Karbon, bilinen elementlerin en çok yönlü olanıdır. Bileşiklerin %94’ü (4 milyondan çoğu) karbon içerir. Yaşamın dayandığı temel işlevleri yerine getirmek için yeterli çeşitlilikte ve karmaşıklıkta düzenlemeler oluşturarak başka elementlerle birleşme yeteneği, yalnızca karbonda vardır. Belirli karbon bileşikleri, canlılardaki maddenin yaklaşık %18’ini oluşturur (geri kalanı çoğunlukla sudur). Bu bileşikler, canlı hücrelerin planı olarak, hücre yapımında kullanılan yapıtaşları olarak işlev görürler.

Yakıt işlevi gören başka karbon bileşikleri de, yeşil bitkilerde ışıl birleşimle sürekli olarak yenilenir. Organizma öldüğü zaman, çevreyle karbon alışverişi durur ve geriye kalan radyoaktif karbon-14 izotopu miktarı, biyolojik kökenli maddelerin yaşını belirlemekte kullanılabilir.

Kalkınmış ülkelerin ekonomilerinin büyük bir bölümü, karbon içeren yakıtların, plastiklerin, kimyasal maddelerin, dokumaların ve ilaçların işlenmesine ve üretimine dayanır. Karbon temelli sentetik bileşiklerin üretilmesi ve kullanılması, birçok ülkede yaşama düzeyini derinlemesine etkilemiştir.

Karbon Elementinin Özellikleri Nelerdir?

Simgesi C, atom numarası 6, atom ağırlığı 12,011 olan karbon, periyodik tablonun IVA grubunda silisyum, germanyum, kalay ve kurşun elementleriyle birlikte yer alır. Bu elementlerin en hafifi ve en az metalik olanıdır. Periyodik çizelgedeki başka birçok grubun tersine, IVA grubu elementleri, kimyasal bakımdan birbirinden çok farklıdır; grubu temsil edici davranışı en fazla gösteren de karbondur.

Karbonun en bol bulunan izotopu, doğal karbonun % 98,89’unu oluşturan karbon-12’dir. Tam olarak 12 dalton (atom kütlesi birimi) değerinde olan bu izotop, atom ağırlığı konusunda uluslararası standart olarak kullanılır. Doğal karbonun % 1,11’ini oluşturan kar-bon-13, ikinci kararlı izotoptur. Karbonun beş radyoaktif izotopu bilinmektedir; bunlardan karbon-14 (yarılanma süresi 5 730 yıl) en kararlı ve en yararlı olanıdır. Serbest karbon atomunun 1s kabuğunda iki elektron, 2s ve 2p kabuklarındaysa bağ oluşturmaya hazır dört değerlik elektronu bulunur. Metallerden ve ametallerin birçoğundan farklı olarak, karbonda bağ oluşumu genellikle iyonik değil, kovalent (ortaklaşa) niteliktedir. Bunun nedenlerinden biri, karbonun atom sayısının küçük olması, bu nedenle de, atom çekirdeğine yakın olan değerlik elektronlarını çok sıkı tutmasıdır. Ayrıca, bir karbon atomunun kararlı bir iyon haline gelmesi için dört elektron alması ya da yitirmesi gerekir: Bu da oldukça büyük enerji isteyen bir olaydır.

Ortaklaşa bağlanmada, her karbon atomu, değerlik elektronlarını karşılıklı olarak başka atomlarla paylaşır. Karbon bileşiklerinin çoğunda, bitişik bir atom, 1 -3 arasında elektron verir; buna karşılık karbon da eşit sayıda elektron katkısı yapar ve tek, çift ya da üçlü bağ oluşur.

Odun Kömürü: Odun kömürü hafif, gözenekli siyah ya da koyu gri renkli bir maddedir; odunun havasız ortamda yakılmasıyla elde edilir.

