יהלום

1. יהלום גביש היהלום הוא צורה אלוטרופית של פחמן : הוא עשוי אטומי פחמן קשורים בקשר קוֹולנטי רגיל (קשר בו שני אטומים משתפים ביניהם זוג אלקטרונים) במבנה מתומן (אוקטהדרלי). מבנה זה, שבו קשור כל אטום פחמן לארבעה אחרים, מקנה ליהלום קשיחות ויציבות מיוחדת. הצפיפות הסגולית של יהלום: 3.3-3.5 ונקודת ההיתוך שלו ˚3,700 צלזיוס. מקדם החזרת האור של היהלום גבוה מאוד. אם לוטש כהלכה, הוא מחזיר כמות מרובה של האור הפוגע בו מעל משטחיו המרובים, והדבר מעניק לו את ה"אש" החשובה כל כך בעיני רוכשיו.

2. גרפיט צורה גבישית מיוחדת של פחמן טהור. הגרפיט הוא הרך ביותר שבחומרים המוצקים. הגרפיט נוצר כאשר מבודדים יהלום מאוויר ומביאים אותו לטמפרטורה גבוהה מאוד. אבני המטאורים מכילות גרפיט הנוצר בצורה כזאת. ייתכן גם כי בגרפיט המצוי בסלעי אש ובסלעים מטמורפיים נוצר בצורה כזאת. מפיקים גרפיט טבעי מסלעים מטמורפיים. לגרפיט צבע שחור, מוליכה חשמל טוב, גמישה, היא מתפוררת בלחץ והיא רכה. טמפרטורת ההיתוך של הגרפיט היא 3652 מעלות צלזיוס. כל אטום פחמן קשור לשלושה אטומי פחמן בלבד. נוצרים משטחים של משושים שווי צלעות, כשאטום פחמן נמצא בכל קודקוד של משושה. האלקטרון הרביעי של הרמה השנייה של כל אטום פחמן נמצא בים של אלקטרונים חופשיים בין המשטחים.

3. פולרן ב-1985 נתגלתה צורה חדשה של פחמן טהור; זו טרם נמצאה בטבע, אך במעבדה הופקה מולקולת ענק, C60. לאחר שהובהר המבנה המרחבי שלה, נמצא שהיא בנויה כמצולע ענק שפאותיו הן משושים ומחומשים. ממציאיה קראו לה בַּקמִינסטֶרפוּלֶרֶן, ע"ש ר' בקמינסטר פולר, ממציא הכיפה הגאודזית שצורתה דומה מאוד לצורת מולקולה זו. במרוצת השנים הבאות סונתזו פולרנים נוספים, בעלי מספר שונה (אך תמיד זוגי) של אטומים, מ-32 ועד 600, וכיום שוקדים למצוא להם שימושים.

5. פחמן צביקה קרפ דצמבר 2003

6. הפחמן • שם היסוד – פחמן, carbon • סימול היסוד – c, מספר אטומי 6, מספר מסה 12.01 • איזוטופים – לפחמן 9 איזוטופים, 7 מהם רדיואקטיביים. האיזוטופים הרדיואקטיביים הם 11,9,14 ו-17. שני האיזוטופים הנותרים הם 12 ו-13. האיזוטופ השכיח ביותר הוא פחמן 12. • מקור השם הוא מהמילה הלטינית carbonete שפירושה פחם. • הפחמן נמצא בטבלה המחזורית בגוש האל מתכות. • הפחמן היה ידוע מימי קדם. שנת גילויו לא ידוע.

7. תכונות פיזיקליות • נקודת רתיחה – 4830 מעלות צלזיוס • נקודת היתוך – 3500 מעלות צלזיוס • צפיפות – 2.32 גרם/סמ"ק • חסר טעם וריח • הולכת חום - 1.29 • הולכת חשמל – 0.00061 • מצב צבירה – מופיע כמוצק בתוך צורות אלוטרופיות של יהלום וגרפיט. מופיע גם בתרכובות שונות בטבע.

8. תכונות כימיות • היערכות אלקטרונים – לפחמן 6 אלקטרונים והם מסודרים ב 2 רמות 2,4 • מטען היון הנפוץ - +4 • אנרגיית יינון – ראשונה: 11.26 שנייה: 24.383 שלישית: 47.887 • רדיוס אטומי – 0.91

9. הפחמן בטבע • יש לו שתי צורות אלוטרופיות גבישיות עיקריות: יהלום, החומר הטבעי הקשה ביותר גרפיט, חומר בעל שימושים תעשייתיים רבים, המשמש גם כמילוי לעפרונות. צורה אלוטרופית אחרת היא הפולרן. • הפחמן נמצא גם בתרכובות שונות כמו פחמן דו חמצני (CO2) ופחמן חד חמצני (CO) וכן בכל התרכובות האורגניות. בתנאים מסוימים מתרכב הפחמן עם מתכות ומתכות מעבר ויוצר קרבידים. סוג אחר של תרכובות פחמן הם הציאנידים. • הפחמן נמצא בכל כדור הארץ מאחר והוא חלק מן האטמוספרה שלו, וכן בגופם של כל היצורים החיים.

10. שימושי הפחמן • הפחמן נמצא ביסודם של רוב סוגי הדלק - פחם, נפט גולמי, גז טבעי וביומסה. • כיוון שהוא מוליך חשמל טוב, יש לו שימוש בהפקת חשמל ובמכשור חשמלי לסוגיו. • הוספת פחמן לפלדה משפרת תכונות מסוימות שלה. • הגרפיט היא חומר סיכה יבש מעולה. • הפחמן משמש כממתן בכורים גרעיניים. • הפחמן חיוני לחיים ונמצא בכל התרכובות האורגניות. • האיזוטופ הרדיואקטיבי פחמן 14 משמש לתיארוך ארכיאולוגי. "שיטת פחמן 14" מבוססת על השיעור היחסי של האיזוטופ הרדיואקטיבי של פחמן בחומר הנבדק, יחסית לאיזוטופ היציב 12C. • היהלום הוא החומר החזק בטבע וגם היקר ביותר ומשמש למסחר.

11. הפחמן בגוף האדם • הפחמן נמצא בכל היצורים החיים ובכל התרכובות האורגניות.

12. מאמר על הפחמן

13. ביבליוגרפיה • מכלל חדש – אנציקלופדיה לנוער, מאת יצחק לבנון, הוצאת ספרים "יבנה", כרך 5 עמוד 120 • כימיה ללא הפסקה, מאת אריאלה וינר וחיה פרומר, עמודים 113-116 • http://www.ynet.co.il/yaan/0,7340,L-18658,00.html • http://www.ynet.co.il/yaan/0,7340,L-93395,00.html • http://www.nyu.edu/pages/mathmol/modules/carbon/carbon1.html • http://217.194.192.23/chemistry/e-learning-day/atomrim.htm • http://www.environmentalchemistry.com/yogi/periodic/C.html#Names • http://www.hayadan.org.il