La palabra “carbono” proviene de la palabra latina “carbo”, que significa “carbón vegetal”. Es el cuarto elemento más abundante en el universo y el segundo elemento más abundante en los cuerpos humanos, lo que puede sorprendernos (el primero es el oxígeno). En realidad, todas las sustancias orgánicas del planeta contienen carbono en alguna forma o elemento, por lo que es la base de toda la disciplina de la química orgánica.
El número de electrones en el carbono es 6, que es igual a su número atómico. El carbono es un no metal que está simbolizado por la letra. Se compone de protones, neutrones y electrones, todos los cuales tienen una cuenta de seis. Debido a que puede conectarse virtualmente infinitamente con otros átomos de carbono, un átomo de carbono se considera único y extraordinario. Esto se debe al diminuto tamaño de su átomo, lo que le permite encajar fácilmente en moléculas más grandes. Cada uno de sus átomos tiene cuatro electrones de valencia en su capa exterior, que pueden formar conexiones químicas con moléculas y otros átomos.
¿Qué son los alótropos de carbono?
Los alótropos del carbono son el diamante y el grafito, respectivamente. Químicamente, estos minerales están formados por átomos de carbono con diversas propiedades físicas. Estos minerales se clasifican como polimorfos porque tienen la misma estructura química pero diferente estructura cristalina.
Los átomos compuestos por átomos de carbono en Diamante y Grafito están unidos entre sí por fuertes enlaces covalentes con distintas configuraciones en ambos alótropos de carbono.
Tanto las piedras preciosas como el grafito son carbono puro y contienen estructuras de cambio que representan sus diversas características. Las partículas de grafito, por otro lado, forman enlaces con los tres átomos de carbono y se conectan con las placas paralelas. Las partículas de diamante entran en los cuatro átomos de carbono en un marco de gema.
Diamante
El diamante es un tipo de carbono que tiene sus átomos dispuestos en una estructura cristalina cúbica de diamante. Otra forma sólida de carbono conocida como grafito es la forma químicamente estable de carbono a temperatura y presión ambiente, pero el diamante casi nunca se transforma en ella.
El diamante tiene la mayor dureza y conductividad térmica de cualquier sustancia natural, cualidades que lo hacen ideal para equipos de corte y pulido en la industria. También son la razón por la que las celdas de yunque de diamante pueden exponer los materiales a las presiones que se encuentran en las profundidades del subsuelo.
Estructura de Diamante
Se informa que los átomos de carbono del diamante forman fuertes interacciones químicas con los otros cuatro átomos de carbono, formando una estructura de tetraedro impecable que se extiende por todo el cristal. Los átomos de carbono tienen hibridación sp3 y las longitudes de los enlaces carbono-átomo de carbono son equivalentes. Como resultado, surge en Diamond una red tridimensional de fuertes conexiones covalentes.
El diamante tiene un punto de fusión de aproximadamente 3843 K y una densidad de aproximadamente 3,51 g/cm3. Se sabe que es un mal conductor de la electricidad porque sus electrones de valencia quedan atrapados en los enlaces covalentes CC sigma, lo que les impide conducir la electricidad.
Aplicaciones de Diamante
- El diamante es la sustancia más dura del planeta, con una variedad de usos y aplicaciones. Se utiliza para fabricar herramientas para moler, cortar, taladrar y otras tareas.
- El diamante se utiliza en la producción de filamentos de tungsteno que se utilizan en las bombillas.
- Es un metal que se utiliza para hacer joyas.
- La mayoría de los cirujanos emplean diamantes como instrumento de alta precisión en la eliminación de cataratas de los ojos.
Grafito
El grafito es un carbono cristalino que se produce de forma natural. Es un mineral que se puede encontrar en rocas metamórficas e ígneas como elemento nativo. El grafito es un mineral con una amplia gama de propiedades.
Tiene una gravedad específica baja y es extremadamente suave. Se rompe con una presión muy ligera. Es, por otro lado, extremadamente resistente al calor y casi inerte cuando está en contacto con casi cualquier otra sustancia. Tiene una amplia gama de aplicaciones en metalurgia e industria debido a sus características extremas.
Estructura de Grafito
Estructura: se afirma que todos los átomos de carbono en el grafito tienen interacciones químicas estables con los otros tres átomos de carbono, lo que da como resultado láminas que se asemejan a la malla gallinera; las fuerzas débiles mantienen la hoja en su lugar rápidamente. Cuando escribe con un lápiz sobre papel, estas hojas se separan, dejando los fragmentos de grafito como manchas en la página.
En la estructura de Grafito, los átomos de carbono tienen hibridación sp2 y están orientados en el mismo plano, formando anillos hexagonales. Hay varias capas de partículas en los anillos. Con una densidad de 2,26 g/cm3, se dice que el grafito tiene una baja conductividad eléctrica.
