صور الكربون. يوجد الكربون النقي في الطبيعة في شكل الماس، والجرافيت الذي يستعمل في صناعة بعض أنواع أقلام الرصاص. وكلا النوعين كربون نقي، ويختلفان في التركيب البلوري. وهناك شكل آخر للكربون يسمى الكربون غير المتبلر أو اللاشكلي، يتكون من حبيبات تشبه الجرافيت، ولكنها متناهية في الصغر بحيث لايمكن رؤيتها إلا من خلال المجهر.
وللماس والجرافيت أهمية كبرى في الصناعة، ولكن معظم الكربون المستعمل في الصناعة يأتي من الكربون اللاشكلي. ويتكون كلٌّ من الكربون اللاشكلي والرماد عند حرق أو تسخين المواد التي تحتوي على الكربون في جو ليس به من الأكسجين مايكفي لاحتراق المواد احتراقًا كاملا.
وإذا أحرقت ـ على سبيل المثال ـ مواد نفطية مثل الزيت أو الغاز الطبيعي في كمية محدودة من الهواء، يتكون مسحوق أسود من الكربون اللاشكلي يطلق عليه اسم السناج أو أسود الكربون. ويسمى السناج أيضًا سخام (هباب) المصباح وهباب الغاز وهباب القناة. ويُستخدم السناج في صناعة المطاط والطلاء.
يتكون الفحم الحيواني أو فحم العظام بتسخين العظام دون تعريضها للهواء. ويصنع فحم الحطب بتسخين الحطب في جو ليس به من الهواء مايكفي لاحتراق الحطب احتراقًا كاملاً. وتستعمل الأنواع المختلفة من الفحم لإزالة اللون الأسمر من السكر، ولتنقية الهواء من الشوائب والروائح الكريهة. ويستخدم الفحم أيضًا وقودًا للطهو.
يستخرج فحم الكوك ـ الذي يستعمل في صنع الفولاذ ـ بتسخين الفحم الحجري في غياب الأكسجين، بنفس طريقة استخراج فحم الحطب. ويستعمل الأسود العاجي الذي ينتج من تسخين العاج ـ أحيانًا خضابًا في مواد الطلاء. انظر: الأسود العاجي.

أماكن وجود الكربون. توجد معظم كميات الكربون في حالة اتحاد كيميائي مع عناصر أخرى. فثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء ـ على سبيل المثال ـ مركَّب كيميائي من الكربون والأكسجين. وتشمل المركبات الأخرى التي تحتوي على الكربون مواد، مثل الحجر الجيري وكربونات الكالسيوم، وبعض أنواع الوقود مثل الفحم الحجري والنفط. وتتكون الأنسجة الحية لجميع الحيوانات والنباتات من مركبات الكربون. ويوجد أكثر من مليون مركب كيميائي للكربون معروفة لدى العلماء.
تتحد هذه المركبات بعضها ببعض لتكون مواد كربونية تكاد لا تحصى. وما الكيمياء العضوية (وهو اللفظ الذي يطلق على دراسة المواد التي تنتجها الكائنات الحية أو التي تستخدمها) إلاّ دراسة لمركبات الكربون في المقام الأول.

خواص الكربون. يختلف شكل الكربون النقي اختلافًا كبيرًا وفقا لنوع التركيب البلوري للذرات. ففي الماس، تنتظم ذرات الكربون في هيكل مترابط مما يجعل الماس إحدى أكثر المواد المعروفة متانة وصلابة، ولذلك يستعمل الماس لقطع المواد المتينة الأخرى. أما الجرافيت فهش، ناعم الملمس إلى درجة مكنت من استعماله بكثرة لتزييت أو تزليق الأجزاء المتحركة من الآلات. فذرات الكربون الموجودة به مرصوصة في شكل طبقات، تجعل من انزلاقها جيئة وذهابًا بعضها فوق بعض أمرًا ميسورًا.
ولايتفاعل الكربون كيميائيا في درجة الحرارة العادية، ولكن مركباته تتحد بسهولة مع العناصر والمركبات الأخرى. ولا يذوب الكربون النقي في أي مذيب عادي. وفي درجات الحرارة العليا، يتحد الكربون كيميائيًا مع الأكسجين، والكبريت وبعض الفلزات وعناصر مجموعة الهالوجينات. ويكوِّن الكربون أيضًا مركبات عضوية كثيرة تحتوي عادة على الهيدروجين وعناصر أخرى كثيرة.
يرمز للكربون كيميائيا بالحرف C. ولا ينصهر الكربون ولكنه يتسامى في درجة حرارة 3,500°م، أي يتحول رأسًا من حالة الصلابة إلى الحالة الغازية. والعدد الذري للكربون 6، ووزنه الذري 12,011. وقد اتخذ أهم نظير للكربون ـ وهو كربون 12 ـ معيارًا للأوزان الذرية عام 1961م، وخصص رقم 12,000 وزنًا له.
ويستخدم الجيولوجيون نظيرًا مشعًا للكربون، وزنه 14، لمعرفة أعمار الأشياء القديمة.

