Carbono

Carbono

Lo que conocemos del carbono es que todos los organismos vivos en la Tierra, están hechos a base de este importante elemento. Sin embargo, su uso va más allá, pues combinado con otros átomos como el hidrógeno o el oxígeno se complementa como la base estructural de todas las moléculas orgánicas. Pero, ¿qué es el carbono? o ¿qué papel juega en la industria?, y ¿por qué sin él no habría vida?, aquí te contamos.

Carbono (C)

Es un elemento único en la química debido a que forma un número de compuestos mayor que la suma total de todos los otros elementos combinados. Su número atómico es el 6, y sus propiedades físicas y químicas dependen de la estructura cristalina que tenga el elemento. Es una sustancia inerte, insoluble en agua, en ácidos y en bases diluidos, como también en disolventes orgánicos.

Numero atómico 6
Valencia 2,+4,-4
Estado de oxidación +4
Electronegatividad 2,5
Radio covalente (A) 0,77
Radio iónico (A) 0,15
Radio atómico 0,914
Configuración electrónica 1s2 2s2 2p2
Primer potenciald e oinización (eV) 11,34
Masa atómica (g/mol) 12,01115
Densidad (g/ml) 2,26
Punto de ebullición (°C) 4830

El carbono está distribuido en la naturaleza

Según las estimaciones, el carbono está presente en el 0,032% de la corteza terrestre y en la atmósfera con un 0,03% por volumen, como dióxido de carbono. Entonces, conozcamos que todas las plantas y animales están formados por compuestos orgánicos complejos, en los cuales, el carbono se encuentra combinado con oxígeno, hidrógeno, nitrógeno y otros elementos.

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La química del carbono

Como bien dijimos anteriormente, la química del carbono es tan variada que incluso existe una rama de la ciencia para este elemento. La química del carbono o también conocida como la química orgánica estudian los compuestos que forma el carbono, de los que también te hablamos más arriba.

Conozcamos más sobre ello…

¿Cuál es el origen de la química orgánica?

El origen de esta química, se basa en que a principios se creía que los organismos vivos eran capaces de formar compuestos orgánicos, a través de una denominada “fuerza vital”. Desde entonces, estos compuestos se comenzaron a clasificar en:

Orgánicos: que provenían de seres vivos como animales y plantas

Inorgánicos: que por el contrario, tenían un origen mineral o eran creados en un laboratorio

Fue mediante el análisis de estos compuestos orgánicos que se determinó entonces, que el carbono formaba parte de todos ellos. Así, desde 1861, Friedrich A. Kekulé designó la química orgánica como la ciencia que estudia los compuestos del carbono.

Un dato interesante a tener en cuenta es que en la actualidad, existen más de 7 millones de compuestos de carbono, lo que quiere decir que cada año se descubren miles de nuevos compuestos.

La química orgánica es de gran importancia en diferentes industrias como: alimentación, medicina, industrial, combustibles fósiles, etc.  Pero, ¿Por qué es un componente esencial de la materia viva?: Esto debido a que los compuestos, son la base de todos los hidratos de carbono, proteínas, y grases de combustibles. Entre los más usados se encuentran: los plásticos, tintes, medicamentos, fibras naturales, etc. ¿Quieres conocer más?, sigue leyendo todo sobre este elemento químico vital.

Principales elementos de la química del carbono

Hay elementos básicos que constituyen la química del carbono, tanto en compuestos orgánicos como en compuestos inorgánicos.

En los compuestos orgánicos encontramos como principal elemento al carbono, este está formado por unas cadenas de longitud –que suelen tener hidrógeno- y ramificación variable. Es así como los compuestos orgánicos están formados de cadenas hidrocarbonadas, es decir de carbono (C) e hidrógeno (H).

Por su parte, también pueden contener otros átomos que son llamados “heteroátomos”. Entre los más frecuentes se encuentran: oxígeno (O), nitrógeno (N), azufre (S) y fósforo (P).

El átomo del carbono

Por su parte, es conveniente conocer también cuál es el átomo dentro del carbono. El carbono (C) contiene seis protones y seis electrones. Asimismo, este elemento forma cuatro enlaces covalentes, que son: simple, doble, triple o aromático.

