Carbono

Una pequeña introducción al maravilloso elemento Carbono con algunos datos interesantes. No viene incluido el Grafeno.

1. EL CARBONO
QUÍMICA ORGÁNICA
Docente: MAI Rita Schulz N.

2. El Carbono

3. ¿QUÉ ES EL CARBÓN?

 Materia sólida,
ligera, negra y muy
combustible, que
resulta de la
destilación o de la
combustión
incompleta de la
leña o de otros
cuerpos orgánicos.

4. Propiedades
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.

5. Propiedades
El estado del carbono en su forma natural es sólido
(no magnético). El carbono es un elemento 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
diamante: 3823 KGrafito: 3800 K grados Kelvin o de -
272,15 grados celsius o grados centígrados. El punto
de ebullición del carbono es de grafito: 5100 K
grados Kelvin o de -272,15 grados celsius o grados
centígrados.

6. Propiedades
En cuanto a la posición donde encontrar
el carbono dentro de la tabla periódica
de los elementos, el carbono se
encuentra en el grupo 14 y periodo 2. El
carbono tiene una masa atómica de
12,0107 umas.

7. Propiedades químicas

8. Propiedades
Del grupo 14 únicamente se considera no
metal al carbono.
Forma dos óxidos, el CO
2 y el CO
El CO
2 es un óxido ligeramente ácido y
ligeramente soluble en agua, lo que lo
hace atractivo para la fabricación de
bebidas carbonatadas. Pero sin duda, su
propiedad más importante es la
absorción de radiación IR.

9. Propiedades
Casi la mitad del CO
2 que se produce se
utiliza para refrigerar y el resto para
preparar bebidas carbonatadas.
El Co se forma al quemar carbón y otros
combustibles con defecto de oxígeno.
En la naturaleza son abundantes los
minerales con el anión carbonato como
la calcita, la magnesita y otros.

10. Propiedades
Se une químicamente con otros elementos
para formar compuestos inorgánicos, como
carburos (CaC
2), óxidos (CO
2) y sales
(Na
2CO
3); pero también forma una inmensa
gama de compuestos orgánicos también
llamados compuestos del carbono, los cuales
forman parte de las estructuras de los
organismos vegetales y animales, los que a su
vez son la fuente principal de la alimentación
humana.

11. Propiedades
La configuración electrónica del carbono es
[He]2s
2
2p
2
o 1s
2
2s
2
2p
2
.
El radio medio del carbono es de 70 pm, su
radio atómico o radio de Bohr es de 67 pm,
su radio covalente es de 77 pm y su radio de
Van der Waals es de 170 pm. El carbono
tiene un total de 6 electrones cuya
distribución es la siguiente: En la primera
capa tiene 2 electrones y en la segunda
tiene 4 electrones.

14. Usos del Carbono
El carbono es el cuarto elemento más abundante
en el universo

15. Usos
El uso principal de carbono es en forma
de hidrocarburos, principalmente gas
metano y el petróleo crudo. El petróleo
crudo se utiliza para producir gasolina y
queroseno a través de su destilación.

16. Usos
El grafito, una forma de carbono, se
combina con arcilla para hacer el
principal componente de los lápices. El
grafito se utiliza también como un
electrodo en la electrólisis, ya que es
inerte (no reacciona con otros productos
químicos).

17. Usos
El grafito se utiliza también como
lubricante, como pigmento, como un
material de moldeo en la fabricación de
vidrio y como moderador de neutrones
en los reactores nucleares.

18. Sobre el grafito
Cada átomo de carbono se une por
enlace covalente sólo a tres átomos de
carbono, formando capas de hexágonos
esas capas se unen entre sí por fuerzas
más débiles. Así, unas capas se pueden
deslizar contra otras. Es además, un buen
conductor eléctrico que se emplea como
electrodo (en procesos electrolíticos o en
pilas convencionales)

19. Usos
El carbón, otra forma de carbono, se utiliza
en obras de arte y para asar a la parrilla (por
lo general en una barbacoa). El carbón
activado (otra forma de carbono) se utiliza
como un absorbente o adsorbente en
muchos filtros. Estos incluyen máscaras de
gas, purificadores de agua y campanas
extractoras de cocina. También puede ser
utilizada en medicina para eliminar toxinas,
gases o venenos del sistema digestivo, por
ejemplo en los lavados de estómago.

