1. Características generales
del carbono.
Carbono ( C) :
- Es el constituyente universal .
- es tetravalente , es decir , tiene la capacidad de convinación fija e igual a cuatro.
- Covalencia : Presenta 4 electrones externos, los cuales generan enlaces covalentes.
-Concatecanación : pueden generar cadenas de carbono muy largas ya que se enlazan unas a otras.
- Puede hibridizarse para asi generar enlaces sencillos , dobles y triples.
- Se puede encontrar en estado puro en la naturaleza , como en el diamante
- Es el constituyente universal .
- es tetravalente , es decir , tiene la capacidad de convinación fija e igual a cuatro.
- Covalencia : Presenta 4 electrones externos, los cuales generan enlaces covalentes.
-Concatecanación : pueden generar cadenas de carbono muy largas ya que se enlazan unas a otras.
- Puede hibridizarse para asi generar enlaces sencillos , dobles y triples.
- Se puede encontrar en estado puro en la naturaleza , como en el diamante
Propiedades
físicas del carbono
Estado de la materia Sólido (no magnético)
Punto de fusión 3823 K (diamante), 3800 K (grafito)
Punto de ebullición 5100 K (grafito)
Entalpía de vaporización 711 kJ/mol (grafito; sublima)
Entalpía de fusión 105 kJ/mol (grafito) (sublima)
Presión de vapor _ Pa
Velocidad del sonido 18.350 m/s (diamante)
Estado de la materia Sólido (no magnético)
Punto de fusión 3823 K (diamante), 3800 K (grafito)
Punto de ebullición 5100 K (grafito)
Entalpía de vaporización 711 kJ/mol (grafito; sublima)
Entalpía de fusión 105 kJ/mol (grafito) (sublima)
Presión de vapor _ Pa
Velocidad del sonido 18.350 m/s (diamante)
-Son mas
densos que el agua
-Es
insoluble en el agua.
-En general
son cuerpos sólidos.
Alotropos
Diamante
El diamante es uno de
los alótropos del carbono mejor conocidos, cuya dureza y alta
dispersión de la luz lo hacen útil para aplicaciones industriales y joyería. El
diamante es el mineral natural más duro conocido, lo que lo convierte en
un abrasivo excelente y le permite mantener su pulido y lustre extremadamente
bien. No se conocen sustancias naturales que puedan rayar, o cortar, un
diamante.
El mercado
para los diamantes de grado industrial opera de un modo muy diferente a su
contraparte de grado gema. Los diamantes industriales son valuados
principalmente por su dureza y conductividad térmica, haciendo muchas de las
características gemología gemológicas del diamante, incluyendo
claridad y color, principalmente irrelevantes. Esto ayuda a explicar por qué el
80% de los diamantes minados, inadecuados para uso como gemas y conocidos
como bort, son destinados para uso industrial. Además de los
diamantes minados, los diamantes sintéticos encontraron aplicaciones
industriales casi inmediatamente después de su invención en la década de 1950;
otros 600 millones de quilates (80000 kg) de diamantes sintéticos son
producidos anualmente para uso industrial—casi cuatro veces la masa de
diamantes naturales minados en el mismo período.
Grafito
El grafito (denominado
así por Abraham Gottlob Werner en 1789, del griego γράφειν (graphein,
"dibujar/escribir", por su uso en lápices) es uno de los alótropos
más comunes del carbono. A diferencia del diamante, el grafito es un conductor
eléctrico, y puede ser usado, por ejemplo, como material en los electrodos de
una lámpara de arco eléctrico. El grafito tiene la distinción de ser la forma
más estable de carbono a condiciones estándar. En consecuencia, es usado
en termoquímica como el estado estándar para definir
el calor de formación de los compuestos de carbono.
El grafito es capaz de conducir la electricidad,
debido a la deslocalización de los electrones π sobre
y debajo de los planos de los átomos de carbono. Estos electrones tienen
libertad de movimiento, por lo que son capaces de conducir la electricidad. Sin
embargo, la electricidad es conducida sólo a los largo del plano de las capas.
