Diferencia entre revisiones de «Carbono»
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{{Artículo bueno}}
{{Ficha de elemento químico
|bgcolor = a0ffa0
|nombre = Carbono
|anterior = [[Boro]]
|posterior = [[Nitrógeno]]
|símbolo = C
|número = 6
|superior = -
|inferior = [[Silicio|Si]]
|serie_química = [[No metal]]
|grupo = [[Elementos del grupo 14|14]]
|periodo = [[Elementos del periodo 2|2]]
|bloque = [[Elementos del bloque p|p]]
|densidad = 2267
|apariencia = Negro (grafito)<br />Incoloro (diamante)
|masa_atómica = 12,0107(8)
|radio_medio = 70
|radio_atómico = 67
|radio_covalente = 77
|radio_van_der_waals = 170
|configuración_electrónica = <nowiki>[</nowiki>[[Helio|He]]<nowiki>]</nowiki>2[[Orbital atómico|s]]<sup>2</sup>2p<sup>2</sup>
|electrones_por_nivel = 2, 4
|estados_oxidación = '''4''', 2
|óxido = [[Ácido débil]]
|estructura_cristalina = hexagonal
|estado = [[Sólido]] ([[magnetismo|no magnético]])
|P_fusión = [[Diamante]]: 3823 [[Kelvin|K]]<br />[[Grafito]]: 3800
|P_ebullición = Grafito: 5100
|E_fusión = Grafito; [[sublimación|sublima]]: 105
|E_vaporización = Grafito; sublima: 711
|volumen_molar =
|presión_vapor =
|velocidad = Diamante: 18.350
|electronegatividad = 2,55
|calor_específico = 710
|cond_eléctrica = 61×10<sup>3</sup>
|cond_térmica = 129
|E_ionización1 = 1086,5
|E_ionización2 = 2352,6
|E_ionización3 = 4620,5
|E_ionización4 = 6222,7
|E_ionización5 = 37 831,1
|E_ionización6 = 47 277,0
|isótopo1_nm = 12
|isótopo1_abundancia = '''98,9 %'''
|isótopo1_neutrones = 6
|isótopo2_nm = 13
|isótopo2_abundancia = 1,1 %
|isótopo2_neutrones = 7
|isótopo3_nm = 14
|isótopo3_abundancia = trazas
|isótopo3_p_semidesintegración = 5730 años
|isótopo3_modo_desintegración = [[Emisión beta|β<sup>–</sup>]]
|isótopo3_energía = 0,156
|isótopo3_producto = [[Nitrógeno|<sup>14</sup>N]]
}}
El '''carbono''' es un [[Tabla periódica de los elementos|elemento químico]] de [[número atómico]] 6 y símbolo '''C'''. Es [[sólido]] a temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formación, puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas [[alotropía|alotrópicas]], carbono amorfo y cristalino en forma de [[grafito]] o [[diamante]]. Es el pilar básico de la [[química orgánica]]; se conocen cerca de 10 millones de compuestos de carbono, y forma parte de todos los [[ser vivo|seres vivos]] conocidos.
== Características ==
El 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 [[planta]]s (ver [[ciclo del carbono]]); con el [[hidrógeno]] forma numerosos compuestos denominados genéricamente [[hidrocarburo]]s, esenciales para la industria y el transporte en la forma de [[combustible fósil|combustibles fósiles]]; y combinado con [[oxígeno]] e hidrógeno forma gran variedad de compuestos como, por ejemplo, los [[ácido graso|ácidos grasos]], esenciales para la vida, y los [[éster]]es que dan sabor a las frutas; además es vector, a través del [[ciclo carbono-nitrógeno]], de parte de la [[energía]] producida por el [[Sol]].<ref>[http://www.acienciasgalilei.com/qui/elementos/c.htm Carbono. Galilei<!-- Título generado por un bot -->]</ref>
== Estados alotrópicos ==
Se conocen cuatro formas alotrópicas del carbono, además del amorfo: grafito, diamante, fulerenos y nanotubos.
