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Carbonio Elemento chimico di simbolo C e numero atomico 6, appartenente al gruppo
IVB (o 14) della tavola periodica. È il costituente fondamentale di tutti i composti
organici, biologici e non, e riveste quindi un ruolo molto importante nella vita degli
organismi viventi.
Proprietà
Il carbonio ha peso atomico 12,01115 ed esiste in natura in tre forme caratterizzate da
diversa struttura cristallina: il diamante, in cui ogni atomo è legato ad altri quattro
atomi formando un reticolo con struttura tetraedrica; la grafite, in cui gli atomi sono
disposti in modo da formare degli esagoni affiancati su piani orizzontali; e il carbonio
amorfo, caratterizzato da un basso grado di cristallinità. Queste forme, che si
differenziano in molte proprietà fisiche, hanno punti di fusione estremamente alti e, a
temperatura ambiente, sono insolubili in tutti i solventi.
Una quarta forma di carbonio naturale è costituita da una intera classe di fullereni, il
più famoso dei quali è il buckminsterfullerene.
Il carbonio ha la proprietà unica di combinarsi con se stesso per formare catene di
atomi e anelli estremamente complessi. Per questo motivo esiste un numero
idealmente infinito di suoi composti, tra cui i più comuni sono quelli che contengono
carbonio e idrogeno. I primi composti di carbonio furono identificati in organismi
viventi all'inizio del XIX secolo, e da allora lo studio del carbonio costituisce l'importante
ramo della chimica noto come chimica organica.
Il carbonio è poco reattivo a temperatura ambiente, ma a temperature elevate reagisce
facilmente con molti metalli per formare i carburi, e con l'ossigeno per formare il
monossido di carbonio (CO) e il diossido di carbonio, noto anche come anidride
carbonica (CO2). Forma inoltre composti con la maggior parte degli elementi non
metallici, sebbene alcuni di questi composti, ad esempio il tetracloruro di carbonio
(CCl4) debbano essere prodotti indirettamente. Il coke, una forma di carbonio amorfo,
è usato per rimuovere l'ossigeno dai minerali formati da ossidi metallici per ottenere il
metallo puro.
Diffusione
Sebbene rappresenti solo lo 0,025% della crosta terrestre, il carbonio è piuttosto
diffuso in natura, in particolare sotto forma di carbonati. Il diossido di carbonio è un
importante costituente dell'atmosfera ed è la fonte di carbonio più importante per gli
organismi viventi. Nel processo di fotosintesi, le piante trasformano diossido di
carbonio in composti organici complessi, che vengono successivamente utilizzati da altri
organismi.
Allo stato amorfo il carbonio si trova, in vari gradi di purezza, nel carbone, nel coke, nel
nero di gas e nel nerofumo. Il nero di gas è prodotto bruciando idrocarburi liquidi come
il kerosene in difetto d'aria, e raccogliendo il fumo in una camera separata; per lungo
tempo è stato usato come pigmento nero negli inchiostri e nelle vernici, ma
attualmente è stato sostituito dal nerofumo, composto da particelle più sottili e
ottenuto dalla combustione incompleta del gas naturale. Il nerofumo è utilizzato come
stucco e come rinforzante nell'industria della gomma.
Applicazioni scientifiche
Oltre alle numerose applicazioni industriali, il carbonio ha importanza anche nel settore
scientifico. Nel 1961 l'isotopo più comune, il carbonio-12, fu scelto per sostituire
l'ossigeno-16 come standard per i pesi atomici.
Gli isotopi di peso atomico 13 e 14 sono largamente usati come traccianti isotopici nella
ricerca biochimica. Il carbonio-14, noto anche come radiocarbonio, è un isotopo
radioattivo che viene prodotto in continuazione nell'atmosfera per cattura dei neutroni
della radiazione cosmica da parte dei nuclei di azoto; è incorporato in tutti gli organismi
viventi e quando questi muoiono, il contenuto di carbonio-14 decresce, con tempo di
dimezzamento di circa 5760 anni. L'analisi del rapporto tra carbonio-12 e 14 presente in
un organismo rappresenta la base del cosiddetto metodo di datazione al radiocarbonio,
che permette la stima dell'età dei fossili e di altri materiali organici.
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Carbonio (Descrizione Breve)Scienze |
