Carbone

Le carbone (du latin: carbo «charbon») est un élément chimique avec le symbole C et le numéro atomique 6. Il est non métallique et tétravalent, ce qui rend quatre électrons disponibles pour former des liaisons chimiques covalentes. Il appartient au groupe 14 du tableau périodique. Trois isotopes sont présents naturellement, le 12C et le 13C étant stables, tandis que le 14C est un radionucléide, en décomposition avec une demi-vie d’environ 5 730 ans. Le carbone est l’un des rares éléments connus depuis l’antiquité.

Le carbone est le 15e élément le plus abondant de la croûte terrestre et le quatrième élément le plus abondant de l’univers en masse après l’hydrogène, l’hélium et l’oxygène. L’abondance du carbone, sa diversité unique de composés organiques et sa capacité inhabituelle à former des polymères aux températures couramment rencontrées sur Terre permettent à cet élément de servir d’élément commun à toute vie connue. C’est le deuxième élément le plus abondant dans le corps humain en masse (environ 18,5%) après l’oxygène.

Les atomes de carbone peuvent se lier de diverses manières, ce qui donne divers allotropes de carbone. Les allotropes les plus connus sont le graphite, le diamant et le buckminsterfullerène. Les propriétés physiques du carbone varient considérablement avec la forme allotropique. Par exemple, le graphite est opaque et noir tandis que le diamant est très transparent. Le graphite est suffisamment mou pour former une strie sur le papier (d’où son nom, du verbe grec «γράφειν» qui signifie «écrire»), tandis que le diamant est le matériau naturel le plus dur connu. Le graphite est un bon conducteur électrique tandis que le diamant a une faible conductivité électrique. Dans des conditions normales, le diamant, les nanotubes de carbone et le graphène ont les conductivités thermiques les plus élevées de tous les matériaux connus. Tous les allotropes de carbone sont des solides dans des conditions normales, le graphite étant la forme la plus stable thermodynamiquement à température et pression standard. Ils sont chimiquement résistants et nécessitent une température élevée pour réagir même avec l’oxygène.

L’état d’oxydation le plus courant du carbone dans les composés inorganiques est +4, tandis que +2 se trouve dans les complexes de monoxyde de carbone et de métal de transition carbonyle. Les plus grandes sources de carbone inorganique sont les calcaires, les dolomites et le dioxyde de carbone, mais des quantités importantes se trouvent dans les dépôts organiques de charbon, de tourbe, de pétrole et de clathrates de méthane. Le carbone forme un grand nombre de composés, plus que tout autre élément, avec près de dix millions de composés décrits à ce jour, et pourtant ce nombre n’est qu’une fraction du nombre de composés théoriquement possibles dans des conditions standard. Pour cette raison, le carbone a souvent été qualifié de «roi des éléments».

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