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9 fatos essenciais sobre o carbono

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Você conhece bem a tabela periódica? Nossa série The Elements explora os blocos de construção fundamentais do universo observável - e sua relevância para sua vida - um por um.


Pode ser brilhante e difícil. Pode ser macio e escamoso. Pode parecer uma bola de futebol. O carbono é a espinha dorsal de todos os seres vivos - e ainda assim pode causar o fim da vida na Terra como a conhecemos. Como um pedaço de carvão e um diamante brilhante podem ser compostos do mesmo material? Aqui estão oito coisas que você provavelmente não sabia sobre o carbono.

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1. É A 'FITA DA VIDA'.

Está em todos os seres vivos e em alguns mortos. 'A água pode ser o solvente do universo', escreve Natalie Angier em sua introdução clássica à ciência,O cânone, 'mas o carbono é a fita adesiva da vida.' Não é apenas fita adesiva de carbono, é um inferno de fita adesiva. Ele liga átomos uns aos outros, formando humanos, animais, plantas e rochas. Se brincarmos com ele, podemos transformá-lo em plásticos, tintas e todos os tipos de produtos químicos.

2. É UM DOS ELEMENTOS MAIS ABUNDANTES DO UNIVERSO.

Ele fica bem no topo da tabela periódica, encaixado entre o boro e o nitrogênio. Número atômico 6, sinal químico C. Seis prótons, seis nêutrons, seis elétrons. É o quarto elemento mais abundante no universo, depois do hidrogênio, hélio e oxigênio, e o 15º na crosta terrestre. Embora se acredite que seus primos mais velhos, hidrogênio e hélio, tenham se formado durante o tumulto do Big Bang, acredita-se que o carbono se origine de um acúmulo de partículas alfa em explosões de supernova, um processo denominado nucleossíntese de supernova.


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3. É NOMEADO DEPOIS DO CARVÃO.

Embora os humanos tenham conhecido o carbono como carvão e - após a queima - fuligem por milhares de anos, foi Antoine Lavoisier quem, em 1772, mostrou que se tratava de uma entidade química única. Lavoisier usou um instrumento que focalizou os raios do Sol usando lentes que tinham um diâmetro de cerca de um metro. Ele usou o aparelho, chamado de forno solar, para queimar um diamante em uma jarra de vidro. Ao analisar o resíduo encontrado no frasco, ele foi capaz de mostrar que o diamante era composto apenas de carbono. Lavoisier o listou pela primeira vez como um elemento em seu livro didáticoTratado Elementar de Química, publicado em 1789. O nome carbono deriva do idioma francêscarvão, ou carvão.

4. ADORA SE LIGAR.

Ele pode formar quatro ligações, o que faz com muitos outros elementos, criando centenas de milhares de compostos, alguns dos quais usamos diariamente. (Plásticos! Drogas! Gasolina!) Mais importante, essas ligações são fortes e flexíveis.

5. APROXIMADAMENTE 20% DO SEU CORPO É CARBONO.

May Nyman, professor de química inorgânica da Oregon State University em Corvallis, Oregon, disse à Rádio Trini que o carbono tem um alcance quase inacreditável. “Ele forma todas as formas de vida, e no número de substâncias que produz, as gorduras, os açúcares, há uma diversidade enorme”, diz ela. Forma cadeias e anéis, em um processo que os químicos chamam de catenação. Cada ser vivo é construído sobre uma espinha dorsal de carbono (com nitrogênio, hidrogênio, oxigênio e outros elementos). Portanto, os animais, as plantas, todas as células vivas e, claro, os humanos são um produto da catenação. Nossos corpos são 18,5% de carbono, em peso.

E, no entanto, também pode ser inorgânico, diz Nyman. Ele se associa ao oxigênio e outras substâncias para formar grandes partes do mundo inanimado, como rochas e minerais.

