Carbono .:..:. Propiedades

PROPIEDADES DEL CARBONO

Una de las propiedades de los elementos no metales como el carbono es por ejemplo que los elementos no metales son malos conductores del calor y la electricidad. El carbono, al igual que los demás elementos no metales, no tiene lustre. Debido a su fragilidad, los no metales como el carbono, no se pueden aplanar para formar láminas ni estirados para convertirse en hilos.

El estado del carbono en su forma natural es sólido (no magnético). El carbono es un elemento químico de aspecto negro (grafito) Incoloro (diamante) y pertenece al grupo de los no metales. El número atómico del carbono es 6. El símbolo químico del carbono es C. El punto de fusión del carbono es de grados Kelvin o de -273,15 grados celsius o grados centígrados. El punto de ebullición del carbono es de grados Kelvin o de -273,15 grados celsius o grados centígrados.

PROPIEDADES ATÓMICAS DEL CARBONO

La masa atómica de un elemento está determinado por la masa total de neutrones y protones que se puede encontrar en un solo átomo perteneciente a este elemento. En cuanto a la posición donde encontrar el carbono dentro de la tabla periódica de los elementos, el carbono se encuentra en el grupo 14 y periodo 2. El carbono tiene una masa atómica de 12,0107 u. La configuración electrónica del carbono es [He]2s22p2. La configuración electrónica de los elementos, determina la forma el la cual los electrones están estructurados en los átomos de un elemento. El radio de Van der Waals del carbono es de 1,0 pm. El carbono tiene un total de 6 electrones cuya distribución es la siguiente: En la primera capa tiene 2 electrones y en la segunda tiene 4 electrones.

Características del carbono

Símbolo químico	C
Número atómico	6
Grupo	14
Periodo	2
Aspecto	negro (grafito) Incoloro (diamante)
Bloque	p
Densidad	2267 kg/m3
Masa atómica	12.0107 u
Radio medio	70 pm
Radio atómico	67
Radio covalente	77 pm
Radio de van der Waals	170 pm
Configuración electrónica	[He]2s22p2
Electrones por capa	2, 4
Estados de oxidación	4, 2
Óxido	ácido débil
Estructura cristalina	Hexagonal
Estado	Sólido
Punto de fusión	diamante: 3823 K Grafito: 3800 K K
Punto de ebullición	grafito: 5100 K K
Calor de fusión	grafito; sublima: 105 kJ/mol kJ/mol
Electronegatividad	2,55
Calor específico	710 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica	61×103S/m
Conductividad térmica	129 W/(K·m)

QUÍMICA DEL CARBONO

El carbono puede formar más compuestos que ningún otro elemento, debido a que los átomos de carbono tienen la capacidad de formar enlaces carbono-carbono en forma simple, doble y triple, y también pueden formar cadenas y estructuras cíclicas. La rama de la química que estudia los compuestos del carbono es la química orgánica.

DEFINICIÓN:

Los compuestos de carbono tienen una gran importancia por la capacidad que tienen de unirse entre sí y con átomos no metálicos como: hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre y en menor proporción con: flúor, cloro, bromo, yodo y otros muchos más. Los compuestos de carbono constituyen a la mayoría de los seres vivos por medio de compuestos orgánicos.

El carbono y sus compuestos se encuentran distribuidos ampliamente en la naturaleza. Se estima que el carbono constituye 0.032% de la corteza terrestre. El carbono libre se encuentra en grandes depósitos como hulla, forma amorfa del elemento con otros compuestos complejos de carbono-hidrógeno-nitrógeno. El carbono cristalino puro se halla como grafito y diamante.

COMPUESTOS DEL CARBONO

IMPORTANCIA DE LOS COMPUESTOS DEL CARBONO

Los diferentes tipos de compuestos orgánicos se distinguen en función de los grupos funcionales que contienen. Un grupo funcional es un grupo de átomos responsable del comportamiento químico de la molécula que lo contiene como: alcoholes, éteres, aldehídos y cetonas, ácidos carboxílicos, aminas y amidas.

