Datos sobre el carbono
El carbono es un elemento increíble. Si se organizan los átomos de carbono, se convertirán en grafito blando. Después de reorganizar, ¡listo para comenzar! Los átomos forman el diamante, uno de los materiales más duros del mundo. [Ver Tabla periódica de elementos]
El carbono está representado por el carbono-12 (que representa casi el 99 % del carbono del universo), el carbono-13 (que representa aproximadamente el 1 % del carbono del universo). ) y carbono-14 (que representa aproximadamente el 1% del carbono en el universo (una porción muy pequeña del carbono total pero importante para datar la materia orgánica) se encuentra naturalmente en forma de carbono. Solo los hechos Número atómico (número de protones en el núcleo): 6 Símbolo atómico (en la tabla periódica): C Peso atómico (masa promedio de un átomo): C12.0107 Densidad: 2.2670 g/cm3 Fase a temperatura ambiente: Estado sólido Punto de fusión: Fahrenheit 6.422 grados Fahrenheit (3.550 grados Celsius) Punto de ebullición: 6.872 grados Fahrenheit (3.800 grados Celsius) (sublimación) Número de isótopos: **** 15 en total, dos isótopos estables, átomos del mismo elemento con diferente número de; neutrones. Los isótopos más comunes: Carbono-12 (6 protones, 6 neutrones y 6 electrones) y Carbono-13 (6 protones, 7 neutrones y 6 electrones)
Según Swine Research del Swinburne Center for Astrofísica, Carbono: De las estrellas a la vida
Como sexto elemento más abundante en el universo, el carbono se forma en el vientre de las estrellas mediante un proceso llamado respuesta de supercomputación triple.
En las estrellas viejas que han quemado la mayor parte de su hidrógeno, el helio restante puede acumularse. Cada núcleo de helio tiene dos protones y dos neutrones. A temperaturas muy altas (más de 100.000.000 de ocvindos (179999540,6 grados Fahrenheit)), los núcleos de helio comienzan a derretirse, primero como un par de núcleos inestables de berilio de cuatro protones y, finalmente, cuando suficientes núcleos de berilio destellan, berilio más helio. El resultado final: carbono, un átomo con seis protones y seis neutrones.
Aunque los científicos a veces conceptualizan que los electrones orbitan alrededor del núcleo en una capa definida, en realidad orbitan el núcleo a diferentes distancias; esta visión de los átomos de carbono se puede ver de dos maneras. Esto se puede ver en una nube de electrones. diagrama (que se muestra a continuación), que muestra electrones en un grupo de electrones único (el llamado orbital s) y un grupo o nube de electrones de doble lóbulo (el llamado orbital p). (Physical Reviews B, DOI: 10.1103/PhysRevB.80.165404)
El carbono crea patrones. Puede unirse para formar cadenas largas y flexibles llamadas polímeros. Debido a la forma en que están dispuestos sus electrones, también puede unirse hasta con otros cuatro átomos. Los átomos están dispuestos en un núcleo, que está rodeado por una nube de electrones que se encuentran a diferentes distancias del núcleo. Los químicos se refieren a estas distancias como capas y definen las propiedades de los átomos en función de lo que hay en cada capa, según UC Davis. El carbono tiene dos capas de electrones, la primera alberga dos electrones y la segunda alberga cuatro de los ocho espacios. Cuando los átomos se combinan, cagan. La capa exterior del carbono tiene cuatro espacios donde puede combinarse con otros cuatro átomos. (También puede unirse de manera estable con menos átomos formando enlaces dobles y triples).
En otras palabras, el carbono es selectivo. Según el sitio web Chemistry, utiliza carbono: se han descubierto casi 10 millones de compuestos de carbono y los científicos estiman que el 95% de todos los compuestos conocidos están hechos de carbono. El carbono tiene la milagrosa capacidad de combinarse con muchos otros elementos, que es una de las principales razones por las que es tan importante para casi toda la vida. El hombre prehistórico sabía que el carbono existía en forma de carbón vegetal. El carbón sigue siendo la fuente de combustible más dominante del mundo y proporciona alrededor del 30% de la energía mundial, según la Asociación Mundial del Carbón (WCA). El carbón también se utiliza en la producción de acero, mientras que el grafito (otra forma de carbono) es un lubricante industrial común.