El [[22 de marzo]] de [[2004]] se anunció el descubrimiento de una quinta forma alotrópica (nanoespumas) [http://www.nature.com/nsu/040322/040322-5.html (enlace externo a nanoespumas)].
La forma amorfa es esencialmente grafito, pero no llega a adoptar una estructura cristalina macroscópica. Esta es la forma presente en la mayoría de los [[carbón|carbones]] y en el hollín.
[[Archivo:Sp2-Orbital.svg|150px|left|thumb|Disposición geométrica de los orbitales sp<sup>2</sup>]]
A 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; este estado se puede describir como 3 [[electrón|electrones]] de valencia en [[orbital atómico|orbitales]] híbridos planos sp<sup>2</sup> y el cuarto en el orbital ''p''.
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 [[grado Celsius|°C]].
Debido a la deslocalización de los [[electrón|electrones]] del [[orbital atómico|orbital pi]], el grafito es [[conductor eléctrico|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, se encuentran unidas por [[enlace de Van der Waals|enlaces de Van de Waals]], siendo relativamente fácil que unas deslicen respecto de otras, lo que le da utilidad como [[lubricante]].
[[Archivo:Sp3-Orbital.svg|150px|left|thumb|Disposición geométrica de los orbitales sp<sup>3</sup>]]
A muy altas presiones, el carbono adopta la forma del [[diamante]], en el cual cada átomo está unido a otros cuatro átomos de carbono, encontrándose los 4 electrones en orbitales sp<sup>3</sup>, como en los hidrocarburos. El diamante presenta la misma [[redes de Bravais|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 [[dureza|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.
El orbital híbrido sp<sup>1</sup> que forma [[enlace covalente|enlaces covalentes]] sólo es de interés en [[química]], manifestándose en algunos compuestos, como por ejemplo el [[acetileno]].
[[Archivo:Fullerene-C60.png|thumb|100px|left|Fulereno C<sub>60</sub>]]
Los [[fulereno]]s 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 [[esfera|esférica]], [[elipsoide|elipsoidal]] o [[cilindro (geometría)|cilíndrica]]. El constituido por 60 átomos de carbono, que presenta una estructura tridimensional y geometría similar a un balón de fútbol, es especialmente estable. Los fulerenos en general, y los derivados del C<sub>60</sub> en particular, son objeto de intensa investigación en química desde su descubrimiento a mediados de los 1980.
A esta familia pertenecen también los [[nanotubo]]s de carbono, que pueden describirse como capas de grafito enrolladas en forma cilíndrica y rematadas en sus extremos por hemiesferas (fulerenos), y que constituyen uno de los primeros productos industriales de la [[nanotecnología]].
== Aplicaciones ==
El principal uso industrial del carbono es como componente de hidrocarburos, especialmente los combustibles fósiles ([[petróleo]] y [[gas natural]]). Del primero se obtienen, por [[destilación]] en las [[refinería]]s, [[gasolina]]s, [[keroseno]] y [[aceite]]s, siendo además la materia prima empleada en la obtención de [[plástico]]s. El segundo se está imponiendo como [[fuente de energía]] por su combustión más limpia. Otros usos son:
* El isótopo [[carbono-14]], descubierto el [[27 de febrero]] de [[1940]], se usa en la [[datación radiométrica]].
* El [[grafito]] se combina con [[arcilla]] para fabricar las minas de los [[lápiz|lápices]]. Además se utiliza como aditivo en lubricantes. Las pinturas anti-radar utilizadas en el camuflaje de vehículos y aviones militares están basadas igualmente en el grafito, intercalando otros compuestos químicos entre sus capas. Es negro y blando. Sus átomos están distribuidos en capas paralelas muy separadas entre sí. Se forma a menos presión que el diamante. Aunque parezca difícil de creer, un diamante y la mina de un lapicero tienen la misma composición química: carbono.