Kemik Kömürü: Odun kömürünün katışıklı bir türü de, yalnızca yüzde 10 oranında karbon içeren kemik kömürüdür. Kemik kömürü, hayvan kemiklerinin iyice kırılıp havasız ortamda yakılmasıyla elde edilir. Kemik kömürü herhangi bir sıvı ile ısıtıldığında, sıvını rengini yok eder, bu nedenle sanayide renk giderici olarak kullanılır. Örneğin, şeker bu yolla arıtılır. Çay kemik kömürü ile kaynatıldığında tamamen renksiz hale gelir.

Karbon Karası: Karbon karası ise gazyağı, terebentin, benzen ya da mum gibi maddelerin havasız az ortamlarda yandıklarında çıkardıkları istir. Karbon karası katışıksız, yumuşak, siyah renkli bir tozdur; yağla karıştırılarak matbaa mürekkebi, boya ve ayakkabı cilasında kullanılır. Ayrıca otomobil ve bisiklet lastiklerinin yapımında, aşınmaya karşı daha dayanıklı kılmak amacıyla karbon karasından yararlanılır.

Kok Kömürü: Kok kömürü, kömürün havasız ortamda, yüksek sıcaklıklarda yakılmasıyla elde edilir. Kok kömüründeki karbon oranı yaklaşık %90’dır. Karbon elementi gerek kömür, antrasit ve kok kömürü olarak, gerek bileşik halde bulunduğu selüloz ve petrol olarak çok önemli bir yakıttır. Karbon ve oksijen bileşikleri birbirleriyle çok kolay birleşir. Çinko, demir, kalay ya da kurşun oksitler gibi metal oksitleri karbon ile birlikte ısıtıldığında, karbon metal oksitteki oksijenle birleşir ve geriye katışıksız metal kalır. Bu indirgenme tepkimesinden sanayide yararlanılır.

Karbon Allotropları

Aynı maddenin değişik kristal biçimlerine allotrop denir. Elmas ve grafit, karbonun allotroplarıdır. Elmasta her karbon atomu, dört başka karbon atomuna bağlanarak üç boyutlu katı bir yapı oluşturur; grafitte ise karbon atomları, üst üste yığılmış geniş, yassı levhalar oluşturacak biçimde, iki boyutlu düzlemde birbirlerine bağlanmıştır. Bu levhalar birbirlerinin üzerinden kolayca kayar; grafitin iyi bir yağlayıcı olma özelliği de bundan kaynaklanır. Grafitin kâğıt üzerinde iz bırakmasının nedeni de, bu ince atom levhalarının grafitten ayrılarak kağıdın üzerinde birikmesidir. Elmas ve grafit dışında karbonun ayrıca altıgen elmas gibi doğal, camsı karbon, fullerenler kümelenmiş elmas nanoçubukları, karbon nanoköpüğü, doğrusal asetilenik karbon (LAC) gibi yapay allotropları da vardır. Karbonun belirgin, kendilerine özgü bir yapısı ya da biçimi olmayan allotropuna amorf karbon denir. Kömür bu biçimdedir.

Şekil-Karbonun Bazı Allotropları: a) Elmas b) Grafit c) Altıgen Almas d-f) Fullerenler g) Amorf Karbon h) Karbon Nanotüp.

1- Elmas: Arı elmas, bilinen en sert doğal maddedir. Renksiz ve saydam olmasına karşın, başka minerallerle arılığı bozulduğu zaman, pastel renklerden mat siyaha kadar uzanan çeşitli renklerde bulunabilir. Elmas, kimyasal bakımdan eylemsizdir; ama yüksek sıcaklıklarda havada yanması sağlanabilir. Bilinen ısıyı ileten en iyi malzemedir ve elektrik yalıtkanıdır. 1955’e kadar, yanardağ kökenli doğal yataklar tek elmas kaynağıyken, o tarihten bu yana aletlerde ve pikap iğnelerinde kullanılan elmaslar, grafitin yüksek basınçlara ve sıcaklıklara uğratılmasıyla yapay olarak üretilmektedir (mücevher niteliğinde elmaslar bu yolla elde edilemez). Elmasın özellikleri, bütünüyle birbirine kenetlenmiş dörtyüzlü karbon atomlarının oluşturduğu kristal yapısından kaynaklanır; bu atomların her biri, en yakın dört komşusuna ortaklaşa bağlanmıştır. Karbon-karbon bağının olağanüstü dayanıklılığı ve ortaklaşa bağlarla kenetlenmiş yapısı, elmasın sert ve eylemsiz olmasını sağlayan nedenlerdir.