El carbono-14 es un isótopo radiactivo del carbono que los arqueólogos utilizan para datar artefactos y restos. El carbono 14 se encuentra naturalmente en la atmósfera.
Las plantas absorben azúcar durante la respiración, convirtiendo el azúcar producido durante la fotosíntesis en energía para el crecimiento y el mantenimiento de otros procesos, según una investigación de la Universidad Estatal de Colorado. Los animales absorben carbono-14 en sus cuerpos al comer plantas u otros animales herbívoros. Según una investigación de la Universidad de Arizona, el carbono-14 tiene una vida media de 5.730 años, lo que significa que la mitad del carbono-14 de una muestra se habrá descompuesto después de ese tiempo.
Debido a que los organismos ya no absorben carbono-14 después de la muerte, los científicos pueden utilizar la vida media del carbono-14 como una especie de reloj para medir el tiempo transcurrido desde que un organismo muere. Este método funciona con criaturas que alguna vez vivieron, incluidos objetos hechos de madera u otro material vegetal. ¿Quién sabe? El nombre carbono proviene del latín carbo, que significa "carbón". El diamante y el grafito son los materiales naturales más duros y blandos que se conocen, respectivamente. La única diferencia entre los dos es la estructura cristalina. Según la Enciclopedia de la Tierra, el carbono constituye el 0,032% del peso de la litosfera de la Tierra (la corteza y el manto exterior). Según la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), el dióxido de carbono (un átomo de carbono más dos átomos de oxígeno) constituye el 0,04% del peso de la atmósfera terrestre, un aumento provocado por la quema de combustibles industriales durante la era industrial. El monóxido de carbono (un átomo de carbono más un átomo de oxígeno) es un gas inodoro producido por la combustión de combustibles fósiles. El monóxido de carbono se combina con la hemoglobina, que transporta oxígeno en la sangre, y provoca la muerte. Según un artículo de 2001 publicado en el Journal of the Royal Society of Medicine, el monóxido de carbono se une a la hemoglobina 210 veces más fuerte que el oxígeno, exprimiendo eficazmente el oxígeno y sofocando el tejido. Los diamantes son la forma más brillante de carbono y se forman bajo una intensa presión en lo profundo de la corteza terrestre. Según el Royal Collection Trust, el diamante con calidad de gema más grande jamás descubierto es el diamante Cullinan, descubierto en 1905. El diamante en bruto pesa 3.106,75 quilates. El diamante más grande tallado de este diamante pesa 530,2 quilates y es una de las joyas de la corona británica, conocida como la "superestrella africana". Los tatuajes de "Ötzi el Hombre de Hielo", un cadáver de 5.300 años de antigüedad encontrado en los Alpes, fueron dibujados con tinta de carbón, según un estudio de 2009 en el Journal of Archaeological Science. Se hacen pequeños cortes en la piel y se frotan con carbón, posiblemente como parte de un tratamiento de acupuntura." Investigaciones en curso
El carbono es un elemento que se ha estudiado durante mucho tiempo, pero eso no significa que no exista. No hay más descubrimientos por hacer. El hecho de que nuestros ancestros prehistóricos quemaran carbono como carbón vegetal puede ser la clave para la próxima generación de materiales tecnológicos. 1985 Rick Smalley de la Universidad Rice en Texas y Robert Curl y sus colegas descubrieron una nueva forma de carbono. Los científicos utilizaron láseres para vaporizar el grafito y crear una nueva y misteriosa molécula hecha de carbono puro. Según la Sociedad Química Estadounidense, esta molécula es una esfera con forma de pelota de fútbol hecha de 60 átomos de carbono. El equipo llamó a su descubrimiento "Buckminsterfullereno" en honor. del arquitecto que diseñó la cúpula facetada. La molécula ahora se conoce como "bola de bucky", y los investigadores que la descubrieron ganaron el Premio Nobel de Química en 1996, según un estudio de 2009 publicado en la revista Chemical Information and Modeling. -las bolas hipertensas pueden inhibir la propagación del VIH, y los investigadores médicos están trabajando para adjuntarles medicamentos molécula por molécula para que puedan administrarse directamente a infecciones o tumores en el cuerpo. La Universidad de Columbia, la Universidad Rice y otras instituciones están trabajando en <; /p>
Desde entonces, se han descubierto otras nuevas moléculas de carbono puro (llamadas fullerenos), incluidos los "huevos de ciervo" de forma ovalada y los nanotubos sorprendentemente conductores. La química del carbono sigue siendo un campo popular para los premios Nobel: en 2010, Investigadores japoneses y estadounidenses ganaron el premio por su trabajo sobre cómo utilizar átomos de paladio para unir átomos de carbono, según la Fundación Nobel. Los métodos para hacer que moléculas de carbono grandes y complejas funcionen con estos nanomateriales de carbono, que se construyen a partir de materiales extraídos directamente. de novelas de ciencia ficción.
