Karbon; ismini cok duymamıza rağmen etkisini ve işlevini cok bilmediğimiz elementlerdendir. Hayatımızda ekmek ve su kadar onemli bir maddedir.
Karbon, tum hayvansal ve bitkisel maddelerin temel bileşenlerindendir. Komur, elmas, grafit, doğalgaz, fosil yakıtlar gibi onemli maddeler temel olarak karbonun bir formudur. Karbonun diğer elementlerden farklı ozgun bir yapısı vardır. Karbon dongusu canlı yaşamının devamını ve ekolojik dengeyi sağlar.
Karbonun gecmişi ile ilgili net bilgiler bulunmuyor. Ancak antik cağlardan beri bilinen ve kullanılan bir madde. Karbonun komur, elmas ve grafitin bir formu olduğu cok eski tarihlerden beri biliniyor. İngiliz kimyager Harry Kroto, 1960 ve 70 ’li yıllarda karbonun atomu ve bileşikleri ilgili cok detaylı calışma, deney ve araştırmalar yaptı. Gunumuze kadar yapılan deney ve araştırmalar sonucu da karbonun insan hayatı icin ne denli onemli bir element olduğu ortaya cıkarıldı.


[h=3]Kimyasal Yapısı ve Ozellikleri [/h]Doğada yaygın olarak bulunan ametal bir element olan karbonun kimyasal sembolu “C”dir. Atom numarası 6, atom ağırlığı 12,011 ’dir. 3727 derecede erir, 4830 derecede kaynar. Karbon, periyodik element cetvelinde 4-A grubunda yer bir elementtir. Silisyum, germenyum, kalay ve kurşun gibi elementlerle aynı gruptadır. Bu gruptaki elementlerin temsil edici işlevi vardır ve kimyasal formları diğer elementlerden farklıdır.
Doğada saf olarak ve farklı elementlerle bileşik halinde bulunabilir. Dort milyondan fazla bileşik; yani bileşiklerin yaklaşık yuzde 95 ’i karbon icerir. Cok sayıda organik bileşiğin temel maddesidir. Elmas ve grafit en katışıksız, kristalin, element karbon formlarıdır. Maden komuru, kok komuru, odun komuru gibi bileşenler ise daha az katkılı karbon bileşikleridir.
Karbon, yerkabuğunun yuzde 0,2 ’sini ihtiva eder. En bol bulunan elementler arasında altıncı sıradadır. Atmosferde hacim olarak yuzde 0,03 oranında karbondioksit olarak bulunur. Doğal sularda erişim olarak bulunan karbonatlar ve hidrokarbonlar en bol bulunan karbon bileşikleridir. Kirectaşı gibi bircok mineral, dolomit yatakları, mermer, istiridye kabuğu, deniz yatakları ve karbonatlar bir karbon iceriğidir.
Doğal karbonun 5 adet radyoaktif izotopu bulunuyor. Radyoaktif izotoplar arasında en stabil olan “C12” izotopudur. Karbonun yuzde 98,89 ’unu oluşturan “C12” izotopu, karbonun en bol bulunan izotopudur. Atom ağırlığı konusunda uluslararası standart olarak kullanılan bu izotop, atom kutlesi birimi olarak “12 dalton” değerindedir.
Karbonun metal ve ametal elementlerden ayrıldığı onemli bir fark da, iyonik değil kovalent bağ oluşturmasıdır. Karbonun allotroplarından (kristal bicimi) en onemlileri ise, elmas, grafit, fullerenler ve komurdur. Komur; karbonun belirgin, kendilerine ozgun bir yapısı olmayan “amorf karbon” turunde bir maddedir.


Karbonun bileşikleri, allotropları ve yapıları ile ilgili dikkat ceken bazı noktaları sıralayalım:

Karbon, oksijen ve azotla cok farklı şekil ve sıralamalarda binlerce farklı madde ve bileşik oluşturabilir.
Karbonun birbiri ardına dizilerek cok kolay zincir oluşturması en onemli ozelliğidir.
Elmas, karbon ve karbon bağlarının yapısı ve dayanıklılığı sebebiyle sert ve eylemsizdir.
Grafit, karbonun en yaygın allotropudur. Yağlı ve iz bırakan ozelliği sebebiyle kurşun kalem iclerinde ve uclarında, yağlarda kullanılır.
Grafitten ozel yontemlerle elde edilen nanometre boyundaki tuplere “nanotup” adı verilir. Bu tupler yuksek duyarlı dedektor yapımında kullanılır.
Renksiz elmas bilinen en sert maddeyken, siyah renkli grafit yumuşaktır.
Doğada en bol bulunan karbon bileşikleri metal karbonlarıdır. Bunlara ornek olarak; karbondioksit, kalsiyum karbonat (animoasit), komur ve tebeşir gosterilebilir.
Element karbon; ağırdır, sulandırılmış asitler, bazlar ve organik cozuculerde erimez.
Karbon; potasyum nitrat gibi oksitleyici maddelerle melitik asidi oluşturur. Yuksek sıcaklıklarda bazı metallerle karburleri meydana getirir.
Ham petrolden uretilen petrol turevleri, karbon zincirinden oluşan maddelerdir.
Hidrokarbonlar, karbonun hidrojenle oluşturduğu bileşiktir. Metan gazı veya bataklık gazı en basit hidrokarbondur. Metan gazı, doğalgazın başlıca bileşiğidir. Butun yağlar hidrokarbondur.
Karbondioksit ve karbonmonoksit, karbonun oksijenle yaptığı en basit bileşiklerdir. İkisi de gazdır ve karbonmonoksit zehirlidir. Mars ’ın yuzde 96 ’sı karbondioksit icerir.
Kok komuru yuzde 90 oranında karbon icerir. Kok komuru ve mangal komurleri amorf karbondur.
Saf karbon, şekerin havasız ortamda ısıtılarak ayrıştırılması sonucu elde edilir.
Hucre zarı, ağac kabuğu, yumurta akı, goz merceği gibi organik yapılar karbon icerir.

[h=4]Bazı Karbon Terimleri [/h]Karbon bileşiklerinin bazıları onemli işlevler gorur. Bu bileşiklerden ve bazı karbon terimlerinden de biraz bahsedelim:
Fullerenler: Karbonun yapay allotroplardır.Beşgen, altıgan ve yedigen kristaller icerebilir. “Buckminstefuleren” veya “Buckyballs” adları ile de bilinir. 60 karbon atomundan meydana gelen bir molekuldur. “Karbon60” veya “C60” olarak da tanımlanır. Yarıcapı 1 nanometredir. Uzaydaki gezegenimsi bir bulutsuda fullerenlerin varlığı tespit edilmiştir. Dunya dışında varlığı kanıtlanmış en buyuk molekullerdir.
Karbon siyahı (karası): Katışıksız, siyah bir tozdur. Cok ince tanecikli elementer karbondur. Bu taneciklerin capı 25-400 milimikron olcusunde olabilir. Gaz ve sıvı haldeki hidrokarbonların az yanmasıyla elde edilir veya petrolun tam yanmaması haline verilen addır. Pigmentlerde, murekkeplerde ve kaucuk ve lastik uretiminde kullanılır. Kullanılan urune aşınmaya karşı direnc kazandırır.
Aktif karbon: Odun, komur, kemik, yağ urunleri, fındık ve pirinc kabukları gibi elde edilen karbonların ceşitli işlemlerden gecirilmesi sonucu elde edilir. Onemli bir adsorbandır. İc gozenekleri geniştir. İnsan sağlığına zarar vermez. Toz, granule ve pelet olarak uretilebilir. (Adsorban: Zehirli madde molekullerinin yuzeyine yapışan ve emilmesini engelleyen madde)
Karbonat: Bir organik bileşik veya metalin karbonik asitle reaksiyonu sonucu oluşan maddedir. Metallerle reaksiyonu sonucu kalsiyum karbonat gibi tuzlar oluşturur. Organik bileşiklerle reaksiyonu sonucu da difenil karbonat veya dietil karbonat formları meydana gelir.
Karbonmonoksit: İnorganik bir bileşiktir. Gaz veya sıvı halde olabilir; kokusuz ve renksizdir. Yanıcıdır, alevi mor renklidir. Zehirli ve patlayıcı bir gazdır. Alkol ve benzenle iyi, suda az cozunur. Ozel celik uretiminde kullanımı yaygındır.
Karbondisulfur: İnorganik bir bileşiktir. Saf hali kokusuzdur, diğer formlarının da ağır bir kokusu vardır. Parlak, renksiz veya sarımsı bir sıvıdır. Cok yanarsa patlar, surtunmeyle tutuşabilir.
Karbontetraklorur: Buharı havadan 5 kat daha ağır, klorlanmış, renksiz, tatlı, kokulu hidrokarbon bir sıvıdır. Suda cozunmez. Patlayıcı değildir. Solunması halinde zehirleyebilir. Soğutucularda kullanımı yaygındır.


[h=3]Nerelerde Kullanılır? [/h]Karbon, endustrinin vazgecilmez bir maddesidir. Gelişmiş ulkelerin ekonomilerinin gelişmişlik duzeyleri; karbonlu bileşikler iceren urunler, yakıtlar, kimyasal maddeler ve ilacların uretilmesi ve işlenmesi ile bağlantılıdır. Karbon bileşikli sentetik urunler, ulkelerin ekonomik gelişimlerinde onemli rol oynar.
Demir-celik sektorunde kullanımı yaygındır. Yuksek fırınlarda demir cevherinin indirgenmesinde kullanılır. Karbondioksit icecekleri karbonatlanmasında, karbonmonoksit metalurjide indirgeyici olarak kullanılır. Karbon fiber, dayanıklı ve hafif kompozit bir malzemedir; otomotiv ve ucak sanayisinde onemli bir urundur.
Karbon kullanılan ve iceren bazı sektor ve urunler şunlardır: Matbaa murekkebi, demir alaşımlarının işlenmesi, celik sanayisi, nukleer tepkimelerin kontrolu, lastikler, plastikler, boya pigmentleri, yağ ve turevleri, kurşun kalemler, enerji santralleri…


[h=4]Karbon Dongusu Nedir? [/h]Yaşamın devamı icin yeterli ceşitlilik ve karmaşıklıkta duzenlemeler oluşturan ve yuz binlerce bileşik oluşturma yeteneği olan tek element karbondur. Oyle ki, karbon iceren bileşiklerden bazıları, canlıların yuzde 18 ’ini oluşturur. Bu bileşikler canlı hucrelerin yapıtaşıdır. Karbon; oksijen, hidrojen, azot, kukurt ve fosfor başta olmak uzere bazı elementlerle birlikte canlı hayatını ve hayatın devamı icin gerekli bir maddedir.
Genel olarak karbon atomlarının kimyasal, fiziksel ve jeolojik gibi bazı surecler sonunda atmosferde, sularda, denizlerde ve yeryuzundeki dolaşımına “karbon dongusu” adı verilir. Karbon dongusu, yaşamın devamı icin hayati onemde bir olaydır. Bu dongunun kaynağı atmosferde ve su kaynaklarında cozunmuş olan karbondioksittir. Atmosfer (havakure), hidrosfer (sukure), litosfer (taşkure), biyosfer (canlı kure) arasında gercekleşen karbon dongusu; yaşamın en onemli sureci olan fotosentez olayının ana aktorudur. Sıcaklıkların aşırı duşmesine ve yukselmesine engel olarak iklimsel ve ekolojik denge de sağlar.
Atmosferdeki karbondioksit miktarının artması “sera etkisi” dediğimiz duruma yol acar. “Sera gazı” adı da verilen bu durum, karbon dongusunun işleyişini olumsuz etkiler. Ormanlardaki ağacların kesilmesi, orman yangınları, sanayide ve ulaşım araclarında kullanılan komur ve fosil yakıtlar gibi cevreyi olumsuz etkileyen uygulamalar sera gazı etkisine yol acar ve karbon dengesi bozulur. Boylece buzullar erir, deniz seviyesi yukselir ve iklimler değişir.