Carbonio: caratteristiche

CARBONIO: CARATTERISTICHE

Carbonio. Elemento appartenente al 4º gruppo del sistema periodico, costituente essenziale dei carboni. Chimica - Il carbonio, elemento non metallico di simbolo C, di numero atomico 6 e di peso atomico 12,0111 u.m.a.

(unità di massa atomica), è un solido che presenta diverse varietà allotropiche. Le sole ben definite sono quelle cristalline, il diamante e la grafite, che sono costituite da carbonio pressoché puro. Oltre a queste due forme allotropiche naturali, nella seconda metà degli anni ’80 ne è stata scoperta una terza , artificiale, costituita dalla classe di composti detti fullereni (in onore all’architetto americano Fuller).

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COS'E' IL CARBONIO

Si tratta di strutture sferoidali ad alto grado di simmetria, costituite da un reticolo di atomi di carbonio a maglia esagonali e pentagonali (del tipo pallone da football), estremamente stabili.

Queste macromolecole contano un numero variabile di atomi di carbonio, sempre maggiore di trentadue e sempre pari: le prime due, scoperte nel 1985, sono la C60 (la più stabile) e la C70. Il metodo di sintesi, successivamente elaborato e semplificato, permette di ottenere una miscela di fullereni, in forma di microaggregati, con buona resa mediante un arco eletrico tra due elettrodi in grafite in atmosfera inerte di elio. Sono particolarmente interessanti le loro proprietà elettroniche, soprattutto del C60 come semiconduttore: la possibilità di drogare con atomi metallici la struttura sferoidale dei fullereni ha portato alla scoperta di una nuova categoria di superconduttori, detti fulleruri.

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CARBONIO ATOMO

Il carbonio amorfo esiste mescolato o combinato a diverse impurezze, nei carboni naturali o artificiali: i carboni fossili provengono dalla decomposizione di vegetali sepolti in lontani periodi geologici come l'antracite, il litantrace, le ligniti o, in epoche più recenti, la torba; i carboni artificiali possono essere ottenuti decomponendo con il calore, fuori del contatto dell'aria, sostanze organiche; il carbone di legna è il residuo della distillazione secca del legno. Accanto all'isotopo di massa 12 è sempre presente quello di massa 14, radioattivo, che si può ottenere anche artificialmente per irradiazione con neutroni lenti dell'azoto 14. Esso è molto usato nelle ricerche di chimica organica e biologica perché facilmente reperibile per la sua radioattività a concentrazioni minime, per cui si può seguire il metabolismo di un farmaco o la sintesi nell'organismo di nuove molecole da sostanze più semplici. È inoltre possibile, misurandone la radioattività, stabilire l'età dei reperti archeologici di origine organica. Noto il tempo di dimezzamento (pari a 5715 anni), dalla diminuzione della sua percentuale si possono datare reperti antichi anche di 20.000 anni, con una approssimazione di F100 anni.

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COMPOSTI DEL CARBONIO

L’isotopo di massa 12 è il più abbondante (98,89%), quello di massa 12 è presente in trecce; il resto del carbonio in natura (circa l’1,11%) è costituito dall’isotopo di massa 13, utilizzato in un importante tipo di tecnica analitica dei composti organici, di risonanza magnetica nucleare. I composti del carbonio sono estremamente numerosi: il biossido di carbonio o anidride carbonica esiste nell'aria e in soluzione nelle acque; i carbonati sono molto diffusi sulla crosta terrestre. I composti con l'idrogeno, l'ossigeno e l'azoto sono costituenti essenziali degli organismi animali e vegetali; perciò è stato dato il nome di «chimica organica» alla scienza che studia questi composti del carbonio.

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