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INSTITUCIÓN EDUCATIVA CIUDAD LATINA MsC. Martha Sandra López – Química Orgánica – Grado Undécimo TALLER 2: “EL CARBONO COMO ELEMENTO QUÍMICO” ABP: ¿Cómo se encuentra el átomo de carbono en la naturaleza? ESTANDAR: Relaciono la estructura de las moléculas orgánicas e inorgánicas con sus propiedades físicas y Químicas, y su capacidad de cambio Químico. APRENDIZAJE: Modelar fenómenos de la naturaleza basado en el análisis de variables, la relación entre dos o más conceptos del conocimiento científico y de la evidencia derivada de investigaciones científicas. OBJETIVO Conocer el estado natural, estructura y formas del átomo de carbono para comprender su comportamiento y su extraordinaria capacidad de enlace. 1. ESTADO NATURAL DEL CARBONO El carbono es un elemento químico no metálico y sólido, ampliamente distribuido en la naturaleza, donde existe principalmente en forma de carbonatos. El dióxido de carbono es un componente importante de la atmósfera y la principal fuente de carbono que se incorpora a la materia viva. Por medio de la fotosíntesis, los vegetales convierten el dióxido de carbono en compuestos orgánicos de carbono, que posteriormente son consumidos por otros organismos. Constituye solo el 0,08 % del conjunto de la litosfera, hidrósfera y atmósfera. Aparece en la litosfera (0,032 %) en forma de rocas de carbonato de calcio o caliza y de magnesio. En la atmósfera en forma de gas carbónico y monóxido de carbono, donde llega por distintas vías como emisiones de gas de los volcanes, la combustión de los carburantes y por los procesos biológicos de respiración celular o de la descomposición. Mientras que en la hidrósfera se encuentra disuelto en el agua en forma de CO2 o precipitado en forma de sales de carbonato cálcico. El carbono amorfo se encuentra con distintos grados de pureza en el carbón de leña, el carbón, el coque, el negro de carbono y el negro de humo. El negro de humo, se obtiene quemando hidrocarburos líquidos como el queroseno, con una cantidad de aire insuficiente, produciendo una llama humeante; el humo u hollín se recoge en una cámara separada. Durante mucho tiempo se utilizó el negro de humo como pigmento negro en tintas y pinturas, pero ha sido sustituido por el negro de carbono, que está compuesto por partículas más finas. El negro de carbono, llamado también negro de gas, se obtiene por la combustión incompleta del gas natural y se utiliza sobre todo como agente de relleno y de refuerzo en el caucho o hule. 1.1. EL ATOMO DE CARBONO La gran cantidad de compuestos orgánicos que existe en la naturaleza tiene su explicación en la química del carbono. Mirémosla más detalladamente, el carbono (C) aparece en la segunda fila (período) y en el grupo IVA o (14) de la tabla periódica; comparte propiedades con el silicio, el germanio, el estaño y el plomo, elementos que tienden a unirse entre sí, por enlaces covalentes, formando una red tridimensional (siendo esta tendencia más evidente en el carbono), lo que explica sus elevados puntos de fusión y de ebullición. El carbono tiene la propiedad de unirse a otros átomos de carbono (máximo cuatro), formando cadenas, anillos, con ó sin ramificaciones, con uniones cruzadas, a las cuales se unen otros átomos como el H, el O, el N, halógenos (Cl, Br, I), el S, y el P, principalmente. El carbono tiene seis protones y seis electrones (Z=6). Sus isótopos naturales son: C-12 (99 %), C- 13 (1%), C-14 (trazas). Su configuración electrónica muestra que hay 4 electrones en su última capa (1s 2 2s 2 2p 2 ), faltándole otros 4 para completarla (configuración de capa completa 1s 2 2s 2 2p 6 ). Para ello, podría ganar o perder 4 electrones, “y esto sería demasiado” Por ello, el carbono tiende a compartir 4 electrones mediante enlaces covalentes. Los tipos de enlaces pueden ser: simples (comparten un par de electrones), dobles (comparten dos pares), triples (comparten tres pares y aromáticos, que son "enlaces especiales", que pueden considerarse intermedios entre los enlaces simples y dobles. El carbono es de extraordinaria importancia por ser el elemento alrededor del cual ha evolucionado la química de la vida. Es el constituyente principal de todos los tejidos animales y vegetales; elemento crucial para la existencia de los organismos vivos, además tiene muchas aplicaciones industriales importantes. El carbono constituye una gran parte de casi todas las partes del cuerpo y conforma el 18 por ciento de este. Sirve como un agente de enlace que facilita la construcción de cadenas complejas de moléculas; en este sentido, podemos pensar que el carbono es como un bloque de construcción para las moléculas biológicas. Recuperado el 24/02/20 de http://proyectoquimicaelementosdelcuerpo.blogspot.com/

