7
ALOTROPOS DEL CARBONO I. CARBONOS CRISTALINOS : Son formas alotrópicas del carbono químicamente puro con un arreglo regular u ordenado de sus átomos que están unidos covalentemente, por lo tanto, son sólidos cristalinos covalentes. GRAFITO : Etimología: Del griego graphein (escribir). Propiedades físicas : Sistema: Hexagonal. Hábito: se encuentra en forma de pequeños cristales hexagonales y forma agregados compactos, escamosos, terrosos y esféricos. Dureza: 1. Densidad: 2,2. Color: Gris metálico. Raya: negra brillante. Brillo: submetálico. Deja pasar las radiaciones infrarrojas, y en general es buen conductor del calor y de la electricidad. Descripción: El grafito es la forma más estable del carbono. Es la modificación hexagonal del carbono y según los estudios de su estructura, pertenece a la clase dipiramidal dihexagonal. Es de color negro con brillo metálico, refractario y se exfolia con facilidad. En la dirección perpendicular a las capas presenta una conductividad de la electricidad baja y que aumenta con la temperatura, comportándose pues como un semiconductor . A lo largo de las capas la conductividad es mayor y aumenta proporcionalmente a la temperatura, comportándose como un conductor semimetálico. A diferencia del diamante, aunque los dos están formados por carbono, el grafito es muy blando y el diamante es el mineral más duro según la escala de Mohs . Origen: Las formaciones de grafito hay que referirlas, en gran parte, a depósitos carbonosos sedimentarios transformados por el metamorfismo; en otros casos

Alotropos Del Carbono

Embed Size (px)

Citation preview

ALOTROPOS DEL CARBONO GRAFITO: Etimologa: Del griegographein(escribir). Propiedades fsicas: Sistema:Hexagonal.Hbito:se encuentra en forma de pequeos cristales hexagonales y forma agregados compactos, escamosos, terrosos y esfricos.Dureza:1.Densidad:2,2.Color:Gris metlico.Raya:negra brillante.Brillo:submetlico. Deja pasar las radiaciones infrarrojas, y en general es buen conductor del calor y de la electricidad. Descripcin: El grafito es la forma ms estable del carbono. Es la modificacin hexagonal del carbono y segn los estudios de su estructura, pertenece a la clase dipiramidal dihexagonal. Es de color negro con brillo metlico,refractarioy se exfolia con facilidad. En la direccinperpendiculara las capas presenta unaconductividadde la electricidad baja y que aumenta con la temperatura, comportndose pues como unsemiconductor. A lo largo de las capas la conductividad es mayor y aumenta proporcionalmente a la temperatura, comportndose como un conductorsemimetlico. A diferencia del diamante, aunque los dos estn formados por carbono, el grafito es muy blando y el diamante es el mineral ms duro segn laescala de Mohs. Origen: Las formaciones de grafito hay que referirlas, en gran parte, a depsitos carbonosos sedimentarios transformados por elmetamorfismo; en otros casos revelan origen inorgnico, puesto que se explican por ser el carbono (C) procedente acaso de carburos o de combinaciones carbonlicas ascendentes. Su origen es metamrfico de contacto, metamrfico en los mrmoles, gneis y esquistos cristalinos, durante el metamorfismo de las hullas. Aplicacin: El grafito tiene aplicaciones en la fabricacin de lpices; por su condicin de buen conductor de la electricidad y el calor, se emplea para revestir los moldes de galvanoplastia, para fabricar crisoles y moldes que han de soportar temperaturas muy altas, base para aplicacin como lubricante. Tambin se utiliza para evitar la oxidacin. En los ltimos tiempos, el grafito ha ganado la consideracin demineral estratgicopara la construccin de armamento nuclear, por emplearse como moderador, con el fin de reducir la accin de los neutrones del uranio. CARBONOS CRISTALINOS: Son formas alotrpicas del carbono qumicamente puro con un arreglo regular u ordenado de sus tomos que estn unidos covalentemente, por lo tanto, son slidos cristalinos covalentes.

