El carbono es un elemento químico no metálico, de número
atómico 6, que forma mas de dieciséis millones de compuestos. Su nombre deriva
de carbón, del que es su principal componente. Fue descubierto en la
prehistoria, aunque los primeros compuestos identificados en materia orgánica
fueron en el siglo XIX.
El carbono químicamente puro se prepara por
descomposición térmica del azúcar (sacarosa) en ausencia de aire
El
carbono elemental es una sustancia inerte, insoluble en agua, ácidos y bases
diluidas, así como disolventes orgánicos. A temperaturas elevadas se combina
con el oxígeno para formar monóxido o dióxido de carbono. Con agentes oxidantes
calientes, como ácido nítrico y nitrato de potasio, se obtiene ácido melítico C6(CO2H)6.
El
proceso de formación del carbono ocurre en el interior de las estrellas, por
medio de reacciones nucleares. Sus isótopos más estables son el C12, el más
abundante, el C13 y el C14. Es bastante
abundante aunque solo ocupa el 0,025 % de la Tierra
El carbono libre
se encuentra en grandes depósitos como hulla, forma amorfa del elemento con
otros compuestos complejos de carbono-hidrógeno-nitrógeno. El carbono
cristalino puro se halla como grafito y diamante.
Varios minerales, como caliza, dolomita, yeso y mármol, tienen carbonatos.
Todas las plantas y animales vivos están formados de compuestos orgánicos
complejos en donde el carbono está combinado con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno
y otros elementos.
Los vestigios de plantas y animales vivos forman depósitos: de petróleo,
asfalto y betún. Los depósitos de gas natural contienen compuestos formados por
carbono e hidrógeno.
El carbono amorfo se encuentra con
distintos grados de pureza en el carbón de leña, el carbón, el coque, el negro
de carbono y el negro de humo
 |
| GRAFITO |
El grafito es la forma de carbono puro más abundante en la
naturaleza, junto con el diamante. En el grafito, cada electrón se une a otros
tres, mientras que en el diamante, formado a altas presiones, cada electrón se
une a otros cuatro, siendo esta la sustancia más dura de la naturaleza. Los
fullerenos son estructuras de 60 átomos en los que se combinan las formas
hexagonales del grafito con pentágonos, curvándose para dar formas esférica
El carbono es la base de la química orgánica, y por lo tanto de los seres vivos (el carbono es el segundo elemento más abundante en el cuerpo, tras el agua).
El carbono forma parte de los hidrocarburos, como los
combustibles fósiles, de los que se obtienen numerosos materiales aparte de ser
usados como fuente de energía. El carbón también se utiliza para producir
energía. El isótopo carbono 14 se usa para conocer la edad de materiales.
También es el material principal con el que se alea el hierro para formar
acero. La fibra de carbono se utiliza para aumentar la resistencia de
materiales sin aumentar el peso, y actualmente se usa en la nanotecnología.
El elemento libre
tiene muchos usos, que incluyen desde las aplicaciones ornamentales del
diamante en joyería hasta el pigmento de negro de humo en llantas de automóvil
y tintas de imprenta.
Otra forma del carbono, el grafito, se utiliza
para recipientes de alta temperatura, electrodos de celda seca y de arco de
luz, como puntillas de lápiz y como lubricante.
El carbón vegetal, una forma amorfa del
carbono, se utiliza como absorbente de gases y agente decolorante.
El carbono
elemental es de una toxicidad muy baja.
La inhalación
continuada de negro de carbón puede resultar en daños temporales o permanentes
a los pulmones y el corazón.
Se ha encontrado
neumoconiosis en trabajadores relacionados con la producción de negro de
carbón. También se ha dado parte de afecciones cutáneas tales como inflamación
de los folículos pilosos, y lesiones de la mucosa bucal debidos a la exposición
cutánea.
