O carbono na natureza Ele pode ser encontrado em diamantes, óleo e grafites, entre muitos outros cenários. Este elemento químico ocupa o sexto lugar na tabela periódica e está localizado na linha horizontal ou período 2 e coluna 14. É não metálico e tetravalente; ou seja, você pode estabelecer 4 ligações químicas de elétrons compartilhadas ou ligações covalentes.
O carbono é o elemento mais abundante na crosta terrestre. Esta abundância, sua diversidade única na formação de compostos orgânicos e sua excepcional capacidade de formar macromoléculas ou polímeros em temperaturas comumente encontradas na Terra, faz com que sirva como um elemento comum a todas as formas de vida conhecidas..
O carbono existe na natureza como um elemento químico sem se combinar nas formas de grafite e diamante. No entanto, na maior parte, é combinado para formar compostos químicos de carbono, como carbonato de cálcio (CaCO3) e outros compostos em petróleo e gás natural.
Ele também forma vários minerais, como antracita, carvão, linhita e turfa. A maior importância do carbono é que ele constitui o chamado “bloco de construção da vida” e está presente em todos os organismos vivos..
Índice do artigo
Além de ser o elemento químico componente comum em todas as formas de vida, o carbono na natureza está presente em três formas cristalinas: diamante, grafite e fulereno..
Existem também várias formas minerais amorfas de carvão (antracita, linhita, carvão, turfa), formas líquidas (variedades de óleo) e gasosas (gás natural).
Nas formas cristalinas, os átomos de carbono se unem para formar padrões ordenados com arranjo espacial geométrico.
É um sólido preto macio com brilho metálico ou brilho e resistente ao calor (refratário). Sua estrutura cristalina apresenta átomos de carbono unidos em anéis hexagonais que, por sua vez, se unem formando lâminas.
Os depósitos de grafite são raros e foram encontrados na China, Índia, Brasil, Coreia do Norte e Canadá..
É um sólido muito duro, transparente à passagem da luz e muito mais denso que o grafite: o valor da densidade do diamante é quase o dobro do grafite..
Os átomos de carbono no diamante são unidos em geometria tetraédrica. Da mesma forma, o diamante é formado a partir do grafite submetido a condições de temperaturas e pressões muito altas (3000 °C e 100.000 atm).
A maioria dos diamantes está localizada entre 140 e 190 km de profundidade no manto. Por meio de erupções vulcânicas profundas, o magma pode transportá-los a distâncias próximas à superfície.
Existem depósitos de diamantes na África (Namíbia, Gana, República Democrática do Congo, Serra Leoa e África do Sul), América (Brasil, Colômbia, Venezuela, Guiana, Peru), Oceania (Austrália) e Ásia (Índia).
São formas moleculares de carbono que formam aglomerados de 60 e 70 átomos de carbono em moléculas quase esféricas, semelhantes a bolas de futebol..
Existem também fulerenos menores de 20 átomos de carbono. Algumas formas de fulerenos incluem nanotubos de carbono e fibras de carbono..
Na forma amorfa, os átomos de carbono não se unem, constituindo uma estrutura cristalina ordenada e regular. Em vez disso, eles ainda contêm impurezas de outros elementos.
É o mais antigo carvão mineral metamórfico (proveniente da modificação das rochas por efeitos da temperatura, pressão ou ação química dos fluidos), pois sua formação data da era primária ou paleozóica, o período Carbonífero..
O antracito é a forma amorfa do carbono com maior teor deste elemento: entre 86 e 95%. É cinza-escuro com brilho metálico e é pesado e compacto..
O antracito é geralmente encontrado em zonas de deformação geológica e constitui cerca de 1% das reservas mundiais de carvão..
Geograficamente é encontrado no Canadá, EUA, África do Sul, França, Grã-Bretanha, Alemanha, Rússia, China, Austrália e Colômbia.
É um carvão mineral, rocha sedimentar de origem orgânica, cuja formação data das eras Paleozóica e Mesozóica. Possui um teor de carbono entre 75 e 85%.
É de cor preta, caracterizada por ser opaca e ter um aspecto fosco e gorduroso, por possuir alto teor de substâncias betuminosas. É formada pela compressão da lignita na era Paleozóica, nos períodos Carbonífero e Permiano..