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INSTITUCIÓN EDUCATIVA CIUDAD LATINA MsC. Martha Sandra López – Química Orgánica – Grado Undécimo

TALLER 2: “EL CARBONO COMO ELEMENTO QUÍMICO” ABP: ¿Cómo se encuentra el átomo de carbono en la naturaleza?

ESTANDAR: Relaciono la estructura de las moléculas orgánicas e inorgánicas con sus propiedades físicas y Químicas, y su capacidad de cambio Químico. APRENDIZAJE: Modelar fenómenos de la naturaleza basado en el análisis de variables, la relación entre dos o más conceptos del conocimiento científico y de la evidencia derivada de investigaciones científicas. OBJETIVO Conocer el estado natural, estructura y formas del átomo de carbono para comprender su comportamiento y su extraordinaria capacidad de enlace.

1. ESTADO NATURAL DEL CARBONO

El carbono es un elemento químico no metálico y sólido, ampliamente distribuido en la naturaleza, donde existe principalmente en forma de carbonatos. El dióxido de carbono es un componente importante de la atmósfera y la principal fuente de carbono que se incorpora a la materia viva. Por medio de la fotosíntesis, los vegetales convierten el dióxido de carbono en compuestos orgánicos de carbono, que posteriormente son consumidos por otros organismos. Constituye solo el 0,08 % del conjunto de la litosfera, hidrósfera y atmósfera. Aparece en la litosfera (0,032 %) en forma de rocas de carbonato de calcio o caliza y de magnesio. En la atmósfera en forma de gas carbónico y monóxido de carbono, donde llega por distintas vías como emisiones de gas de los volcanes, la combustión de los carburantes y por los procesos biológicos de respiración celular o de la descomposición. Mientras que en la hidrósfera se encuentra disuelto en el agua en forma de CO2 o precipitado en forma de sales de carbonato cálcico. El carbono amorfo se encuentra con distintos grados de pureza en el carbón de leña, el carbón, el coque, el negro de carbono y el negro de humo. El negro de humo, se obtiene quemando hidrocarburos líquidos como el queroseno, con una cantidad de aire insuficiente, produciendo una llama humeante; el humo u hollín se recoge en una cámara separada. Durante mucho tiempo se utilizó el negro de humo como pigmento negro en tintas y pinturas, pero ha sido sustituido por el negro de carbono, que está compuesto por partículas más finas. El negro de carbono, llamado también negro de gas, se obtiene por la combustión incompleta del gas natural y se utiliza sobre todo como agente de relleno y de refuerzo en el caucho o hule.

1.1. EL ATOMO DE CARBONO La gran cantidad de compuestos orgánicos que existe en la naturaleza tiene su explicación en la química del carbono. Mirémosla más detalladamente, el carbono (C) aparece en la segunda fila (período) y en el grupo IVA o (14) de la tabla periódica; comparte propiedades con el silicio, el germanio, el estaño y el plomo, elementos que tienden a unirse entre sí, por enlaces covalentes, formando una red tridimensional (siendo esta tendencia más evidente en el carbono), lo que explica sus elevados puntos de fusión y de ebullición. El carbono tiene la propiedad de unirse a otros átomos de carbono (máximo cuatro), formando cadenas, anillos, con ó sin ramificaciones, con uniones cruzadas, a las cuales se unen otros átomos como el H, el O, el N, halógenos (Cl, Br, I), el S, y el P, principalmente. El carbono tiene seis protones y seis electrones (Z=6). Sus isótopos naturales son: C-12 (99 %), C- 13 (1%), C-14 (trazas). Su configuración electrónica muestra que hay 4 electrones en su última capa (1s22s22p2), faltándole otros 4 para completarla (configuración de capa completa 1s22s22p6). Para ello, podría ganar o perder 4 electrones, “y esto sería demasiado” Por ello, el carbono tiende a compartir 4 electrones mediante enlaces covalentes. Los tipos de enlaces pueden ser: simples (comparten un par de electrones), dobles (comparten dos pares), triples (comparten tres pares y aromáticos, que son "enlaces especiales", que pueden considerarse intermedios entre los enlaces simples y dobles. El carbono es de extraordinaria importancia por ser el elemento alrededor del cual ha evolucionado la química de la vida. Es el constituyente principal de todos los tejidos animales y vegetales; elemento crucial para la existencia de los organismos vivos, además tiene muchas aplicaciones industriales importantes. El carbono constituye una gran parte de casi todas las partes del cuerpo y conforma el 18 por ciento de este. Sirve como un agente de enlace que facilita la construcción de cadenas complejas de moléculas; en este sentido, podemos pensar que el carbono es como un bloque de construcción para las moléculas biológicas.

