La vida es carbono

Lápices, gasolinas, joyas, perfumes, ropas, comidas.. Todo ello es utilizado a diario por millones de personas y tienen una cosa en común, ¿sabes lo qué es? ¿Qué tendrá que ver la colonia con un lápiz, o con la gasolina? La respuesta es… ¡¡¡qué todos contienen carbono!!!

Y es que el carbono nos acompaña diariamente, el carbono nos rodea.

Imagen 1. La importancia del carbono [1] 

pero.. ¿y cómo se originó?

Origen [2]

En palabras de Manuel Lozano (Catedrático de Física atómica, molecular y nuclear en la Universidad de Sevilla) "El carbono, base de la vida, proviene de las estrellas muertas y se sintetizó durante su agonía en el llamado proceso triple alfa".  Este proceso consiste en lo que muestra la siguiente foto.

Imagen 2. Proceso formación del carbono [3]

Para explicar como ocurre esto, podemos imaginar una plaza llena de pompas de jabón, todas del mismo tamaño y la misma forma, cada una recorre un camino diferente y si chocan, la mayor parte de las veces rebotan y siguen un camino diferente. Sin embargo, hay algunas afortunadas que chocan de una forma especial, diferente al resto… Esto es porque lo hacen en un ángulo adecuado y por ello, ¿sabéis que ocurre? ¡¡Dos pompas de jabón forman una sola, pero más grande!!

Esto es en realidad lo que ocurre con el carbono, solo que en lugar de ser pompas de jabón son átomos de Helio, que al chocar (fusionarse) forman otro átomo conocido como Berilio, si este vuelve a chocar con otro átomo de Helio de la forma adecuada, entonces aparece el ¡carbono! A este proceso se le conoce como proceso triple-alfa.

pero.. ¿y cómo se mueve el carbono dentro de nuestro planeta?

Ciclo del carbono

Como una imagen vale más que 1000 palabras..

Imagen 3. Ciclo del carbono[4]

Si tras esto piensas que prefieres 1000 palabras, aquí tienes un corto vídeo en el cual se explica perfectamente

pero.. ¿y qué tiene de especial?

Alotropía [5]

Una de las características más importantes del carbono es la alotropía, que es la propiedad que poseen determinados elementos químicos de presentarse bajo estructuras moleculares diferentes en el mismo estado físico, es decir, un símil podría ser la plastilina que puede tener distintas disposiciones manteniéndose en el mismo estado.

En la siguiente tabla, se recogen las diferentes formas alotrópicas, así como su estructura, algunas de sus aplicaciones y curiosidades.

ALOTROPÍA	APLICACIONES	CURIOSIDADES
Diamante Imagen 4. Estructura del diamante[6]	Joyería por ser una piedra preciosa y en la industria por su poder de difracción de la luz. Al ser un material muy duro es un muy buen abrasivo.	Su uso más antiguo es pulir hachas. Su obtención es difícil y actualmente es complicado diferenciarlos con respecto a los  artificiales.
Grafito Imagen 5. Estructura del grafito [7]	El uso más conocido es en la punta de los lápices pero también se utiliza, por ejemplo, en reactores nucleares en pinturas o como lubricante	En la dirección perpendicular a las capas presenta una conductividad de la electricidad baja, que aumenta con la temperatura, comportándose pues como un semiconductor.
Lonsdaleita Imagen 6. Estructura de la Lonsdaleita [8]	Joyería y aplicaciones industriales.	Se cree que se forma cuando meteoritos que contienen grafito chocan en la tierra.
Buckminsterfullereno Imagen 7. Estructura de Buckminsterfullereno [9]	Se utiliza en productos cosméticos, colorantes, o antibióticos.	Estas moléculas son capaces de transportar átomos e incluso otras moléculas  dentro del cuerpo humano. Lo que conlleva a que es capaz de inhibir al virus del SIDA en la medicina, impidiendo que el virus se reproduciera dentro de las células del sistema inmune.
Nanotubo de carbono Imagen 8. Estructura del nanotubo de carbono[10]	Se puede utilizar para transportar drogas o medicamentos, en pantallas planas, como sensores de gases o para pilas de combustible.	Se usan en músculos artificiales porque ofrecen una torsión de hasta 1000 veces superior que cualquier otro material. También se usan como cables que soportan la electricidad (hasta mil veces más que el cobre).
Grafeno Imagen 9. Estructura del grafeno[11]	Se usa en baterías que duran mucho y se recargan más rápido, pantallas de todo tipo y plegables entre otros múltiples usos.	Sensores de grafeno que se colocan en los dientes y detectan algunas enfermedades y es tan ligero que con 10 g del mismo se puede cubrir una superficie de campo de fútbol.
Carbono amorfo Imagen 10. Estructura del carbono amorfo[12]	Se saca del petróleo y del gas natural y se usa principalmente para la obtención de plásticos o se añade a las gomas para mejorar sus propiedades mecánicas. También se usan en los electrodos o las baterías.	Los compuestos de carbono tienen un nivel alto de toxicidad. Y si forma parte de componentes orgánicos estos son explosivos e inflamables en presencia de aire.

Para los que os guste la serie 'Big Bang Theory' hay un capítulo en el cual se trata el tema del grafeno.

Como ya hemos dicho, el carbono nos rodea.. y es que hasta el momento se conocen aproximadamente 16.000.000 de compuestos de carbono y cada año, ¡¡¡unos nuevos 500.000 se dan a conocer!!! 

Sin embargo, es importante saber que el carbono no es un elemento que nos ayude a avanzar con materiales nuevos sino que además… ¡es capaz de contribuir al medio ambiente mediante la conversión del dióxido de carbono!

Científicos de la Universidad de Stanford han desarrollado dispositivos que convierten el monóxido de carbono (CO) del CO2 en compuestos comercialmente viables de manera más efectiva y eficiente que las tecnologías existentes. Lo que es lo mismo, se encargan de transformar un producto indeseable para el medio ambiente como es el CO2 en otros compuestos químicos que tienen más valor por ser materias químicas versátiles. [13]

Imagen 11. Conversión de CO2  a materiales útiles [14]

Todo esto es una pequeñísima parte de todo lo relacionado con el carbono, actualmente hay millones de investigaciones relacionadas con el carbono.

Destacar la investigación del grupo de la UCO FQM-175 de Química Inorgánica basada en el estudio de materiales basados en grafeno para el desarrollo de baterías de litio con alta densidad de energía. Entre lo más recientes descubrimientos de este grupo ha sido que han demostrado que las cáscaras de almendra pueden ser transformadas en un tipo de carbón activo lo cual es muy útil para la mejora de las baterías.[15]

En definitiva tal y como dijimos la vida es carbono, ya que el carbono nos acompaña a diario.

Realizado por: 

Álvaro Bonilla Toledano

Marina Ronda Leal

(29/10/2019)

Referencias

[1]https://i0.wp.com/www.quimicaencasa.com/wp-content/uploads/2017/10/717a9e2384af79218d05f8e71f49b533-285x300.jpg?resize=385%2C405&ssl=1 (Acceso el 29 de octubre de 2019)

[2] https://blogs.publico.es/ciencias/general/799/la-triple-alfa/ (Acceso el 6 de Octubre de 2019)

[3] http://www.lapizarradeyuri.com/wp-content/uploads/2010/12/preguntas_agua_triple_alfa.jpg (Acceso el 6 de Octubre de 2019)

[4] https://conceptodefinicion.de/wp-content/uploads/2014/07/Ciclo_del_Carbono-2.jpg (Acceso el 7 de octubre de 2019)

[5] https://sites.google.com/a/uji.es/alotropos-del-carbono/inicio (Acceso el 30 de septiembre de 2019)

[6] https://i.pinimg.com/originals/9d/38/58/9d3858e0a5be42c77524a011a1c76855.jpg (Acceso el 30 de septiembre de 2019)

[7] http://www.quimitube.com/wp-content/uploads/2012/11/estructura-grafito-carbonos-hibridacion-sp2.png (Acceso el 1 de octubre de 2019)

[8]  https://sites.google.com/a/uji.es/alotropos-del-carbono/_/rsrc/1467139543842/lonsdale/Lonsdaleite_structure.png?height=197&width=200 (Acceso el 1 de octubre de 2019)

[9]https://sites.google.com/a/uji.es/alotropos-del-carbono/_/rsrc/1467139544321/bu/fullerene.png?height=200&width=200 (Acceso el 1 de octubre de 2019)

[10] http://meetthings.com/blog/wp-content/uploads/2015/05/Nanotubo-de-carbono.png (Acceso el 1 de octubre de 2019)

[11] https://quimicosonador.files.wordpress.com/2012/12/graphene-slides.png (Acceso el 1 de octubre de 2019)

[12] https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/90/Amorphous_Carbon.png (Acceso el 1 de octubre de 2019)

[13] https://www.quimica.es/noticias/161403/celulas-electroquimicas-eficientes-para-la-conversion-de-co2.html  (Acceso el 7 de octubre de 2019)

[14] https://rs1.chemie.de/images//118768-53.jpg (Acceso el 7 de octubre de 2019)

[15] http://www.lavozdelasubbetica.es/articulo/provincia/uco-fabrica-bacterias/20190205190129010534.html (Acceso el 7 de octubre de 2019)