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Propiedades químicas del carbono
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El carbono
es único en la química porque forma un número de compuestos mayor que la suma
total de todos los otros elementos combinados. Con mucho,
el grupo más grande de estos compuestos es el constituido por carbono e hidrógeno.
Se estima que se conoce un mínimo de 1.000.000 de compuestos orgánicos y este
número crece rápidamente cada año. Aunque la clasificación no es rigurosa, el
carbono forma otra serie de compuestos considerados como inorgánicos, en un
número mucho menor al de los orgánicos. El carbono
elemental existe en dos formas alotrópicas cristalinas bien definidas:
diamante y grafito. Otras formas con poca cristalinidad son carbón vegetal,
coque y negro de humo. El carbono químicamente puro se prepara por
descomposición térmica del azúcar (sacarosa) en ausencia de aire. Las
propiedades físicas y químicas del carbono dependen de la estructura
cristalina del elemento. La densidad fluctúa entre 2.25 g/cm³ (1.30
onzas/in³) para el grafito y 3.51 g/cm³ (2.03 onzas/in³) para el diamante. El
punto de fusión del grafito es de 3500ºC (6332ºF) y el de ebullición
extrapolado es de 4830ºC (8726ºF). El carbono elemental es una sustancia
inerte, insoluble en agua, ácidos y bases diluidos, 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.
De los halógenos sólo el flúor reacciona con el carbono elemental. Un gran
número de metales se combinan con el elemento a temperaturas elevadas para
formar carburos. Con el
oxígeno forma tres compuestos gaseosos: monóxido de carbono, CO, dióxido de
carbono, CO2, y subóxido de carbono, C3O2.
Los dos primeros son los más importantes desde el punto de vista industrial.
El carbono forma compuestos de fórmula general CX4 con los
halógenos, donde X es flúor, cloro, bromo o yodo. A temperatura ambiente el
tetrafluoruro de carbono es gas, el tetracloruro es un líquido y los otros
dos compuestos son sólidos. También se conocen tetrahalogenuros de carbono
mixtos. Quizá el más importante de ellos es el diclorodifluorometano, CCl2F2
llamado freón. El carbono
y sus compuestos se encuentran distribuidos ampliamente en la naturaleza. Se
estima que el carbono constituye 0.032% de la corteza terrestre. 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. Grandes
cantidades de carbono se encuentran en forma de compuestos. El carbono está
presente en la atmósfera en un 0.03% por volumen como dióxido de carbono.
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, alfalto y betún. Los depósitos de gas natural
contienen compuestos formados por carbono e hidrógeno. 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 crisoles 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. Los
compuestos de carbono tienen muchos usos. El dióxido de carbono se utiliza en
la carbonatación de bebidas, en extintores de fuego y, en estado sólido, como
enfriador (hielo seco). El monóxido de carbono se utiliza como agente
reductor en muchos procesos metalúrgicos. El tetracloruro de carbono y el
disulfuro de carbono son disolventes industriales importantes. El freón se
utiliza en aparatos de refrigeración. El carburo de calcio se emplea para
preparar acetileno; es útil para soldar y cortar metales, así como para
preparar otros compuestos orgánicos. Otros carburos metálicos tienen usos
importantes como refractarios y como cortadores de metal. Efectos del carbono sobre la saludEl carbono elemental es de una toxicidad muy baja. Los datos presentados aquí de peligros para la salud están basados en la exposición al negro de carbono, no carbono elemental. La inhalación continuada de negro de carbón puede resultar en daños temporales o permanentes a los pulmones y el corazón.Se ha encontrado pneumoconiosis 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.Carcinogenicidad: El
negro de carbón ha sido incluído en la lista de la Agencia Internacional de
Investigación del Cáncer (AIIC) dentro del grupo 3 (agente no
clasificable con respecto a su carcinogenicidad en humanos). Efectos ambientales
del carbono No
se tiene constancia de que el carbono tenga efectos negativos sobre el medio
ambiente. Volver
a la tabla periódica. |
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