Karbon Esaslı Malzemeler



Yüklə 84,26 Kb.
tarix04.11.2017
ölçüsü84,26 Kb.

Karbon Esaslı Malzemeler


KARBON ESASLI MALZEMELER
Nagihan AYDIN, Zeynep YILMAZ, Esra Nur BİNARBAŞI, Zeynep AYDIN, Fatma BAŞ

Dokuz Eylül Üniversitesi, Buca Eğitim Fakültesi, Fen Bilgisi Öğretmenliği

nagis123aydin@gmail.com, zeyneps44296@gmail.com, esra1323@icloud.com, zy.jess.np.zfsc@gmail.com, basfatma03@gmail.com
ÖZET

Karbonun üretimi bir yıldız ocağında gerçekleşmiş ve süpernova patlamasıyla dünya yaşamının temel elementi haline gelmiştir. Dünya üzerinde karbon elementini taşımayan hiçbir canlı yoktur. Bu tür karbon çeşitleri organik kimya alanında ayrıca incelenmektedir.

Karbon 6 elementli, 4 bağ ile bileşik oluşturabilen bir elementtir. Farklı birleşme türleri olan sp, sp2, sp3 hibritleşmelerinin her üçünüde yapabilir. Bağlanma farklılıklarından kaynaklı olarak 4 farklı şekilde bulunur. Bunlar amorf, elmas, grafit ve son zamanlarda keşfedilmiş olan fulleren’dir.

Karbon her 4 şekli ile de çok farklı alanlarda geniş çerçevede kullanılmaktadır. Enerji ihtiyacını karşılamak için yakıt olarak kullanıldığı gibi mücevher ve kaplama alanlarında da sıklıkla kullanılır. Ayrıca teknolojinin gelişmesiyle ile birlikte her geçen gün kullanım alanları artmaktadır. Özellikle nanoteknoloji alanında karbon; yeri doldurulamaz bir elementtir.


KARBON

Büyük Patlama'dan sonra ortaya çıkan galaksiler ve yıldızlarda, artık daha ağır elementler oluşmaya başlayacaktır. Yıldızları dengede tutan, yıldızın çekirdeğinin kütlesel çekimine karşı ürettiği hidrojeni, helyuma çeviren ısının baskısıdır. Zamanla ısı ortaya çıkaran bu dönüşüm zayıflayınca, yıldızın kendi üzerine patlayarak çökmesi ve arkasından bir süpernova patlamasıyla dışa saçılması, karbon, oksijen, demir gibi canlı yaşamın temelini teşkil eden ağır elementleri evrene saçmıştır. İşte karbonun üretimi böyle bir yıldız ocağında gerçekleşmiş ve süpernova patlamasıyla dünya yaşamının temel elementi haline gelmiştir.

Karbon(C), periyodik tablonun 4A grubunda yer alan, ametal bir elementtir. Elektron sayısı 6’dır. Değerlik elektronu 4’tür. En dış yörüngesinde bulunan 4 elektrondan ikisi, 2s2 orbitalinde, diğer ikisi de 2p2 orbitalindedir. Diğer elementlerle bağ yaparken 2s orbitalinde bulunan bir elektron boş olan 2p orbitaline geçercesine hareket eder. Böylece aynı özellikte dört tane çiftleşmemiş elektron meydana gelir.

Bunların enerji seviyeleri aynıdır. Bu davranış Sp3 hibridizasyonu olarak adlandırılır. 3500°C’de sublime olmaya başlayan karbon, 3550°C’de erir ve 4827°C’de kaynar. Grafit halindeki karbonun yoğunluğu 2, 26 g/cm3tür. Oda sıcaklığında kolay kolay reaksiyona girmez ve suda hemen hiç çözünmez. Gerekli sıcaklığa geldiği zaman hava oksijeni ile okside olarak (yanarak) karbondioksid verir. Grafit ve elmasın yanması kömürün yanmasından daha yüksek sıcaklıkta olur.

Karbonun, kütle numaraları 10 ila 16 arasında olan altı tane izotopu vardır. 12C ve 13C izotopları kararlıdır. Tabiatta bulunan karbonun % 98, 89’u 12C ve % 1.11 de 13C izotopudur. 14C radyoaktif izotopu da kararlılığa çok yakındır. Çünkü yarılanma müddeti 3770 yıldır. Arkeolojik araştırmalarda bu izotoptan yararlanılır. 12C izotopu elementlerin atom ağırlıklarının hesaplanmasında bir temel kabul edilmiştir.

