El Tamiz

Ignora lo accesorio, atesora lo esencial

Conoce tus elementos - El carbono

Seguimos completando la Tabla Periódica de El Tamiz en esta serie, Conoce tus elementos, con el elemento químico de seis protones e, indudablemente, el más importante para nosotros como especie: el carbono.

El átomo de carbono neutro, al tener seis electrones (uno por cada protón), es de una enorme versatilidad (más aún que el elemento de cinco protones, el boro). Recuerda que la primera capa electrónica podía albergar dos electrones, de modo que en la segunda el carbono tiene cuatro, cuando el número máximo de esa segunda capa es ocho.

De manera que el carbono está “justo en medio”: puede perder electrones para quedarse con sólo la primera capa completa y ningún electrón en la segunda, puede ganar electrones para tener ocho en la segunda capa, y puede alcanzar estados intermedios entre los dos extremos. Es un átomo flexible - de hecho, es el más flexible de todos. No existe otro elemento químico que se acerque, ni de lejos, al número de compuestos que puede formar el carbono.

Para que te hagas una idea de la versatilidad de este elemento, puede formar más de diez millones de compuestos. ¡Diez millones! De hecho, existe una rama entera de la química dedicada a estudiar los compuestos del carbono - la llamada Química Orgánica. En parte, esto se debe a esta extraordinaria flexibilidad para formar compuestos, pero hay otros elementos en una situación relativamente similar a la del carbono (por ejemplo, el silicio). Existe otra cosa más que hace al carbono especial: la cantidad que existe.

Puede que recuerdes, si has leído la serie en orden, que el hidrógeno es el elemento más común del Universo, y que el helio es el siguiente. El carbono es el cuarto elemento más común, detrás de otro del que aún no hemos hablado en esta serie (el oxígeno). La formación típica del carbono se produce en el núcleo de las estrellas que fusionan tres núcleos de helio (recuerda que tenía dos protones) - los tres núcleos colisionan a la vez y forman un núcleo de carbono. Posteriormente, si la estrella se convierte en una supernova, el carbono producido se dispersa por el Universo…y es asimilado en las nubes gaseosas que forman nuevas estrellas.

Nuestro Sol es una de estas estrellas “de segunda generación”, y todo el carbono que existe en nuestro Sistema Solar proviene de estrellas muertas que han dispersado este elemento por la galaxia. De ahí que estemos hechos de carbono: es un elemento extraordinariamente común e increíblemente flexible.

Incluso como elemento puro el carbono puede tomar diferentes formas de propiedades extremadamente diferentes, lo que también lo hace un elemento fascinante. Estas diferentes maneras de encontrar un elemento se denominan_ formas alotrópicas_ o simplemente alótropos (del griego “maneras diferentes”). ¡El carbono se presenta en muchas formas alotrópicas!

La más frecuente es el carbón, que es una forma amorfa (es decir, los átomos están unidos sin orden ni concierto). Esta forma es la que se encuentra en el hollín, en el carbón mineral, en el carbón vegetal, en la ceniza de la madera, etc. Es muy fácil de producir y, por lo tanto, el carbono es uno de los elementos que se conocen desde hace muchísimo tiempo - no hace falta un laboratorio para sintetizarlo. Incluso el nombre proviene del latín carbo, que significa “carbón”. Aunque estoy seguro de que lo has visto, ésta es la forma del carbono amorfo:

Carbono amorfo

La segunda forma más frecuente es el grafito, en la que los átomos de carbono forman láminas asociadas unas a otras por fuerzas de van der Waals. Para saber bastante más sobre el grafito de lo que podría incluir en esta entrada, puedes leer este artículo en el que hablamos específicamente del grafito y su uso en los lápices.

La tercera forma más común (aunque no es demasiado común) es el diamante, en el que los átomos de carbono están unidos unos a otros formando tetraedros: cada átomo se une a otros cuatro situados en los vértices de un tetraedro, y cada uno de ellos está unido a otros cuatro igual, de modo que todos tienen ocho electrones en la última capa que comparten mediante cuatro enlaces covalentes. Esta estructura es de una estabilidad enorme, tanto que el diamante es el mineral natural más duro conocido:

Diamante en bruto

Fíjate en cómo este camaleónico elemento puede formar dos compuestos tan diferentes: el grafito es uno de los sólidos más blandos conocidos, el diamante el más duro de forma natural. El grafito conduce la electricidad, el diamante es un aislante excelente. El grafito se usa como lubricante, el diamante es el mejor abrasivo que existe. El grafito es muy opaco y negro, el diamante es transparente. El grafito se usa como aislante térmico, el diamante es un excelente conductor del calor. Es difícil imaginar dos sustancias más diferentes….y ambas están hechas de los mismos átomos. Maravillas de los enlaces químicos.

