Carbone

Numéro atomique : 6 Rayon atomique : 170 pm (Van der Waals)
Symbole atomique : C Point de fusion : 3550 °C (diamant)
Masse atomique : 12,01 Point d’ébullition : 3800 °C (sublimation)
Configuration d’électron :
[He] 2s2 2p2
États d’oxydation : 2, 4, -4

Du fond de l’océan aux confins de l’univers, nous sommes entourés du « roi » des éléments : le carbone. Dans la nature, cet élément existe sous trois formes : amorphe (suie), graphite et diamant (une pierre précieuse). Sa texture et sa couleur varient aussi de friable et noire (graphite) à dure et translucide (diamant). Les scientifiques ont cependant réussi à créer de nouveaux types de carbone, les fullerènes et les nanotubes, dont les propriétés diffèrent de celles du carbone naturel.

Carbon
Carbone.

Le carbone n’est pas seulement présent partout dans la nature, il est aussi une composante essentielle de tous les organismes vivants et entre dans la composition de l’ADN, la structure même de la vie. Avec l’hydrogène, le carbone joue un rôle primordial en chimie organique, car ils forment une multitude de composés. D’autre part, les espèces vivantes échangent constamment du carbone avec leur milieu par l’émission de dioxyde de carbone et la formation de plusieurs autres composés.

Les combustibles tels le charbon, le pétrole et le gaz naturel sont essentiellement constitués d’hydrocarbures. La nanotechnologie, un secteur en pleine expansion, repose sur l’étude, le développement et la commercialisation de matériaux et de dispositifs à l’échelle du milliardième de mètre.

Carbon - carbon fiber
Très résistante, la fibre de carbone est utilisée comme matériau structurel dans les applications nécessitant une grande robustesse et un faible poids.

Ainsi, les scientifiques du Conseil national de recherches Canada (CNRC) examinent comment on pourrait produire des nanotubes de carbone à paroi simple, soit des cylindres dont la paroi aurait l’épaisseur d’un atome, en vue de leur utilisation en nanoélectronique ainsi que dans les piles à combustible, les matériaux nanocomposites et les détecteurs chimiques. Les nanotubes présentent des propriétés mécaniques et électriques aussi particulières qu’inhabituelles. Étant creux, ils peuvent encapsuler diverses substances organiques ou inorganiques. On peut aussi s’en servir comme conducteurs ou semi-conducteurs, selon leur structure, d’où l’intérêt de l’industrie.

Enfin, le CNRC s’efforce de voir comment on pourrait purifier des liquides contaminés en exploitant la propriété qu’ont les nanotubes de piéger les polluants.

Autres applications

  • Le noir de carbone est employé en imprimerie, pour fabriquer de l’encre et dans l’industrie du caoutchouc.
  • Le graphite est un lubrifiant.
  • Le pyrographite et les fibres de graphite synthétiques entrent dans la fabrication des fusées, des missiles et d’autres engins aérospatiaux.
  • Dans l’industrie, on se sert du diamant pour découper, en raison de sa dureté.