El carbono elemento

El carbono es un sólido. Es un elemento no metálico naturalmente abundante de color gris oscuro a negro que se encuentra en muchos compuestos inorgánicos y en todos los compuestos orgánicos, existe libremente como grafito y diamante y como constituyente del carbón, la piedra caliza y el petróleo, y es capaz de auto-enlazarse químicamente para formar un enorme número de moléculas importantes desde el punto de vista químico, biológico y comercial.

El carbono es también el ingrediente clave para la mayor parte de la vida en la Tierra; el pigmento que hizo los primeros tatuajes; y la base para maravillas tecnológicas como el grafeno, que es un material más fuerte que el acero y más flexible que el caucho.

carbono mineral

El carbono se presenta naturalmente como carbono-12, que constituye casi el 99 por ciento del carbono en el universo; carbono-13, que constituye alrededor del 1 por ciento; y carbono-14, que constituye una minúscula cantidad de carbono total, pero es muy importante para fechar objetos orgánicos.

Propiedades químicas del carbono

  • Número Atómico (número de protones en el núcleo): 6
  • Símbolo Atómico (en la Tabla Periódica de Elementos): C
  • Peso Atómico (masa media del átomo): 12.0107
  • Densidad: 2.2670 gramos por centímetro cúbico
  • Fase a temperatura ambiente: Sólido
  • Punto de fusión: 3,550 grados C
  • Punto de ebullición: 3,800 C (sublimación)
  • Número de isótopos: 15 en total; dos isótopos estables, que son átomos del mismo elemento con un número diferente de neutrones.
  • Isótopos más comunes: carbono-12 (6 protones, 6 neutrones y 6 electrones) y carbono-13 (6 protones, 7 neutrones y 6 electrones).

carbono mineral

El carbono no se disuelve ni reacciona con el agua, los ácidos o la mayoría de los demás materiales. Sin embargo, reacciona con el oxígeno. Se quema en el aire para producir dióxido de carbono (CO 2) y monóxido de carbono (CO). La combustión del carbón dio lugar a la Revolución Industrial (1700-1900).

Otra propiedad muy importante y muy inusual del carbono es su capacidad para formar largas cadenas. No es inusual que dos átomos de un elemento se combinen entre sí. Oxígeno (O 2), nitrógeno (N 2), hidrógeno (H 2), cloro (Cl 2) y bromo (Br 2) son algunos de los elementos que pueden hacer esto. Algunos elementos pueden hacer cadenas de átomos aún más largas. Los anillos de seis y ocho átomos de azufre (S 6 y S 8), por ejemplo, no son inusuales.

El carbono tiene la capacidad de hacer prácticamente infinitas cadenas de átomos. Si uno pudiera ver una molécula de casi cualquier plástico, por ejemplo, una larga cadena de átomos de carbono unidos entre sí (y también a otros átomos) sería evidente. Las cadenas de carbono pueden ser aún más complicadas. Algunas cadenas tienen cadenas laterales que cuelgan de ellas.

Propiedades físicas

El carbono existe en varias formas alotrópicas. Los alótropos son formas de un elemento con diferentes propiedades físicas y químicas. Dos alótropos de carbono tienen estructuras cristalinas: diamante y grafito. En un material cristalino, los átomos están dispuestos en un patrón ordenado y ordenado.

El grafito se encuentra en el «plomo» de los lápices y en los lubricantes para rodamientos de bolas. Entre los alótropos no cristalinos de carbono se encuentran el carbón, el negro de humo, el carbón vegetal, el negro de humo y el coque. El negro de humo es similar al hollín. El coque es carbón casi puro que se forma cuando el carbón se calienta en ausencia de aire. Los alótropos de carbono que carecen de estructura cristalina son amorfos o sin forma cristalina.

Los alótropos de carbono tienen propiedades químicas y físicas muy diferentes. Por ejemplo, el diamante es la sustancia natural más dura conocida. Tiene una calificación de 10 en la escala de Mohs. La escala de Mohs es una forma de expresar la dureza de un material. Va de 0 (para el talco) a 10 (para el diamante). El punto de fusión del diamante es de aproximadamente 3.700°C y su punto de ebullición es de aproximadamente 4.200°C. Su densidad es de 3,50 gramos por centímetro cúbico.