Pero es que, además, existen otros alótropos del carbono que hemos fabricado nosotros artificialmente (aunque algunos ocurren, en cantidades muy pequeñas, de forma natural) y que tienen propiedades aún más interesantes. Aunque no vamos a detenernos en ellos aquí, pues este artículo habla del elemento químico, entre ellos se encuentran los nanotubos de carbono, los fullerenos (como las buckybolas), el grafeno, la nanoespuma de carbono… Todos ellos son de enorme importancia, sobre todo, para la nanotecnología, pues permiten construir estructuras ordenadas de tamaños inimaginablemente pequeños.

Por cierto, uno de estos alótropos artificiales, los nanocilindros de diamante agregado, son aún más duros que el diamante. Se consiguieron fabricar en 2005 y son capaces de rayar el diamante, algo que hasta hace poco se creía imposible.

Sin embargo, la importancia fundamental del carbono se encuentra en que forma moléculas orgánicas y, al menos hasta el momento, es la única base química para la vida. Dicho de otra manera: 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 “versátiles”, pero hasta ahora no se ha encontrado ninguna. Por otro lado, la única vida que conocemos está en la Tierra, que tiene muchísimo carbono, de modo que quién sabe lo que podemos encontrar ahí fuera.

Más o menos uno de cada cuatro kilos de tu masa es carbono. De carbono es la estructura de nuestro cuerpo, el combustible con el que funcionamos… somos “seres de carbono”, al igual que todos los seres vivos que conocemos. Por supuesto, construir estas moléculas orgánicas requiere átomos de carbono que hay que sacar de algún sitio - nosotros los sacamos de otros animales o de las plantas, y éstas de la atmósfera mediante la fotosíntesis (en la que, dicho mal y pronto, separan el carbono del oxígeno en la molécula de dióxido de carbono utilizando la energía del Sol).

Con estos “mini-ladrillos” de carbono construimos casi todas las moléculas que nos componen: la versatilidad de estos átomos los convierte en algo así como piezas de Lego con múltiples posibles conexiones, de modo que nuestras células pueden unir el carbono con otros átomos comunes (como hidrógeno, oxígeno, nitrógeno…) para fabricar casi cualquier cosa que puedas imaginar. Del mismo modo, puede “desmontarse” la estructura y reconstruirla de otra forma diferente para obtener otro compuesto útil o energía. Todo nuestro metabolismo, al final, consiste en montar y desmontar estructuras de Lego en las que los átomos de carbono son algo así como las “piezas maestras” que permiten esas complicadas estructuras…tan complicadas que aún no las comprendemos todas.

Hexoquinasa - ¿enzima o estructura de Lego?

En la próxima entrada, otro elemento muy común, el de siete protones: el nitrógeno.

Ciencia, Conoce tus elementos, Química

25 comentarios

De: javierrocam
2007-07-01 23:11:38

Muy interesante el articulo, me he quedado con ganas de saber mas sobre el carbono.
¿Podrias ampliar el articulo?, o incluso inciar una serie sobre quimica organica.Felicidades por la pagina, estoy enganchado.

De: Pedro
2007-07-02 06:49:46

javierrocam,Prefiero no añadir más sobre química orgánica al artículo, pero lo de la serie no está nada mal pensado...Me lo apunto - no puedo asegurarte cuándo, pero tarde o temprano empezamos una serie.No podrá ser "química orgánica sin fórmulas" porque hacen falta fórmulas...ya se me ocurrirá un nombre :)

De: LUISA
2007-07-29 22:56:17

me parece muy buena la informacion y mas con graficas que estimulan la visiom y imaginacion me parecio un buen trabajo FELICITACIONES

De: RICARDO
2007-08-28 17:39:35

me gusto el articulo solo que buscaba lo que son todos en lo que se utiliza el carbono.gracias

De: blanka
2008-01-10 00:07:18

no me gusto su informacion esta muy incompleta... kambia a la wikipwdia la enciclopedia libre


De: blanka
2008-01-10 00:09:39

no me gusto su informacion esta muy incompleta... kambia a la wikipedia la enciclopedia libre ni el aplauso se merecen...
buuuuuuuuuuuuuuuuuuuubuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuubuuuuuuuuuuuuuuuubuuuuuuuuuuuuuubuuuuuuuubuuuuuu


De: antonyo
2008-01-21 19:00:21

faltan algunas cosas asi que completelan mas


De: Macluskey
2008-01-22 11:16:45

Pedro: Seguro que no estás de acuerdo conmigo, pero en mi opinión, debes poner en marcha la censura de comentarios inmediatamente.
El nivel y el contenido de este blog queda completamente desmerecido por comentarios como los anteriores.

