Carbono

Carbono

Conhecido pelo homem pré-histórico sob as formas de carvão vegetal e negro-de-fumo (material empregado em pinturas de cavernas), o carbono se apresenta também em dois estados elementares cristalinos: como diamante, sua forma mais preciosa, e como grafita, empregada desde a antiguidade na fabricação de lápis. A maior importância do carbono, no entanto, vem do fato de toda matéria viva ser formada de combinações desse elemento.

Carbono é um elemento não-metálico, pertencente ao grupo IVa do sistema periódico, cujo símbolo químico é C e o número atômico, 6. Caracteriza-se por apresentar diferentes estados alotrópicos e participar de todas as substâncias orgânicas. Além das formas cristalinas – diamante e grafita – os carbonos fósseis de vegetais constituem outra forma de carbono elementar que aparece na natureza, mesclado com outros elementos. Nesses casos, a proporção de carbono pode chegar à cerca de noventa por cento, como no antracito, o carvão fóssil de origem mais antiga. Os compostos minerais de carbono, como o calcário (carbonato de cálcio) e a magnesita (carbonato de magnésio), constituem cerca de 0,2% da crosta terrestre.

O petróleo e o gás natural são misturas de hidrocarbonetos – compostos orgânicos constituídos de carbono e hidrogênio – e formam grandes bolsas em alguns pontos do subsolo. Sua origem são os restos vegetais e animais de épocas geológicas remotas, que ficaram recobertos por estratos durante a evolução da crosta terrestre.

Propriedades físicas e químicas:

O diamante, incolor e transparente em estado puro, é o corpo natural mais duro que se conhece. Possui densidade de 3,5g/ml, elevado índice de refração e não conduz eletricidade. A grafita, negra e untuosa ao tato, apresenta uma estrutura em finas lâminas que se cristalizam segundo o sistema hexagonal (um dos sete modelos possíveis de formação de cristais), diferentemente do diamante, que se cristaliza no sistema cúbico. Além disso, a grafita é boa condutora de calor e de eletricidade. As variedades amorfas de carbono são de cor negra intensa e não condutoras.

As duas características químicas fundamentais do elemento são a tetravalência, em virtude da qual cada um de seus átomos pode unir-se com outros quatro, e sua capacidade de estabelecer ligações covalentes – de elétrons partilhados – entre os próprios átomos de carbono. Em conseqüência dessas propriedades, o número de compostos do carbono é vinte vezes superior ao das combinações que não contêm esse elemento.

Compostos orgânicos:

A maior parte dos compostos de carbono conhecidos são substâncias orgânicas, isto é, compostos de carbono e hidrogênio, este chamado elemento organizador. Na verdade, a criação dessa disciplina, separada da química inorgânica, é anterior a 1828, ano em que o alemão Friedrich Wöhler sintetizou a uréia em laboratório, derrubando a convicção de que as substâncias orgânicas só podem ser produzidas por organismos vivos.

Os compostos orgânicos e inorgânicos distinguem-se por suas propriedades, como a solubilidade e a estabilidade e, sobretudo, pelo caráter das reações químicas de que participam. Os processos reativos dos compostos inorgânicos são iônicos, praticamente instantâneos e simples. Nos compostos orgânicos esses processos são não-iônicos, lentos e complexos. Entende-se por reação iônica aquela em que intervêm átomos ou agregados atômicos com carga elétrica, seja positiva ou negativa.

As substâncias orgânicas contêm poucos elementos, em geral de dois a cinco. Além de carbono e hidrogênio, integram os compostos orgânicos o oxigênio, o nitrogênio, os halogênios, o enxofre e o fósforo. Outros elementos menos abundantes também fazem parte dos compostos orgânicos naturais ou preparados em laboratório.

Compostos inorgânicos:

Além dos mencionados compostos orgânicos, o carbono forma também compostos inorgânicos, entre os quais se destacam, por suas aplicações, o sulfeto de carbono (CS2), empregado como matéria-prima na indústria têxtil para obtenção de fibras sintéticas; o carbeto de cálcio (CaC2), primeiro elo de numerosos processos de síntese na indústria química; e o carboneto de silício (CSi), quase tão duro como o diamante, que faz parte dos componentes das pedras de afiar e esmeris utilizados para trabalhar metais.

Os óxidos de carbono mais importantes são o monóxido de carbono (CO) e o dióxido de carbono, ou gás carbônico (CO2). O primeiro, que resulta da combustão de carbono ou compostos orgânicos carbonados, é um gás tóxico. O dióxido de carbono participa da composição da atmosfera e encontra-se também nos mananciais de águas gasosas.

Outro grupo de combinações carbonadas é constituído pelos sais de ácido carbônico, os carbonatos e os bicarbonatos, de grande solubilidade. Esses compostos se liquefazem à temperatura ambiente e conservam-se em estado líquido. Formam o chamado gelo seco (anidrido carbônico sólido), material utilizado em refrigeração e conservação, assim como no transporte de frutas.

Ciclo do carbono na natureza:

Os ciclos do carbono e do oxigênio na natureza são processos fundamentais na transformação constante das substâncias orgânicas que constituem a biosfera, ou seja, o ambiente em que se desenvolvem os fenômenos biológicos. Na primeira etapa do ciclo, a fotossíntese, as partes verdes das plantas absorvem o dióxido de carbono atmosférico e o fazem reagir com a água. Para isso, servem-se da luz solar e da presença de clorofila. Formam-se assim compostos de carbono complexos, que vão constituir a própria estrutura dos vegetais, com liberação de oxigênio. Esse gás, que passa ao ar, é utilizado na respiração de bactérias e animais, em que se registra o processo inverso – captação de oxigênio e desprendimento de dióxido de carbono – com o que se encerra o ciclo. O ciclo do carbono, com seus elementos de transformação – vegetação em geral – é extremamente importante porque, graças a ele,