En el diamante, los cuatro electrones externos de cada átomo de carbono están
'localizados' entre los átomos en enlaces covalentes. El movimiento de los
electrones está restringido, y el diamante no conduce corriente eléctrica. En
el grafito, cada átomo de carbono usa sólo 3 de sus 4 electrones de los niveles
de energía externos en enlaces covalentes a otros tres átomos de carbono en un
plano. Cada átomo de carbono contribuye con un electrón a un sistema
deslocalizado que es parte también del enlace químico. Los electrones
deslocalizados son libres de moverse a través del plano. Por esta razón, el
grafito conduce la electricidad a lo largo de los planos de los átomos de
carbono, pero no conduce en una dirección a ángulos rectos al plano.
Carbono amorfo
.El carbono amorfo es el nombre usado
para el carbono que no tiene una estructura cristalina. Como con
todos los materiales vítreos, puede presentarse algún orden de corto
alcance, pero no hay patrones de largo alcance de las posiciones atómicas.
Aunque puede fabricarse carbono completamente amorfo,
el carbono amorfo natural (como el hollín) realmente contiene cristales
microscópicos de grafito, algunas veces diamante. A escala
macroscópica, el carbono amorfo no tiene una estructura definida, puesto que
consiste de pequeños cristales irregulares, pero a escala nanomicroscópica,
puede verse que está hecho de átomos de carbono colocados regularmente.
El carbón y
el hollín o negro de carbón son llamados informalmente
carbono amorfo. Sin embargo, son productos de la pirólisis, que no produce
carbono amorfo verdadero bajo condiciones normales. La industria del carbón divide
al carbón en varios grados, dependiendo de la cantidad de carbono presente en
la muestra, comparada con la cantidad de impurezas. El grado más
alto, antracita, es aproximadamente 90 por ciento carbono y 10% otros
elementos. El carbón bituminoso es aproximadamente 75-90% carbono, y
el lignito es el nombre del carbón que tiene alrededor de 55 por
ciento de carbono.
El fullereno
El fullereno (también se
escribe fulereno) es la tercera forma molecular más estable
del carbono, tras el grafito y el diamante. La primera vez
que se encontró un fullereno fue en 1985:
Su naturaleza y forma se han hecho ampliamente conocidas en
la ciencia y en la cultura en general, por sus características físicas, químicas, matemáticas y estéticas.
Se destaca tanto por su versatilidad para la síntesis de nuevos
compuestos como por la armonía de la configuración paradigmática de las
moléculas con hexágonos y pentágonos, en lo que se conoce como exapentas:
el icosaedro truncado y los cuerpos geométricos semejantes, con mayor número de
caras. Se presentan en forma de esferas,elipsoides o cilindros.
Los fullerenos esféricos reciben a menudo el nombre de buckyesferas y
los cilíndricos el de buckytubos onanotubos. Reciben su nombre
de Buckminster Fuller, que empleó la configuración de hexágonos y
pentágonos en domos geodésicos.
Nanotubos
de carbono
Los nanotubos de carbono,
también llamados buckytubos,
son moléculas de carbono cilíndricas con propiedades
novedosas que las hacen potencialmente muy útiles en una amplia variedad de
aplicaciones (nanoelectrónica, óptica, aplicaciones de materiales,
etc.). Exhiben propiedades extraordinarias de resistencia,
propiedades eléctricas únicas, y son eficientesconductores del calor.
También han sido sintetizados nanotubos inorgánicos. Los nanotubos poseen
una forma cilíndrica, generalmente con un extremo tapado con un hemisferio
de una estructura de buckybola. Su nombre deriva de su tamaño, puesto que el
diámetro de un nanotubo es del orden de unos
pocos nanómetros (aproximadamente 50 mil veces más delgado que el
grosor de un cabello humano), a la vez que pueden ser de algunos centímetros de
longitud. Hay dos tipos principales de nanotubos: nanotubo de una sola
pared (SWNT) y nanotubo de paredes múltiples (MWNT).
