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viernes, 2 de septiembre de 2011
Alotropía del Carbono
Esta palabra deriva de las raíces griegas: Allos (otros) y Tropos
(cambio).
Es la capacidad de un elemento de presentarse de manera distinta dentro del mismo estado de agregación, lo cual se debe a la forma diferente en que se ordenan sus átomos como oxígeno atmosférico (O2) y como ozono (O3), o con características físicas distintas, como el fósforo, que se presenta como fósforo rojo y fósforo blanco (P4), o el carbono, que lo hace como grafito, diamante, fullereno y nanotubos.
Es la capacidad de un elemento de presentarse de manera distinta dentro del mismo estado de agregación, lo cual se debe a la forma diferente en que se ordenan sus átomos como oxígeno atmosférico (O2) y como ozono (O3), o con características físicas distintas, como el fósforo, que se presenta como fósforo rojo y fósforo blanco (P4), o el carbono, que lo hace como grafito, diamante, fullereno y nanotubos.
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| Img 1. Estructuras Alotrópicas del Carbono |
Para que a un elemento se le pueda denominar como alótropo, sus diferentes estructuras moleculares deben presentarse en el mismo estado físico. Las propiedades alotrópicas se presentan en elementos que tienen una misma composición, pero aspectos diferentes; por lo tanto, la propiedad debe observarse en el mismo estado de agregación de la materia y es característico del estado sólido. La explicaron de las diferencias que presentan en sus propiedades se ha encontrado en la disposición de los átomos en el espacio. (ver imagen 1 )
El grupo 4A provee un ejemplo dramático de alotropismo, en la forma del Carbono, es difícil imaginar dos sustancias hechas completamente por el mismo átomo que sean tan diferentes como el grafito y el diamante. (ver imagen 2)
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| Img.2 Formas Alotrópicas del Carbono. |
El carbono es el cuarto elemento en mayor abundancia del universo
tras hidrógeno, helio y oxígeno. Está presente en todas las formas conocidas de
vida y en el ser humano representa casi un 18.5% de su masa total.
El descubrimiento del carbono se remonta a la prehistoria y la
mejora de las técnicas para su aprovechamiento ha contribuido de forma
sustancial al desarrollo humano. De la combustión de compuestos orgánicos para
la obtención de carbón vegetal, conocida ya desde la antigüedad, se pasó a la utilización
del carbón mineral en la máquina de vapor, una de las mayores innovaciones de
la revolución industrial.
Desde que en el 1200 a.c la industria del hierro se expandiera de
forma definitiva desde Armenia, se evidenció que la presencia de carbón
mejoraba notablemente las propiedades mecánicas de este metal. En el siglo
XVIII, de la mano de Réaumur, Lavoisier, Berthollet y Monge se ahundó de manera
determinante en el conocimiento sobre las distintas formas de carbono y en el
proceso de templado para la obtención de acero.
Otro paso importante se dio en la década de los setenta del siglo
XX en el Reino Unido con el descubrimiento de la fibra de carbono, material que
mejoraba de forma evidente las propiedades mecánicas de los materiales sin
aumentar su peso. Sin embargo, debido al alto coste de producción, el nuevo
material sólo se logró implantar en el sector aereoespacial y en la fabricación
de materiales deportivos.
"A mediados de 1980, aumento el interés acerca de los nuevos
descubrimientos de los alotrópos de
carbono. El análisis de espectrometría de masas de Hollín mostró evidencia de una molécula con forma de balón
de fútbol soccer con formula C60. (ver imagen 3)
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| Img. 3 buckyball |
Descubrimientos más recientes revelan que la
molécula en muestra geológica se formó por el impacto de un meteorito,
inclusive el que ocurrió en la época en donde se extinguieron los dinosaurios,
la molécula se denomina buckminester fulereno (informalmente llamada buckyball)
en honor al arquitecto-ingeniero R. Buckminster Fuller quien diseño estructuras
con formas similares.
Luego en 1991, los científicos pasaron una
descarga eléctrica a través de barras de grafito almacenadas en un contenedor
con gas helio y obtuvieron muchos tubos similares al grafito extremadamente
delgados (1nm de diámetro) con fulerenos
terminales. Estos "nanotubos" son rígidos y, sobre bases de masa,
mucho más fuertes que el acero a lo largo de su eje horizontal. (ver imagen 4).
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| Img, 4 Nanotubos de Carbono. |
Al empezar 1990, los científicos aprendieron
como prepara cantidades multigramos de
C60 fulerenos relacionados, suficientes para el estudio del comportamiento
macroscópico y sus posibles aplicaciones. Desde entonces los átomos metálicos
han sido incorporados dentro de la estructura y se han preparado compuestos con
diferentes grupos unidos (flúor, hidróxidos, azúcar, etc). Que tienen un
intervalo de propiedades útiles". (Silberberg, 2002, p.574)
Estos estudios siguen realizándose para traer beneficios insospechables en áreas como la electrónica y la salud humana.
Referencia Bibliográfica:
- Martin S. Silberberg. (2002). Química General. New York. McGRAW-HILL
- Eduardo J. Martínez Márquez. Química, Volumen 2
- http://www.agenciasinc.es/Tribuna/Estructuras-basadas-en-el-carbono-de-base-de-la-vida-a-futuro-de-los-materiales
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