El hidrógeno como segundo compuesto fundamental

En los compuestos orgánicos, el hidrógeno es el segundo compuesto fundamental. Posee solo un electrón y el resto de sus átomos que no son carbonos, se denominan: heteroátomos. Al igual que en el carbono, los más comunes son: oxígeno (O), nitrógeno (n), halógenos, azufre (S), y fósforo (P).

Conoce todo sobre el hidrógeno: el primer elemento de la tabla periódica

Usos del carbono

Los usos de este elemento tan importante en nuestra vida, son casi incontables. Sin embargo, hoy ahondaremos en los principales usos que se le da al carbono (C).

hidrocarburos

En la industria de hidrocarburos: Es sin duda, uno de los principales usos de este magnífico elemento químico. El carbono, el petróleo y el gas natural son parte de esta industria. De ellos obtenemos la gasolina, aceite de combustible o lubricantes, parafinas, gases licuados como el propano y butano.

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Bebidas alcohólicas: en este rubro también conseguimos la presencia de carbono. En este tipo de bebidas se ve representado como Etanol –compuesto químico que se obtiene a partir de la fermentación de los azúcares-.

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Combustibles y gasolinas: también son derivados del carbono. Recordemos que el carbón es un combustible fósil mineral. De allí su presencia en estas mezclas.

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Tecnología: la mayoría de artefactos electrónicos están fabricados mediante el carbono; celulares, computadoras, teléfonos, etc. Todos provienen de este elemento.

grafito

Grafito: uno de los usos, podría decirse más antiguo, es el del grafito que podemos ver presentes en lápices o minas.

diamante

Diamantes: increíble pero cierto, también en los diamantes podemos encontrar el “C”. Se utiliza para la fabricación de esta joya así como para la elaboración de pulseras, anillos, collares, etc. Como dato curioso, es bueno destacar que tiene un elevado costo, ya que este solo se consigue en las profundidades donde la presión es muy fuerte.

alimentos

Alimentos: Aunque parezca increíble, también el carbono tiene presencia en los alimentos que consumimos en nuestra vida diaria.

otros

Otros productos: también tiene presencia en polímeros usados para fabricar otros productos como plásticos, fibras, almidón, algodón, lana, el papel, botellas plásticas, el caucho o llanta e incluso en adhesivos.

La industria del carbono

Entre sus usos y propiedades más llamativas se encuentran:

  • Petróleo: es la materia prima usada en la obtención de plásticos. Se obtiene a través de la destilación en refinerías.

  • Gas natural: actualmente está siendo promovido como “el combustible del futuro”.

  • Carbono amorfo: se usa en la formación de electrodos en las baterías. Se obtiene por sublimación del grafito. También se emplea en la construcción como aditivo en el acero para mantener rígidas y con menor flexibilidad las estructuras.

  • Fibra de carbono: usado en vehículos de carrera para la resistencia a los impactos y también en las sondas espaciales

El carbón

El carbón tiene un uso considerablemente importante y es que este es considerado como fuente de energía. Esta roca de color negro está formada por plantas que murieron alrededor de 400 millones de años. Se extrae de las profundidades de la tierra.

Es un producto fósil que se extrae de la descomposición de los bosques tropicales que crecieron en pantanos. La turba como se le conoce a la desintegración parcial de estos elementos húmedos, se convierte en carbón luego de quedar sepultada y de pasar por varios procesos geológicos en el que se incrementan la presión y la temperatura.

carbon

El carbón es clasificado según su contenido de carbono. El lignito, es el que menos contenido de carbono tiene; es decir representa la etapa inicial de su formación. Mientras que, al producto que se obtiene al pasar a la siguiente etapa, se le denomina carbón subbituminoso. Si tiene una presión adicional, es llamado carbón bituminoso.

Sin embargo, cabe acotar que el carbón más antiguo y más duro y el cual contiene un 90% de carbono, es el carbón de antracita. Aunado a esto, se conoce además que el carbón existe en la mayoría de los continentes en un 95% de los recursos conocidos, pero el 85% de las reservas que pueden recuperarse a nivel mundial, está en el hemisferio norte.

El carbono y el grafito

El carbono y el grafito forman un elemento mineral. El grafito en estado natural está compuesto por un 90% de carbono fijo, es por ello que se le denomina carbono grafito. Es de color negro y tiene un brillo metálico con leve sensación grasosa al tocarse.

