Karbon Elementinin Özellikleri Nelerdir, Doğada Nasıl Bulunur?

Milyonlarca organik bileşik olmasının nedeni karbon elementinin üstün bağ yapma yeteneğine bağlıdır. Peki, karbonun üstün bağ yapma yeteneği, karbonun hangi özelliğine bağlıdır?

Karbon, dört değerlik elektronuna sahiptir ve bunabağlı olarak tüm bileşiklerinde dört bağ yapar. Bununla birlikte kendi atomları arasında tekli, ikili ve üçlü bağlar oluşturabilir.

Karbonun bu bağ yapma yeteneğinden dolayı çok farklı çeşitte ve sayıda bileşik oluşabilmektedir. Hatta binlerce karbon atomu birbirine bağlanarak organik bileşikler oluşturabilir. Bu organik bileşikler düz zincirli olabildiği gibi halkalı yapıda da olabilir.

Diğer elementler, karbon atomu gibi uzun zincirli yapıda bileşikleroluşturmaz. Bunun nedenlerinden biri pek çoğunun bağ enerjisinin karbon atomları arasındaki tekli bağın (C – C) enerjisinden daha küçük olmasıdır. Bu durum, oluşacak bağların daha kararsız olmasına yol açar. Bu yüzden karbon atomları birbirine yüksek kararlılıktaki bağlarla bağlanır.

Ayrıca karbon atomunun elektro negativite değerinin yüksek olması kendi atomları arasındaki çekim kuvvetini artırarak bileşiklerinin kararlı olmasını sağlar.

Karbon Atomu Doğada Nasıl Bulunur?

Bazı elementlerin atomları birbirleriyle farklı geometrilerde dizilerek farklı özellikte maddeler oluşturur. Bu tür, aynı elementin farklı geometrik şekillerdeki kristallerine allotrop denir. Örneğin; fosforun beyaz, kırmızı ve siyah fosfor olmak üzere üç allotropu, kükürdün rombik ve monoklinik iki allotropu; karbon elementinin ise elmas, grafit ve fulleren olmak üzere üç farklı allotropu vardır.

Atomlarının farklı geometrilerde düzenlenmesinden dolayı bu allotroplar farklı özellikler gösterir. Elmas çok sert ve saydam bir maddeyken grafit kırılgan ve saydam olmayan bir maddedir. Elmasın ısı iletkenliği iyi iken elektrik iletkenliği yoktur. Grafit ise elektrik akımını iletir.

Karbonun elmas ve grafite göre daha sonraları keşfedilmiş diğer allotropu olan fullerenler için C₆₀ molekülü örnek verilebilir.

Fullerenler karbonun nano yapıdaki allotroplarıdır. Fullerenler top, çubuk, tüp ve halka gibi farklı yapılarda bulunabilmektedir.

Moleküler fullerenler, elmas ve grafitten farklı olan yapılarına bağlı olarak bazı çözücülerde çözünebilmektedir. Bunun dışında fullerenlerin elektronik sanayisinden tıbba kadar çok daha geniş kullanım alanı vardır. Bunlara fotoyansıtıcı, fotoiletken, transistör, elektronik cihazlar, güneş pilleri ve bazı virüslerle mücadele örnek olarak verilebilir.

Karbonun Nanoteknolojideki Önemi Nedir?

Karbonun allotroplarından biri olan grafite uygulanan özel işlemler sonucu oluşan nanometre boyutundaki tüplere nanotüp denir.

Nanotüplerin keşfedilmesiyle birlikte pek çok elektronik cihazınboyutları küçülmeye başlamıştır. Örneğin, bu sayede cep telefonlarının boyutları piyasaya ilk çıkan boyutlarına göre daha küçüktür. Nanoteknoloji sayesinde elektronik cihazların özelliklerinde artma olmasına rağmen boyutları küçülmektedir. Bu durum insanların hayatlarını daha da kolaylaştırmaktadır.

Nanotüpler, oluşturuldukları karbon atomunun özelliklerine bağlı olarak farklı geometrilerde moleküllere sahip olabilmektedir. Buna bağlı olarak farklı iletkenliklere sahip nanotüpler oluşturulabilmektedir. Bu özelliğe sahip olması da nanotüplerin kullanım alanını genişletmektedir. Bazı kullanım alanlarına kimyasal sensörler, taramalı elektron mikroskopları (SEM), televizyonlar örnek verilebilir.

Nanotüplerden gelecekte daha geniş alanlarda yararlanılması düşünülmektedir ve bu amaçla çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmalar sonucunda, kapasitörler, yakıt hücreleri, biyosensörler ve çok fonksiyonlu malzemelerin üretilmesi planlanmaktadır.