DIAMANTE: Enmineraloga, eldiamante(delgriegoantiguo ,admas, que significainvencibleoinalterable) es unaltropo del carbonodonde lostomosdecarbonoestn dispuestos en una variante de laestructura cristalinacbica centrada en la cara denominada red de diamante. El diamante es la segunda forma ms estable de carbono, despus delgrafito; sin embargo, la tasa de conversin de diamante agrafitoes despreciable a condiciones ambientales. El diamante tiene renombre especficamente como un material con caractersticas fsicas superlativas, muchas de las cuales derivan del fuerteenlace covalenteentre sus tomos. En particular, el diamante tiene la ms altadurezayconductividad trmicade todos los materiales. Estas propiedades determinan que la aplicacin industrial principal del diamante sea en herramientas de corte y de pulido. El diamante tiene caractersticas pticas destacables. Debido a su estructura cristalina extremadamente rgida, puede ser contaminada por pocos tipos de impurezas, como elboroy elnitrgeno. Combinado con su gran transparencia (correspondiente a una ampliabanda prohibidade 5,5eV), esto resulta en la apariencia clara e incolora de la mayora de diamantes naturales. Pequeas cantidades de defectos o impurezas (aproximadamente una parte por milln) inducen un color de diamante azul (boro), amarillo (nitrgeno), marrn (defectos cristalinos), verde, violeta, rosado, negro, naranja o rojo. El diamante tambin tiene unadispersin refractivarelativamente alta, esto es, habilidad para dispersar luz de diferentes colores, lo que resulta en sulustrecaracterstico. Sus propiedades pticas y mecnicas excelentes, combinadas con una mercadotecnia eficiente, hacen que el diamante sea lagemams popular. La mayora de diamantes naturales se forman en condiciones depresiny temperatura extremas, existentes a profundidades de 140km a 190km en elmanto terrestre. Losmineralesque contienen carbono proveen la fuente de carbono, y el crecimiento tiene lugar en perodos de 1 a 3,3 mil millones de aos, lo que corresponde a, aproximadamente, el 25% a 75% de laedad de la Tierra. Los diamantes son llevados cerca de la superficie de la Tierra a travs de erupciones volcnicas profundas por unmagma, que se enfra enrocas gneasconocidas comokimberlitasylamproitas. Los diamantes tambin pueden ser producidossintticamenteen un proceso de alta presin y alta temperatura que simula aproximadamente las condiciones en el manto de la Tierra. Una alternativa, y tcnica completamente diferente, es ladeposicin qumica de vapor. Algunos materiales distintos al diamante, incluyendo a lazirconia cbicaycarburo de silicioson denominados frecuentemente comosimulantes de diamantes, semejando al diamante en apariencia y muchas propiedades. Se han desarrollado tcnicas gemolgicasespeciales para distinguir losdiamantes sintticosy los naturales, y simulantes de diamantes.

FULLERENO: En el ao 1996,Robert F. Curl, Harold W. Kroto y Richard E. Smalleyrecibieron el Premio Nobel por su descubrimiento de losfulerenos, unaforma alotrpica del carbono, que se sumaba a otras ya conocidas como carbono, diamante y grafeno (laalotropaes la propiedad que poseen ciertos elementos qumicos de presentarse bajo estructuras qumicas diferentes).Losfulerenosson poliedros verdaderamente curiosos: forman una esfera cuyo interior est hueco. La molcula defulerenoms caracterstica y conocida es la deC60, es decir, la que est formada por 60 tomos de carbono (tambin recibe el complicado nombre de Buckminsterfulereno o el ms sencillo de Buckyball). Se trata de una estructura de elevada regularidad que presenta 32 caras, 20 de ellas con forma hexagonal y 12 con forma pentagonal, distribuidos de forma tal que ningn pentgono comparte un lado con otro pentgono, lo cual desestabilizara la estructura.De hecho, tanto se parece a un baln de ftbol, que en un principio, en lugar de fulerenos, se les llam futbolenos, aunque finalmente prevaleci la primera nomenclatura, que tiene su origen en el arquitecto alemn R. Fuller, que dise unas cpulas muy semejantes para la Exposicin Universal de 1967 en Montreal. No obstante, elbuckminsterfulerenooC60no es el nico. Otros fulerenos comunes son el C20 (el ms pequeo, que posee nicamente 12 pentgonos) o el C70 (con 12 pentgonos pero ms hexgonos que el C60. Cmo se descubrieron? Bueno, en experimentos de espectrometra de masas (tcnica que detecta las molculas o fragmentos de stas esencialmente en funcin de su masa molecular) se detectaron picos a la masa de 60 y 70 tomos de carbono exactamente (y otros superiores). Los investigadores esperaban encontrar, en efecto, nuevasformas alotrpicas del carbono, y parte de su experimento consisti en hacer incidir un rayo lser sobre la superficie de un fragmento de grafito en una atmsfera de helio, y la posterior condensacin del carbono vaporizado produjo losfulerenosy otras estructuras cilndricas (los nanotubos, que sern materia para otra entrada ms adelante).En la actualidad, la forma ms habitual de producirfulerenoses mediante el paso de una corriente elctrica muy intensa entre dos electrodos de grafito muy cercanos entre s y en atmsfera inerte, lo cual produce un holln rico enfulerenos. Para qu sirven?El hecho de que estn huecos hace que se puedan rellenar con distintos tomos o compuestos que les confieren propiedades, es decir, esencialmente parece que losfulerenosfuncionan, digamos, como cpsulas. Tiene aplicaciones en nanotecnologa, resistencia trmica, superconductividad, medicina Si al fulerenos le enjaulamos lantano, obtenemos un superconductor. Si, por ejemplo, fijamos en su interior antibiticos especficos tal vez podamos atacar bacterias resistentes, o dirigir terapias de forma concreta a clulas cancergenas, como el melanoma. Todava no se administran a nivel mdico porque todas las sustancias que se han de aplicar a la salud humana tardan dcadas en salir a la luz y son muy ensayadas, adems de que existe cierta controversia con respecto a sutoxicidad. Mientras que un estudio de 2004 publicado en New Scientist sugiere que la administracin de los fulerenos es perjudicial para los organismos, en unreciente estudio(abril de 2012,Baati T, et al., The prolongation of the lifespan of rats by repeated oral administration of [60]fullerene,Biomaterials)los investigadores han hallado algo sorprendente: la administracin de C60en aceite de oliva no slo no fue perjudicial para las ratas en estudio (al menos no se hall) sino que su tiempo de vida se duplic!! Las ratas a las que no se les administrC60(ratas control) vivieron entre 22 y 26 meses, y las ratas a las que s se les administr vivieron de media 42 meses! Los investigadores de este estudio piensan que es posible que losfulerenosatenen elefecto del estrs oxidativo en el organismo, lo cual abre las puertas a la lucha contra el cncer, contra el envejecimiento y contra las enfermedades neurodegenerativas, principalmente. Por ello, aunque an estn bajo un intenso estudio, como ocurre con todos los nuevos materiales, parece ser que sus caractersticas las convierten en algo as como las molculas del futuro.Si las pelculas de ciencia ficcin o los libros de Julio Verne hablaran, diran fulereno.

