Lápis GrafiteA palavra carbono vem do latim carbo, que significa carvão. É um dos elementos mais importantes presentes nos seres vivos. Ele pertence ao grupo dos não-metais, com número atômico 6 (Z=6) e é representado pelo símbolo “C”.

Na forma de grafite e de diamante, o carbono é utilizado desde a Pré-História. Há relatos de sua utilização na Bíblia Sagrada. Além disso, em alguns livros antigos hindus, o diamante havia sido mencionado e conhecido desde 1200 a.C. Porém, a primeira referência do aparecimento do diamante foi encontrado no século I, por Manulius.

Apesar do carbono ser utilizado na antiguidade, ele só foi reconhecido e valorizado como um elemento químico, a partir do trabalho de pesquisadores como Archibald Scott Couper e Friedrich August Kekulé, que no século XIX, iniciaram os estudos sobre a estrutura e o comportamento químico do carbono. Eles constataram que o carbono é o único elemento capaz de formar muitos compostos, com cadeias e anéis apenas de átomos de carbono.

A Química Orgânica é a área do saber responsável pelo estudo da química dos compostos de carbono. Por exemplo, o dióxido de carbono é um composto essencial para a fotossíntese e é liberado durante a respiração.

Presença na Natureza

Dependendo das condições em que o carbono foi formado, ele poderá ser encontrado na natureza de diferentes formas alotrópicas, isso quer dizer que, um mesmo elemento químico, tem a possibilidade de dar forma a substâncias diferentes.

O carbono é um elemento abundante encontrado na crosta terrestre e na atmosfera. Sua maior parte pode ser encontrada na forma de petróleo, carvão e em diversos carbonatos (dolomita e calcário). Podemos encontrá-lo também na forma de um diamante, grafite, carbono amorfo e cristalino.

Existem outras formas de carbono em menor quantidade, como o negro de fumo (fuligem), utilizado para a produção de pneus, tintas para impressão, etc., o carvão comum e o coque são usados nas siderúrgicas, e também possuem outras utilidades.

Com relação ao diamante, esse mineral é muito valorizado pela sua dureza. Até o ano de 1729, essa pedra era trazida de Borneo ou da Índia. No século XVIII, foi encontrado no Ocidente e também no Brasil.

Ciclo do Carbono

Na atmosfera, existe um ciclo que acontece com o CO2, os organismos vivos, os compostos de carbono e o CO2 dissolvido nos oceanos. Esse ciclo é lento e responsável por trazer o equilíbrio desses elementos.

Aplicações do Carbono

Uma das principais aplicações do carbono é para uso industrial, como componente de hidrocarbonetos (composto químico formado por átomos de carbono e hidrogênio) para a produção de combustíveis como o gás natural e o petróleo. Ele também pode ser utilizado para a produção de gelo seco.

Além disso, ele também pode ser utilizado para a produção de joias, com o diamante e na fabricação do grafite para o lápis.

No Brasil, o grafite é produzido na região nordeste, na Bahia, para ser utilizado nos eletrodos industriais. É utilizado em sistemas para filtragem da água/purificação e como elemento principal para a produção de ligas de ferro (aço).

Cadeia Carbônica

Cadeia Carbônica é toda ligação entre átomos de carbono e hidrogênio, os famosos hidrocarbonetos. Estas cadeias são classificadas em:

  • Abertas;
  • Fechadas;
  • Mistas;
  • Cadeias Abertas.

Também chamadas de acíclicas ou alifáticas, elas se ligam, construindo cadeias com extremos abertos, livres. Ramificam-se ainda mais, pois são subdivididas quanto a sua natureza,disposição e saturação.

Natureza

Homogênea - Apenas carbonos que se auto ligam, não podendo ligar-se a átomos diferentes do carbono ou hidrogênio disposto entre carbonos. 

Heterogênea - Aquelas que possuem cadeias que contenham ao menos um único átomo que não seja carbono e hidrogênio também localizado entre átomos.

Disposição

Normais - Podendo ser identificadas também como lineares ou retas, os carbonos devem ser primários ou secundários. 

Ramificadas - Possui cadeias mais extensas, com carbonos terciários e quaternários.

Saturação

Saturada - Feitas com ligações simples;

Insaturadas - Cadeia de ligação entre carbonos dupla, tripla ou ambas.

Exemplos de cadeia homogênea insaturada normal:

Cadeia Homogênea Insaturada Normal

Cadeia Homogênea saturada ramificada:

Cadeia Homogênea Saturada

Cadeias Fechadas

Em formato de anel, elas são fechadas ou alicíclicas, como um círculo fechado. Elas também se subdividem em Alicíclicas e Aromáticas.

  • Alicíclicas: Não há anel benzênico e podem se ligar a quantos carbonos quiser;
  • Homocíclicas: Só há átomos de carbono;
  • Heterocíclicas: Possui ao menos um átomo diferente de carbono e hidrogênio entre átomo.

Saturação

  • Saturadas: Possui ligação simples;
  • Insaturada: Possui ligação dupla tripla ou ambas.

Aromáticas

  • Mononucleares: Cadeias de carbono com apenas um anel benzênico
  • Polinucleares: Mais de um anel benzênico, e se subdividem em núcleos isolados (anéis aromáticos separados), núcleos condensados (possui outras cadeias agregadas ao anel aromático) e cadeia mista (diferentes cadeias carbônicas).

Hidrocarbonetos

Hidrocarbonetos são compostos formados somente por hidrogênio e carbono e se dividem em Alcanos, Alcenos, Alcinos e Cicloalcenos.

  • Alcanos - Cadeia aberta e ligação carbônica simples, acrílicos e saturados.
  • Alcenos - Cadeia aberta de ligação dupla única e insaturada.
  • Alcinos - De cadeia aberta com única ligação tripla e insaturada.
  • Alcadileno - Insarado, de duas ligações duplas entre carbonos.
  • Cicloalcenos - Cíclico (cadeia aberta) de única ligação dupla. Muito usado na fabricação de medicamentos.

A maioria dos compostos orgânicos é pouco solúvel ou insolúvel em água. Mãos sujas de graxa, por exemplo, não saem fácil com água. É preciso gasolina, um solvente orgânico para obter sucesso na limpeza.

A velocidade de reação dos compostos orgânicos é bem vagarosa. Mudar a textura do óleo (ao torna-lo margarina) só funciona por intermédio de catalizadores, para hidrogenar.

Apresentam também baixo ponto de fusão e ebulição. Veja o sal e o açúcar. Ao aquecer o açúcar, ele rapidamente derreterá, já o sal não. Por isso, o sal é inorgânico e o açúcar orgânico.

Curiosidades

Uma das referências mais antigas que se tem sobre o diamante é do século IV a.C., através de Kautilya, uma princesa que viveu na corte de Candragupta-Maurya, na Índia. Ela sugeriu que essa pedra poderia ser utilizada como pedra preciosa e como objeto de taxação por especialistas.