Carbono

Carbono
-     6 C                                                                                                                                                                                                                                           C Si Boro ← Carbono → Nitróxeno Táboa periódica dos elementos
[[Ficheiro:{{{espectro}}}|300px|center]]
Liñas espectrais do Carbono
Información xeral
Nome, símbolo, número	Carbono, C, 6
Serie química	Non metal
Grupo, período, bloque	14, 2, p
Densidade	2267 kg/m3
Dureza	{{{dureza}}}
Aparencia	Negro (grafito) Incoloro (diamante)
N° CAS	{{{CAS}}}
N° EINECS	{{{EINECS}}}
Propiedades atómicas
Masa atómica	12,0096 – 12,0116 [1] u
Raio medio	70 pm
Raio atómico (calc)	67 pm
Raio covalente	77 pm
Raio de van der Waals	170 pm
Configuración electrónica	[He]2s22p2
Electróns por nivel de enerxía	2, 4
Estado(s) de oxidación	4, 3,[2] 2, 1,[3] 0, -1, -2, -3, -4[4]
Óxido	Ácido débil
Estrutura cristalina	hexagonal
Propiedades físicas
Estado ordinario	Sólido
Punto de fusión	Diamante: 3823 K Grafito: 3800 K
Punto de ebulición	Grafito: 5100 K
Punto de inflamabilidade	{{{P_inflamabilidade}}} K
Entalpía de vaporización	Grafito; sublima: 711 kJ/mol
Entalpía de fusión	Grafito; sublima: 105 kJ/mol
Presión de vapor
Temperatura crítica	{{{T_crítica}}} K
Presión crítica	{{{P_crítica}}} Pa
Volume molar	m3/mol
Velocidade do son	Diamante: 18.350 m/s a 293.15 K (20 °C)
Varios
Electronegatividade (Pauling)	2,55
Calor específica	710 J/(K·kg)
Condutividade eléctrica	61×103 S/m
Condutividade térmica	129 W/(K·m)
1.ª Enerxía de ionización	1086,5 kJ/mol
2.ª Enerxía de ionización	2352,6 kJ/mol
3.ª Enerxía de ionización	4620,5 kJ/mol
4.ª Enerxía de ionización	6222,7 kJ/mol
5.ª Enerxía de ionización	37 831,1 kJ/mol
6.ª Enerxía de ionización	47 277,0 kJ/mol
7.ª Enerxía de ionización	{{{E_ionización7}}} kJ/mol
8.ª enerxía de ionización	{{{E_ionización8}}} kJ/mol
9.ª Enerxía de ionización	{{{E_ionización9}}} kJ/mol
10.ª Enerxía de ionización	{{{E_ionización10}}} kJ/mol
Isótopos máis estables
iso AN Período MD Ed PD MeV 12C 98,9 % estable con 6 neutróns 13C 1,1 % estable con 7 neutróns 14C trazas 5730 anos β– 0,156 14N
Unidades segundo o SI e en condicións normais de presión e temperatura, salvo indicación contraria.

O carbono (do latín, carbo, 'carbón') é un elemento químico de número atómico 6, símbolo C e masa atómica 12,01. É un non metal e tetravalente, dispoñendo de catro electróns para formar ligazóns químicas covalentes. Tres isótopos do carbono producense de forma natural, os estables ¹²C e ¹³C e o isótopo radioctivo ¹⁴C, que decae cunha vida media duns 5730 anos.^[5] O carbono é un dos poucos elementos coñecidos desde a antigüidade,^[6] e é o piar básico da química orgánica. Está presente na Terra en estado de corpo simple (carbón e diamantes), de compostos inorgánicos (CO₂ e CaCO₃) e de compostos orgánicos (biomasa, petróleo e gas natural). Tamén se sintetizaron moitas novas estruturas baseadas no carbono: carbón activado, negro de fume, fibras, nanotubos, fulerenos e grafeno.

O carbono é o 12.º elemento máis abundante na cortiza terrestre,^[7] e o cuarto elemento máis abundante no universo en masa despois do hidróxeno, o helio e o osíxeno. A abundancia do carbono, a súa diversidade única de compostos orgánicos e a súa infrecuente capacidade para formar polímeros ás temperaturas comunmente atopadas na Terra, permite que este elemento sirva como compoñente común de toda a vida coñecida. É o segundo elemento máis abundante no corpo humano en masa (aproximadamente o 18,5%) despois do osíxeno.^[8]

Os átomos de carbono poden unirse de diferentes maneiras, denominadas alótropos do carbono, reflexo das condicións de formación. Os máis coñecidos que ocorren naturalmente son o grafito, o diamante e o carbono amorfo.^[9] As propiedades físicas do carbono varían amplamente coa forma alotrópica. Por exemplo, o grafito é opaco e negro, mentres que o diamante é altamente transparente. O grafito é o suficientemente brando como para formar unha raia no papel (de aí o seu nome, do verbo grego "γράφειν" que significa 'escribir'), mentres que o diamante é o material natural máis duro coñecido. O grafito é un bo condutor eléctrico mentres que o diamante ten unha baixa condutividade eléctrica. En condicións normais, o diamante, os nanotubos de carbono e o grafeno teñen as condutividades térmicas máis altas de todos os materiais coñecidos. Todos os alótropos do carbono son sólidos en condicións normais, sendo o grafito a forma termodinámicamente estable. Son químicamente resistentes e requiren altas temperaturas para reaccionar mesmo con osíxeno.

O estado de oxidación máis común do carbono nos compostos inorgánicos é +4, mentres que +2 atópase no monóxido de carbono e en complexos carbonilos de metais de transición. As maiores fontes de carbono inorgánico son as calcarias, dolomitas e dióxido de carbono, pero cantidades significativas prodúcense en depósitos orgánicos de carbón, turba, petróleo e clatratos de metano. O carbono forma un gran número de compostos, máis que calquera outro elemento, con case dez millóns de compostos descritos ata a data^[10] (con 500.000 compostos novos por ano), sendo con todo ese número só unha fracción do número de compostos teoricamente posibles baixo condicións estándar. Por esta razón, a miúdo o carbono describiuse como o «rei dos elementos».^[11]

A combustión do carbono en todas as súas formas foi a base do desenvolvemento tecnolóxico desde tempos prehistóricos. Os materiais baseados no carbono teñen aplicacións en numerosas áreas de vangarda tecnolóxica: materiais compostos, baterías de ións de litio, descontaminación do aire e da auga, eléctrodos para fornos de arco, na síntese de aluminio, etc.

É sólido a temperatura ambiente, e dependendo das condicións de formación, pode atoparse na natureza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo e cristalino en forma de grafito ou diamante. Na táboa periódica, é o primeiro (fila 2) dos seis elementos en columna (grupo) 14, que teñen en común a composición da súa capa electrónica exterior. O carbono é un dos poucos elementos coñecidos dende a antigüidade.^[6]

É o alicerce básico da química orgánica: coñecendose preto de 10 millóns de compostos de carbono,^[10] e forma parte de tódolos seres vivos coñecidos. Forma o 0,2 % da codia terrestre. Todas as formas de vida que se coñecen están formadas de moléculas compostas principalmente por carbono, hidróxeno, nitróxeno e osíxeno (ademais de multitude doutros elementos en menor proporción). Este elemento non metálico ten a interesante propiedade de ser quen de enlazarse con el mesmo e cunha ampla variedade doutros elementos.

1. ↑ CIAAW
2. ↑ "Fourier Transform Spectroscopy of the System of CP" (PDF). Arquivado dende o orixinal (PDF) o 16 de febreiro de 2008. Consultado o 18 de outubro de 2015. 
3. ↑ "Fourier Transform Spectroscopy of the Electronic Transition of the Jet-Cooled CCI Free Radical" (PDF). Arquivado dende o orixinal (PDF) o 16 de febreiro de 2008. Consultado o 18 de outubro de 2015. 
4. ↑ "Carbon: Binary compounds". 
5. ↑ "Carbon – Naturally occurring isotopes". WebElements Periodic Table. Consultado o 26 de xaneiro do 2023. 
6. ↑ ^{6,0 6,1} "History of Carbon". Arquivado dende o orixinal o 1 de novembro de 2012. Consultado o 26 de xaneiro do 2023. 
7. ↑ Véxase o artigo da Wikipedia en inglés «Abundance of elements in Earth's crust», que recolle as estimacións de varios autores.
8. ↑ The Internet Encyclopedia of Science (ed.). "Biological Abundance of Elements". Consultado o 9 de outubro de 2008. 
9. ↑ "World of Carbon – Interactive Nano-visulisation in Science & Engineering Education (IN-VSEE)". Arquivado dende o orixinal o 5 de outubro de 2008. Consultado o 26 de xaneiro do 2023. 
10. ↑ ^{10,0 10,1} Chemistry Operations (15 de decembro de 2003). "Carbon". Los Alamos National Laboratory. Arquivado dende o orixinal o 13 de setembro de 2008. Consultado o 26 de xaneiro do 2023. 
11. ↑ Deming, Anna (2010). "King of the elements?". Nanotechnology 21. doi:10.1088/0957-4484/21/30/300201. Consultado o 26 de xaneiro do 2023.