Carbono

Definición de carbono

sustantivo
plural: carbonos
carbono, /ˈkɑɹbən/

(bioquímica) Elemento químico de número atómico 6, que se encuentra ampliamente distribuido formando compuestos orgánicos cuando se combina con hidrógeno, oxígeno, etc.

Etimología: Latín carbō («carbón vegetal», «carbón»). Símbolo: C

Descripción general

El carbono es uno de los elementos químicos que se encuentran en la naturaleza. Un elemento químico se refiere a la sustancia pura de un tipo de átomo. En la actualidad, 94 son elementos naturales mientras que 24 son sintéticos. El carbono es uno de los elementos más comunes en los seres vivos, junto con el oxígeno, el hidrógeno y el nitrógeno.

Propiedades del carbono

El carbono es el sexto elemento de la tabla periódica. Su peso atómico es de 12,011. Su símbolo es C. Su punto de sublimación 3642 °C. El carbono es un no metal. Su número atómico es 6. Pertenece al grupo 14 de la tabla periódica. Puede presentarse como átomo o como elemento puro. Según la configuración estructural, los alótropos del carbono varían morfológicamente. Por ejemplo, el grafito es opaco y negro, mientras que el diamante es transparente. El carbono es tetravalente, es decir, tiene una valencia de cuatro electrones. Puede formar tantos compuestos que se le conoce como el rey de los elementos.

Descubrimiento del carbono

El carbono es un no metal poliatómico, a veces considerado un elemento metaloide. Fue descubierto por primera vez por egipcios y sumerios (3750 a.C.)1 pero fue reconocido por primera vez como elemento por Antoine Lavoisier (1789)2.

Sustancias que contienen carbono

El carbono es uno de los elementos más abundantes de la Tierra. Tiene tres isótopos naturales: Carbono-12, Carbono-13 y Carbono-14. El carbono puede interactuar con otros átomos de carbono y formar alótropos. También puede interactuar con átomos o grupos de átomos de diferentes elementos para formar compuestos. Los compuestos que contienen carbono pueden clasificarse como orgánicos o inorgánicos.

Los isótopos

Los isótopos se refieren a cualquiera de las dos o más formas de un mismo elemento. Tienen el mismo número de protones pero difieren en el número de neutrones en sus núcleos. Por lo tanto, difieren en el número de masa atómica. Sin embargo, presentan propiedades químicas casi idénticas. Los isótopos del carbono que se producen de forma natural son el carbono-12, el carbono-13 y el carbono-14. El carbono-12 y el carbono-13 son isótopos estables. El carbono 14 es un radioisótopo, es decir, un isótopo radiactivo. Un radioisótopo se descompone en otros elementos mediante un proceso denominado desintegración radiactiva. El proceso se produce cuando el núcleo atómico inestable del radioisótopo pierde energía emitiendo radiación. El carbono 14 es un emisor beta con una vida media de unos 5.715 años. Se utiliza ampliamente como trazador en el estudio de diversos aspectos del metabolismo. Este isótopo natural procedente del bombardeo de rayos cósmicos puede utilizarse para datar reliquias que contengan materiales carbonosos naturales. El carbono-11 es un isótopo sintético, producido por el ciclotrón. Es un radioisótopo del carbono emisor de positrones con una vida media de 20,3 minutos que se utiliza en la tomografía emisora de positrones.

Alótropo

Un alótropo de un elemento se refiere a cualquiera de las múltiples sustancias formadas por un solo tipo de elemento. Sin embargo, los alótropos pueden diferir en cuanto a su estructura. Por ejemplo, el carbón, el grafito y el diamante son alótropos del carbono. Aunque están formados por un solo tipo de elemento, que es el carbono, difieren en sus propiedades físicas. Por ejemplo, el grafito es opaco mientras que el diamante es transparente. El grafito es blando, mientras que el diamante se considera la sustancia más dura que existe en la naturaleza. El grafito es un buen conductor eléctrico, mientras que el diamante no lo es. Sin embargo, los alótropos no son compuestos sino elementos puros.