CARBONOS AMORFOS: A. CARBONOS NATURALES: Carbonos impuros llamados tambin minerales de carbono. Se han formado por la descomposicin de restos vegetales durante cientos de miles de aos, en un proceso llamado petrificacin o carbonizacin. Entre ellos tenemos:*Antracita: (90 a 96% de C) Carbn fsil seco o poco bituminoso que arde con dificultad y sin conglutinarse. Posee un color negro brillante. Contenido calorfico 8400kcal/mol. *Hulla: (75 a 90% de C) Carbn de piedra que se conglutina al arder y, calcinado en vasos cerrados, da coque. Es slido, negro, brillante. Variedad ms antigua despus de la antracita. Contenido calorfico 7700kcal/mol. *Lignito: (55 a 75% de C) Carbn fsil que no produce coque cuando se calcina en vasos cerrados. Es un combustible de mediana calidad, de color negro o pardo, y tiene con frecuencia textura semejante a la de la madera de que procede. Su humo posee un olor desagradable. Contenido calorfico 6700kcal/mol. *Turba: (45 a 55% de C) Combustible fsil formado de residuos vegetales acumulados en sitios pantanosos, de color pardo oscuro, aspecto terroso y poco peso, y que al arder produce humo denso. Es esponjoso. Contenido calorfico 5400kcal/mol.

ANTRACITAHULLA

LIGNITOTURBASB. CARBONOS ARTIFICIALES: Se obtienen por procesos dirigidos o como subproductos de ciertas reacciones qumicas, con algunos fines u objetivos especficos.

*Carbn de lea: Llamado tambin carbn de palo o de madera, se obtiene por destilacin seca de la madera. Es muy poroso por lo cual posee propiedades absorbentes. Se usa como combustible y para fabricar el carbn activado.*Negro de humo u holln: Carbon que se obtiene por la combustin incompleta de sustancia orgnica. Se emplea para la fabricacin de tinta china, cintas para maquinas, papel carbn, pinturas, betn, discos fonogrficos, rellenos de los neumticos, mezclado con arcilla se usa como minas de lpices. *Carbn animal: Llamado tambin negro animal, se obtiene calcinando huesos desengrasados de animales. El carbn animal tiene gran poder absorbente, debido a ello se usa para fabricar carbn activado.*Coque: Carbn duro, negruzco y muy poroso q no tizna los dedos. Tiene gran poder calorfico, se emplea como combustible y reductor de los metales oxidados a metales libres. Se obtiene como residuo solido de la destilacin destructiva de la hulla. *Carbon activado: Es la forma pulverizada del carbn de lea y del carbn del animal. Se emplea como decolorante, en mascaras antiguas, en filtros.*Carbn de retorta: Carbon que se queda incrustado en las paredes inferiores de las retortas al destilar la hulla. Es denso, de color negro, poroso, conductor del calor y de la electricidad. Se usa en los electrodos de los aparatos electrnicos.