El carbono es un elemento muy común en nuestro planeta, tanto en la atmósfera como en la materia mineral y en los seres vivos. La característica más importante del carbono es su extraordinaria capacidad de combinación, debido a que cada uno de sus átomos puede compartir hasta cuatro electrones con otros átomos. De este modo, puede enlazarse entre sí formando largas cadenas, que pueden ser lineales, ramificadas o formar anillos.
Esta gran versatilidad de combinación es única en todos los elementos conocidos. Además, los átomos de carbono se pueden enlazar con otros elementos y formar una enorme variedad de compuestos. Actualmente se conocen más de 2 millones de compuestos de carbono, pero aún pueden aparecer más. El carbono en la naturaleza. El carbono puro aparece en la naturaleza formando estructuras cristalinas.
Cuando sus átomos cristalizan en el sistema hexagonal, se forma el grafito, una sustancia negra y blanda que mancha el papel y con la que se construyen los lápices. Pero cuando cristalizan en el sistema cúbico, los átomos de carbono forman una de las sustancias más fascinantes que ofrece la naturaleza, el diamante. Se forman en la profundidad de la tierra, a más de 100.000 metros, sometidos a enormes presiones y temperaturas.
Estas circunstancias lo convierten en la sustancia natural más dura que se conoce, tanto que se necesita un diamante para rayar otro diamante. Esta característica se conoce desde la antigüedad. Su nombre, procedente del griego, Adamas, significa indestructible.
Pero la característica más fascinante del diamante es su extraordinaria belleza una vez tallado. Por eso es una de las sustancias más caras que existen. El diamante tallado produce efectos de luz muy hermosos debido a su elevado índice de refracción. Al penetrar en la piedra tallada, los rayos de luz sufren un gran número de reflexiones y la luz queda muy dispersa. La India fue el único país productor de diamantes hasta que se descubrieron en Brasil en el siglo XVIII y en África del Sur en el XIX, de donde se extrajo el Kulinam, el mayor diamante encontrado hasta ahora.
Perteneció al rey Eduardo VII de Inglaterra y una vez tallado se convirtió en varias piedras que ahora forman parte de las joyas de la corona británica. Cuatro de cada cinco diamantes no tienen calidad suficiente para su uso en joyería y por su gran dureza se utilizan con fines industriales para cortar, marcar o taladrar casi todo. Se utilizan en la industria del automóvil, óptica, armamento, herramientas de precisión, etc.
Pero en la naturaleza el carbono suele aparecer sobre todo combinado con otros elementos. Así, el dióxido y monóxido de carbono son dos gases bastante frecuentes en la atmósfera. Otro compuesto de carbono que abunda es el carbonato cálcico, que forma parte de muchas rocas.
Asimismo conforma las estructuras duras de algunos animales como los corales. Alrededor de un 90% de los compuestos de carbono son compuestos orgánicos. Compuestos orgánicos.
De los casi 100 elementos químicos que se conocen, sólo media docena, carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre, constituyen el 96% de la materia viva. Sin embargo, la gran diversidad de vida que existe en la Tierra se debe en gran parte a las propiedades del carbono de formar cadenas y de crear una amplia gama de estructuras. Muchas sustancias de los organismos vivos están formadas por moléculas gigantes de miles e incluso de millones de átomos que reciben el nombre de polímeros. Entre ellos están los hidratos de carbono, las grasas, las proteínas y los ácidos nucleicos. Los hidratos de carbono son sólidos blancos que se forman en la fotosíntesis.
Entre ellos está la glucosa, el principal combustible de los seres vivos. Casi la mitad del carbono presente en los vegetales está en la celulosa. Otro hidrato de carbono importante es el almidón, el principal constituyente de las patatas, el arroz y el pan. La quitina. El duro material del caparazón de los insectos y crustáceos también es un hidrato de carbono.
La principal misión de las grasas es la de servir como reserva energética. Sin embargo, otras grasas forman parte de las membranas celulares, intervienen en los procesos inmunológicos, son hormonas, ácidos biliares, etc. Las proteínas están formadas por una variedad de otras moléculas complejas más pequeñas, llamadas aminoácidos. Aunque sólo hay 20 aminoácidos en los seres vivos, estos son capaces de formar una gran variedad de proteínas.
Algunas, como la albúmina de la clara de huevo, son una reserva de aminoácidos. Otras proteínas forman los anticuerpos, los cuales nos protegen contra las infecciones. Hay proteínas que tienen una importante función estructural. El colágeno, por ejemplo, proporciona material para los tendones esenciales para el movimiento. Otra proteína estructural, la queratina, se encuentra en pezuñas, pelos, cuernos y plumas, y la actina y la miosina son constituyentes de los músculos.
