Compuestos Orgánicos e Inorgánicos
El vital Carbono
Conocido por el hombre prehistórico sobre las formas de carbón vegetal, el carbono se presenta también en dos estados elementales cristalinos: como diamante, su forma más preciosa y como grafito, empleada desde la antigüedad en la fabricación de lápices.
La mayor importancia del carbono, sin embargo, viene del hecho de que toda materia vivida es formada por combinaciones de este elemento.
El Carbono es un elemento No-metálico, perteneciendo al gripo IVa del sistema periódico cuyo símbolo es el C y si número atómico 6. Se caracteriza por presentar diferentes estados alotrópicos y participar de todas las substancias orgánicas.
Además de sus formas cristalinas (diamante y grafito), los carbonos fósiles de vegetales constituyen otra forma de carbono elemental que aparece en la naturaleza, mezclado con otros elementos. En estos casos, la proporción de carbono puede llegar a cerca del 90% como en la antracita, el carbón fósil de origen más antiguo.
Los compuestos minerales de carbono, como el calcáreo (carbonato de calcio) y la magnesita (carbonato de magnesio), constituyen cerca del 0,2% de la superficie terrestre.
El petróleo y el gas natural son mezclas de hidrocarburos (compuestos orgánicos constituidos por carbono e hidrógeno) y forman grandes bolsas en algunos puntos del subsuelo. Su origen son los restos vegetales y animales de épocas geológicas remotas, que fueron recubiertos por estratos durante la evolución de la superficie terrestre.
Propiedades físicas e químicas:
Las dos características químicas fundamentales del elemento son su tetravalencia, en virtud de la cual cada uno de sus átomos puede unirse con otros cuatro, y su capacidad de establecer enlaces covalentes (de electrones compartidos) entre los propios átomos de carbono.
En consecuencia de esas propiedades, el número de compuestos de carbono es veinte veces superior al de las combinaciones que no contiene ese elemento.
Compuestos orgánicos:
La mayor parte de los compuestos de carbono, conocidos como substancias orgánicas, esto es, compuestos de carbono e hidrógeno, este llamado elemento organizador.
En verdad la creación de esta disciplina, separada de la química inorgánica, es anterior a 1828, año en que el alemán Friedrich Wöhler sintetizó la urea en laboratorio, derrumbando la convicción de que las substancias orgánicas solo pueden ser producidas por organismos vivos.
Los compuestos orgánicos e inorgánicos se distinguen por sus propiedades, como la solubilidad y la estabilidad y por sobre todo por el carácter de las reacciones químicas de las que participan. Los procesos reactivos de los compuestos inorgánicos son iónicos, prácticamente instantáneos y simples. En los compuestos orgánicos, estos procesos son no-iónicos, prácticamente lentos y complejos. Se entiende por reacción iónica aquella en que intervienen átomos o agregados atómicos con carga eléctrica sea positiva o negativa.
Las substancias orgánicas contienen pocos elementos, en generadle dos a cinco. Además de carbono e hidrógeno, integran los compuestos orgánicos el oxígeno, el nitrógeno, los halógenos, el azufre y el fósforo.
Otros elementos menos abundantes también forman parte de los compuestos orgánicos naturales preparados en laboratorio.
Compuestos inorgánicos
Además de los mencionados compuestos orgánicos, el carbono forma también compuestos inorgánicos, entre los cuales se destacan, por sus aplicaciones el sulfato de carbono (CS2), empleado como materia prima en la industria textil para la obtención de fibras sintéticas; el carburo de calcio (CaC2), primer eslabón de numerosos procesos de síntesis en la industria química, y el carburo de silicio (CSi), casi tan duro como el diamante, que forma parte de los componentes de las piedras de afilar y esmeriles utilizados para trabajar metales.
Los óxidos de carbono más importantes son el monóxido de carbono (CO) y el dioxido de carbono (CO2). El primero resulta de la combustión del carbono o compuestos orgánicos carbonados y es un gas tóxico. El dióxido de carbono participa de la composición de la atmósfera y se encuentra también en los manantiales de aguas gaseosas.
Otro grupo de combinaciones carbonadas es constituídos por las sales de ácido carbónico, los carbonatos y bicarbonatos de gran solubilidad. Estos compuestos se licuan a temperatura ambiente y se conservan en estado líquido.
Forman el llamado hielo seco (anhídrido carbónico sólido), material utilizado en refrigeración y conservación, así como en el transporte de frutas.
Ciclo del carbono en la naturaleza
Los ciclos del carbono y del oxígeno en la naturaleza son procesos fundamentales en la transformación constante de las substancias orgánicas que constituyen la biosfera, o sea, el ambiente en el que se desarrollan los fenómenos biológicos. En la primer etapa del ciclo, la fotosíntesis, las partes verdes de las plantas absorben el dióxido de carbono atmosférico y lo hacen reaccionar con agua. Para eso, utilizan la luz solar y la presencia de clorofila.
Se formanasí los compuestos de carbono complejos, que van a constituir la propia estructura de los vegetales, con liberación de oxígeno. Este gas, que pasa al aire, es utilizado en la respiración de bacterias y animales en que se registra el proceso inverso (captación de oxígeno y desprendimiento de dióxido de carbono) con lo que se cierra el ciclo.
El ciclo del carbono, con sus elementos de transformación (vegetación en general) es extremadamente importante porque, gracias a el, se asegura la continuidad del equilibrio ecológico vital. Tanto así que el dióxido de carbono presente en la atmósfera de todo el planeta, se agotaría en apenas 25 años sino fuera repuesto por los procesos de respiración bacteriana y animal, que mantiene sus índices en niveles constantes y, en preservan las condiciones básicas para la vida en la Tierra.
Aplicaciones:
Los diamantes, sean piedras incoloras o de matices especiales, rosado, azul o verde, son apreciados en joyería. Si resultan imperfectos como las piedras cenicientas o negras, se emplean para lapidar o pulir otras piedras finas. Ya el grafito es empleado para fabricar lápices o electrodos y también en galvanoplastia, procedimiento electroquímico para la obtención de objetos metálicos huecos.
Se utilizan los diversos tipos de carbón como combustibles en centrales térmicas.
Una interesante aplicación del carbono, es la determinación de edad geológica o arqueológica.