ALOTROPOS DEL CARBONO

ALOTROPOS DEL CARBONO

¿Que son los alotropos del carbono?

Es la propiedad que poseen determinados elementos químicos de presentarse bajo estructuras moleculares diferentes, en el mismo estado físico. 

Para que quede mas claro el carbono es un elemento químico de número atómico 6 y símbolo C. Es sólido a temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formación, puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o diamante. Es el pilar básico de la química orgánica; se conocen cerca de 16 millones de compuestos de carbono, aumentando este número en unos 500.000 compuestos por año, y forma parte de todos los seres vivos conocidos. Forma el 0,2 % de la corteza terrestre.

a) Diamante
b) Grafito
c) Lonsdaleita
d) Buckminsterfullereno
e) Nanotubo de carbono
f) Carbono amorfo
g) Grafeno

EL DIAMANTE

El diamante, es uno de los alótropos del carbono mejor conocidos. Está compuesto por carbono puro cristalizado y es muy duro (índice 10 en la escala de dureza Mohs, que va de 1 a 10). La palabra diamante significa etimológicamente inalterable.

El cristal de diamante se habría formado por la repetición y el apilado en las 3 direcciones del espacio de átomos de carbono que se podrían comparar con tetraedros cúbicos cuyo centro concentraría la masa del átomo y en los que los 4 vértices tendrían un electrón. Los enlaces que unen los átomos son covalentes y cada centro de estos átomos está distanciado de su vecino solamente por una distancia del orden de 1,54 ángstrom. Dado que los enlaces atómicos del diamante son muy cortos, esto explica en parte su gran dureza.

Grafito.-

Fue nombrado por Abraham Gottlob Werner en el año 1789 y el término grafito deriva del griego γραφειν (graphein) que significa escribir. También se denomina plumbagina y plomo negro.

El grafito se encuentra en yacimientos naturales y se puede extraer, pero también se produce artificialmente. El principal productor mundial de grafito es China , India y Brasil.

Se encuentra en la naturaleza en pequeños cristales hexagonales en forma de agregados compactados, escamosos, terrosos y esféricos. El grafito frecuentemente se encuentra asociado con minerales como: cuarzo, feldespato, micas, calcita, pirita y óxidos de fierro.

Hay dos clase de grafito: 

• Grafito natural 
• Grafito sintético
• Primario: es esencialmente carbono producido a partir de coque de petróleo calcinado.
• Secundario: (polvo y desecho) es producido en forma similar a partir de rellenos carbonosos y materiales aglomerantes.

Carbono amorfo.-

El carbono amorfo es el carbono que no tiene una estructura cristalina. A escala macroscópica, el carbono amorfo no tiene una estructura definida, puesto que consiste en pequeños cristales irregulares, pero a escala nano microscópica, puede verse que está hecho de átomos de carbono colocados regularmente.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 hidrocarburos 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.

Fulerenos.-

Un fullereno (también, fulereno) es una molécula compuesta por carbono que puede adoptar una forma geométrica que recuerda a una esfera, un elipsoide, un tubo (llamado nanotubo) o un anillo. Los fullerenos son similares al grafito, compuesto de hojas de anillos hexagonales enlazadas, pero conteniendo anillos pentagonales y a veces heptagonales, lo que impide que la hoja sea plana. Los fullerenos son la tercera forma molecular estable conocida de carbono, tras el grafito y el diamante.

Los fullerenos fueron descubiertos en 1985 por Harold Kroto, Robert Curl y Richard Smalley, lo que les valió la concesión del Premio Nobel de Química en 1996.

El primer fullereno descubierto fue el C
60, que consta de 12 pentágonos y 20 hexágonos. Cada pico corresponde a un átomo de carbono y cada lado a un enlace covalente. Tiene una estructura idéntica a la cúpula geodésica o un balón de fútbol. Por esta razón, se le llama «buckminsterfullereno» (en homenaje al arquitecto Buckminster Fuller quien diseñó la cúpula geodésica) o «futboleno». Los fullerenos esféricos reciben a menudo el nombre de buckyesferas y los cilíndricos el de buckytubos o nanotubos.

Destacan por su versatilidad para la síntesis de nuevos compuestos. Su naturaleza y forma se han hecho ampliamente conocidas en la ciencia y en la cultura en general, por sus características físicas, químicas, matemáticas y estéticas.

Lonsdaleíta

La lonsdaleíta es un alótropo hexagonal de carbono encontrado en meteoritos, con una forma semejante al diamante, sin embargo hexagonal (polimorfo).

