Compuestos de carbono: grafito, diamante, óxidos de carbono

El carbono encabeza el grupo IV de la Tabla Periódica. Esta posición hace del carbono un elemento de propiedades interesantísimas. En efecto, los elementos C y Si de este grupo, que se halla entre el IlI, formado casi totalmente por elementos metálicos, y el v, formado por no metales en su mayoría, se unen con facilidad al O y al H. Así, del carbono se conocen el CO y el CO2, y numerosísimas combinaciones con H, llamadas hidrocarburos, de las cuales la más sencilla es CH4 La tetravalencia del carbono es prácticamente constante en sus compuestos, siendo excepcionalí-simas otras valencias (2 y 3). Pero lo que hace del carbono un elemento del mayor interés es la propiedad de sus átomos de unirse entre ellos formando cadenas y anillos. El interés del carbono en Biología es enorme, pues las sustancias que forman la parte fundamental de la "ma-

teria viva" son compuestos del carbono.

GRAFITO Y DIAMANTE

En la misma relación mutua en que se encuentran el azufre a y el azufre 13, se hallan el grafito y el diamante. En efecto, tanto el uno como el otro están formados por carbono puro y difieren en cuanto a la forma de sus cristales y a algunas de sus propiedades físicas: color, dureza, etc.
N o es necesario insistir sobre las propiedades del diamante, pues el lector habrá visto o usará algún "brillante" legítimo en un anillo u otra joya. El uso del diamante como piedra preciosa se debe a su gran dureza y a sus propiedades ópticas. La demostración de que el diamante es una forma de carbono se hace quemando pequeños diamantes de poco valor.

En cuanto al grafito, sus propiedades son aproximadamente las de las minas de los lápices "blandos". En efecto, las minas de los lápices se hacen actualmente con grafito mezclado con otras sustancias. El grafito es de color gris oscuro; deja un trazo sobre el papel, de donde su otro nombre de "plombagina", pues el plomo participa de esa propiedad, y de ahí también su uso en los lápices. Existen yacimientos náturales de grafito. En cualquiera de sus formas el carbono es insoluble en todos los solventes comunes. El hierro líquido lo disuelve, y de ahí puede obtenerse cristalizado, en forma de pequeños diamantes que suelen usarse para cortar vidrio. Este método de preparar diamantes artificiales se debe al químico francés Henri Moissan (1852-1907).

Existen en el comercio y tienen aplicaciones en la vida diaria y en la actividad industrial numerosos "carbones" y "negros" obtenidos casi todos ellos por combustión incompleta -es decir, con cantidad insuficiente de oxígeno- de diversos productos naturales. El coque se obtiene por destilación de la hulla. Es el residuo no volátil del carbón de piedra y se usa como combustible, en metalurgia, etc.

Todos estos carbones están formados por grafito más o menos finamente dividido e impurezas, a veces en grandes proporciones, que caracterizan a cada clase de "carbón" y lo hacen utilizable para su finalidad específica.
En cuanto a los llamados carbones fósiles, tenemos la antracita, la hulla, el lignito y la turba, por orden decreciente de calidad como combustible. La destilación de la hulla, de la que diremos algo más adelante, es de gran interés industrial. En los carbones fósiles el carbono existente es también el grafito. De todas las formas del carbono que se encuentran en la naturaleza o en el comercio, la más pura es el diamante.

ÓXIDOS DEL CARBONO

Cuando se quema carbono, sea diamante, grafito o el contenido en las formas comerciales impuras de carbones, se produce principalmente CO2
Pero si la cantidad de aire que se provee al carbono cuando quema es insuficiente, se produce también CO (óxido de carbono), es decir, el CO2 formado reacciona con el e no quemado aún.

El óxido de carbono es un gas sumamente tóxico y a él se deben los accidentes que a menudo describe la prensa diaria, provocados por sistemas improvisados de calefacción mediante los braseros que se colocan en las habitaciones. En estos casos se forma CO, que, siendo un gas, se incorpora al aire y debido a su toxicidad envenena a las personas que respiran el aire viciado por la imperfecta combustión del carbón del brasero.
El CO2 se produce no sólo en la combustión completa del carbono, sino también en muchas fermentaciones industriales (de los azúcares contenidos, por ejemplo, en la uva), en la respiración del hombre, de los animales y vegetales.

Este gas es bastante soluble en agua, sobre todo a presiones superiores a la atmosférica. Este hecho es general, es decir: la solubilidad de un gas en un líquido es proporcional a la presión del gas sobre la solución.
De la solubilidad del CO2 en H2O se saca partido en una aplicación doméstica del caz: los "sifones" de agua de Seltz o, impropiamente, "sifones de soda". En efecto, el contenido de los mismos es una solución acuosa de CO2 cuya concentración es grande merced a la presión que hay en su interior, la cual se utiliza, además, para hacer salir el líquido contenido en el sifón. Las bebidas que como el champaña y la sidra hacen saltar el corcho cuando se destapan las botellas en que están contenidas, deben esa propiedad al CO2 que contienen, también "a presión".

La aplicación moderna más importante del CO2 es la fabricación del hielo seco o nieve carbónica, que no es otra cosa que caz sólido. Para fabricar este producto, tan usado hoy en el comercio de las cremas heladas, se utiliza el caz gaseoso que se obtiene como subproducto de las fermentaciones alcohólicas, o se quema carbón. Antes de su solidificación el gas es purificado. Se comienza por licuado mediante un proceso análogo al empleado para licuar el aire. Se deja luego evaporar parte de este líquido, con lo cual el resto se enfría más y se solidifica. Se cortan luego las "barras" con sierras como si se tratase de hielo común. Además de las temperaturas mucho más bajas que las que se obtienen con el hielo común, el hielo seco tiene la ventaja de transformarse directamente en gas (sublima), y, por lo tanto, no produce humedad.
 

LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS

 

La propiedad de los átomos de carbono, señalada anteriormente, de unirse entre ellos formando cadenas y anillos, da origen a una cantidad de compuestas que tienen características especiales que los hacen designar con el nombre genérico de compuestos orgánicos. Las fórmulas de estos compuestos deben ser siempre desarrolladas, ya que existen muchos casos de isomería> es decir, sustancias que poseen propiedades diferentes y tienen la misma fórmula no desarrollada, llamada fórmula molecular.

Esas sustancias, de las que se dice que son isómeras entre sí, muestran diferencias en sus propiedades, a pesar de tener la misma composición, debido a que, en sus respectivas moléculas, los mismos átomos -y en los mismos números en las diversas moléculas- están ordenados> dispuestos> en forma distinta. Es decir: atribuímos las distintas propiedades de los isómeros a una desigual arquitectura molecular. De aquí la gran importancia que tienen en los compuestos del carbono las fórmulas desarrolladas. La propiedad más general de los compuestos orgánicos es su comportamiento al ser calentados, sea en presencia, sea en ausencia de O2, En efecto, prácticamente todos son combustibles, y al ser calentados en ausencia de O2 se descomponen y llegan a dar compuestos muy sencillos. Este último hecho se describe diciendo que los compuestos orgánicos son, en su gran mayoría, termolábiles. Lo contrario de termolábil es termoestable.