الكربون المشع : وزنه الذري 14، وهو أثقل من الكربون العادي الذي يقدر وزنه الذري بمقدار 12,011. يستخدم الكربون المشعّ لتحديد عمر الأحافير، والأنو اع الأخرى من الأشياء القديمة. ويستخدمه الباحثون أيضًا لدراسة بعض العمليات البيولوجية.
يتكون الكربون المشعّ في الطبيعة حينما تندفع الجسيمات الذرية العالية الطاقة، التي تسمَّى الأشعة الكونية إلى جوّ الأرض. وتسبب الأشعة الكونية في الجو تفتت الذرات إلى إلكترونات ونيوترونات وبروتونات وجسيمات أخرى. وترتطم بعض النيوترونات بنويات ذرات النيتروجين في الجو. وتمتص كل من هذه النويات نيوترونًا، ومن ثم تفقد بروتونًا. وتتحول ذرة النيتروجين بهذه الطريقة إلى ذرة كربون مشع.
تحتوي جميع الكائنات الحية على كربون مشع. وفي الجو، توجد ذرة من الكربون المشع في كل تريليون من جزيئات غاز ثاني أكسيد الكربون. ويمتص النبات الكربون المشع من ثاني أكسيد الكربون في الهواء. ويتناول الناس والحيوانات الأخرى الكربون المشع بصفة رئيسية من الغذاء الذي تمدهم به النباتات.

وذرات الكربون، مثل جميع المواد المشعَّة تنحل (تتفكك بإطلاق جسيمات) بمعدل دقيق ومنتظم. وتختفي نصف كمية الكربون المشع بعد نحو 5,700 سنة، ومعنى هذا أنّ الكربون المشع له نصف عمر يعادل تلك الفترة. ويبقى ربع الكمية الأصلية من الكربون المشع بعد 11,400 سنة، وبعد 5,700 عام أخرى يبقى الثُّمن، وهكذا.
يضمحل الكربون المشع في أنسجة الكائن باستمرار مادام الكائن يعيش. وبعد أن يموت الكائن، فإنه لا يتناول الغذاء أو الهواء وبالتالي لا يمتص الكربون المشع. ويستمر الكربون المشع الموجود فعلاً في الجسم في النقصان بمعدل ثابت. ويساعد هذا الانحلال الثابت، الذي يسير بمعدل معروف (نصف عمر 5,700 عام)، العلماء على تحديد عمر الشيء.
وفي إحدى طرق تحديد العمر بالكربون المشع، يحرق العلماء قطعة من الجسم قيد الدراسة ويحولونها إلى غاز ثاني أكسيد الكربون. وينقى غاز ثاني أكسيد الكربون، وتقاس كمية الكربون المشع في ثاني أكسيد الكربون النقي بعدادات الإشعاع. وتكتشف هذه الأجهزة الإلكترونات التي تطلقها ذرات الكربون المشع، وتتحول ثانيةً إلى ذرات نيتروجين. ويشير عدد الإلكترونات المنبعثة إلى محتوى الكربون المشع.
تتضمن الطريقة الأخرى لتحديد العمر بالكربون المشع، استخدام أنواع معينة من معجلات الجسيمات بدلاً من عدادات الإشعاع. انظر: معجل الجسيمات. ويساعد المعجل العلماء في الكشف المباشر عن ذرات الكربون المشع المفردة وعدها في جزء صغير جدًّا من المادة.
وبعد أن يقيس العلماء محتوى المادة من الكربون المشع، فإنهم يقارنونها مع الكربون المشع بحلقات جذع شجرة أعمارها معروفة. وتساعدهم هذه التقنية على التعويض عن التغيرات الصغيرة في محتوى الجو من الكربون المشع في عصور مختلفة في الماضي. بعد ذلك، يستطيع العلماء أن يحولوا عمر الكربون المشع في المادة إلى تأريخ أكثر دقة.

الكربون المشع في علم الأحياء. يستخدم الكربون المشع عنصرًا مقتفيًا أو عنصرًا استشفافيًا (لتتبع عملية أو تفاعلات معينة) لدراسة مختلف العمليات الأحيائية المعقدة. وفي تلك الأبحاث، يستبدل العلماء ذرة الكربون المشع بذرة الكربون في الجزيء. ثم يستخدمون عدادًا للأشعة لاقتفاء مسار ذرة الكربون المشع خلال تفاعل كيميائي يحدث في الكائن.
ينتج الكربون المشع، الذي يستخدم بمثابة عنصر اكتشافي اصطناعي، في المفاعلات النووية. وقد اكتشف الكربون المشع الاصطناعي لأول مرة، كيميائيان أمريكيان هما مارتين دي. كامن وصمويل روبن.

واللي بعدي عن حجر العقيق