20. El lápiz de grafito
Fue inventado
en 1564,
cuando se
descubrió en
Inglaterra una
inmensa mina
de grafito.

21. El lápiz de grafito
En 1795, Nicholas
Jacques Conté,
oficial del ejército de
Napoleón, patentó
el moderno lapicero,
fabricado con minas
de grafito en polvo
con distintas
proporciones de
arcilla para distintas
durezas.

22. El lápiz de grafito
La razón por la que escribe en papel es
sencilla.

El grafito esta formado por placas
microscópicas débilmente unidas entre sí,
de manera que al frotar sobre el papel (al
escribir) alguna de estas capas se van
quedando retenidas por el papel.

23. Lápiz de grafito
Hay una “leyenda urbana” que indica que
la NASA gastó grandes sumas de dinero
para inventar un bolígrafo que funcionara
en ausencia de gravedad, en todas las
direcciones…

24. Lápiz de grafito
Finalmente e dieron cuenta que la
“competencia rusa” ya lo había
conseguido, con el uso de lapiceros típicos
de grafito.

26. Sobre el grafito
Las balas de cañón frotadas con esta
sustancia llegaban a mayor distancia.
El grafito se usa como lubricante en
maquinaría industrial, especialmente a
bajas temperaturas.

27. Usos
El diamante es otra forma de
carbono que se utilizan en
joyería. Los diamantes
industriales se utilizan para
perforar, cortar o pulir metales
y piedra.

28. Sobre el Diamante
Cada átomo de
carbono se une a
otros cuatro por
enlaces covalentes,
formando una gran
red de tetraedros
interconectados,
difícil de romper.

29. ¿Qué hay de cierto en lema de que
“un diamante es para siempre”?
La forma más estable del Carbono puro
es el grafito, por ello el grafito en
condiciones ambientales de presión y
temperatura a transformarse en gráfito.

Pero no se aprecie el cambio en varios
siglos, pueden trascurrir millones de años.

Este es un ejemplo de cómo un proceso
químico espontáneo puede ser muy
lento.

30. ¿Es cierto que los
restos humanos
obtenidos por
incineración de
cadáveres pueden
transformarse en
diamantes , como
se anunció en
verano de 2005 en
diversos medios de
comunicación?

31. Aunque suena macabro, la respuesta es sí, y
además, el diamante formado es azulado
debido al contenido en boro. Como el
diamante es más denso (3.51g/cm
3
) que el
grafito (2.25g/cm
3
), a presiones altas se
favorece la fase más densa (principio de Le
Châtelier). De hecho, así se obtienen
diamántes artificiales (tratando grafito a unas
cien mil atmósferas de presión y unos 3 000°C)
De igual manera, los restos carbonizados de
cualquier sustancia orgánica, se pueden
transormar en diamantes…. No es una
procedimiento económico.

33. Usos
Cuando se combina con el silicio,
tungsteno, boro y titanio el carbono
forma algunos de los compuestos más
duros conocidos. Estos se utilizan como
abrasivos en herramientas de corte y
esmerilado.
Los plásticos se fabrican a partir de
polímeros sintéticos de carbono.

34. Usos
El carbono, en forma de coque, se utiliza
para reducir el mineral de hierro en el
metal de hierro.

La celulosa, un polímero de carbono
natural que se encuentra en plantas, se
utiliza en la elaboración de algodón, lino
y cáñamo.

35. Carbón activado
Entre sus usos:

Adsorbente de moléculas que causan
olores.
En plantas de tratamiento de aguas, al
hacer pasar el agua por lechis de carbón
activado.

36. Formación
El carbón se formó, principalmente, cuando los
extensos bosques de helechos y equisetos
gigantes que poblaban la Tierra hace unos 300
millones de años, en el período Carbonífero de la
era paleozoica , morían y quedaban sepultados
en los pantanos en los que vivían. Al ser el terreno
una mezcla de agua y barro muy pobre en
oxígeno, no se producía la putrefacción habitual
y, poco a poco, se fueron acumulando grandes
cantidades de plantas muertas
Con el tiempo nuevos sedimentos cubrían la
capa de plantas muertas, y por la acción
combinada de la presión y la temperatura, la
materia orgánica se fue convirtiendo en carbón.

