Qu'est-ce que le carbone élémentaire?
L'élément carbone est un matériau non métallique contenant six électrons. Le charbon de bois, une forme de carbone, est utilisé depuis la préhistoire. Le nom carbone vient du mot latin carbo qui signifie charbon de bois. Le carbone peut être trouvé dans les matières organiques telles que les plantes et les animaux, et dans les matières inorganiques telles que les minéraux et les minerais. Le carbone élémentaire fait référence aux formes inorganiques de carbone que l'on peut trouver sous forme cristalline et amorphe.
Les formes cristallines ont des atomes de carbone élémentaires disposés de manière régulière tandis que les atomes de carbone des formes amorphes n'ont pas de configuration régulière. Les deux formes cristallines du carbone élémentaire sont les diamants et le graphite. La structure cristalline du diamant est formée par chaque atome de carbone créant une liaison covalente en partageant une paire d'électrons avec quatre autres atomes de carbone. Les liaisons covalentes sont les liaisons chimiques les plus fortes connues de l’humanité. Les diamants sont les substances les plus dures et les moins volatiles connues avec un point de fusion de 3,550 ° C (6 242 ° F).
La structure cristalline du graphite est formée par des atomes de carbone créant des liaisons hexagonales étroites avec d'autres atomes dans le même plan et par une liaison plus lâche entre les atomes dans des plans différents. Une liaison lâche entre les avions rend le graphite très doux et lui permet d'être utilisé comme lubrifiant. Contrairement aux diamants, le graphite est un bon conducteur électrique.
Avant 1955, tous les diamants provenaient de gisements naturels. En 1955, des essais en laboratoire ont prouvé que l'application de pressions et de températures élevées au graphite en présence d'un catalyseur pouvait créer des diamants synthétiques. Les diamants synthétiques sont principalement utilisés à des fins industrielles.
Le carbone amorphe est créé lorsqu'un matériau contenant du carbone est brûlé sans suffisamment d'oxygène pour permettre une combustion complète. Le carbone noir résultant peut être utilisé pour créer des noyaux de batterie sèche, des encres, des peintures et constitue un élément essentiel dans la fabrication de produits en caoutchouc. Le carbone noir est également le sous-produit des incendies de forêt et de la combustion insuffisante de combustibles dans les automobiles, les usines de fabrication et la production d'électricité à base de charbon. Le carburant diesel crée plus de carbone noir que d'essence lors de la combustion. Le carbone noir peut causer des problèmes de santé et environnementaux.
Le carbone élémentaire amorphe est une matière particulaire fine pouvant causer des problèmes de santé. L'asthme et la bronchite chronique ont été associés au carbone noir, et il a été prouvé que le carbone noir ou la suie pourraient augmenter le risque d'emphysème et de cancer du poumon. Le carbone noir est également un facteur de changement climatique. Étant donné que le carbone noir reste dans l'atmosphère pendant des semaines plutôt que pendant le siècle actuel, la réduction des émissions de carbone noir est considérée comme l'un des moyens les plus rapides de réduire éventuellement les effets du changement climatique mondial.