Átomo De Carbono

Explicamos o que é carbono, por que esse elemento é tão importante para a vida e quais são suas principais características.

O que é o átomo de carbono?

O carbono é um dos elementos mais abundantes na Terra, essencial para a vida. É o principal componente da matéria orgânica; também integra o produto final do metabolismo da maioria dos seres vivos e do processo de combustão, pois faz parte do dióxido de carbono (CO₂).

carbono ocorre sob numerosas estruturas e também de forma amorfa; suas propriedades físicas são muitas vezes muito contrastantes. Tem a propriedade de poder ser combinado com quase todos os elementos; pode ser combinado com metais e não metais (exemplos: carboneto de cálcio (CaC₂), disulfuro de carbono (CS₂), clorofórmio (CHCl₃), etc).

Eles são calculados aproximadamente cerca de 10 milhões de compostos de carbonomuitos deles essenciais para a vida no planeta.

Veja também: Química Orgânica

Características do átomo de carbono

• Seu número atômico é 6 e sua massa atômica é 12.. Isso significa que ele tem 6 prótons e 6 nêutrons em seu núcleo em sua configuração estável, e que o núcleo é cercado por 6 elétrons. Esses elétrons são distribuídos de acordo com a seguinte configuração eletrônica: dois em seu primeiro nível de energia (que possui um orbital s) e quatro em seu segundo nível de energia (que possui orbitais s e p), isto é representado como 1s²2s²2p².
• é tetravelente. Isso significa que ele tem 4 elétrons em órbita em seu último nível de energia, que podem se combinar com os elétrons mais externos de outros átomos, muitas vezes também de carbono, formando ligações covalentes. Isso significa que o carbono pode formar quatro ligações químicas.
• apresenta alotropia. Pode ocorrer sob diferentes estruturas moleculares, no mesmo estado físico, dependendo das condições de formação. Os alótropos de carbono mais importantes são: diamante, grafite, lonsdaleíta, fulereno, nanotubo de carbono, carbono amorfo e grafeno.
• apresenta isótopos. O carbono possui apenas dois isótopos naturais: o carbono-12, que é a maioria (98,90%) e o carbono-13, presente em proporção mínima (1,10%). Além disso, existem treze isótopos instáveis ​​cuja meia-vida ou meia-vida varia de 200 nanossegundos (como no carbono-22) a 5730 anos (como no carbono-14). O carbono-13 é utilizado em estudos estruturais (especialmente RMN/Ressonância Magnética Nuclear), o carbono-14 é utilizado para datar objetos arqueológicos, dada a sua meia-vida muito longa.
• combina facilmente. O carbono pode combinar com metais e não metais (por exemplo: carboneto de cálcio (CaC₂), disulfuro de carbono (CS₂), clorofórmio (CHCl₃), etc). Estima-se que existam cerca de 10 milhões de compostos de carbono, muitos deles essenciais para a vida.

hibridizações de carbono

Orbitais atômicos são as probabilidades de encontrar um elétron em uma região do espaço ao redor do núcleo atômico. A hibridização é a interação entre esses orbitais, que quando sobrepostos formam orbitais híbridos que levam à formação de diferentes ligações químicas.

No caso do carbono, seus quatro elétrons da camada mais externa podem se combinar com os elétrons de outros átomos, portanto, o átomo de carbono pode formar três tipos de hibridações, que têm implicações para a geometria molecular final dos compostos que formam o carbono. Essas hibridizações podem ser:

• Hibridación sp³. Explique a formação e a geometria de compostos com ligações simples, que possuem uma geometria na forma de um tetraedro.
• Hibridación sp². Explique a formação e a geometria de compostos com ligações duplas, que podem ter geometria trigonal planar.
• Hibridación sp. Explique a formação e a geometria de compostos com ligações triplas, que possuem geometria linear.
  

  

Três configurações possíveis

Dado que o tipo de ligação (determinado pelo tipo de hibridação) determina o ângulo de ligação, por sua vez, existem três geometrias moleculares possíveis quando o carbono participa da formação de uma ligação química:

• A ligação simples determina a formação de um tetraedro, com ângulos de 109,5°.
• A ligação dupla determina a formação de uma estrutura triangular plana, com ângulos de 120°.
• A ligação tripla determina a formação de uma estrutura linear, com ângulos de 180°.

reatividade de carbono

• Compostos feitos de carbono que possuem ligações múltiplas (duplas ou triplas) entre os átomos de carbono são mais reativos do que aqueles com ligações simples.
• O carbono reage com o hidrogênio para formar hidrocarbonetos.
• É combustível.
• O carbono reage com o oxigênio para formar principalmente dióxido de carbono (CO₂) e monóxido de carbono (CO).

semelhança relativa com o silício

Carbon é o primeiro membro do grupo IVA dentro da Tabela Periódica dos elementos. O próximo neste mesmo grupo é o silício (Si), que também possui 4 elétrons em sua camada mais externa, mas em um nível de energia mais alto.

Porém, silício não pode formar ligações múltiplas silício-silício por causa da repulsão que gera um maior número de elétrons internos, o que significa que os átomos não podem se aproximar o suficiente. Por outro lado, ambos os elementos são não-metais e são sólidos à temperatura ambiente.

Kekulé e os fundamentos da química orgânica

O químico alemão August Kekulé postulou em 1858 uma teoria estrutural que permitia explicar o fenômeno de ressonância do benzeno. Ele propôs que o benzeno é composto por 6 átomos de carbono e 6 átomos de hidrogênio, mas os átomos de carbono são arranjados na forma de um ciclo e as ligações entre eles alternam entre simples e duplas. Esse foi fundamental como antecedente do conceito de ligação covalente introduzido por Lewis, que serve como base para a compreensão da química do carbono em geral.

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