2- Grafit: Grafit, karbonun yaygın bir allotropudur. Yumuşak, yağlı, kâğıtta iz bırakan, siyah renkli bir katı maddedir. Grafitte her bir karbon atomu aynı düzlemde bulunan diğer üç atoma altıgen halkalar oluşturacak şekilde bağlanır. Oluşan ağ iki boyutludur ve bu şekilde meydana gelen tabakalar birbirine zayıf Van der Waals kuvveti ile bağlanır. Bu yüzden, tabakala birbirlerinin üzerinde kolayca kayar. Grafit, yağ haline getirilip makinelerde, çalışan parçaların birbirine sürtünürken aşınmasını azaltmak ya da engellemek amacıyla yağlayıcı olarak kullanılır. Kurşun kalemlerin içindeki uç da, içine kil katılarak biraz sertleştirilmiş grafittir. Grafitin elde edildiği başlıca yerler Sri Lanka, Sibirya, Kuzey Amerika ve Meksika‘dır. Grafit, kok kömürünün çok yüksek sıcaklıklarda işlenmesiyle yapay olarak da üretilebilir. Grafit çok yüksek sıcaklıklara dayanabilir, ayrıca çok iyi bir elektrik iletkenidir. Bu nedenle, çamaşır makinesi ve elektrikli süpürge gibi aygıtlardaki elektrik motorlarının fırçaları grafitten yapılır. Son dönemlerde, uzay kapsüllerinin ısı kalkanlarının yapımında da grafitten yararlanılmaya başlanmıştır.

3- Fullerenler: Karbonun yapay allotropları olan Fullerenler, grafit benzeri yapılara sahiptir fakat grafit gibi saf altıgen değil, aynı zamanda beşgen ve hatta bazen yedigen kristaller de içerir. Bu yapı, altıgen kristallerden oluşan ana düzlemin kıvrılarak küreler, elipsoidler ve silindirler oluşturmasına yol açar. Fullerenlerin yapıları ve özellikleri nanomalzemeler alanında dev bir araştırma konusudur. “Fullerene” adı, bazı fullerenlerin benzediği jeodezik kubbeler tasarlayan Amerikalı mimar Richard Buckminster Fuller‘e ithafen verilmiştir. Buckyball denen yapılar, üçgen karbon yapılarının küresel biçimlerde kapanmasından oluşan oldukça büyük moleküllerdir. En çok bilinen en basit buckyball molekülü, futbol topu benzeri yapısıyla C60 buckminsterfullerendir. Karbon nanotüpler boş silindir şeklinde bir yapıya sahiptir. Nanotomurcuklar ise, buckyball yapıların nanotüplerin dış duvarına kovalent bağla bağlanmasından oluşan nanotüp/buckyball melez yapısında malzemelerdir.

Doğada en bol bulunan karbon bileşikleri, karbon dioksit, tebeşir, kömür, aminoasit (kalsiyum karbonat) gibi metal karbonatları ve karbonun hidrojenle birleşerek oluşturduğu hidrokarbonlardır.

The post Karbon Nedir? Karbon Elementinin Özellikleri Nelerdir? appeared first on TechWorm.

Elmasın en belirgin özelliği sertliğidir. Mineralojide kullanılan mohs sertlik göstergesinde en yüksek sayıyla (10) gösterilir. Bu, diğer bütün mineralleri çizebilmesi demektir. Sertliğinden dolayı endüstriyel aletlerde kullanılması büyük önem kazanmıştır. Keza dayanıklılığından ve ışığı çok iyi kırmasından dolayı kıymetli bir zîynet eşyâsıdır.

