Grand oral du bac : LE CARBONE

« Le carbone rique, ainsi qu'à des températures proches de 1 000°C.

Ces conditions extrêmes sont atteintes dans le manteau terrestre, à 200-250 km de pro­ fondeur.

Une fois constitué, le diamant remonte à la surface de la Terre par de longues cheminées de larve carbonatée, appelées kimberlites.

Les principaux gisements de diamant se trou­ vent en Russie, en Afrique du Sud, en Australie et au Canada.

Cependant, l'homme s'efforce depuis longtemps de produire du diamant artificiel, sous de fortes pressions et à température élevée.

Des diamants de petite taille ont ainsi été créés, mais leur coût de la fabrication reste encore trop élevé.

Les propriétés du carbone Du fait de sa configuration électronique caracté­ ristique, le carbone peut être impliqué dans de nombreuses réactions chimiques différentes.

En effet, sa couche électronique de valence (couche périphérique) contient 4 électrons et est saturée à 8 électrons.

L'atome de carbone a générale­ ment tendance à former quatre liaisons chi­ miques covalentes pour saturer sa dern ière couche électronique (règle de l'octet): on dit que le carbone est tétravalent.

Non seulement l'atome de carbone peut for­ mer des liaisons avec d'autres atomes de carbo­ ne, en constituant des chaînes ou des anneaux, mais il peut également s'associer à des atomes de nombreux autres éléments chimiques (oxygène, hydrogène, etc.).

Il peut se décliner en une multi­ tude de composés.

On rencontre de nombreux composés organiques dans la vie courante: pro­ téines, acides aminés, médicaments, matières plastiques, vernis, parfums, colorants ...

Les composés du carbone Outre ses diverses formes pures, le carbone existe ainsi surtout sur Terre sous forme de composés, dont les plus simples sont les oxydes de carbone de l'atmosphère.

Celle-ci contient 0,032% de dioxy- de de carbone (C02) -le cinquième gaz par ordre � d'importance après l'azote, l'oxygène, l'argon et la � vapeur d'eau -, et une quantité cent fois moindre ::J de monoxyde de carbone (CO).

Malgré leur faible � pourcentage en masse, les gaz carboniques sont -� importants dans l'atmosphère, puisqu'ils servent à � la photosynthèse des plantes et contribuent à iij 'Ë' entretenir un léger effet de serre autour de la Terre.

o Cet équilibre est aujourd'hui menacé par les rejets � de gaz polluants dus à l'activité humaine.

Î Dans l'eau et sur Terre, le carbone s'associe à l'oxygène et au calcium pour former du carbona­ te de calcium (CaC03).

Cette matière minérale, qui se décline en de nombreuses variétés selon les impuretés présentes et son mode de forma­ tion, produit toute une gamme de craies, de marnes et de calcaires, qui dominent les pay­ sages de nos contrées sédimentaires: falaises de craie, strates surélevées en plateaux et creusées par les rivières, plissements montagneux ...

Outre les composés naturels du carbone, des composés artificiels aux qualités recherchées sont réalisés dans les hauts fourneaux, dans des condi­ tions réductrices.

C'est le cas notamment des car­ bures -composés du carbone associé à un métal pur -comme le carborundum, carbure de sili­ cium (SiC) et le carbure de tungstène (SiW), utili­ sés comme abrasifs et matériaux réfractaires.

La chimie organique À l'origine, la chimie organique était la branche de la chimie qui s'intéressait aux substances ! Les incendies a de forêt relâchent de vastes quantités de gaz carbonique dans l'atmosphère terrestre: celles-ci ont une grande influence sur le cycle du carbone et surtout sur le climat.

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Sphenopteris sphenopteris est une plante fossile dont les feuilles sont semblables à celles de la fougère.

On la rencontre fréquemment dans les terrains qui datent du carbonifère.

issues des règnes animal et végétal.

Elle était bien distincte de la chimie inorganique, ou minérale, qui concernait les autres composés.

En fait, il n'y a pas de réelle séparation entre la chimie inorga­ nique et la chimie organique.

Le chimiste alle­ mand Freidrich Wohler (1800-1882) fut le pre­ mier à s'en rendre compte, en 1828, lorsqu'il syn­ thétisa dans son laboratoire, à partir du cyanate d'ammonium (NH4CNO), inorganique, une molécule organique bien connue maintenant: l'urée dont la form ule chimique s'écrit HN2CONH2.

Le carbone et la vie L'apparition de la vie sur Terre est cert ainement liée à la grande réactivité du carbone, dans le précieux solvant que fut l'eau marine.

Au cours de plusieurs milliards d'années d'évolution, les processus biochimiques ont décliné une immen­ se variété de molécules «utiles>>, remplissant des fonctions déterminées par leur structure et leurs affinités chimiques, et allant des simples pro- téines aux spectaculaires brins d'acide nucléique qui déterminent le code génétique et contrôlent toutes les fonctions de l'être vivant.

Le cycle du carbone Le carbone se recycle continuellement dans la nature.

Les nombreuses étapes de ce cycle com­ prennent la photosynthèse, réaction pendant laquelle les plantes absorbent du dioxyde de car­ bone atmospherique et de l'eau pour générer des sucres et de l'oxygène; la respiration, processus qui utilise l'oxygène et rejette comme déchet du dioxyde de carbone et la décomposition des déchets carbonatés, animaux et yégétaux, en charbons, pétroles et gaz naturels.

A ces transfor­ mations s'ajoutent les échanges de gaz carbo­ nique entre l'eau et l'atmosphère.

Un suivi rigou­ reux permet aujourd'hui aux chercheurs de mieux comprendre les grands cycles du carbone, dont dépend la santé de notre biosphère.. »