Compuestos orgánicos

Los compuestos orgánicos se definen inicialmente como aquellas sustancias producidas únicamente por organismos vivos. Sin embargo, esta definición se consideró posteriormente errónea, ya que hay sustancias que pueden ser producidas tanto por seres vivos como por seres inanimados. Así, finalmente se definió un compuesto orgánico como «aquel que contiene carbono unido covalentemente a otros átomos», especialmente carbono-carbono (C-C) y carbono-hidrógeno (C-H) (como en los hidrocarburos). Hay muchas formas de clasificar los compuestos orgánicos. Una de ellas se basa en cómo se sintetizan. Un compuesto orgánico natural (o simplemente natural) es aquel que se produce de forma natural, por ejemplo, por las plantas o los animales. Un compuesto orgánico sintético (o compuesto sintético) es un compuesto orgánico que se prepara mediante manipulaciones químicas (reacciones químicas). Ejemplos de compuestos orgánicos naturales son los azúcares, las enzimas, las hormonas, los lípidos, los antígenos, los ácidos grasos, los neurotransmisores, los ácidos nucleicos, las proteínas, los péptidos, los aminoácidos, las vitaminas, las lectinas, algunos alcaloides y los terpenoides, etc. Ejemplos de compuestos orgánicos sintéticos son los polímeros sintéticos como los plásticos y los cauchos.

Compuestos inorgánicos

Una descripción general de un compuesto inorgánico es aquel que carece de átomos de carbono y arcaicamente, no producido por un ser vivo. Posteriormente, se define como un compuesto que carece de enlaces covalentes C-C y C-H. Algunos de los compuestos que contienen carbono identificados como inorgánicos son los carbonatos, cianuros, cianatos, carburos, tiocianatos, monóxido de carbono y dióxido de carbono.

Ciclo del carbono

El carbono es el cuarto elemento más abundante en el Universo, después de los elementos hidrógeno, helio y oxígeno. En cuanto a la corteza terrestre, el carbono es el 15º elemento más abundante. Por lo tanto, el carbono circula ampliamente y se convierte de una forma a otra. El ciclo del carbono es uno de los ciclos biogeoquímicos que se dan en la Tierra. El carbono circula por la litosfera, la hidrosfera y la atmósfera.

En la atmósfera, el carbono existe principalmente en forma de dióxido de carbono y metano. Estos dos son los principales factores responsables del efecto invernadero. El dióxido de carbono se considera un importante gas de efecto invernadero, más que el metano. La concentración de dióxido de carbono en la atmósfera ha aumentado a lo largo de los años y uno de los principales factores que han provocado este aumento son las actividades humanas, por ejemplo, la combustión de combustibles fósiles, la fabricación de hormigón, las deforestaciones, etc.

En condiciones terrestres, la cantidad de carbono es relativamente constante. El carbono se produce y se almacena en los organismos (aproximadamente 500 gigatoneladas de carbono) y en los suelos (unas 1500 gigatoneladas de carbono). El carbono orgánico es utilizado por los organismos vivos, especialmente por los fotoautótrofos. Los organismos fotoautótrofos, como las plantas y las cianobacterias, utilizan el dióxido de carbono como un importante reactivo para producir azúcares mediante la fotosíntesis. Dado que los seres vivos están formados por compuestos basados en el carbono, al morir se descomponen en compuestos más pequeños y sencillos. Los organismos vivos también excretan o segregan material que se considera materia orgánica. Una materia orgánica es cualquiera de los compuestos basados en el carbono que se encuentran en la naturaleza. Esta materia orgánica procedente de los seres vivos pasa a formar parte del medio ambiente. Así, la materia orgánica abunda en el ecosistema, por ejemplo, en el ecosistema del suelo. Se traslada al suelo o al agua corriente, donde luego sirve como fuente de nutrición para los organismos vivos.
Además de estas fuentes biogénicas, el dióxido de carbono se produce a partir de otras fuentes naturales como los volcanes, las aguas termales y los géiseres. Los volcanes, en particular, emiten entre 0,2 y 0,3 mil millones de toneladas de dióxido de carbono al año. Las rocas carbonatadas disueltas en agua y los ácidos también son una fuente de dióxido de carbono. El dióxido de carbono se disuelve en diversas masas de agua a presiones superiores a 5,1 atm. Vuelve a la atmósfera en forma de gas cuando las presiones descienden.

Importancia biológica

El carbono se considera a menudo la base de la vida en la Tierra debido a sus propiedades químicas. En el cuerpo humano, es el segundo elemento más abundante en masa, después del oxígeno. El carbono constituye aproximadamente el 18,5% del cuerpo humano adulto.

Ver también

• Enlace covalente enlace
• Compuesto orgánico
• Materia orgánica
• Compuesto inorgánico

Referencia