Tienes uno de los mejores blogs de divulgación científica que se pueden encontrar en español. De eso no tengo la menor duda. Pero debes ser consciente de que la calidad de un blog no sólo está en la calidad de los posts originales, sino también en la calidad de los comentarios que se introducen. Es inevitable que de vez en cuando caiga un comentario que no viene a cuento, o que no aporta nada, o que está escrito por un chaval de once o doce años en busca de información para un trabajo del cole, y que no tiene la mínima educación ni para entender lo que expresa el post, ni para cortarse a la hora de comentar con la primera tontería que se le ocurre. Estas cosas pasan, inevitablemente, pero pueden arreglarse con un simple "delete". Esta es mi modesta opinión, pero desde luego el blog es tuyo, y tú marcas las normas, y a ellas nos atenemos los que leemos el blog.

Un cordial saludo.
Macluskey


De: Pedro
2008-01-22 18:27:41

Macluskey,

No te creas, no estoy necesariamente en desacuerdo contigo. El problema no me parece fácil de resolver, y te explico cómo me siento sin ningún orden ni concierto:

Mi problema básico es, ¿qué corto y que dejo? Hasta ahora, mi regla ha sido borrar (o modificar, con el permiso del autor) los comentarios que puedan resultar ofensivos. Todos los que no son insultantes, más o menos informativos, de mayor o menor calidad (ortográfica, gramatical, científica, etc.) los he dejado.

Es cierto que hay comentarios muy pobres o poco informados, pero no estoy seguro de dónde meter el tajo: ¿dejo sólo los realmente valiosos? ¿los que no son muy malos? Al final tengo miedo de convertir esto en una censura de lo que no me gusta o no me parece valioso.

Pero por otro lado tienes razón en que hay comentarios de calidad muy pobre. Así que no tengo claro lo que hacer. No tengo ningún problema con la censura (algunos ya la habéis sufrido, y lo siento), pero ir más allá del "censuro lo que puede ofender" me costaría un dolor de riñones...

Respecto a las normas, evidentemente que las marco yo, pero se agradecen las opiniones. Algunas, como ésta, son difíciles, y vuestra opinión cuenta mucho.

¡Gracias!


De: Macluskey
2008-01-23 10:38:32

Gracias por responder, Pedro.
Si mi opinión sirve para algo, el criterio básico de discriminación es:
¿Aporta algo interesante este comentario al tema principal?
Vale, ya sé que eso dejaría fuera los típicos "Muy buen post", o "Jó, qué interesante", etc, que aportar, lo que se dice aportar, aportan poco, pero ayudan a subir la moral del que escribe: Siempre gusta que tu trabajo se vea recompensado.
En ocasiones pueden aparecer temas colaterales, pero que, comentario a comentario, toman entidad propia y se desvían más y más del tema central. Pero si aportan algo, si facilitan el intercambio de información y la discusión (según la entienden los ingleses, claro), son interesantes, y ayudan a elevar el nivel (de por sí muy bueno) del blog.

Bueno, es una opinión, cualquier cosa que hagas y decisión que tomes me parece bien de antemano.
Saludos
Macluskey


De: Moko
2008-02-03 13:23:49

Creo que son 6 electrones, uno por cada protón, y no uno por cada neutrón ;-)


De: Pedro
2008-02-03 13:43:53

Moko,

Gracias mil -- corregido. La dislexia (o lo que sea que hace que continuamente mezcle conceptos a pares) es una cosa muy mala...


De: Claudia
2008-03-16 05:58:52

Pedro:
Me parece muy buena esta informacion que has puesto y mi personalmente me ha servido un montononon....! para un trabajo del cole(pues toi en 3ro de secundaria y tenia que hacer un diagrama de v, son cosas complicadas... el asunto es que te agradeco por poner esta muy completa informacion para mi...

Una estudiante de Latinoamerica (Lima -Perú)


De: Pedro
2008-03-16 09:23:16

Claudia,

Me alegro de que te haya servido, y espero que mantengas interés por la ciencia en el resto de tus estudios, no hay cosa más fascinante. Ah, y gracias por tus amables palabras :)


De: Claudia
2008-03-16 23:07:54

Pedro: Hola soy yo de nuevo... eres muy amable en agradecermelo,y bueno estoi muy contenta de haber terminado uno de mis trabajos gracias a tu ayuda (en poner esta información)

Y te queria hacer una pregunta que también me la han hecho en el cole, y no se muy bien que responder: ¿Cual es el elemento más importante para lavida? Y sólo puedo escoger uno... No se cual escoger...! ¿el oxígeno o el carbono?... me ayudarias porfitas...!!

