INVESTIGACION. EL CARBON

INTRODUCCION:

El carbono es un elemento único en la naturaleza ya que tiene la cualidad de formar un número muy grande de compuestos, característica que no presentan el resto de elementos que existen en nuestro entorno. Se encuentra libre en la corteza terrestre en diferentes formas alotrópicas y también formando compuestos presentes en diversos minerales como caliza, dolomita, yeso, mármol, carbonatos, entre otros. En la atmósfera podemos hallarlo en el dióxido y monóxido de carbono.

Una característica importante del carbono es la extensa variedad de compuestos que forma cuando se combina conhidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros elementos, que son la base principal de la composición de todos los seres vivos, animales y vegetales, razón por la que se les llama compuestos orgánicos.

Una fuente para la obtención de compuestos orgánicos es el petróleo debido a  la gran cantidad de derivados que se pueden extraer de la mezcla de éste con el carbono, además de la amplia gama de aplicaciones que tienen en la rama energética, textil y farmacéutica.

ALOTROPOS:

Los átomos de elementos puros pueden enlace químico entre sí en más de una vía, permitiendo que el elemento puro que existe en las estructuras múltiples (arreglos espaciales de los átomos), conocida como alótropos, que se diferencian en sus propiedades. Por ejemplo, el carbono se puede encontrar como el diamante, que tiene una estructura tetraédrica alrededor de cada átomo de carbono, grafito, que tiene capas de átomos de carbono con una estructura hexagonal apilados uno encima del otro; grafeno, que es una sola capa de grafito que se increíblemente fuerte; fullerenos, que tienen forma casi esférica, y nanotubos de carbono, que son los tubos con una estructura hexagonal (aunque estas pueden variar de unos a otros en las propiedades eléctricas). La capacidad de un elemento que existe en una de las muchas formas estructurales que se conoce como 'alotropía.

Alotropos	punto de fusion	punto de ebullicion	conducti- vidad	solubili- dad	dureza	estado fisico	densidad
diamante	3823k	no tiene punto de ebullición	excelente conductor	insoluble	10, segun la escala de Friederich Mohs	solido	0,2 g es el quilate métrico. Otra unidad utilizada es el punto, igual a 0,01 quilates. Así, una piedra de 82 puntos pesaría 0,82 quilates..
grafito	3800k	5100k	buen conductor	insoluble	varia	solido	2,09 a 2,23 g/cm3
carbono amorfo	4000k	5103k	no es conductor	solo en sustancias de tipo covalente puro	0.76 Mohs	solido	2267 kg/m3
fullereno	no se conoce	no se conoce	es mal conductor	soluble	0.8 mhos	solido	1.68 kg/m3
lonsda-leite	3823	no tiene	mal conductor	insoluble	8 mhos	solido	3.516 kg/ m3

Estructura molecular de los alótropos:

DIAMANTE:

GRAFITO:

CARBONO AMORFO:

FULLERENO:

LONSDALEITE

EL CARBONO PROPIEDADES QUIMICAS.

Una de las propiedades de los elementos no metales como el carbono es por ejemplo que los elementos no metales son malos conductores del calor y la electricidad. El carbono, al igual que los demás elementos no metales, no tiene lustre. Debido a su fragilidad, los no metales como el carbono, no se pueden aplanar para formar láminas ni estirados para convertirse en hilos.

El estado del carbono en su forma natural es sólido (no magnético). El carbono es un elmento químico de aspecto negro (grafito) Incoloro (diamante) y pertenece al grupo de los no metales. El número atómico del carbono es 6. El símbolo químico del carbono es C. El punto de fusión del carbono es de grados Kelvin o de -273,15 grados celsius o grados centígrados. El punto de ebullición del carbono es de grados Kelvin o de -273,15 grados celsius o grados centígrados.

Nombre:

Carbono

Número atómico: 
6

Valencia:  
2,+4,-4

Estado de oxidación: +4

Electronegatividad: 
2,5

Radio covalente (Å): 
0,77

Radio iónico (Å): 
0,15

Radio atómico (Å): 
0,914

Configuración electrónica: 
1s22s22p2

Primer potencial de ionización (eV): 
11,34

Masa atómica (g/mol): 
12,01115

Densidad (g/ml): 
2,26

Punto de ebullición (ºC): 
4830

Punto de fusión (ºC): 
3727

hidrocarburos:

Los átomos de carbono se enlazan químicamente entre sí formando largas cadenas lineales o ramificadas, que van desde unos cuantos átomos hasta miles de ellos o  bien anillos de todos los tamaños; debido a esta característica se considera al carbono, único en la naturaleza, lo que le permite formar una inimaginable cantidad de compuestos; a esta propiedad del carbono se conoce como concatenación.

Como se ha mencionado, los átomos de carbono al combinarse químicamente ya sea entre sí o con átomos de otros elementos siempre van a formar cuatro enlaces,generalmente covalentes. Los enlaces carbono-carbono pueden ser simples, dobles o triples.

En las fórmulas desarrolladas de los compuestos orgánicos los átomos de C invariablemente tendrán cuatro enlaces representados mediante líneas; por otro lado, el átomo de hidrógeno al combinarse químicamente sólo puede formar un enlace que se representa con una sola línea; lo anterior puede corroborarse con la siguiente representación:

El siguiente esquema muestra un panorama general de la clasificación de hidrocarburos (compuestos orgánicos formados únicamente por átomos de hidrogeno y carbono).

Aromáticos:
Son HC cíclicos que contienen la estructura básica del benceno, C₆H₆. Las siguientes son distintas representaciones del benceno. 

 Hidrocarburos Saturados:

 Los HC saturados son aquellos compuestos que tienen el máximo de átomos de hidrógeno en su estructura molecular, es decir están saturados de hidrógeno, estos compuestos solamente presentan enlaces sencillos:  C-C  ó  C-H, los HC saturados también son llamados Alcanos o parafinas; el siguiente es un ejemplo de una estructura de hidrocarburo saturado

Hidrocarburos Insaturados:

Los HC insaturados son aquellos compuestos que tienen al menos un enlace doble o triple entre los átomos de carbono que los forman; debido a que los átomos de carbono al unirse entre sí con enlaces múltiples agotan las posibilidades de enlazarse con el hidrógeno. La cantidad de átomos de hidrógeno que tienen los HC insaturados es siempre menor a la de los saturados de igual número de átomos de C. De esta forma, los HC saturados se subdividen en Alquenos y Alquinos. Las siguientes representaciones son ejemplos de HC insaturados.

Alcanos: 

  

Son aquellos HC que sólo presentan enlaces covalentes simples, pueden ser cadenas abiertas o cerradas, ramificadas o lineales.

 Los alcanos son HC saturados, cuya fórmula general es: C_nH_2n+2, para cadenas abiertas, ya sea lineales o ramificadas. Si la estructura es cíclica la fórmula general es: C_nH_2n.

Fórmulas desarrolladas y semi desarrollada de Hexano, alcano de cadena abierta sin ramificaciones, de fórmula condensada C₆H₁₄.

  

 Alquenos:       

Son HC que en su composición tienen menos átomos de hidrógeno que el alcano del mismo número de carbonos, y en su estructura se encuentra por lo menos unenlace doble, también son llamados olefinas.

Alquinos: Son HC que en su estructura se encuentra por lo menos un enlace triple, también son llamados acetilénicos.

Los alquinos son HC insaturados y su fórmula general es C_nH_2n-2 para cadenas abiertas, ya sea lineales o ramificadas.

compuestos inorganicos formados por el carbono

5 Ejemplos de Sales Binarias:

  

Carburo de calcio: CaC2

Carburo de aluminio: Al4C3

Carburo de hierro: Fe3C

Carburo de francio: Fr4C

Carburo de sodio: Na4C

sales Terciarias 

HNO3 + NaOH ------- NaNO3 +h2O

H2SO3 + Ba(OH)2 --------- BaSO3 + 2 H2O

H3PO4 + Al(OH)3 --------- AlPO4 + 3H2O

3 H2CO3 +2 Fe(OH)3 ---------- Fe2(CO3)3 + 6 H2O

2 HClO4 + Ca(OH)2 ------------ Ca( ClO4 )2 + 2 H2O
 

Referencias:

Paginas de internet: 

http://portalacademico.cch.unam.mx/alumno/quimica2/u2/carbono_alimentos/hidrocarburos

wikipedia.com