Datos sobre el carbono
El carbono existe naturalmente en forma de carbono-12, que representa casi el 99% del carbono en el universo. El carbono-13 representa aproximadamente el 1% del carbono en el universo. el carbono total en el universo. Pero es muy importante en la datación de la materia orgánica
Sólo el número atómico real (número de protones en el núcleo): 6 símbolos atómicos (en la tabla periódica): C Peso atómico (masa atómica promedio): 12.0107 Densidad: 2.2670. g/cm3 Fase a temperatura ambiente: Sólido Punto de fusión: 6422 grados Fahrenheit (3550 grados Celsius) Punto de ebullición: 6872 grados Fahrenheit (. Dos isótopos estables, que son átomos de la misma Elemento, con diferente número de neutrones. Isótopo más común: Carbono-12 (6 protones, 6 neutrones y 6 electrones) y Carbono-13 (6 protones, 7 neutrones y 6 electrones). Carbono: De las estrellas a la vida, el carbono es. el elemento más importante del universo, según el Centro Swinburne de Astrofísica. El sexto elemento más abundante se forma en el vientre de una estrella en una reacción llamada proceso triple alfa. En las estrellas más viejas que han quemado la mayor parte de su hidrógeno, el helio sobrante se acumula. El núcleo de helio tiene dos protones y dos neutrones. A temperaturas muy altas, superiores a 10.000.000 ohmios (17999540,6 f), el núcleo de helio comienza a fusionarse, primero como un par de cuatro núcleos de protones y berilio, y finalmente cuando hay suficientes. el núcleo de berilio parpadea, se convierte en berilio más helio. El resultado final es: un átomo de carbono con seis protones y seis neutrones.
Aunque los científicos a veces conceptualizan que los electrones están en una capa, hay dos capas que orbitan alrededor del núcleo. , pero en realidad vuelan alrededor del núcleo a diferentes distancias; esta vista del átomo de carbono se puede ver en dos diagramas de nubes de electrones (abajo) que muestran grupos individuales (los llamados (Physical Reviews B, doi: 10.1103/physrevb. 80.165404) El carbono es un fabricante de modelos que puede conectarse entre sí para formar largas cadenas elásticas. Se llama polímero. También puede combinarse con hasta otros cuatro átomos debido a la disposición de sus electrones, que están dispuestos en un núcleo rodeado por una nube de electrones. a diferentes distancias del núcleo, los químicos consideran estas distancias como capas y definen las propiedades de los átomos en función de lo que hay en cada capa, según la U de S. El carbono tiene dos capas de electrones, la primera de las cuales puede contener dos electrones y la segunda. de ocho. Cuatro en un espacio. Cuando los átomos se combinan, disfrutan de cuatro vacantes en la capa exterior del carbono, lo que le permite combinarse con otros cuatro átomos. (También se puede unir de manera estable a menos átomos formando enlaces dobles y triples).
En otras palabras, se puede elegir el carbono. Según el sitio web Chemistry, utiliza carbono: se han descubierto casi 6.543.800 compuestos de carbono y los científicos estiman que el carbono es la piedra angular de 95 compuestos conocidos. La asombrosa capacidad del carbono para combinarse con muchos otros elementos es una de las principales razones por las que es esencial para casi toda la vida. El hombre prehistórico sabía que este elemento existía en forma de carbón vegetal. Según la Asociación Mundial del Carbón, el carbono, como carbón, sigue siendo la principal fuente de combustible del mundo y proporciona aproximadamente el 30% de la energía mundial. El carbón también es una materia prima para la producción de acero y el grafito, otra forma de carbono, es un lubricante industrial común.
El carbono-14 es un isótopo radiactivo del carbono que los arqueólogos utilizan para datar objetos y restos. El carbono 14 se encuentra naturalmente en la atmósfera. Según la Universidad Estatal de Colorado, las plantas absorben azúcar durante la respiración, convirtiendo el azúcar producido durante la fotosíntesis en energía para el crecimiento y manteniendo otros procesos. Los animales absorben carbono-14 en sus cuerpos al comer plantas u otros animales que comen plantas.
