06/07/2022
CARBONIO
🔸 Appartiene al IV gruppo A e possiede 4 elettroni esterni.
🔸 Configurazione elettronica 2s2 2p2
🔸 Numero di ossidazione da + 4 a – 4
🔸 Può essere ibridato sp3, sp2 o sp
🔸 Stabilisce solo legami covalenti
🔸 Può stabilire legami con altri atomi di carbonio. Il legame semplice carbonio-carbonio è molto stabile a causa del raggio atomico piccolo e del tipo di ibridazione
🔸Il carbonio quindi è l'atomo della vita, perché è il solo che sappia legarsi con se stesso in lunghe catene stabili, senza grande spesa di energia, ed alla vita sulla Terra occorrono lunghe catene, stabili.
🔸 Gli esseri viventi sulla Terra sono quindi accomunati da questo elemento perché crea lo “scheletro” delle molecolari tipiche degli esseri biologici
🔸 Allo scheletro di carbonio si legano principalmente idrogeno (H), azoto(N) e ossigeno(O): “regola del CHNO” o, in italiano, “regola del CIAO”
🔸I doppi o tripli legami carbonio-carbonio richiedono minore energia per essere rotti. Sono così possibili oltre 10 milioni di composti carboniosi
🔸Nel 1961 l'IUPAC adottò l'isotopo carbonio-12 come base per la misura del peso atomico
🔸Il carbonio-14 è un radioisotopo con tempo di decadimento di 5730 anni ed è stato usato intensivamente per la datazione del legno nei siti archeologici
🔸 Al suo stato elementare esiste in natura nelle due forme allotropiche del diamante e della grafite.
🔸Il diamante è il minerale di origine naturale più duro che si conosca. Tale estrema durezza è dovuta alla presenza di legami covalenti estesi a tutta la struttura e in tutte le direzioni
🔸I diamanti più duri provengono dal New England nel Nuovo Galles del Sud (Australia), di forma ottaedrica, la loro durezza è il risultato dell'accrescimento del cristallo in un'unica fase. La maggior parte degli altri diamanti ha un accrescimento del cristallo in fasi successive, con inclusione di impurità e conseguente formazione di difetti nel reticolo cristallino.
🔸Un comune diamante resiste alla fiamma viva in atmosfera fino a circa 1.520 °C; negli incendi la temperatura non supera generalmente i 1.200 °C, per cui un diamante rimane inalterato
🔸Nel vuoto o in atmosfera inerte il diamante si trasforma in grafite alla temperatura di circa 1.000 °C.
🔸Il principale uso commerciale del carbonio è in forma di idrocarburi, principalmente combustibili fossili, gas metano e petrolio
🔸 Il nerofumo (carbonio amorfo puro), viene utilizzato per produrre pneumatici, vernici ed inchiostri
🔸 I diamanti sono usati per scopi ornamentali, e anche come punte perforanti
🔸Il carbonio è aggiunto in basse percentuali al ferro per produrre l'acciaio; in percentuali superiori al 2%, si ottiene la ghisa;
🔸In forma di carbone è usato per il riscaldamento e per altri scopi
🔸È utilizzato anche come fibra di rinforzo, unito al kevlar, per la sua resistenza che per la sua leggerezza.
🔸 Il fullerene è utilizzato per lo sviluppo di tecnologie fotovoltaiche
🔸La produzione di carbonio è un passaggio quasi obbligato nell'evoluzione stellare. Quando una stella ha trasformato tutto l'idrogeno contenuto nel nucleo in elio, le reazioni nucleari di fusione dell'idrogeno si esauriscono e quindi la stella comincia a collassare con conseguente riscaldamento del nucleo. Questa contrazione continua fino a quando il nucleo raggiunge i 100 milioni di gradi, temperatura alla quale avviene la trasformazione dell'elio con il processo triplo alfa, dove tre nuclei di elio si trasformano in un nucleo di carbonio.
4He + 4He ↔ 8Be
8Be + 4He → 12C
A causa dell'enorme produzione di energia, la stella a questo punto si espande trasformandosi in gigante rossa, uscendo quindi dalla sequenza principale e avviandosi verso la sua lenta ma inesorabile fine.