Finalmente un vídeo en inglés con subtitulos en portugués que describe como es el carbono
Finalmente un vídeo en inglés con subtitulos en portugués que describe como es el carbono
El futboleno
ResponderEliminarSegún el diccionario de la Real academia de las Ciencias se define como futboleno, fullereno o bruckminsterfullereno a cada una de las moléculas construidas por átomos de carbono en número par y superior a 32, de modo que cada carbono se une a otros tres para formar un poliedro cuyas caras son doce pentágonos y un número de hexágonos regulares, que posee un fuerte carácter aromático. Constituyen una tercera variedad alotrópica del carbono, con moléculas en número finito de átomos, a diferencia de las otras dos, grafito y diamante. Se han obtenido fullerenos Cx, con x=32 a 94 de Carbono, por vaporización de grafito a elevadas temperaturas, mediante rayos láser. La estructura más característica contiene 60 átomos de carbono (fullereno C60). Pueden encerrar en su interior átomos y combinarse con otros elementos en su superficie. Abajo podemos observar la estructura del futboleno.
Esta forma alotrópica del carbono como hemos podido leer antes tiene muchas formas de nombrarse. Se le suele llamar en la química fullereno y según ciertas predicciones en un futuro va a ver una rama de la química que se va a llamar Química de los Fullerenos. Otro nombre que también se menta es el de Futboleno este hace alusión a la forma que presenta dicha forma alotrópica que se parece, como viene en la figura de arriba, a un balón de fútbol. El nombre de Bruckminsterfullereno es en alusión al arquitecto Richard Buckminster Fuller que diseño una bóveda que era muy simétrica y que se parecía a esta estructura atómica, esta bóveda fue de la Exposición Mundial de München (en castellano Munich).
Descubrimiento
Fruto de las investigaciones realizadas en 1985 acerca de la estructura de las redes de carbono en el interior de las estrellas realizadas por el británico Harold W. Kroto y en colaboración con los estadounidenses Robert F. Curl y Richard E. Smalley, por lo que fueron galardonados con el Premio Nobel de Química de 1996, dieron como fruto el descubrimiento del fullereno.
Este descubrimiento se consiguió al usar la máquina de Smalley que contiene un poderoso rayo láser que evaporaba una muestra de grafito, luego para conseguir que este compuesto se enfriara se le suministraba Helio. Como consecuencia de este proceso daba un compuesto de masa atómica de 720, pero como solo habían suministrado carbono y helio entonces se pensó que este compuesto estaba formado por 60 átomos de carbono porque el helio es un elemento inerte. El pico de 720 era mucho mas grande que el de los compuestos vecinos en el espectrómetro de masas y junto a que presentaba una estructura bastante estable ya que otros compuestos a ese mismo nivel de energía se fragmentaban se pensó que este grupo de 60 átomos era muy estable. Pero los investigadores se encontraron ante un dilema y era que el espectrómetro de masas marcaba una clara evidencia de la existencia del C60 pero en cantidades pequeñas para estudiar su estructura. Después de varios días de pensar se llegó a una arriesgada hipótesis y es que el C60 presentaba una forma estructural simétrica ( parecida a la de un balón de fútbol), y resulta muy importante obtener pruebas directas de la forma del objeto para que sea aceptado.
Tras años de investigación podemos ya conseguir grandes cantidades del fullereno.
e fútbol.
Las aplicaciones más fundamentales en el campo de la medicina.
En la medicina las aplicaciones más importantes son la lucha contra el SIDA del tipo VIH1 y 2 y contra el Cáncer esto sucede gracias a que el espacio que hay en los hexágonos y en los pentágonos es suficiente para que encimas relacionadas con el SIDA o el Cáncer quepan y se queden allí.
¿Qué es el hielo seco?
ResponderEliminarEl llamado “hielo seco” es dióxido de carbono en estado sólido, se llama así porque su aspecto es parecido al del hielo. Pero, mientras un cubito de hielo se funde convirtiéndose en agua, el dióxido de carbono sólido sublima, es decir, pasa directamente del estado sólido al estado gaseoso sin dejar ningún residuo de humedad.
Se obtiene industrialmente comprimiendo y enfriando el dióxido de carbono. Se fabrica en forma de gránulos, barras (pellets) o placas.
No debe colocarse en recipientes herméticos porque la expansión del gas puede provocar una explosión, se suele guardar en recipientes aislantes y porosos, las cajas de porexpan son las más adecuadas.
La temperatura de sublimación del dióxido de carbono es de – 78ºC, por lo que es difícil conservarlo, aún estando bien empaquetado no suele durar más de dos o tres días.
¿Cómo se manipula el hielo seco?
Hay que utilizar guantes ya que la baja temperatura a la que se encuentra puede producir una quemadura por congelación parcial. ¡Bajo ningún concepto lo colocaremos en la boca como si fuese un cubito de hielo!.
Hay que utilizarlo en lugares bien ventilados porque el dióxido de carbono es más denso que el aire y se puede acumular en la parte baja de la habitación sustituyendo al oxígeno necesario para respirar.
Podemos sacarlo del recipiente con una cuchara metálica, observando que se produce un sonido característico, debido al enfriamiento rápido del metal.
¿Para qué se utiliza el hielo seco?
La capacidad de refrigeración del hielo seco es mayor que la del hielo común por eso es muy útil en la refrigeración de alimentos, medicinas, frutas, etc. y además tiene la ventaja de no dejar residuos húmedos por lo que no favorece la proliferación de bacterias. El catering de los aviones se refrigera de esta manera. También se utiliza en sistemas de limpieza.
Al estar a una temperatura de -78 ºC, alrededor del hielo seco rápidamente condensa el vapor presente en el aire formando hielo (agua congelada). En la foto pueden verse finos hilos de hielo (agua en estado sólido) que van creciendo en su superficie.
La niebla que provoca la sublimación es utilizada en el cine y en espectáculos teatrales como efectos especiales.
En el laboratorio o en casa podemos realizar espectaculares experimentos con hielo seco, con ellos podemos estudiar las propiedades del dióxido de carbono.
FUTBOLENO
ResponderEliminarSe define como futboleno, fullereno o buckminsterfullereno a cada una de las moléculas constituidas por átomos de carbono en número par y superior a 32, de modo que cada carbono se une a otros tres para formar un poliedro cuyas caras son doce pentágonos y un número de hexágonos regulares, que posee un fuerte carácter aromático. Constituyen una tercera variedad alotrópica del carbono, con moléculas en número finito de átomos, a diferencia de las otras dos, grafito y diamante. Pueden encerrar en su interior átomos y combinarse con otros elementos en su superficie.
DESCUBRIMIENTO
El fullereno es fruto de las investigaciones realizadas en 1985 acerca de la estructura de las redes de carbono en el interior de las estrellas, llevadas a cabo por el británico Harold W. Kroto y en colaboración con los estadounidenses Robert F. Curl y Richard E. Smalley, por lo que fueron galardonados con el Premio Nobel de Química de 1996.
Este descubrimiento se consiguió al usar la máquina de Smalley que contenía un poderoso rayo láser que evaporaba una muestra de grafito, luego para conseguir que este compuesto se enfriara se le suministraba Helio. Como consecuencia de este proceso daba un compuesto de masa atómica 720, pero como solo habían suministrado carbono y helio entonces se pensó que este compuesto estaba formado por 60 átomos de carbono porque el helio es un elemento inerte. El pico de 720 era mucho más grande que el de los compuestos vecinos en el espectrómetro de masas y junto a que presentaba una estructura bastante estable ya que otros compuestos a ese mismo nivel de energía se fragmentaban, se pensó que este grupo de 60 átomos era muy estable. Pero los investigadores se encontraron ante un dilema y era que el espectrómetro de masas marcaba una clara evidencia de la existencia del C60 pero en cantidades pequeñas para estudiar su estructura. Después de varios días pensando se llegó a una arriesgada hipótesis y es que el C60 presentaba una forma estructural simétrica (parecida a la de un balón de fútbol), y resulta muy importante obtener pruebas directas de la forma del objeto para que sea aceptado.
Tras años de investigación podemos ya conseguir grandes cantidades del fullereno.
DATOS TÉCNICOS DEL FUTBOLENO
A continuación vamos a ver una serie de características generales que posee el Futboleno:
● Esta forma alotrópica del carbono presenta geometría similar a la de un balón de fútbol.
● Es un sólido negro en condiciones normales y presenta una densidad de 1.689 gr/cm3.
● Sus moléculas permanecen unidas por fuerzas débiles intermoleculares, por lo que es un cristal a temperatura ambiente.
