Carbono
English: Carbon

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6.
C
 
        
        
                  
                  
                                
                                
Tabla completaTabla ampliada
Información general
Nombre, símbolo, númeroCarbono, C, 6.
Serie químicaNo metales
Grupo, período, bloque14, 2, p
Masa atómica12,0111 u
Configuración electrónica[He]2s22p2
Dureza Mohs1-2 (grafito)
10 (diamante)
Electrones por nivel2, 4
Propiedades atómicas
Radio medio70 pm
Electronegatividad2,55 (escala de Pauling)
Radio atómico (calc)67 pm (radio de Bohr)
Radio covalente77 pm
Radio de van der Waals170 pm
Estado(s) de oxidación4, 2
ÓxidoÁcido débil
1.ª Energía de ionización1086,5 kJ/mol
2.ª Energía de ionización2352,6 kJ/mol
3.ª Energía de ionización4620,5 kJ/mol
4.ª Energía de ionización6222,7 kJ/mol
5.ª Energía de ionización37 831,1 kJ/mol
6.ª Energía de ionización47 277,1 kJ/mol
Propiedades físicas
Estado ordinarioSólido (no magnético)
Densidad2267 kg/m3
Punto de fusiónDiamante: 3823 K
Grafito: 3800 K
Punto de ebulliciónGrafito: 5100 K
Entalpía de vaporizaciónGrafito; sublima: 711 K kJ/mol
Entalpía de fusiónGrafito; sublima: 105 K kJ/mol
Varios
Estructura cristalinahexagonal
N° CAS7444-04-0
N° EINECS231-153-3
Calor específico710 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica61×103 S/m
Conductividad térmica129 W/(K·m)
Velocidad del sonidoDiamante: 18.350 m/s a 293,15 K (20 °C)
Isótopos más estables
Artículo principal: Isótopos del carbono
isoANPeriodoMDEdPD
MeV
12C98,9 %Estable con 6 neutrones
13C1,1 %Estable con 7 neutrones
14Ctrazas5730 añosβ0,15614N
Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario.

El carbono (del latín, carbo, 'carbón') es un elemento químico con símbolo C, número atómico 6 y masa atómica 12,01. Es un no metal y tetravalente, disponiendo de cuatro electrones para formar enlaces químicos covalentes. Tres isótopos del carbono se producen de forma natural, los estables 12C y 13C y el isótopo radiactivo 14C, que decae con una vida media de unos 5730 años.[2]​ y es el pilar básico de la química orgánica. Está presente en la Tierra en estado de cuerpo simple (carbón y diamantes), de compuestos inorgánicos (CO2 y CaCO3) y de compuestos orgánicos (biomasa, petróleo y gas natural). También se han sintetizado muchas nuevas estructuras basadas en el carbono: carbón activado, negro de humo, fibras, nanotubos, fullerenos y grafeno.

El carbono es el 15.º elemento más abundante en la corteza terrestre,[4]

Los átomos de carbono pueden unirse de diferentes maneras, denominadas alótropos del carbono, reflejo de las condiciones de formación. Los más conocidos que ocurren naturalmente son el grafito, el diamante y el carbono amorfo.[5]​ Las propiedades físicas del carbono varían ampliamente con la forma alotrópica. Por ejemplo, el grafito es opaco y negro, mientras que el diamante es altamente transparente. El grafito es lo suficientemente blando como para formar una raya en el papel (de ahí su nombre, del verbo griego "γράφειν" que significa 'escribir'), mientras que el diamante es el material natural más duro conocido. El grafito es un buen conductor eléctrico mientras que el diamante tiene una baja conductividad eléctrica. En condiciones normales, el diamante, los nanotubos de carbono y el grafeno tienen las conductividades térmicas más altas de todos los materiales conocidos. Todos los alótropos del carbono son sólidos en condiciones normales, siendo el grafito la forma termodinámicamente estable. Son químicamente resistentes y requieren altas temperaturas para reaccionar incluso con oxígeno.

El estado de oxidación más común del carbono en los compuestos inorgánicos es +4, mientras que +2 se encuentra en el monóxido de carbono y en complejos carbonilos de metales de transición. Las mayores fuentes de carbono inorgánico son las calizas, dolomitas y dióxido de carbono, pero cantidades significativas se producen en depósitos orgánicos de carbón, turba, petróleo y clatratos de metano. El carbono forma un gran número de compuestos, más que cualquier otro elemento, con casi diez millones de compuestos descritos hasta la fecha[7]

La combustión del carbono en todas sus formas ha sido la base del desarrollo tecnológico desde tiempos prehistóricos. Los materiales basados en el carbono tienen aplicaciones en numerosas áreas de vanguardia tecnológica: materiales compuestos, baterías de iones de litio, descontaminación del aire y del agua, electrodos para hornos de arco, en la síntesis de aluminio, etc.

Características

El carbono es un elemento notable por varias razones. Sus formas alotrópicas incluyen, una de las sustancias más blandas (el grafito) y una de las más duras (el diamante) y, desde el punto de vista económico, es de los materiales más baratos (carbón) y uno de los más caros (diamante). Más aún, presenta una gran afinidad para enlazarse químicamente con otros átomos pequeños, incluyendo otros átomos de carbono con los que puede formar largas cadenas, y su pequeño radio atómico le permite formar enlaces múltiples. Así, con el oxígeno forma el dióxido de carbono, vital para el crecimiento de las plantas (ver ciclo del carbono); con el hidrógeno forma numerosos compuestos denominados genéricamente hidrocarburos, esenciales para la industria y el transporte en la forma de combustibles fósiles; y combinado con oxígeno e hidrógeno forma gran variedad de compuestos como, por ejemplo, los ácidos grasos, esenciales para la vida, y los ésteres que dan sabor a las frutas; además es vector, a través del ciclo carbono-nitrógeno, de parte de la energía producida por el Sol.[8]