(Português do Brasil) “Tenho direito a quatro ligações!!!”

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#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

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