● Muestra solubilidad en disolventes orgánicos y no en polares, como por ejemplo el agua.
● Es una combinación de 12 pentágonos y 20 hexágonos.
● Tiene capacidad de polimerizar.
APLICACIONES DEL FUTBOLENO
Las aplicaciones fundamentales son dos: una en el campo de la Medicina y otra en el campo de la Electrónica.
En la Medicina las aplicaciones más importantes son la lucha contra el SIDA del tipo VIH 1 y 2 y contra el cáncer. Esto sucede gracias a que el espacio que hay en los hexágonos y en los pentágonos es suficiente para que enzimas relacionadas con el SIDA o el cáncer quepan y se queden allí.
En el campo de la Electrónica no es el Futboleno propiamente dicho, sino que es el nanotubo ( pertenece a la familia de los fullerenos) que es un superconductor que se aplica a los chips y microprocesadores. Esto sucede por la alineación perfecta de sus átomos. También el Futboleno puede actuar de aislante ya que el carbono es un elemento que no conduce la electricidad.
ResponderEliminarInvestigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) han hallado evidencias de que la presencia de “cebollas de carbono” y otras grandes moléculas derivadas de los fullerenos (una forma de carbono esférica y estable) podría ser generalizada en el espacio. Se trata de las moléculas más complejas observadas hasta el momento y su hallazgo tiene importantes implicaciones para entender la físico-química circunestelar e interestelar, así como los procesos moleculares en las últimas etapas de la evolución de las estrellas.
El estudio, que combina observaciones astronómicas y física teórica, ha encontrado estas moléculas complejas en el entorno de dos nebulosas planetarias ricas en el fullereno más común (C60), lo que apunta a que su presencia puede ser más abundante de lo que se pensaba. “Las nebulosas planetarias -estrellas de masa baja en la etapa final de sus vidas- producen moléculas orgánicas que posteriormente expulsan al espacio, por lo que son fundamentales para comprender los procesos moleculares del medio interestelar en el que se forman estrellas y planetas y entender los procesos de formación de moléculas precursoras de la vida”, explica Aníbal García-Hernández, principal autor del artículo, que publica la revista Astronomy and Astrophysics Letters.
Los científicos habían especulado en el pasado con la idea de que los fullerenos, que pueden actuar como jaulas para otras moléculas y átomos, podrían haber llevado sustancias hasta la Tierra que habrían impulsado el comienzo de la vida. Las evidencias de esta teoría proceden del hecho de que los fullerenos C60 han sido encontrados en meteoritos portando gases extraterrestres. Sin embargo, “todo esto son especulaciones”, aclara García-Hernández.
Bandas difusas interestelares
El trabajo aporta también nuevas claves para entender el origen y composición de las bandas difusas interestelares (DIBs), uno de los fenómenos más enigmáticos en astrofísica. Dispersas por todo el espacio, las moléculas responsables de estas bandas atrapan parte de la luz visible emitida por las estrellas, que llega a nosotros amortiguada. Descubiertas hace 90 años, las bandas difusas interestelares están presentes en todas las direcciones del espacio (se conocen más de 400), son más intensas en aquellas zonas con abundante polvo interestelar y se caracterizan por atrapar parte de la luz visible emitida por las estrellas. De hecho, sabemos que existen porque, al observar el espectro lumínico visible emitido por una estrella, se detecta que ciertas longitudes de onda nos llegan amortiguadas. Los investigadores deducen entonces que algo se interpone entre la estrella y nosotros: las bandas difusas, llamadas así porque generan unas bandas de absorción características en las espectrografía de la estrella (algo así como su huella dactilar). Al estudiar el espectro óptico de las dos nebulosas planetarias, los investigadores encontraron que dos de las DIBs conocidas se mostraban especialmente intensas y que aparecía una nueva banda no conocida hasta el momento. “Los fullerenos en sus diversas manifestaciones (cebollas de carbono, cúmulos de fullerenos, o incluso especies complejas formadas por fullerenos y otras moléculas como hidrocarburos o átomos) podrían tener la clave para resolver el misterio de los DIBs”, sugiere García-Hernández.