Bulunuşu: Tabiatta karbon çok çeşitli olarak her yerde bulunur. Elementer olarak, kömür ve grafit yataklarında ve çeşitli bileşikler halinde petrol yataklarında bulunur. İnsan, hayvan ve bitki gibi bütün canlıların büyük bir kısmı karbon bileşiklerinden meydana gelmiştir. Organik bileşiklerin temel maddesi karbondur. Anorganik bileşiklerden en çok karbonat bileşiklerinde bulunur. Mermer, dolomit ve kireç taşları birer karbonat bileşikleridir. 


Karbon bileşikleri: Karbon atomu elektron almaya veya vermeye, yani iyonik bileşik yapmaya yatkın değildir. Bu yüzden iyonik bileşikleri pek kararlı değildir. Bazı reaksiyonlarda ortaya çıksalar bile hemen aksi yüklü iyonlarla bağ meydana getirirler. Karbon atomları oktede varmak için bağ yapmayı tercih ederler. Bu bağlar diğer atomların yaptığı bağlara nispetle daha sağlamdırlar. Bu yüzden uzun zincirler meydana getirmektedirler. 
İşte bu sebeptendir ki karbon bileşiklerinin sayısı diğer bütün elementlerin meydana getirdiği bileşiklerin on misli kadardır. Karbon bileşiklerinin sayısı üç milyona ulaşmış olup, gün geçtikçe de çoğalmaktadır. 
Karbon Allotropları

Aynı maddenin değişik kristal biçimlerine allotrop denir. Anlamı değişik biçim(form)demektir.

Karbonun 4 tane allotropu vardır.


  1. Amorf

  2. Grafit

  3. Elmas

  4. Fulleren’dir.

Kristalleşmiş türleri arasında elmas ve grafit çok iyi tanımlanmıştır. Bunlar oldukça saf karbondan oluşur. Biçimsiz (amorf) karbon, doğal ya da yapay kömürlerde, çeşitli maddelerle karışmış ya da bileşik olarak bulunur.

Grafitte, karbon atomları, hegzagonal halkalar şeklindedir. Tabakalı bir yapı oluşturur. Her karbon atomu, diğer 3 karbon atomuna, sp2 hibritleşmesi yaparak, sigma bağları ile bağlanır.

Grafit yapay olarak da hazırlanabilir; bunun için kokkömürünün çok yüksek sıcaklıklarda işlenmesi gerekir. Grafitin erime sıcaklığı 3527°C olduğundan çok yüksek sıcaklıklara dayanabilir.

Grafit yapısında, aromatik hidrokarbonlarda olduğu gibi, iki tip elektron vardır. G (sigma) elektronları ikişer ikişer lokalize (sp²) çift bağlar meydana getirirler. π(pi) elektronları ise C 6 halkalarından meydana gelen düzlemler arasında serbestçe hareket ederler. Bunun bir sonucu olarak grafit elektriği iletir.

Grafitte karbon atomlarının meydana getirdikleri düzlem içerisinde bağlar kuvvetlidir. Düzlemler arasında ise bağlar zayıftır. Bunun sonucu olarak kaygan ve pul pul bir davranışı görülür.

Grafitin düzlemsel yapısına grafin denir. İki boyutlu bu yapı iletkendir. Kusursuz grafinler tamamıyla altıgen hücrelerden oluşurlar; beşgen ve yedigen hücreler yüzey üzerindeki hatalar olarak varsayılır. Belli düzenlerle kesilip yuvarlanırsa karbon nanotüpler elde edilebilir. Karbon nanotüpler grafinin çözünebilir parçaları laboratuar koşullarında grafite bazı kimyasal işlemler uygulanarak elde edilebilir.

