El Carbono

1.5 El carbono

Tal vez la principal característica del átomo de carbono, como base para la amplia gama de compuestos orgánicos, es su capacidad para formar enlaces estables con otros átomos de carbono, con lo cual es posible la existencia de compuestos de cadenas largas de carbonos a los que pueden además unirse otros bioelementos.

Símbolo del carbono  C, Z= 6 ( 6 protones, 6 electrones)

Grupo IVA, Periodo 2

Distribución electrónica 1S² 2S² 2P²

                                                                                                   

1.5.1 Fuentes naturales de carbono

El carbono es un elemento ampliamente difundido en la naturaleza, aunque sólo constituya aproximadamente el 0,08% de los elementos presentes en la litosfera, la atmósfera y la hidrosfera. En la corteza terrestre, se encuentra principalmente en forma de carbonatos de calcio o magnesio. En la atmósfera lo encontramos principalmente como gas carbónico (CO2) y monóxido de carbono (CO).

El carbono se conoce desde la antigüedad. Los egipcios obtenían carbón de leña de forma similar a la actual. El término carbono procede del latín carbo que significa carbón de leña.

Se encuentra puro en la naturaleza en tres variedades alotrópicas: diamante, grafito y carbono amorfo, que son sólidos con puntos de fusión sumamente altos e insolubles en todos los disolventes a temperaturas ordinarias. Las propiedades físicas de las tres formas difieren ampliamente a causa de las diferencias en la estructura cristalina.

n Grafito: la palabra grafito procede del griego graphein que significa escribir. El grafito se encuentra muy difundido en la naturaleza. Es una sustancia blanda, untuosa, de color negro

brillante.

Debido a ello el grafito se utiliza como lubricante, como aditivo para aceite de motores y

en la fabricación de minas para lápices. El grafito es buen conductor de la corriente eléctrica, resiste a la acción de muchos reactivos químicos y es bastante estable frente al calor. Por todas estas propiedades es utilizado para fabricar electrodos y crisoles así como en algunos procesos de

galvanoplastia

n Diamante: su nombre proviene de la palabra latina adamas cuyo significado es invencible, el

diamante es una de las sustancias más duras que se conoce.Es incoloro, no conduce la electricidad, es más denso que el grafito y tiene el punto de fusión más elevado que se conoce de

un elemento (cerca de 3.823 °C)

n Carbono amorfo: se caracteriza por un grado muy bajo de cristalinidad. Puede obtenerse calentando azúcar purificada a 900 °C en ausencia de aire.

Otras fuentes de carbono son los combustibles fósiles, como el carbón, el gas natural y el petróleo, originados a partir de restos animales y vegetales en un proceso que abarca millones de años. Dependiendo de la edad geológica, el carbón se encuentra como:

— Hulla: posee de 70 a 90% de carbono y llega a tener un 45% de materias volátiles. De la hulla, por destilación en ausencia de aire, se obtienen: gases combustibles (denominados también de

alumbrado), gases amoniacales, alquitrán y un 20% de coque. Destilando el alquitrán se separa una gama enorme de productos que tienen aplicación como disolventes, colorantes, plásticos, explosivos

y medicinas.

— Antracita: material rico en carbono (98%), posee de 5 a 6% de materias volátiles y una alta potencia calorífica.

1.5.2 capacidad de enlace del carbono

La configuración electrónica del carbono explica sus elevadas posibilidades de combinación consigo mismo y con otros elementos, dando lugar a una gran cantidad de compuestos. El carbono en los compuestos orgánicos es tetravalente es decir forma cuatro enlaces, pero para esto debe modificar su estado fundamental a excitado

Tipos de hibridaciones

Hibridación tetragonal (sp³)

Se mezcla el orbital  2s con los 3 orbitales(2P) resultando 4 orbitales híbridos ((sp³). 

Los orbitales híbridos se ubican hacia los vértices de un tetraedro separados en angulo de 109,5°

Este tipo de hibridación lo adopta el carbono cuando forma enlace sencillos carbono-carbono

Hibridación trigonal (sp²)

Se mezcla el orbital  2s con los 2 orbitales(2P) resultando 3 orbitales híbridos ((sp³). 

Los orbitales híbridos se ubican hacia los vértices de un triangulo equilatero separados en agulo de 120° 

El orbital que no se mezcla se denomina Ppuro y se ubica perpendicular al plano de los  sp²

Este tipo de hibridación lo adopta el carbono cuando forma enlace doble carbono-carbono

Hibridación digonal (sp) 

Se mezcla el orbital  2s con  1 orbitale (2P) resultando 2  orbitales híbridos (sp). 

Los orbitales híbridos se ubican en un mismo plano separados en agulo de 180°

En esta hibridación quedan dos orbitales Ppuros los cuales se ubican perpendicular al plano de los sp

Este tipo de hibridación lo adopta el carbono cuando forma enlace triple carbono-carbono