Il Carbonio

Il Carbonio è l’elemento chimico fondamentale alla formazione della vita e delle stelle. Grazie alle sue capacità di stabilire legami chimici multipli con sè stesso e con altri elementi consente a questo atomo di essere essenziale nelle principali reazioni chimiche che sono alla base dell’esistenza della vita sulla Terra e dell’energia prodotta dalle stelle.

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: le molecole organiche appunto. Viceversa, la chimica inorganica è quella parte della chimica che si occupa delle caratteristiche chimiche e fisiche delle molecole inorganiche

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 dei quali sono fondamentali per la vita

LA POSIZIONE DEL CARBONIO NELLA TAVOLA PERIODICA

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 DEGLI ATOMI DI CARBONIO DI LEGARSI TRA LORO – 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.

I 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 = a +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 < a + 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.

Distribuzione del carbonio

Da 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.

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.