
Un camaleón en la tabla
El carbono se origina en las estrellas que cumplen la mayoría de edad y que han acumulado helio en su núcleo. El proceso físico ocurre mediante reacciones de fusión nuclear, en un fenómeno conocido como triple alfa, en donde dos núcleos de helio (partículas alfa) se unen para formar berilio y rayos gamma. El berilio obtenido reacciona inmediatamente con un nuevo núcleo de helio para generar carbono y más rayos gamma. En nuestro planeta el carbono es muy común, sin embargo es sorprendente su enorme versatilidad, ya sea en estructura o propiedades, que se genera debido al “simple” hecho de alterar la orientación de sus átomos en el espacio. La importancia fundamental del carbono se debe a que forma millones de moléculas denominadas orgánicas y, al menos por el momento, son la única base química para la vida. No hemos encontrado una sola forma de vida que no esté formada por compuestos del carbono. Existen teorías que predicen que es posible la vida basada en otros elementos “fácilmente adaptables”, pero hasta ahora no se ha encontrado ninguna. Por otro lado, la única vida que conocemos está en la Tierra, la cual tiene muchísimo carbono. Las posibilidades de encontrar en el Universo otros planetas con alto contenido de carbono están latentes, así que es probable que en un futuro el panorama cambie. Así y todo, aún nos sorprende que la química de éste solo elemento sea lo suficientemente amplia y variada como para constituir la base sobre la cual se ha desarrollado la multiplicidad de formas de vida que contiene nuestro planeta.
Robots. Imagen de la película, ‘Yo, Robot’. (20th CENTURY FOX)
La forma más frecuente de carbono es el denominado carbón, que es una forma amorfa (es decir, los átomos están unidos en forma desordenada) del carbono. Esta forma es la que se encuentra en el hollín, en el carbón mineral y vegetal, y en la ceniza de la madera entre otros. El carbón es muy fácil de sintetizar bajo condiciones normales en el planeta y, por lo tanto, es uno de los materiales que se conocen desde hace muchísimo tiempo. Por su abundancia, esta forma es la que se ha usado como combustible desde la prehistoria. Hoy en día el carbón provee aproximadamente el 25% de las necesidades de energía primaria del mundo. Las reservas estimadas de carbón son más del doble de las del petróleo y casi el triple de las del gas natural.
Para hablar del siguiente material debemos adentrarnos en el mundo de la ficción. El adamantium o adamantio es un término que proviene del griego adamas, «indomable», que genera la voz latina adamantinus, «duro como el acero». El término hace referencia a un tipo de material mítico de extrema dureza, y a la vez biocompatible. Por su dureza se asocia con el muy real diamante. Varias fuentes
La segunda forma más frecuente del carbono es el grafito, en la que los átomos de carbono forman láminas (con cada carbono enlazado a otros dos formando hexágonos regulares), que se asocian unas a otras mediante fuerzas de van der Waals. Esta forma de asociación atómica hace que el grafito sea suave y resbaladizo, lo que permite su aplicación como lubricante sólido. Las láminas que conforman al grafito, muy cercanas entre sí, no dejan pasar los rayos de luz motivo por lo cual el grafito es negro y opaco. Con todo, debido al movimiento laminar el grafito permite el paso de la corriente eléctrica, lo cual la estructura firmemente compacta del diamante no
Sin embargo no todo está dicho para nuestro admirado carbono. Hace ya casi 30 años, a mediados de los 80s, se descubrió una nueva forma de carbono elemental que consiste en una agrupación de 60 átomos de carbono en una disposición bastante espectacular: ¡Una esfera perfecta! La molécula tiene 20 hexágonos y 12 pentágonos, carece de bordes y es la más esférica conocida. Su forma es
Por otro lado los fullerenos poseen atractivos y variados colores. El C60 en película delgada es de color mostaza y sus disoluciones en benceno son de un atractivo color magenta. Las películas delgadas del C70 son café-rojizo y sus disoluciones tienen un intenso color rojo vino.
Detección de C70 y probable existencia de grafeno en el espacio.
Sorprendentemente, en los últimos años se ha descubierto una estructura laminar plana conformada por hexágonos de carbono del espesor de un átomo. Esta estructura, llamada grafeno, sería la constituyente de los nanotubos de carbono de pared única (single
De hecho, este material podría solucionar una de las grandes desventajas de los teléfonos inteligentes, cuyas baterías apenas duran un día. Los prototipos de baterías fabricadas con electrodos de grafeno son diez veces más duraderas que las que llevan los teléfonos que se venden en el mercado y se cargan en mucho menos tiempo (aproximadamente media hora). No obstante, la aplicación más cercana consiste en usar grafeno en lugar de silicio para fabricar transistores mucho más eficientes y rápidos, lo que podría aumentar la capacidad y la velocidad de nuestras computadoras. También se está trabajando intensamente en otros dispositivos de almacenamiento de energía como ultracondensadores para automóviles, trenes eléctricos y para mejorar el rendimiento de las líneas de distribución eléctrica en ciudades. Se predice que estos dispositivos puedan comercializarse entre cinco a diez años en el futuro. El grafeno también podrá usarse en la nueva generación de televisores, que estarán fabricados con materiales orgánicos, y que por tanto serán sostenibles con el medio ambiente: En cuanto a los paneles solares, el objetivo es conseguir células de un 42% de eficiencia, en contraste al 16% de las construidas actualmente. Los científicos estudian también las posibles aplicaciones en medicina, la fabricación de biosensores y la construcción de aparatos para detección de ADN. Se especula también con la posibilidad de producir implantes neuronales y regenerar tejidos nerviosos dañados.
Carbono, tan común y tan espectacular a la vez, no dejas de impresionarnos. Nos permites plasmar nuestros pensamientos en papel, nos ayudas a impresionar a la pareja, eres un símbolo de estatus y de seguro tendrás gran presencia en la ciencia y tecnología del mañana. Carbono, ¡Eres un elemento con futuro!
Alexis Hidrobo P.
Este artículo participa en la XXV Edición del Carnaval de Química, que por esta oportunidad se aloja en el blog Moléculas a reacción.
Notas: El elemento numero 119 no existe (todavía, de seguro que los de Dubná lo quieren obtener). La referencia al Adamantium como dicho elemento me pareció genial y la tomé prestada de este link, que pertenece al blog, que contiene muy buenas imágenes (sobre todo para quienes gustan de los super héroes)
Para Saber más:
- Gran atlas de la Ciencia. Materia. National Geographic. Santiago de Chile. 2012.
- Revista Muy Interesante. Edición noviembre 2012.
- http://www.elmundo.es/elmundo/2012/04/13/nanotecnologia/1334331314.html
- http://eltamiz.com/2007/07/01/conoce-tus-elementos-el-carbono/
- Philip S. Bailey, Christina A. Bailey. Principios de Química Orgánica. Pearson Editores. México. 1998.
- Revista de divulgación científica de la UNAM.
- http://www.comoves.unam.mx/assets/revista/174/grafeno_164.pdf



Invierto mi tiempo en la enseñanza de Química en la Universidad San Francisco de Quito. Además me apasiona la divulgación científica y la ciencia ficción.
ununcuadio
Publicado el 11:09h, 03 juniojajaja, es buenísimo! Brillante explicación además… Entre el símbolo del 119 y que es el elemento más barato… y el más caro, me habías despistado completamente 😀
alexis
Publicado el 15:03h, 03 junioSi, de eso se trata. Gracias por el comentario. Cuando un químico comenta de otro favorablemente, el trabajo está bien realizado. un saludo.
Cabezón
Publicado el 09:19h, 04 junioEn cambio yo vine a poner faltas. No me hagas caso, es un buen trabajo.
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Publicado el 23:06h, 03 junio[…] El elemento de este artículo está constituido sencillamente por seis protones, seis neutrones y seis electrones; sin embargo a partir de él se logra obtener una cantidad enorme de moléculas. Puede ser muy duro o muy blando; su apariencia externa se muestra negra y opaca en ocasiones, pero también puede ser incoloro y transparente. […]
Bitacoras.com
Publicado el 01:00h, 04 junioInformación Bitacoras.com…
Valora en Bitacoras.com: El elemento de este artículo está constituido sencillamente por seis protones, seis neutrones y seis electrones; sin embargo a partir de él se logra obtener una cantidad enorme de moléculas. Puede ser muy duro o muy blando; s…..
Cabezón
Publicado el 09:18h, 04 junioFalta la mención a los nanotubos de carbono, híbridos entre los fullerenos y el grafeno. Se trata de tubos delgados formados por hexágonos, al estilo de los fullerenos, pero abiertos por arriba y abajo, prolongándose indefinidamente. Son hojas de grafeno plegadas en forma de tubo.
Este material parece ser increíblemente resistente, mucho más que el acero. Podría permitir construir estructuras asombrosas, como puentes y edificios.
En particular, podría ser el material que permita construir el ascensor espacial, uniendo la superficie terrestre con un satélite geoestacionario, una friolera de 36.000 kilómetros de distancia.
Otra cosa: el grafito no son más que hojas de grafeno superpuestas; o el grafeno está formado por las hojas individuales que conforman el grafito; como se prefiera.
alexis
Publicado el 15:04h, 04 junioSi, completamente de acuerdo. No quise extenderme más pues el articulo ya es largo. Puede dar para una segunda parte solo de nanotubos, fullerenos, sus híbridos y aplicaciones. Tal vez en el futuro. Gracias por las apreciaciones. Siempre son bien recibidas. Un saludo.
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Publicado el 11:55h, 04 junio[…] El elemento de este artículo está constituido sencillamente por seis protones, seis neutrones y seis electrones; sin embargo a partir de él se logra obtener una cantidad enorme de moléculas. Puede … […]
Cabezón
Publicado el 20:49h, 05 junioOtra peculiaridad sobre el carbono es su abundancia en el universo: el cuarto, precedido sólo por el hidrógeno, el helio y el oxígeno. Como es más versátil a la hora de unirse que los anteriores, no es extraño que el universo esté lleno de moléculas con carbono… en particular las que permiten la vida.
Si el universo fuera distinto, si el carbono no fuera tan abundante, simplemente no estaríamos nosotros aquí para discutir acerca de estas cosas.
Volviendo a la abundancia de los elementos, con los que están antes que el C se forma el agua, el otro ingrediente imprescindible para la vida tal y como la conocemos.
Por el principio antropocéntrico, creo que este universo es el adecuado para la vida basada en el carbono y el agua, así que no me parece probable que se encuentren otras formas de vida, salvo las que sean similares a la que conocemos en este planeta, es decir compuestos de carbono en un medio acuoso.
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