Le Carbone

Le Diamant, c'est du Carbone

Symbole C, il est nécessaire à l'existence des organismes vivants et a de nombreuses applications .  Numéro atomique 6. L'élément appartient au groupe 14  du tableau périodique et sa masse atomique est de 12,01.

Les trois formes allotropiques du carbone sont :  — diamant, graphite et carbone amorphe — Ce sont des solides avec des points de fusion extrêmement élevés et  insolubles dans tous les solvants à température ambiante. Les propriétés physiques des trois formes diffèrent largement en raison des différences dans la structure cristalline. Dans le diamant, matière la plus dure que l'on connaisse, chaque atome de carbone est lié à quatre autres atomes dans une structure régulière à trois dimensions, tandis que le graphite est constitué de couches d'atomes planes et parallèles et les atomes forment des hexagones réguliers et faiblement reliés.  Le carbone amorphe est caractérisé par un très faible degré de cristallinité. Il peut être obtenu en chauffant du sucre purifié à 900!°C en l'absence d'air.

Il a la possibilité de se lier à d'autres atomes de carbone pour former des chaînes et des cycles complexes. Cette propriété justifie le grand nombre de composés. Les premiers composés  furent identifiés dans la matière vivante au début du XIXe siècle. L'étude des composés du carbone fut ainsi appelée !chimie organique!.

Le carbone est largement répandu dans la nature, bien qu'il représente seulement 0,025 % de la croûte terrestre. Il y apparaît principalement sous forme de carbonates. Le dioxyde de carbone est un constituant important de l'atmosphère : c'est la principale source de carbone pour la matière vivante. Les plantes, en utilisant la photosynthèse, transforment le dioxyde de carbone en composés organiques, qui sont consommés ensuite par d'autres organismes

Le carbone amorphe est présent à différents degrés de pureté dans le charbon de bois, la houille, le coke, le noir de carbone et le noir de fumée. Le noir de fumée est synthétisé en calcinant des hydrocarbures liquides, comme le kérosène, avec une quantité d'air insuffisante pour produire une flamme avec fumée. La fumée  est recueillie dans une chambre séparée. Pendant longtemps, le noir de fumée a été utilisé comme pigment noir dans les encres et les peintures, puis il a été remplacé par le noir de carbone, constitué de particules plus fines. Le noir de carbone est produit par la combustion incomplète du gaz naturel et est principalement utilisé comme charge et comme renfort dans le caoutchouc.  En 1985, des scientifiques vaporisèrent du graphite et obtinrent une forme stable de molécule de carbone contenant 60 atomes arrangés en une forme sphérique, semblable à un ballon de football.

L'isotope du carbone le plus courant est le carbone 12, stable. En 1961, cet isotope fut choisi pour remplacer l'oxygène 16 comme standard pour les masses atomiques et fut affecté de la masse atomique 12.

Les isotopes carbone 13 et carbone 14 sont radioactifs et sont largement utilisés comme traceurs isotopiques en recherche biochimique. Le carbone 14 est également employé dans la technique de datation par radiocarbone , qui permet d'évaluer l'âge des fossiles et d'autres matières organiques. Le carbone 14 est continuellement produit dans l'atmosphère par les rayons cosmiques et est contenu dans toute matière vivante. Le carbone 14 a une période radioactive de 5 760 années. Le rapport entre le carbone 14 et le carbone 12 présents dans un échantillon donné permet de mesurer son âge approximatif. Le carbone est également utilisé pour former les fibres de carbone, renfort de certains matériaux composites. En effet, la fibre de carbone présente une résistance mécanique élevée.