KARBON
Oksijen canlılar için temel öğe sayılsa da yeryüzündeki yaşam kimyasının esas parçasını oluşturan karbon olmasaydı, bu element, yani oksijen yalnız başına kalırdı. Nitekim, en önemli karbon bileşiklerinden biri olan karbon dioksit, atmosferin ancak on binde 3’ünü oluşturmakla birlikte bitkilerin fotosentez sürecinde temel rol oynar.
Karbon, yeryüzünde yalın element ve bileşikler halinde bulunur; yerkabuğunda görece az miktarda (yüzde 0,2) bulunmasına karşılık canlı maddenin temel bileşenidir. Gerçekten de karbon, önemli miktarda molekül bileşiminin oluşumuna katılır: tespit edilen (yaklaşık yedi milyon) kimyasal bileşiğin yaklaşık yüzde 94’ünün bileşiminde karbon elementi yer alır; diğer yandan, karbon o kadar önemlidir ki, kimyanın temel bir dalı bunun incelenmesine ayrılmıştır: organik kimya.
KARBON ATOMU
Karbon, elementlerin periyodik çizelgesinde silisyum, germanyum, kalay ve kurşun ile birlikte IV A grubunda yer alır; bu grubun en hafif ve en az metal özelliği taşıyan elementidir; grubun elementleri, kimyasal özellikleri bakımından birbirinden çok farklı olsalar da, içlerinde en atipik olanı karbondur.
Ortak değerlik bağı
Organik bileşiklerin bolluğunu sağlayan etmen, karbon atomunun özel biçimlenme yeteneğidir. Gerçekten de, K katmanının L yörünge kuşağı üzerinde iki elektron bulunmakla birlikte karbona en önemli özelliklerinden biri olan diğer atomlarla birleşme gücünü kazandıran özellik, L dış katmanı üzerinde 2s ve 2p yörünge kuşaklarım dolduran ve çiftler halinde yer alan dört elektronun bulunmasıdır. Böylece karbon, metallerin ve ametallerin çoğunun tersine, «iyon bağları»ndan ziyade, çok kolay bir şekilde, «ortak değerlik bağları» (kovalans bağ) oluşturur. Çünkü bir karbon atomu, kararlı bir iyon oluşturmak için dört elektron almalı veya vermelidir; bu da, büyük bir enerji gerektirir. Buna karşılık, bir ortak değerlik bağında, her karbon atomu, dış katmanın bir, iki veya üç elektronunu paylaşır ve böylece sırasıyla, basit veya çoklu (çift veya üçlü) bağlar oluşur.
Karbon bileşiklerinin yapısı
Karbon genellikle dörtdeğerliklidir, çünkü diğer elementlerle dört basit veya çoklu bağ oluşturabilir; böylece, metan CH4 gibi, dört basit bağ taşıyan karbon bileşiklerinin biçimi, bir dörtyüzlüye (tetraedron) yaklaşır; burada bağ açılan 109,5°’dir.
Bir karbon atomu, bir çift bağ ve iki basit bağ t gensel bir bütün oluşturur (karbona bağlı üç grup, açılarıyla, düzlem üzerinde simetrik bir düzenlem Son olarak, bir basit bağ ve bir üçlü bağ veya iki çifl bir karbon atomu, her grup karbon atomunun her yer almak üzere, doğrusal bir yapı oluşturur. Başka I mümkündür, ama bunlara daha ender rastlanır.
MADDE OLARAK KARBON
Karbon saf halde, temel olarak iki allotropik biçin bunlar, aynı kimyasal türün, kristalleşmiş farklı biç: allotroplar, kübik sistemde kristalleşen elmas ve alt de kristalleşen grafittir. 1985’te üçüncü bir karbon bi lendi: 60 karbon atomundan oluşan molekül yapı olan fulleren veya futbolen. Karbonun amorf den halleri, grafitle aynı yapıda monokristallerden oluşu
Elmas
Çok sert bir madde olan elmas renksiz ve saye karbondan başka katı çözelti halinde elementler ve katkılar içeriyorsa, pastel renklerden opak siyaha k çeşitli renkler kazanabilir. Eski yanardağ bacalarında, yaç (mikalı peridotit veya kimberlit) içinde doğal ha 1955’te, yüksek basınç ve sıcaklık etkisi altında bira ten yapay olarak üretilmiştir.