Recuperado el 24/02/20 de http://proyectoquimicaelementosdelcuerpo.blogspot.com/

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1.2. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DEL CARBONO

PROPIEDAD CARBONO

1. Símbolo C

2. Número atómico (Z) 6

3. Número de masa (A) 12

4. Peso atómico 12.011 u.m.a

6. Densidad 2.26 g/ml

7. Punto de fusión 3727°C

8. Punto de ebullición 4830° C

9. Electronegatividad 2,5

10. Electrones de valencia 4

11. Valencia 4

12. Estados de oxidación -2, -4, +2, +4

13. Configuración electrónica a. Estado natural b. Estado excitado

1s2 2s2 2px1 2py1 2pz 1s2 2s1 2px1 2py1 2pz1

14. Tipo de enlace químico Covalente

Estado físico Sólido

15. Característica fundamental La tetravalencia del átomo de carbono, lo que explica su gran capacidad de enlace.

En 1985, los científicos volatilizaron el grafito para producir una forma estable de molécula de carbono componentes de la materia viva y de muchos minerales. También es parte esencial de todos los hidrocarburos y de una gran variedad de otras sustancias orgánicas. El carbono se presenta de varias formas alotrópicas, como el diamante, el grafito, el carbono acetilénico, el fullereno y los nanotubos de carbono. El isótopo del carbono más común es el carbono 12; en 1961 se eligió este isótopo para sustituir al isótopo oxígeno 16 como medida patrón para las masas atómicas, y se le asignó la masa atómica 12 u.m.a. Los isótopos carbono 13 y carbono 14 se usan como trazadores en la investigación bioquímica. El carbono 14 se utiliza también en la técnica llamada método del carbono 14, que permite estimar la edad de los fósiles y otras materias orgánicas. Este isótopo es producido continuamente en la atmósfera por los rayos cósmicos, y se incorpora a toda la materia viva. Como el carbono 14 se desintegra con un periodo de semidesintegración de 5.760 años, la proporción entre el carbono 14 y el carbono 12 en un espécimen dado, proporciona una medida de su edad aproximada.

2. FORMAS DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS

El carbono constituye solo el 0.08% de la litosfera, hidrosfera y atmósfera; se halla en estado libre o combinado. En estado libre lo encontramos en la corteza terrestre en una proporción del 0.032%; en varias formas alotrópicas cristalinas como el grafito, el diamante y los fullerenos. Combinado, el carbono, lo encontramos en la naturaleza en estructuras amorfas, como la hulla, la antracita, el lignito y la turba y en la atmósfera en forma de dióxido de carbono, CO2, en una proporción del 0.03%; como también haciendo parte de los hidrocarburos (gas natural, gasolina, petróleo), y de los carbonatos y bicarbonatos.

2.1. CRISTALIZADOS ALOTRÓPICOS: En química, se denomina alotropía a la propiedad que poseen determinados elementos químicos de presentarse bajo estructuras moleculares diferentes en el mismo estado físico, como el oxígeno, que puede presentarse como oxígeno atmosférico (O2) y como ozono (O3).

Diamante – Grafito – Fulerenos

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2.1.1. Naturales

a. El diamante. En el diamante, los átomos constituyen una red cristalina tridimensional de forma regular. En un cristal, cada átomo de carbono se encuentra rodeado de otros cuatro átomos de carbono, localizados en los vértices de un tetraedro regular y dispuestos en las tres dimensiones. Los enlaces C - C son todos covalentes, apolares, sencillos. Estos son enlaces sumamente fuertes, lo que determina la dureza del cristal y su elevado punto de fusión. Esta disposición hace que el diamante sea la sustancia más dura que existe en la naturaleza (10 en la escala de Dureza de Mohs), aunque artificialmente se han preparado materiales de mayor dureza, como el carburo de Silicio o carborundo, SiC, y el carburo de bario, Ba4C3, los cuales rayan al diamante.

