Karbon öyle çok yönlü ve öyle önemli ki İngiliz Kraliyet Kimya Topluluğu ona “elementlerin kralı” diyor. Her yerde karşımıza çıkıyor, her şey için kullanılıyor.
Karbon, periyodik tablonun altı numaralı üyesi. Altı proton, altı nötron ve altı elektrondan oluşuyor. Bu elektronların ikisi çekirdeğe yakın bir elektron kabuğunu doldururken diğer dördü dıştaki yarı boş bir kabukta duruyor. Karbonun inanılmaz özelliklerinin anahtarı da “değerlik elektron” denilen bu dış taraftaki elektronlar.
Bir atomun dış kabuğundaki elektronlar kimyasal bağlarda yer alanlardır. Kaç bağ kurulacağı, kabukta ne kadar yer olduğuna göre değişir. Karbonun şaşırtıcı yanı dört elektronluk yeri olması. Bu sayede farklı atomları birbirine bağlayan dörtlü bir bağlantı noktası gibi görev yapabiliyor. Düz zincirler, dallanmış zincirler ve uçtan uca birleşen halkalı yapıda zincirler oluşturabiliyor.
Üstelik sadece kendisiyle bağ kurmuyor. Örneğin karbon zincirlerinin uçları minik hidrojen atomlarıyla sonlanabiliyor. Bu durumda yağ gibi kaygan hale geliyorlar. “Fonksiyonel grup” denilen, her biri farklı kimyasal özelliklere sahip diğer element gruplarına da bağlanabiliyorlar. Oluşturduğu moleküllerin şekilleri, büyüklükleri ve kimyası çok büyük farklılıklar gösteriyor.
Karbonun bir diğer önemli özelliği de kurduğu bağların güçlü olmalarına rağmen kırılmaz olmamaları. Karbon bazlı moleküller dağılmayacak kadar sağlam ama yeterli miktarda enerji uygulandığında yeni bir şeye dönüşebiliyorlar. Bu yüzden karbon, canlı molekülleri için mükemmel bir temel. Yağlar, karbonhidratlar, proteinler ve nükleik asitler (DNA ve RNA) karbon etrafında inşa ediliyor.
Günümüzde Dünya‘da 100 milyon milyar ton karbon var. Üstelik hepsi Güneş Sistemi‘nden daha eski. Güneş‘imiz evrendeki ilk yıldızların torunu sayılır. Yaklaşık 4,6 milyar yıl önce bir süpernova patlamasının yarattığı toz ve gaz bulutundan doğdu. Bu toz ve gaz bulutu gezegenimizdeki tüm karbon atomlarını ve başka maddeleri de içeriyordu.
Karbon, oksijenle tepkimeye girerek kızılötesi ışınları hapseden karbondioksit gazını üretiyor. Bu gazın fazlası, yaşamı olanaksız kılan abartılı bir sera etkisine neden olabilir. Örneğin Venüs‘te durum böyle ve yüzey sıcaklığı 462 derece!
Neyse ki Dünya‘mız seraya dönüşmek yerine karbon temelli yaşamın kuluçkası haline geldi. Karbonu Dünya‘nın ısısını denetleyen bir termostata benzetebiliriz. Dünya‘nın 100 milyon yıllık, yavaş bir karbon döngüsü var. Atmosferdeki karbondioksit suyla tepkimeye girerek, kayaçları parçalayan karbonik asidi meydana getiriyor.
Kayaçlar eridikçe içlerinde hapsolmuş kalsiyum serbest kalıyor. Okyanuslardaki kabuk yapıcı organizmalar bu kalsiyumu karbon içeren iyonlarla birleştirerek kalsiyum karbonat üretiyor. Bu canlılar ölüp deniz tabanına düştükleri zaman kalıntıları kireç taşı haline geliyor ve karbonu yer altına hapsetmiş oluyorlar. Dünya‘nın yerkabuğu hareket ettikçe bu karbon yavaş yavaş atmosfere geri dönüyor. volkanik faaliyetler kayaçları eriterek yılda yaklaşık 130 ila 380 milyon ton karbonu yeniden havaya salıyor.
Bu yavaş döngünün dışında, bitkilerin gerçekleştirdiği bir hızlı karbon döngüsü de var. Bitkiler karbondioksit alıyor ve güneş enerjisini kullanarak organik moleküllerdeki karbonu hapsediyor. Daha sonra bu moleküller besin zincirinden geçerek yeşil bitki ve et haline geliyor, oradan da karbondioksit olarak havaya dönüyor.
Karbon gezegenimizdeki yaşamın ayrılmaz bir parçası. Dünya‘da bulunan kayaç halindeki karbonun yaklaşık %80ʻi deniz canlılarının kabuklarından ve iskeletlerinden gelen kireç taşı. Geri kalan kısmın çoğu ise bitki ve hayvanların sıkışmış kalıntılarından meydana gelen fosil yakıt, kömür, yağ ve gaz halinde bulunuyor.
Karbonun öyküsü gezegenimizle birlikte yazılmış ama henüz öykünün sonuna gelmedik… Günümüzde atmosfere yanardağlardan 100 kat daha fazla karbon salıyoruz. Bu da Dünya‘nın termostat ayarını bozuyor. 150 yıl önceki karbondioksit seviyesi milyonda 280 birimdi ama bugün milyonda 412 birim.
Bu inanılmaz element gezegenimizi bugünkü haline getirdi. Şimdi geleceğimizi garanti altına almak için karbondan faydalanmanın yeni yollarını bulma zamanı.
Kaynak: How It Works