Se descubrió por primera vez en 1967 en el cráter de meteorito del "Cañón del Diablo" en Arizona, en cristales microscópicos asociados al diamante en restos de meteorito. Se cree que en el impacto del meteorito con grafito contra la tierra, el calor y la energía del impacto puedan transformar el grafito en diamante manteniendo su estructura hexagonal. El nombre fue nombrado en reconocimiento de la cristalógrafa británica Kathleen Lonsdale (1903-1971).

Es de color negro, brillo diamantínico. Cristales <3mm, configuración pseudocúbica, octaédrica. Difracción 2.06,2.19,1.26. a=3 b=0 c=4 α=0° β=0° γ=0° Z=4

Encontrada en Tunguska, Rusia y en otros impactos de meteoritos.

Aparece en resultados de estudios ejecutados en febrero del 2009, que la lonsdaleita sería un 58 % más dura que el diamante. Sería, por tanto, uno de los materiales más duros presentes en la naturaleza, junto al Nitruro Bórico de Wurtzita (wBN), producto de las presiones en erupciones volcánicas.

Nanotubos de carbono.-

Los nanotubos de carbono son similares a pequeñas láminas de grafito enrolladas con diámetros nanométricos y longitudes del orden de las micras. Son materiales únicos con propiedades mecánicas, eléctricas, ópticas, térmicas y químicas excepcionales que los hacen aptos para mejorar numerosos productos ya existentes e incluso para generar otros nuevos.

Muchas son las aplicaciones que pueden obtener importantes beneficios al incorporar nanotubos de carbono. Por ejemplo: Los materiales compuestos reforzados con nanotubos, las pantallas planas que utilizan los nanotubos como emisores de campo, los sensores biológicos y químicos para detectar sustancias contaminantes, la administración de fármacos o las pilas de combustible. En general, sectores como electrónica, materiales, sensores, biotecnología, química, energía, mecánica, instrumentación científica y fotónica podrían verse favorecidos por la introducción de nanotubos de carbono en muchos de sus productos.

Carbono vítreo.-

El carbono vítreo es una clase de carbono no grafítico, que es usado ampliamente como material para electrodos en electroquímica, así como en crisoles de alta temperatura, y como componente de algunos dispositivos protésicos. Fue producido por trabajadores en los laboratorios de The General Electric Company, Reino Unido, a inicios de la década de 1960, usando celulosa como material inicial. Poco tiempo después, trabajadores japoneses produjeron un material similar a partir de resinas fenólicas. Fue producido por primera vez por Bernard Redfern a mediados de 1950, en los laboratorios de The Carborundum Company, en Reino Unido. Consiguió desarrollar una matriz de polímero para imitar una estructura de diamante, y descubrió una resina fenólica que, con preparación especial, la produciría sin ayuda de un catalizador. Se depositaron algunas patentes, algunas de las cuales fueron retiradas ms tarde en interés de la seguridad nacional americana. Las muestras de investigación originales de la resina y el producto aún existen.

Nanoespuma de carbono.-

Nanoespuma de carbono es un alótropo del carbono. Un alótropo es una variante de una sustancia compuesta de sólo un tipo de átomo. Los alótropos más conocidos de carbono son el grafito y el diamante. Nanoespuma de carbono, el quinto alótropo del carbono, fue descubierto en 1997 por Andrei V. Rode y su equipo de la Universidad Nacional Australiana en Canberra, en colaboración con Ioffe Físico-Técnico Instituto en San Petersburgo. Su estructura molecular consiste en zarcillos de carbono unidos juntos en una baja densidad, la disposición mistlike.

Nanoespuma de carbono es similar en algunos aspectos a los aerogeles de carbono y silicio producido antes, pero con alrededor de 100 veces menos densidad. Nanoespuma de carbono ha sido ampliamente estudiado bajo el microscopio de electrones por John Giapintzakis y equipo de la Universidad de Creta. Su producción y estudio principalmente se ha iniciado por científicos griegos, rusos y australianos.

.EL DIAMANTE (Cristal de Carbono). - YouTube
GRAFENO - Alotropía del carbono. - YouTube


OPINION:

Por lo que se entiende en el primer video referente al diamante nos dice que el Carbono tiene 4 brazos con los que gracias a ell se puede enlazar con otros atomos.
Si se colocan 4 atomos de carbono en los cuatro brazos de un carbono central se obtiene la unidad basica del cristal de diamante. Mientras mas se unan se puede decir que se forma un cristal de diamante identificable.

Respecto al segundo video que nos habla del grafeno opino que el grafeno es el que forma los 5 alotropos del carbono, esta compuesto por 6 anillos de carbono, es decir, una macromolecula plana, con anillos hexagonales.
El grafeno tiene alta conductividad eléctrica y térmica ademas que es transparente, elástico, bidimensional e impermeable. 
Por lo tanto gracias a eso se puede usar en la medicina, en tratamientos de aguas, paneles solares, etc.