Il Carbonio è l’elemento chimico fondamentale per la formazione della vita e delle stelle.

Grazie alle sue capacità di stabilire legami chimici multipli con sè stesso e con altri elementi questo atomo è essenziale nelle principali reazioni chimiche che sono alla base dell’esistenza della vita sulla Terra e dell’energia prodotta dalle stelle.

CAPACITA’ DI STABILIRE
LEGAMI CHIMICI MULTIPLI

Alla base della vita 

Il Carbonio è la base della chimica organica ovvero quella branca della chimica che si occupa delle caratteristiche chimiche e fisiche delle molecole che determinano la vita.

Caratteristiche chimiche del carbonio

• Simbolo del carbonio è “C”
• Il carbonio ha numero atomico 6
• Il carbonio è un elemento non metallico (vedi posizione nella Tavola Periodica)
• Il carbonio è un elemento tetravalente e raramente bivalente
• Il carbonio è insolubile nei solventi
• Il carbonio è insapore e inodore
• Il carbonio ha caratteristiche allotropiche particolari, al punto che lo si può trovare tra i composti più morbidi, come la grafite, o tra i più duri, come il diamante
• La capacità del carbonio di formare legami multipli fa sì che in natura esistano fino a 10 milioni di composti del carbonio, alcune migliaia delle quali sono fondamentali per la vita.

Allotropico
proprietà di alcune sostanze chimiche
di esistere in diverse forme

Elettroni di valenza

Gli elettroni dei livelli più esterni sono chiamati elettroni di valenza
perché sono quelli che patecipano alla formazione dei legami

Proprietà del carbonio 

1) Possibilità di legarsi a 4 atomi diversi 

L’atomo di carbonio ha 6 protoni e 6 elettroni; due elettroni si trovano nel livello energetico più interno e quattro in quello più esterno. Per raggiungere la stabilità l’atomo di carbonio deve combinarsi con altri quattro atomi.

2) Capacità di legarsi ad altri atomi di carbonio

Gli atomi di carbonio possiedono la capacità di legarsi tra loro, formando lunghe catene o anelli di varie dimensioni.

Ciascuno di questi legami rappresenta una fonte potenziale di energia chimica che può venire liberata quando una molecola viene demolita.

Composti del carbonio 

Come detto, una delle caratteristiche peculiari del carbonio è che tale elemento può combinarsi con tutti i tipi di elementi della tavola periodica, siano essi metalli, non metalli ed elementi di transizione.

Il legame che maggiormente stabilisce il carbonio è di tipo covalente che prevede cioè la compartecipazione degli elettroni tra gli elementi affinchè il composto si determini.

In rari casi tuttavia il carbonio può stabilire dei legami ionici, come ad esempio quando nei cianuri, quando cioè si trova allo stato ibridato come atomo terminale.

Il carbonio nei composti inorganici

La tipologia di carbonio che è protagonista dei legami che determinano i composti inorganici (o le molecole inorganiche) sono quelli con numero di ossidazione = +4, il più noto dei quali è senz’altro il biossido di carbonio (CO²) detto più comunemente anidride carbonica.

Il carbonio nei composti organici

Nei composti organici invece, il carbonio, realizza la maggiore varietà di composti, grazie al carbonio con numero di ossidazione < + 4.

La particolarità di questi composti è quella di formare catene anche cicliche e di varia lunghezza, che sono alla base della costituzione di tutti i composti organici.

• Carbonio inorganico – numero di ossidazione = + 4
• Carbonio organico – numero di ossidazione < + 4

Distribuzione del carbonio

Come si evince chiaramente dalla distribuzione del carbonio nelle varie parti dell’Universo, esso è:

• il secondo elemento più abbondante nell’uomo, dopo il l’ossigeno;
• il quarto elemento più abbondante nell’atmosfera, dopo l’ossigeno, l’azoto e l’argon;
• il quarto elemento più abbondante nell’Universo, dopo l’idrogeno, l’elio e l’ossigeno.

Dove è prodotto il carbonio 

Il carbonio è prodotto all’interno delle stelle, dove i nuclei di elio vengono trasformati in carbonio. Questo processo non è potuto avvenire al momento del Big Bang perchè l’universo iniziò a raffreddarsi troppo velocemente prima che iniziasse la tripla collisione di particelle alfa di elio che determinano la formazione del carbonio.

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Autore dell’articolo: Pierpaolo Spanu