על הפלנטה שלנו ישנם גזים ואלמנטים שונים החיוניים לחיים. כמות היסודות והגזים הללו תלויה בתפקוד של כל אחד מהם ובפעילויות המתרחשות ברחבי העולם. היום אנחנו הולכים לדבר על פחמן בטבע. ניתן למצוא פחמן בתרחישים שונים על הפלנטה שלנו כמו נפט, גרפיטים, יהלום, בין היתר. זהו יסוד כימי שמדורג במקום השישי בטבלה המחזורית ואינו מתכתי.
במאמר זה אנו הולכים לספר לכם על כל המאפיינים והחשיבות של פחמן בטבע.
תכונות עיקריות
פחמן הוא יסוד כימי רב-ערכי. משמעות הדבר היא שהיא בורחת מהקמת 4 קשרים כימיים של אלקטרונים משותפים או קשרים קוולנטיים. זהו היסוד עם השפע הגדול ביותר בקרום כדור הארץ כולו. השפע שלו טמון במגוון שלו. הסיבה לכך היא שהיא קיימת ביצירת תרכובות אורגניות ובעלת יכולת יוצאת דופן ליצור פולימרים בטמפרטורות הנפוצות בכדור הארץ שלנו. כך הוא משמש כמרכיב בכל צורות החיים הידועות.
פחמן בטבע נמצא כאלמנט כימי שאינו משתלב בצורות אחרות. לרוב, הוא משולב בתרכובות פחמן כימיות כגון סידן פחמתי ותרכובות אחרות בשמן ובגז טבעי. ניתן למצוא אותו גם בצורה של מינרלים שונים כגון פחם, גרגרית וכבול. החשיבות הגדולה ביותר של פחמן היא שהיא קיימת בכל האורגניזמים החיים.
היכן נמצא פחמן בטבע?
כפי שהזכרנו בעבר, פחמן בטבע נמצא בכל צורות החיים והוא קיים בצורות גבישיות שלמות: יהלום, גרפיט ופולרן. אנו יכולים לראות גם צורות מינרליות אמורפיות אחרות עם פחם כגון ליגניט, פחם, כבול וצורות נוזליות כגון זני נפט וגז כגון גז טבעי. אנו הולכים לרשום כל אחד מהם ולאפיין אותם.
צורות גבישיות
- גרָפִיט: זהו מוצק בצבע שחור ובעל ברק מתכתי עמיד בחום. יש לו מבנה גבישי כאטומי פחמן המקושרים זה לזה על ידי קשרים משושים. אטומים אלה מחוברים ליצירת יריעות.
- יהלום: זה צליל מאוד קשה שמסוגל לתת לאור לעבור דרכו. אטומי הפחמן ביהלום מחוברים בצורה טטראדרלית.
- Fullerenes: הם צורות מולקולריות של פחמן היוצרים אשכולות עם אטומים רבים וחלקם בצורה כדורית הדומה לכדורי כדורגל.
צורות אמורפיות
במקרה זה, אטומי הפחמן אינם מתאחדים או יוצרים מבנה לא מסודר. הם נוטים להיות בעלי לא מעט זיהומים ואלמנטים אחרים. בואו ננתח מה הם:
- פֶּחָם אֶבֶן: זהו מינרל הפחם המטמורפי העתיק ביותר שקיים. מקורו מתחיל בשינוי הסלעים שנובע מהשפעת הטמפרטורה, הלחץ והפעולה הכימית של נוזלים בטבע. בעיקר הם נוצרו בתקופת הפחמן.
- פֶּחָם: זהו פחם מינרלי שנוצר בסלע משקע שמקורו אורגני. היווצרות התרחשה במהלך הפליאוזואיק והיא בצבע שחור. יש בו תכולה גבוהה של חומרים ביטומניים.
- ליגניט: זהו פחם מאובנים מינרלי שנוצר מכבול על ידי דחיסת לחץ גבוה.
- כָּבוּל: זה החומר שמקורו אורגני שמגיע מתקופת הרבעון וזה הרבה יותר עדכני מהגחלים הקודמות. בדרך כלל הוא מובחן בכך שיש לו צבע צהוב חום והמסה שלו ספוגית עם צפיפות נמוכה. מקורו בפסולת צמחית.
- נפט וגז טבעי: הם הדלקים המאובנים הידועים ביותר על פני כדור הארץ כולו. הם מורכבים מתערובת של חומרים אורגניים, רובם פחמימנים. פחמימנים אלו נוצרים באמצעות פירוק חיידקים אנאירובי של חומר אורגני. מסיבה זו, היווצרותה מתרחשת בתת-הקרקע בעומקים גדולים ובתנאים פיזיקלים וכימיים מיוחדים. זהו תהליך שהתרחש במשך מיליוני שנים.
מחזור ביוכוכימי של פחמן בטבע
מחזור הפחמן הוא תהליך מסוים וחיוני לחיים על הפלנטה שלנו. מדובר בחילופי גז זה בכל כדור הארץ. ניתן להחליף בין הביוספרה, האווירה, הליטוספירה וההידרוספרה. הידע של תהליך פחמן מחזורי זה הוא שעוזר לנו להפגין פעולה אנושית בסוג זה של מחזור. זו הסיבה שיש לנו מידע איברי רלוונטי על הפעולה שיש לבני אדם בשינוי האקלים העולמי.
וזה שהפחמן מסוגל להסתובב בין האוקיאנוסים לשאר המוני המים. זה יכול להסתובב גם בין הקרקע, האדמה, האטמוספירה והביוספרה. משתתף בתהליכים כמו פוטוסינתזה בהם צמחים לוכדים את הפחמן שנמצא באטמוספירה כדי לייצר חמצן באמצעות תגובה כימית. פוטוסינתזה זו מאפשרת פחמן דו חמצני ומים המתווכים על ידי אנרגיה סולארית וכלורופיל המיוצרים על ידי צמחים לייצר פחמימות או סוכרים.. חמצן הוא תוצאת הפסולת של התגובות הללו.
פחמן a קיים גם בתהליכים טבעיים כמו נשימה ופירוק. תהליכים ביולוגיים אלה אחראים על שחרור פחמן לסביבה בצורה של פחמן דו חמצני או מתאן. מתאן תמיד יהיה כאשר יש פירוק בהיעדר חמצן.
לפחמן בטבע תפקיד מהותי בתהליכים גיאולוגיים. תהליכים גאולוגיים אלה מתרחשים כתוצאה מחלוף הזמן. כאן ניתן להפוך פחמן באמצעות פירוק אנאירובי לדלקים מאובנים כמו נפט, גז טבעי ופחם. בנוסף, פחמן זה יכול להיות שייך ולהיות חלק ממינרלים וסלעים אחרים.
אני מקווה שעם מידע זה תוכלו ללמוד עוד על חשיבות הפחמן בטבע.
חשוב להרחיב את הידע על נוכחות פחמן בטבע.