Elmas, bir dörtyüzlünün dört tepe noktasında yer, lü ortak değerlik bağlarıyla birbirine bağlanan karboı dan oluşur. Karbon-karbon bağlarının üstün nitelik ve yalnız ortak değerlik bağlarının söz konusu olduğ sisteminin rijit yapısı, bu doğal maddenin olağanüs ve sanayide, mesela matkap uçlarında kullanımını ac sın özel kristal yapısı, bu malzemeye bazı başka 02 kazandırır. Elmas hemen hemen eylemsizdir (kötü 1: ni ve mükemmel bir elektrik yalıtkanıdır), ama grafi ğü çok yüksek sıcaklıklara (1 900 °C) getirildiğinde, yakılabilir.
Olağan sıcaklık ve basınç koşullarında kararsız o değişime uğrama hızı çok yavaştır: elmas, yarıkarar haldedir.
Grafit
Grafit, siyah, parlak ve çok gevrek bir maddedir; ; gandır, çünkü ince yapraklar halinde ayrılma eğiliı Grafit doğada, oldukça saf bir mineral halinde bulun İe, mikaşistler ve gnayslar gibi başkalaşım kayaçların Muhtemelen, başkalaşım sırasında, organik maddel mesi sonucunda oluşmuştur.
Grafitin kristal kafesi, paralel düzlemlerde altıger sıralanan karbon atomlarından oluşur; bunların he 120°’ye eşit olan, kararlı üç ortak değerlik bağı ve elel kristal katmam içinde serbestçe dolandığı kısmî bir çi turur; bu da grafite, iyi bir elektriksel ve ısıl iletkenlik
Fulleren veya fııtbolen. Bir helyum atmosferi altında, iki grafit elektrot arasında oluşturulan bir elektrik arkının etkisi sayesinde elde edilmiş olan, ilk kristalimsi karbon molekülü.
60 karbon atomundan oluşan bu fulleren molekülü, altıgen ve beşgen biçimli yüzlerin bir araya gelmesiyle oluşmuş, içi boş bir çokyüzlüdür. Günümüzde, araştırma laboratuvarlannda hidrojenleme yoluyla yeni moleküller elde etmek amacıyla, bu molekülün 30 çift bağının kınlmasına çalışılmaktadır.
İÇİNDEKİLER
KARBON ATOMU MADDE OLARAK KARBON BAŞLICA KARBON BİLEŞİKLERİ
r (CS2), renksiz, son derece yanıcı, boğucu bir ko-vıdır; kızıl dereceye (900-1 000 °C) kadar ısıtılan ne, kükürdün doğrudan etkimesiyle elde edilir, çinelerin çözücüsü olarak kullanılır.
:ot içeren başlıca anorganik bileşikler, siyanidrik iyanojen (C2N2) gibi zehirli gazlardır. Birçok me-r anyonları (CN)~ içerir: siyanamit (NCN)2 siya-SIC)’ ve tiyosiyanat (SCN)’.
bileşikler
eküller, karbonun, gerek, basit veya dallanmış omu zincirleri, gerekse karbon halkaları oluştur-ren, ortak değerlik bağları kurma eğilimini yansı-şiklerin tümü, karbonun yanı sıra hidrojen içerir ğu, ayrıca oksijen ve azot da taşır. Diğer yandan, :re de rastlanabilir: Cl, Br, I, S, P, As gibi ametal-Ig, Zn, Cd, Pb, Sn gibi metaller. Tek bir karbon ı basit bileşiklerin dışında organik bileşikler, ya inmiş karbon atomu zincirlerinden (alifatik bile-m halkalarından (halkalı, aromatik bileşikler), ya a atomlar da içeren halkalardan (ayrık halka) ya şimlerinden oluşur.
ılar. Bunlar en basit organik bileşiklerdir: sadece )jen içerirler. Kimyasal bağm yapışma göre, iki jbu ayırt edilebilir: doymuş hidrokarbonlar ve )karbonlar.