6. DESCOBRIMOS DUAS NOVAS FORMAS DE TI SÓ RECENTEMENTE.

O carbono é encontrado em quatro formas principais: grafite, diamantes, fulerenos e grafeno. “A estrutura controla as propriedades do carbono”, diz Nyman. O grafite ('a pedra de escrever') é feito de folhas de carbono frouxamente conectadas formadas como tela de galinheiro. Desenhar algo na verdade é apenas arranhar camadas de grafite no papel. Os diamantes, em contraste, são interligados tridimensionalmente. Essas ligações excepcionalmente fortes só podem ser quebradas por uma grande quantidade de energia. Como os diamantes têm muitas dessas ligações, isso os torna a substância mais dura da Terra.

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Fulerenos foram descobertos em 1985 quando um grupo de cientistas explodiu grafite com um laser e o gás de carbono resultante condensou em moléculas esféricas até então desconhecidas com 60 e 70 átomos. Eles foram nomeados em homenagem a Buckminster Fuller, o inventor excêntrico que criou domos geodésicos com esta composição semelhante a uma bola de futebol. Robert Curl, Harold Kroto e Richard Smalley ganharam o Prêmio Nobel de Química em 1996 pela descoberta dessa nova forma de carbono.

O membro mais jovem da família do carbono é o grafeno, encontrado por acaso em 2004 por Andre Geim e Kostya Novoselov em uma pesquisa improvisada. Os cientistas usaram fita adesiva - sim, realmente - para levantar folhas de carbono com um átomo de espessura de um pedaço de grafite. O novo material é extremamente fino e forte. O resultado: o Prêmio Nobel de Física em 2010.

7. OS DIAMANTES NÃO SÃO CHAMADOS 'GELO' POR CAUSA DE SUA APARÊNCIA.

Os diamantes são chamados de 'gelo' porque sua capacidade de transportar calor os torna frios ao toque - não por causa de sua aparência. Isso os torna ideais para uso como dissipadores de calor em microchips. (Diamantes sintéticos são usados ​​principalmente.) Novamente, a estrutura tridimensional dos diamantes entra em jogo. O calor é transformado em vibrações reticuladas, responsáveis ​​pela alta condutividade térmica dos diamantes.

8. ISSO AJUDA A DETERMINAR A IDADE DOS ARTEFATOS - E PROVAR QUE ALGUNS DELES FALAM.

O cientista americano Willard F. Libby ganhou o Prêmio Nobel de Química em 1960 por desenvolver um método para datar relíquias por meio da análise da quantidade de uma subespécie radioativa de carbono contido nelas. A datação por radiocarbono ou C14 mede a decomposição de uma forma radioativa de carbono, C14, que se acumula nos seres vivos. Ele pode ser usado para objetos com até 50.000 anos. A datação por carbono ajuda a determinar a idade de Ötzi, o Homem de Gelo, um cadáver de 5300 anos encontrado congelado nos Alpes. Também estabeleceu que a Távola Redonda de Lancelot na Catedral de Winchester foi feita centenas de anos depois da suposta Era Arturiana.

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9. MUITO DISSO ESTÁ MUDANDO NOSSO MUNDO.

O dióxido de carbono (CO2) é uma parte importante de um cobertor gasoso que envolve nosso planeta, tornando-o quente o suficiente para sustentar a vida. Mas a queima de combustíveis fósseis - que são construídos sobre uma espinha dorsal de carbono - libera mais dióxido de carbono, que está diretamente ligado ao aquecimento global. Uma série de maneiras de remover e armazenar dióxido de carbono foram propostas, incluindo bioenergia com captura e armazenamento de carbono, que envolve o plantio de grandes árvores, colheita e queima para gerar eletricidade e captura de CO2 criado no processo e armazenamento subterrâneo . Outra abordagem que está sendo discutida é tornar os oceanos artificialmente mais alcalinos para permitir que eles retenham mais CO2. As florestas são sumidouros naturais de carbono, porque as árvores capturam CO2 durante a fotossíntese, mas a atividade humana nessas florestas neutraliza e supera quaisquer ganhos de captura de CO2 que possamos obter. Em suma, ainda não temos uma solução para a superabundância de C02 que criamos na atmosfera.