O C é o elemento básico da construção da vida. C está presente nos compostos orgânicos (aqueles presentes ou formados pelos organismos vivos) e nos inorgânicos, como grafite e diamante. C combina-se e é química e biologicamente ligado aos ciclos do O e H para formar os compostos da vida. CO2 é o composto orgânico de C mais abundante na atmosfera, mas compostos orgânicos como Ch2 ocorrem em menor quantidade. Parte do ciclo do C é inorgânica, e, os compostos não dependem das atividades biológicas. O CO2 é solúvel em água, sendo trocado entre a atmosfera e a hidrosfera por processo de difusão. Na ausência de outras fontes, a difusão de CO2 continua em um outro sentido até o estabelecimento de um equilíbrio entre a quantidade de CO2 na atmosfera acima da água e a quantidade de CO2 na água. Co2 entra nos ciclos biológicos por meio da fotossíntese, e, a síntese de compostos orgânicos constituídos de C, H, O, a partir de CO2 e água, e energia proveniente da luz.
Carbono deixa a biota através da respiração. Processo pelo qual os compostos orgânicos são quebrados, liberando CO2, ou seja, C inorgânico, CO2 e HCO3- são convertidos em C orgânico pela fotossíntese, CO2 é retirado pelas plantas na terra e nos processos com o auxílio da luz solar, através da fotossíntese. Os organismos vivos usam esse C e o devolvem pelo processo inverso: o da respiração, decomposição e oxidação dos organismos vivos. Parte desse C é enterrado dando origem aos combustíveis fósseis. Quando o carvão (ou petróleo) é retirado e queimado, o C que está sendo liberado (na forma de CO2) pode ter sido parte do DNA de um dinossauro, o qual em breve pode fazer parte de uma célula animal ou vegetal.
Praticamente todo o C armazenado na crosta terrestre está presente nas rochas sedimentares, particularmente como carbonatos. As conchas dos organismos marinhos são constituídas de CaCO3 que esses organismos retiram da água do mar. Quando da morte desses, as conchas dissolvem-se ou incorporam-se aos sedimentos marinhos, formando, por sua vez, mais rochas sedimentares. O processo, de bilhões de anos, retirou a maioria do CO2 da atmosfera primitiva da Terra, armazenando-o nas rochas. Os oceanos, segundo maior reservatório de CO2, em C dissolvido e sedimentado, têm cerca de 55 vezes mais quantidade de CO2 que a da atmosfera. Os solos têm 2 vezes mais que a atmosfera, as plantas terrestres têm aproximadamente à da atmosfera.
A formação dos sedimentos tectônicos contendo CO2 e a subseqüente reciclagem e decomposição nos processos tectônicos têm um tempo de residência de cerca de milhares de anos. A transformação do C presente nos organismos vivos por sedimentação e intemperismo envolve uma escala de tempo similar, embora as magnitudes sejam menores que para os carbonatos. Contudo, tais fluxos naturais estão sendo superados em muito pela quantidade de C que retorna à atmosfera pela queima dos combustíveis fósseis. Esta é a maior perturbação ao ambiente global causada pelo homem. Há ainda o desflorestamento e outras mudanças no uso da terra. Como resultado dessas perturbações, a (CO2)atm foi de 288 ppm, em 1850, para além de 350 ppm, em 1990. O aumento representa cerca de 50% do total de C que entra na atmosfera. A queima de combustíveis fósseis libera para a atmosfera 5 - 6 bilhões de m³ de C/ano, mas só são medidos cerca de 3. De 2 - 3 unidades são "perdidas". Algumas plantas terrestres podem ter respondido ao aumento do (CO2)atm, elevando sua capacidade de fotossíntese.
Cerca de 99,9% de todo o C da Terra está armazenado em rochas, como CaCO3 insolúvel ou proveniente da sedimentação da matéria orgânica. Em última instância, o CO2 extra, proveniente da queima dos combustíveis fósseis, precisa retornar à crosta. A taxa de remoção de C dos oceanos e, em última instância, da atmosfera depende do intemperismo das rochas da crosta para liberar íons metálicos como Ca+2, que formam os carbonatos insolúveis. O aumento do intemperismo deveria responder à variação da temperatura global, pois a maioria das reações químicas é acelerada como o aumento da temperatura. A presença da vida pode, portanto, acelerar o intemperismo devido ao aumento da acidez dos solos devido, por sua vez, ao aumento de CO2 e aos ácidos húmicos produzidos quando da decomposição das plantas. As raízes das plantas também facilitam a destruição física das rochas. Assim, a temperatura global pode estar ligada ao ciclo do C. Adeptos da hipótese Gaia sugerem que a vida na terra exerce controle deliberado sobre a composição da atmosfera, mantendo a temperatura adequada.
