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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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