Diferencia entre revisiones de «Carbono»
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== 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 [[óxido de carbono (IV)]], 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 CNO|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 ==
{{AP|Alótropos del carbono}}
Se conocen cinco formas alotrópicas del carbono, además del amorfo: [[grafito]], [[diamante]], [[fulereno]]s, [[nanotubo]]s y [[carbino]]s.<ref>[http://books.google.com.co/books?id=QPEOrVaIv98C&pg=PA259&dq=mcmurry+quimica+organica+carbinos&ei=vo_wSobYKaGyNJHctGU#v=onepage&q=&f=false Enlace externo a carbinos]</ref>
Una de las formas en que se encuentra el carbono es el grafito, que es el material del cual está hecha la parte interior de los lápices de madera. El grafito tiene exactamente los mismos átomos del diamante, pero por estar dispuestos en diferente forma, su textura fuerza y color son diferentes. Los diamantes naturales se forman en lugares donde el carbono ha sido sometido a grandes presiones y altas temperaturas. Los diamantes se pueden crear artificialmente, sometiendo el grafito a temperaturas y presiones muy altas. Su precio es menor al de los diamantes naturales, pero si se han elaborado adecuadamente tienen la misma fuerza, color y transparencia.
El [[22 de marzo]] de [[2004]] se anunció el descubrimiento de una sexta forma alotrópica: las [[nanoespumas]].<ref>[http://www.nature.com/nsu/040322/040322-5.html Enlace externo a nanoespumas]</ref>
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:Sp-Orbital.svg|150px|thumb|Disposición geométrica de los orbitales híbridos sp.]]
[[Archivo:Sp2-Orbital.svg|150px|thumb|Disposición geométrica de los orbitales híbridos 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|thumb|Disposición geométrica de los orbitales híbridos 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|150px|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 ==
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