[:pb]“Tenho direito a quatro ligações!!!” - disse o Carbono (V.2, N.5, P.5, 2019)[:es]“Tengo derecho a cuatro enlaces!!!”

Tempo de leitura: 7 minutos

[:pb]

#acessibilidade Letra C centralizada na parte superior com quatro pontos em volta, dois na horizontal e dois na vertical. Abaixo uma representação da estrutura química de uma molécula de hexano.

Quando falamos de ‘carbono’ logo vêm à mente o grafite do lápis, o gás carbônico que exalamos pelos pulmões, o diamante do anel de brilhante, a matéria orgânica que compõe animais e árvores, os nanotubos de carbono que… NANOTUBOS DE CARBONO??!

O carbono é um dos elementos químicos mais versáteis da Tabela periódica, apresentando-se na natureza de várias formas, em estado sólido, líquido ou gasoso. Isso é facilmente verificado no petróleo, de onde é possível extrair tanto o gás de cozinha (GLP), moléculas leves com poucos átomos de carbono, como o asfalto, um sólido constituído de moléculas pesadas com muitos átomos de carbono. Por causa de suas características químicas é capaz de formar também longas correntes (cadeias) e gigantescas moléculas (arranjos supramoleculares) com milhares de átomos desse elemento. Por exemplo, o plástico que está tão presente no nosso dia-a-dia nada mais é do que várias moléculas enormes estruturadas por ligações químicas entre átomos de carbono. Não obstante, o DNA é também uma longa corrente constituída por pequenos elos (bases nitrogenadas) ligados por meio de átomos de carbono, ressaltando-se que essas bases, por sua vez, são constituídas também por átomos de outros elementos, como oxigênio e nitrogênio. Embora façam ligações com átomos de outra natureza, quando formam estruturas compostas apenas por carbonos (substâncias simples), eles se organizam em arranjos geométricos de várias formas. Sem sombra de dúvida, o carbono é um elemento muito especial e sua habilidade polimórfica ganha um nome exclusivo: os cientistas chamam de Alotropia.

Os átomos de carbono “têm direito” a fazer quatro ligações com outros átomos, podendo ser de carbono ou de outros elementos compatíveis. Em muitos casos fazem ligações duplas, triplas ou até mesmo formam ciclos e anéis, dando origem a materiais com propriedades muito diferentes entre si. Essa diversidade pode ser claramente observada ao se comparar o diamante, uma grande estrutura tridimensional formada por pequenos tetraedros, ao grafite, formado por folhas planas estruturadas por hexágonos de átomos de carbonos ligados, expressando, desta forma, sua habilidade de Alotropia.

#acessibilidade Da esquerda para a direita: na parte superior, representações esquemáticas das estruturas químicas do grafite e do diamante em que os átomos são bolas pretas e as ligações são linhas conectando os átomos. Na parte inferior, bastões de grafite e uma gema de diamante.

Com efeito, descobriu-se recentemente uma nova forma alotrópica do carbono muito peculiar e interessante, os nanotubos de carbono (NTC). Isso mesmo! São tubos muito, muito, muito pequenos, compostos apenas por átomos de carbono. O mais interessante desta nova estrutura carbonácea são suas características, pois esses tubos conseguem conduzir eletricidade e calor muito bem. Comparado aos metais que também possuem essas propriedades, os NTCs apresentam grandes vantagens, por exemplo, são mais leves que os metais e, na maioria das vezes, tem maior superfície de contato. Além disso, o fato de serem muito pequenos, tamanho de escala nanométrica (1 nanômetro = 0,000000001 metro), faz deles muito promissores para sua utilização em nanotecnologia. Alguns cientistas já estão construindo robôs (dispositivos eletrônicos) nanométricos constituídos por NTCs. Pesquisadores na área da medicina já estão estudando nanosondas biológicas compostas por nanotubos de carbono para fins de identificação e tratamento de doenças. Com isso, a descoberta e as aplicações dos nanotubos são uma grande revolução nos materiais de carbono e também na ciência dos materiais.

#acessibilidade Da esquerda para a direita: representação das estruturas dos materiais fulereno, nanotubos de carbono e grafeno.

Contudo, ainda há muitos estudos a serem feitos e novas descobertas pela frente, pois a quantidade de estudos a respeito desse material aumenta cada vez mais a cada ano. Por fim, vale ressaltar que existem outras formas alotrópicas do carbono além daquelas citadas aqui que também são muito interessantes e que possuem propriedades bem diferentes, por exemplo, o grafeno e o fulereno. Toda a versatilidade deste elemento químico torna possível um grande número de aplicações de suas formas alotrópicas e, também, a consolidação de uma grande área do conhecimento científico, a ciência do Carbono.

Fontes:

Fonte da imagem destacada: Internet.

ATKINS, P. W., JONES, L., Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente, 5ª edição, Editora Bookman, 2011.

