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Carbono
Características secundariasEl carbono es un elemento notable por varias razones. Sus formas alotrópicas incluyen, sorprendentemente, una de las sustancias más blandas (el grafito) y la más dura (el diamante) y, desde el punto de vista económico, uno de los materiales más baratos (carbón) y uno de los más caros (diamante). Más aún, presenta una gran afinidad para enlazarse químicamente con otros átomos pequeños, incluyendo otros átomos de carbono con los que puede formar largas cadenas, y su pequeño radio atómico le permite formar enlaces múltiples. Así, con el oxígeno forma el dióxido de carbono, vital para el crecimiento de las plantas; con el hidrógeno forma numerosos compuestos denominados genéricamente hidrocarburos, esenciales para la industria y el transporte en la forma de combustibles fósiles; y combinado con oxígeno e hidrógeno forma gran variedad de compuestos como, por ejemplo, los ácidos grasos, esenciales para la vida, y los ésteres que dan sabor a las frutas.Estados alotrópicosSe conocen cuatro formas alotrópicas del carbono, además del amorfo: grafito, diamante, fullerenos y nanotubos.El 22 de marzo de 2004 se anunció el descubrimiento de una quinta forma alotrópica (nanoespumas). AmorfaLa forma amorfa es esencialmente grafito, pero que no llega a adoptar una estructura cristalina macroscópica. Esta es la forma presente en la mayoría de los carbones y en el hollín.GrafitoA presión normal, el carbono adopta la forma del grafito, en la que cada átomo está unido a otros tres en un plano compuesto de celdas hexagonales.Las dos formas de grafito conocidas alfa (hexagonal) y beta (romboédrica) tienen propiedades físicas idénticas. Los grafitos naturales contienen más del 30% de la forma beta, mientras que el grafito sintético contiene únicamente la forma alfa. La forma alfa puede transformarse en beta mediante procedimientos mecánicos, y ésta recristalizar en forma alfa al calentarse por encima de 1000 ºC. El grafito es conductor de la electricidad, propiedad que permite su uso en procesos de electroerosión. El material es blando y las diferentes capas, a menudo separadas por átomos intercalados, hace que fácilmente unas deslicen respecto de otras, lo que le da utilidad como lubricante. DiamanteA muy altas presiones, el carbono adopta la forma del diamante, en el cual cada átomo está unido a otros cuatro átomos de carbono, como en los hidrocarburos. El diamante presenta la misma estructura cúbica que el silicio y el germanio y, gracias a la resistencia del enlace químico carbono-carbono, es, junto con el nitruro de boro, la sustancia más dura conocida. La transición a grafito a temperatura ambiente es tan lenta que es indetectable. Bajo ciertas condiciones, el carbono cristaliza como lonsdaleíta, una forma similar al diamante pero hexagonal.FullerenosLos fullerenos tienen una estructura similar al grafito, pero el empaquetamiento hexagonal se combina con pentágonos (y, en ciertos casos, heptágonos), lo que curva los planos y permite la aparición de estructuras de forma esférica, elipsoidal o cilíndrica. El constituido por 60 átomos de carbono, que presenta una estructura tridimensional y topología similar a un balón de fútbol, es especialmente estable. Los fullerenos en general, y los derivados del de 60 átomos en particular, son objeto de intensa investigación en química desde su descubrimiento a mediados de los 1980.IsótoposEl carbono-14 es un isótopo radioactivo con un periodo de semidesintegración de 5730 años que se emplea de forma extensiva en la datación de espécimenes orgánicos.Los isótopos naturales y estables del carbono son el C-12 (98,89%) y el C-13 (1,11%). El carbono fijado por fotosíntesis en los tejidos de las plantas es significativamente más pobre en C-13 que el CO2 de la atmósfera. El carbono como elemento únicoLa extraordinaria "versatilidad" del carbono en su comportamiento químico, le da un carácter único entre los algo mas de 100 elementos conocidos de la tabla periódica.Aunque en la corteza terrestre, mares y atmósfera hay menos del 0.1% de carbono, lo que le coloca en el lugar 12 entre los mas abundantes, la cantidad de sus compuestos conocidos (mas de 1 millón) excede en mucho la de todos los compuestos inorgánicos juntos, y cada año se reportan otros muchos. Teóricamente la cantidad posible de compuestos de carbono es ilimitada, esto lo ha convertido en el elemento clave alrrededor del cual se ha construído por si misma la vida, papel que muy posiblemente no pueda jugar ningún otro elemento. El estudio de esta prolífica naturaleza química del carbono se conoce como Química Orgánica cuyo fin no se alcanza nunca, y de la cual se han escrito, y escribirán en el futuro abultados textos. Para ir al índice general del portal aquí. |