Carbono: ¿El rey de los elementos químicos?

Sobre el átomo de Carbono

Carbono (C) — Datos Esenciales y Curiosidades

Número atómico: 6
Radio atómico: 77 pm
Símbolo atómico: C
Peso atómico: 12.011
Punto de fusión: 3550 °C (para diamante)
Punto de ebullición: 3800 °C (sublimación)
Configuración electrónica: [He] 2s² 2p²
Estados de oxidación comunes: 2, 4, -4

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Historia y Distribución Natural

El carbono, del latín carbo (carbón de leña), es uno de los elementos más antiguos y abundantes en el universo. Está presente no solo en la Tierra, sino también en el Sol, estrellas, cometas y atmósferas planetarias. Incluso en algunos meteoritos se encuentran diamantes microscópicos, evidenciando la presencia universal del carbono.

Los diamantes naturales se extraen principalmente de rocas kimberlíticas en regiones como Sudáfrica y Arkansas, y hoy en día también se recuperan del fondo marino en el Cabo de Buena Esperanza. Además, alrededor del 30% de los diamantes industriales en EE.UU. son fabricados sintéticamente.

La energía que emiten el Sol y las estrellas está parcialmente ligada al ciclo carbono-nitrógeno, un proceso nuclear fundamental.

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Formas Alotrópicas del Carbono

El carbono puede encontrarse en la naturaleza en diferentes formas, llamadas alótropos, cada una con propiedades físicas muy distintas:

• Grafito: Forma blanda y conductora, con dos variedades: alfa (hexagonal) y beta (romboédrica). La forma alfa es la más común y se puede transformar en beta mediante tratamiento mecánico, mientras que el beta vuelve a alfa al calentarlo por encima de 1000 °C.

• Diamante: Uno de los materiales más duros conocidos, con estructura cristalina compacta y transparente.

• Fullerenos: Moléculas esféricas o elipsoidales compuestas de carbono, con aplicaciones en nanotecnología y medicina.

• Carbono "blanco": Un alótropo menos conocido, formado a altas temperaturas durante la sublimación del grafito. Es transparente y birrefringente, pero aún poco estudiado.

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Compuestos y Relevancia Biológica

El carbono es único por su capacidad de formar una gran diversidad de compuestos, principalmente debido a que puede enlazarse consigo mismo para formar largas cadenas y estructuras complejas. Se combina con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros elementos para formar más de 10 millones de compuestos conocidos.

En la naturaleza, el carbono aparece como:

• Dióxido de carbono (CO₂): Componente de la atmósfera terrestre y presente en aguas naturales.

• Carbonatos: Como el carbonato de calcio (piedra caliza) y otros minerales.

• Hidrocarburos: Combustibles como carbón, petróleo y gas natural.

Estos compuestos son esenciales para la vida tal como la conocemos. Aunque el silicio tiene propiedades similares, no puede formar cadenas estables tan largas como el carbono, lo que limita su papel biológico.

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Isótopos del Carbono

El carbono tiene siete isótopos, entre los que destacan:

• Carbono-12 (¹²C): Estándar para el peso atómico.

• Carbono-14 (¹⁴C): Radiactivo con vida media de 5715 años, usado ampliamente en datación arqueológica y paleontológica.

• Carbono-13 (¹³C): Estable y útil en estudios isotópicos, aunque costoso (aproximadamente $700 por gramo en 1990).

Imagen del título : el carbono es el componente esencial de todos los productos orgánicos