Según una investigación de la Universidad de Arizona, la vida media del carbono-14 es de 5.730 años, lo que significa que pasado este tiempo, la mitad del carbono-14 de la muestra se descompondrá.
Debido a que los seres vivos ya no absorben carbono-14 después de la muerte, los científicos pueden usar la vida media del carbono-14 como un reloj para medir el tiempo después de la muerte. Este método funciona con prebióticos, incluidos objetos hechos de madera u otro material vegetal.
¿Quién sabe? El nombre Carbon proviene del latín carbo, que significa "carbón". El diamante y el grafito son, respectivamente, los materiales naturales más duros y blandos que se conocen. La única diferencia entre ellos es su estructura cristalina. Según la Enciclopedia de la Tierra, el carbono representa el 0,032 del peso de la litosfera de la Tierra (corteza y manto exterior). El geólogo David Smith de la Universidad de Texas estima aproximadamente el peso de la litosfera en 3 mil millones de yenes (o 3 × 10 23 ) libras, lo que hace que el peso aproximado del carbono en la litosfera sea 1,056 mil millones de yenes (o 1,056 × 10 22) libras. Según la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), el dióxido de carbono (un átomo de carbono más dos átomos de oxígeno) representa el 0,04 de la atmósfera de la Tierra, aumentando durante la Era Industrial debido a la quema de combustibles industriales. El monóxido de carbono (un átomo de carbono más un átomo de oxígeno) es un gas inodoro que se produce al quemar combustibles fósiles. El monóxido de carbono mata al unirse a la hemoglobina, que transporta oxígeno en la sangre. Según un artículo de 2001 publicado en el Journal of the Royal Society of Medicine, el monóxido de carbono se une a la hemoglobina 210 veces más fuerte que el oxígeno, exprimiendo eficazmente el oxígeno y asfixiando los tejidos. Los diamantes son la forma más brillante de carbono y se forman bajo una intensa presión en lo profundo de la corteza terrestre. Según el Royal Collection Trust, el diamante con calidad de gema más grande jamás descubierto es el diamante Cullinan, descubierto en 1905. El diamante en bruto tiene 3106,75 quilates. La piedra preciosa más grande tallada de esta piedra preciosa pesa 530,2 quilates y es una de las joyas de la corona británica, conocida como la superestrella africana. Según un estudio de 2009 en el Journal of Archaeology, los tatuajes de Ötzi, el Hombre de Hielo, de 5.300 años de antigüedad, encontrados en los Alpes, fueron dibujados con tinta de carbón. Hacer una pequeña abertura en la piel y frotarla con carbón puede ser parte de un tratamiento de acupuntura. La investigación en curso sobre el carbono es un elemento de investigación a largo plazo, pero eso no significa que no haya más descubrimientos por hacer. De hecho, el elemento que nuestros ancestros prehistóricos quemaban como carbón vegetal puede ser la clave para la próxima generación de materiales tecnológicos.
Rick Smalley y Robert Cole de la Universidad Rice en Texas y sus colegas descubrieron una nueva forma de carbono. Los científicos han creado una nueva y misteriosa molécula hecha de carbono puro vaporizando grafito con un láser, informa la Sociedad Química Estadounidense. La molécula resultó ser una esfera con forma de balón de fútbol formada por 60 átomos de carbono. El equipo nombró a su descubrimiento Buckminsterfullerene, en honor a un arquitecto que diseñó cúpulas geodésicas. La molécula ahora se conoce como "buckyballs" y los investigadores que la descubrieron ganaron el Premio Nobel de Química en 1996. Según un estudio de 2009 publicado en la revista Chemical Informatics and Modeling, se descubrió que las buckyballs inhiben la propagación del VIH. Los investigadores médicos están trabajando para unir medicamentos a las buckybolas, molécula por molécula, para administrar medicamentos directamente a partes del cuerpo infectadas o tumorales. Esto incluye trabajos de la Universidad de Columbia, la Universidad Rice y otras instituciones.
Desde entonces, se han descubierto otras nuevas moléculas de carbono puro llamadas fullerenos, incluidos "huevos de buckye" de forma ovalada y nanotubos de carbono sorprendentemente conductores. La química del carbono sigue siendo un campo popular para los premios Nobel: en 2010, investigadores japoneses y estadounidenses ganaron el premio mientras estudiaban cómo conectar átomos de carbono utilizando átomos de paladio, una sustancia química utilizada para formar grandes complejos, informó la Fundación Nobel. Al trabajar con estos nanomateriales de carbono, construyeron materiales sacados directamente de la ciencia ficción. Un artículo de 2010 en NealNethsNournal informó sobre la invención de un tejido conductor flexible que se utilizó para crear nanotubos de carbono. Podría usarse para almacenar energía, quizás allanando el camino para baterías portátiles, células solares y otros dispositivos electrónicos. Se trata de un grafeno "material milagroso". El grafeno es una capa de carbono de sólo un átomo de espesor.
Es el material más resistente que se conoce, pero también es ultraligero y flexible. Y conduce la electricidad mejor que el cobre. La producción en masa de grafeno es un desafío, aunque los investigadores informaron en abril de 2014 que podrían hacerlo con nada más que una batidora de cocina. Si los científicos pueden descubrir cómo producir fácilmente grandes cantidades de grafeno, el material podría volverse tecnológicamente enorme. Imagine un dispositivo suave e irrompible que resulta ser papel de seda. De hecho, el carbono ha recorrido un largo camino desde el carbón vegetal y los diamantes.
Nanotubos de carbono Los nanotubos de carbono (CNT) son estructuras diminutas parecidas a pajitas compuestas de átomos de carbono. Estos tubos son útiles en una variedad de tecnologías electrónicas, magnéticas y mecánicas. El diámetro de estos tubos es tan pequeño que se puede medir en nanómetros. Un nanómetro es una milmillonésima parte de un metro, unas 10.000 veces más pequeño que un cabello humano. Los nanotubos de carbono son al menos 100 veces más resistentes que el acero, pero sólo una sexta parte de su resistencia, por lo que pueden añadir resistencia a casi cualquier material, según NanoScience Instruments. También son superiores al cobre en términos de conductividad eléctrica y térmica.
La nanotecnología se está utilizando en la exploración para convertir el agua de mar en agua potable. En un nuevo estudio, los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) han desarrollado un proceso de nanotubos de carbono que puede extraer sal del agua de mar de manera más eficiente que los procesos tradicionales.
Por ejemplo, el proceso tradicional de desalación de agua de mar extrae agua de mar a alta presión y la transporta a través de una membrana de ósmosis inversa. Luego, estas membranas repelen todas las partículas grandes, incluida la sal, y solo permiten el paso de agua limpia. Sin embargo, estas plantas desalinizadoras son muy caras y sólo pueden cubrir aproximadamente 65.438 de las necesidades de agua de un condado, según LLNL. En el estudio de los nanotubos
Se simula la estructura de una membrana biológica: se trata esencialmente de una matriz con agujeros en la membrana. Los nanotubos que utilizaron son extremadamente pequeños, más de 50.000 veces más delgados que un cabello humano. Estos pequeños nanotubos permiten un flujo de agua muy alto, pero son tan estrechos que sólo una molécula de agua puede pasar a través del tubo a la vez. Además, los iones de sal son demasiado grandes para pasar a través de las tuberías.
Los investigadores creen que este nuevo descubrimiento es de gran importancia para la próxima generación de tecnología de purificación de agua y tecnología de membranas de paso alto.
Informe adicional de la escritora de ciencias biológicas Traci Pedersen.
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Más información sobre el carbono:
Laboratorio Jefferson: Carbono elemental Observatorio de la Tierra de la NASA: El ciclo del carbono Institución Smithsonian: Todo sobre el carbono y los diamantes