La base de los grupos funcionales, así como de los compuestos de carbono es, valga la redundancia, el elemento “C” carbono. Su importancia radica en que gracias a éste se pueden fabricar: medicamentos, colorantes, papel, tintas, pinturas, plásticos, la gasolina, neumáticos e intervienen también en la elaboración de alimentos y en la industria textil.

PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS: INORGÁNICOS Y ORGÁNICOS

Cuando los elementos se combinan forman iones o moléculas por lo que las propiedades físicas de los compuestos iónicos como el cloruro de sodio NaCl o covalentes como la sacarosa C₁₂H₂₂O₁₁ se relacionan con la forma en que están unidos los átomos de los elementos que los constituyen.

Los compuestos covalentes están formados por moléculas en las que los átomos se unen al compartir pares de electrones. A temperatura ambiente, los compuestos covalentes pueden ser sólidos como la sacarosa, líquidos como el etanol y gaseosos como el dióxido de carbono; además, tienden a ser insolubles en agua, aunque algunos son muy solubles. en esta tabla podemos ver las propiedades y los compuestos organicos e inorganicos.

Propiedad	*Compuestos orgánicos*	*Compuestos inorgánicos*
Solubilidad en agua	Generalmente son insolubles	Generalmente son solubles
Solubilidad en solventes orgánicos	Generalmente son solubles	Insolubles
Temperatura de fusión	Bajas o se carbonizan	Altas
Conductividad eléctrica	Malos conductores	Buenos conductores en solución acuosa
Tipo de enlace	Covalente	Iónico
Electrolito	No	Sí
Inflamable	Sí	No

Clasificación de los hidrocarburos

El término "hidrocarburo" se refiere a compuestos formados exclusivamente por átomos de carbono e hidrógeno a través de enlaces covalentes. Con base en su estructura, los hidrocarburos se dividen en dos clases principales: Alifáticos y Aromáticos. Los primeros subdividen en familias: Aleónos, Alquenos, Alquinos y sus análogos Cíclicos, también denominados Alicíclicos.

CLASIFICACIÓN GENERAL DE HIDROCARBUROS

Los hidrocarburos alifáticos en general están formados por cadenas abiertas de átomos de carbono (alcanos, alquenos o alquinos), o por estructuras cíclicas (hidrocarburos alicíclicos).

Originalmente muchos de los primeros hidrocarburos alifáticos que se estudiaron se obtuvieron a partir de ácidos grasos, por lo tanto se les asignó el nombre de alifáticos ( del griego aleiphatos = grasa).

Si cada átomo de carbono se encuentra unido a otros cuatro átomos de carbono y/o hidrógeno tenemos los hidrocarburos saturados o aleónos cuya fórmula general es C_nH_2n+2.

Fórmulas de algunos aléanos:

Los hidrocarburos aromáticos por su parte constituyen un grupo especial de compuestos cíclicos que contienen en general anillos de seis miembros, en los cuales todos los átomos de carbono poseen hibridación sp² y donde los electrones p que aporta cada átomo de carbono se encuentran deslocalizados sobre el plano del anillo, ocupando los orbitales de energía mas baja.

Alquenos y Alquinos:

 

Alcanos. Los alcanos son una familia de compuestos que tienen la fórmula empírica general C_nH_2n+2. Inicialmente fueron llamados parafínicos (del Latín: poca reactividad) debido a su inercia química. También son conocidos como hidrocarburos saturados, debido a que en ellos, los átomos de carbono están saturados con el máximo número posible de átomos de hidrógeno.

Cuando forman cadenas lineales se denominan alcanos normales o n-alcanos.
La tabla 1 muestra algunos de los alcanos normales.

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Esta nomenclatura usada para los alcanos es importante conocerla porque se utiliza como base para nombrar el resto de los hidrocarburos alifáticos.

