Símbolo C, es un elemento crucial para la existencia de los organismos vivos, y que tiene muchas aplicaciones industriales importantes. Su número atómico es 6; y pertenece al grupo 14 (o IVA) del sistema periódico.
La masa atómica del carbono es 12,01115.
Las tres formas de carbono elemental existentes en la naturaleza:
· Diamante
· Grafito y
· Carbono amorfo
Son sólidos con puntos de fusión extremadamente altos, e insolubles en todos los disolventes a temperaturas ordinarias.
Las propiedades físicas de las tres formas difieren considerablemente a causa de las diferencias en su estructura cristalina.
En el diamante, el material más duro que se conoce, cada átomo está unido a otros cuatro en una estructura tridimensional.
Mientras que el grafito consiste en láminas débilmente unidas de átomos dispuestos en hexágonos.
El carbono amorfo se caracteriza por un grado de cristalización muy bajo.
Puede obtenerse en estado puro calentando azúcar purificada a
El carbono tiene la capacidad única de enlazarse con otros átomos de carbono para formar compuestos en cadena y cíclicos muy complejos. Esta propiedad conduce a un número casi infinito de compuestos de carbono, siendo los más comunes los que contienen carbono e hidrógeno.
¿Cómo se conoce la edad de los fósiles ?
Uno de los sistemas utilizados es el método del carbono 14
El carbono 14 es un isótopo del carbono que se forma en las partes altas de la atmósfera, a partir del nitrógeno. Por tanto, el carbono 14, está presente en la atmósfera.
Las plantas, cuando hacen la fotosíntesis, fijan en su interior carbono, y en él se incluye el isótopo (una de las dos o más variedades de un átomo que tienen el mismo número atómico, constituyendo por tanto el mismo elemento, pero que difieren en su número másico.) llamado carbono 14.
A lo largo de toda su vida, las plantas fijan carbono 14, y lo hacen hasta el momento en que mueren. A partir de su muerte, comienza el proceso de fosilización y, en él, empieza el proceso inverso: el carbono 14 empieza a transformarse de nuevo en nitrógeno.
Midiendo la cantidad de carbono 14 y de nitrógeno que hay en el fósil, se puede conocer la edad aproximada de ese fósil.
La masa de carbono 14 de cualquier fósil disminuye a un ritmo exponencial, que es conocido. Se sabe que a los 5.730 años de la muerte de un ser vivo la cantidad de carbono 14 en sus restos fósiles se ha reducido a la mitad y que a los 57.300 años es de tan sólo el 0,01 % del que tenía cuando estaba vivo.
Sabiendo la diferencia entre la proporción de carbono 14 que debería contener un fósil si aún estuviese vivo (semejante a la de la atmósfera en el momento en el que murió) y la que realmente contiene, se puede conocer la fecha de su muerte.
¿Qué pasa con los animales, que no hacen la fotosíntesis?
Estos animales pueden fijar carbono 14 cuando se alimentan de organismos que sí hacen la fotosíntesis, es decir, cuando comen plantas cogen carbono 14.
En el animal, cuando muere, empieza el mismo proceso que en la planta muerta. El carbono 14 comienza a transformarse en nitrógeno. Al medir la cantidad de carbono 14 y de nitrógeno se establece su edad.
La limitación del método del carbono 14, es que vale sólo para un determinado intervalo de tiempo. Hasta 45.000 o 50.000 años.
Con las técnicas disponibles en El siglo XIX, los geólogos de esa época sólo podían componer una escala de tiempo relativa. Así, la edad de
ESTADO NATURAL
El carbono es un elemento ampliamente distribuido en la naturaleza, aunque sólo constituye un 0,025% de la corteza terrestre, donde existe principalmente en forma de carbonatos. El dióxido de carbono es un componente importante de la atmósfera y la principal fuente de carbono que se incorpora a la materia viva. Por medio de la fotosíntesis, los vegetales convierten el dióxido de carbono en compuestos orgánicos de carbono, que posteriormente son consumidos por otros organismos.
