تاريخ الكربون

الكربون ("كربو" تعني باللغة اللاتينية "فحم") تم إكتشافه فى عصور ما قبل التاريخ وكان معروف عند القدماء, الذين حصلوا عليه بحرق المواد العضوية بمعزل عن الاكسجين لتصنيع الفحم. كما أن الماس يعتبر منذ القدم من المواد النادرة. ومن الصور الأخيرة المكتشفة لتآصلات الكربون فوليرين, والتى تم إكتشافها كمنتج ثانوي أثناء تجارب الشعاع الجزيئي فى الثمانينات من القرن العشرين.

صور تآصل الكربون

تآصل الكربون النقي يختلف عن تآصل التركيبات الجزيئية الأخرى له.

الثلاث تآصلات المعروفة للكربون هم الكربون الغير متبللر, والجرافيت. والماس. كما تم تصنيع وإكتشلف عدد من ثور التآصل الشاذة الأخرى ومنها الفوليرينات, [أنبوبة كربون دقيقة|أنابيب الكربون الدقيقة]], واللونسداليت.

فى شكله الغير متبللر, يكون الكربون فى الأساس جرافيت ولكن لا يتواجد فى شكل متبللر كبير. ولكن يتواجد فى شكل مسحوق والذى يكون المكون الرئيسي للمواد مثل الفحم, السناج, سخام, كربون منشط.


شكل الطور الأساسي للكربون, والذى يوضح حالة المادة عند درجات الحرارة المختلفة والضغط المختلف. المناطق الظللة تعبر عن الظروف التى يكون عندها أحد الأطوار فى حالة ثبات حرج.فى الضغط العادى يأخذ الكربون شكل الجرافيت, وفيه ترتبط كل ذرة مع ثلاث ذرات فى مستوى يتكون من شكل سداسي فى كل الحلقات. مثل الحلقات الموجودة فى الهيدروكربونات الأروماتية. الشكلان المعروفان للجرافيت, ألفا (سداسي) و بيتا (منشور سداسي منتظم), وكلاهما له خواص فيزيائية متطابقة, فيما عدا البناء البللوري. ويحتوى الجرافيت الذى يتواجد بصورة طبيعية على 30 % تقريبا من الشكل بيتا, وعند تصنيع الجرافيت فإنه يحتوى فقط على الشكل ألفا. ويمكن للشكل ألف أن يتحول إلى الشكل بيتا بالمعالجة الميكانيكية ويرجع الشكل بيتا إلى الشكل ألفا عند تسخينه فوق 1000 C °

وبسبب عدم تمركز سحابة-باي, فإن الجرافيت يوصل الكهرباء. الجرافيت مادة طرية ورقاقتها, تفصل كتيرا بالذرات الأخرى, وتمسك مع بعضها البعض عن طريق قوى فان دير فال, وبالتالى فإنها تنزلق بسهولة على بعضها البعض.

وفى الضغوط العالية يكون الكربون صورة من صور تآصله تسمى الماس, والتى ترتبط فيها كل ذرة لأربعة ذرات أخرى. وللماس نفس البناء المكعب للسيليكون والجيرمانيوم, ونظرا لقوة الرابطة بين كربون-كربون, فإنه مع نيتريد البورون متساوي الإلكترونات (BN) أقصى المواد من حيث مقاومة الخدش. التحولات التى تحدث للجرافيت فى درجة حرارة الغرفة بطيئة للغاية لأن تلاحظ. وتحت بعض الظروف, يتبللور الكربون لللونسدالايت وهو شكل مشابه للماس ولكن سداسي.

الفوليرينات لها بناء يماثل الجرافيت, ولكن بدلا من الشكل السداسي النقي, فإنها تحتوى على أشكال خماسية (وإحتمال سباعية) من ذرات الكربون, مما يؤدى لإنثناء الطبقات إلى كريات أو إسطوانات. خواص الفوليرينات (تسمى أيضا "كرة بوكي" و "أنبوبة بوكي") لم يتم تحليلها حتى الأن. وكل أسماء الفوليرينات تم تسميتها على شرف بوكوينستر فوللير, مطور قبة جيوديسي والتى تسبه بناء كرة بوكي.

تآصل فقاعة دقيقة تم إكتشافه مؤخرا وهو مغناطيسي حديدي.

صور الكربون المتآصلة تتضمن:

شكل الطور الأساسي للكربون, والذى يوضح حالة المادة عند درجات الحرارة المختلفة والضغط المختلف. المناطق الظللة تعبر عن الظروف التى يكون عندها أحد الأطوار فى حالة ثبات حرج.
__________________________________
الكربون الغير متبللر
فقاعة كربون دقيقة (]] تم إكتشافه عام [[1997
أنبوبة كربون دقيقة
الماس
فوليرين
جرافيت
أيونسدالايت
سيرافيت
نظام تآصل الكربون يتسع لمدى كبير للغاية.

بين الماس والجرافيت:

الماس أصلب المعادن المعروفة للإنسان, ولكن الجرافيت أيضا من أكثرها طراوة.
الماس مادة كاشطة, بينما الجرافيت مادة مزيتة.
الماس عازل ممتاز للكهرباء,بينما الجرافيت يوصل الكهرباء.
الماس غالبا شفاف, بينما الجرافيت معتم.
الماس له شكل بللوري مكعب, بينما الجرافيت شكله البللورى سداسي.
بين الكربون الغير متبللر والأنابيب الدقيقة:

الكربون الغير متبللر هو من أسهل المواد التى يمكن تصنيعها, بينما كربون الأنابيب الدقيقة يحتاج لنفقات باهظة لتصنيعه.