Mots-clés |
  • chimie,
  • tableau périodique des éléments,
  • graphène

Carbone

PDF

Élément indispensable à la vie et en chimie organique, le carbone forme plus de composés que tous les autres éléments chimiques réunis.

Généralités

  • Symbole : C
  • Numéro atomique : 6
  • Électrons par niveau d’énergie : 2, 4
  • Masse atomique : 12,011 u
  • Isotopes les plus stables : 12C stable avec six neutrons (98,93 %), 13C stable avec sept neutrons (1,07 %)
  • Série : non-métaux
  • Groupe, période, bloc : 14, 2, p
  • Densité : entre 1,8 (carbone amorphe) et 3,5 (diamant)
  • Point d’ébullition : 3.825 °C (sublimation)

Historique du carbone

« Carbone » provient du latin carbo, qui signifie « charbon ». Sous forme de suie et de charbon de bois, le carbone est connu depuis la Préhistoire. En 1772, Lavoisier démontra que le diamant est une forme de carbone. Il en sera de même pour le graphite en 1779 par Carl Wilhelm Scheele. C’est à nouveau Lavoisier qui répertoria le carbone comme un élément dans ses œuvres dès 1789.

Le carbone est un élément central dans la vie sur Terre, aussi bien pour les végétaux que pour les animaux.
Le carbone est un élément central dans la vie sur Terre, aussi bien pour les végétaux que pour les animaux. © Elle EPP, Flickr, CC by-nc-sa 2.0

Propriétés du carbone

Le carbone cristallin pur existe dans la nature sous forme de diamant et de graphite. Le carbone élémentaire est inerte et insoluble dans l’eau ou les solvants organiques. À haute température, il s’oxyde pour former du monoxyde et du dioxyde de carbone.

Nous connaissons plus d’un million de composés qui possèdent du carbone lié à l’hydrogène, ainsi qu’un grand nombre de composés inorganiques qui contiennent du carbone. On retrouve le carbone lié à l’hydrogène notamment dans toutes les plantes et tous les animaux. Les dépôts de matière organique issue du vivant fossilisent pour donner divers hydrocarbures. Les carbonates sont inclus dans de nombreux minéraux, le gypse et le marbre pour ne citer qu’eux.

Utilisation du carbone

Sous la forme d’élément libre, le carbone présent dans le diamant sert en joaillerie et dans l’industrie pour sa dureté. Le graphite est employé comme lubrifiant, pour fabriquer des creusets et se retrouve aussi dans les mines de crayon.

Sous forme composée, les applications du carbone sont très nombreuses. Le CO2, par exemple, est notamment employé dans les boissons (pour ajouter des bulles de gaz), dans les extincteurs, ou encore comme réfrigérant, sous forme de glace sèche, dans l’industrie des semi-conducteurs. Le monoxyde de carbone (CO) sert de gaz réducteur dans beaucoup de processus industriels. De nombreux carbures métalliques sont appréciés pour leur grande résistance à la chaleur. Le tétrachlorure de carbone (CCl4) et le disulfure de carbone (CS2) sont d’importants dissolvants. Le chlorofluorocarbure (CCl2F2), aussi appelé Fréon R12, est un gaz employé dans les systèmes de refroidissement.

Effets du carbone sur la santé

Le carbone peut être dangereux sous certaines formes non élémentaires. L’inhalation chronique de charbon noir peut causer des dommages de gravité variée aux poumons comme au cœur. Le carbone 14, radioactif, peut induire un risque accru de cancer, car il peut se lier organiquement aux cellules de l’organisme.

Le disulfure de carbone (CS2) est un liquide extrêmement toxique utilisé pour la vulcanisation. Le monoxyde de carbone peut provoquer l’empoisonnement de l’hémoglobine en cas d’inhalation prolongée. On trouve aussi le carbone dans les ions cyanure (CN-). Les composés qui en contiennent sont hautement toxiques. Quant à l’éventuelle toxicité des nouvelles formes de carbone comme les nanotubes (des feuilles de graphène roulés en cylindres) et le fullerène, elle est actuellement étudiée.

La structure 2D d'un feuillet de graphène. Ce matériau composé d'atomes de carbone aura probablement de nombreuses applications industrielles à moyen terme. © Jannik Meyer La structure 2D d'un feuillet de graphène. Ce matériau composé d'atomes de carbone aura probablement de nombreuses applications industrielles à moyen terme. © Jannik Meyer

Carbone - 2 Photos
carbone


connexes

Vos réactions

Chargement des commentaires