Karbon Hakkında Gerçekler

{h1}

Karbon, dünya'daki çoğu yaşamın ana bileşenidir; ilk dövmeleri yapan pigment; ve grafen gibi teknolojik harikaların temeli.

Karbon inanılmaz bir elementtir. Karbon atomlarını bir şekilde düzenler ve yumuşak, esnek grafit haline gelirler. Düzenleme yeniden jigger ve - presto! - atomlar elmas, dünyanın en zor malzemelerinden biri.

Karbon aynı zamanda Dünyadaki çoğu yaşamın anahtar maddesidir; ilk dövmeleri yapan pigment; ve çelikten daha güçlü bir malzeme olan ve kauçuktan daha esnek olan grafen gibi teknolojik harikaların temeli. [Elementlerin Periyodik Tablosu]

Karbon doğal olarak karbon-12 olarak bulunur; bu da evrendeki karbonun neredeyse yüzde 99'unu oluşturur; yaklaşık yüzde 1 oluşturan karbon-13; ve karbon-14, az miktarda karbon toplamı oluşturur, fakat organik nesnelere çıkarken çok önemlidir.

Sadece gerçekler

  • Atom Numarası (çekirdekte proton sayısı): 6
  • Atomik Sembol (Elementlerin Periyodik Tablosu): C
  • Atomik Ağırlık (atomun ortalama kütlesi): 12.0107
  • Yoğunluk: santimetre küp başına 2.2670 gram
  • Oda Sıcaklığındaki Faz: Katı
  • Erime Noktası: 6,422 derece Fahrenheit (3,550 derece C)
  • Kaynama Noktası: 6,872 F (3,800 C) (süblimasyon)
  • İzotop sayısı: 15 toplam; Aynı elemanın farklı sayıda nötron ile atomları olan iki kararlı izotop.
  • En yaygın izotoplar: karbon-12 (6 proton, 6 nötron ve 6 elektron) ve karbon-13 (6 proton, 7 nötron ve 6 elektron)

Karbon: Yıldızlardan hayata

Swinburne Astrofizik ve Süper Hesaplama Merkezi'ne göre, evrendeki en bol altıncı element olan karbon, üçlü alfa süreci olarak adlandırılan bir reaksiyonda yıldızların göbeğinde oluşur.

Hidrojellerinin çoğunu yakan eski yıldızlarda, artık helyum birikir. Her helyum çekirdeğinde iki proton ve iki nötron bulunur. Çok sıcak havalarda - 100.000.000 Kelvin'den (179,999,540,6 F) daha fazla - helyum çekirdeği, ilk olarak dengesiz 4-proton berilyum çekirdekleri içine çiftler halinde ve en sonunda da berilyum çekirdekleri, berilyum artı bir helyuma dönüşecek kadar kaynaşmaya başlar. Sonuç: Altı proton ve altı nötron içeren atomlar - karbon.

Bilim adamları bazen belli bir kabuk içinde atom çekirdeğinin etrafında dönen elektronları kavramsallaştırırken, aslında çekirdeğin etrafında çeşitli mesafelerde uçarlar; Karbon atomunun bu görünümü, iki elektron bulutu figüründe (altta) görülebilir, bu da elektronları tek bir bloğa (s-orbital olarak adlandırılır) ve iki loblu bir blob veya bulutta (p-orbital) gösterir..

Bilim adamları bazen belli bir kabuk içinde atom çekirdeğinin etrafında dönen elektronları kavramsallaştırırken, aslında çekirdeğin etrafında çeşitli mesafelerde uçarlar; Karbon atomunun bu görünümü, iki elektron bulutu figüründe (altta) görülebilir, bu da elektronları tek bir bloğa (s-orbital olarak adlandırılır) ve iki loblu bir blob veya bulutta (p-orbital) gösterir..

Kredi: Fiziksel İnceleme B, DOI: 10.1103 / PhysRevB.80.165404

Karbon bir model yapıcıdır. Polimer olarak adlandırılan uzun, esnek zincirler oluşturarak kendisine bağlanabilir. Elektron düzenlemesi nedeniyle dört taneye kadar atomla da bağlanabilir. Atomlar, bir elektron bulutu ile çevrelenmiş bir çekirdek olarak düzenlenir ve nükleustan farklı uzaklıklarda elektronlar zonlanır. Kimyacılar bu mesafeleri mermi olarak algılarlar ve California Üniversitesi'nden Davis'e göre atomların özelliklerini her bir kabuğun içinde olanlarla tanımlarlar. Karbonun iki elektron kabuğu vardır, ilk olarak iki elektron tutulur ve ikinci tutma dört olası sekiz boşluktan oluşur. Atomlar bağlandığında, en dıştaki kabukta elektronları paylaşırlar. Karbonun dış kabuğunda dört boş boşluk vardır, bu da diğer dört atomla bağ kurmasını sağlar. (Çift ve üçlü bağlar oluşturarak daha az atomla da stabil olarak bağlanabilir.)

