El carbono es único en sus propiedades químicas porque forma una cantidad de componentes superior a la suma total de todos los demás elementos en combinación entre sí.
El mayor grupo de todos estos componentes es el formado por carbono e hidrógeno. Sabemos un mínimo de aproximadamente 1 millón de componentes orgánicos y este número aumenta rápidamente cada año. Aunque la clasificación no es estricta, el carbono forma otra serie de compuestos considerados inorgánicos, en un número mucho menor que el de los compuestos orgánicos.
El carbono elemental existe en dos formas cristalinas alotrópicas bien definidas: el diamante y el grafito. Otras formas con poca cristalinidad son el carbono vegetal y el humo negro. El carbono químicamente puro se puede preparar por descomposición térmica del azúcar (sacarosa) en ausencia de aire. Las propiedades físicas y químicas del carbono dependen de la estructura cristalina del elemento.
Su densidad fluctúa entre 2.25 g / cm³ (1.30 onzas / in³) para el grafito y 3.51 g / cm³ (2.03 onzas / in³) para el diamante. El punto de fusión del grafito es 3500ºC (6332ºF) y el punto de ebullición extrapolado es 4830ºC (8726ºF). El carbono elemental es una sustancia inerte, insoluble en agua, ácidos y bases diluidos, así como disolventes orgánicos. A altas temperaturas se une con el oxígeno para formar monóxido de carbono o dióxido. Con los agentes oxidantes calientes, como el ácido nítrico y el nitrato de potasio, se obtiene el ácido metílico C6 (CO2H) 6. Entre los halógenos solo el flúor reacciona con el carbono elemental. Un alto número de metales se combinan con el elemento a altas temperaturas para formar carburos.
Forma tres componentes gaseosos con el oxígeno: monóxido de carbono, CO, dióxido de carbono, CO2 y subóxido de carbono, C3O2. Los dos primeros son los más importantes desde el punto de vista industrial. El carbono forma compuestos con los halógenos con CX4 como fórmula general, donde X es flúor, cloro, bromo o yodo. A temperatura ambiente, el tetrafluoruro de carbono es gas, el tetracloruro es líquido y los otros dos compuestos son sólidos. También conocemos tetrahaluros de carbono mixtos. El más importante de todos puede ser el diclorodifluorometano, CCl2F2, llamado freón.
Carbono en el medio ambiente.
El carbono y sus componentes están ampliamente distribuidos en la naturaleza. La estimación es que el carbono forma el 0,032% de la corteza terrestre. El carbono libre se encuentra en grandes depósitos como el carbón duro, forma amorfa del elemento con otros compuestos complejos de carbono-hidrógeno-nitrógeno. El carbono cristalino puro se encuentra en forma de grafito y diamante.
La atmósfera de la Tierra contiene una concentración cada vez mayor de dióxido de carbono y monóxido de carbono, forma la quema de combustibles fósiles, y de metano (CH4), forma campos de arroz y vacas.
Ningún elemento es más esencial para la vida que el carbono, porque solo el carbono forma enlaces individuales fuertes que son lo suficientemente estables como para resistir el ataque químico en condiciones ambientales. Esto le da al carbono la capacidad de formar largas cadenas y anillos de átomos, que son la base estructural de muchos compuestos que comprenden la célula viva, de los cuales el más importante es el ADN.
Solicitud
El elemento libre tiene muchos usos, incluyendo la decoración de diamantes en joyas o pigmento de humo negro en llantas de automóviles y tinta de impresora. Otra forma de carbón, el grafito, se utiliza para crisoles de alta temperatura, electrodos de arco seco y de celda seca, para puntas de lápiz y como lubricante. El carbono vegetal, una forma amorfa de carbono, se utiliza como agente absorbente de gas y blanqueador.
Los compuestos de carbono tienen muchos usos. El dióxido de carbono se utiliza en bebidas carbonatadas, en extintores y, en estado sólido, como refrigerante (hielo seco). El monóxido de carbono se utiliza como agente reductor en muchos procesos metalúrgicos. El tetracloruro de carbono y el disulfuro de carbono son disolventes industriales importantes. El freón se utiliza en sistemas de refrigeración. El carburo de calcio se utiliza para preparar acetileno; Se utiliza para soldar y cortar metales, así como para la preparación de otros compuestos orgánicos. Otros carburos metálicos tienen usos importantes como resistentes al calor y cortadores de metales.
Efectos del carbono sobre la salud.
El carbono elemental es de muy baja toxicidad. Los datos sobre riesgos para la salud que se presentan aquí se basan en exposiciones al negro de humo, no al carbono elemental. La exposición crónica por inhalación al negro de carbón puede provocar daños temporales o permanentes en los pulmones y el corazón.
Algunos compuestos de carbono simples pueden ser muy tóxicos, como el monóxido de carbono (CO) o el cianuro (CN-).
El carbono 14 es uno de los radionúclidos involucrados en las pruebas atmosféricas de armas nucleares, que comenzó en 1945, con una prueba de EE. UU., Y terminó en 1980 con una prueba de China. Es uno de los radionúclidos de larga vida que han producido y continuarán produciendo un mayor riesgo de cáncer en las décadas y siglos por venir. También puede atravesar la placenta, unirse orgánicamente en las células en desarrollo y, por lo tanto, poner en peligro a los fetos.
