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Corps simple non métallique ; élément (C) de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,01. Le carbone réagit avec de nombreux éléments, et beaucoup de ces combinaisons entrent dans la constitution des organismes vivants. L'étude de ces composés, naturels ou de synthèse, forme un domaine important de la chimie appelé chimie organique. Le carbone se combine aussi à de nombreux métaux, d'où son importance dans les processus métallurgiques. Parmi les variétés allotropiques du carbone, seules sont bien définies celles qui sont cristallisées (diamant et graphite) et constituent du carbone quasi pur. Dans le diamant, les atomes de carbone, disposés selon des tétraèdres, sont équidistants les uns des autres, ce qui confère une grande dureté au cristal. Dans le graphite, les atomes sont disposés en couches, où ils forment un réseau hexagonal régulier. Le carbone amorphe se trouve dans les charbons naturels et artificiels. Le carbone a généralement la valence 4. Pour représenter les formules des composés organiques saturés, on admet que l'atome de carbone est au centre d'un tétraèdre régulier dont les sommets sont occupés par 4 atomes ou 4 radicaux univalents. L'hydrogène réagit sur le carbone en donnant des hydrocarbures. L'oxygène, lors de la combustion, donne, selon les cas, du gaz carbonique (CO2) ou du monoxyde de carbone (CO). Le soufre réagit en formant du sulfure de carbone, employé comme solvant et dans la fabrication de la viscose. L'azote donne naissance à un cyanure. Le silicium et le bore donnent des carbures très durs SiC (abrasif) et B6C. Enfin, le carbone se combine à un grand nombre de métaux : le carbure de fer Fe3C est un constituant des fontes. Utilisations du carbone : charbon activé (propriétés absorbantes), fibres (matériaux composites), métallurgie (réduction des oxydes métalliques), carbochimie (via la cokéfaction de la houille). Utilisations du diamant : joaillerie, outils de coupe (usinage des métaux, forage des roches, etc.). Utilisations du graphite : charbons des lampes à arc, électrodes, balais de dynamos (propriétés conductrices), lubrifiants (résistance à la chaleur), mines de crayons, pigments de peintures (propriétés colorantes), modérateur dans les réacteurs nucléaires (ralentisseur de neutrons). Le carbone 14 est produit dans l'atmosphère sous l'influence du rayonnement cosmique et rapidement oxydé en gaz carbonique ; il pénètre dans les végétaux (par la photosynthèse) ou les animaux (suite au métabolisme), où son activité spécifique reste constante. Dès la mort de l'organisme, cette activité diminue par désintégration radioactive de période 5 734 ans (la demi-vie), et sa mesure précise permet ainsi la datation d'échantillons d'origine organique. Cette datation ne peut toutefois remonter au-delà de 50 000 ans. La datation au carbone 14 a été inventée en 1950 par le physicien américain Willard Franck Libby, ce qui lui a valu le prix Nobel en 1960. Les "pourritures blanches" (une classe de champignons) auraient stoppé il y a 300 millions d'années la formation des gisements de charbon, grâce à une enzyme lui permettant de digérer la lignine du bois [01/2013]. Pour limiter l'effet de serre, les chercheurs tentent de piéger le CO2 afin de le convertir en méthanol, qui servirait alors de combustible. Une équipe du laboratoire nationale d'Argone (Illinois, USA), est parvenue à piéger le CO2 avec des tétramères de cuivre : des groupements de 4 atomes de cuivre fixés sur un film d'oxyde d'aluminium, formant un catalyseur qui se révèle la solution la plus efficace aujourd'hui pour piéger le CO2 [09/2015]. Placé dans un environnement radioactif, un diamant synthétique produit un faible courant électrique, comme l'on découvert des chercheurs de l'Université de Bristol (Royaume-Uni), qui envisage d'utiliser les déchets nucléaires comme source d'énergie [01/2017] ! Une nouvelle forme du carbone vient d'être synthétisée par les chercheurs d'IBM Zurich et de l'université d'Oxford (Royaume-Uni) : dénommée "cyclocarbone", il s'agit d'une molécule circulaire de 18 atomes et qui présente des propriétés semi-conductrices qui devrait permettre de fabriquer des circuits électroniques ultraminiaturisés [10/2019].
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