Alquenos. El grupo de los alquenos u olefinas está formado por hidrocarburos de cadena abierta en los que existe un doble enlace entre dos átomos de carbono. La fórmula general del grupo es CnH2n, donde n es el número de átomos de carbono. Al igual que los alcanos, los miembros más bajos son gases, los compuestos intermedios son líquidos y los más altos son sólidos. Los compuestos del grupo de los alquenos son más reactivos químicamente que los compuestos saturados. Reaccionan fácilmente con sustancias como los halógenos, adicionando átomos de halógeno a los dobles enlaces. No se encuentran en los productos naturales, pero se obtienen en la destilación destructiva de sustancias naturales complejas, como el carbón, y en grandes cantidades en las refinerías de petróleo, especialmente en el proceso de craqueo. El primer miembro de la serie es el eteno, C2H4. Los dienos contienen dos dobles enlaces entre las parejas de átomos de carbono de la molécula. Están relacionados con los hidrocarburos complejos del caucho o hule natural y son importantes en la fabricación de caucho y plásticos sintéticos. Son miembros importantes de esta serie el butadieno, C4H6, y el isopreno, C5H8.

Alquinos. Bajo el término de alquinos se encuentran aquellos hidrocarburos alifáticos no saturados que tienen un enlace triple en la molécula. La fórmula empírica general de los alquinos es CH₂H_2n-2. Se conocen también como acetilenos, al ser el gas acetileno (HC≡CH), el mas simple de los alquinos.
La molécula del acetileno es lineal, igualmente son lineales aquellas moléculas producto de la sustitución, R-C≡C-R, por tal motivo la existencia de isómeros cis y trans no es posible.

Referencias:

Quimica Basica
(Características del Carbono)


Brady James E.
Segunda Edicion
Mexico, Mexico.
Editorial limusa Wiley
1999      Pag. 994
p.p. 648-651

http://www.lenntech.es/periodica/elementos/c.htm

http://elementos.org.es/carbono

Fase Organica del Suelo ::::: Materia organica

Fase Organica del Suelo.

La composición orgánica del suelo está constituida por dos componentes, los orgánicos y los inorgánicos. A su vez, la parte orgánica está formada por los residuos de vegetales y animales que se encuentran en diferentes grados de descomposición, lo que es causado por la presencia de microorganismos. La inorgánica la constituyen el conjunto de minerales que se estudiarán más adelante.

Cuando la mayor parte de la materia orgánica se ha degradado a sus componentes más simples se les nombra HUMUS, el cual es una mezcla de diversas sustancias en las que se integran partículas de diferentes tamaños entre los que se encuentran los coloides. Estos pueden intercambiar iones, ayudan a la formación del suelo y también retienen gran cantidad de agua y de nutrientes.

Existen otros microorganismos que se encargan de fijar el nitrógeno del aire atmosférico al suelo, transformándolo en compuestos inorgánicos simples y solubles, por ejemplo, el amoniaco y los nitratos. Estos últimos son absorbidos por las raíces de las plantas para la fabricación de sustancias como las proteínas.

Objetivos

- Observar y describir las características de los componentes de la fase sólida del suelo.
- Calcular el porcentaje de maeria orgánica de las cuatro muestras de suelo.

Materiales:
- Cápsula de porcelana
- Mechero de bunsen
- Soporte Univeral con anillo y rejilla de asbesto
- Balanza
- Pinzas de crisol

Sustancias:
10 g de muestra de suelo
(4 muestras diferentes de suelo)

Procedimiento:

1. Pesar 10 g de suelo seco en una cápsula de porcelana.

2. Colocar la cápsula de porcelana en la rejilla del soporte universal, enciende el mechero y calienta hasta la calcinación ( de 15 a 20 minutos). Si la muestra de suelo posee un alto contenido de hojarasca, el tiempo se prolongará lo suficiente hasta su total calcinación.

3. Dejar enfriar la mezcla y posteriormente pésala nuevamente, anotanto la variación de la masa.
4. Calcular el porcentaje de materia orgánica.

LA MATERIA ORGANICA
La materia orgánica es esencial para la fertilidad y la buena producción agropecuaria. Los suelos sin materia orgánica son suelos pobres y de características físicas inadecuadas para el crecimiento de las plantas. es de aqui a lo que se debe su gran importancia

Cualquier residuo vegetal o animal es materia orgánica, y su descomposición lo transforma en materiales importantes en la composición del suelo y en la producción de plantas. La materia orgánica bruta es descompuesta por microorganismos y transformada en materia adecuada para el crecimiento de las plantas y que se conoce como humus. El humus es un estado de descomposición de la materia orgánica, o sea, es materia orgánica no totalmente descompuesta.


Tiene esencialmente las siguientes características:


· Es insoluble en agua y evita el lavado de los suelos y la pérdida de nutrientes.


· Tiene una alta capacidad de absorción y retención de agua. Absorbe varias veces su propio peso en agua y la retiene, evitando la desecación del suelo.


· Mejora las condiciones físicas, químicas y biológicas de los suelos. Los suaviza; permite una aereación adecuada; aumenta la porosidad y la infiltración de agua, entre otros. Es una fuente importante de nutrientes, a través de los procesos de descomposición con la participación de bacterias y hongos, especialmente. Absorbe nutrientes disponibles, los fija y los pone a disposición de las plantas. Fija especialmente nitrógeno (NO3 , NH4), fósforo (P04) calcio (Ca), magnesio (Mg), potasio (K), sodio (Na) y otros. Mantiene la vida de los organismos del suelo, esenciales para los procesos de renovación del recurso.


· Aumenta la productividad de los cultivos en más del 100 % si a los suelos pobres se les aplica materia orgánica.
Los abonos verdes son cultivos con el propósito de enterrarlos para proveer de materia orgánica. La gradual descomposición de la materia orgánica provee de nutrientes; mejora la textura del suelo; evita la pérdida por lavado, y retiene el agua. Hay especies especialmente recomendadas como la crotalaria, el kudzu, la alfalfa y algunas otras.


Los residuos de cosechas comprenden los rastrojos de los cultivos. En el Perú existe la pésima costumbre de quemar los rastrojos y de esta manera se priva a los suelos de la materia orgánica necesaria.


El uso de estiércol o guano de animales es una práctica muy arraigada. Su aplicación muestra efectos positivos en los cultivos, especialmente los intensivos.


En el país existen yacimientos de turba, especialmente en la Sierra, cuyo uso se está difundiendo para fines de jardinería y cultivos en invernaderos. Las turberas son acumulaciones de materia vegetal en zonas pantanosas y que pueden llegar a varios metros de profundidad.


En la actualidad se está difundiendo la producción del humus de lombriz a través de la lombricultura.


FUNCIONES DE LA MATERIA ORGANICA


Funciónes de la materia organica en el suelo:


-contribuye al crecimiento vegetal mediante sus efectos en las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo. Tiene:
-función nutricional la que sirve como fuente de N, P para el desarrollo vegetal.
-función biológica la que afecta profundamente las actividades de organismos de microflora y microfauna.
-función fisica y fisico-química la que promueve una buena estructura del suelo, por lo tanto mejorando la labranza, aereación y retención de humedad e incrementando la capacidad amortiguadora y de intercambio de los suelos.
El humus también juega un rol en los suelos a través de sus efectos en la absorción de micronutrientes por las plantas y la performance de herbicidas y otros químicos de uso en agricultura. Debe enfatizarse que la importancia de cada factor dado variará de un suelo a otro y dependerá de condiciones ambientales tales como el clima y la historia agrícola.
-Disponibilidad de nutrientes para el desarrollo vegetal
La materia organica  tiene efectos tanto directos como indirectos en la disponibilidad de nutrientes para el crecimiento de las plantas. Además de servir como fuente de N, P, S a traves de la mineralización por medio de microorganismos del suelo,  influye en la provisión de nutrientes desde otras fuentes (por ejemplo, la materia organica es requerida como fuente de energía para bacterias fijadoras de N).
Un factor que necesita ser tomado en consideración al evaluar a el humus como fuente de nutrientes es la historia agrícola. Cuando los suelos comienzan a ser cultivados, el contenido de humus generalmente declina durante un período de 10 a 30 años hasta que se alcanza un nuevo equilibrio. En equilibrio, cualquier nutriente liberado por actividad microbiana debe ser compensado por la incorporación de igual cantidad en el nuevo humus formado.
Efecto en la condición física del suelo, erosión del suelo, y capacidad de amortiguación e intercambio
El humus tiene un profundo efecto en la estructura de muchos suelos. El deterioro de la estructura que acompaña la labranza intensiva es, usualmente, menos severa en suelos adecuadamente provistos de humus.
La adición frecuente de residuos orgánicos de facil descomposición lleva a la síntesis de compuestos orgánicos complejos que ligan particulas de suelo en unidades estructurales llamadas agregados. Estos agregados ayudan a mantener una condición suelta, abierta y granular. El agua puede penetrar y filtrar hacia abajo a través del suelo. Las raices de las plantas necesitan una provisión continua de O2 para poder respirar y crecer. Poros grandes permiten un mejor intercambio de gases entre el suelo y la atmosfera.
El humus usualmente incrementa la habilidad del suelo a resistir la erosión. Primero, permite al suelo retener mas agua, aún mas importante es el efecto de promover la granulación y por lo tanto mantener grandes poros a través de los cuales el agua penetra y filtra hacia abajo.
Entre 20 y 70% de la capacidad de intercambio en muchos suelos es causada por sustancias húmicas coloidales. Las acideces totales de las fracciones aisladas de humus están en el rango de 300 a 1400 meq/100g. En lo que a la acción amortiguadora se refiere, el humus exhibe capacidad amortiguadora en un amplio rango de pH.
--Efecto en la condición biológica del suelo.
La materia organica sirve como fuente de energía tanto para organismos de macro y microfauna.
Un número de bacterias, actinomycetes y hongos en el suelo están relacionados de manera general al contenido de humus. Lombrices y otros organismos de la fauna están fuertemente influenciados por la cantidad de residuos vegetales retornados al suelo.
Las sustancias organicas en el suelo pueden tener un efecto fisiológico directo en el crecimiento de las plantas. Algunos compuestos, tales como ciertos ácidos fenólicos, tienen propiedades fitotóxicas; otras, tales como las auxinas, mejoran el crecimiento de las plantas.
Es ampliamente sabido que muchos factores que influencian la incidencia de organismos patógenos en el suelo están directa o indirectamente infuidos por la materia organica. Por ejemplo, una abundante provisión de materia organica puede favorecer el crecimiento de organismos saprofíticos similares a los parásitos y por lo tanto reducir la población de los últimos. Compuestos biológicamente activos en el suelo, tales como antibióticos y ciertos ácidos fenólicos, pueden mejorar la habilidad de ciertas plantas para resistir el ataque de patógenos.


HUMUSCuando se dice "la materia orgánica de un suelo" nos estamos referiendo al humus que contiene. En un suelo hay más materia orgánica que no es humus: restos de hojas a medio descomponer, insectos, hongos y bacterias, el compost recientemente incorporado, etc.
¿Qué es el humus? Para entenderlo, un ejemplo. Cuando cae una hoja al suelo esa hoja es inmediatamente atacada por hongos y bacterias e inician su descomposición. El resultado es:


• Un porcentaje de la hoja se convierte en nutrientes minerales (nitrógeno, fósforo, potasio, etc.) que pueden ser tomados directamente por las raíces.


• Y otra parte de esa hoja se transforma en humus. Lo mismo ocurre con cualquier otra materia orgánica que adicionemos al suelo, por ejemplo, el estiércol, un compost, etc.. Son atacados por los microorganismos y hay producción de humus por un lado y producción de nutrientes minerales para las plantas por otro.


Por dar un número y recalcar el tema anterior. Si esa hoja pesa 2 gramos, puede ser que se convierta en humus 0,1 gramos y el resto en minerales.


Con los años, ese humus nuevo formado, también se transformará en minerales, pero mucho más lentamente. Terminará por desaparecer como humus, pero después de más de 3 años.
El humus es una sustancia muy especial y beneficiosa para el suelo y la planta. Tiene unas cualidades que aporta diversos beneficios:

1. Agrega las partículas y esponja el suelo, mejorando por tanto su estructura.


2. Retiene agua y minerales y así no se lavan y pierden en profundidad; igual que hace la arcilla.


3. Aporta nutrientes minerales lentamente para las plantas a medida que se descompone (nitrógeno, fósforo, potasio, magnesio, etc.).