Aplicaciones del Grafito
- El polvo de grafito, en forma de material de dispersión o polvo, se utiliza como lubricante.
- En los lápices de mina, se utiliza comúnmente el grafito.
- Se utiliza en la producción de electrodos de carbón para celdas electrolíticas porque es un buen conductor de electricidad.
- Debido a su alto punto de fusión, se utiliza en la producción de crisoles de grafito.
- Se encuentra en muchos reactores y moderadores nucleares.
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: ¿Cuál es el origen del grafito?
Responder:
Como resultado de la reducción sedimentaria de los compuestos de carbono durante el metamorfismo, se forma grafito en las rocas metamórficas. Los meteoritos y las rocas ígneas contienen grafito. La calcita, el cuarzo, la turmalina y las micas son minerales que se vinculan con el grafito. China, Canadá, México, Madagascar y Brasil son los principales destinos de exportación de grafito extraído, en orden de tonelaje.
El grafito coexiste con minerales de silicato y troilita en meteoritos. La cliftonita es un pequeño cristal grafítico que se encuentra en el hierro meteorítico. Algunos granos minúsculos tienen composiciones isotópicas únicas, lo que indica que existían antes de que se estableciera el sistema solar. Son una de aproximadamente 12 formas minerales bien conocidas que son anteriores al Sistema Solar y se han encontrado en nubes moleculares. Cuando las supernovas detonaron o las estrellas de tamaño bajo a intermedio evacuaron sus envolturas exteriores al final de sus vidas, estos minerales se produjeron en la eyección. El grafito puede ser el segundo o tercer mineral más antiguo del Universo.
Pregunta 2: ¿Cuáles son las propiedades materiales del diamante?
Responder:
El diamante es una forma sólida de carbono puro con átomos organizados en una estructura cristalina. El carbono sólido viene en una variedad de alótropos según el tipo de enlace químico. El diamante es uno de los alótropos de carbono puro más frecuentes. Los enlaces en Diamond son híbridos orbitales sp3, y los átomos están dispuestos en tetraedros, cada uno con cuatro vecinos más cercanos.
Los tetraedros son sólidos y los enlaces son fuertes, y el diamante tiene la mayor cantidad de átomos por unidad de volumen de cualquier sustancia conocida, por lo que es la menos y la más difícil de comprimir. También tiene una densidad más alta, que va desde 3520 kg/ m3 en Diamante puro a 3150 a 3530 kg/m3 en diamantes naturales (alrededor de tres veces la densidad del agua).
Pregunta 3: ¿Por qué el grafito conduce la electricidad mientras que el diamante no?
Responder:
Cada átomo de carbono en un solo cristal de diamante está rodeado por otros cuatro átomos de carbono mediante conexiones covalentes, formando las cuatro esquinas de un tetraedro regular. No hay electrones libres ya que cada átomo de carbono está unido por cuatro enlaces covalentes. El diamante es un mal conductor de la electricidad debido a la falta de electrones libres dentro de su estructura cristalina.
Cada átomo de carbono en un solo cristal de grafito está conectado covalentemente a otros tres átomos de carbono. Se deja libre un electrón de valencia por cada átomo de carbono, ya que cada átomo de carbono posee cuatro electrones de valencia. Al agregar potencial eléctrico a estos electrones liberados, pueden fluir fácilmente dentro de la estructura cristalina del grafito. Como resultado, el grafito es un excelente conductor de electricidad.
Pregunta 4: ¿Qué implica cuando dices “alcohol desnaturalizado”? ¿Cuál es exactamente el propósito del alcohol desnaturalizado?
Responder:
El alcohol desnaturalizado es alcohol que se ha convertido en no apto al mezclarlo con compuestos nocivos como metanol, piridina, sulfato de cobre, etc. El etanol es un químico ampliamente utilizado en la industria. Como resultado, estaba sujeto a un impuesto especial extremadamente bajo. Es necesario desnaturalizar el alcohol para evitar su uso excesivo para beber.
Pregunta 5: ¿Qué diferencias estructurales existen entre las moléculas de aldehído y cetona?
Responder:
El grupo carbonilo de un aldehído está unido a un grupo alquilo (R) y un átomo de hidrógeno, mientras que el grupo carbonilo de una cetona está unido a dos grupos alquilo.
Pregunta 6: ¿Qué cambios se han hecho en la composición de los detergentes para hacerlos biodegradables?
Responder:
Los detergentes derivados de hidrocarburos de string larga con la menor cantidad de ramificación en sus moléculas se descomponen más rápido.
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por snehabhosale1715 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA