Moléculas de los seres vivos
El carbono forma parte de estructuras moleculares esenciales de proteínas, glúcidos, lípidos, ácidos nucleicos y otros compuestos biológicos.
Mendeleev
Tabla periódica
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Elemento químico · ficha de referencia
6C
Carbono
El carbono es el elemento 6 (C), situado en el período 2, grupo 14 y bloque p. A temperatura ambiente, su estado de referencia es sólido. Su configuración electrónica es [He] 2s2 2p2.
Número atómico6
Peso atómico estándar[12.0096, 12.0116]
Grupo14
Período2
Bloquep
Configuración electrónica[He] 2s2 2p2
Estructura electrónica
Qué gobierna su química
Los elementos del grupo 14 tienen cuatro electrones de valencia. En el carbono esto favorece especialmente los enlaces covalentes y la formación de estructuras muy distintas.
La configuración [He] 2s2 2p2 determina cuántos electrones externos participan en los enlaces. Después, la geometría de la red o de la molécula y el estado de oxidación explican gran parte de las propiedades observadas.
Formas químicas
Compuestos, iones y materiales
El carbono elemental existe en alótropos como el grafito y el diamante; el grafeno corresponde a una sola lámina de estructura grafítica. En sus compuestos forma cadenas y anillos C–C, enlaces múltiples, carbonatos, dióxido de carbono, hidrocarburos y las estructuras moleculares de la bioquímica.
Comportamiento físico
Estado y cambios de fase
A temperatura ambiente, el estado de referencia es sólido. La densidad indicada es 1.821 g/cm³. La presión, la pureza y la estructura cristalina pueden modificar los valores medidos.
Presencia y aplicaciones
Dónde se encuentra y para qué se usa el carbono
El carbono es un componente central de las moléculas de los seres vivos. También aparece como grafito y diamante, en dióxido de carbono y carbonatos, y en materiales como aceros, electrodos de grafito y fibras de carbono.
En la práctica
Ejemplos de usos concretos
Grafito
El grafito se utiliza cuando se necesitan conductividad eléctrica, lubricación o resistencia a altas temperaturas.
Diamante
El diamante se emplea como abrasivo y material de corte por la extraordinaria dureza de su red covalente tridimensional.
Materiales compuestos
El carbono se incorpora a materiales compuestos para combinar baja masa con rigidez, resistencia mecánica o resistencia térmica.
Posición periódica
Qué muestran sus elementos vecinos
El carbono está en el período 2, grupo 14 y bloque p. En el entorno mostrado aparecen vecinos reales como Boro, Nitrógeno, Aluminio, Silicio y Fósforo. Compararlos ayuda a observar tendencias de tamaño atómico, energía de ionización, estados de oxidación y tipos de enlace.
Datos de referencia
Propiedades físicas y atómicas
Clasificaciónno metal poliatómico
Estado a temperatura ambienteSólido
Capas electrónicas2 · 4
Densidad1.821 g/cm³
Punto de fusión—
Punto de ebullición—
Electronegatividad de Pauling2.55
Primera energía de ionización1 086 kJ/mol
Afinidad electrónica121.8 kJ/mol
Los valores describen el elemento o el átomo neutro cuando corresponde. Las propiedades físicas pueden depender del alótropo, la presión y las condiciones de medida.
Historia
Descubrimiento e identificación
El carbono o materiales que lo contienen se conocen desde la Antigüedad, mucho antes de la química moderna. Su uso antiguo, la identificación química del elemento y su definición actual mediante el número atómico corresponden a etapas históricas distintas.
Isótopos y peso atómico
Cómo cambia los números la composición isotópica
El peso atómico estándar se expresa como el intervalo [12.0096, 12.0116]. Las proporciones isotópicas pueden variar ligeramente entre muestras naturales, por lo que una única cifra decimal ocultaría una variación real.
El carbono posee al menos un isótopo estable. Los isótopos tienen el mismo número de protones y pertenecen al mismo elemento, pero difieren en número de neutrones y masa atómica.
Seguridad
Manipulación y exposición
Los riesgos asociados al carbono dependen de la forma química, la dosis y la vía de exposición. El elemento, sus iones y sus compuestos pueden tener efectos biológicos y ambientales muy distintos; deben consultarse los datos de seguridad de la sustancia realmente manipulada.