"Canlılığın temeli karbon" belgeselinden.
Sertlik Şampiyonu Elmas
Dünyanın en sert maddesi karbon elementinin bir allotropu olan elmastır. Peki elmasa bu özelliği veren nedir? TÜBİTAK Bilim ve Teknik dergisinden Metin Çakır bu durumu şöyle anlatmaktadır:
“Elmasın en sert madde olması karbon elementinin geometrik dizilimiyle ilişkilidir. Karbon elementinin başka bir allotropu olan grafit ise elmasa göre oldukça yumuşak bir maddedir. Başka bir deyişle karbon elementi en sert elementtir demek doğru olmaz.”
Kovalent bağ yapan atomların oluşturduğu maddeler, iyonik bağ yapan atomların oluşturduğu maddelere göre daha sert olurlar. Nasıl ölçüldüğüne gelince bunun için göreceli bir yol var. Fransız mineralogist Frédéric Moche, yaklaşık 170 yıl önce sert olan bir madde, kendisinden daha yumuşak olan maddeyi çizer ya da yıpratır mantığını öne sürerek bir sertlik sınıflandırması yapmıştır. Buna göre, sertlik durumunu 1 ile 10 arasında ölçeklendirmiş ve en az sert madde olan minerale 1, en sert maddeye yani elmasa 10 puan vermiştir. Bu ölçeğe göre tırnaklar 2,5, cam 5,5 ve bakır bozuk paralar 3 derecesinde sertliğe sahip. Daha hassas ölçümlere göre sertlikte elmasın yanına bile yaklaşılamıyor. Elmasın sertliği 1600 iken, elmastan sonra gelen korundum-korendon maddesi 400 ve yakut ise sadece 200'de kalıyor.
Peki, elması bu kadar sert yapan nedir? Kurşun kalemlerde kullandığımız kırılgan ve yumuşak grafit uçla elmasın aynı atomlardan oluşması oldukça dikkat çekicidir. Grafit de tıpkı elmas gibi karbon atomlarından oluşur. Ne var ki biri oldukça yumuşakken diğeri alabildiğine serttir. Biri kara bir kömür parçası gibiyken diğeri pırıl pırıl bir yüzeye sahip olabilmektedir. Biri doğada son derece bol bulunurken diğerine rastlamak çok zordur. Tabii ki tüm bu nedenlerden dolayı elmas, grafit ile kıyaslanmayacak maddi bir değere sahiptir.
Peki karbon atomu nasıl olup da birbirinden bu kadar farklı iki kimliğe bürünebilmektedir? Elmasın kristal yapısı, kristal dünyasındaki en mükemmel örnektir. Bir benzeri daha yoktur. Elmas kristallerinde karbon atomları, elmasa sertlik özelliğini kazandıracak ideal bir geometrik düzen içindedir. Grafit de karbondan oluşmasına karşın, atomları elmastaki gibi bir düzenle sıralanmazlar. Bu durum, bilim adamları tarafından allotropi olarak adlandırılır.
Bir elementin atomlarının uzayda farklı farklı şekillerde dizilmesiyle oluşan yapıya allotropi denir. Bu olayı gerçekleştiren atomlara da allotrop atomlar denir. Örneğin oksijen gazı ile ozon gazı oksijen atomlarının allotroplarıdır. Elmas, grafit ve amorf karbon da karbon atomunun allotroplarıdır. Elmas ve grafitin bazı fiziksel özellikleri şöyledir: (grafik)
Görüldüğü gibi sadece atomlarının dizilişi farklı olmasına rağmen her iki madde arasında çok büyük farklılıklar vardır. Elması değerli kılan tüm özellikleri oluşumu sırasında ortaya çıkan şartlara bağlıdır. Doğal elmasın oluşumu için olağanüstü koşullar yani aşırı yüksek sıcaklık ve basınç gerekir.
Elmas yer kabuğunun derinliklerinde doğar. Erimiş elmas içeren kısımlar yüzeye fışkırıp donabilir ancak bu olay çok nadiren gerçekleşir. Bu nedenle yeryüzünde çok az sayıda elmas yatağı vardır. Zengin yatakların sayısı ise birkaçı geçmez.
Doğal elmasın yapısı ve oluşum şekli, bilim adamları için yol gösterici olmuş ve bu sayede yapay elmas üretilebilmiştir. Bazı denemeler sonunda 100.000 atmosfer basınç ve 3.000 derece sıcaklık altında tutulan grafit, elmas haline getirilmiştir. Ancak üretilen sentetik elmaslar doğal olanları kadar değerli değildir. Yapay elmaslar çok sert yapılarından dolayı endüstride bir çeşit zımpara olarak kullanılmaktadır.
Kimyager Sidgwick'in de belirttiği gibi içinde sadece 6 proton, 6 nötron ve 6 elektron bulunduran karbon atomu tam bir mucizedir. Sadece atomlar arasındaki bir sıralama farklılığının bu kadar farklı sonuçlar doğurması ve bu sonuçların insanlığa büyük imkanlar sunması bütün bunların Allah'ın bir lütfu olduğunu anlamamıza yeter. Kaldı ki karbon atomunun canlılık için önemli olan herhangi bir özelliğinin dahi tesadüfen oluşması imkansızdır. Kısacası diğer her şey gibi karbon atomunu da tüm özellikleriyle birlikte Allah yaratmıştır.
“Göklerde ve yerde ne varsa tümü Allah'ındır. Allah her şeyi kuşatandır.” (Nisa Suresi, 126)
