Carlos Guerrero Rivera: FORMAS ALOTRÓPICAS DEL CARBONO Y SU ESTRUCTURA.

A) DIAMANTE.
El diamante es uno de los alótropos del carbono mejor conocidos, cuya dureza y alta dispersión de la luz lo hacen útil para aplicaciones industriales y joyería. El diamante es el mineral natural más duro conocido, lo que lo convierte en un abrasivo excelente y le permite mantener su pulido y lustre extremadamente bien. No se conocen sustancias naturales que puedan rayar, o cortar, un diamante.
Cada átomo de carbono en un diamante está unido covalentemente a otros cuatro átomos de carbono, dispuestos en un tetraedro. Estos tetraedros, juntos, forman una red tridimenional de anillos de carbono de seis miembros (similar al ciclohexano), en la conformación de silla, permitiendo que haya tensión de ángulo de enlace de cero. Esta red estable de enlaces covalentes y anillos hexagonales es la razón de que el diamante sea increíblemente duro.

B) GRAFITO.

El grafito es uno de los alótropos más comunes del carbono. A diferencia del diamante, el grafito es un conductor eléctrico, y puede ser usado, por ejemplo, como material en los electrodos de una lámpara de arco eléctrico. El polvo de grafito es usado como un lubricante seco.

En sus formas sintéticas vítreas puras (isotrópicas), el grafito pirolítico y la fibra de carbono, el grafito es un material extremadamente fuerte, resistente al calor (hasta 3000 °C), usado en escudos térmicos para las narices de los misiles, motores de cohetes sólidos, reactores de alta temperatura, zapatas de freno, y escobillas de motores eléctricos.

Densidad: su gravedad espcífica es 2,3, lo que lo hace más ligero que el diamante, es ligeramente más reactivo que el diamante.

C) LONSDALEITA.

La lonsdaleíta es un alótropo hexagonal del alótropo de carbono diamante, que se cree se forma a partir del grafito presente en los meteoritos al impactar sobre la Tierra. El gran calor y tensión del impacto transforman el grafito en diamante, pero reteniendo la estructura cristalina hexagonal del grafito. El diamante hexagonal ha sido sintetizado en el laboratorio, mediante compresión y calentamiento del grafito, tanto mediante el uso de una prensa estática, o usando explosivos.

D) BUCKMINSTERFULERENOS

Los buckminsterfulerenos, fueron descubiertos en 1985, en condiciones deliberadamente creadas en el laboratorio, por un equipo de científicos de la Rice University y la University of Sussex.

los fulerenos fueron objeto de estudio por su potencial uso médico - al unir a antibióticos específicos a la estructura para apuntar a bacterias resistentes e incluso apuntar a ciertas células de cáncer, tales como el melanoma.

Los fullerenos son la tercera forma más estable del carbono, tras el diamante y el grafito.

E) NANOESPUMA DE CARBONO.

La nanoespuma de carbono es el quinto alótropo conocido del carbono, descubierto en 1997.

Consiste de un ensamblado de cúmulos de baja densidad de átomos de carbono, mantenidos en una red tridimensional difusa.

Cada cúmulo es de aproximadamente 6 nm de ancho, y consiste de aproximadamente 4000 átomos de carbono, unidos en hojas similares a las del grafito, que tienen una curvatura negativa por la inclusión de heptágonos en el esquema regular hexagonal. Esto es el opuesto de lo que pasa en el caso de los buckminsterfulerenos, en el que las hojas de carbono reciben una curvatura positiva por la inclusión de pentágonos.

La nanoespuma de carbono es un mal conductor eléctrico.

F) CARBONO ACETILÉNICO LINEAL.

El carbono acetilénico lineal , también llamado carbino, es un alótropo del carbono que tiene la estructuraquímica5 -(C≡C)n- como una cadena repetitiva.

G) CARBONO AMORFO.

El carbono amorfo es el nombre usado para el carbono que no tiene una estructura cristalina. Como con todos los materiales vítreos, puede presentarse algún orden de corto alcance, pero no hay patrones de largo alcance de las posiciones atómicas.

El carbón y el hollín o negro de carbón son llamados informalmente carbono amorfo. Sin embargo, son productos de la pirólisis, que no produce carbono amorfo verdadero bajo condiciones normales. La industria del carbón divide al carbón en varios grados, dependiendo de la cantidad de carbono presente en la muestra, comparada con la cantidad de impurezas. El grado más alto, antracita, es aproximadamente 90 por ciento carbono y 10% otros elementos.

H) NANOTUBO DE CARBONO.

Los nanotubos de carbono, también llamados buckytubos, son moléculas de carbono cilíndricas con propiedades novedosas que las hacen potencialmente muy útiles en una amplia variedad de aplicaciones (nanoelectrónica, óptica, aplicaciones de materiales, etc.). Exhiben propiedades extraordinarias de resistencia, propiedades eléctricas únicas, y son eficientes conductores del calor. También han sido sintetizados nanotubos inorgánicos. Los nanotubos poseen una forma cilíndrica, generalmente con un extremo tapado con un hemisferio de una estructura de buckybola.

I) CARBONO VÍTREO.

El carbono vítreo es una clase de carbono no grafitizante, que es usado ampliamente como material para electrodos en electroquímica, así como en crisoles de alta temperatura, y como componente de algunos dispositivos prostéticos.

La preparación de carbono vítreo implica someter a los precursores orgánicos a una serie de tratamientos térmicos a temperaturas hasta de 3000 °C. A diferencia de muchos carbonos no grafitizantes, son impermeables a los gases, y son extremadamente inertes químicamente, especialmente aquellos preparados a muy altas temperaturas. Se ha demostrado que las velocidades de oxidación de ciertos carbonos vítreos en oxígeno, dióxido de carbono, o vapor de agua, son menores que las de cualquier otro carbono. También son altamente resistentes al ataque por ácidos.

En consecuencia, mientras el grafito normal es reducido a un polvo por una mezcla de ácido sulfúrico y ácido nítrico a temperatura ambiente, el carbono vítreo no es afectado por tal tratamiento, incluso después de varios meses.