El diamante tiene un punto de fusión de 35501C y una densidad de 3.5 g/cm3. Su gran poder para dispersar la luz le proporciona brillo y fulgor, de ahí su gran valor como piedra preciosa; no conduce la electricidad; por su gran dureza se le emplea en la fabricación de taladros para perforar rocas; en la fabricación de esmeriles para pulir materiales duros y para cortar vidrios.

Los científicos de la General Electric, en New York, han producido diamante sintético desde 1950. Su técnica consiste en calentar grafito a una temperatura de 15001C en presencia de un catalizador metálico, como el níquel o el hierro, a una presión de 50 a 65 atmósferas; en estas condiciones el carbono se disuelve en el metal y se recristaliza en su forma de más alta densidad, convirtiéndose lentamente en diamante. Aunque se logran producir con calidad de gemas, son demasiado costosos.

b. Grafito o plumbagina. El grafito está formado por capas de carbono compuestas por anillos hexagonales de átomos de carbono, en masas hojosas o escamosas. formando láminas hexagonales brillantes, a veces en forma de masas negras, suaves y pegajosas al tacto. Las capas se pueden deslizar una sobre otra, por lo que el grafito puede incluso utilizarse como lubricante.

En su estructura cada átomo de carbono forma enlaces covalentes fuertes con otros tres átomos de carbono, en el mismo plano. La longitud del enlace C - C es de 1.42 Å en las láminas; mientras que entre lámina y lámina es de 3.35 Å.

El grafito tiene un punto de fusión de 35270C, es menos denso que el diamante, su densidad es de 2.2 g/cm3; es buen conductor de la electricidad; se emplea en la fabricación de crisoles y artículos refractarios; como lubricante, solo o mezclado con aceite; en minas de lápices y portaminas; en la fabricación de electrodos y en la fabricación de pintura anticorrosiva.

c. Grafeno: Molécula plana compuesta por átomos de carbono que forman un patrón de anillos hexagonales. Utilizado en dispositivos electrónicos.

d. Grafino: Son láminas planas de un átomo de espesor, con uniones de enlaces triples entre sus átomos.

ACTIVIDAD 2

1. ¿Cuál es la diferencia entre la estructura cristalina y la estructura amorfa del carbono? 2. En estado natural, ¿cuáles son las fuentes del carbono? 3. ¿En qué consiste el fenómeno de alotropía? Nombra las formas alotrópicas del carbono. 4. Consulta, la escala de dureza de Mohs y para qué sirve. 5. Es el diamante, realmente, ¿la sustancia más dura que se conoce? Sustenta la respuesta 6. Colorea la unidad estructural del diamante, del grafito y del fullereno, en la Figura 3 del taller, y ahora dibújalas en el cuaderno 7. El diamante y el grafito son dos de las formas alotrópicas del carbono. Establece diferencias entre diamante y

grafito con relación a:

7.1 estructura cristalina 7.2 punto de fusión 7.3 densidad

7.4 conductividad eléctrica 7.5 usos

8. ¿Por qué el grafito lo utilizan como lubricante, aditivo para aceites de motores y en la fabricación de minas para lápices? 9. ¿Por qué el diamante, a diferencia del grafito, no conduce la corriente eléctrica?

2.1.2. Artificiales

a. Los fullerenos: Balones de fútbol a escala microscópica. Pocas veces a lo largo de la historia actual de la química una investigación ha dado lugar, de forma inesperada, al descubrimiento de una familia de moléculas tan excepcional como es la de los fulerenos o fullerenos; otra forma alotrópica del carbono que posee unas propiedades excepcionales. Particularmente, se destaca la geometría tridimensional, altamente simétrica, de estas moléculas. La más pequeña y representativa de ellas, el buckminsterfullereno o fullereno C60, posee una geometría idéntica a la de un balón de fútbol, formada por 12 pentágonos y 20 hexágonos. La molécula recibe este nombre porque su estructura se parece a la elaborada cúpula geodésica, diseñada por el arquitecto estadounidense Buckminster Fuller, razón por la cual, se conoce a esta familia de moléculas también con el nombre de buckiminsterfullerenos.

Las sorprendentes propiedades de estos compuestos les han valido a sus descubridores, Harold Kroto, Richard E. Smalley y Robert F. Curl la obtención del premio Nobel de química de 1996. Las aplicaciones potenciales de estas moléculas pueden suponer una auténtica revolución en el mundo de la ciencia.

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Su Descubrimiento. Los fullerenos se obtuvieron por primera vez de forma casual al irradiar una superficie de grafito con un láser. Cuando el vapor resultante se mezcló mediante una corriente de helio se formó un residuo cristalizado cuyo estudio reveló la existencia de moléculas formadas por sesenta átomos de carbono.

Propiedades Físicas y Químicas. El compuesto más representativo es la molécula C60, que se presenta en la naturaleza, como un sólido negro de densidad 1,68 g/cm3. Las moléculas de fullereno permanecen unidas por débiles fuerzas intermoleculares, por lo que poseen libertad de movimiento; a consecuencia de ello, el cristal es plástico a temperatura ambiente. Su estabilidad se basa en la llamada regla del pentágono aislado, que gobierna en toda la familia de los fullerenos, y según la cual, no pueden existir pentágonos adyacentes (es decir, que compartan una o más aristas). La molécula C60 es la estructura más pequeña posible que puede satisfacer esta regla. La existencia de pentágonos en la estructura es responsable de la geometría cóncava de ésta.

Los fullerenos son solubles en ciertos disolventes orgánicos e insolubles en disolventes polares o con enlaces de hidrógeno (agua). Estas propiedades de solubilidad condicionan decisivamente la química de los fullerenos, que es muy rica y variada y se basa fundamentalmente en reacciones de adición (incorporación de átomos o grupos de átomos a la estructura). Así, los fullerenos pueden adicionar hidrógeno, halógenos, oxígeno, metales, radicales. Así mismo, se pueden ciclar y polimerizar, así como formar complejos huésped-anfitrión con metales de transición. Por otra parte, pueden verificar reacciones de transferencia electrónica. Este abanico de posibilidades químicas explica las amplias expectativas forjadas en torno a las aplicaciones de los fullerenos.

b. Nanotubos de carbono. En química, se denominan nanotubos a estructuras tubulares cuyo diámetro es del orden del nanómetro. Existen nanotubos de muchos materiales, tales como, silicio o nitruro de boro, pero generalmente, el término se aplica a los nanotubos de carbono.

Los nanotubos de carbono, otra forma alotrópica del carbono, como el diamante, el grafito o los fullerenos. Su estructura puede considerarse procedente de una lámina de grafito enrollada sobre sí misma. Dependiendo del grado de enrollamiento, y la manera como se conforma la lámina original, el resultado puede llevar a nanotubos de distinto diámetro y geometría interna. Estos tubos, conformados como si los extremos de un folio se uniesen por sus extremos formando un canuto (tubo abierto por sus dos extremos), se denominan nanotubos monocapa o de pared simple.

Existen, también, nanotubos cuya estructura se asemeja a la de una serie de tubos concéntricos, incluidos unos dentro de otros, estos son los nanotubos multicapa. Se conocen derivados en los que el tubo está cerrado por media esfera de fullereno, y otros que no están cerrados.

Están siendo estudiados activamente, por su interés fundamental para la química y por sus aplicaciones tecnológicas. Es, por ejemplo, el primer material conocido por la humanidad capaz, en teoría, de sustentar indefinidamente su propio peso suspendido sobre nuestro planeta; una condición necesaria para la construcción de un ascensor espacial.

Propiedades de los nanotubos. Los nanotubos suelen presentar una elevada relación longitud/radio, ya que el radio suele ser inferior a un par de nanómetros y, sin embargo, la longitud puede llegar a ser incluso de 105 nm. Debido a esta característica se pueden considerar como unidimensionales.

Propiedades eléctricas. Estas estructuras pueden comportarse, desde un punto de vista eléctrico, en un amplio margen de comportamiento, comenzando por el comportamiento semiconductor hasta presentar, en algunos casos, superconductividad. Este amplio margen de conductividades viene dado por relaciones fundamentalmente geométricas, es decir, en función de su diámetro, torsión, y el número de capas de su composición; esta distribución, en función del diámetro, permite que dos tercios de los nanotubos sean conductores y el resto semiconductores.

Propiedades mecánicas. Si las propiedades eléctricas son, sorprendentes, las propiedades mecánicas pueden llegar a serlo aún más. La

estabilidad y robustez de los enlaces entre los átomos de carbono, del tipo sp2, les proporciona la capacidad de ser la fibra más resistente que se puede fabricar hoy día. Por otro lado, son capaces de deformarse notablemente y de mantenerse en un régimen elástico. Además, estas propiedades mecánicas podrían mejorarse, uniendo varios nanotubos en haces o cuerdas. De esta forma, aunque se rompiese un nanotubo, como se comportan como unidades independientes, la fractura no se propagaría a los otros colindantes. En otros términos, los nanotubos pueden funcionar como resortes extremadamente firmes ante pequeños esfuerzos y, frente a cargas mayores, pueden deformarse drásticamente y volver posteriormente a su forma original. En general, es comúnmente aceptada la afirmación de que los nanotubos son 10 veces más resistentes que el acero, y 6 veces más ligeros, aunque se trata de un material todavía poco conocido, y estos valores podrían variar.

Propiedades térmicas. Algunos modelos predicen que la conductividad térmica de los nanotubos puede llegar a ser tan alta como 6.000

W/mK a temperatura ambiente, comparada con que el diamante casi puro transmite 3.320 W/mK. Así mismo, son enormemente estables térmicamente, siendo aún estables a 2.800 °C, en el vacío, y a 750 °C en el aire, mientras que los alambres metálicos en microchip se funden entre 600 y 1.000 °C. Las propiedades de los nanotubos pueden modificarse encapsulando metales en su interior, o incluso gases. En este sentido, serían unos extraordinarios almacenes de hidrógeno, ya que uno de los principales problemas técnicos que existe para el desarrollo de las pilas de combustible es el almacenaje de éste elemento.

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ACTIVIDAD 3

1. ¿Qué son los fullerenos? 2. Enuncia las propiedades físicas y químicas de los fullerenos 3. ¿En qué se pueden utilizar los fullerenos? 4. ¿En qué consiste la nanotecnología? 5. ¿Qué aplicaciones tiene esta tecnología en la vida cotidiana? 6. Explica e ilustra la estructura de los fullerenos y la de los nanotubos de carbón. 7. Enumera las propiedades de los nanotubos. 8. ¿En qué se pueden utilizar los nanotubos de carbono?

2.2. CARBONOS AMORFOS: El carbón o carbón mineral es una roca sedimentaria de color negro, muy rica en carbono, utilizada como combustible fósil. Además de carbono, el carbón contiene hidrocarburos volátiles, azufre y nitrógeno, así como diferentes minerales que quedan como cenizas al quemarlo. Las grandes cantidades de carbón presentes en la naturaleza son el producto de la descomposición lenta de la materia vegetal (maderas). El carbón se utiliza fundamentalmente como combustible debido a su alto poder calorífico. Éstos son carbonos de piedra los cuales dependen de su composición y edad. Son subproductos cambios químicos de los compuestos del carbono a nivel doméstico e industrial, se caracteriza por ser sólidos amorfos ya que no tienen estructura cristalina definida. Pueden ser naturales o artificiales.

2.2.1. Naturales:

a.La antracita: Este mineral es el que presenta la mayor cantidad de carbono, el cual alcanza el 95% de su composición total. Cuenta con un brillo y dureza

característicos. b. La hulla: Presenta distintos porcentajes de carbono que van entre el 50% y el 80% de su totalidad. Se caracteriza por su ser negra con brillo grasoso o

mate, es quebradiza, sumamente dura y se compone de lignito comprimido. c. El lignito: Tiene una textura similar a la madera, materia de la cual proviene. Es de color pardo o negro y se conforma a partir de la turba comprimida. Su

concentración en carbono varía entre el 60% y el 75% y tiene mucho menor contenido en agua que la turba. d. La turba: Este material se caracteriza por su abundancia de carbono, posee un color pardo más bien oscuro y está compuesto por materia orgánica

compacta. Algo que lo diferencia de los otros materiales es que la turba puede desmenuzarse. es de color pardo. Está formado por una masa esponjosa y ligera en la que aún se aprecian los componentes vegetales que la originaron. Se emplea como combustible y en la obtención de abonos orgánicos.

2.2.2. Artificiales:

a. El negro de humo: Conocido también como hollín, se produce por combustión incompleta (con una cantidad limitada de oxígeno) de hidrocarburos. Se usa en la industria de los neumáticos, como pigmento para tinta negra, etc.

b. El carbón animal: Este material es el resultado de huesos de animales, sin grasa que se someten a la combustión o destilación seca. Se usa para descolorar líquidos en especial bebidas y blanquear el azúcar y en el procesamiento de la melaza.

c. El carbón Vegetal: Se obtiene cuando la madera se calienta a altas temperaturas en ausencia de aire. Llamado también carbón de palo Es un material de carbón poroso, con poros tan pequeños que no pueden verse a simple vista. Su uso principal es como adsorbente en procesos de descontaminación, tanto de agua como de gases. Muchas pinturas rupestres de hace más de 15.000 años el carbón vegetal se utilizaba para marcar el contorno de las figuras, además de usarse como pigmento de color negro cuando se mezclaba con grasa, sangre o cola de pescado. El uso del carbón vegetal en metalurgia. Otra de las aplicaciones del carbón vegetal es la fabricación de pólvora.

d. El coque Este combustible se adquiere a partir de la hulla destilada que se le agregan calcitas (minerales) para lograr una mejor combustión. Este proceso se realiza en hornos cerrados donde el combustible se somete a temperaturas sumamente elevadas.

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3. APLICACIONES CIENTÍFICAS DEL CARBONO.

4. Curiosidades del Carbono

El Carbono es el único elemento capaz de formar un número de compuestos superior a la suma del resto de elementos combinados. Las sustancias orgánicas son mucho más numerosas que las inorgánicas por la gran capacidad de los átomos de Carbono para enlazar entre sí (tetravalencia), o a otros átomos o radicales y formar cadenas. Se conocen alrededor de 15 millones de sustancias carbonadas, frente a las sustancias inorgánicas, que no llegan al medio millón. Por otra parte, el Carbono también está presente en algunos meteoritos que contienen diamantes de tamaño microscópico, formados cuando el Sistema Solar era todavía un disco protoplanetario. El Carbono no se creó durante el Big Bang. Es un elemento cuyas formaciones están llenas de contrastes, por ejemplo:

a). es capaz de formar una de las sustancias más blandas, el grafito, y también es capaz de formar la sustancia más dura, el diamante. b). forma uno de los materiales más baratos, el carbón, y también puede de formar la sustancia más cara, el diamante. c). algunos compuestos del carbono tienen un alto grado de toxicidad, como bien puede ser el cianuro (CN), que provoca una muerte instantánea al consumirlo (por las vías respiratorias), o el monóxido de Carbono (CO), que se desprende por los motores de combustión. No obstante, hay otros compuestos que son esenciales para la existencia de la vida tal cual la conocemos, como los carbohidratos, los ácidos nucleicos, el ADN, etc.

Si existiesen otras manifestaciones de vida en el Universo, tal cual la conocemos, cosa que es muy probable (de hecho ya se están dando revelaciones relevantes en la astrobiología), tendrá que ser en un ambiente en el que exista carbono o algún otro elemento tetravalente, porque la vida, tal cual la conocemos, es dependiente de ese tipo de elementos.

ACTIVIDAD 4

Investiga acerca del carbón y responde las siguientes preguntas

1. Cuál es la validez de la siguiente afirmación: “el carbón se genera de la meteorización de los restos orgánicos” 2. ¿Qué relación existe entre la antigüedad del carbón y su contenido de carbono? 3. Ordena de manera ascendente los carbones de acuerdo a la capacidad calorífica. 4. ¿A nivel industrial cuál de los carbones es el más útil? 5. ¿Por qué los carbones de formación reciente tienen más humedad que los más antiguos? 6. ¿Cuál es la utilidad industrial del coque? 7. Si fueras la persona encargada de comprar el carbón para poner a funcionar “a full” las calderas de una fábrica, explica qué características de capacidad calorífica, humedad y grado de cenizas debe tener este carbón. 8. ¿Cuál sería el carbón o los carbones seleccionados para las calderas? 9. Consulta que es la lonsdaleita, como se descubrió y en que es utilizada.

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CONSULTA EN LA WEB

Consulta en la página http://lasmilrespuestas.blogspot.com/2010/05/curiosidades-sobre-el-carbon.html., veintiuna curiosidades sobre el carbón y compara con las anteriores. BIBLIOGRAFIA

RESTREPO, Fabio. Hola Química. Editorial Susaeta.

FERNADEZ RINCON, Miryam S. Spin, Química 11. Editorial Voluntad.

RESTREPO, Fabián. Química Orgánica Básica. Editorial voluntad.

POVEDA, Julio. Química 11. Educar editores.

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