Carbonio

Simbolo: C, numero atomico 6.

Elemento non metallico, noto fin dai tempi più antichi. Nel XVIII secolo Lavoisier riconobbe il carbonio come sostanza semplice, ovvero costituita da atomi dello stesso elemento chimico.

I suoi allotropi (ricordiamo che l’allotropia è la proprietà degli elementi di esistere in diverse forme; il termine deriva dal greco e significa “altro modo”) comprendono uno dei materiali più morbidi (la grafite) e uno dei più duri (il diamante); altri allotropi molto noti sono il carbonio amorfo e i fullereni. Il termine carbonio deriva dal latino carbo che significa “carbone”.

Si tratta di un elemento che possiede una notevolissima affinità con i legami chimici con atomi di altri elementi di peso atomico basso ed è presente in tutte le forme di vita organica. I suoi composti si dividono in organici e inorganici; i primi sono moltissimi perché gli atomi di carbonio possono combinarsi tra loro a formare lunghe catene o strutture ad anello. Fra i composti i più importanti vanno ricordati l’anidride carbonica (CO₂) e l’ossido di carbonio (CO), altamente tossico in quanto la sua affinità con l’emoglobina è 200 volte superiore a quella che quest’ultima ha con l’ossigeno; si forma naturalmente nelle combustioni incomplete.

Il carbonio è l’elemento con il più alto punto di fusione, praticamente 3.500 °C.

Il carbonio ha tre isotopi naturali e disponibili in natura, il ¹²C, il ¹³C e il ¹⁴C, noto anche come radiocarbonio, impiegato fra le altre cose, nella datazione di reperti archeologici antichi.

Il più importante impiego commerciale del carbonio è sicuramente quello sotto forma di idrocarburi (composti organici che contengono solamente atomi di carbonio e di idrogeno), in primis metano e petrolio. Aggiunto al ferro in basse percentuali, il carbonio viene impiegato per la produzione dell’acciaio, mentre in percentuali superiori al 2% viene usato per produrre la ghisa.

Altri utilizzi degni di nota, oltre al già citato impiego del radiocarbonio, sono quello sotto forma di grafite (usata in matite da disegno, rivestimenti refrattari dei forni, spazzole di motori elettrici), quello sotto forma di diamanti (usati soprattutto a scopo ornamentale, ma anche per altri impieghi più pratici) e quello sotto forma di carbone (come materiale adsorbente e per il riscaldamento). Grande rilevanza nell’industria rivestono le fibre di carbonio, che hanno una resistenza superiore a quella dell’acciaio, un elevato grado di resistenza alle sollecitazioni, un peso molto ridotto e una buona elasticità. Combinate con altri materiali compositi o leghe a base di titanio vengono usate per costruire parti di velivoli militari ad alte prestazioni di volo, canne da pesca, biciclette ecc.

 

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