Quali sono le proprietà del carbonio?
Il carbonio è un elemento. Si trova alla rinfusa, sia da solo, nei suoi allotropi, sia come componente di altre sostanze ampiamente presenti, tra cui calcare, carbone e petrolio. Si presenta in un numero di composti inorganici e in tutti i composti organici. Per capire sia come agisce il carbonio sia come interagisce con altri elementi, è importante comprendere le proprietà del carbonio.
Il simbolo del carbonio nella tavola periodica è “C.” È nel periodo 2, insieme a litio, berillio, boro, azoto, ossigeno, fluoro e neon e nel gruppo 4a o gruppo 14, a seconda del sistema, con silicio, germanio, stagno e piombo. Le proprietà del carbonio includono un numero atomico di 6 e una massa atomica di 12.011 g.mol-1, un punto di fusione di 6300ºF (3500ºC; 3773K) e un punto di ebollizione di 8721º F (4827ºC; 5100K). Il carbonio segna 0,5 sulla scala Mohs di durezza minerale. In un essere umano che pesa circa 154 libbre (circa 70 kg), la massa media totale di carbonio è di circa 35 ¼ libbre (circa 16 kg).
Il fatto che abbia allotropi abbastanza diversi, o diverse manifestazioni dello stesso elemento con differenti strutture molecolari, è una delle proprietà interessanti del carbonio. La grafite, un allotropio, viene utilizzata per creare “piombo” a matita, nonché in generatori e motori elettrici. Un secondo allotropio del carbonio è il diamante, e un diamante ha un punteggio assoluto di 1500 sulla scala di durezza minerale Mohs, mostrando come le proprietà del carbonio possano differire in modo drammatico. Un altro allotropio, il buckminsterfullerene, scoperto nel 1985 da ricercatori americani e britannici, ha una forma simile a una cupola geodetica progettata dall'ingegnere R. Buckminster Fuller, da cui il suo nome.
Tra le proprietà del carbonio, si è scoperto che il prevedibile decadimento dell'isotopo carbonio-14 è di particolare utilità nella datazione di materiali biologici. Un organismo vivente incorpora una proporzione prevedibile di carbonio 12 rispetto al carbonio-14, che ottiene dall'atmosfera. Quando l'organismo muore, il nuovo carbonio non viene più assorbito e il rapporto tra carbonio-12 e carbonio-14 inizia a cambiare, con il decadimento del carbonio-14 in azoto-14. Ciò consente la datazione al radiocarbonio in base all'emivita di 5730 anni del carbonio-14. Sebbene diverse situazioni, come la contaminazione con il carbonio dal suolo e le quantità fluttuanti di carbonio-12 e carbonio-14 nell'atmosfera, possano buttare via i calcoli, la datazione al radiocarbonio si è ancora rivelata utile.