Elmas, ametalik özellikler gösterir. Erime noktası 3547 °C’dir. Yoğunluğu yaklaşık 3,5 gr/cm³tür. Havada 850 °C’de yanar. Havasız ortamda 1500 °C’de grafite dönüşür. Oda sıcaklığında hiçbir madde etki etmez. Florla 750 °C’de, karbon tetra florür (CF4) bileşiğini meydana getirir. Diğer halojenlerle birleşmez. Elmas izometrik bir sistemde kristallenir. Her karbon atomu kendisini çevreleyen dört karbon atomuyla düzgün dörtyüzlü meydana getirecek şekilde bağlanmıştır. Daha doğrusu iki tâne kare tabanlı piramidin taban tabana gelmiş şekli görünümündedir. 12 yüzlü ve kübik kristal yapıları da vardır. Kristallerin rengi beyaz, kahverengi, siyah veya renksiz olabilir. Mineralin içinde yabancı atom mevcudiyeti de söz konusu olabilir. Fakat her 10.000 karbon atomu başına ancak bir tâne yabancı atom bulunur. Hattâ güzel tabiî elmasta 100.000 atom başına ancak 1 tane yabancı atom bulunur.

Elmasın tartılmasında ölçü birimi olarak karat kullanılır (1 karat 200 miligrama eşittir). Karat ingilizce olup arapcası Kırat’tır. Kırat keçiboynuzu çekirdeğidir, bu çekirdeklerin ağırlıkları birbirinin aynı olması sebebiyle 1 gr’dan küçük ağırlıkların ölçüsünde kullanılmaktaydı. 1 karatın ağırlığı 0,200 gram olarak kabul edilmiştir.

Elmasın optik özellikleri ona güzellik ve kıymetli zînet eşyâsı özelliğini vermektedir. Işığı kırma indisi çok yüksektir (2,417). Yâni içeri kabul ettiği ışın yansıttığı ışına göre fazladır. Kezâ ışını disperse etme (yâni, beyaz ışını renklere ayırma) kâbiliyeti de oldukça yüksektir. Radyasyonları tutma özelliklerine göre iki tiptedirler.

Birinci tip, görünen ışını absorbe edenler (soğuranlar, emenler); ikinci tip ise, morötesi ve kızılötesi ışınları absorbe edenlerdir. İkinci tip elmaslar tabiî hâlde mâvi renklidirler.

Elmas, mükemmel bir elektrik izolatörüdür. Kezâ ısı iletkenliği en yüksek olan maddedir. Bu özelliğinden dolayı zarar görmeden kesilebilir. Elmasın 57 fasetli özel kesilmiş haline pırlanta denir. Pırlanta üzerinde 57 faset bulunur. Faset, ışığı yansıtan açılı yüzeylere verilen isimdir. Önemli özelliklerinden biri de her şeyi kesebilmesidir. Bir diğer özelliği ise fazla kırılgan olmamasıdır. Elmasın içine girebilen tek şey ışıktır.

Elmas orijinal olarak yalnız Kimberlit Bacaları‘nda bulunur. Diğer tip elmas oluşumları, muhtemelen Kimberlit’ten aşınmayla veya tortuların başkalaşım geçirmelerinden meydana gelmiştir. Kimberlit kayasında bâzan elmas bulunmayabilir. Bulunma nisbeti ancak ortalama kırk milyonda birdir. Kimberlit, yüksek nispette magnezyum ve demir bulunduran volkanik kaya kalıntısıdır. Bu kayalarda birçok başka mineral de bulunur. Kalsit, olivin, ilmenit, mika vb.. Kimberlit yer kabuğunun derin tabakalarında kanallar şeklinde bulunur. Elmasın bazı yer kabuğu hareketleriyle yukarıya çıktığı kabul edilmektedir. Kısmen de bazı bölgelerde nehir kumlarına karışmıştır. Elmasın en çok bulunduğu yerler olarak, Avustralya, Güney Afrika (Kimberley’de), Güney Amerika, Endonezya ve Hindistan sayılabilir.