’okarbonlar. Bu bileşikler sadece basit bağlara alkanlar (C„H2n+2) ve sikloalkanlardır; işlevsel ■. Cj ile C4 arasındaki normal alkanlar, metan, : bütandır; C5’ten itibaren bu hidrokarbonlara vb. adı verilir. Dallanmış alkanlarda, yan zin-birtakım örneklerle belirtilir. C4’ten itibaren, ligiyle karşılaşılır; mesela bütan (C4Ht0), iki tekabül eden iki yapısal formüle sahiptir. Böy-ilün atom sayısı arttığında, konum izomerleri-:ar: nitekim dekan (Cı0H22), 75 konum izome-’den itibaren optik izomerlik ortaya çıkar. Al-: damıtma yoluyla petrolden elde edilir. Labo-lkenlerin, alkinlerin, halojenli veya karbonilli jenlenmesiyle hazırlanır. Alkanlar çok az tep-:epkimesine girmezler; buna karşılık, ornatma ol açabilirler; bu durumda, başlangıç molekü-ra daha fazla hidrojen atomu, yerini başka atom gruplarına bırakır. Çoğu zaman, ışıkta aklıkta, kök ornatmasıyla, halojenlerle tepki-tıesela metan, metil klorür oluşturmak üzere, cimeye girer:
CH4+C12 — CHjCl+HCl. şturarak oksijen içinde yanarlar ve ağır alkanla-litik krakingi sonucunda, daha hafif alkanlar el-kadar karbon atomu içeren alkanlar, ortam silidedir ve yakıt olarak kullanılır. Daha fazla kar-
1 altı atoma kadar) sahip olanlar, çözücü (C5 ile likle otomobil yakıtı (C7 ile C9 arası), kerosenle ıtı (C10 ile C12 arası), dizel motor yakıtı olarak ve /ağlama (C12’den sonrası) için kullanılan sıvılar-molekül ağırlığına sahip alkanlar ise katı halde
idrokarbonlar. Çoklu bağlar içerirler: çift bağ-l2n) ve üçlü bağlar (alkinler, C„H2n_2) ve arenler. ıidrokarbonlardan daha tepkindir, ama fiziksel iyük benzerlikler gösterir.
[arı adı, «-an» yerine «-en» getirilerek, alkanla-ilmiştir (eten veya etilen, propen vb). C4’ten iti-bir konum izomerliğini gösterirler. Bir molekü-ılekül üzerine bağlanan iki parçaya ayrıştığı ka-‘apılabilir, çünkü tepkime, n bağının kopmasıy-çift bağı düzeyinde gerçekleşir ve böylece po-îsına yol açabilir.
>jn içinde az miktarlarda bulunur. Sınaî ölçekte ; (petrolün damıtılması, kraking) dışında, labo-
2 alkanlardan veya alkollerden yola çıkılarak, leriyle de elde edilir. Bunların kaynama sıcak-lannkinden daha düşüktür. Suda çözünmezler, an adı, «-an» yerine «-in» getirilerek, alkanlar-en belirgin özellikleri üçlü bağa sahip olmaları-au, gerçek veya bir kere ornatılmış alkinleri ki kere ornatılmış alkinlerden (R-CsC-R‘) ayırt
Kalsit çökeltileri. Bunlar, yeraltı sularında çözünmüş halele bulunan kalsiyum hidrojenokarbonatın, karbon dioksit açığa çıkararak çözünmez kalsiyum karbonata dönüşmesiyle oluşur.
etmeye imkân verir. Alkinlere doğada rastlanmaz; en tanınmışı olan asetilen, suyun kalsiyum karbür (CaC2) üzerine etkimesi sonucunda veya metandan yola çıkılarak katalitik hidrojen giderme yöntemiyle hazırlanır. Diğer alkinler, giderme veya ornatma tepkimeleriyle elde edilir.
Halkalı hidrokarbonlar. Bunlar, molekülleri, «serbest» elektronlar tarafından katedilen altı karbon atomlu halkalardan oluşmuş hidrokarbonlardır; mevcut üç çift bağ yöresizdir ve it molekül yörünge kuşağı tüm molekülü kaplar. Yalnız ornatma tepkimelerine giren benzenik halkanın büyük kararlılığı bundan kaynaklanır. Bunlara aromatik bileşikler adı da verilir ve özgün bir tepkinlikleri vardır. Benzen (C6H6) bu hidrokarbonlar sınıfının en basit molekülüdür. □
AYRICA BAKINIZ
► E28S astrobıyoloji ►Ma fotosentez ►LL5MI hidrokarbonlar »-İMÜP kimya
►EM kömür
► İMİ] petrol ve doğalgaz ►Haa yıldızlar ve galaksiler