“El siguiente paso es caracterizar todas las DIBs de estas nebulosas planetarias, así como sintetizar y caracterizar nuevas moléculas basadas en fullerenos y compararlas con los datos astronómicos”, añade Jairo Díaz-Luis, cofirmante del estudio. “Desentrañar el secreto de las DIBs nos permitiría entender de qué está compuesto el medio interestelar en todos los rincones del Universo”, concluye.
Alrededor de las nebulosas planetarias Tc-1 y M1-20, entre 600 y 2.500 años luz de la Tierra, un equipo de investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha hallado por primera vez evidencias de fullerenos complejos, denominados «cebollas de carbono», las moléculas más complejas observadas hasta el momento en el espacio exterior. Un hallazgo que tiene importantes implicaciones a la hora de entender la física y química del Universo y del origen y composición de las bandas difusas interestelares (DIBs), uno de los fenómenos más enigmáticos de la astrofísica.
ResponderEliminar«Los fullerenos son moléculas tridimensionales estables y muy resistentes formadas en exclusiva por átomos de carbono. Los más comunes son C60 y C70. Los fullerenos C60 presentan unos patrones de hexágonos y pentágonos que se asemejan al diseño de un balón de fútbol, y los C70, al de una pelota de rugby. Los que hemos localizado son fullerenos enormes, multicapas complejas con C60 dentro de C240 y de C540», explica Aníbal García-Hernández, uno de los investigadores de este equipo y autor principal del estudio que se acaba de publicar enAstronomy and Astrophysics Letters.
Considerados la tercera forma de carbono (tras el grafito y el diamante), los fullerenos recibieron este nombre en honor al arquitecto Richard Buckmister Fuller, creador de la cúpula geodésica, y fueron descubiertos hace 25 años en laboratorio, lo que valió el premio Nobel de Química a los profesores Richard Smalley y Harry Kroto. Pero no ha sido hasta hace hace apenas un par de años cuando el telescopio Spitzer de la NASA detectó las primeras pruebas de su existencia cerca de nebulosas planetarias de nuestra Vía Láctea.
Las nebulosas planetarias están compuestas por restos de estrellas de masa baja o intermedia (hasta ocho veces la masa del Sol) que se van despojando de sus capas exteriores de gas y polvo conforme envejecen. El mismo proceso por el que pasará nuestro astro rey dentro de unos 5.000 millones de años, una pérdida de masa que enriquece el espacio interestelar con nuevas moléculas y compuestos. «Las nebulosas planetarias producen moléculas orgánicas que acaban expulsando al espacio, y que resultan fundamentales para comprender los procesos moleculares del medio interestelar en el que se forman las estrellas y planetas, y además para entender los procesos de formación de moléculas precursoras de la vida», señala García Hernández.
Y es que este nuevo descubrimiento ahonda en una de las teorías más atrevidas de estos últimos años: la posibilidad de que los fullerenos se comporten como «jaulas transportadoras» de otras moléculas y átomos y que sean, por lo tanto, los responsables de haber llevado a la Tierra sustancias capaces de impulsar el inicio de la vida. Una hipótesis que se sustenta en el hecho de que se han encontrado fullerenos en el interior de meteoritos, y que esos fullerenos transportaban gases extraterrestres. Además, en otros experimentos ya se haya conseguido atrapar una molécula de agua dentro de un fullereno C60.
Cuanto más grandes y complejos sean los fullerenos, como los hallados ahora por el equipo del IAC, más estables y difíciles de destruir resultan, y más posibilidades tienen de llevar otras moléculas en su interior y de sobrevivir indefinidamente en el espacio. Auténticas semillas de vida repartidas por el Universo y dispuestas a llover sobre los planetas.
«El hallazgo de fullerenos y cebollas de carbono cerca de viejas estrellas da paso a la excitante posibilidad de que otras formas de carbono sean habituales en el espacio. Algo que implicaría que los procesos físicos básicos que dan origen a la vida, tal cual la conocemos y basada en el carbono, podrían ser más comunes de lo que creíamos. Lo que nos sugiere que podría crearse vida en cualquier rincón del Universo. No obstante, hay que aclarar que, por el momento, no son más que especulaciones», precisa el investigador del IAC.