Elmasın kazanılması, diğer minerallerin işlenmesi gibidir. Yalnız kristaller o kadar bol değildir. Çok dağınık olup, tespitleri bile güçtür. Yeryüzüne yakın cevherler olduğu gibi, 300 metre derinlerde olan cevherler de vardır. Cevher kayaları, borular daldırılarak kırılır. Çıkarılan balçıklı, kumlu cevher iki ameliyeden geçirilir. Cevher önce yoğun bir sıvıda yüzdürülür. Çok ağır olan mineraller dibe çöker. Daha sonra kumlu-çamurlu karışım bir nevi elekte aşağı-yukarı titreşim verilerek, elmasın dibe çöktürülmesi sağlanır.

Ayrı bir sistemle hem kesilmiş, hem de parlatılmış hâle getirilebilen yegâne mineral, elmastır. Birçok elmas kristali kendiliğinden pırlanta olacak şekildedir. Fakat bir kısmı da kesilmek zorundadır. Kesilmesi dikkat ve titizlik ister. Elmasların kıymeti dört faktörle ilgilidir: Kesilme, renk, büyüklük (karat) ve berraklıktır. Çatlak olup olmaması da çok önemlidir. Çünkü, çatlaklık, ışık girişini zorlaştırmaktadır. Sarı ve kahverengi elmaslar pek istenmez. Pembe, menekşe rengi ve yeşil elmaslar çok makbuldur. Kesilme şekli belki de en mühim faktördür ve parça büyüklüğü ile kıymeti artar. De Beers, dünyanın en büyük üreticisi İngiliz bir firmadır.

Değer biçimi genelde yüzüklerdeki elmas ve pırlantalar için tamamen bir ön değerdir. Gerçekte o değere tekabül etmezler. Azlık hissi ile satışı kızıştırma tekniğidir. Pırlanta ve elmasların sertifikalı değer biçilmesi durumunda çoğunluk geri satarken bu fiyatları satıcı firmanın veremediği görülmektedir. Yani yatırım aracı olarak çok tehlikeli bir üründür. Bu noktada yeterli bilinçlendirme dünya çapında yapılmamaktadır.

Dünyaca itibar ve ün sahibi olan pırlanta sertifikaları:

• HRD (Hoge Raad voor Diamant) – Pırlanta Üst Kurulu
• IGI – Uluslararası Gemoloji Enstitüsü
• GIA – Amerika Gemoloji Enstitüsü
• AGSL – Amerikan Mücevher Sosyetesi Laboratuvarları
• IDL – Uluslararası Pırlanta Laboratuvarı

Elmas, özellikle Sierra Leone başta olmak üzere Afrika ülkelerinde ve geri kalmış birkaç ülkede ülkenin fakir insanları çok zor sağlık şartlarında çalıştırılarak çıkartılmaktadır. Daha da kötüsü bu ülkelerde iç savaş hüküm sürmektedir, bu iç savaşların büyük elmas şirketleri tarafından desteklendiği bilinmektedir. Bu ülkelerde zor şartlarda çalışmayı veya asker olup savaşmayı kabul etmeyenlerin elleri kesilmekte olup, bu ülkelerde nüfusa göre sakat olma oranı bir hayli yüksektir. Son yıllarda bu yaşanan insanlık dramına karşı elmas için yeni bir sınıflandırma tanımı ortaya çıkmıştır. Bu sınıflandırmaya göre 2 çeşit elmas vardır, bunlar savaş (conflict) ve savaş-dışı (conflict-free) elmaslardır. Savaş (conflict) elmasları adından da anlaşılabileceği gibi elmas şirketlerinin desteğiyle ülkede iç savaş çıkartılarak ve ülkenin insanları çok zor sağlık koşullarında zorla çalıştırılarak elde edilmektedir. Savaş-dışı (Conflict-free) adı verilen elmaslar ise çıkarılırken çalıştırılan insanlar sağlıklı koşullarda ve ücretli olarak çalıştırılmakta, aynı zamanda ülkede herhangi bir çatışma veya iç savaşa neden olunmamaktadır.

The post Elmas Nedir? Özellikleri Nelerdir? Elmas Nasıl Çıkarılır? appeared first on TechWorm.