Elmasta karbon atomları, sp3 hibritleşmesi yaparak tetrahedral bir düzendedir. Elmasta, karbon atomları arasındaki bağlar, çok kuvvetlidir. Bu nedenle de çok sert ve kararlı bir yapıya sahiptir. Mavi elmas (yarı iletken) hariç, elektriği iletmezler. Moleküller arasındaki kuvvetli bağlar sebebiyle, ısı iletkenliği çok iyidir. Düzgün dört yüzlü yapısından dolayı bilinen en sert maddedir. İki elmas asla birbirinin aynısı değildir, çünkü her bir elmasın kendine has çoğaltılamaz bir karakteristiği vardır

Fulleren, genellikle 6 karbon atomunun düzlemsel olarak birbiri ile bağlanarak oluşturduğu içi boş küresel, silindirik ve halkasal yapıdadır. 5'li veya 7'li halkalar şeklinde birleştiği zaman yapı düzlemsellikten uzaklaşır. En küçük boyutu, 60 Karbonludur ve yapısı futbol topuna benzemektedir.
Karbon İçermeyen Canlı Yoktur

Karbon bileşiklerinin sayısı son derece fazladır. Bir milyonun üstünde karbon bileşiği bilinmektedir. Bunlardan karbondioksit, havada % 0,03 ve çözünmüş olarak da suda bulunur. Karbonatlar, toprakta oldukça yaygındır. Karbonun, hidrojen, oksijen ve azotla oluşturduğu bileşikler, bitkisel ve hayvansal organizmaların yapısında önemli bir yer tutar. Karbon içermeyen bir canlı yoktur. Bundan dolayı, bileşim yoluyla elde edilmeleri mümkün olsa bile, karbon bileşiklerinin incelenmesine "Organik Kimya" adı verilmiştir. Doğal kömürlereski jeolojik dönemlerde, toprak altına gömülmüş bitkisel maddelerin bozunması sonucu oluşan; karbonlaşmış, karmaşık maddelerdir. Bu maddeler; antrasit, taşkömürü ve linyitlerdir. Yapay kömürler, organik maddelerin, havasız ortamda ısı etkisiyle bozunması sonucu elde edilir. Bunlar; kok, asetilen siyahı, karbon siyahı, odun kömürü ve hayvan kömürüdür.


Karbon  Kaynakları

Karbon Döngüsü; Karbon elementinin yeryüzünde canlılar ile cansızlar arasındaki akışı. Bu döngü hayatın devamının esaslarındandır.

Canlıların kullandığı karbonun esas kaynağı karbon dioksittir. CO2 suda (çözünmüş olarak), kayalarda ve atmosferde bulunur. Ancak canlılar bu karbon kaynağından direkt faydalanamazlar. Karbon çevriminin ilk adımı yeşil bitkilerin karbondioksidi atmosferden bünyelerine almasıyla başlar. Güneş enerjisi yardımıyla meydana gelen fotosentez ile CO2, karbonhidratlar olarak bilinen basit gıda bileşiklerine çevrilir. Bitkiler bu bileşikleri daha sonra diğer kompleks bileşikler olan protein ve yağlara çevirebilirler. 
Çevrimin ikinci adımı, besinlerini fotosentez yolu ile alamayıp bu yüzden bitkilerle beslenmek zorunda olan hayvanların bu bitkileri yemesiyle başlar. Bitkilerdeki karbon bileşikleri bunu yiyen hayvanın bünyesinde parçalanarak yeni bir organik bileşik (karbon bileşiği) şeklinde hayvanın bünyesine geçer. Daha sonra etle beslenen bir canlının bu hayvanı yemesiyle karbon bileşiği bir değişime uğrayarak yeni bir canlının bünyesine geçer. Böylece karbon elementi uzun bir yol ile bir canlıdan bir başka canlıya birçok değişik bileşik tipi ile transfer olur.

Karbonun geri dönüşü: Fotosentez ile yakalanan karbonun hemen hemen tamamı tekrar karbondioksit şeklinde atmosfer veya okyanuslara döner. Bu geri dönüş canlıların hayatiyetini sürdürmesinde büyük ehemmiyet taşır. Karbonun geri dönüşü birçok yol üzerinden meydana gelir. En basit dönüşte canlılar, vücutlarındaki karbonun bir bölümünü CO2 halinde, teneffüs yoluyla atmosfere geri verirler. Diğer bir geri dönüşte, canlı kalıntılarının bir bölümü yerkabuğunda kömür, doğal gaz ve petrol gibi fosil yakıtlarına dönüştüğünden, bunların yakıt olarak kullanılmasıyla olur. Eğer bakteriler ölen canlıların çürümesini sağlamasaydı karbonun geri dönüşü olamayacak ve hayat duracaktı. 

