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Descubridor (es): Prehistoria
El carbono es único en la química porque forma un número de compuestos mayor
que la suma total de todos los otros elementos combinados.
Con mucho, el grupo más grande de estos compuestos
es el constituido por carbono e hidrógeno. Se
estima que se conoce un mínimo de 1.000.000 de compuestos orgánicos y este
número crece rápidamente cada año. Aunque la clasificación no es rigurosa, el
carbono forma otra serie de compuestos considerados como inorgánicos, en un
número mucho menor al de los orgánicos.
El carbono elemental existe en dos formas
alotrópicas cristalinas bien definidas: diamante y grafito. Otras formas con
poca cristalinidad son carbón vegetal, coque y negro de humo. El carbono
químicamente puro se prepara por descomposición térmica del azúcar (sacarosa) en
ausencia de aire. Las propiedades físicas y químicas del carbono dependen de la
estructura cristalina del elemento. La densidad fluctúa entre 2.25 g/cm³ (1.30
onzas/in³) para el grafito y 3.51 g/cm³ (2.03 onzas/in³) para el diamante. El
punto de fusión del grafito es de 3500ºC (6332ºF) y el de ebullición extrapolado
es de 4830ºC (8726ºF). El carbono elemental es una sustancia inerte, insoluble
en agua, ácidos y bases diluidos, así como disolventes orgánicos. A temperaturas
elevadas se combina con el oxígeno para formar monóxido o dióxido de carbono.
Con agentes oxidantes calientes, como ácido nítrico y nitrato de potasio, se
obtiene ácido melítico C6(CO2H)6. De los
halógenos sólo el flúor reacciona con el carbono elemental. Un gran número de
metales se combinan con el elemento a temperaturas elevadas para formar
carburos.
Con el oxígeno forma tres compuestos gaseosos:
monóxido de carbono, CO, dióxido de carbono, CO2, y subóxido de
carbono, C3O2. Los dos primeros son los más importantes
desde el punto de vista industrial. El carbono forma compuestos de fórmula
general CX4 con los halógenos, donde X es flúor, cloro, bromo o yodo.
A temperatura ambiente el tetrafluoruro de carbono es gas, el tetracloruro es un
líquido y los otros dos compuestos son sólidos. También se conocen
tetrahalogenuros de carbono mixtos. Quizá el más importante de ellos es el
diclorodifluorometano, CCl2F2 llamado freón.
El carbono y sus compuestos se encuentran
distribuidos ampliamente en la naturaleza. Se estima que el carbono constituye
0.032% de la corteza terrestre. El carbono libre se encuentra en grandes
depósitos como hulla, forma amorfa del elemento con otros compuestos complejos
de carbono-hidrógeno-nitrógeno. El carbono cristalino puro se halla como grafito
y diamante.
Grandes cantidades de carbono se encuentran en
forma de compuestos. El carbono está presente en la atmósfera en un 0.03% por
volumen como dióxido de carbono. Varios minerales, como caliza, dolomita, yeso y
mármol, tienen carbonatos. Todas las plantas y animales vivos están formados de
compuestos orgánicos complejos en donde el carbono está combinado con hidrógeno,
oxígeno, nitrógeno y otros elementos. Los vestigios de plantas y animales vivos
forman depósitos: de petróleo, alfalto y betún. Los depósitos de gas natural
contienen compuestos formados por carbono e hidrógeno.
El elemento libre tiene muchos usos, que incluyen
desde las aplicaciones ornamentales del diamante en joyería hasta el pigmento de
negro de humo en llantas de automóvil y tintas de imprenta. Otra forma del
carbono, el grafito, se utiliza para crisoles de alta temperatura, electrodos de
celda seca y de arco de luz, como puntillas de lápiz y como lubricante. El
carbón vegetal, una forma amorfa del carbono, se utiliza como absorbente de
gases y agente decolorante.
Los compuestos de carbono tienen muchos usos. El
dióxido de carbono se utiliza en la carbonatación de bebidas, en extintores de
fuego y, en estado sólido, como enfriador (hielo seco). El monóxido de carbono
se utiliza como agente reductor en muchos procesos metalúrgicos. El tetracloruro
de carbono y el disulfuro de carbono son disolventes industriales importantes.
El freón se utiliza en aparatos de refrigeración. El carburo de calcio se emplea
para preparar acetileno; es útil para soldar y cortar metales, así como para
preparar otros compuestos orgánicos. Otros carburos metálicos tienen usos
importantes como refractarios y como cortadores de metal.
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