ELEMENTOS QUÍMICOS

Carbono
C
6
posición  Historia
 Abundancia
 Estructura
 Propiedades
 Preparación
 Usos
 Isótopos


Configuración Electrónica

1s22s2p2
Tabla de Configuraciones Electrónicas


Propiedades

Podemos encontrar el carbono en tres variedades alotrópicas: diamante, grafito y carbono amorfo que son sólidos con puntos de fusión sumamente altos y son 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. En el diamante, una de las sustancias más duras conocidas, cada átomo se vincula a otros cuatro átomos en una estructura tridimensional. Es incoloro y no conduce la electricidad.

Los diamantes suelen tener un leve tono amarillento y la presencia de algunas “impurezas” le da unos ligeros tonos rosado, azul, rojo, verde que son muy apreciados en joyería. Los diamantes imperfectos suelen utilizarse en la construcción de herramientas de corte y también para cortar y pulir otras piedras.

El diamante, a 800ºC , arde en el oxígeno puro produciendo dióxido de carbono. Resulta posible fabricar diamantes artificiales sometiendo carbón a altas temperarturas y presiones , pero los diamantes así obtenidos son muy pequeños y el coste de producción es excesivamente elevado.

El grafito se encuentra muy difundido en la Naturaleza y estructuralmente consiste en capas planas de átomos organizados hexagonalmente que se unen débilmente unas a otras. Es una sustancia blanda, untuosa, de color negro brillante.

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. Mezclado con arcilla es el principal constituyente de las minas de los lápices.

El carbono amorfo se caracteriza por un grado muy bajo de cristalinidad. El carbono amorfo puro puede obtenerse calentando azúcar purificada a 900ºC en ausencia de aire. El punto de fusión del grafito es 3.925ºC y el del diamante 3.823ºC. Las densidades son 2,25 y 3,51 kg/m³ respectivamente.

Si se disuelve una pequeña proporción de carbono en el hierro fundido obtenemos el acero. La configuración electrónica del carbono explica sus elevadas posibilidades de combinación consigo mismo y con otros elementos dando lugar a una cantidad tal de compuestos que requieren un estudio específico en lo que llamamos la química del carbono.

Su reacción con el hidrógeno a elevada temperatura produce metano:

C + 2H2 = CH4

A temperaturas ordinarias el carbono se caracteriza por su baja reactividad. A altas temperaturas reacciona directamente con la mayoría de los metales para formar carburos, y con el oxígeno para formar monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO2 ).

El carbono en forma de coque se usa para quitar oxígeno a minerales de óxidos metálicos a fin de obtener el metal puro. El carbono también forma compuestos con la mayoría de los elementos no metálicos, aunque algunos de estos, como el tetracloruro de carbono (CCl4 ) deben ser obtenidos indirectamente.

En 1.985, los científicos vaporizaron grafito para producir una forma estable de la molécula de carbono que consiste en 60 átomos de carbono en forma esférica, parecida a un balón de fútbol.

[FULLERENO]
Fullereno

La molécula se llamó buckminsterfullereno o fullereno (abreviado familiarmente como “buckyball”) en honor de R. Buckminster Fuller, su descubridor. La molécula podría ser común en el polvo interestelar.

Valores de las Propiedades

Masa Atómica 12,0107 uma
Punto de Fusión 3800 K
Punto de Ebullición 5100 K
Densidad 3513 kg/m³
Dureza (Mohs) 0,8 (grafito)
Potencial Normal de Reducción + 0,52 V CO | C solución ácida
Conductividad Térmica 1,59 J/m s ºC
Conductividad Eléctrica 0,7 (mOhm.cm)-1
Calor Específico 689,70 J/kg·K
Calor de Vaporización 355,8 kJ/mol
Calor de Atomización 717,0 kJ/mol de átomos
Estados de Oxidación -4, -3, -2, -1, +1, +2, +3 , +4
1ª Energía de Ionización 1086,4 kJ/mol
2ª Energía de Ionización 2352,6 kJ/mol
3ª Energía de Ionización 4620,4 kJ/mol
Afinidad Electrónica 153,9 kJ/mol
Radio Atómico 0,914 Å
Radio Covalente 0,77 Å
Radio Iónico C-4 = 2,60 Å
C+4 = 0,15 Å
Volumen Atómico 4,58 cm³/mol
Polarizabilidad 1,8 ų
Electronegatividad (Pauling) 2,55

 

Resumen de Reactividad

Con aire: Vigorosa; flecha CO2
Con H2O: No reacciona
Con HCl 6M: No reacciona
Con HNO3 15M: Suave; con calor flecha C6(COOH)6
Con NaOH 6M: No reacciona


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