Kısaca maddeleyecek olursak; Karbon, hava, toprak ve su arasında dolaşır:

1. Gaz halindeki karbon, karbondioksit olarak atmosferde ve sularda erimiş haldedir.

2. Su içeriğinde bulunan karbon, mercan resifleri ve suda yaşayan canlıların iç veya midye gibi kabuklu canlıların dış iskeletlerinde depo edilir.

3. Karadaki karbon, kireçtaşları, dolamitler gibi kayalar ve kalkerli kabuklar, turba toprakları(kutuplarda ve yakın çevresindeki donmuş topraklar), petrol, doğal gaz ve kömür gibi fosil yakıtlarda bulunur.

4.Canlı organizmaların kimyasal yapısının vazgeçilmez bir bileşeni olduğundan canlılar bir karbon deposu durumundadır.


Fiziksel Özellikleri

Karbon atomları, elmasta, birbirlerinden eşit aralıkta ve dörtyüzlü olarak dizilir. Bu yapı, kristale büyük bir sertlik kazandırır. 

Grafitte ise atomlar, düzgün altıgen kafesler oluşturarak üst üste katmanlar biçiminde dizilir. Ve birbiri üzerinde kolayca kayan atom katmanlarından oluşur. Grafitin iyi bir yağlayıcı olma özelliği de bundan kaynaklanır. Grafitin kâğıt üzerinde iz bırakmasının nedeni de, bu ince atom levhalarının grafitten ayrılarak kâğıdın üzerinde birikmesidir. Yumuşak, yağlı, kâğıtta iz bırakan, siyah renkli bir katı maddedir.

Grafit, sıcaklığın yükseltilmesiyle, mekanik özelliklerinin geliştiği bilinen tek maddedir. Karbon, ısı ve elektriği oldukça iyi iletir. Bu nedenle elektrot yapımında kullanılır.

Fulleren(C60) atomları, kristal yapılarda görülen özelliklere sahiptir. Bazı tortul kayaçlarda bulunur. Fulleren'in, Grafit'e benzeyen bağ kararlılığı sebebiyle, reaktif bir madde değildir ve birçok çözücüde çözünmez.

Hayvan kömürü, renk giderici bir maddedir. Odun kömürü, belli koşullarda elde edildiğinde, yüzde tutucu önemli özellikler içerir. Karbon elyafı mekanik dayanımı son derece yüksek olan ve karma malzemelerin yapısına katılan karbon esaslı bir malzemedir. Ayrıca karbon, bilinen hiçbir çözücüde çözünmez; yalnızca erime durumundaki kimi metallerde ve özellikle demirde çözünür.


Kimyasal Özellikleri

Karbon, çeşitli tepkimelere girmesi nedeniyle kimyasal bakımdan önemli bir elementtir. Duruma göre elektronegatif ya da elektropozitiftir. Her iki durumda da genellikle 4 değerlidir. Doymuş organik bileşiklerin formülleri yazılırken, Karbon atomunun, genellikle düzgün bir dörtyüzlünün merkezinde bulunduğu kabul edilir. Karbonun tepkimesi, düşük sıcaklıklarda çok azdır. Yükseltgenmesi zordur. Asit ve bazlarla tepkimeye girmez. Yüksek sıcaklıklarda ise kükürt buharı ile birleşerek karbon sülfürü, silisyum ve bazı metallerle birleşerek karbürleri, oksijenle birleşerek; Karbonmonoksit(CO) ve Karbondioksiti(CO2) oluşturur. Karbon, yüksek metallerle bileşik yapmış olan oksijenle kolayca birleşir. Bu nedenle, metalürji işlemlerinde, demir sıcaklıklarda ve çinko oksit gibi metal oksit cevherlerinin indirgenmesinde, çok miktarda Kok kömürü kullanılır.

Karbon atomu, 6 elektronu ile periyodik tabloda 4. grup elementlerinin ilk elemanıdır. Karbon atomları, kendi aralarında, bağlanmaya karışan elektronların sayısına göre; sp3, sp2 ve sp1 gösterimleriyle ifade edilen üç farklı bağlanma (etkileşme) gösterirler. Bu gösterimler aynı zamanda bağlanma geometrisini de temsil eder. Karbon elementi, her üç bağlanma geometrisine sahip tek element olması bakımından istisnai bir özelliğe sahiptir. Karbon atomlarından oluşan malzemeler, karbon atomlarının kendi aralarındaki bağlanma (etkileşim) geometrisine göre, çok farklı fiziksel ve kimyasal özellikler gösterirler. Karbon atomunun bu özelliği ise, 6 adet elektronu olmasından kaynaklanıyor.
KARBONUN KULLANIM ALANLARI

Karbonun kullanım alanları o kadar geniştir ki, hemen hemen her yerde karbon ya da karbon bileşikleri olarak karşımıza çıkar.


Saf Karbon Olan Elmas

Karbonun çok iyi bilinen kristal yapısıdır. Tabii olarak bulunduğu gibi laboratuarda da tek kristal olarak üretilebilir. Son derece değerli bir taştır ve mücevher yapımında kullanılır. Ayrıca çok sert ve dayanıklı olduğundan; kesme, öğütme ve delme işlemlerinde, aşındırıcı olarak uygulanır.

Cilalama tozu olarak da olağanüstü yüzey düzgünlüğü sağlar. Metal ya da seramikle karıştırıldığında, şerit testerelerin, matkap uçlarının, testere bıçaklarının ve camdan çok sert metallere, taş ve betona kadar her şeyi kesip işleyebilen araçların yüzey kesim parçası olarak kullanılır.

Asil elmas: Asıl ve kıymetli olan elmastır. Ölçü birimi kırat (karat) tır. 1 kırat 0,205 gramdır. Mücevher olarak kullanılır.

Karbonado: Şekilsiz ve siyah renkli bir elmas çeşididir. Bunun da sertliği asıl elmastan fazladır. Sondaj ekipmanları imalatında kullanılır.

Bort: Yarı saydam yapılı bir elmastır. Asıl elmastan daha sert olduğu için, iyi cins elmasları traş etmede kullanılır. Ayrıca sondaj sanayisinde elmas kron yapımında kullanılır. 
Grafit

Grafit karbonun çok iyi bilinen başka bir kristal yapısıdır. Grafit tabii olarak bulunduğu gibi laboratuarda da tek kristal olarak üretilebilir, buna ‘kish’ grafit denmektedir. Grafit yağlayıcılarda, boyalarda ve kille karıştırılarak; "Kalem Kurşunları”nda kullanılır. Ayrıca elektriksel iletkenliği ve erime sıcaklığı çok yüksek olduğundan, elektrikli fırın ve kuru pil elektrotları ile metal eritme potalarının yapımında kullanılır.

Son dönemlerde, uzay kapsüllerinin ısı kalkanlarının yapımında da grafitten yararlanılmaya başlanmıştır.
Karbon Şiberler

Grafit özellikli, silindir ve farklı kesit yapıları olan bu malzemeler çok sağlam olmaları bakımından önemli mekanik özelliklere sahiptir.


Camsı Karbon

Daha çok polimerimsi ve/veya gözenekli yani süngerimsi yapıda olan bu malzemeler hazırlanış şartlarına göre farklı özellikler gösteren, genellikle sert bir malzemedir. Gözenekli yapıda yüzey alanı geniş ve açık bağlı karbon atomlarının miktarı çoktur.


Siyah Karbon

Genellikle hidrokarbonlardan hidrojen çıkartılması ile elde edilen karbon topaklarıdır. Üretilme şartlarına göre farklı isimlendirilirler; endüstride bazı malzemelerin mekanik, elektrik ve optik özelliklerini düzenlemek için dolgu maddesi olarak kullanılırlar.


Karbin ve Karbolitler

Zincir veya polimer şeklindeki bu yapılar genellikle hızlı soğutma işlemlerinden sonra meydana gelir, kristal yapıda da oluşan karbinler sert bir yapıya sahiptir.


Amorf Karbon

Uzun mesafeli düzeni olmayan, bazen kısa mesafeli düzeni olan, genellikle düzensiz yapıda oluşan karbon malzemedir. Hazırlanış şartlarına göre fiziksel özellikleri değişebilir. Amorf yapıda atomlar birbirleri ile (%90) sp³ ve (%10) sp² şeklinde bağlanırlar.


Sıvı Karbon

Elmas, grafit veya başka yapıdan eritilerek elde edilen (4450 K), metal özelliği fazla olan bir maddedir.