Este elemento es un conductor de electricidad a bajas temperaturas debido a su resistencia a temperaturas elevadas y estabilidad ante la expansión térmica. Este elemento puede ser usado en ambientes húmedos o secos. Y es muy resistente a químicos abrasivos y a la corrosión.

Existen dos tipos de carbono grafito:

Naturales: que son los que podemos conseguir en minas

Sintéticas: los que son creados a través de un proceso de carbonización

Es un elemento que adquirió importancia en diferentes industrias: metalmecánica, eléctrica, química, farmacéutica, petrolera y automotriz. Entre sus aplicaciones se destacan:

  • Sellos de carbono grafito
  • Crisol
  • Baterías
  • Lubricantes
  • Conductores eléctricos

Un dato interesante a tener en cuenta es que en la actualidad, existen más de 7 millones de compuestos de carbono, lo que quiere decir que cada año se descubren miles de nuevos compuestos.

El carbono forma tres compuestos gaseosos si es combinado con el oxígeno

El dióxido de carbono (CO2)

Es un compuesto de carbono y oxígeno. El dióxido de carbono, es un gas incoloro que está íntimamente relacionado con el efecto invernadero. También conocido como óxido de carbono, está presente en los seres vivos: tanto en plantas y animales.

El Co2 forma parte de la composición de la tropósfera, que es la capa de la atmósfera que está más cerca de la Tierra. Está vinculado con el oxígeno, pero su balance es bastante complejo. Los mayores porcentajes de emisión de dióxido de carbono provienen del sector energético, de transporte, de la industria cementera, así como de los procesos de incineración de residuos.

Sin embargo, el Co2 tiene múltiples usos interesantes: componente activo en aspirinas, en acuarios y peceras, e incluso en el proceso de fermentación de las cervezas.

Para conocer más al respecto: Dióxido de carbono

Monóxido de carbono (CO)

Es un gas incoloro y altamente tóxico. Este se produce cuando los combustibles de carbono como la gasolina, gas natural o el propano se queman sin la cantidad suficiente de oxígeno. Esto provoca una combustión incompleta.

Este gas es tóxico para la salud. Si es inhalado impide que el oxígeno circule de manera adecuada por el organismo, lo que puede causar daños en los tejidos y puede producir la muerte.

Subóxido de carbono (C3O2)

Este óxido de carbono es utilizado en la síntesis de malonatos y también como agente auxiliar que ayuda a mejorar la afinidad de las pieles en colorantes. Comúnmente se descubre como un líquido aceitoso o un gas a temperatura ambiente. También se le llama dióxido de tricarbón.

Es catalogado como uno de los compuestos más raros de oxígeno y carbono. Está compuesto por cinco átomos, tres de ellos carbonos centrales y unidos entre sí, y dos oxígenos.

Conoce más del Oxígeno: el gas de la vida

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Efectos de carbono en la salud

Aunque el carbono como elemento tiene un efecto de toxicidad muy bajo, existen riesgos sobre la salud si la exposición es directamente con el carbono puro. El conocido “negro de carbón”. ¿Pero qué ocurre?

Según la información de especialistas, inhalar negro de carbón podría generar intoxicación, e incluso daños temporales o permanentes a los pulmones y al corazón. Cabe destacar que este tipo de daños es generalmente causado a trabajadores del área. También se conoce que produce afecciones cutáneas como la inflamación de folículos pilosos y lesiones de la mucosa bucal.

Por su parte, el negro de carbón que es el material producido por la combustión incompleta de productos derivados del petróleo, fue incluido en la lista de la Agencia Internacional de Investigación del Cáncer.

En cuanto a los efectos ambientales del carbono, se conoce que no tiene efectos negativos para el medio ambiente.

El mercado del carbono en Chile

En Chile se espera que para 2023 comience a operar el primer Mercado de Carbono en el país sureño. Esto buscará enfrentar la problemática de contaminación que existe en la nación y mejorar la calidad de vida de las personas y comunidades.

Asimismo los organismos del país indican que para 2050 se alcance la “carbono neutralidad”, que consiste en disminuir las emisiones de gases efectos invernadero. Para ello la industrias aportarán un 25% al hidrógeno verde, 21% a la electromovilidad, la edificación sostenible en un 17% y se sumará el cierre de las centrales de carbón.

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