Başka bir deyişle, karbonun seçenekleri var. Ve bunları kullanıyor: Yaklaşık 10 milyon karbon bileşiği keşfedildi ve bilim adamları Kimya'nın açıkladığı web sitesine göre, karbonun bilinen bileşiklerin yüzde 95'inin kilit taşı olduğunu tahmin ediyorlar. Karbonun diğer birçok elementle bağlanma kabiliyeti, neredeyse tüm yaşamın hayati öneme sahip olmasının önemli bir nedenidir.

Karbonun keşfi tarihe karıştı. Öğe, tarih öncesi insanlara odun kömürü şeklinde biliniyordu. Dünya Kömür Birliği'ne göre kömür, karbon dünya çapında hala önemli bir yakıt kaynağıdır ve dünya çapında yaklaşık yüzde 30 enerji sağlamaktadır. Kömür, çelik üretiminde de önemli bir bileşenken, diğer bir karbon türü olan grafit, yaygın bir endüstriyel yağlayıcıdır.

Karbon-14, arkeologlar tarafından tarih nesnelerine ve kalıntılarına kullanılan bir radyoaktif karbon izotopudur. Karbon-14 atmosferde doğal olarak meydana gelir. Bitkiler, onu, Colorado State Üniversitesi'ne göre, diğer süreçleri büyütmek ve korumak için kullandıkları enerjiye, tekrar fotosentez sırasında yapılan şekerleri dönüştürdükleri solunumla alırlar. Hayvanlar, bitkileri veya diğer bitki yiyen hayvanları yiyerek karbon-14'ü vücutlarına dahil eder. Karbon-14'ün yarı ömrü 5,730 yıl, yani o zamandan sonra, bir örneklemdeki karbon-14'ün yarısı, Arizona Üniversitesi'ne göre bozuluyor.

Organizmalar ölümünden sonra karbon-14'ü almayı bıraktıkları için, bilim adamları, organizmanın öldüğünden beri ne kadar sürdüğünü ölçmek için karbon-14'ün yarı ömrünü bir tür saat olarak kullanabilirler. Bu yöntem, ahşaptan veya diğer bitki materyalden yapılmış nesneler dahil, bir zamanlar yaşayan organizmalar üzerinde çalışır.

Kim biliyordu?

  • Karbon, adını Latince sözcüğünden alır karbo"kömür" anlamına gelir.
  • Elmaslar ve grafit, sırasıyla bilinen en sert ve yumuşak doğal malzemeler arasındadır. Bu ikisi arasındaki tek fark, onların kristal yapısıdır.
  • Dünya'nın Ansiklopedisi'ne göre karbon, Dünya'nın litosferinin (kabuk ve dış manto) yüzde 0,032'sini oluşturur.La Salle Üniversitesi jeoloğu David Smith tarafından litosferin ağırlığının kaba bir tahmini 300.000.000.000.000.000.000.000 (veya 3 * 10 ^ 23) lira olup, litosferde yaklaşık 10,560,000,000,000,000,000,000 (veya 1.056 * 10 ^ 22) lira olan karbonun yaklaşık ağırlığını oluşturmaktadır.
  • Karbon dioksit (bir karbon atomu artı iki oksijen atomu), Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi'ne (NOAA) göre, dünya atmosferinin yaklaşık yüzde 0.04'ünü oluşturur - fosil yakıtların yakılması nedeniyle sanayi öncesi zamanlara göre bir artış.
  • Karbon monoksit (bir karbon atomu artı bir oksijen atomu) fosil yakıtların yanmasından üretilen kokusuz bir gazdır. Karbon monoksit, hemoglobine, kandaki oksijen taşıyıcı bileşiğe bağlanarak öldürür. Journal of the Royal Society of Medicine'de (2001) yayınlanan bir çalışmaya göre, karbon monoksit, hemoglobinin oksijenden 210 kat daha güçlü bir şekilde, hemoglobine bağlanması, oksijeni etkin bir şekilde dışarı atması ve dokuları boğmasıdır.
  • Karbonun en çirkin versiyonu olan elmas, Dünya'nın kabuğunun derinlerinde büyük bir basınç altında oluşuyor. Şimdiye kadar elde edilen en büyük mücevher kalitesi elmas, Royal Collection Trust'a göre 1905'te keşfedilen Cullinan elmasıydı. Kesilmemiş elmas 3,106,75 karat oldu. Taştan kesilen en büyük mücevher, 530.2 karatında, Birleşik Krallık'ın Kraliyet Mücevherlerinden biridir ve Afrika'nın Büyük Yıldızı olarak bilinir.
  • Journal of Archaeological Science dergisinde yapılan bir araştırmaya göre, Ötzi'nin Iceman'ı, Alplerde donmuş halde bulunan 5 bin 300 yıllık bir cesedin dövmesi karbondan arındırılmıştı. Ciltte küçük kesikler yapıldı ve belki de bir akupunktur tedavisinin bir parçası olarak odun kömürü ovuldu.

Devam eden araştırma

Karbon uzun süredir incelenen bir elementtir, ancak bu keşfedilecek daha fazla şey olmadığı anlamına gelmez. Aslında, tarih öncesi atalarımızın odun kömürü gibi yaktığı aynı unsur, yeni nesil teknoloji malzemelerinin anahtarı olabilir.

1985'te Teksas'taki Rice Üniversitesi'nden Rick Smalley ve Robert Curl ve meslektaşları yeni bir karbon türü keşfettiler. Grafitleri lazerlerle buharlaştırarak, bilim adamları Amerikan Kimyasal Topluluğuna göre saf karbondan yapılmış gizemli yeni bir molekül yarattılar. Bu molekülün 60 karbon atomundan oluşan bir futbol topu şeklinde küre olduğu ortaya çıktı. Araştırma ekibi, jeodezik kubbeler tasarlayan bir mimarın peşinden buckminsterfullerene adını verdi. Molekül daha çok "buckyball" olarak bilinir. Onu keşfeden araştırmacılar, 1996 yılında Kimya'da Nobel Ödülü'nü kazandı. 2009 yılında Journal of Chemical Information and Modelling'de yayınlanan bir çalışmaya göre, Buckyballs'un HIV'in yayılmasını engellediği bulundu; tıp araştırmacıları, ilacı, moleküller-molekülü, ilaçları doğrudan enfeksiyon bölgelerine ya da vücuttaki tümörlere ulaştırmak için buckyball'lara bağlamak için çalışıyorlar; Bu Columbia Üniversitesi, Rice Üniversitesi ve diğerleri tarafından yapılan araştırmayı içerir.

O zamandan beri, eliptik şekilli "buckyeggs" ve inanılmaz iletken özelliklere sahip karbon nanotüpler de dahil olmak üzere, fullerenler olarak adlandırılan diğer yeni, saf karbon molekülleri keşfedilmiştir. Karbon kimyası, Nobel Ödüllerini yakalamak için hala yeterince sıcak: 2010 yılında Japonya ve Amerika Birleşik Devletleri'nden araştırmacılar, karbon atomlarının paladyum atomları ile nasıl birleştirileceğini belirlemek için birinciyi aldı. Bu, büyük, karmaşık karbon moleküllerinin üretimini sağlayan bir yöntemdi. Nobel Vakfı'na.

Bilim adamları ve mühendisler, bilim kurgudan çıkan materyalleri inşa etmek için bu karbon nanomalzemelerle çalışıyorlar. Nano Letters dergisinde yer alan 2010 tarihli bir yazı, enerjiyi depolamak için kullanılabilecek bir karbon nanotüp "mürekkep" e batırılmış esnek, iletken tekstil malzemelerinin icadı, belki de giyilebilir pillerin, güneş pillerinin ve diğer elektronik cihazların yolunu açtığını bildiriyor.

Ancak bugün karbon araştırmalarındaki en sıcak bölgelerden biri, "mucize malzeme" grafenini içerir. Grafen, sadece bir atom kalınlığında bir karbon tabakasıdır. Ultra hafif ve esnek olmasına rağmen bilinen en güçlü malzeme. Ve elektriği bakırdan daha iyi yapar.

Nisan 2014'teki araştırmacılar, mutfak karıştırıcıdan başka hiçbir şey kullanmadan büyük miktarlarda yapabileceklerini bildirmelerine rağmen, kitlesel üretici grafen bir sorundur. Eğer bilim adamları çok fazla grafen yapmayı kolaylaştırabiliyorlarsa, teknik, teknolojide çok büyük olabilir. Kağıt inceliğinde de olan esnek ve kırılmaz araçlar düşünün. Aslında karbon, kömür ve elmastan çok uzaklaştı.

Karbon nanotüpler

Bir karbon nanotüp (CNT), karbon atomlarından yapılmış küçük, saman benzeri bir yapıdır. Bu borular çok çeşitli elektronik, manyetik ve mekanik teknolojilerde son derece kullanışlıdır. Bu tüplerin çapları o kadar küçük ki, bunlar nanometre cinsinden ölçülür. Bir nanometre, bir metrenin milyarda biridir - insan saçı yaklaşık 10,000 kat daha küçüktür.

Karbon nanotüpler çelikten en az 100 kat daha güçlüdür, ancak ağırlığın yalnızca altıda biri kadardır, bu nedenle nanoScience Instruments'a göre neredeyse her malzemeye güç katabilirler. Ayrıca elektrik ve ısı iletkenliğinde bakırdan daha iyidirler.

Deniz suyunu içme suyuna dönüştürmek için nanoteknoloji uygulanmaktadır. Yeni bir çalışmada, Lawrence Livermore Ulusal Laboratuarı'nda (LLNL) bilim adamları, deniz suyunu tuzdan geleneksel teknolojilere göre çok daha verimli bir şekilde alabilen bir karbon nanotüp süreci geliştirdiler.

Örneğin, geleneksel tuzdan arındırma işlemleri, deniz suyunu yüksek basınç altında pompalayarak ters osmoz membranlarından geçirir. Bu zarlar daha sonra tuzlar dahil tüm büyük parçacıkları reddederek sadece temiz suyun geçmesine izin verir.Bununla birlikte, bu tuzdan arındırma tesisleri çok pahalıdır ve LLNL'ye göre sadece bir ülkenin su ihtiyacının yaklaşık yüzde 10'unu işleyebilir.

Nanotüp çalışmasında, bilim adamları biyolojik zarların yapılandırılma şeklini taklit ettiler: zar içinde gözenekleri olan bir matris. Özellikle küçük olan nanotüpleri kullandılar - bir insan saça göre 50.000 kat daha ince. Bu küçük nanotüpler çok yüksek bir su akışı sağlarlar ancak çok dardırlar, sadece bir su molekülü tüpün içinden geçebilir. Ve en önemlisi, tuz iyonları tüpten sığmayacak kadar büyük.

Araştırmacılar yeni keşfin yeni nesil hem su arıtma süreçleri hem de yüksek akımlı membran teknolojileri için önemli etkileri olduğunu düşünüyorlar.

Traci Pedersen, WordsSideKick.com katkıda bulunan tarafından ek raporlama.

Stephanie Pappas'ı takip et heyecan ve Google+. Bizi takip et @wordssidekick, Facebook & Google+.

Karbon hakkında daha fazla bilgi edinin:

  • Jefferson Lab: Öğe Karbon
  • NASA Dünya Gözlemevi: Karbon Döngüsü
  • Smithsonian Enstitüsü: Tüm Karbon ve Elmaslar Hakkında


Video Takviyesi: How To Make Your Own Carbon Fiber (Fibre) Parts..




Araştırma


Asit Yağmuru Nasıl Çalışır?
Asit Yağmuru Nasıl Çalışır?

Virginia, Dc, Ny Ve Doğu Abd'Nin Çok Yeryüzü Deprem Rocks
Virginia, Dc, Ny Ve Doğu Abd'Nin Çok Yeryüzü Deprem Rocks

Bilim Haberleri


Neden Binlerce Cheerleaders Kabakulak Için Risk Altında Olabilir
Neden Binlerce Cheerleaders Kabakulak Için Risk Altında Olabilir

Mısır'Da Bulunan Milyon Mumya Mezarlığı
Mısır'Da Bulunan Milyon Mumya Mezarlığı

Işte Sivrisinek Isırıkları Böyle Uzun Bir Süre Için Neden
Işte Sivrisinek Isırıkları Böyle Uzun Bir Süre Için Neden

Yeni Anti-Evrim Filmi Çatışmayı Söndürüyor
Yeni Anti-Evrim Filmi Çatışmayı Söndürüyor

Yapay Zeka Alzheimer Erken Yakalamak Yardımcı Olabilir
Yapay Zeka Alzheimer Erken Yakalamak Yardımcı Olabilir


TR.WordsSideKick.com
Her Hakkı Saklıdır!
Herhangi Bir Malzemenin Çoğaltılabilir Sadece Siteye Aktif Linki Prostanovkoy TR.WordsSideKick.com

© 2005–2019 TR.WordsSideKick.com