Saltar al contenido
Educándose En Línea

Átomo de carbono Definición

átomo de carbono
El átomo de carbono es la parte más pequeña de un solo cuerpo que puede combinarse químicamente con otro. Los átomos son los constituyentes elementales de todas las sustancias sólidas, líquidas o gaseosas. Las propiedades físicas y químicas de estas sustancias están determinadas por los átomos que las constituyen así como por la disposición tridimensional de estos átomos.

Al contrario de lo que sugiere su etimología, los átomos no son indivisibles, sino que son partículas subatómicas. Los átomos comprenden un núcleo, que concentra más del 99.9% de su masa, alrededor del cual se distribuyen los electrones, que forman una nube 10 000 a 100 000 veces más grande que el núcleo mismo 2, 3, de modo que el volumen de un átomo, aproximadamente esférico, está casi completamente vacío.

El núcleo está formado por protones que llevan una carga eléctrica positiva y neutrones eléctricamente neutros; el hidrógeno Una excepción es el núcleo de su isótopo 1 H, llamado protium, que no contiene neutrones. Los protones y neutrones, también llamados nucleones, se mantienen unidos en el núcleo mediante el enlace nuclear, que es una manifestación de la interacción fuerte.

Los electrones ocupan orbitales atómicos que interactúan con el núcleo a través de la fuerza electromagnética. La nube electrónica se estratifica en niveles de energía cuantificados alrededor del núcleo, niveles que definen capas y subcapas electrónicas ; nucleones también se distribuyen de acuerdo con las capas nucleares, aunque modelo aproximado bastante conveniente popularizó la estructura nuclear de acuerdo con el modelo de la gota líquida.

Definición de átomo de carbono

El átomo de carbono es el elemento básico de las moléculas estudiadas en química orgánica y bioquímica.
Se puede ver a partir de las representaciones anteriores que el átomo de carbono tiene cuatro electrones en su capa de electrones más externa. Por lo tanto, tenderá a hacer cuatro enlaces químicos covalentes para saturar su última capa electrónica.
Estos enlaces covalentes pueden ser simples dobles o triples.
Entonces el átomo de carbono puede hacer: – Cuatro enlaces simples, – dos enlaces simples y un enlace doble, – dos enlaces dobles un enlace simple y un enlace triple.

El hecho de poder hacer dobles enlaces únicos o triples permitirá que el átomo de carbono constituya el esqueleto de carbono de una infinidad de moléculas.
Esta diversidad de forma o estructura permite una diversificación de las propiedades químicas.
Las moléculas de la química orgánica y la mayoría de las moléculas biológicas están formadas por un esqueleto de carbono sobre el cual otros átomos y funciones químicas,

Cuál es el tamaño de un átomo de carbono

Un átomo tiene un tamaño del orden de 10 -10 m, una décima parte de una millonésima de milímetro! Un núcleo atómico tiene un tamaño del orden de 10 a 15 m, cien mil veces más pequeño que el átomo mismo.

Un electrón es teóricamente una partícula puntual, por lo que no debería tener tamaño… En cualquier caso, si el electrón tiene un tamaño, es inferior a 10-18 m, es decir, al menos cien millones de veces más pequeño que el átomo.
Un átomo es muy pequeño: hay once mil millones de átomos de hierro en un miligramo de hierro.

Los alótropos de carbono

Los alótropos de carbono

Los alótropos de carbono puro son diamante, grafito y buckminster fullereno (o ‘buckyballs’). En los tres alótropos, los átomos de carbono están unidos por enlaces covalentes fuertes, pero en arreglos tan diferentes que las propiedades de los alótropos son muy diferentes.

Diamante

Diamante

Un diamante es una molécula gigante de átomos de carbono.

Los diamantes son incoloros y claros (transparentes). Brillan y reflejan la luz, son lustrosos. Estas propiedades los hacen deseables en artículos de joyería.

El diamante es extremadamente duro y tiene un alto punto de fusión. Por esta razón, es muy útil en herramientas de corte. Los bordes cortantes de los discos utilizados para cortar ladrillos y concreto están inclinados con diamantes. Las brocas para trabajos pesados, como las que se utilizan en la industria de la exploración petrolera para perforar rocas, están hechas con diamantes para que permanezcan afiladas por más tiempo. El diamante es insoluble en agua. No conduce electricidad.

Nivel superior

Cada átomo de un diamante está unido a sus vecinos por cuatro fuertes enlaces covalentes que no dejan electrones ni iones libres. Es por eso que el diamante no conduce electricidad. La unión también explica la dureza del diamante y su alto punto de fusión. Se necesitaría mucha energía para separar átomos tan fuertemente unidos entre sí.

Grafito

Grafito

El grafito se forma a partir de átomos de carbono en capas.

El grafito es negro, brillante y opaco (no transparente). También es un material muy resbaladizo. Se usa en las puntas de lápiz : se desliza fácilmente del lápiz sobre el papel y deja una marca negra. Es un componente de muchos lubricantes, por ejemplo, aceite de cadena de bicicleta. El grafito es insoluble en agua. Tiene un alto punto de fusión y es un buen conductor de electricidad, lo que lo convierte en un material adecuado para los electrodos necesarios en la electrólisis.

Nivel superior

Cada átomo de carbono está unido a su capa con tres fuertes enlaces covalentes. Esto deja a cada átomo con un electrón libre, que juntos forman un “mar” deslocalizado de electrones que unen las capas entre sí. Estos electrones deslocalizados pueden moverse juntos, lo que hace que el grafito sea un buen conductor eléctrico.

Debido a que las capas se mantienen unidas débilmente, pueden deslizarse fácilmente una sobre la otra: de ahí el deslizamiento del grafito. Sin embargo, derretir el grafito no es fácil. Se necesita mucha energía para romper los fuertes enlaces covalentes y separar los átomos de carbono.

Buckminster Fullereno

Buckminster Fullereno

Estructura de una molécula de buckminsterfullereno: una gran bola de 60 átomos

Buckminster Fullerene es un tipo de fullereno. Los fullerenos están hechos de átomos de carbono unidos para formar bolas, “jaulas” o tubos de carbono. Las moléculas de Buckminster Fullerene son esféricas y también se conocen como ‘buckyballs’ – fórmula C 60.

Buckminster Fullerene es un sólido negro aunque es de color rojo oscuro cuando está en solución en gasolina.

Los tubos fullerenos se llaman nanotubos, que son muy fuertes y son conductores de electricidad. Sus propiedades eléctricas inusuales hacen que los nanotubos se utilicen como semiconductores en los circuitos electrónicos. Su resistencia los hace útiles para reforzar estructuras donde se necesita una ligereza y resistencia excepcionales, por ejemplo, el marco de una raqueta de tenis. También se usan como una plataforma para catalizadores industriales.

Peligros del átomo de carbono y sus compuestos 

Peligros del átomo de carbono y sus compuestos 

 

El carbono (di) sulfuro CS2, aunque es estructuralmente similar al dióxido de carbono, es un líquido altamente tóxico utilizado como disolvente (vulcanización del caucho).

Otros óxidos de carbono son monóxido de carbono CO y dióxido de carbono C3O2, menos comunes. El monóxido de carbono es un gas incoloro e inodoro formado por la combustión incompleta de compuestos orgánicos o carbón puro (carbón).

El monóxido de carbono se adhiere, preferentemente al oxígeno, a la hemoglobina sanguínea para formar carboxihemoglobina, un compuesto estable. El resultado de esta reacción es el envenenamiento de las moléculas de hemoglobina, que puede ser fatal.

Ion cianuro CN  y un comportamiento químico similar a un ion haluro. Las sales que contienen el ion cianuro son altamente tóxicas. El cianógeno, un gas de composición (CN) 2, también está cerca de los halógenos.

Con los metales, el carbono forma carburos C4 o acetiluros C2. Algunos carburos son retículos covalentes, como el carburo de silicio, SiC, que se parece al diamante, y también se usa para el tamaño de estos.

Las nanotecnologías hacen posible la producción de moléculas particulares, incluidos los fullerenos, y los nanohilos o nanotubos que son difíciles de filtrar en el aire, y que pueden pasar a través de las membranas mucosas y perforar las envolturas celulares. Algunos temen los efectos retardados que hemos encontrado para el amianto.

Hidrocarburos

Hidrocarburos

Los hidrocarburos se llaman moléculas que combinan carbono e hidrógeno. Los hidrocarburos se clasifican en tres familias:

  • alcanos, donde el carbono forma enlaces simples: metano CH4, etano C2H6, etc. ;
  • alquenos, donde al menos un carbono forma dobles enlaces: etileno C2H4, propeno C3H6, etc. ;
  • alquinos, donde al menos un carbono forma triples enlaces: acetileno C2H2, propino C3H4, etc.

Dependiendo del número de átomos de carbono, el sufijo -ane, -ene o -yne tiene el prefijo:

  1. metanfetamina
  2. et-
  3. apuntalar
  4. propósito-
  5. encerrado
  6. maleficio
  7. hept
  8. octubre
  9. no-
  10. diciembre

En los hidrocarburos aromáticos, los átomos de carbono forman anillos o anillos. Se mezclan en diversas formas de carbono puro. Existen incluso más derivados de hidrocarburos, como haluros, alcoholes y ácidos carboxílicos, que son la base de la industria farmacéutica.

Isótopos 

El carbono tiene dos isótopos naturalmente estables,  C (98.89%) y  C (1.11%).

El radioisótopo C tiene una vida media radiactiva de 5,730 años y se usa comúnmente para la datación por carbono de artefactos arqueológicos hasta hace 50,000 años. No servirá de nada a los arqueólogos del mañana interesados ​​en los tesoros de la civilización actual porque las explosiones termonucleares llevadas a cabo en la atmósfera desde los años 1960 crearon considerables excesos.

El radioisótopo  C tiene un período de 20 minutos. Este corto período y la relativa facilidad de sustituir un átomo de  C por un átomo de carbono de  C (estable) lo convierten en un isótopo utilizado en medicina nuclear, particularmente en la tomografía por emisión de positrones.

El núcleo atómico

El núcleo atómico

Todo o la mayoría del material se concentra en pequeños núcleos 100000 veces más pequeños que el átomo, pero aproximadamente 4000 veces más pesados ​​que la procesión de sus electrones. Los núcleos consisten en protones y neutrones, dos especies de partículas que juegan un papel muy similar en el material nuclear. La práctica es agrupar protones y neutrones bajo el nombre común de ” nucleones “. Si bien el electrón se puede considerar como un corpúsculo elemental, los protones y los neutrones que son corpúsculos más pequeños, los quarks, no lo son. Sin embargo, en el campo de la física nuclear, que es la de la radioactividad, el hábito es considerar los nucleones como los constituyentes elementales del núcleo.

La representación clásica de un núcleo es la de un conjunto compacto de protones y neutrones, caracterizados principalmente por dos números: Z el número de protones y N el número de neutrones. El número total de nucleones A es la suma de los dos: A = N + Z. Como los protones y los neutrones tienen casi la misma masa, A está en proporción con la masa del núcleo, mientras que el número Z es proporcional a su carga eléctrica.

Desde el principio, el hábito es representar el núcleo en forma de una especie de frambuesa compuesta de dos tipos de granos. La física nuclear moderna le otorga una imagen menos codiciosa: los protones y los neutrones no se comportan como buenos granos y cambian constantemente. Si para el físico, el núcleo es un ser complejo, casi vivo, nos contentaremos con la imagen de un núcleo redondeado y redondeado, similar a la frambuesa, para la mayoría de los fenómenos relacionados con la radioactividad.

Composición del núcleo

El núcleo está compuesto por 27 nucleones: 13 protones y 14 neutrones. Como los protones llevan una carga eléctrica positiva, igual pero opuesta a la del electrón, se necesitan 13 electrones para neutralizar la carga del núcleo y formar un átomo de aluminio. Los protones y neutrones tienen casi la misma masa, pero siendo aproximadamente 2000 veces más pesados ​​que el electrón, la masa del cortejo de electrones del átomo es muy pequeña en comparación con la del núcleo.

Para núcleos presentes en el Universo, A varía de 1 a 238, Z 1 a 92. El núcleo natural más pesado es el de uranio-238 se compone de 92 protones y 146 neutrones, por lo tanto, 238 nucleones.