37. Tipos
 Según la cantidad de carbono que tiene cada carbón,
existen varios tipos con caractéristicas distintas:

• Turba: menos del 60 % de carbono.
• Lignito: entre un 60 y un 75 % de carbono.
• Hulla: Tiene entre un 75 y un 90% de carbono.
• Antracita: Contiene hasta un 95% de carbono.


38. TURBA
Roca en la que se pueden
distinguir bien los restos
vegetales, lo que hace que
tenga bajo poder
calorífico. La turba tiene
propiedades físicas y
químicas variables en
función de su origen. Se
pueden clasificar en dos
grupos: turbas rubias y
negras. Las turbas rubias
tienen un mayor contenido
en materia orgánica.

•Contiene un 60% de
carbon.

39. LIGNITO

•El lignito es una sustancia
parda , contiene mucha
menor cantidad de
agua que la turba y su
poder calorífico es mayor.

•Se forma por compresión
de la turba. Se puede
distinguir algún resto
vegetal.

•Contiene entre un 60 y un
75% de carbon..

40. HULLA

•Combustible mineral fósil,
proviene de vegetales lo
que le confiere un gran
poder calorífico.

•Se origina por compresión
del lignito.

•Tiene entre un 75 y un 90%
de carbono.

41. ANTRACITA

Es un carbón natural con
débil contenido en
materias volátiles.Tiene un
elevado poder calorífico.Es
el carbón de mejor
calidad.

Se forma a partir de la
hulla.

Contiene un 95% de
carbón.

42. Historia del carbón

En eras geológicas remotas, y sobre todo en el periodo
carbonífero (que comenzó hace 345 millones de años y
duró unos 65 millones), grandes extensiones del planeta
estaban cubiertas por una vegetación abundantísima que
crecía en pantanos. Muchas de estas plantas eran tipos de
helechos. Al morir las plantas, quedaban sumergidas por el
agua y se descomponían poco a poco. A medida que se
producía esa descomposición, la materia vegetal perdía
átomos de oxígeno e hidrógeno, con lo que quedaba un
depósito con un elevado porcentaje de carbono. Así se
formaron las turberas. Con el paso del tiempo, la arena del
agua fue acumulándose sobre algunas de estas turberas.
La presión de las capas superiores, así como los
movimientos de la corteza terrestre y, en ocasiones, el calor
volcánico, comprimieron y endurecieron los depósitos
hasta formar carbón.

43. Extracción.
Para extraer el carbón
hay que llegar a los
yacimientos
excavando minas. Si el
carbón se extrae
desde la superficie la
explotación se
denomina a cielo
abierto. Si hay que
excavar galerías para
extraerlo, la
explotación se
denomina
subterránea.

44. El ciclo del carbono

45. Problemas medioambientales
del carbón
La utilización de carbón
es un hito importante en
la contaminación urbana.
Historiadores comentan
los problemas de salud,
deterioro de
construcciones, visibilidad
y también el efecto de la
polución en las plantas.
Las máquinas de vapor,
grandes consumación de
combustibles fósiles
agudizan el problema y lo
hacen extensivo a
prácticamente todas las
ciudades.

46. Importancia de desulfurar el
carbón
Antes de quemarlo es esencial para
evitar la formación de lluvía ácida, ya
que se formaría dióxido de asufre SO
2

Gracias al azufre que se eliminia se ha
aumentado la disponibilidad de este
elemento, lo que compensa, al menos en
parte, los gastos asociados a la
desulfuración.

47. CO

48. CO
2
Gas incoloro e inodoro que se caracteriza
por si penetración rápida y eficaz en un
incendio.
Se densidad es mayor 50% del aire por lo
que desciende y tapa
Antiguamente se generaba en el extintor,
al mezclar H
2SO
4 y disolución de
bicarbonato de sodio NaHCO
3

49. CO
2
Al disminuir la presión,
al abrirse la válvula, se
escapa y evapora,
pero el propio calor
adsorbido en su
evaporación provoca
que se congele una
parte y forme una
capa de dióxido de
carbono en polvo
(“nieve carbónica”)

50. Gracias