Conociendo al carbono

Luis López Vázquez »

El carbono es uno de los elementos más importantes para que exista la vida en la Tierra. Proviene de las estrellas rojas gigantes y se produce en dos etapas:

En la primera etapa, se juntan dos átomos de helio (He), dos protones y dos neutrones cada uno, para formar un átomo con cuatro protones y cuatro neutrones, llamado berilio (Be). Pero este elemento no es igual que el que se encuentra en la Tierra, que posee cinco neutrones.

En la segunda etapa, el isótopo de berilio se une a otro átomo de helio, dando lugar al elemento que conocemos como carbono (C), con seis protones y seis neutrones. Esta formación entre el isótopo de berilio y el helio se origina en una cuatrillonésima de segundo, debido a la poca estabilidad que posee el isótopo.

Una de las características más importantes del carbono es la capacidad de organización que tienen las moléculas para juntarse en estructuras repetitivas, como por ejemplo para formar cadenas de polímeros (macromoléculas formadas por la unión de moléculas más pequeñas), que son clave para la replicación y conservación de nuestro ADN o servir como catalizadores (sustancias que sirven para aumentar la velocidad de una reacción) en reacciones con otras moléculas.

Transformación en petróleo o carbón

Cuando los seres vivos (plantas o animales) mueren y quedan enterrados en el sedimento, empieza un proceso de transformación lento que da lugar al petróleo o al carbón.

Carbón

Se produce cuando vegetales muertos se acumulan en zonas con gran cantidad de agua estancada como pantanos, marismas o lagunas y quedando bajo el agua y evitando el efecto de degradación del aire. Estas aguas estancadas son pobres en oxígeno y favorecen que estos vegetales no se descompongan, ayudando a la formación del carbón. Esta transformación se conoce como carbonización, proceso en el cual los seres vegetales acumulados van perdiendo hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N) y aumenta su producción de carbono.

Otro tipo de formación es la carbonificación, que se produce de manera similar a la carbonización solo que con una velocidad más lenta. En este proceso, los vegetales a medida que van pierden el oxígeno, dan lugar al humus. Si continúan con el proceso de pérdida de oxígeno y aumentan la presión, se acaba formando el carbón.

Petróleo

Existen dos teorías que explican la formación del petróleo:

• Orgánica o biótica. Se produce por la descomposición de seres vivos que se mezclan con arenas, barro o lodo formando rocas madre de crudo. Estas rocas se han ido creando a lo largo de millones de años. A medida que se van creando, las rocas se van cubriendo de sedimentos aumentando la presión y la temperatura de los que están más abajo. Debido a estos factores, los tejidos blandos de los organismos marinos se transforman en petróleo y gas natural.
• Inorgánica o abiótica. Se produce por la combinación del carbono y el hidrógeno, sometidos a altas temperaturas y presiones producidas en capas interiores de la Tierra.

Usos

El carbono en combinación con otros elementos, como por ejemplo el nitrógeno, el oxígeno, el hidrógeno o consigo mismo, forma compuestos con los que tienen una gran variedad de utilidades:

• En combinación con el hidrógeno forma los hidrocarburos, como el gas natural, un compuesto metano (CH₄) que se suele usar en calefacciones domésticas, fundición de metales, centrales térmicas, etc.; o el petróleo, usado para asfaltar las carreteras, en envases y embalajes, y en sus formas derivadas, como la gasolina y el queroseno, que se suelen usar como combustible de vehículos.
• En una de sus formas alotrópicas (propiedad del carbono de poseer diferentes estructuras químicas), como el grafito, se emplea en las minas de los lápices, como un electrodo en la electrólisis (proceso de separación de elementos en un compuesto) por ser inerte y como lubricante
• El diamante, otra de sus formas alotrópicas, se emplea para perforar, pulir o cortar metales o piedras gracias a su gran dureza. Siendo el compuesto más duro (resistencia a ser rayado) conocido hasta el momento. Esto es gracias a las grandes fuerzas de enlace covalente que existen entre sus átomos de carbono.
• En compuestos como el dióxido de carbono (CO₂), se usan como agente extintor contra el fuego, ya que dificulta el contacto de las llamas con el aire. Como ácido inocuo, ayuda a cuajar los lácteos de una manera más rápida. Es un gas muy importante para el mantenimiento de la temperatura de la Tierra.
• En su estado fósil, el carbón, se emplea como absorbente en muchos filtros incluyendo máscaras de gas, purificadores de agua y en campanas extractoras.
• Una de las utilidades más conocida, empleando uno de sus isótopos, el carbono-14, es que permite conocer la edad de fósiles y materiales orgánicos, por la técnica llamada método del carbono 14. Se emplea este isótopo por la larga vida que tiene, pues su periodo de semidesintegración es de 5760 años.

Problemas

El carbono, en combinación con el oxígeno y con el hidrógeno, formando CO₂ y CH₄ (metano) respectivamente, son algunos de los gases que están aumentando el efecto invernadero en la Tierra.

Este efecto se produce de manera natural por la propia Tierra para mantener un clima habitable. El proceso es que los gases que forman la atmósfera retienen parte del calor planetario, que se emite al haber sido calentado por las radiaciones solares.

El ser humano está generando mayor cantidad de CO₂ y metano que la Tierra de forma natural debido a la gran cantidad de petróleo que se quema (en combustibles para vehículos) y de carbón (como combustible en centrales térmicas).

Ya no sólo está dañando la atmósfera, sino que mediante su transporte también se daña el planeta, por ejemplo, con los vertidos que se ocasionan accidentalmente.

Bibliografía:

• harunyahya.es/es/Articulos/29518/el-carbono-un-elemento-milagroso
• es.m.wikipedia.org/wiki/Carbonificaci%C3%B3n
• http://www.fullquimica.com/2013/12/origen-del-petroleo-y-teorias-de-su.html
• elementos.org.es/carbono