* El [[diamante]] Es transparente y muy duro. En su formación, cada átomo de carbono está unido de forma compacta a otros cuatro átomos. Se originan con temperaturas y presiones altas en el interior de la tierra. Se emplea para la construcción de [[joya]]s y como material de corte aprovechando su dureza.
* Como elemento de aleación principal de los [[acero]]s.
* En varillas de protección de [[reactor nuclear|reactores nucleares]].
* Las pastillas de [[carbón]] se emplean en [[medicina]] para absorber las toxinas del sistema digestivo y como remedio de la [[flatulencia]].
* El carbón activado se emplea en sistemas de filtrado y purificación de agua.
* El carbón amorfo ("[[hollín]]") se añade a la [[goma]] para mejorar sus propiedades mecánicas. Además se emplea en la formación de electrodos (p. ej. de las [[batería eléctrica|baterías]]). Obtenido por sublimación del grafito, es fuente de los fulerenos que pueden ser extraídos con disolventes orgánicos.
* Las [[fibras de carbón]] (obtenido generalmente por termólisis de fibras de poliacrilato) se añaden a resinas de poliéster, donde mejoran mucho la resistencia mecánica sin aumentar el peso, obteniéndose los materiales denominados [[fibra de carbono|fibras de carbono]].
* Las propiedades químicas y estructurales de los [[fulereno]]s, en la forma de [[nanotubo de carbono|nanotubos]], prometen usos futuros en el incipiente campo de la nanotecnología.
== Historia ==
El [[carbón]] (del latín ''carbo -ōnis'', "carbón") fue descubierto en la [[prehistoria]] y ya era conocido en la antigüedad en la que se manufacturaba mediante la combustión incompleta de materiales orgánicos. Los últimos alótropos conocidos, los fullerenos (C60), fueron descubiertos como subproducto en experimentos realizados con haces moleculares en la década de [[años 1980|los 80]].
== Abundancia y obtención ==
El carbono no se creó durante el ''[[Big Bang]]'' porque hubiera necesitado la [[proceso triple alfa|triple colisión]] de [[partícula alfa|partículas alfa]] ([[núcleo atómico|núcleos atómicos]] de [[helio]]) y el Universo se expandió y enfrió demasiado rápido para que la probabilidad de que ello aconteciera fuera significativa. Donde sí ocurre este proceso es en el interior de las [[estrella]]s (en la fase [[Diagrama HR|RH (Rama horizontal)]]) donde este elemento es abundante, encontrándose además en otros cuerpos celestes como los cometas y en las atmósferas de los planetas. Algunos [[meteorito]]s contiene diamantes microscópicos que se formaron cuando el [[Sistema Solar]] era aún un [[disco protoplanetario]].
En combinaciones con otros elementos, el carbono se encuentra en la atmósfera terrestre y disuelto en el agua, y acompañado de menores cantidades de [[calcio]], [[magnesio]] y [[hierro]] forma enormes masas [[roca|rocosas]] ([[caliza]], [[dolomita]], [[mármol]], etc.).
El grafito se encuentra en grandes cantidades en [[Estados Unidos]], [[Rusia]], [[México]], [[Groenlandia]] e [[India]].
Los diamantes naturales se encuentran asociados a [[roca volcánica|rocas volcánicas]] ([[kimberlita]] y [[lamproita]]). Los mayores depósitos de diamantes se encuentran en el [[África]] ([[Sudáfrica]], [[Namibia]], [[Botswana]], [[República del Congo]] y [[Sierra Leona]]). Existen además depósitos importantes en [[Canadá]], [[Rusia]], [[Brasil]] y [[Australia]].
== Compuestos inorgánicos ==
El más importante [[óxido]] de carbono es el [[dióxido de carbono]] (CO<sub>2</sub>), un componente minoritario de la atmósfera terrestre (del orden del 0,04% en peso) producido y usado por los seres vivos (ver [[ciclo del carbono]]). En el agua forma trazas de [[ácido carbónico]] (H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>) —las burbujas de muchos refrescos— pero, al igual que otros compuestos similares, es inestable, aunque a través de él pueden producirse [[ion]]es carbonato estables por [[resonancia]]. Algunos [[mineral]]es importantes, como la [[calcita]], son carbonatos.
Los otros óxidos son el [[monóxido de carbono]] (CO) y el más raro subóxido de carbono (C<sub>3</sub>O<sub>2</sub>). El monóxido se forma durante la combustión incompleta de materias orgánicas y es incoloro e inodoro. Dado que la molécula de CO contiene un enlace triple, es muy polar, por lo que manifiesta una acusada tendencia a unirse a la [[hemoglobina]], formando un nuevo compuesto muy peligroso denominado Carboxihemoglobina, impidiéndoselo al oxígeno, por lo que se dice que es un [[asfixiante]] de sustitución. El ion [[cianuro]] (CN<sup>-</sup>), tiene una estructura similar y se comporta como los iones [[haluro]].
Con [[metal]]es, el carbono forma tanto [[carburo]]s como [[acetiluro]]s, ambos muy [[ácido]]s. A pesar de tener una [[electronegatividad]] alta, el carbono puede formar carburos covalentes como es el caso de [[carburo de silicio]] (SiC) cuyas propiedades se asemejan a las del [[diamante]].
{{VT|Química orgánica}}
== Isótopos ==
En [[1961]] la [[IUPAC]] adoptó el isótopo [[carbono-12|<sup>12</sup>C]] como la base para la [[masa atómica]] de los elementos químicos.
El [[carbono-14]] es un [[radioisótopo]] con un [[periodo de semidesintegración]] de 5730 años que se emplea de forma extensiva en la datación de especímenes orgánicos.
Los isótopos naturales y estables del carbono son el <sup>12</sup>C (98,89%) y el [[carbono-13|<sup>13</sup>C]] (1,11%). Las proporciones de estos isótopos en un ser vivo <!-- o medio concreto --> se expresan en variación (±‰) respecto de la referencia VPDB (''Vienna Pee Dee Belemnite'', fósiles [[cretáceo|cretácicos]] de [[belemnites]], en Carolina del Sur). El δC-13 del CO<sub>2</sub> de la [[atmósfera terrestre]] es -7‰. El carbono fijado por [[fotosíntesis]] en los tejidos de las [[planta]]s es significativamente más pobre en <sup>13</sup>C que el CO<sub>2</sub> de la atmósfera.
La mayoría de las plantas presentan valores de δC-13 entre -24 y -34‰. Otras plantas acuáticas, de desierto, de marismas saladas y hierbas tropicales, presentan valores de δC-13 entre -6 y -19‰ debido a diferencias en la reacción de fotosíntesis. Un tercer grupo intermedio constituido por las [[alga]]s y [[liquen|líquenes]] presentan valores entre -12 y -23‰. El estudio comparativo de los valores de δC-13 en plantas y organismos puede proporcionar información valiosa relativa a la cadena alimenticia de los seres vivos.
{{VT|Isótopos del carbono}}
== Precauciones ==
Los compuestos de carbono tienen un amplio rango de [[Tóxico|toxicidad]]. El [[monóxido de carbono]], presente en los gases de escape de los motores de combustión y el [[cianuro]] (CN) son <font color="red">extremadamente tóxicos</font> para los mamíferos, entre ellos las personas. Los [[gas]]es orgánicos [[eteno]], [[etino]] y [[metano]] son <font color="red">explosivos e inflamables</font> en presencia de aire. Por el contrario, muchos otros compuestos no son tóxicos sino esenciales para la vida.
== Referencias ==
<references/>
== Enlaces externos ==
{{commons|Carbon}}
{{wikcionario|carbono}}
* [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/C/index.html WebElements.com - Carbono]
* [http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/C.html EnvironmentalChemistry.com - Carbono]
* [http://education.jlab.org/itselemental/ele006.html It's Elemental - Carbono]
* [http://www.mtas.es/insht/ipcsnspn/nspn0702.htm Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo de España]: Ficha internacional de seguridad química del carbono.
{{destacado|cs}}
{{destacado|lmo}}
{{destacado|pt}}
{{destacado|sk}}
[[Categoría:Elementos químicos]]
[[Categoría:No metales]]
[[af:Koolstof]]
[[als:Kohlenstoff]]
[[an:Carbonio]]
[[ar:كربون]]
[[ast:Carbonu]]
[[az:Karbon]]
[[bat-smg:Onglis]]
[[be:Вуглярод]]
[[bg:Въглерод]]
[[bn:কার্বন]]
[[bs:Karbon]]
[[ca:Carboni]]
[[co:Carboniu]]
[[cs:Uhlík]]
[[cy:Carbon]]
[[da:Carbon]]
[[de:Kohlenstoff]]
[[el:Άνθρακας]]
[[en:Carbon]]
[[eo:Karbono]]
[[et:Süsinik]]
[[eu:Karbono]]
[[fa:کربن]]
[[fi:Hiili]]
[[fr:Carbone]]
[[fur:Carboni]]
[[fy:Koalstof]]
[[ga:Carbón]]
[[gd:Gualan]]
[[gl:Carbono]]
[[gu:કાર્બન]]
[[gv:Carboan]]
[[hak:Than]]
[[haw:Kalepona]]
[[he:פחמן]]
[[hi:कार्बन]]
[[hr:Ugljik]]
[[hsb:Wuhlik]]
[[ht:Kabòn]]
[[hu:Szén]]
[[hy:Ածխածին]]
[[ia:Carbon]]
[[id:Karbon]]
[[io:Karbo]]
[[is:Kolefni]]
[[it:Carbonio]]
[[ja:炭素]]
[[jbo:tabno]]
[[jv:Karbon]]
[[kn:ಇಂಗಾಲ]]
[[ko:탄소]]
[[ksh:Kohlenstoff]]
[[ku:Karbon]]
[[la:Carbonium]]
[[lb:Kuelestoff]]
[[li:Koolstof]]
[[lij:Carbonio]]
[[lmo:Carbòni]]
[[ln:Kaboni]]
[[lt:Anglis]]
[[lv:Ogleklis]]
[[map-bms:Karbon]]
[[mi:Waro]]
[[mk:Јаглерод]]
[[ml:കാര്ബണ്]]
[[mn:Нүүрстөрөгч]]
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[[ms:Karbon]]
[[mt:Karbonju]]
[[myv:Седь]]
[[nah:Tecolli]]
[[nds:Kohlenstoff]]
[[nl:Koolstof]]
[[nn:Karbon]]
[[no:Karbon]]
[[nov:Karbo]]
[[oc:Carbòni]]
[[pa:ਕਾਰਬਨ]]
[[pl:Węgiel (pierwiastek)]]
[[pt:Carbono]]
[[qu:K'illimsayaq]]
[[ro:Carbon]]
[[ru:Углерод]]
[[sah:Карбон]]
[[scn:Carbòniu]]
[[sh:Ugljenik]]
[[simple:Carbon]]
[[sk:Uhlík]]
[[sl:Ogljik]]
[[sq:Karboni]]
[[sr:Угљеник]]
[[stq:Koolestof]]
[[su:Karbon]]
[[sv:Kol]]
[[sw:Kaboni]]
[[ta:கரிமம்]]
[[te:కార్బన్]]
[[tg:Карбон]]
[[th:คาร์บอน]]
[[tl:Karbon]]
[[tr:Karbon]]
[[ug:كاربون]]
[[uk:Вуглець]]
[[uz:Uglerod]]
[[vi:Cacbon]]
[[vls:Carboun]]
[[wa:Carbone]]
[[wuu:碳]]
[[yi:קוילנשטאף]]
[[zh:碳]]
[[zh-min-nan:C (goân-sò͘)]]
[[zh-yue:碳]]
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