Un artículo de 2010 en NealNethsNournal informa sobre la invención de un tejido conductor flexible hecho de nanotubos de carbono que podría usarse para almacenar energía, tal vez allanando el camino para baterías portátiles, células solares y otros productos electrónicos. Involucrando al grafeno, el "material milagroso". El grafeno es una capa de carbono de sólo un átomo de espesor. Es el material más resistente conocido, pero también ultraligero y flexible.
Producir grafeno en grandes cantidades es un desafío, aunque los investigadores informaron en abril de 2014 que no tuvieron que producir nada más que una batidora de cocina. Si los científicos pueden encontrar una manera de producir fácilmente grandes cantidades de grafeno, el material podría volverse tecnológicamente enorme. Imagine un dispositivo suave e irrompible que podría ser tan delgado como el papel. De hecho, el carbono ha recorrido un largo camino desde sus inicios con el carbón y los diamantes. Nanotubos de carbono
Los nanotubos de carbono (CNT) son pequeñas estructuras parecidas a pajitas hechas de átomos de carbono. Estos tubos son útiles en una variedad de tecnologías electrónicas, magnéticas y mecánicas. El diámetro de estos tubos es tan pequeño que se puede medir en nanómetros. Un nanómetro es una milmillonésima parte de un metro, 10.000 veces más pequeño que un cabello humano. Según NanoScience Instruments,
Los nanotubos de carbono son al menos 100 veces más resistentes que el acero, pero sólo pesan una sexta parte, por lo que pueden añadir resistencia a casi cualquier material. También conducen la electricidad y el calor mejor que el cobre.
La nanotecnología se está utilizando para convertir el agua de mar en agua potable. En un nuevo estudio, los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) han desarrollado un proceso de nanotubos de carbono que extrae sal del agua de mar de manera más eficiente que los procesos tradicionales.
Por ejemplo, los procesos tradicionales de desalinización bombean agua de mar a alta presión y luego la transportan a través de una membrana de ósmosis inversa. Luego, estas membranas rechazan todas las partículas grandes, incluida la sal, dejando pasar solo agua limpia. Sin embargo, estas plantas desalinizadoras son caras y sólo pueden satisfacer alrededor del 10 por ciento de las necesidades de agua de un condado, según LLNL. Los nanotubos del estudio imitan la estructura de las membranas biológicas: esencialmente una matriz con poros dentro de la membrana. Los nanotubos que utilizaron son extremadamente pequeños, más de 50.000 veces más delgados que un cabello humano. Estos pequeños nanotubos permiten un flujo de agua muy alto, pero son tan estrechos que sólo puede pasar una molécula de agua a la vez. Además, los iones de sal son demasiado grandes para pasar a través de las tuberías.
Los investigadores creen que este nuevo descubrimiento tiene importantes implicaciones para la próxima generación de procesos de purificación de agua y la tecnología de membranas de alto flujo.
Informe adicional de la escritora de Live Science Traci Pedersen.
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Aprende más sobre el carbono: Laboratorio Jefferson: Carbono elemental Observatorio de la Tierra de la NASA: El ciclo del carbono Institución Smithsonian: Todo sobre el carbono y los diamantes