التطبيقات الصناعية للكربون

يعتبر عنصر الكربون أحد العناصر الأساسية المتواجدة في القشرة الأرضية، حيث يظهر في شكل مركبات كيميائية وعضوية، مثل كربونات الكالسيوم التي تلعب دورًا هامًا في بناء هياكل الكائنات البحرية، بالإضافة إلى الفحم الذي يعد أحد أنواع الوقود الأحفوري، وأنواع متباينة من الصخور المكونة للقشرة الأرضية. كما تُعد السلاسل الكربونية أساس لتكوين المركبات العضوية، مثل النفط ومشتقاته، والجزيئات الغذائية المختلفة. ويدخل الكربون النشط في عدد من الصناعات الحيوية، ومن أبرز هذه الاستخدامات:

• يُستخدم الجرافيت المستخرج من الكربون في إنتاج المحركات الكهربائية وأجهزة التنفس الصناعي وأقلام الرصاص.
• تُستعمل ألياف الكربون ذات الوزن الخفيف في تصنيع الطائرات والصواريخ والسكك الحديدية والعديد من الأدوات الرياضية.
• يدخل الكربون في صناعة الصفائح الجرافيتية الرقيقة المستخدمة في الأجهزة الإلكترونية.
• يتم الاستفادة من الكربون غير النقي الموجود في الأخشاب والفحم في صناعات الحديد لعمليات صهر المعادن.
• يُستخدم الماس، الذي يُعتبر أحد أشكال الكربونات، في مختلف عمليات التصنيع.
• يدخل الكربون في إنتاج الدهانات، والأحبار، والبطاريات، والإطارات المطاطية.

الاستخدامات الصناعية للجرافيت

يتشكل الجرافيت، الذي يعد أحد أشكال الكربون، نتيجة تعرض مكوناته لضغوط ودرجات حرارة عالية خلال عملية تكوينه، ويُعرف أيضًا بالكربون البلوري. ومن أبرز خصائص الجرافيت سهولة استخدامه وتشكيله في الصناعات، كما يتميز بموصليته الممتازة للحرارة والكهرباء، ويعتبر من المعادن غير النشطة كيميائيًا خلال التفاعلات. ومن أهم استخداماته الصناعية:

إنتاج مواد التشحيم

يتفاعل الجرافيت مع بخار الماء لإنتاج مواد تشحيم تُستخدم في تقليل احتكاك مكابح السيارات، ويُستخدم كذلك في تصنيع الدهانات الزيتية المقاومة للماء لتغطية الأثاث والألواح الخشبية.

تصنيع الأقطاب الكهربائية

تدخل مادة الجرافيت في تصنيع الأقطاب الكهربائية المستخدمة في البطاريات، بالإضافة إلى الأقطاب المستخدمة في الخلايا الكهروكيميائية، وصناعة بطاريات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن. كما يُستخدم في المفاعلات النووية كمواد مثبته تحد من حركة النيوترونات خلال التفاعلات النووية.

الاستخدامات الصناعية للماس

يُعتبر الماس أحد الأشكال المميزة للكربون المتوفر في الطبيعة، ويُستخدم ليس فقط في صناعة المجوهرات بل أيضًا في تطبيقات صناعية؛ نظرًا لصلابته الكبيرة، وقوته، وقدرته على تحمل الضغط بفضل الروابط الكيميائية القوية بين ذراته. كما يتميز بمقاومته للعوامل الكيميائية وموصليته الجيدة للحرارة. ومن أبرز استخداماته الصناعية:

أداة قطع

يتم استخدام الماس الصناعي، الذي يمتاز بصلابة استثنائية، في تصنيع شفرات أدوات القطع مثل المناشير اليدوية والكهربائية وآلات الحفر، بالإضافة إلى العجلات الخاصة بطحن الصخور وتحويلها إلى مسحوق ناعم، ويختلف الماس الصناعي عن الطبيعي من حيث تكلفة الاستخدام.

صناعة الأجهزة

يُدخل الماس في تصنيع أجزاء معينة من الأجهزة، مثل تلك المستخدمة في أجهزة التصوير بالأشعة السينية وأجهزة الليزر، بفضل خصائصه في مقاومة التآكل والتلف، فضلاً عن موصليته للطاقة الحرارية وقوته العالية.