Carbono

Explicamos o que é carbono e quais são suas principais características. Além disso, suas aplicações e o que é o ciclo do carbono.

O carbono é um dos elementos com maior utilidade humana.

O que é carbono?

O carbono é um dos elementos mais importantes da tabela periódica , pelo menos em termos de abundância e necessidade de vida orgânica . Sabe-se que mais de 16 milhões de substâncias contêm carbono, incluindo muitos compostos essenciais para seres vivos . Este elemento constitui 0,2% da crosta terrestre.

O carbono existe em inúmeras formas , dependendo das condições ambientais em que se encontra, e constitui um dos elementos com maior utilização humana e maior presença na sociedade . Na verdade, nosso corpo exala dióxido de carbono (CO 2 ) como um produto da respiração e é encontrado como monóxido de carbono (CO) nos gases liberados pela exaustão dos motores de combustão.

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Características de carbono

  • O carbono na tabela periódica encontra-se entre os carbonetos, com número atômico 6, massa atômica 12,01 e é representado pelo símbolo C.
  • É um elemento não metálico e é um bom condutor de eletricidade quando na forma de grafite.
  • De modo geral, o carbono não é uma substância altamente tóxica. Na maioria de suas formas físicas, é seguro para o manuseio humano. No entanto, muitos dos compostos orgânicos e inorgânicos baseados em carbono podem ser tóxicos e até letais para os humanos . Os hidrocarbonetos, por exemplo, podem ter um efeito devastador no sistema respiratório , assim como o carvão (há inúmeros casos de problemas de saúde em mineiros de carvão e em estações de exploração de hidrocarbonetos ).
  • O dióxido e o monóxido de carbono (CO 2 e CO) são substâncias letais se inalados em grandes doses, pois impedem a oxigenação adequada do corpo. O isótopo carbono-14, sendo radioativo, representa um risco de contaminação até certo ponto. O cianeto (CN ), um dos venenos mais mortais e populares, é formado a partir de átomos de carbono e nitrogênio .
  • É possível encontrar vestígios de carbono e hidrocarbonetos em planetas distantes, como os gigantes gasosos do Sistema Solar , sem apontar para qualquer tipo de constituição de vida orgânica que conhecemos.

Formas de carbono (halótropos)

O grafite tem a propriedade de manchar, por isso é usado como enchimento de lápis.

Embora o carbono seja sólido à temperatura ambiente , quando se forma grafite, ele pode sublimar quando a temperatura ultrapassa 3600 ° C e se tornar um estado gasoso . Na natureza, entretanto, ocorre em seis diferentes formas ou alótropos (propriedade de apresentar diferentes estruturas moleculares ou atômicas):

  • Carbono amorfo . Como a fuligem ou a maioria dos carvões, o elemento puro aparece sem uma certa estrutura.
  • Grafite . Preta, opaca e macia, a grafite tem a propriedade de manchar, por isso é utilizada como enchimento de lápis de madeira .
  • Diamond . Diamante e grafite contêm os mesmos átomos de carbono, mas em uma estrutura diferente, portanto, eles também têm propriedades diferentes. O diamante é uma pedra preciosa extremamente dura e transparente.
  • Fulerenos . Descoberto em meados dos anos 80, é cerca de 60 átomos de carbono estruturados não mais hexagonais, como de costume, mas heptagonais ou pentagonais. Isso dá uma aparência esférica, como uma bola de futebol.
  • Nanotubos . Um dos primeiros produtos da indústria da nanotecnologia, nada mais é do que folhas de grafite cilíndricas e rematadas em suas extremidades por hemisférios de carbono.
  • Carbinos . Um dos produtos industriais mais poderosos das últimas décadas, consiste em um átomo de carbono tornado univalente e eletricamente neutro, que é a substância mais resistente já conhecida.

Compostos químicos com carbono

Os carboidratos nos fornecem energia a partir de combinações de carbono e outros elementos.

Compostos orgânicos à base de carbono

Muitas substâncias essenciais para a vida são baseadas em carbono. Ácidos graxos (feitos de carbono combinatório, oxigênio e hidrogênio ), ésteres presentes nas frutas, a maioria dos aminoácidos, enzimas e proteínas que sustentam a vida , benzeno, carboidratos que nos dão energia, tudo a partir de combinações de carbono.

A química do carbono é conhecida como química da vida , uma vez que os seres vivos conhecidos até agora são baseados em estruturas moleculares baseadas no carbono. O CO 2 é essencial para a fotossíntese, por exemplo.

Compostos inorgânicos à base de carbono

Em sua altíssima capacidade de combinação, o carbono também é encontrado em muitas substâncias inorgânicas. Carbonatos (calcitas (CaCO 3 )), numerosos sais e ácidos (ácido carbônico (H 2 CO 3 )) ou formas metálicas, como carbonetos e acetiletos (carboneto de cálcio (CaC 2 )), ambos com excesso de acidez, são formas inorgânicas composto de carbono.

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Hidrocarbonetos

O petróleo e seus derivados são hidrocarbonetos de alto desempenho na indústria.

Hidrocarbonetos são substâncias constituídas de átomos de hidrogênio e carbono . Essas substâncias estão ligadas à vida (especialmente como combustíveis fósseis), embora possam existir em planetas que nunca a hospedaram. O petróleo e seus derivados, gás natural, metano, hidrocarbonetos apresentam alto desempenho industrial devido à sua inflamabilidade.

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Extração de carbono

China, Estados Unidos e União Europeia são os maiores exploradores de carvão.

Como o carbono é tão numeroso em nosso planeta , ele tende a ser abundante em regiões subterrâneas, onde a pressão e a temperatura permitem que ele se reorganize em várias estruturas. Assim, existem minas de carvão, mas também minas de grafite e diamantes.

China , Estados Unidos e União Europeia são os três maiores exploradores de carvão do planeta, embora esteja abundantemente distribuído pelos 100 países que o extraem . Em contraste, os muito mais cobiçados hidrocarbonetos fósseis são encontrados em grandes depósitos no Oriente Médio , Rússia, Alasca, México e Venezuela , principalmente.

A exploração de diamantes está concentrada principalmente na África do Sul e América do Sul , embora existam outras minas de menor escala na América do Norte e Sul da Ásia. A exploração africana tem sido altamente controversa , devido aos seus custos humanos e políticos para a população local.

Aplicações industriais de carbono

O carvão é usado como material combustível para uso doméstico.

A extração de carbono em suas diversas formas é uma atividade comum na economia humana, que mobiliza massas reais em torno de sua extração do subsolo (carvão, grafite e hidrocarbonetos) e seu posterior refino e exploração.

Os hidrocarbonetos, acima de tudo, são uma parte indispensável dos equipamentos industriais modernos, pois são combustíveis de alto desempenho para todos os tipos de transporte, graças ao fato de que o petróleo permite uma ampla gama de derivados utilizáveis como o plástico ou o náilon. O mesmo se aplica à indústria de lubrificantes automotivos.

Já o carvão é utilizado principalmente como combustível para geração de eletricidade, embora seus efeitos poluentes sejam temidos e comprovados. Ele também é usado como um material combustível para uso doméstico.

O grafite é essencial para a indústria de lápis e as hastes de proteção de reatores atômicos. Os diamantes, paradoxalmente, são comercializados como objetos decorativos ou na fabricação de bisturis e ferramentas que aproveitam sua dureza.

Finalmente, o isótopo radioativo Carbon-14 é usado em inúmeras investigações científicas e arqueológicas como um marcador da idade de restos orgânicos.

Ciclo do carbono

O CO 2 é usado pelas plantas para realizar a fotossíntese.

O feedback entre os organismos vegetais, animais e decompositores é conhecido como ciclo do carbono . A respiração animal e a decomposição de certos fungos liberam quantidades de CO 2 na atmosfera .

Esse CO 2 é aproveitado, junto com a água e a luz do sol , pela fotossíntese das plantas , o produto imediato é o oxigênio e a nova matéria orgânica (frutos, folhas, cascas, animais mortos) então se decompõe. E o ciclo começa novamente, sustentando a vida por sua vez.

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