Kömür ve Kok

Kömür ve kok, son derece yaygın kullanılan bir yakıt türüdür. Odun kömürü ise soğurma ve süzme maddesi ve yakıt olarak kullanılır. Ayrıca barut üretiminde de hammadde olarak kullanılır.


Karbon Siyahı 

Karbon Siyahı gaz ve sıvı haldeki hidrokarbonların eksik yanmasıyla elde edilen çok ince tanecikli elementer karbon. Bu taneciklerin çapı 25 ila 400 milimikrondur.

Karbon siyahının çoğu, tabii gazların veya rafineri sıvı yağların tam yanmaması ile özel fırınlarda yan ürün olarak elde edilir. Yanan gazların taşıdığı karbon siyahı tanecikleri çeşitli ayırma vasıtaları ile gazdan ayrılır. 
Karbon siyahı elde etmek için eski bir metot olan kanal metodu da kullanılır. Tabii gazlar veya kıymetli olmayan yağlar zayıf hava akımında özel fırınlarda yakılır ve isli alev elde edilir. Bu alevler, üzerinde kanalları olan çeliğe çarptırılır ve alev ileri geri yavaşça hareket eder. Kanalda toplanan is hareketli bir bıçak ile kazınır. 

Karbon siyahının diğer bir şekline asetilen siyahı denir ki, asetilenin ısı ile bozunmasından elde edilir. Bu bozunum eksotermik (dışarı ısı veren) bir reaksiyon olup başlama sıcaklığı 800°C’dir. Reaksiyon başladıktan sonra ısıtmaya gerek yoktur. 

Kullanılışı: Üretilen karbon siyahının büyük bir kısmı kauçuk sanayinde, az bir kısmı ise matbaa mürekkebinde, karbon kâğıdı, daktilo şeridi, çini mürekkebinde ve boyalarda pigment (renk verici) olarak kullanılır. Kauçukta takviye edici dolgu madde olarak kullanılan karbon siyahı, aşınmayı zorlaştırır ve dayanıklılık verir. Otomobil lastiklerinin dayanıklılığını artırmak amacıyla kauçuğa katılır. Çelik üretiminde kullanılır. Bunların dışında, dezenfektan, ilaç, anestezik malzeme, parfüm ve plastik gibi pek çok yararlı madde, başka elementlerin de katılmasıyla, büyük karbon yapılarının elde edilmesi yoluyla üretilir.
Kemik Kömürü

Pek çok maddenin renk verici bileşenlerini ve gazları tutabilir. Bu nedenle de ham şekerin renginin giderilmesinde kullanılır.


Petrol ve Petrol Ürünleri

Petrol ve petrol ürünlerinin kullanım alanları da oldukça geniştir. Tekstil hammaddesinden uzay aracı yakıtına kadar petrol kullanılır.

Dünya'nın pek çok yerinde, petrol yataklarından çıkarılan ham petrol, rafineriler de işlenerek, değişik uzunluktaki karbon zincirinden oluşan maddeler elde edilir. Bu maddelere petrol türevleri denir. Ağır, kalın ya da ince bütün yağlar hidrokarbondur.

Petrol sözcüğü, Latincede taş anlamına gelen petra ile yağ anlamına gelen oleum sözcüklerinden oluşmuştur.

Petrol, halk arasında, yalnız belirli bir yakıt; Benzin, Gazyağı, Dizel- Motorin, Motor yağı, Fuel oil olarak bilinmesine rağmen, aslında petrol kelimesi doğal halde bulunan ve yeraltından çıkarılan işlenmemiş ham petrol anlamına gelmektedir.

Petrol, hidrokarbonların karışımından meydana gelmiş olup, her zaman sabit bir kimyevi bileşimi yoktur. Doğal akaryakıt olan ham petrol, bulunduğu memleketlere göre değişen bileşimler gösterir. Değişik kimyasal içeriğe sahip hidrokarbonların bir araya gelerek oluşturduğu değişik kimyevi bileşimde olan çok sayıda petrol tipi bulunmaktadır. Parafin bazlı petrol, asfalt bazlı petrol gibi.