É a forma de carbono mais abundante do planeta. Existem grandes depósitos de carvão nos Estados Unidos, Grã-Bretanha, Alemanha, Rússia e China.
É um carvão mineral fóssil formado no período terciário a partir da turfa por compressão (altas pressões). Possui menor teor de carbono do que o carvão, entre 70 e 80%.
É um material pouco compacto, quebradiço (característica que o distingue de outros minerais de carbono), de cor castanha ou preta. Sua textura é semelhante à da madeira e seu teor de carbono varia de 60 a 75%.
É um combustível de fácil ignição, com baixo valor calorífico e menor teor de água que a turfa..
Existem importantes minas de linhito na Alemanha, Rússia, República Tcheca, Itália (Vêneto, Toscana, regiões da Umbria) e Sardenha. Na Espanha, os depósitos de linhito estão nas Astúrias, Andorra, Saragoça e La Coruña.
É um material de origem orgânica cuja formação vem do Quaternário, muito mais recente que os carvões anteriores..
De cor amarelo acastanhado, apresenta-se sob a forma de uma massa esponjosa de baixa densidade, na qual se podem observar restos vegetais do local de origem..
Ao contrário dos carvões mencionados acima, a turfa não vem de processos de carbonização de material lenhoso ou madeira, mas foi formada pelo acúmulo de plantas - principalmente gramíneas e musgos - em áreas pantanosas por meio de um processo de carbonização que não foi concluído..
A turfa tem um alto teor de água; por esta razão, requer secagem e compactação antes do uso.
Possui baixo teor de carbono (apenas 55%); portanto, tem um baixo valor energético. Quando submetido à combustão, seu resíduo de cinza é abundante e emite muita fumaça.
Existem importantes depósitos de turfa no Chile, Argentina (Tierra del Fuego), Espanha (Espinosa de Cerrato, Palencia), Alemanha, Dinamarca, Holanda, Rússia, França.
Óleo (do latim petrae, que significa "pedra"; Y oleum, que significa "óleo": "óleo de rocha") é uma mistura de muitos compostos orgânicos -a maioria dos hidrocarbonetos- produzidos pela decomposição bacteriana anaeróbia (na ausência de oxigênio) da matéria orgânica.
Formou-se no subsolo, em grandes profundidades e sob condições especiais tanto físicas (altas pressões e temperaturas) quanto químicas (presença de compostos catalisadores específicos) em um processo que durou milhões de anos..
Nesse processo, C e H foram liberados dos tecidos orgânicos e unidos, recombinados novamente, para formar um imenso número de hidrocarbonetos que se misturam de acordo com suas propriedades, formando gás natural, óleo e betume..
Os campos de petróleo do planeta estão localizados principalmente na Venezuela, Arábia Saudita, Iraque, Irã, Kuwait, Emirados Árabes Unidos, Rússia, Líbia, Nigéria e Canadá.
Existem reservas de gás natural na Rússia, Irã, Venezuela, Catar, Estados Unidos, Arábia Saudita e Emirados Árabes Unidos, entre outros.
Dentre as propriedades do carbono, podemos citar as seguintes:
C.
6.
Sólido, sob condições normais de pressão e temperatura (1 atmosfera e 25 °C).
Cinza (grafite) e transparente (diamante).
12,011 g / mol.
500 °C.
827 °C.
2,62 g / cm3.
Insolúvel em água, solúvel em tetracloreto de carbono CCl4.
1sdois 2sdois 2 Pdois.
4.
4.
Tem a capacidade de formar compostos químicos em cadeias longas.
O ciclo do carbono é um processo circular biogeoquímico através do qual o carbono pode ser trocado entre a biosfera terrestre, a atmosfera, a hidrosfera e a litosfera..
O conhecimento desse processo cíclico do carbono na Terra nos permite demonstrar a ação humana neste ciclo e suas consequências nas mudanças climáticas globais..
O carbono pode circular entre os oceanos e outros corpos d'água, bem como entre a litosfera, no solo e no subsolo, na atmosfera e na biosfera. Na atmosfera e na hidrosfera, o carbono existe na forma gasosa como COdois (dióxido de carbono).
O carbono da atmosfera é capturado por organismos terrestres e aquáticos produtores de ecossistemas (organismos fotossintéticos).
