NOMBRES – Curiosités, Théorie et Usages Accueil DicoNombre Rubriques Nouveautés Édition du: 04/11/2021 Orientation générale  DicoMot Math Atlas Actualités M'écrire Barre de recherche DicoCulture Index alphabétique Références Brèves de Maths
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CARBONE

& produits carbonés

N°	6
Symbole	C
Élément	CARBONE
Masse atomique	12, 011
Configuration électronique	2 – 4

CARBONE – Caractéristiques principales
Variétés	Le carbone pur existe sous 4 formes (on dit "formes allotropiques du carbone").
Diamant	La plus dure des substances naturelles, du fait de sa structure tétraédrique. Voir Adamantin Créés il y a des milliards d'années par la pression des profondeurs, les diamants sont remontés à la surface par les volcans. Voir Taille (brillant) / Suite Diamant
Graphite	Carbone noir, tendre. Exemple: Mine de crayon.
Charbon amorphe	Suie, résidu de la combustion.
Carbone odorant	ou fullerène Crée artificiellement depuis 1985. Grosses molécules de 60 à 600 atomes.
Composés	Plus d'un million de composés. Base de la chimie organique, de la chimie du vivant. Voir Oxydes de carbone
Abondance	0,032 % de la croûte terrestre. 0,18 % du monde minéral. 19,4 % chez l'homme.

Liaison covalente des alcanes

Environnement tétraédrique du carbone. L’angle entre 2 liaisons C-H du méthane est de 109,28°. D'autres liaisons non-alcane donnent 120° Exemple pour C2H4

Méthane Éthane La configuration géométrique des composés organiques n'est pas très simple; se reporter aux pages spécialisées de stéréochimie.

CARBONE & et ses composés simples
Les hydrocarbures sont exclusivement formés de carbone quadrivalent et d'hydrogène. Ils forment le plus grand groupe des composés du carbone. À la pression atmosphérique, ils sont GAZEUX pour n < 5 : méthane (gaz naturel), éthane, propane et butane. LIQUIDE pour n supérieur: pentane, hexane … Voir Oxydes de carbone
Hydrocarbures Carbone + Hydrogène	Composants du pétrole et du gaz naturel. Présents dans la houille. Matière première de l'industrie pétrochimique. Certains polymères sont aussi des hydrocarbures: Caoutchouc, Polystyrène, Élastomères.
Nomenclature	Hydrocarbures à chaîne ouverte, ou hydrocarbures aliphatiques ou acycliques. Les atomes de carbone sont reliés les uns aux autres pour former une chaîne ouverte pouvant présenter une ou plusieurs ramifications. Groupe subdivisé en · composés saturés (alcane) et · composés insaturés (alcènes et alcynes). Composés cycliques. Les atomes de carbone forment un ou plusieurs cycles fermés. Groupe subdivisé en · composés saturés (cyclane) et · composés insaturés (cyclènes).

Alcanes Cn H2n + 2	Hydrocarbures acycliques saturés appelés aussi paraffine (parum affinis = faible affinité). Le méthane est le premier de la série: gaz incolore, inodore; brûle dans l'air. Voir Méthane et grisou / Vache Molécule de structure tétraédrique avec l'atome de carbone au centre. Suite en Alcanes et alcools
Alcènes Cn H2n	Hydrocarbures acycliques insaturés appelés aussi oléfines ou hydrocarbures éthyléniques. Double liaison carbone-carbone (C = C). L'éthylène est le premier de la série (C2H4). Il sert à fabriquer les polyéthylènes et des plastiques comme le PVC (polychlorure de vinyle). Il sert comme base de produits décapants pour peinture.
Alcynes Cn H2n – 2	Hydrocarbures acycliques insaturés. Triple liaison carbone-carbone (C C). ou hydrocarbures acétyléniques. L'acétylène ou éthyne est le premier de la série (C2 H2).

Exemples d'hydrocarbures
Type	Liaison	Formule	Nom
Saturés	1	C H4	Méthane
		C2 H6	Éthane
		C3 H8	Propane
		C4 H10	Butane
		C5 H12	Pentane
		C6 H14	Hexane
		…
Éthyléniques	2	C2 H4	Éthylène
Acétyléniques	3	C2 H2	Acétylène
Cyclaniques		C6 H12	Cyclohexane
Aromatiques		C6 H6	Benzène
		C10 H8	Naphtalène

Horloge avec formules chimiques

Voir Horloges à cadran mathématique / Noms des polygones

Acétone

Formule brute: C3H6O Nom normalisé: propan-2-one Miscible avec l'eau. Solubilise rapidement de nombreuses espèces organiques. Solvant organique utilisé dans l'industrie et en laboratoire. Il dissout les gommes, les résines, les dérivés de cellulose, les graisses, les huiles et le caoutchouc. Composé à la base de la fabrication de plastiques, de médicaments, et autres produits issus de l'industrie de synthèse.

Pouvoir calorifique maximum

Voir Calorie

Source: l'énergie en 2050

FULLERÈNES

Variété de graphite comme les nanotubes de carbone ou le noir de carbone. Le C60 a été synthétisé en 1985 360 neutrons 360 protons 360 électrons soit un total de 1080 particules. Forme d'un ballon de football: volume, combinaison de pentagones et d'hexagones, ayant 60 sommets. Icosaèdre tronqué. Découvert par le Britannique Harry Kroto, prix Nobel de chimie en 1996. Nom d'après l'architecte Richard Buckminster Fuller connu pour ses coupoles ayant cette structure: géodes et sphères géodésiques. Produits à base de fullerène: commercialisés en 2004. Antimicrobien, antioxydant et propriétés catalytiques (favorisant les réactions chimiques): traitement des eaux, cosmétique …

GRAPHÈNE

Forme particulière du graphite en couches d'un seul atome de carbone en épaisseur. Structure en nid-d'abeilles extrêmement fine. Matériaux découvert en 2004 par Konstatin Novoselov et André Geim, prix Nobel de physique 2010. Propriétés exceptionnelles: transparent, souple, léger, conducteur (silicium x 30), résistant (acier x 200) … Le graphène possède des liaisons atomiques très courtes, si bien qu'il peut supporter un poids de 2 tonnes exercé sur une surface de 1 millimètre. Il constitue également une barrière infranchissable pour l'eau et les gaz. Sa mobilité électronique s'avère 140 fois plus élevée que celle du silicium. Sa structure en forme de plan rend les électrons si mobiles qu'ils se comportent comme des photons, des particules sans masse. Ils peuvent donc se transporter sur de longues distances, sans perte. Utilisation en électronique (transistors rapides), mécanique (léger et solide), aéronautique, biologie … Intégré dans du plastique, le graphène peut multiplier par sept la conductivité. Dans le domaine médical, constitue un bon substrat pour l'élevage de cellules. Point en 2018 Avec du graphène, on peut en théorie tirer des câbles jusqu'à la Lune et bâtir un ascenseur spatial. Mais … Malgré ses propriétés hors-normes, ce dérivé du graphite n'a toujours pas révolutionné les transports et l'électronique. Malgré les milliards de dollars investis en Asie, aux États-Unis ou en Europe, la révolution se fait attendre. Sa production industrielle ne repose pas encore sur des méthodes fiables permettant d'obtenir de grosses quantités. On trouve cependant quelques applications dans l'amélioration des capacités des batteries (Japon, Espagne) ou le développement de pansements au graphène. (France). Découverte 2019 1,1 ° est l'angle magique de supraconductivité du graphène. Deux couches superposées de graphène décalées de cet angle produit un effet de moire et surtout devient supraconducteur ou isolant selon la tension électrique appliquée à -270 °C

Source 2018: Le graphène, à un cheveu du miracle? – L'Express 05/11/2018

FIBRE DE CARBONE

Fibres de 5 à 15 micromètres de diamètre. Principalement des atomes de carbone, agglomérés en cristaux microscopiques alignés. La fibre de carbone est très résistante pour sa taille. Faible densité 1,7 à 1, 9 ( 1,8 g/cm^3). Bonne conductivité électrique et thermique. Tenue en température Inertie chimique Plusieurs milliers de fibres de carbone sont enroulées ensemble pour former un fil, qui peut être employé tel quel ou tissé.

Voir Ascenseur

CARBONE & et ses composés organiques
L'affinité unique du carbone avec les autres éléments le conduit, par liaisons chimiques successives, à former de longues chaînes de molécules, comme celles des acides aminés, des protéines ou de l'ADN.
Chimie organique	Étude des composés à la base des processus vitaux. 90% et plus des composés chimiques sont organiques.
Composés organiques
Aliphatiques	Chaîne carbonique non fermée.
Cycliques	Chaîne carbonique fermée.
Aromatiques	Cycle de 6 atomes de carbone liés à des atomes d'hydrogène. Le benzène en est le plus important. Odeur forte qui a donné son nom au groupe.

CARBONE & ÉTOILES
Deuxième étape dans l'évolution stellaire: 100 millions de degrés: les atomes d'hélium fusionnent pour réaliser la synthèse du carbone 12. Voir Magnésium

CARBONE 14

TRANSFORMATION

Noyau du CARBONE 14	6 protons	=> force faible =>	7 protons	Noyau AZOTE
	8 neutrons		7 électrons
		Durée 6 000 ans

Datation

Le carbone 14 permet de dater les objets ayant plus de 40 000 ans d'âge. La quantité de cet isotope particulier du carbone diminue avec le temps du fait de sa radioactivité naturelle.

En utilisant l'uranium et le thorium déposés sur de très vieux coraux, on a pu constater que la datation au carbone 14 n'était pas aussi juste qu'on l'imaginait. La quantité de carbone 14 aurait en fait varié au cours des âges.

Méthode du carbone 14

Méthode mise au point par l'Américain Willard Frank Libby en 1949.

Le carbone des végétaux provient uniquement du gaz carbonique de l'atmosphère absorbé grâce à l'assimilation chlorophyllienne. Sous l'effet des rayons cosmiques une partie infime, mais mesurable, du carbone atmosphérique est transformée en carbone radioactif.

Du fait de la chaîne alimentaire, ce carbone radioactif se retrouve dans les os des animaux. Dès que ceux-ci meurent, l'assimilation cesse et le carbone radioactif perd sa radioactivité. Elle décroît de moitié tous les 5 730 ans.

On peut dater un objet organique en mesurant la radioactivité résiduelle. La précision de la mesure repose sur l'hypothèse d'une proportion constante de carbone radioactif dans l'atmosphère.

Pour étalonner la mesure, on a comparé la datation au carbone à celle relevée sur de très vieux arbres (Pinus aristata de Californie, remontant à 3 000 ans avant notre ère), c'est la dendrochronologie.

On y ajoute aussi une autre méthode de référence : la thermoluminescence, basée sur la radioactivité de l'argile cuite des poteries.

Suite	Diamant Carbone – Calculs sur l'atome Alcanes et alcools Aminoacides Oxydes de carbone Pétrole Énergie fossile Liaison covalente
Voir	Atome & particules – Index Atomes et quarks Biologie Constantes physiques Cristaux Hittites et la découverte de l'acier Hydrogène et uranium Matière Mnémotechnique des noms des éléments Textiles synthétiques
DicoNombre	Nombre 6 Nombre 60
Livre	1000 infos sur LES SCIENCES Livre récent (2003) avec une double page aérée par sujet Très simple et agréable pour savoir l'essentiel des sciences L'énergie en 2050 – Nouveaux défis et faux espoirs – Bernard Wiesenfeld – EDP Sciences – 2005 Ce livre est très complet prenant les sujets de A à Z, y compris le B A BA .
Cette page	http://villemin.gerard.free.fr/Scienmod/Carbone.htm