El carbono (del latín : carbo "carbón") es un elemento químico con el símbolo C y el número atómico 6. Es no metálico y tetravalente , lo que hace que cuatro electrones estén disponibles para formar enlaces químicos covalentes . Pertenece al grupo 14 de la tabla periódica. [14] El carbono constituye solo alrededor del 0,025 por ciento de la corteza terrestre. [15] Tres isótopos ocurren naturalmente, 12 C y 13 C son estables, mientras que 14 C es unradionúclido , en descomposición con una vida media de unos 5.730 años. [16] El carbono es uno de los pocos elementos conocidos desde la antigüedad . [17]
El carbono es el decimoquinto elemento más abundante en la corteza terrestre y el cuarto elemento más abundante en masa en el universo después del hidrógeno , el helio y el oxígeno . La abundancia de carbono, su diversidad única de compuestos orgánicos y su capacidad inusual para formar polímeros a las temperaturas que se encuentran comúnmente en la Tierra permiten que este elemento sirva como un elemento común de toda la vida conocida . Es el segundo elemento más abundante en el cuerpo humano por masa (alrededor del 18,5%) después del oxígeno. [18]
Los átomos de carbono pueden unirse entre sí de diversas maneras, lo que da como resultado varios alótropos de carbono . Los alótropos bien conocidos incluyen grafito , diamante , carbono amorfo y fullerenos . Las propiedades físicas del carbono varían ampliamente con la forma alotrópica. Por ejemplo, el grafito es opaco y negro, mientras que el diamante es muy transparente . El grafito es lo suficientemente suave como para formar una raya en el papel (de ahí su nombre, del verbo griego "γράφειν" que significa "escribir"), mientras que el diamante es el material natural más duro que se conoce. El grafito es un buen conductor eléctrico.mientras que el diamante tiene una baja conductividad eléctrica . En condiciones normales, el diamante, los nanotubos de carbono y el grafeno tienen las conductividades térmicas más altas de todos los materiales conocidos . Todos los alótropos de carbono son sólidos en condiciones normales, siendo el grafito la forma termodinámicamente más estable a temperatura y presión estándar. Son químicamente resistentes y requieren alta temperatura para reaccionar incluso con oxígeno.
El estado de oxidación más común del carbono en compuestos inorgánicos es +4, mientras que +2 se encuentra en monóxido de carbono y complejos de carbonilo de metales de transición . Las mayores fuentes de carbono inorgánico son las calizas , las dolomitas y el dióxido de carbono , pero se encuentran cantidades significativas en los depósitos orgánicos de carbón , turba , petróleo y clatratos de metano . El carbono forma una gran cantidad de compuestos , más que cualquier otro elemento, con casi diez millones de compuestos descritos hasta la fecha, [19]y, sin embargo, ese número no es más que una fracción del número de compuestos teóricamente posibles en condiciones estándar. Por esta razón, a menudo se hace referencia al carbono como el "rey de los elementos". [20]
Los alótropos del carbono incluyen el grafito , una de las sustancias conocidas más blandas, y el diamante , la sustancia natural más dura. Se une fácilmente con otros átomos pequeños , incluidos otros átomos de carbono, y es capaz de formar múltiples enlaces covalentes estables con átomos multivalentes adecuados. Se sabe que el carbono forma casi diez millones de compuestos, una gran mayoría de todos los compuestos químicos . [19] El carbono también tiene el punto de sublimación más alto de todos los elementos. A presión atmosférica no tiene punto de fusión, ya que su punto tripleestá a 10,8 ± 0,2 megapascales (106,6 ± 2,0 atm; 1566 ± 29 psi) y 4600 ± 300 K (4330 ± 300 °C; 7820 ± 540 °F), [3] [4] por lo que se sublima a unos 3900 K ( 3.630 °C; 6.560 °F). [22] [23] El grafito es mucho más reactivo que el diamante en condiciones estándar, a pesar de ser termodinámicamente más estable, ya que su sistema pi deslocalizado es mucho más vulnerable a los ataques. Por ejemplo, el grafito se puede oxidar con ácido nítrico concentrado caliente en condiciones estándar a ácido melítico , C 6 (CO 2 H) 6 , que conserva las unidades hexagonales del grafito mientras rompe la estructura más grande. [24]