Las 3 variedades alotrópicas del carbono (Cuestionario)

Las 3 variedades alotrópicas del carbono (Cuestionario)

6 febrero, 2017 0 By Ensambledeideas
  1. Lean el siguiente texto (Extraído de Ciencias Naturales de Valeria Berler y otros, de editorial Estrada) acerca de las formas alotrópicas del carbono:

Las variedades alotrópicas del carbono

El carbono es un elemento no metálico muy difundido en la naturaleza, por la gran cantidad de compuestos que forma. (…) Presenta particularidades al formar sustancias simples, dado que produ­ce tres variedades de ellas. Las variedades del carbono son el grafito, el diamante y el fullereno. Aunque las tres están compuestas únicamente por el elemento carbono, cada una de ellas posee propiedades físicas muy diferentes.

El grafito es un material sólido, bastante blando, opaco, de color negro grisáceo y buen conductor de la electricidad, que suele utilizarse, entre otras aplicaciones, para fa­bricar las minas de los lápices. En el grafito, los átomos de carbono se encuentran ubica­dos en disposición hexagonal, en configura­ciones de seis átomos, donde cada uno de ellos ocupa un vértice. Las configuraciones hexagonales se ubican unas junto a otras formando láminas o capas superpuestas: esas capas son las que se depositan sobre el papel cuando escribimos con un lápiz.

(Extraído de Ciencias Naturales (de Valeria Berler y otros), de editorial Estrada
Podemos encontrar grafito en el interior de los lápices.

Diamante

El diamante es el sólido de mayor dure­za en la naturaleza. Es transparente y puede tener distintos colores, según la variedad. Se caracteriza por su brillo, que, sumado a su rareza, lo convierte en un material muy va­lioso en joyería. A diferencia del grafito, el diamante no conduce la electricidad. En el diamante, los átomos de carbono también se encuentran ubicados en los vértices de un hexágono, pero, a diferencia de la distri­bución que tienen en el grafito, los hexágo­nos no se disponen uno junto al otro, sino formando estructuras espaciales más complejas.

(Extraído de Ciencias Naturales (de Valeria Berler y otros), de editorial Estrada

Las diferencias entre el grafito y el dia­mante permiten comprender que, en Quí­mica, no basta con conocer la composición química de una sustancia (es decir, el tipo y la cantidad de los átomos que la forman), que, muchas veces, es importante conocer la forma en que los átomos están dispuestos en el espacio.

(Extraído de Ciencias Naturales (de Valeria Berler y otros), de editorial Estrada
Diamante.

Grafeno o fullereno

Hasta no hace mucho tiempo, se consideraba que las únicas variedades alotrópicas del carbono eran el grafito y el diamante. Sin embargo, El fullereno posee superconductividad, es decir que es capaz de conducir la electricidad sin ofrecer resistencia, a bajas temperaturas. Además, se estudia, con bastante éxito, su uso en la fabricación de medicamentos, que podrían aplicarse en el tratamiento de determinadas enfermedades.

Sin embargo, lo más llamativo del fullereno es su configuración: está compuesto por unos 60 átomos de carbono, dispuestos en los vértices de una forma geométrica cerrada, muy similar a una pelota de fútbol. Por eso también se lo conoce con el nombre de futboleno.

(Extraído de Ciencias Naturales (de Valeria Berler y otros), de editorial Estrada
El grafeno, una de las variedades alotrópicas del carbono.
Modelo del grafeno.

Características del grafeno

En 1985, se descubrió esa nueva variedad, el fullereno o grafeno, una sustancia de color amarillo que se vuelve roja cuando se la disuelve en benceno. El grafeno es un material cuya importancia tecnológica crece cada día más. Las características que lo hacen tan importante son:

– Tiene una elevada dureza (similar a la del diamante), alta flexibilidad y una gran transparencia. El hecho de que presente estas características permite que se creen productos electrónicos capaces de ser doblados  (tales como pantallas de tv y celulares).

– Es útil para la fabricación de paneles solares, pues genera electricidad por exposición a la luz del Sol.

– Es casi 200 veces más resistente que el acero, por lo que es altamente resistente a la tracción. Imagínate que si ataras una tela hecha de grafeno, de tan sólo 1 átomo de espesor (¡Sí! ¡Tan finito como eso!), a cuatro barras por las puntas (como si estuvieses armando un toldo) y pusieras un gato (o cualquier animalito de peso similar) en el centro, éste quedaría sostenido por la tela sin problemas y, como la tela es demasiado fina como para poder verla, ¡parecería que nuestro hipotético gato levitara! 

– Tiene mejor conductividad eléctrica y térmica que los metales.
Corresponde a capas individuales de átomos de carbono que forman un patrón hexagonal, como si de panales de abejas se tratase. Esto permitr que el grafeno sea la unidad estructural de otras sustancias de las que hemos hablando antes en ENSAMBLEDEIDEAS.com como los nanotubos de carbono.

Nanotubos de carbono.

Actividades en base al texto.

  1. Realicen un cuadro en el que se resuma de manera clara las variedades alotrópicas del carbono.
  2. Propongan una definición válida de variedades alotrópicas del carbono y escríbanla en sus carpetas.
  3. Investiguen si existen variedades de otros elementos y, si existiesen, menciónenlas en sus carpetas.
  4. Respondan las siguientes preguntas: ¿A qué se debe que las tres variedades del carbono poseen caracteres organolépticos diferentes?¿Basta, en algunos casos, con saber la composición química de una sustancia para reconocerla entre otras? ¿Qué se necesita conocer para diferenciar las alotropías de un elemento?

Más información

El siguiente video expone las particularidades del grafeno (en inglés), una de las variedades alotrópicas del carbono:

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