Para saber mais:

https://www.youtube.com/watch?v=tZJzKz5Z8kw

https://deepcarbon.net/dco/deep-carbon-science

Outros divulgadores:

https://pt-br.facebook.com/cienciausp/

https://www.youtube.com/watch?v=FgEZpX3n5mo

https://twitter.com/materialsciencj

[:es]

#accesibilidad Letra C centrada en la parte superior con cuatro puntos a su alrededor, dos horizontalmente y dos verticalmente. A continuación se muestra una representación de la estructura química de una molécula de hexano.

Cuando hablamos del ‘carbono’ pronto viene a la mente el grafito del lápiz, el gas carbónico que exhalamos por los pulmones, el diamante del anillo de brillante, la materia orgánica que compone animales y árboles, los nanotubos de carbono que… ¡¿NANOTUBOS DE CARBONO?!

El carbono es uno de los elementos químicos más versátiles de la Tabla periódica, presentándose en la naturaleza de varias formas, en estado sólido, líquido o gaseoso. Esto es fácilmente comprobado en el petróleo, de donde es posible extraer tanto el gas de cocina (GLP), moléculas ligeras con pocos átomos de carbono, como el asfalto, un sólido constituido de moléculas pesadas con muchos átomos de carbono. Debido a sus características químicas es capaz de formar también largas cadenas y gigantescas moléculas (arreglos supramoleculares) con miles de átomos de ese elemento. Por ejemplo, el plástico que está tan presente en nuestro día a día no es más que varias moléculas enormes estructuradas por enlaces químicos entre átomos de carbono. No obstante, el ADN es también una larga corriente constituida por pequeños eslabones (bases nitrogenadas) ligados por medio de átomos de carbono, resaltando que esas bases, a su vez, están constituidas también por átomos de otros elementos, como oxígeno y nitrógeno. Aunque formen enlaces con átomos de otra naturaleza, cuando forman estructuras compuestas sólo por carbonos (sustancias simples) se organizan en arreglos geométricos de varias formas. Sin lugar a dudas, el carbono es un elemento muy especial y su habilidad polimórfica gana un nombre exclusivo: los científicos la llaman de Alotropía.

Los átomos de carbono “tienen el derecho” de hacer cuatro conexiones con otros átomos, pudiendo ser de carbono o de otros elementos compatibles. En muchos casos hacen conexiones dobles, triples o incluso forman ciclos y anillos, dando origen a materiales con propiedades muy diferentes entre sí. Esta diversidad puede ser claramente observada al comparar el diamante, una gran estructura tridimensional formada por pequeños tetraedros, al grafito, formado por hojas planas estructuradas por hexágonos de átomos de carbonos conectados, expresando de esta forma su habilidad de Alotropía.

#accesibilidad De izquierda a derecha: en la parte superior, representaciones esquemáticas de las estructuras químicas del grafito y el diamante donde los átomos son bolas negras y los enlaces son líneas que conectan los átomos. En la parte inferior, palos de grafito y una gema de diamante.

En efecto, se descubrió recientemente una nueva forma alotrópica del carbono muy peculiar e interesante, los nanotubos de carbono (NTC). ¡Eso mismo! Son tubos muy, muy, muy pequeños, compuestos sólo por átomos de carbono. Lo más interesante de esta nueva estructura carbonácea son sus características, pues estos tubos logran conducir muy bien electricidad y calor. En comparación con los metales que también poseen estas propiedades, los NTC presentan grandes ventajas, por ejemplo, son más leves que los metales y la mayoría de las veces tienen mayor superficie de contacto. Además, el hecho de ser muy pequeños, tamaño de escala nanométrica (1 nanometro = 0,000000001 metro), hace de ellos muy prometedores para su utilización en nanotecnología. Algunos científicos ya están construyendo robots (dispositivos electrónicos) nanométricos constituidos por NTC. Investigadores en el área de la medicina ya están estudiando nanosondas biológicas compuestas por nanotubos de carbono para fines de identificación y tratamiento de enfermedades. Con ello, el descubrimiento y las aplicaciones de los nanotubos son una gran revolución en los materiales de carbono y también en la ciencia de los materiales.

#accesibilidad De izquierda a derecha: representación de las estructuras de materiales fullerenos, nanotubos de carbono y grafeno.

Sin embargo, todavía hay muchos estudios que deben ser realizados y nuevos descubrimientos por delante, pues la cantidad de estudios acerca de ese material aumenta más cada año. Por último, vale resaltar que existen otras formas alotrópicas del carbono además de aquellas citadas aquí que también son muy interesantes y que poseen propiedades bien diferentes, por ejemplo, el grafeno y el fulereno. Toda la versatilidad de este elemento químico hace posible un gran número de aplicaciones de sus formas alotrópicas y, también, la consolidación de una gran área del conocimiento científico, la ciencia del Carbono.

Fuentes:

Fuente de la imagen destacada: Internet.