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PROPIEDADES DEL CARBONO - Coggle Diagram
PROPIEDADES DEL CARBONO
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a) Alotrópica:
Las formas alotrópicas del carbono son aquellas en las que los átomos de carbono están organizados de diferentes maneras, lo que les otorga propiedades distintas. Las principales formas alotrópicas del carbono son:
- Estructura tetraédrica, donde cada átomo de carbono está unido covalentemente a otros cuatro átomos de carbono.
- Es extremadamente duro (el material más duro conocido), transparente y un excelente conductor térmico.
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- Utilizado en aplicaciones industriales y joyería.
- Estructura en capas de átomos de carbono organizados en anillos hexagonales. Las capas están unidas entre sí por fuerzas de Van der Waals, lo que permite que las capas se deslicen fácilmente unas sobre otras.
- Es negro, suave y un buen conductor de electricidad.
- Usado como lubricante, en lápices, y en electroquímica.
- Es una capa individual de átomos de carbono dispuestos en una red hexagonal (una sola capa de grafito).
- Excelente conductor de electricidad, extremadamente resistente y flexible.
- Tiene aplicaciones en tecnología avanzada y electrónica.
- Fullerenos y nanotubos de carbono:
- Estructuras cerradas o tubulares formadas por átomos de carbono en una configuración hexagonal o pentagonal.
- Son muy resistentes y tienen aplicaciones en nanotecnología y medicina.
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El carbono amorfo no tiene una estructura cristalina bien definida, y sus átomos están dispuestos de manera desordenada. Ejemplos de carbono en estado amorfo incluyen:
- Carbón vegetal: Se produce al calentar madera en ausencia de aire. Es utilizado como combustible y en aplicaciones de filtración.
- Negro de humo: Se produce al quemar hidrocarburos en condiciones limitadas de oxígeno. Se utiliza en la fabricación de neumáticos y tintas.
- Carbón activado: Es una forma de carbono amorfo que tiene una gran área superficial, lo que lo hace ideal para adsorber gases y sustancias tóxicas. Se usa en filtros de agua y aire.
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El carbono puede estar combinado con otros elementos formando compuestos. Existen dos formas principales de carbono combinado:
- Compuestos orgánicos: El carbono forma una cantidad enorme de compuestos con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre, y otros elementos. Estos compuestos son la base de la química orgánica y de la vida en la Tierra. Ejemplos:
- Hidrocarburos: Compuestos de carbono e hidrógeno (como el metano y el etano).
- Carbohidratos: Formados por carbono, hidrógeno y oxígeno (glucosa, sacarosa).
- Proteínas: Formadas por largas cadenas de átomos de carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno y otros elementos.
- Compuestos inorgánicos: El carbono también se combina con otros elementos formando compuestos inorgánicos. Ejemplos:
- Dióxido de carbono (CO₂): Un gas esencial para la fotosíntesis y un importante gas de efecto invernadero.
- Monóxido de carbono (CO): Un gas tóxico que se forma durante la combustión incompleta de materiales que contienen carbono.
- Carbonatos: Sales como el carbonato de calcio (CaCO₃), que se encuentra en la piedra caliza y los corales.
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La tetravalencia del carbono se refiere a su capacidad para formar cuatro enlaces covalentes. Esto se debe a que el átomo de carbono tiene cuatro electrones en su capa externa (configuración electrónica: 1s² 2s² 2p²), lo que le permite formar hasta cuatro enlaces con otros átomos.
- Enlaces con otros átomos: El carbono puede formar enlaces covalentes con otros átomos de carbono, así como con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros elementos. Esta capacidad para formar enlaces múltiples es clave para la complejidad de las moléculas orgánicas.
- Formación de cadenas: Gracias a su tetravalencia, el carbono puede formar largas cadenas de átomos de carbono, que pueden ser lineales, ramificadas o cíclicas, lo que da lugar a la enorme variedad de compuestos orgánicos.
La autosaturación del carbono se refiere a su capacidad para formar enlaces consigo mismo, lo que le permite construir moléculas complejas con diferentes tipos de enlaces. Existen dos formas principales de enlaces entre átomos de carbono:
a) Enlace simple (C-C):
- En el enlace simple, los átomos de carbono comparten un par de electrones entre ellos.
- Es el tipo de enlace más común en moléculas orgánicas.
- Ejemplo: en los alcanos, como el etano (C₂H₆), los átomos de carbono están unidos entre sí por un enlace simple.
- Estos enlaces permiten que las moléculas adopten una gran variedad de formas tridimensionales.
b) Enlace doble (C=C):
- En el enlace doble, los átomos de carbono comparten dos pares de electrones.
- Los enlaces dobles son más fuertes que los simples, pero también restringen la rotación entre los átomos de carbono, lo que afecta la forma de las moléculas.
- Ejemplo: en los alquenos, como el eteno (C₂H₄), los átomos de carbono están unidos por un enlace doble.
- Los enlaces dobles introducen mayor reactividad en las moléculas, haciendo que las moléculas con enlaces dobles sean más propensas a participar en reacciones químicas.
c) Enlace triple (C≡C):
- Aunque no lo mencionaste, es importante añadir que también existe el enlace triple, donde los átomos de carbono comparten tres pares de electrones.
- Ejemplo: en los alquinos, como el acetileno (C₂H₂), los átomos de carbono están unidos por un enlace triple.
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La hibridación es un proceso en el que los orbitales atómicos de un átomo (como el carbono) se mezclan para formar nuevos orbitales híbridos. Esto ocurre para que el átomo pueda formar enlaces más estables y adoptar la geometría más adecuada para la molécula en la que se encuentra.
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1s² 2s² 2p², lo que significa que tiene dos electrones en el orbital 2s y dos electrones en los orbitales 2p. Para formar enlaces covalentes y alcanzar una geometría adecuada, los orbitales se reorganizan o hibridan.
Existen tres tipos principales de hibridación del carbono, dependiendo de la cantidad de enlaces sigma que el carbono forma y de la geometría resultante.