Yüz milyonlarca yıl önce, denizlerde yaşayan ya da suların denizlere sürüklediği hayvan ve bitki kalıntıları, anaeorabik bir ortamda, gerekli şartlar altında (ısı basınç ve mikroorganizmaların etkisiyle), ham petrole benzer kerojeni meydana getirmiştir. Kerojen sonradan yukarı tabakalara doğru göç etmesi esnasında gittikçe değişmiş ve ham petrolü meydana getirmiştir. Bu yüzden de hiçbir sahanın ham petrolü, tam olarak öteki bir sahanın ham petrolüne uymaz. Muhakkak az çok farklar bulunur. Hatta bu durum, aynı petrol sahasında bile, çoğu zaman görülür.
Karbon Elyafı

Karbon elyafı mekanik dayanımı son derece yüksek olan, karma malzemelerin yapısına katılan karbon esaslı bir malzemedir. İnsan saçından daha ince olan karbon elyafı kumaşların yapısına katılarak sağlam kumaşlar üretiminde faydalıdır.


Karbondioksit

Karbondioksit ise, soğutucularda, can yelekleri ve salların şişirilmesinde, kömürün parçalanmasında, kauçuk ve plastiklerin köpüklendirilmesinde, seralardaki bitkilerin büyümelerinin hızlandırılmasında ve karbonatlı içeceklerde kullanılır. Karbondioksit, magnezyum dışında pek çok maddenin yanmasını engeller. Bu nedenle yangın söndürücü olarak da kullanılır.



Besin kaynağımız olarak kullandığımız yeşil bitkiler, karbondioksiti ve suyu, karbonhidratlara ve oksijene dönüştürürler. Böylece, ihtiyacımız olan oksijeni ve besinleri elde etmiş oluruz.
Radyoaktif Karbon-14 İzotopu

Karbon 14 radyoaktif olan, yani zaman içinde yavaş yavaş parçalanarak yok olan bir karbon izotopudur. Bütün canlılarda çok az miktarda karbon 14 bulunur. Canlı ölünce bu element yavaş yavaş parçalanır ve beslenme yoluyla yeniden alınmadığı için oranı durmadan azalır.Geriye kalan radyoaktif karbon-14 izotopu miktarı, biyolojik kökenli maddelerin yaşını belirlemekte kullanılabilir.

Hem doğal olarak kendiliğinden sürekli biçimde oluşan ve hem de yapay olarak üretilebilen bir radyoizotoptur. 

Willard Frank Libby paleontolojik devirlerden veya tarihin derinliklerinden arda kalan kalıntıların yaşlarının tayininde yeni ve şaşmaz bir yöntem olarak Karbon-14'ün kullanılabileceğini kanıtlamış ve bu buluşuyla 1960 yılı Nobel Ödülü'nü kazanmıştır. 

Karbon-14 yas tayini yönteminin esası özetle şöyledir: Atmosferin üst tabakalarında kozmik nötronlara hedef olan bir kısım azot atomları radyokarbona dönüşürler. Aslında çok zayıf olan bu reaksiyon jeolojik devirlerden beri biteviye süregelmiştir. Böylece oluşan radyo karbonla, bilinen diğer menşeden gelen kararlı (radyoaktif olmayan) karbon canlı besin çevriminde karışmakta ve onbinlerce yılla ifade olunan zaman sürecinde ikisi arasında bir denge oluşmuş bulunmaktadır. 

Öyle ki, yaşayan her türlü canlı yapısında (biosferde) yer alan karbon içinde radyoaktif olan ve olmayan izotopların oranı yeryüzünün her yanında ve tarihin bütün dönemlerinde hep ayni olup 10-12 (trilyonda bir) dir. 
Buna göre yaşayan bitki, hayvan ve insan yapısında var olan her gram karbon içinde dakikada 16 radyoaktif bozunum olur. Her bozunumdan bir adet 0,2 MeV maksimum enerjide ve eksi elektrik yüklü beta parçacığı yayınlanır. Canlı ölüp besin döngüsünden çekilince, yeni karbon takviyesi kesildiği için, bünyesinin ihtiva ettiği radyo karbon, bu radyoizotopun 5736 yıl olan yarı ömrü ile azalmaya baslar. Anılan sürenin sonunda fosilin ihtiva ettiği beher gram karbon başına dakikada 8 beta, iki yarı ömür (11 472 yıl) sonra 4 beta yayınlanacaktır. Fevkalade duyarlı teknikler sayesinde 10 yarı ömre kadar azalan radyo karbon aktiviteleri ölçülebilmiştir. Yani zamanımızdan geriye 57 000 yıl giden bir tarih dönemi için radyo karbon, sanki bir doğal saat imişcesine kullanılabilmektedir. 