Por otro lado, el grafito es un material muy blando. A menudo se utiliza como el «plomo» en los lápices de plomo. Tiene una dureza de 2,0 a 2,5 en la escala de Mohs. El grafito no se funde cuando se calienta, sino que se sublima a unos 3.650°C. La sublimación es el proceso por el cual un sólido cambia directamente a un gas cuando se calienta, sin antes cambiar a un líquido. Su densidad es de 1,5 a 1,8 gramos por centímetro cúbico. El valor numérico de estas propiedades varía dependiendo de dónde se origina el grafito.

Las formas amorfas del carbono, al igual que otros materiales no cristalinos, no tienen puntos de fusión y de ebullición bien definidos. Sus densidades varían en función de su lugar de origen.

Usos del carbono

El carbono es único entre los elementos por su capacidad de formar cadenas fuertemente unidas, selladas por átomos de hidrógeno. Estos hidrocarburos, extraídos naturalmente como combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural), se utilizan principalmente como combustibles. Una pequeña pero importante fracción se utiliza como materia prima para las industrias petroquímicas que producen polímeros, fibras, pinturas, disolventes y plásticos, etc.

carbono usos

El carbono impuro en forma de carbón vegetal (de madera) y coque (de carbón) se utiliza en la fundición de metales. Es particularmente importante en las industrias siderúrgicas.

El grafito se utiliza en lápices, para fabricar cepillos en motores eléctricos y en revestimientos de hornos. El carbón activado se utiliza para la purificación y la filtración. Se encuentra en respiradores y campanas extractoras de cocina.

La fibra de carbono tiene muchos usos como material muy fuerte pero ligero. Actualmente se utiliza en raquetas de tenis, esquís, cañas de pescar, cohetes y aviones.

Los diamantes industriales se utilizan para cortar rocas y perforar. Las películas de diamante se utilizan para proteger superficies como las hojas de afeitar.

El descubrimiento más reciente de nanotubos de carbono, otros fullerenos y láminas finas de grafeno ha revolucionado los desarrollos de hardware en la industria electrónica y en la nanotecnología en general.

Hace 150 años la concentración natural de dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra era de 280 ppm. En 2013, como resultado de la combustión de combustibles fósiles con oxígeno, hubo 390 ppm. El dióxido de carbono atmosférico permite la entrada de la luz visible, pero evita que algunos infrarrojos escapen (el efecto invernadero natural).

Esto mantiene la Tierra lo suficientemente caliente para mantener la vida. Sin embargo, se está produciendo un aumento del efecto invernadero, debido a un aumento del dióxido de carbono atmosférico inducido por el hombre. Esto está afectando a los seres vivos a medida que cambia nuestro clima.

¿Dónde se encuentra?

El carbono se encuentra en todos los lugares de la Tierra, tanto en forma elemental como compuesta. Muchos de nosotros llevamos carbono con nosotros todo el tiempo. ¿Adivina qué? El Lápiz, su parte de escritura está hecha de grafito, que es un alótropo de carbono.

El carbono se encuentra en muchos compuestos de la naturaleza. Algunos de ellos son el dióxido de carbono en la atmósfera, la gasolina, el petróleo crudo, el aceite comestible y el mármol para el suelo, etc.

Descubrimiento

Todas las formas de vida en la Tierra son conocidas como formas de vida basadas en el carbono, por ejemplo, plantas y animales. Cuando las plantas mueren, dan madera. Por lo tanto, para los humanos, siempre han encontrado madera en sus viviendas y la han utilizado para calentar y protegerse.

Datos curiosos

Nuestros cuerpos están hechos de un 18% de elementos de carbono por masa.
El diamante fue reconocido como la forma de carbono en 1772 por Antoine Lavoisier.
El nombre carbono se deriva de la palabra latina «carbo» que significa carbón vegetal.

Abundancias del carbono

  • en el Universo 0,5%
  • en Sol 0.3%
  • en Meteoritos 1,5%
  • en la corteza terrestre 0,18%.
  • en los océanos 0,0028
  • en Humanos 23%

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