Durante o verão, as florestas realizam mais fotossíntese, reduzindo a concentração de CO2. No inverno, o metabolismo da biota libera CO2.
Sua grande importância consiste no fato dele contribuir com aproximadamente 80% do total de CO2 trocado entre a parte sólida da Terra e a atmosfera. A troca ocorre há meio bilhão de anos. CO2 atmosférico dissolve-se na água da chuva, produzindo H2CO3. Essa solução ácida, nas águas superficiais ou subterrâneas, facilita a erosão das rochas silicatadas (Si é o elemento mais abundante da crosta terrestre). Entre outros produtos, o intemperismo e a erosão provocam a liberação dos íons Ca2+ e HCO3-, que podem ser lixiviados para os oceanos. Os organismos marinhos ingerem Ca2+ e HCO3- e os usam para construção de suas conchas carbonatadas. Quando esses organismos morrem, as conchas depositam-se, acumulando-se como sedimentos ricos em carbonatos. Esse sedimento de fundo, participando do ciclo tectônico, pode migrar para uma zona cuja pressão e calor fundem parcialmente os carbonatos. A formação desse magma libera CO2 que escapa para a atmosfera pelos vulcões. Aí, pode combinar-se novamente com a água da chuva, completando o ciclo.
O ciclo do carbonato-silicato contribui para a estabilidade da temperatura atmosférica. Exemplo: se uma mudança climática aumenta a temperatura do oceano, a taxa de evaporação de água para a atmosfera aumenta e, conseqüentemente, a quantidade de chuva. Aumentando-se as precipitações, aumenta-se o intemperismo, e assim, o fluxo de Ca2+ e HCO3- para o mar. Os organismos marinhos retiram esses íons da água e quando morrem contribuem para os grandes estoques de C dos sedimentos marinhos. O resulto líquido é a remoção do CO2 atmosférico. Assim, uma menor quantidade da energia emitida pela superfície terrestre é aprisionada e a atmosfera resfria-se, completando o ciclo de contribuição negativa para o aumento da temperatura da atmosfera.
Cadeias de átomos de carbono, ligado uns aos outros, são características das moléculas orgânicas. A glicose, por exemplo, é constituída por uma cadeia de seis átomos de carbono, em torno da qual se arranjam seis átomos de oxigênio e doze de hidrogênio (C6h62O6).
Em uma teia alimentar, são os produtores que originam as substâncias orgânicas. Os consumidores e decompositores apenas transformam a matéria orgânica obtida do nível trófico anterior.
São os produtores, portanto, que retiram carbono do reservatório abiótico e o introduzem no meio biótico. É do CO2 (gás carbônico ou dióxido de carbono) que o carbono é retirado, através principalmente da fotossíntese, sendo então incorporado às substâncias orgânicas. Esse processo é denominado fixação de CO2.
Ficar incorporado aos tecidos vivos, constituindo estruturas ou participando de processos bioquímicos. O carbono pode, assim, passar de um nível trófico para o seguinte;
Retornar ao meio físico na forma de CO2, quando a substância orgânica é utilizada como fonte de energia na respiração aeróbia de produtores, consumidores e decompositores.
Note que as duas possibilidades acima ocorrem, simultaneamente, em cada ser vivo. Após sua morte, os tecidos serão lentamente decompostos, liberando-se assim o carbono remanescente.
Em certas condições a matéria orgânica pode ficar protegida da ação dos decompositores, sofrendo então lentas transformações químicas. Assim se originaram os depósitos de carvão e petróleo. Quando queimados, esses combustíveis fósseis liberam CO2, devolvendo à atmosfera átomos de carbono que há milhões de anos compunham tecidos vivos.
Fonte: www.coladaweb.com
O carbono é o elemento fundamental na constituição das moléculas orgânicas. O carbono utilizado primariamente pelos seres vivos está presente no ambiente, combinado ao oxigênio e formando as moléculas de gás carbônico presentes na atmosfera ou dissolvidas nas águas dos mares, rios e lagos.
O carbono passa a fazer parte da biomassa através do processo da fotossíntese. Os seres fotossintetizantes incorporam o gás carbônico atmosférico, transformando-se em moléculas orgânicas. O Ciclo do Carbono é o seguinte:
O carbono é absorvido pelas plantas. Uma vez incorporado às moléculas orgânicas dos produtores, poderá seguir dois caminhos: ou será liberado novamente para a atmosfera na forma de CO2, como resultado da degradação das moléculas orgânicas no processo respiratório, ou será transferido na forma de moléculas orgânicas aos animais herbívoros quando estes comerem os produtores (uma parte será transferida para os decompositores que liberarão o carbono novamente para a atmosfera, degradando as moléculas orgânicas presentes na parte que lhes coube). Os animais, através da respiração, liberam à atmosfera parte do carbono assimilado, na forma de CO2. Parte do carbono contido nos herbívoros será transferida para os níveis tróficos seguintes e outra parte caberá aos decompositores e, assim, sucessivamente, até que todo o carbono fixado pela fotossíntese retorne novamente à atmosfera na forma de CO2.
O gás carbônico existente na atmosfera é essencialmente originado pelo processo de respiração (79%). Pode ser gerado ainda pela queima de material orgânicos, combustíveis fósseis (gasolina, querosene, óleo diesel, xisto, etc) ou não (álcool, óleos vegetais). Pode ainda ser resultado da atividade vulcânica. Os solos ricos em matéria orgânica em decomposição (pântanos) apresentam grande concentração de CO2.
O gás carbônico presente na atmosfera é importante componente do efeito estufa, um fenômeno atmosférico natural, que ocorre porque gases como o gás carbônico (CO2), vapor de água (H2O), metano (Ch2), ozônio (O3) e óxido nitroso (N2O) são transparentes e deixam passar a luz solar em direção à superfície da Terra. Esses gases, porém são praticamente impermeáveis ao calor emitido pela superfície terrestre aquecida (radiação terrestre). Esse fenômeno faz com que a atmosfera permaneça aquecida após o pôr-do-sol, resfriando-se lentamente durante a noite. Em função dessa propriedade física, a temperatura média global do ar próximo à superfície é de 15 ºC. Na sua ausência, seria de 18 ºC abaixo de zero. Portanto, o efeito estufa é benéfico à vida no planeta Terra como hoje esta é conhecida.
Desse modo, a questão preocupante é a intensificação do efeito estufa em relação aos níveis atuais. Quanto maior a concentração de gases estufa na atmosfera, maior será a capacidade de aprisionar a radiação terrestre (calor) e maior será a temperatura da Terra. O principal gás estufa é o vapor de água, porém sua concentração é muito variável no tempo e espaço. O CO2, segundo gás em importância, tem causado polêmica quanto à quantidade emitida e principais locais e fontes de emissão, além da necessidade de controle de emissões. Isso ocorre devido ao aumento de sua concentração na atmosfera (cerca de 0,5% ao ano) e seu tempo de vida na atmosfera, que é de até 200 anos.
Como considera Cunha, 1997: “a necessidade de estabelecimento de protocolos de controle de emissões de gases estufa é incontestável, pois testar a hipótese do efeito estufa intensificado em um experimento com próprio Globo seria bastante arriscado”. Hoje, à indagação do que ocorrerá com o aquecimento global, caso não haja controle nas emissões dos gases de estufa, não tem como escapar do lugar comum: quem viver, verá.
Fonte: www.brasilescola.com
Conhecido pelo homem pré-histórico sob as formas de carvão vegetal e negro-de-fumo (material empregado em pinturas de cavernas), o carbono se apresenta também em dois estados elementares cristalinos: como diamante, sua forma mais preciosa, e como grafita, empregada desde a antigüidade na fabricação de lápis. A maior importância do carbono, no entanto, vem do fato de toda matéria viva ser formada de combinações desse elemento.
Carbono é um elemento não-metálico, pertencente ao grupo 14 (IVa) do sistema periódico, cujo símbolo químico é C e o número atômico, 6. Caracteriza-se por apresentar diferentes estados alotrópicos e participar de todas as substâncias orgânicas. Além das formas cristalinas -- diamante e grafita --, os carbonos fósseis de vegetais constituem outra forma de carbono elementar que aparece na natureza, mesclado com outros elementos. Nesses casos, a proporção de carbono pode chegar a cerca de noventa por cento, como no antracito, o carvão fóssil de origem mais antiga. Os compostos minerais de carbono, como o calcário (carbonato de cálcio) e a magnesita (carbonato de magnésio), constituem cerca de 0,2% da crosta terrestre.