A fotossíntese permite que uma reação química ocorra entre o COdois e água, mediada pela energia solar e clorofila das plantas, para produzir carboidratos ou açúcares. Este processo transforma moléculas simples com baixo teor de energia de COdois, HdoisO e oxigênio Odois, em formas moleculares complexas de alta energia, que são açúcares.
Organismos heterotróficos - que não podem fotossintetizar e são consumidores em ecossistemas - obtêm carbono e energia alimentando-se de produtores e outros consumidores.
A respiração e a decomposição são processos biológicos que liberam carbono no meio ambiente na forma de COdois ou CH4 (metano produzido na decomposição anaeróbica; ou seja, na ausência de oxigênio).
Por meio de processos geológicos e como consequência da passagem do tempo, o carbono da decomposição anaeróbia pode ser transformado em combustíveis fósseis como petróleo, gás natural e carvão. Da mesma forma, o carbono também faz parte de outros minerais e rochas.
Quando o homem usa a queima de combustíveis fósseis para obter energia, o carbono retorna à atmosfera na forma de grandes quantidades de CO.dois que não pode ser assimilado pelo ciclo natural do carbono biogeoquímico.
Este excesso de COdois produzido pela atividade humana impacta negativamente o equilíbrio do ciclo do carbono e é a principal causa do aquecimento global.
Os usos do carbono e seus compostos são extremamente variados. O mais proeminente com o seguinte:
O principal uso econômico do carbono é representado por seu uso como hidrocarboneto de combustível fóssil, como gás metano e petróleo.
El petróleo se destila en refinerías para obtener múltiples derivados como gasolina, diésel, kerosén, asfalto, lubricantes, solventes y otros, que a su vez se emplean en la industria petroquímica productora de materias primas para las industrias de plásticos, fertilizantes, fármacos y pinturas , entre outras.
O grafite é usado nas seguintes ações:
- É utilizado na fabricação de lápis, misturado com argilas.
- Faz parte da produção de tijolos e cadinhos refratários, resistentes ao calor.
- Em vários dispositivos mecânicos, como arruelas, rolamentos, pistões e vedações.
- É um excelente lubrificante sólido.
- Devido à sua condutividade elétrica e à sua inércia química, é utilizado na fabricação de eletrodos, carbonos para motores elétricos..
- É usado como moderador em usinas nucleares.
O diamante tem propriedades físicas particularmente excepcionais, como o mais alto grau de dureza e condutividade térmica conhecido até hoje.
Estas características permitem aplicações industriais em ferramentas de corte e instrumentos para polimento devido a sua alta abrasividade..
Suas propriedades ópticas - como transparência e capacidade de quebrar a luz branca e refratar a luz - fornecem muitas aplicações em instrumentos ópticos, como na fabricação de lentes e prismas..
O brilho característico derivado de suas propriedades ópticas também é altamente valorizado na indústria joalheira..
O antracito é difícil de inflamar, tem combustão lenta e requer muito oxigênio. Sua combustão produz pouca chama azul claro e emite muito calor.
Há alguns anos, o antracito era usado em termelétricas e aquecimento doméstico. A sua utilização apresenta vantagens como a produção de pouca cinza ou pó, pouca fumaça e um processo de combustão lento..
Devido ao seu alto custo econômico e à sua escassez, o antracito tem sido substituído pelo gás natural nas termelétricas e pela eletricidade nas residências.
O carvão é usado como matéria-prima para obter:
- Coque, combustível para altos-fornos em siderúrgicas.
- Creosoto, obtido pela mistura de destilados de alcatrão do carvão e usado como selante protetor para madeira exposta aos elementos.
- Cresol (quimicamente metilfenol) extraído do carvão e usado como desinfetante e anti-séptico,
- Outros derivados, como gás, alcatrão ou piche, e compostos utilizados na fabricação de perfumes, inseticidas, plásticos, tintas, pneus e pavimentos rodoviários, entre outros.
A linhita representa um combustível de qualidade média. Jet, uma variedade do linhito, caracteriza-se por ser muito compacto devido ao longo processo de carbonização e altas pressões, sendo utilizado em joalheria e ornamentação.
A turfa é usada nas seguintes atividades;
- Para o crescimento, suporte e transporte de espécies de plantas.
- Como composto orgânico.
- Como cama de animal em estábulos.
- Como um combustível de baixa qualidade.
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