Una estudiante Latinoamerica (Lima-Perú)


De: Pedro
2008-03-17 06:47:08

Claudia,

No me gusta mucho la pregunta que te han hecho, porque la vida tal y como la conocemos no podría existir sin varios compuestos (carbono, oxígeno, hidrógeno para empezar), de modo que es ambigua. Supongo que el que quieren que contestes es el carbono, pero no estoy seguro.


De: Claudia
2008-03-17 06:58:29

Pedro,
Bueno, gracias de todas formas, sí, lo que pasa es que es una pregunta un tanto complicada, pues te evaluan sobre todo cómo es que has justificado tu respuesta y no tanto la respuesta en sí que das...
Bueno gracias de todas formas... si llegaras a saber más sobre esto me gustaría y te agradecería mucho que lo colocaras.
Gracias

Una estudiante de Latinoamerica (Lima -Perú)


De: xx32
2008-04-29 01:14:20

yo considero al carbono mas importante que el oxígeno para la vida porque existe vida anaeróbica, pero no acarbónica, o como se diga, además, como decía el texto, el carbono es como la estructura que permite la union de todas las demás


De: El Tamiz: falacias | blogguno™
2009-01-03 17:15:13

[...] Otra serie es conoce tus elementos. Da un repaso a las características y las curiosidades de los elementos de la tabla periódica. Me han interesado el sodio (no os perdáis los vídeos), el oxígeno y el carbono. [...]


De:
2009-01-28 13:44:29

q chulo demasiadas letras pero muy interesante


De: U92
2009-05-06 20:35:54

Solo una pregunta (no tiene mucho que ver con el texto pero no encontraba donde acomodara mejor, por lo q espero no les moleste), el caso es q tengo un compuesto q no encuentro el modo de encontrar el numero de oxidacion de en este caso el C el compuesto va asi CaC2O4, por que segun lo q me an enseñado y leido hasta el momento (que no es mucho solo lo elemental de la escuela q de echo ya ni llebo esa materia, mas otras curiosidades por mi parte)el carbono solo tiene valensias -4,+4,2 y el o-2 y ca+2 entonces ocuparia una valencia en el C de 3 cosa q no encuentro en mi tabla.
Por ultimo quisiera felicitarlos por su muy buena pajina.

Gracias y disculpen por las molestias.


De: xx32
2009-07-19 04:51:44

sinceramente, el artículo esta bien, pero el carbono merece su serie completa junto con sus compuestos conocidos (CO2, CH4, C2H4, azúcar, vida, etc)


De: cristina
2010-01-17 18:16:44

mi marido siempre me dice que soy un diamante en bruto bonito ehhhhhhhh


De: Peluca
2010-07-26 05:57:42

Pedro:

El último comentario es de 2009, así que no sé si leerás esto, tengo un par de cosas para decir para mejorar la calidad de eltamiz (en mi opinión).

Simplista no quiere decir corto. Este artículo del carbono daba para más, estoy seguro, probablemente sea el elemento más interesante de todos, y con tu habilidad para explicar conceptos complicados, hubiera estado muy bueno que lo hubieras ampliado un poco más.

Respeco a la censura, yo diría que comentarios como los de blanka deberían ser borrados, porque no aportan nada, una crítica yo la dejaría si aporta algo (y si es con respeto) no solo una crítica "gratuita" es muy fácil decir "no me gustó" yo solo dejaría los que digan "no me gustó por tal cosa y por tal otra"

¿Qué pasó con las falacias? ^^ Están muy buenas, muchas las publico en Taringa! (si bien las modifico, siempre cito la fuente) si querés podés sacar ideas o el post entero de los posts de mi perfil (puse mi perfil en donde dice Website).

Bueno, muchas gracias por todo tu trabajo, si yo tuviera plata en internet, contribuiría con algo, pero solo puedo decirte gracias.

Un saludo.


De: Importancia carbono
2014-01-15 13:03

Un enlace entre un carbono y otro carbono es dos veces más fuerte que un enlace entre dos silicios y también es más fuerte el enlace del carbono con sus secundarios en la cadena del grupo lateral, lo que mantiene la estructura fuertemente unida incluso en entornos con variación de condiciones sometidas a temperaturas extremas, al mismo tiempo que permite otro tipo de reacciones químicas que puedan suceder con normalidad en sus reacciones secundarias, cosa que con otros elementos de valencia 4 no sucede.

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