O petróleo e o gás natural são misturas de hidrocarbonetos -- compostos orgânicos constituídos de carbono e hidrogênio -- e formam grandes bolsas em alguns pontos do subsolo. Sua origem são os restos vegetais e animais de épocas geológicas remotas, que ficaram recobertos por estratos durante a evolução da crosta terrestre.
Propriedades físicas e químicas. O diamante, incolor e transparente em estado puro, é o corpo natural mais duro que se conhece. Possui densidade de 3,5g/ml, elevado índice de refração e não conduz eletricidade. A grafita, negra e untuosa ao tato, apresenta uma estrutura em finas lâminas que se cristalizam segundo o sistema hexagonal (um dos sete modelos possíveis de formação de cristais), diferentemente do diamante, que se cristaliza no sistema cúbico. Além disso, a grafita é boa condutora de calor e de eletricidade. As variedades amorfas de carbono são de cor negra intensa e não condutoras.
As duas características químicas fundamentais do elemento são a tetravalência, em virtude da qual cada um de seus átomos pode unir-se com outros quatro, e sua capacidade de estabelecer ligações covalentes -- de elétrons partilhados -- entre os próprios átomos de carbono. Em conseqüência dessas propriedades, o número de compostos do carbono é vinte vezes superior ao das combinações que não contêm esse elemento.
Compostos orgânicos. A maior parte dos compostos de carbono conhecidos são substâncias orgânicas, isto é, compostos de carbono e hidrogênio, este chamado elemento organizador. Na verdade, a criação dessa disciplina, separada da química inorgânica, é anterior a 1828, ano em que o alemão Friedrich Wöhler sintetizou a uréia em laboratório, derrubando a convicção de que as substâncias orgânicas só podem ser produzidas por organismos vivos.
Os compostos orgânicos e inorgânicos distinguem-se por suas propriedades, como a solubilidade e a estabilidade e, sobretudo, pelo caráter das reações químicas de que participam. Os processos reativos dos compostos inorgânicos são iônicos, praticamente instantâneos e simples. Nos compostos orgânicos esses processos são não-iônicos, lentos e complexos. Entende-se por reação iônica aquela em que intervêm átomos ou agregados atômicos com carga elétrica, seja positiva ou negativa.
As substâncias orgânicas contêm poucos elementos, em geral de dois a cinco. Além de carbono e hidrogênio, integram os compostos orgânicos o oxigênio, o nitrogênio, os halógenos, o enxofre e o fósforo. Outros elementos menos abundantes também fazem parte dos compostos orgânicos naturais ou preparados em laboratório.
Compostos inorgânicos. Além dos mencionados compostos orgânicos, o carbono forma também compostos inorgânicos, entre os quais se destacam, por suas aplicações, o sulfeto de carbono (CS2), empregado como matéria-prima na indústria têxtil para obtenção de fibras sintéticas; o carboneto de cálcio (CaC2), primeiro elo de numerosos processos de síntese na indústria química; e o carboneto de silício (CSi), quase tão duro como o diamante, que faz parte dos componentes das pedras de afiar e esmeris utilizados para trabalhar metais.
Os óxidos de carbono mais importantes são o monóxido de carbono (CO) e o dióxido de carbono, ou gás carbônico (CO2). O primeiro, que resulta da combustão de carbono ou compostos orgânicos carbonados, é um gás tóxico. O dióxido de carbono participa da composição da atmosfera e encontra-se também nos mananciais de águas gasosas.
Outro grupo de combinações carbonadas é constituído pelos sais de ácido carbônico, os carbonatos e os bicarbonatos, de grande solubilidade. Esses compostos se liquefazem à temperatura ambiente e conservam-se em estado líquido. Formam o chamado gelo seco (anidrido carbônico sólido), material utilizado em refrigeração e conservação, assim como no transporte de frutas.
