Le carbone

Pages: 31 (7560 mots) Publié le: 15 mars 2011
EN QUOI LE CARBONE, ELEMENT FONDAMENTAL, POSSEDANT DE MULTIPLES SOURCES SUR TERRE, PRESENTE T- IL UN INTERET INDUSTRIEL ?

INTRODUCTION

Le nom carbone vient du latin carbo, corbônis, signifiant "charbon".
Le carbone est un élément chimique apparu lors de la création de l’Univers, le Big-bang. Issu de particules élémentaires, il devint très vite la pièce incontournable de la grande machinede la vie sur Terre.

Ne constituant que 0,032 % de l’écorce terrestre, on le rencontre sous de multiples formes. Sous forme gazeuse (CO2) ou bien sous forme solide (diamant, charbon..). Imaginer qu’un gaz responsable de la photosynthèse des végétaux est composé du même élément chimique que les mines de crayon paraît impossible. Et pourtant si, voila pourquoi on peut considérer que cet atome sedémarque des autres. C’est la diversité de ses différentes formes qui le rend unique. Effectivement, les deux prix Nobel de physique et chimie 2010 peuvent en témoigner, leurs recherches étant porté respectivement sur le graphène, dérivé du graphite lui-même composé du carbone et sur la synthèse organique, dont le carbone est l’un des constituants essentiels.

Le carbone a très tôt été utilisépar l’homme dans de nombreux domaines, le premier étant la découverte du feu. En effet le bois servant de combustible est essentiellement constitué de carbone. Les différentes utilisations du carbone ont évolué au fil du temps, en passant des de l’élaboration de fontes jusqu'à la datation au carbone 14.

Le carbone est également très utilisé dans divers secteurs industriels, comme par exemplel’industrie automobile ou bien la chimie organique, discipline dont le carbone est la clé de voute.

 LE CARBONE : STRUCTURE ET COMPOSITION DE L'ATOME

A. Elément chimique et isotopes

Présentation

L’atome de carbone est un élément chimique non métallique de symbole C, appartenant au groupe 14 et à la période 2 du tableau de classification de Mendeleïev, de numéro atomique 6, il possède 4électrons de valence, qui permettent de faire des liaisons de covalence. Sa forme cristalline l’inscrit dans la famille des cristallogènes.
Son point de fusion (passage de l’état solide à liquide) est de 3530°C, et son point d’ébullition (passage de l’état liquide à gazeux) est de 4827°C.

Les isotopes

On distingue parmi les différents isotopes du carbone quatre d’ente eux
Tout d’abord, deuxisotopes stables :

- Le carbone « normal » présent dans nos mines de crayons possède 6 protons et 6 neutrons, soit 12 nucléons. On l’appelle carbone 12. C’est l’isotope de carbone le plus présent sur Terre (98,89 %). Il existe sous de multiples formes comme le dioxyde de carbone ou le diamant.

- Le carbone 13, qui possède quant à lui 6 protons et 7 neutrons, soit 13 nucléons. Il est utilisépar les plantes lors de la photosynthèse où il se trouve sous forme de CO2 composé de carbone 13.

Ensuite, deux isotopes radioactifs :

- Un isotope avec 6 protons et 8 neutrons, soit 14 nucléons appelé « carbone 14 » ou encore « radiocarbone ». Il est utilisé dans la datation d’objets archéologiques de 50 000 ans maximum.

- Le carbone 11 qui existe à l’état expérimental durant 20 minutes,utilisé lors de réactions nucléaires.

B. Comparaison et caractéristiques de différentes formes du Carbone

• Le diamant

La structure du diamant est formée de molécules tétraédriques, ce qui en fait sa dureté.
Les différentes couleurs du diamant proviennent d’impuretés comme le souffre ou l’azote qui ont été emprisonnées à l’intérieur du diamant lors de sa formation.

Le diamant aune structure très rigide. Attention, dur ne veut pas dire solide, un diamant peut être très cassant selon certains plans privilégiés. Ce n’est pas pour autant que vous donner un coup de marteau sur votre bague de fiançailles dans le seul but de démontrer pédagogiquement sa "dureté", vous pourriez être déçu…

• Le graphite

Le carbone graphite, c'est-à-dire le charbon, est la forme la...
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