martes, 21 de septiembre de 2021

Propiedades periódicas del: carbono

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Símbolo atómico:                                                                             C

Número atómico ( Z ):                                                                    6

Masas promedio

                               Masa relativa ( Ar ):                                        12.011

                               Masa atómica relativa ( mp ):                       12.011 u

                               Masa atómica absoluta ( mp ):                      1.994 x 10-23 g

                               Masa molar ( M ):                                            12.011 g/mol

Electronegatividad de acuerdo a Pauling ( χ ):                       2.5

Estado de oxidación, números de oxidación o números de carga ( z ).

                               Resumidos:                                                        2 ± 4

                               No Resumidos:                                                  -4, 0, 2, 4

Densidad ( ρ ) a 20 ºC:                                                                    2.2 g/cm-3

Punto de fusión:                                                                               3652 °C

Punto de ebullición:                                                                        4827 °C

Radio atómico de van der Waals ( rp ):                                     0.091 nm

Configuración electrónica:                                                          

                Un número cuántico:                       1224

                Dos números cuánticos:                  [He]2s2p2

                Tres números cuánticos:                [He]2s2p(1)(1)

                Cuatro números cuánticos:            [He]2s(↑↓)p(↑)(↑)

Primera energía de ionización ( E ):                                           1086.1 kJ/mol

Segunda energía de ionización ( E ):                                          2351.9 kJ/mol

Tercera energía de ionización ( E ):                                            4618.8 kJ/mol

Descubierto por:                                desde tiempos antiguos

Carácter metálico:                                           No-metal

Grupo:                                                                 14

 

 Propiedades

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 grupo más grande de todos estos componentes es el formado por carbono e hidrógeno. Conocemos un mínimo de alrededor de 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: diamante y grafito. Otras formas con poca cristalinidad son el carbón vegetal y el humo negro. El carbono químicamente puro se puede preparar mediante la 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 para el grafito y 3.51 g / cm³ para el diamante. El punto de fusión del grafito es 3500ºC y el punto de ebullición extrapolado es 4830ºC. El carbono elemental es una sustancia inerte, insoluble en agua, ácidos y bases diluidos, así como disolventes orgánicos. A altas temperaturas, se une al oxígeno para formar monóxido o dióxido de carbono. Con agentes oxidantes calientes, como ácido nítrico y nitrato de potasio, se obtiene ácido metílico C6(CO2H)6. Entre los halógenos, solo el flúor reacciona con el carbono elemental. Una gran cantidad 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, provenientes de la quema de combustibles fósiles, y de metano (CH4), de los arrozales y las vacas.

Ningún elemento es más esencial para la vida que el carbono, porque solo el carbono forma enlaces simples fuertes consigo mismo que son lo suficientemente estables 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 componen la célula viva, de los cuales el más importante es el ADN.

Se encuentran grandes cantidades de carbono en forma de compuestos. El carbono está presente en la atmósfera como dióxido de carbono en un 0.03% en volumen. Varios minerales, como piedra caliza, dolomita, yeso y mármol, contienen carbonatos. Todas las plantas y animales vivos están formados por compuestos orgánicos complejos donde el carbono se combina con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros elementos. Los restos de plantas y animales vivos forman depósitos: de petróleo, asfalto y betún. Los depósitos de gas natural contienen compuestos formados por carbono e hidrógeno.

Usos

Tiene muchos usos, incluidos los de decoración de diamantes en joyería o pigmento de humo negro en llantas de automóviles y tinta de imprenta. Otra forma de carbón, el grafito, se utiliza para crisoles de alta temperatura, electrodos de celda seca y arco ligero, para puntas de lápiz y como lubricante. El carbón vegetal, una forma amorfa de carbón, se utiliza como agente blanqueador y absorbente de gases.

Los compuestos de carbono tienen muchos usos. El dióxido de carbono se utiliza en la carbonatación de bebidas, en extintores y, en estado sólido, como enfriador (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 importantes disolventes industriales. 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 en la salud

El carbono elemental tiene una toxicidad muy baja. Los datos sobre peligros para la salud presentados aquí se basan en exposiciones al negro de carbón, no al carbón elemental. La exposición crónica por inhalación al negro de carbón puede provocar daños temporales o permanentes en los pulmones y el corazón.

Se ha encontrado neumoconiosis en trabajadores que se dedican a la producción de humo negro. También se han informado afecciones de la piel como inflamación de los folículos pilosos y lesiones de la mucosa oral por exposición de la piel.

Carcinogenicidad: el carbón negro ha sido incluido por la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) dentro del Grupo 3 (el agente no es clasificable en cuanto a su carcinogenicidad para los seres humanos). Algunos compuestos de carbono simple pueden ser muy tóxicos, como el monóxido de carbono (CO) o el cianuro (CN-).

El carbono 14 es uno de los radionucleidos implicados en las pruebas atmosféricas de armas nucleares, que comenzaron en 1945, con una prueba en los Estados Unidos, y terminaron en 1980 con una prueba en China. Se encuentra entre los radionucleidos de larga duración que han producido y seguirán produciendo un mayor riesgo de cáncer durante las décadas y los siglos venideros. También puede atravesar la placenta, unirse orgánicamente a las células en desarrollo y, por lo tanto, poner en peligro a los fetos.

La mayor parte de lo que comemos está formado por compuestos de carbono, lo que da una ingesta total de carbono de 300 g / día. La digestión consiste en descomponer estos compuestos en moléculas que pueden adsorberse en la pared del estómago o del intestino. Allí son transportados por la sangre a sitios donde se utilizan u oxidan para liberar la energía que contienen.

Efectos ambientales del carbono

No se han reportado efectos ambientales negativos del carbono elemental, pero algunos de sus compuestos son altamente contaminantes como el dióxido de carbono y el metano que aceleran el efecto de invernadero, y varias sustancias orgánicas xenobióticas que se acumulan en la grasa animal.

Leer más: https://www.lenntech.com/periodic/elements/c.htm#ixzz7777OdIem

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