Le carbone
Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.
Histoire du carbone
Il est présent sur la terre depuis sa formation, car il a été produit par nucléosynthèse au cœur des étoiles qui ont explosé avant la formation du système solaire.
Le carbone ne provient pas directement du Big Bang (nucléosynthèse originelle) où les conditions de sa formation n’existaient pas encore. Il s’est plus tard produit en masse dans le cœur des étoiles très massives.
Il existe sous forme de sédiments : charbon, pétrole, et également sous une forme pure, le graphite ou le diamant :
- Le graphite, empilement de structures cristallines hexagonales et monoplanes, de couleur grise (forme stable à température et pression ambiantes);
- Le diamant, de structure cristalline tetraédrique, transparent ( forme stable à haute température et haute pression, métastable à température et pression ambiantes).
- Les diamants naturels sont extraits surtout en Afrique du Sud et dans l’Arkansas (USA), mais aussi sous forme microscopique dans des météorites.
Son importance s’est accrue avec l’évolution des sciences et des techniques.
Isotopes
Le carbone possède deux isotopes stables dans la nature. L’un, d’une période de 5730 ans, souvent renommé « carbone 14 », est largement utilisé pour la datation des objets archéologiques jusqu’à 50.000 ans dans le passé. Il ne pourra par contre plus être utilisé par les archéologues du futur intéressés par notre vie contemporaine car les explosions thermonucléaires réalisées dans l’atmosphère dès les années 1960 ont créé des dégâts considérables.
Le radioisotope C a pour sa part une période de 20 minutes. Il est souvent utilisé en médecine nucléaire sous forme de radiotraceur, par exemple en imagerie cardiaque.
Chimie -
La forme la plus connue du carbone est le dioxyde carbone (CO²), l’un des composants de l’atmosphère terrestre, arrivant en 4ème position avec environ 0,03% derrière l’azote (78,11%), l’oxygène (20,953%) et l’argon (0,934%). Sa concentration s’est multipliée par trois en un siècle. Il possède deux modes de vibration qui absorbent la lumière infrarouge. D’où sa responsabilité importante dans l’effet de serre. Me CO² est un composant majoritaire dans l’atmosphère d’autres planètes, telle Vénus.
De nombreux matériaux sont des carbonates, en particulier les différentes formes de calcaire : calcite, craie, marbre… On connaît les propriétés thérapeutiques du bicarbonate de sodium NaHCO3.
Le carbone intervient dans une multitude de composés, pouvant être en association avec l’hydrogène, l’oxygène, l’azote, les halogènes, le phosphore, le soufre, et les métaux, par liaisons simples, doubles ou triples. L’étude et la synthèse de ces composés constitue la chimie organique.
Risques du carbone et de ses composés
Selon leur forme et leur taille, les assemblages de carbone peuvent interagir avec les systèmes biologiques :
- Le (di) sulfure de carbone CS est un liquide hautement toxique utilisé comme solvant ( vulcanisation du caoutchouc).
- Le monoxyde de carbone est un gaz incolore, inodore, formé par combustion incomplète de composés organiques ou de carbone pur ( charbon). Il se lie plus fortement que l'oxygène à l'hémoglobine sanguine et forme un composé stable, la carboxyhémoglobine, entraînant l'empoisonnement, parfois mortel, des molécules d'hémoglobine.
- Les sels contenant l'ion cyanure sont hautement toxiques. Le cyanogène, un gaz de composition, est également proche des halogènes.
Hydrocarbures
Il s’agit de molécules associant carbone et hydrogène. Il en existe trois familles (alcanes, alcènes, alcynes).
Voir aussi :
http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s3/cycle.carbone.html
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