La lonsdaleíta
La lonsdaleíta es
un polimorfo hexagonal de carbono encontrado
en meteoritos, así llamado en honor de Kathleen Lonsdale. Es una
forma semejante al diamante, sin embargo hexagonal (polimorfo).
Encontrada por primera vez en 1967 en cristales
microscópicos asociados al diamante en restos de meteorito en Arizona. Se cree
que en el impacto del meteorito con grafito contra la tierra, el calor y la
energía del impacto puedan transformar el grafito en diamante manteniendo su
estructura hexagonal.
los hidrocarburos
los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados
únicamente por átomos de carbono e hidrógeno. La
estructura molecular consiste en un armazón de átomos de carbono a los que se
unen los átomos de hidrógeno. Los hidrocarburos son los compuestos básicos de
la Química Orgánica. Las cadenas de átomos de carbono pueden ser lineales
o ramificadas y abiertas o cerradas. Los que tienen en su molécula otros
elementos químicos (heteroátomos),se denominan hidrocarburos sustituidos.
Los hidrocarburos se pueden
clasificar en dos tipos, que son alifáticos y aromáticos. Los
alifáticos, a su vez se pueden clasificar
en alcanos, alquenos y alquinos según los tipos de
enlace que unen entre sí los átomos de carbono. Las fórmulas
generales de los alcanos, alquenos y alquinos son CnH2n+2,
CnH2n y CnH2n-2,
respectivamente.
Compuestos inorgánicos de carbono
grafito, diamante, carborindón (SiC, q es muuuy
duro), CS2 (sulfuro de carbono.. el del olor apestoso), bicarbotantos varios,
CO, CO2, H2CO3, fullerenos, carburos.. como CaC2 y Al4C3..
el hierro con algo (poco!) de C es acero..
el carburo de wolframo WC se utiliza para cortar y taladrar
HCN (este es famoso! es el ac. cianhidrico).. hay otros cianuros tb..
los CFC's ..
COCl2... para los poliuretanos
el hierro con algo (poco!) de C es acero..
el carburo de wolframo WC se utiliza para cortar y taladrar
HCN (este es famoso! es el ac. cianhidrico).. hay otros cianuros tb..
los CFC's ..
COCl2... para los poliuretanos
compuestos organicos
El carbono desde muy antiguo, tiene por
símbolo en la tabal periódica C; de peso atómico 12, esta colocado en el lugar
seis de la clasificación periódica; este numero atómico nos indica que la carga
de su núcleo es: Z = 6, y, por lo tanto esta rodeado de los mismos números de
electrones dispuestos, forma combinaciones en la que las uniones se efectúan
por enlace covalente.
Estado del carbono:
El carbón elemental, se presenta en dos
formas alotrópicas: diamante y grafito, impurificado forma los carbones
naturales, antracita, hulla, lignito y turba.
El diamante es carbón fino cristalizado,
es transparente y cristaliza en el sistema regular en formas octaédricas con
caras curvadas. Los cristales del diamante están formados por una red de cubos centrados de manera que cada átomo de carbono se encuentra rodeado por
cuatro átomos con los cuales se une por covalencia y esta unión fuerte explica
la dureza del diamante.
El grafito es un estado alotrópico que presenta caracteres muy
diferentes al diamante. Es de color gris oscuro, brillante y muy blando
que tizna los dedos, siendo buenos conductos de la electricidad. Cristaliza en el sistema
hexagonal y es exfoliable. La estructura del grafito explica sus propiedades;
está constituido por una red plana de átomos de carbono formando
hexágonos, donde un átomo se une tres que le rodean por covalente; quedan así
electrones casi libres que son la casusa de la conductividad eléctrica del
grafito.
Los compuestos de carbono tiene
generalmente, hidrogeno y oxigeno,
y con mucha frecuencia nitrógeno; menos corriente es la presencia de los
halógenos: cloro, bromo y yodo, y del azufre y fosforo; finalmente; hay
elementos que forman parte de las sustancias orgánicas muy rara vez, y alquinos
jamás se han encontrado en ellas.
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