Ağaç, kemik, kâğıt, vb. kalıntılarla, karbonlaşmış tabakaların (kömür, petrol) arkeolojik ve jeolojik yas tayinleri bu sayede mümkün olabilmektedir. Başka tür bir uygulama organik bileşiklerde menşe tayinidir. Örneğin etilalkolün sentetik mi olduğu, yoksa petrolden mi damıtıldığı gene bu yöntemle saptanabilir. 

Ülkemizin hala bakır bir tarih ve arkeoloji hazinesi olduğu, ayrıca geniş kömür ve linyit yataklarının bulunduğu, petrol aramalarına büyük ümitler bağlandığı düşünülürse, radyokarbon yaş tayini konusunda uzmanlaşmanın Türk kültür ve ekonomisi için ne büyük katkıları olabileceğini anlamak kolaylaşır. 
Nanoteknoloji

Ayrıca nanoteknoloji çağının başlamasında en önemli rolü oynayan karbon, nanoyapılarda; nanomakinelerin, nanorobotların vazgeçilmez elemanıdır. Karbon nanoyapılar bu tür nanosistemlerin yapılmasında rakipsiz bir yere sahiptir.



Grafin

Grafin, sağlam olduğu kadar iyi de elektrik tutuyor ve bu özelliğinin pil teknolojisi için bir devrim niteliğinde. Elmas keskilerine dayanacak kadar güçlü bir karbon tabakası olan grafinin, yongaların bileşiminde silikonun yerini alabilecek olmanın yanı sıra şarj ömrünü de inanılmaz uzatabileceği düşünülüyor. 

Amerika'da bulunan Teksas Üniversitesi'nin araştırmacıları, normal pillerden daha güçlü elektrik depoları olan ultrakapasitörleri grafin tabanlı olarak imal etmeyi başardılar. Bu gelişme hayata geçirilirse, şarjlı pille çalışan cihazlar yanında, rüzgârsız veya güneşsiz günler için büyük miktarda enerji depolama yöntemleri arayan yenilenebilir enerji endüstrisi için de çok faydalı olacak.

 California Üniversitesi'ndeki araştırmacılar grafinin karbon nanotüpten daha iyi termal iletkenliği olduğunu buldular. Grafin tek atom kalınlığındaki karbon yüzeyi, termal iletkenlik ise bir maddenin ısıyı iletebilme kapasitesidir. Araştırma 20 Şubat 2008 Nano Letters dergisinin internet dergisinde yayımlandı.

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.

KAYNAKLAR
ERKOÇ, Şakir – Nanobilim ve Nanoteknoloji (ODTÜ Yayıncılık – Eylül 2012)

abs.mehmetakif.edu.tr/upload/D007_332_dosya.pptx

http://www.turkcebilgi.com/karbon

[Erişim Tarihi: 17/12/2016]

ÇELİK, İsmail , Ara 27, 2015, ( bilimize.com/karbon-esasli-malzemeler/ )

[Erişim Tarihi: 06/12/2016]

Aysel Kargıoğlu, yaklasansaat.com, 2007

( www.yaklasansaat.com/dunyamiz/dunya/karbon.asp )

[Erişim Tarihi: 07/12/2016]

L. Vlasov, D. Trifonov, 107 Kimya Öyküsü, çev. Nihal Sarıer, TÜBİTAK Yy. Ankara, 2005

Nevil V.Sidgwick, The Chemical Elements and Their Compounds, Oxford University Press, 1950

Burnie, Eyewitness Science: Life, London, 1996

Bilim ve Teknik, Eylül 1992

National Geographic, Şubat 2004

Ener COŞKUN, http://slideplayer.biz.tr/slide/1883700/

[Erişim Tarihi: 13/12/2016]



Rehber Ansiklopedisi;

http://www.turkcebilgi.com/karbon_%C3%A7evrimi#bilgi

[Erişim Tarihi: 17/12/2016]



Nükleer çagin ilk 40 yili, Prof Dr Nezihi Özden, ITÜ Nükleer Enerji Enstitüsü Genel Yayinlari no: 18, Istanbul, 1983 

Yüklə 84,26 Kb.

Dostları ilə paylaş:




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©muhaz.org 2020
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə