Carbono

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6 C
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A la derecha, fragmento de carbono vitrificado de 570 g. A la izquierda, pequeño cubo de grafito (1 cm3).
Información general
Nombre, símbolo, número	Carbono, C, 6.
Serie química	No metales
Grupo, período, bloque	14, 2, p
Masa atómica	12,0107 u
Configuración electrónica	[He] 2s2 2p2
Dureza Mohs	1-2 (grafito) 10 (diamante)
Electrones por nivel	2, 4
Apariencia	Negro (grafito) Incoloro (diamante)
Propiedades atómicas
Radio medio	70 pm
Electronegatividad	2,55 (escala de Pauling)
Radio atómico (calc)	67 pm (radio de Bohr)
Radio covalente	77 pm
Radio de van der Waals	170 pm
Estado(s) de oxidación	4, 2
Óxido	Ácido débil
1.ª energía de ionización	1086,5 kJ/mol
2.ª energía de ionización	2352,6 kJ/mol
3.ª energía de ionización	4620,5 kJ/mol
4.ª energía de ionización	6222,7 kJ/mol
5.ª energía de ionización	37 831,1 kJ/mol
6.ª energía de ionización	47 277,1 kJ/mol
Líneas espectrales
Propiedades físicas
Estado ordinario	Sólido (no magnético)
Densidad	2267 kg/m3
Punto de fusión	Diamante: 3 823 343 K (3 823 070 °C) Grafito: 3800 K (3527 °C)
Punto de ebullición	Grafito: 5100 Diamante: 8,750,900
Entalpía de vaporización	Grafito; sublima: 711 kJ/mol
Entalpía de fusión	Grafito; sublima: 105 kJ/mol
Varios
Estructura cristalina	hexagonal
Calor específico	710 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica	61×103 S/m
Conductividad térmica	129 W/(K·m)
Velocidad del sonido	Diamante: 18.350 m/s a 293,15 K (20 °C)
Isótopos más estables
Artículo principal: Isótopos del carbono
iso AN Periodo MD Ed PD MeV 12C 98,9 % Estable con 6 neutrones 13C 1,1 % Estable con 7 neutrones 14C trazas 5730 años β– 0,156 14N
Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario.
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El carbono (del latín, carbo, 'carbón') es un elemento químico con símbolo C, número atómico 6 y masa atómica 12,01. Es un no metal y tetravalente, disponiendo de 4 electrones y 6 protones para formar enlaces químicos covalentes. Tres isótopos del carbono se producen de forma natural, los estables ¹²C y ¹³C y el isótopo radiactivo ¹⁴C, que decae con una vida media de unos 5730 años.^[1]​ El carbono es uno de los pocos elementos conocidos desde la antigüedad,^[2]​ y es el pilar básico de la química orgánica. Está presente en la Tierra en estado de cuerpo simple (carbón y diamantes), de compuestos inorgánicos (CO₂ y CaCO₃) y de compuestos orgánicos (biomasa, petróleo y gas natural). También se han sintetizado muchas nuevas estructuras basadas en el carbono: carbón activado, negro de humo, fibras, nanotubos, fullerenos y grafeno.

El carbono es el 15.º elemento más abundante en la corteza terrestre,^[3]​ y el cuarto elemento más abundante en el universo en masa después del hidrógeno, el helio y el oxígeno. La abundancia del carbono, su diversidad única de compuestos orgánicos y su inusual capacidad para formar polímeros a las temperaturas comúnmente encontradas en la Tierra, permite que este elemento sirva como componente común de toda la vida conocida. Es el segundo elemento más abundante en el cuerpo humano en masa (aproximadamente el 18,5%) después del oxígeno.^[4]​

Los átomos de carbono pueden unirse de diferentes maneras, denominadas alótropos del carbono, reflejo de las condiciones de formación. Los más conocidos que ocurren naturalmente son el grafito, el diamante y el carbono amorfo.^[5]​ Las propiedades físicas del carbono varían ampliamente con la forma alotrópica. Por ejemplo, el grafito es opaco y negro, mientras que el diamante es altamente transparente. El grafito es lo suficientemente blando 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 conocido. 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 del carbono son sólidos en condiciones normales, siendo el grafito la forma termodinámicamente estable. Son químicamente resistentes y requieren altas temperaturas para reaccionar incluso con oxígeno.

El estado de oxidación más común del carbono en los compuestos inorgánicos es +4, mientras que +2 se encuentra en el monóxido de carbono y en complejos carbonilos de metales de transición. Las mayores fuentes de carbono inorgánico son las calizas, dolomitas y dióxido de carbono, pero cantidades significativas se producen en depósitos orgánicos de carbón, turba, petróleo y clatratos de metano. El carbono forma un gran número de compuestos, más que cualquier otro elemento, con casi diez millones de compuestos descritos hasta la fecha^[6]​ (con 500.000 compuestos nuevos por año), siendo sin embargo ese número solo una fracción del número de compuestos teóricamente posibles bajo condiciones estándar. Por esta razón, a menudo el carbono se ha descrito como el «rey de los elementos».^[7]​

La combustión del carbono en todas sus formas ha sido la base del desarrollo tecnológico desde tiempos prehistóricos. Los materiales basados en el carbono tienen aplicaciones en numerosas áreas de vanguardia tecnológica: materiales compuestos, baterías de iones de litio, descontaminación del aire y del agua, electrodos para hornos de arco, en la síntesis de aluminio, etc.

1. ↑ «Carbon – Naturally occurring isotopes». WebElements Periodic Table. Consultado el 9 de octubre de 2008. 
2. ↑ «History of Carbon». Archivado desde el original el 1 de noviembre de 2012. Consultado el 10 de enero de 2013. 
3. ↑ Véase el artículo de la Wikipedia en inglés «Abundance of elements in Earth's crust», que recoge las estimaciones de varios autores.
4. ↑ «Biological Abundance of Elements». The Internet Encyclopedia of Science. Consultado el 9 de octubre de 2008. 
5. ↑ «World of Carbon – Interactive Nano-visulisation in Science & Engineering Education (IN-VSEE)». Archivado desde el original el 5 de octubre de 2008. Consultado el 9 de octubre de 2008. 
6. ↑ Chemistry Operations (15 de diciembre de 2003). «Carbon». Los Alamos National Laboratory. Archivado desde el original el 13 de septiembre de 2008. Consultado el 9 de octubre de 2008. 
7. ↑ Deming, Anna (2010). «King of the elements?». Nanotechnology 21. doi:10.1088/0957-4484/21/30/300201. Consultado el 15 de noviembre de 2016.