استخدامات الكربون في الحياة العملية

ما هو الكربون

الكربون هو عنصر كيميائي مثل الهيدروجين والأكسجين والرصاص وأي عنصر آخر في الجدول الدوري، والكربون عنصر وفير جداً ويوجد بأشكال نقية مثل الماس والجرافيت ويمكن أيضًا أن يتحد مع عناصر أخرى لتشكيل الجزيئات، وهذه الجزيئات تكون قائمة على الكربون وعبارة عن اللبنات الأساسية للبشر والحيوانات والنباتات والأشجار والتربة، وبعض الغازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون والميثان تتكون أيضًا من جزيئات قائمة على الكربون مثل الوقود الأحفوري الذي يتكون إلى حد كبير من الهيدروكربونات (جزيئات تتكون من الهيدروجين والكربون).

ويعتبر المصدر الرئيسي للكربون هو رواسب الفحم المدفونة في أعماق الأرض، وهناك ثلاثة تآصلات للكربون وهي الجرافيت والماس والكربون غير المتبلور، ويعتبر الكربون عنصرًا مستقرًا ويمكن أن يتحد مع أي عنصر آخر لتكوين عدد من المركبات المفيدة، ولذلك تم تخصيص الكيمياء العضوية وهي فرع من فروع الكيمياء لدراسة خصائص واستخدامات الكربون كعنصر كيميائي وفي أشكاله المركبة.[1]

استخدامات الكربون في الحياة اليومية

يتم استخدام الكربون في العديد من الأنشطة اليومية، ومن أهم هذه الاستخدامات:

• 
  يشكل 18٪ من جسم الإنسان من
  
  السكر
  
  والجلوكوز والبروتينات وكلها عناصر مصنوعة من الكربون،  حيث يحتوي
  
  الطعام
  
  الذي نتناوله على مصدر مهم للطاقة وهو الكربوهيدرات، والكربوهيدرات عبارة عن عناصر من الكربون نفسه.
  
• 
  يستخدم الكربون في شكله الماسي في المجوهرات، لكن الماس يستخدم أيضًا للأغراض الصناعية، بالرغم من أنه مادة صعبة إلا أنه له استخدامات عديدة في عمليات التصنيع.
  
• 
  يستخدم الكربون غير المتبلور في صناعة الأحبار والدهانات، كما أنه يستخدم في البطاريات.
  
• 
  يستخدم الجرافيت كرائد في أقلام الرصاص كما أنه يستخدم في إنتاج الصلب.
  
• 
  يعد التأريخ بالكربون أحد أهم الاستخدامات حيث يمكننا استخدام الكربون لقياس عمر الأشياء،وقد استخدم العلماء شكلاً نادرًا من الكربون يسمى الكربون 14 لقياس عمر الحفريات والعظام، ويتم تسجيل إطلاق هذا الكربون -14 لتقدير عمر المادة العضوية المذكورة، ومن هذه الطريقة اكتشف العلماء عمر وفترة عظام و أحافير الديناصورات.[2]
  

استخدامات أخرى للكربون

نظرًا لأن الكربون شائع جدًا في الطبيعة فقد تم استخدامه في أغراض مختلفة لآلاف السنين من الشركات الصناعية إلى الشركات الطبية، بالإضافة إلى ذلك يعتبر الكربون عنصرًا أساسيًا في جسم الإنسان والكائنات الحية الأخرى، فيما يلي نتعرف على أهم استخدامات للكربون في

الحياة

العملية:

• 
  الكربون في الجسم
  
  

يحتوي جسم الإنسان على كميات كبيرة من الكربون الذي يستخدم في وظائف مختلفة، ويعتبر الكربون من المغذيات الكبيرة وهو موجود في كل جزء من أجزاء

الجسم

، حيث يلعب ثاني أكسيد الكربون في

الدم

دورًا مهمًا في الجسم لأنه يساعد في الحفاظ على درجة حموضة الدم، ويعتبر الكربون عنصرًا أساسيًا له الكثير من الفوائد لكل من الأغراض الصناعية و حجر البناء الأساسي لجسم الإنسان والتي بدونها تكون الحياة غير مكتملة.

• 
  الكربون كوقود
  
  

يستخدم البشر العديد من أشكال الكربون كوقود منذ آلاف السنين، ويستخدم الكربون كوقود على نطاق واسع لأنه يمكن الحصول على مكوناته بسهولة من الطبيعة، وهناك نوعان مختلفان من الوقود المعتمد على الكربون وهما الوقود الأحفوري والوقود الحيوي ويتم الحصول على الوقود الحيوي من المواد الحية العضوية بينما يتم استخلاص الوقود الأحفوري من بقايا الكائنات الحية في عصور ما قبل التاريخ.

كلا النوعين من الوقود لهما منافع خاصة بهما ويعتبر الوقود الحيوي قابل للتجديد لكنه يحتاج وقتًا أطول لحصاد وقود حيوي قابل للحياة، وبالرغم من ذلك يمكن استخراج الوقود الأحفوري بسهولة من الطبيعة ولكن التنقيب المفرط قد يستنفد الموارد لأن الوقود الأحفوري غير متجدد.

• 
  الكربون في صناعة النسيج
  
  

تستخدم صناعة النسيج ألياف الكربون والبوليمرات المحتوية على الكربون لمنتجاتها لأنها قوية ومقاومة للتفاعلات الكيميائية وتتحمل درجات الحرارة المختلفة، السليلوز أو (C 6 H 10 O 5 ) n عنصر أساسي في صناعة

الملابس

، وهذا المركب العضوي مسؤول عن إنتاج الألياف النباتية مثل القطن والكتان، ويمكن أيضًا تحويل السليلوز إلى رايون وهو عبارة عن سليلوز مُنقى مُجدد صناعيًا.

حيث تستخدم العديد من شركات المنسوجات الحرير الصناعي في الملابس والمفروشات المنزلية اليومية، إلى جانب ألياف الكربون من النباتات تنتج الحيوانات أيضًا ألياف النسيج مثل الحرير والصوف وشعر الخيل، وتقوم صناعات

الأزياء

الراقية بتصنيع مجموعة متنوعة من الملابس من هذه الألياف الحيوانية بسبب أصالتها وجودتها الرائعة.

• 
  استخدامات الجرافيت
  
  

الجرافيت هو شكل من أشكال الكربون البلوري، وتتنوع استخدامات الجرافيت في الحياة اليومية، حيث تستخدم بعض الشركات الجرافيت لإنتاج الحرارة في صناعة

الزجاج

لأنه يمكن أن ينتج حرارة هائلة أثناء عملية التشكيل، وتستخدم شركات البطاريات الجرافيت كقطب كهربائي لأنه يمكنه توصيل

الكهرباء

داخل طبقات الكربون الخاصة به، ويستخدم الجرافيت أيضًا كوسيط للنيوترونات في المفاعلات النووية نظرًا لقدرته على تقليل سرعة النيوترونات السريعة.

• 
  الكربون والماس
  
  

قد لا يعرف معظم الناس أن الماس يحتوي عادة على 99.5 في المائة من الكربون ويربط الناس الماس بالجمال والكمال، وهناك أيضًا العديد من التطبيقات الصناعية للماس، حيث تستخدم النوافذ الماسية كأغطية في الليزر وغرف التفريغ بسبب متانتها وتحملها للحرارة، ويستخدم مصنعو الصوت المرموقين أيضًا الماس لتحسين منتجاتهم لأن الماس يمكن أن يجعل الصوت يهتز بسرعة دون المساس بالجودة، كما يستخدم الماس أيضًا في المشتتات الحرارية والأجهزة الميكانيكية الصغيرة.

• 
  فوائد الكربون الأسود
  
  

أسود الكربون عبارة عن جزيئات من الكربون الأولي يتم إنتاجها عن طريق الاحتراق غير الكامل للهيدروكربونات، وهو عبارة عن 97٪ من عناصر الكربون، ويمكن العثور عليه في

الإطارات

والمنتجات البلاستيكية، كما تستخدم صناعات الطباعة والفن

أسود

الكربون أصباغ سوداء في الحبر وحبر طابعة ليزر وطلاء زيتي وألوان مائية، وتستخدم الشركات الإلكترونية أسود الكربون كموصل كهربائي في أجهزتها.

• 
  الكربون في الطب
  
  

طور خبراء الصحة الكربون لتطوير علاجاتهم الطبية لأمراض معينة حيث يمكن أن يمتص الكربون المواد الخطرة مثل

السموم

والغازات السامة في الجهاز الهضمي، على الرغم من أن الكربون يشكل 18٪ فقط من كتلة الجسم إلا أنه مهم في تكوين البروتينات والكربوهيدرات والدهون، الكربون ضروري في التنفس الخلوي لإنتاج الطاقة للأنشطة البشرية، ويمكن أن ينقذ الفحم المنشط حياة شخص ما لأن الأطباء يستخدمونه لعلاج حالات

التسمم الكيميائي

والجرعات

الزائدة

من الأدوية.

الكربونية مهمة في الصناعات الطبية والبصرية نظرًا لما تتمتع به من توصيل حراري استثنائي وخصائص كيميائية وفيزيائية أخرى، يحاول العلماء استخدام الأنابيب النانوية الكربونية في مراقبة الصحة والطرق المختلفة لعلاج الأمراض، حيث تتمتع الأنابيب النانوية الكربونية بإمكانية استخدامها كوسيلة لنقل الأدوية في جسم الإنسان، ولذلك يكون من المتوقع أن تعزز الأنابيب النانوية كفاءة توصيل الأدوية في حالات الأورام والسرطان.[3]

العدد الذري للكربون

العدد الذري للكربون هو 6 وهو ما يمثل عدد الإلكترونات، كما يمثله

الرمز

C وهو غير معدني، ويحتوي على 6 بروتونات و 6 نيوترونات و 6 إلكترونات، وتعتبر ذرة الكربون خاصة وفريدة من نوعها لأنها يمكن أن ترتبط بذرات كربون أخرى بدرجة غير محدودة وذلك لأن ذرته صغيرة جدًا في الحجم ويمكن أن تتناسب بشكل ملائم كجزء من جزيئات أكبر، وتحتوي كل ذرة من ذراتها على أربعة إلكترونات في غلافها الخارجي وتسمى إلكترونات التكافؤ ويمكن أن تشكل روابط كيميائية مع الذرات والجزيئات الأخرى.

الخصائص الفيزيائية للكربون

• 
  تختلف الخصائص الفيزيائية للكربون باختلاف خصائصه: التآصلان الرئيسيان هما الماس والجرافيت ويكون لهما خصائص فيزيائية متعارضة.
  
• 
  في حين أن الماس شفاف وليس له لون، فإن الجرافيت معتم وأسود
  
• 
  الماس هو أصعب مادة معروفة للإنسان، والجرافيت ناعم و إسفنجي في الملمس
  
• 
  الماس لا يستطيع توصيل الكهرباء بينما يعد الجرافيت موصل جيد للكهرباء
  
• 
  كلاهما صلب وغير غازي
  
• 
  كما أن كلاهما غير قابل للذوبان في
  
  الماء
  
  
• 
  لا يذوب عند تسخينه إنه يتسامى وهو يتحول إلى شكل غازي.[2]