El carbono amorfo se encuentra con distintos grados de pureza en el carbón de leña, el carbón, el coque, el negro de carbono y el negro de humo.
El negro de humo, al que a veces se denomina de forma incorrecta negro de carbono, se obtiene quemando hidrocarburo líquidos como el queroseno, con una cantidad de aire insuficiente, produciendo una llama humeante. El humo u hollín se recoge en una cámara separada. Durante mucho tiempo se utilizó el negro de humo como pigmento negro en tintas y pinturas, pero ha sido sustituido por el negro de carbono, que está compuesto por partículas más finas. El negro de carbono, llamado también negro de gas, se obtiene por la combustión incompleta del gas natural y se utiliza sobre todo como agente de relleno y de refuerzo en el caucho o hule.
En 1985, los científicos volatilizaron el grafito para producir una forma estable de molécula de carbono consistente en 60 átomos de carbono dispuestos en una forma esférica desigual parecida a un balón de fútbol. La molécula recibió el nombre de buckminsterfulereno ('pelota de Bucky' para acortar) en honor a R. Buckminster Fuller, el inventor de la cúpula geodésica. La molécula podría ser común en el polvo interestelar.
El método del carbono 14 fue desarrollado en primera instancia por el químico estadounidense Willard Frank Libby y su grupo de colaboradores de
Aunque el método se adapta a una gran variedad de materiales orgánicos, su precisión depende del valor usado para la vida media de las variaciones en las concentraciones atmosféricas de carbono 14 y de la contaminación. En 1962, la vida media del radiocarbono fue redefinida desde 5.570 ± 30 años a 5.730 ± 40 años; por ello, algunas determinaciones anteriores requieren un ajuste, y debido a la radiactividad introducida en los últimos años en la atmósfera, las dataciones de radiocarbono se calculan desde 1950. La escala temporal del carbono 14 contiene otras fuentes de incertidumbre que pueden producir errores entre 2.000 y 5.000 años.
El problema más grave es la contaminación posterior al depósito, que puede estar causada por filtración de agua subterránea, por incorporación de carbono más antiguo o más joven, y por captación de impurezas en el terreno o en el laboratorio. Entonces, como todos los organismos vivos absorben carbono radiactivo, forma inestable de carbono que tiene una vida media de unos 5.730 años. Durante su vida, un organismo renueva de forma continua su provisión de radiocarbono al respirar y al comer. Tras su muerte, el organismo se convierte en un fósil y el carbono 14 decae sin ser reemplazado. Para medir la cantidad de carbono 14 restantes en un fósil, los científicos incineran un fragmento pequeño para convertirlo en gas de dióxido de carbono. Se utilizan contadores de radiación para detectar los electrones emitidos por el decaimiento de carbono 14 en nitrógeno. La cantidad de carbono 14 se compara con la de carbono 12, forma estable del carbono, para determinar la cantidad de radiocarbono que se ha desintegrado y así datar el fósil.
APLICACIONES CIENTÌFICAS
El isótopo del carbono más común es el carbono 12; en 1961 se eligió este isótopo para sustituir al isótopo oxígeno 16 como medida patrón para las masas atómicas, y se le asignó la masa atómica 12.
Los isótopos carbono 13 y carbono 14 se usan como trazadores (nombre aplicado a un átomo de un isótopo (del griego "en mismo sitio", se usa para indicar que todos los tipos de átomos de un mismo elemento se encuentran en el mismo sitio de la tabla periódico) que se utiliza para observar el movimiento de ciertos materiales en procesos químicos, biológicos o físico) en la investigación bioquímica. El carbono 14 se utiliza también en la técnica llamada método del carbono 14 (en las ciencias de la tierra, métodos para determinar la edad de rocas y minerales.), que permite estimar la edad de los fósiles y otras materias orgánicas. Este isótopo es producido continuamente en la atmósfera por los rayos cósmicos, y se incorpora a toda la materia viva.
Como el carbono 14 se desintegra con un periodo de semidesintegración de 5.760 años, la proporción entre el carbono 14 y el carbono 12 en un espécimen dado, proporciona una medida de su edad aproximada.
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