Ciclo do Carbono na natureza. Os ciclos do carbono e do oxigênio na natureza são processos fundamentais na transformação constante das substâncias orgânicas que constituem a biosfera, ou seja, o ambiente em que se desenvolvem os fenômenos biológicos. Na primeira etapa do ciclo, a fotossíntese, as partes verdes das plantas absorvem o dióxido de carbono atmosférico e o fazem reagir com a água. Para isso, servem-se da luz solar e da presença de clorofila. Formam-se assim compostos de carbono complexos, que vão constituir a própria estrutura dos vegetais, com liberação de oxigênio. Esse gás, que passa ao ar, é utilizado na respiração de bactérias e animais, em que se registra o processo inverso -- captação de oxigênio e desprendimento de dióxido de carbono -- com o que se encerra o ciclo. O Ciclo do Carbono, com seus elementos de transformação -- vegetação em geral -- é extremamente importante porque, graças a ele, assegura-se a continuidade do equilíbrio ecológico vital. Tanto é assim que o dióxido de carbono presente na atmosfera de todo o globo se esgotaria em apenas 25 anos se não fosse recomposto pelos processos de respiração bacteriana e animal, que mantêm seus índices em níveis constantes e, em conseqüência, preservam as condições básicas para a vida na Terra.
Aplicações. Os diamantes, sejam pedras incolores ou de matizes especiais, rosado, azul ou verde, são apreciados em joalheria. Se imperfeitos, como as pedras cinzentas ou negras, se empregam para lapidar ou polir outras pedras finas. Já a grafita é empregada para fabricar lápis, cadinhos e eletrodos, e também em galvanoplastia, procedimento eletroquímico para obtenção de objetos metálicos ocos.
Utilizam-se os diversos tipos de carvão como combustíveis e em centrais térmicas. A hulha betuminosa é fonte de produtos químicos, como amoníaco, fenol, benzeno e alcatrão, importantes matérias-primas no fabrico de corantes, plásticos e explosivos. O carvão vegetal, produto poroso obtido da destilação seca da madeira, além de combustível é também adsorvente, e por isso muito utilizado em refinarias de açúcar e em máscaras contra gases, cujo filtro de carvão vegetal retém os gases tóxicos. O poder adsorvente é menor no carvão animal ou carvão de ossos. A variedade de carvão conhecida como negro-de-fumo, que se obtém na combustão de gás natural, petróleo, alcatrão ou óleo, com quantidades limitadas de ar, é uma das variedades mais puras de carbono amorfo, já que contém cerca de 98,6% do elemento. Utiliza-se no fabrico de tinta de impressão, graxas e esmaltes negros.
O carbono tem também aplicação fundamental na siderurgia. Nas fundições é empregado em forma de coque, produto da combustão limitada de hulha, ou de carvão vegetal, como redutor na obtenção de ferro no alto-forno. Assim, o aço é ferro que contém proporções variáveis de carbono, capaz de endurecer ao resfriar-se rapidamente pelo processo conhecido como têmpera. Eliminam-se primeiro o excesso de carbono e outras impurezas do ferro de fundição, para depois acrescentar a proporção desejada de carbono e outros elementos.
Outra interessante utilização do carbono é a datação em geologia ou arqueologia. O átomo cujo núcleo tem seis prótons e seis nêutrons é conhecido como carbono 12. Na atmosfera terrestre encontra-se também o carbono 14, isótopo radiativo do carbono, cujo núcleo tem dois nêutrons a mais. O carbono 14 origina-se da ação da radioatividade cósmica. Como os seres vivos assimilam os elementos da atmosfera, contêm em seu organismo, enquanto vivem, uma proporção de carbono 14 igual à da atmosfera. Ao morrerem, deixam de trocar matéria com o meio e o carbono 14 começa a se desintegrar em seus restos, transformando-se em seu isótopo comum. Desse modo, ao fim de 5.600 anos, a proporção de carbono 14 fica reduzida à metade. Determinado o conteúdo de carbono 14 de um fóssil, pode-se calcular com relativa precisão de que época ele data. Esse método, porém, não é aplicável a antigüidades superiores a 25.000 anos, tempo de desintegração total do carbono 14.
As principais jazidas de diamantes encontram-se na África do Sul, Brasil, Venezuela e Índia. A grafita é mais dispersa: os maiores depósitos acham-se na Coréia, Alemanha, México, Áustria, República Tcheca, Sri Lanka e Madagascar. Quanto às bacias carboníferas, estão distribuídas desigualmente no mundo inteiro!
Fonte: www.tabelaperiodica.hpg.com.br
