید
ایزوتوپها
اتحادیه بین المللی شیمی کابردی ومحضدر سال 1961 ایزوتوپکربن- 12 را برایاوزان اتمیاتخاذ کرد.کربن- 14رادیوایزوتوپیاست بانیمه عمر5715 سال و برایتاریخ یابی رادیو کربنچوب ،نقاطباستانشناسیو نمونه ها کاربرد بسیار زیادی دارد.
کربن دارای دوایزوتوپ پایدار طبیعی می باشد: (C-12(%98.89 و C-13(%1.11) .نسبت اینایزوتوپها در ؟ به نسبت الگوی VPDB (Vienna Pee Dee Belemnite from the Peedee Formation of South Carolina).
d)) C-13 در اتمسفر 7 - ؟ است است. هنگام ((فتوسنتز، کربنی که در بافت گیاه تثبیت می شود ، به طورقابل ملاحظه ای به C-13 موجود در جو بستگی دارد.
دو حالت برایتوزیع مقادیر dC-13 در گیاهان خشکی وجود دارد که ناشی از تفاوتهایی استکه گیاهان در واکنشهای فتوسنتز بکار می برند.بیشتر گیاهان خشکی ،گیاهان مسیر C3 هستند و دارایارزشهای dC-13 بوده که بین 24- و 34- قرار دارند(؟).دومین گروه ازگیاهان(گیاهان مسیر C4 )می باشند کهترکیبی از گیاهان آبی ، صحرایی ، شوراب زار و مرغزارهای استوایی هستند، و دارای ارزشهای dC-13 بین 6- و 19- می باشند. یک گروه واسطه«CAM plants) ، متشکل از جلبک وگلسنگ ، دارای ارزشهای dC-13 می باشد که بین 12- و 23- ؟ هستند. dC-13 گیاهان و موجودات زنده اطلاعات مفیدی دربارهمواد مغذیو ارتباطات شبکهغذایی ارائه می کند.
هشدارها
ترکیبات کربن گستره وسیعی از اثرات سمی دارند.مونوکسید کربن ( C O) موجود دراگزوز موتورهای احتراقی و سیانید (CN) که گاهی اوقات در آلودگیهایمعدنی وجود دارد برایپستاندارانبسیار سمیهستند. بسیاری از ترکیبات دیگر کربن نهتنها سمی نیستند بلکه در واقع برای حیات ضروری می باشند.گازهای آلی مثلاتیلین ( H2C=CH2) واتانو (HCCH) ، و متان (CH4) در صورت مخلوط شدن با هوا قابلیتانفجار و اشتعال خطرناکیپیدا می کنند
فرمول نویسی فقط در یک صفحه A4 
در باره انرژی هسته ای بیشتر بدانیم - حسین فرمقدم 
شیمی کنکور سراسری ۹۳-۱۳۸۵ با پاسخ تشریحی
اسید ها و بازها