4. El humus tiene otros beneficios menos estudiados pero muy interesantes. Produce activadores del crecimiento que las plantas pueden absorber y favorece la nutrición y resistencia: vitaminas, reguladores de crecimiento (auxinas, giberelinas, citoquinicas) y sustancias con propiedades de antibióticos.


Las raíces, indudablemente, se encuentran mejor en un suelo rico en humus que en uno pobre en esta sustancia.


 La mayoría de los suelos cultivados tienen entre un 1 y un 3% de humus. La arena de la playa es muy pobre en humus, no llega al 1%. En el extremo opuesto, el suelo de un bosque, puede ser muy rico y superar el 5% de humus.
En agricultura se hacen análisis de tierras y uno de los datos que siempre se determina es el de la materia orgánica (humus). Si sale un valor muy bajo es más que recomendable hacer un plan de mejora para aumentarla, mediante, por ejemplo, fuertes estercoladuras durante varios años seguidos.


Aumentar el nivel de materia orgánica de un suelo exige tiempo, se hace poco a poco. De la noche a la mañana no se puede pasar de un 1% de humus al 2%; esto se consigue a lo largo de una serie de años.


Hay datos de cuánto humus se puede obtener de cada material. Hablando del estiércol, más o menos un 10% de lo que se echa se convierte en humus. Si echas 10 kilos, obtienes 1 kilo de humus.


Cada especie vegetal tiene sus propias preferencias en cuanto a suelo con más o menos materia orgánica. Hay unas que gustan de un suelo rico, otras normal y otras que, incluso, prefieren un suelo pobre en humus (por ejemplo, la vegetación del desierto).

Influencia química del humus

• Regula la nutrición vegetal.
• Mejora el intercambio de iones.
• Mejora la asimilación de abonos minerales.
• Ayuda con el proceso del potasio y el fósforo en el suelo.
• Produce gas carbónico que mejora la solubilidad de los minerales.
• Aporta productos nitrogenados al suelo degradado.

CARACTERISTICAS PRINCIPALES
SUSTANCIAS ORGANICAS	SUSTANCIAS INORGANICAS
Son todas aquellas relacionadas con la vida, y se componen de carbono, de oxígeno o hidrógeno.	son sustancias "muertas", donde escasean estos elementos propios de la vida como el carbono, el oxígeno y el hidrógeno, o si bien existen, no están todos
no solo agrupan a las cosas vivas, sino que la comida también es orgánica, dado que esta contiene elementos que conllevan vida, y de la misma manera los árboles y la vegetación.	se relacionan con la falta de vida, como por ejemplo los metales y plásticos, los que encuentras en los objetos "muertos" como en autos y las construcciones
El humus también juega un rol en los suelos a través de sus efectos en la absorción de micronutrientes por las plantas y la performance de herbicidas y otros químicos de uso en agricultura.	La  parte inorgánica, está formada por los productos de desintegración de las rocas y por nuevos minerales originados por síntesis de aquéllos
La materia orgánica tiene efectos tanto directos como indirectos en la disponibilidad de nutrientes para el crecimiento de las plantas	existe una mezcla de las fracciones indicadas y la cantidad relativa de cada una de ellas constituye la textura del suelo
La materia orgánica sirve como fuente de energía tanto para organismos de macro y microfauna.	Dentro de la gama de los componentes inorgánicos del suelo mayoritariamente encontramos los óxidos y sobre todo los silicatos.
Función nutricional la que sirve como fuente de N, P para el desarrollo vegetal.	El 50% del volumen del suelo corresponde a los poros, por los que circula el aire y la solución acuosa. De acuerdo a la porosidad la proporción de agua y aire puede variar.
Función biológica la que afecta profundamente las actividades de organismos de microflora y microfauna.	Los compuestos  inorgánicos están formados mediante enlaces iónicos y covalentes
física y físico-química .	no presentan isómeros. los compuestos inorgánicos con excepción de algunos silicatos no forman cadenas pero si uniones.