Aún más complejos son los nucleótidos. A partir de ellos se forman los dos ácidos nucleicos, el ácido ribonucleico o ARN y el ácido desoxirribonucleico o ADN. Estas macromoléculas de hasta miles de unidades son el material genético que controla cada célula.
Se reproducen a sí mismos, controlan la síntesis de proteínas y la formación y descomposición de todas las demás sustancias de los tejidos vivos. Todas las sustancias orgánicas derivan en último término del agua, del dióxido de carbono y del nitrógeno atmosférico. Las plantas verdes toman este dióxido de carbono que durante la fotosíntesis pasa a formar parte de los hidratos de carbono y grasas que ellas fabrican. Este carbono va pasando a través de la cadena trófica, pero vuelve a la naturaleza en la respiración, en los productos de desecho y en los cuerpos en descomposición.
Aplicaciones del carbono. El hombre utiliza muchos polímeros naturales y artificiales para las más diversas aplicaciones. Entre los polímeros naturales destaca el caucho, que se obtiene a partir del látex, una sustancia lechosa que se obtiene raspando las cortezas de algunos árboles tropicales, como la hebea.
Los polímeros artificiales tienen muchas aplicaciones, como el polietileno de las botellas, bolsas o tapones, el tergal, el nylon, etc. Pero aún son más importantes las aplicaciones de los restos de los compuestos orgánicos. De hecho, los combustibles fósiles son uno de los elementos fundamentales de la sociedad industrial.
Cuando los restos orgánicos quedan cubiertos por agua pobre en oxígeno, actúan sobre ellos las bacterias anaerobias, que fermentan la materia orgánica aumentando su concentración en carbono. Este proceso tuvo lugar de forma masiva durante el periodo carbonífero, que duró unos 60 años. millones de años.
Durante este periodo la vegetación se desarrolló de forma prodigiosa y grandes cantidades de restos vegetales quedaban sepultados en las marismas que a lo largo de cientos de millones de años y gracias a la acción de las bacterias anaerobias a las presiones y a otros procesos se transformaron en carbón. La turba es el carbón más reciente. Es una sustancia pardusca, esponjosa y muy ligera que contiene hasta un 60% de carbono. Más antiguo es el lignito, tiene hasta un 75% de carbono.
A más profundidad se encuentran la ulla y la antracita, que contienen hasta un 98% de carbono. Sin embargo el combustible por excelencia es el petróleo. Un líquido negruzco de olor fuerte, menos denso que el agua y que se originó por acumulaciones de plankton y otros organismos animales y vegetales.
A partir de él se obtienen combustibles como la gasolina y muchos otros productos como plásticos, tejidos sintéticos, etc. El petróleo suele aparecer junto con el gas natural. Este es una mezcla de hidrocarburos formados por carbono y se emplea también como combustible.
La mayor parte de la energía utilizada por el hombre se obtiene a partir de los combustibles fósiles. Su combustión hace que el carbono vuelva a la atmósfera. Su abundancia nos hace olvidar a veces su enorme importancia. El carbono es el elemento básico de toda forma de vida y es absolutamente imprescindible en todas las facetas de nuestra existencia. El carbono es un elemento muy común en nuestro planeta.
Cuando cristaliza en el sistema hexagonal forma el grafito, la mina de los lápices. Cuando cristaliza en el sistema cúbico, forma el diamante, la sustancia natural más dura y más bella que se conoce. El carbono también está en la atmósfera formando dióxido y monóxido de carbono. Y forma parte de muchas rocas y de los tejidos de los seres vivos.
El carbono también forma compuestos orgánicos como son los hidratos de carbono, las grasas y las proteínas, todos imprescindibles para el desarrollo de los seres vivos. También forma parte de los ácidos nucleicos, enormes macromoléculas que pueden tener miles de unidades. Son el material genético de todas las células. Se reproducen a sí mismos y controlan la síntesis de proteínas y la formación y descomposición de todas las demás sustancias de los tejidos vivos.
El carbono que las plantas fijan en la fotosíntesis pasa después a los distintos eslabones de la cadena alimentaria y vuelve a la naturaleza a través de la respiración y los productos de desecho. El hombre utiliza muchos polímeros derivados del carbono, como el látex, para la fabricación de una gran variedad de productos. El carbón se formó debido al acúmulo de grandes cantidades de materia vegetal en las marismas, que fueron sometidas a grandes presiones y a la acción de bacterias anaerobias durante millones de años.
Otro compuesto del carbono es el petróleo, el combustible por excelencia, y del que se obtienen infinidad de productos imprescindibles en la sociedad actual.