Los protones tienen carga positiva, los neutrones son neutros. Cada protón lleva una carga eléctrica elemental + e, igual y opuesta a la del electrón. En un átomo, hay tantos protones en el núcleo como electrones alrededor. La carga eléctrica del tren de electrones se compensa exactamente por la carga eléctrica positiva presente en el núcleo y el átomo es neutral.

Núcleos ligeros

El comienzo del mapa de núcleos ligero muestra cómo los protones y neutrones se aglomeran para formar núcleos ligeros, isótopos de hidrógeno, helio, litio y berilio. Todos los nucleones han sido dibujados visibles. El número de protones se ha limitado a 4, el de neutrones a 3. Los isótopos radiactivos son inestables y, por lo tanto, están ausentes de nuestro entorno. El protón (hidrógeno ordinario) y el helio-4 (partícula alfa), que son estables, juntos forman más del 99% de la masa del universo.

Para mantener estos nucleones juntos, se necesita una fuerza muy intensa, que compensa la repulsión electrostática de los protones. Es una fuerza de contacto, cuyos efectos son comparables a los de un pegamento. Este “pegamento” nuclear no se siente fuera del núcleo. La atracción nuclear es tan difícil de observar, que no fue hasta el siglo XX para sospechar de su existencia.

Los neutrones

Los neutrones son las partículas en un átomo que tienen una carga neutra. No son positivos como protones. No son negativos como los electrones. Pero no empieces a pensar que no son importantes. Cada pieza de un átomo tiene una gran importancia en la forma en que el átomo actúa y se comporta. Los neutrones no son una excepción.

Entonces, si un átomo tiene el mismo número de electrones y protones, las cargas se anulan entre sí y el átomo tiene una carga neutra. Podría agregar mil neutrones a la mezcla y la carga no cambiaría. Sin embargo, si agrega mil neutrones, creará un átomo superradiactivo. Los neutrones juegan un papel importante en las propiedades de masa y radioactivas de los átomos. Puede haber leído la página sobre isótopos. Los isótopos se crean cuando cambias el número normal de neutrones en un átomo.

De qué está hecho un átomo de carbono

Un átomo de carbono contiene un núcleo en su centro y electrones que “giran alrededor” del núcleo.
El núcleo contiene nucleones, es decir, protones y neutrones.

Los electrones tienen una carga eléctrica negativa. Los protones tienen una carga eléctrica positiva, del mismo valor que la del electrón. Los neutrones no tienen carga eléctrica, son neutrales.

Hay exactamente el mismo número de electrones y protones en un átomo, por lo que un átomo es eléctricamente neutro. La cantidad de electrones (o protones) en un átomo determina sus propiedades físicas y químicas, es el número atómico. Por ejemplo, un átomo de hidrógeno tiene 1 electrón y 1 protón, el número atómico de un átomo de carbono es 6, el de un átomo de oxígeno 8, un átomo de hierro 26, un átomo de Uranio 92, etc. (ver tabla de elementos )…

La cantidad de neutrones en un átomo es variable; en general, está cerca de la cantidad de protones. Dos átomos del mismo número atómico pero que tienen un número de neutrones diferentes son isótopos : sus propiedades químicas son idénticas pero sus propiedades físicas son diferentes (por ejemplo, ciertos isótopos de átomos estables son radiactivos ). Para diferenciar isótopos entre sí, generalmente se da el número de nucleones con el nombre del átomo. Por ejemplo, el uranio 235 contiene 92 protones y 143 neutrones (235 = 92 + 143) y el uranio 238 contiene 92 protones y 146 neutrones (238 = 92 + 146).

Qué une los electrones al núcleo

Los electrones y el núcleo de un átomo están unidos por la interacción electromagnética. De hecho, el núcleo atómico tiene una carga eléctrica positiva, gracias a los protones, mientras que los electrones tienen una carga eléctrica negativa. Por lo tanto, debido a que sus cargas eléctricas son opuestas, el núcleo atómico y los electrones se atraen entre sí, lo que permite que los átomos no pierdan sus electrones.

Cuando dos átomos están lo suficientemente cerca uno del otro, pueden intercambiar algunos de sus electrones, este intercambio permite vincular estos dos átomos en un objeto compuesto que es una molécula. Este proceso es una reacción química.

Qué significa la palabra átomo de carbono

La palabra átomo de carbono proviene del griego atomos que significa indivisible, indivisible. Por lo tanto, era perfectamente concepto de átomo cuando fue desarrollado por los químicos en el comienzo del XIX ° siglo, es decir, como la parte más pequeña de una sustancia pura.

Ahora, sabemos que los átomos no son indivisibles, que podemos extraer electrones, fisión de su núcleo, etc. ¡Pero el nombre se ha mantenido!

Qué es un ion

Un ion es un átomo o una molécula de la que se han eliminado o añadido uno o más electrones. Por lo tanto, un átomo o una molécula siendo siempre eléctricamente neutros, un ion es positivo o negativo. Por lo tanto, un ion tiene propiedades fisicoquímicas diferentes de la molécula de la que proviene. Un ion positivo se llama catión y un ion negativo se llama anión.

La ionización de la materia consiste en extraer electrones de los átomos. La gran mayoría de los sistemas de detección de partículas se basan en la ionización.

Cuál es el tamaño de un átomo de carbono

Un átomo de carbono tiene un tamaño del orden de 10 -10 m, una décima parte de una millonésima de milímetro.

Un núcleo atómico tiene un tamaño del orden de 10 a 15 m, cien mil veces más pequeño que el átomo mismo.

Un electrón es teóricamente una partícula puntual, por lo que no debería tener tamaño… En cualquier caso, si el electrón tiene un tamaño, es menor de 10 -18 m, o al menos cien millones de veces más pequeño que el átomo

Un átomo es muy pequeño: hay once mil millones de átomos de hierro en un miligramo de hierro

Cuál es la masa de un átomo de carbono

La masa de un nucleón es de 1.7 10 -27 kg, ¡ menos de dos milésimas de una milmillonésima parte de una milmillonésima parte de un miligramo ! Los protones y neutrones tienen casi la misma masa.

La masa de un electrón es 9.1 10 -31 kg, ¡ 1836 veces menos que un nucleón!

¡Así, el 99.97% de la masa de un átomo está en su núcleo!

Como el núcleo es muy pequeño, la masa de un átomo está, por lo tanto, muy concentrada. Por lo tanto, si eliminamos el vacío alrededor de los núcleos de átomos, ¡ la Tierra podría caber en una esfera de solo 180 m de radio!

¿Cómo se ve un átomo?

Si uno aumentara mil billones de veces un átomo de hidrógeno:

el núcleo (que consiste en un solo protón) tendría un tamaño de un milímetro y tendría una masa de 1.7 millones de toneladas
¡el único electrón sería menos de un micrón (una milésima de milímetro) y tendría una masa de 900 toneladas
este electrón “giraría” alrededor del núcleo en un volumen de unos 100 m de diámetro (aproximadamente la longitud de un campo de fútbol): sería del tamaño de este átomo de hidrógeno, el resto estaría vacío

Está vacío un átomo de carbono

El volumen del núcleo es un millón de billones de veces más pequeño que el del átomo. El volumen del átomo se define así como el volumen en el que tenemos una posibilidad no despreciable de encontrar uno de los electrones de este átomo.

¡El volumen del átomo se compone, por lo tanto, de al menos 99,9999999999999% de vacío !

En teoría, las partículas que forman los protones y los neutrones (los quarks ) son, al igual que el electrón, partículas puntuales, es decir, partículas sin volumen. ¡En teoría, un átomo está hecho de 100% de vacío! Por supuesto, no es posible demostrar que sea cierto…

 

 

Summary
El átomo de carbono
Article Name
El átomo de carbono
Descripción
El átomo de carbono es la parte más pequeña de un solo cuerpo que puede combinarse químicamente con otro. Los átomos son los constituyentes elementales de todas las sustancias sólidas, líquidas o gaseosas. Las propiedades físicas y químicas de estas sustancias están determinadas por los átomos que las constituyen así como por la disposición tridimensional de estos átomos.
Author
Publisher Name
Educándote en linea
Publisher Logo
A %d blogueros les gusta esto: