O carbono é um elemento químico metalóide que é encontrado na natureza ou cristalizado. Sendo junto com o hidrogênio elementos básicos na estrutura dos compostos orgânicos. É encontrado sob as formas de: diamante , grafite , carvão, hulha, antracito, óxidos, dióxidos, hidratos. O carbono combina-se com vários metais, dando origem aos carbonetos. O anidrido carbônico ou gás carbônico. O trióxido de carbono, pode ser resultante da combustão do gás carbônico. Os carbonos passam de sólido a gás quando se encontram em fornos elétricos desprovidos da presença de oxigênio. As pessoas que trabalham em recintos onde se encontra carvão que queime constantemente, estão sujeitas a envenenamento do sangue, pelo fato da ação do monóxido de carbono sobre a hemoglobina . O carbono é bastante empregado nas indústrias , quer como redutor dos sulfetos metálicos quer na produção de aço.O carbono difere dos outros elementos pelo fato de formar mais compostos que todos outros juntos. Outros elementos: 40 mil; Carbono: 400 mil. Capacidade de formar cadeias e anéis. O carbono é um componente primário da matéria viva.
O dióxido de carbono se desprende das fumarolas e das fontes termais uma parte deste dióxido de carbono é juvenil e outra meteórico. Uma parte deste CO2 pode reagir metassomaticamente e substituindo a sílica das rochas silicatadas - a conseqüência disto é a formação de espilitas e rochas talco-carbonatadas. A maior ponte do dióxido do carbono se desprende para atmosfera ou se dissolve na água.
Durante a meteorização, as águas que contém dióxido de carbono reagem principalmente com os sais de cálcio dissolvidos para formar carbonato e bicarbonatos cálcicos. Por último, o carbonato cálcico se precipita por agentes orgânicos ou inorgânicos, A maior perda no Ciclo do Carbono é a formação de calcário. É evidente que o dióxido de carbono que desaparece do ciclo por este processo não volta nunca por completo à atmosfera. Durante a silicificação dos calcários não se desprendem mais que uma quantidade insignificante de dióxido de carbono porque a quantidade de rochas carbonatadas tende a aumentar.
Nas plantas o carbono entra e sai por difusão, na forma de CO2, através dos estômatos presentes na epiderme das folhas. Entrando, o CO2 vai servir como matéria-prima de compostos orgânicos, durante a fotossíntese. Saindo, o CO2 é um dos produtos finais da respiração. Já os animais realizam apenas a respiração liberando o CO2 na atmosfera, e obtêm o carbono de que precisam de forma direta, se herbívoros, ou de forma indireta se forem carnívoros. Depois de mortos, tanto animais quanto vegetais, sofrem a ação dos decompositores, se a decomposição de sua matéria orgânica for total, há liberação de gás carbônico e água, e se for parcial, há transformação em material combustível. A matéria combustível quando queimada, devolve o carbono à atmosfera na forma de CO2. Ou seja, o carbono fixado por fotossíntese, mais cedo ou mais tarde retorna à atmosfera pela decomposição da matéria orgânica morta. As florestas do mundo não são apenas os principais consumidores de dióxido de carbono em terra; também representam o principal reservatório de carbono fixado biologicamente. As florestas contêm entre 400 e 500 bilhões de toneladas de carbono, ou aproximadamente, dois terços da quantidade presente como dióxido de carbono na atmosfera (700 bilhões de toneladas).
O Ciclo do Carbono revela dados e quantidades verdadeiramente surpreendentes. Está provado que uma determinada célula de CO2 da atmosfera entra em uma certa estrutura vegetal uma vez a cada 200 anos e que todo o oxigênio do ar é renovado pelos vegetais de 2.000 em 2.000 anos. O ciclo respiração-fotossíntese, já alterado pela introdução do homem, via atmosfera, de grande quantidade de dióxido de carbono, pela combustão dos chamados combustíveis fósseis. Um fator que ameniza este fato, é que os mares são imensos reservatórios de carbono que agem como amortecedores de choque do gás carbônico na atmosfera. Pode-se dizer: aumente-se a quantidade do gás carbônico na atmosfera e o oceano se encarrega de retirá-lo. Retire-se gás carbônico do ar e o mar reporá novamente. De 1.850 dc, o homem, inadvertidamente, vem realizando um experimento geoquímico global, queimando grandes quantidades de combustíveis fósseis e, dessa forma, devolvendo à atmosfera o carbono que foi fixado pela fotossíntese a milhões de anos atrás. Geralmente, entre cinco e seis bilhões de toneladas carbono fóssil estão sendo liberadas por ano na atmosfera. Isto seria suficiente para aumentar a quantidade de dióxido de carbono no ar de 2,3 partes por milhão por ano, se o dióxido de carbono estivesse uniformemente distribuído e não fosse removido. No século passado, o conteúdo de dióxido de carbono aumentou de 290 partes por milhão para 320, sendo que mais de um quinto desse aumento ocorreu na década passada. O aumento total corresponde somente a um pouco mais de um terço do dióxido de carbono (cerca de 200 bilhões de toneladas no total) liberado dos combustíveis fósseis. Embora a maior parte dos dois terços restantes tenha ido para os oceanos, uma fração significativa pode perfeitamente ter aumentado a quantidade total de vegetação na terra. Estudos de laboratório mostram que as plantas crescem mais rapidamente quando o ar circundante é enriquecido com o dióxido de carbono. Assim, é possível que o homem esteja fertilizando campos e florestas, com a queima dos combustíveis fósseis.
A importância do Ciclo do Carbono na natureza pode ser melhor evidência pela estimativa de que todo o CO2 presente no ar, caso não houvesse reposição, seria completamente exaurido em menos de 20 anos, tendo em vista a fotossíntese atual. A fixação total de carbono por ano, nos oceanos, ascende à cifra aproximada de 1,2 x 1010 tons, enquanto que o teor fixado em terra é da ordem de 1,6 x1010 tons. As plantas clorofiladas constituem o mais importante agente da redução do CO2 a matéria orgânica; outros seres, como as bactérias fotossintetizantes e as quimiolitotróficas (redutoras de CO2) tem pequena contribuição para idêntico fim.
Nos processos de mineralização das substâncias carbonadas, com a conseqüente reposição do CO2 à atmosfera, tem revelante papel os microrganismos heterotróficos. Outra grande contribuição destes no ciclo de carbono é o suprimento de CO2 ao solo, onde este gás funciona como um eficiente solvente na preparação de alimentos inorgânicos para as plantas, a partir de substâncias minerais do solo. De importância relevante é ainda a operação de degradação levada ao cabo pelos microrganismos, das grandes quantidades de celulose, amido e outros inúmeros carboidratos complexos presentes no solo, provenientes de modo especial de tecidos vegetais, sem o que a crosta terrestre se transformaria pouco a pouco numa impenetrável camada de plantas mortas, inteiramente inadequada aos processos vitais que aí tem lugar. O trabalho dos microrganismos, entretanto, forma aproveitável pelas plantas, compostos orgânicos complexos e contribui de modo decisivo para elaboração do húmus. As fontes de carbono introduzido no solo são numerosas:
Carbono mineral do CO2 atmosférico e dos carbonatos telúricos e o carbono orgânico dos organismos vegetais e animais sob sua múltiplas formas, desde os glucídios simples até as substâncias altamente polimerizadas, como a celulose, ou de estrutura complexa, como a lignina. O metabolismo destas diversas formas varia extraordinariamente no solo devido à estrutura mesma das substâncias carbonadas e a multiplicidade das espécies zimógenas ativas sobre elas. Estas variações traduzem-se por diferentes velocidades de ataque e produção de substâncias metabólicas intermediárias diversas. De fato, se os produtos finais constantemente CO2 e H2O (e mais CH4, em anaerobiose), os produtos intermediários, são extremamente variáveis : ácidos orgânicos, aldeídos, álcoois, açúcares, mais ou menos complexos. A mineralização do carbono orgânico é excepcionalmente realizada em uma única etapa, e via de regra, numerosos grupos bacterianos e fúngicos intervêm sucessivamente até o processo atingir a sua fase final. Este ciclo é ainda complicado pelo fato das substâncias glucídicas estarem constantemente associadas em proporções variáveis, com substâncias azotadas (proteínas) ou lipídicas, com lignina, com resinas, com taninos, etc., Por fim, como último fator de complicação considere-se o fato do que ao mesmo tempo que tem lugar a degradação de carboidratos complexos, os microrganismos sintetizam corpos do mesmo tipo (hemiceluloses microbianas, por exemplo) e seus demais constituintes celulares, tornando-se difícil a separação entre os compostos intermediários de degradação e os de síntese. Uns e outros podem, por combinações químicas ou arranjos físicos, se ligar entre si ou a outros corpos, para formarem as substâncias de reserva húmicas. Tal se apresenta, em linha gerais, a complexidade do Ciclo do Carbono na natureza.
Gás incolor e inodoro, resultante de processos de combustão. Asfixiante.
Antes da revolução industrial havia um equilíbrio entre a emissão de gás carbônico (queimadas e respiração) e o seu consumo (fotossíntese), mantendo dessa forma a concentração estável na atmosfera.
O aumento da concentração de gás carbônico na atmosfera, resultante da queima em larga escala dos hidrocarbonetos, provocou uma intensificação do efeito estufa.
Fonte: wwwp.fc.unesp.br
O carbono está presente na estrutura de todas as moléculas orgânicas. Na natureza o carbono encontra-se à disposição dos seres vivos na forma de gás carbônico.
O Ciclo do Carbono está ligado ao ciclo do oxigênio. Através da fotossíntese o oxigênio é produzido pelas plantas e lançado à atmosfera enquanto que o gás carbônico é absorvido. Na respiração, ao contrário, inspiramos oxigênio e expelimos gás carbônico.
O carbono se apresentar de diferentes formas na natureza: gás, carvão, coque, negro-de-carvão, grafite e diamante.
O corpo humano tem aproximadamente 16 Kg de carbono.
Nos últimos anos o dióxido de carbono vem aumentando na atmosfera, devido a queima de combustíveis fósseis, como carvão, gás e petróleo. O aumento do gás carbônico na atmosfera se deve também à queima das florestas, pois estas liberam carbono ao serem queimadas. A produção de gás carbônico é muito grande e as plantas não conseguem absorver o excesso, provocando o chamado efeito estufa, o aquecimento gradual da temperatura da terra.
Fonte: www.ucs.br
O carbono é único entre os elementos uma vez que forma um vasto número de compostos, mais do que todos os outros elementos combinados com excepção do hidrogénio. Existe em três formas alotrópicas principais: o diamante, a grafite e o carbono amorfo. Recentemente, foram descobertas moléculas de carbono, como C-60, designado por vezes, por "futeboleno" devido à forma semelhante à de uma bola de futebol. O C60 é um exemplo da classe de novas substâncias chamadas fulerenos.
O diamante e a grafite ocorrem naturalmente como sólidos cristalinos e possuem propriedades diversas, enquanto carbono "amorfo" é um termo aplicado a uma grande variedade de substâncias carboníferas que não são classificadas como diamante ou grafite.
Nas suas formas de diamante e grafite, o carbono é conhecido desde a pré-História. Provavelmente e segundo textos hindús antigos, o diamante é conhecido desde 1200 a.C., mas a primeira referência autêntica ao diamante é atribuída a Manilius, cerca do séc. I da nossa era. O nome diamante deriva de uma corrupção da palavra grega adamas que significa invencível.
É difícil precisar a descoberta da grafite, uma vez que na Antiguidade foi confundido com outros minerais de aspecto semelhante, principalmente a molibdenite (MoS2). A constituição da grafite era desconhecida até aos tempos modernos, julgando-se inclusivé que continha chumbo (um dos nomes da grafite era plumbago, como chumbo), até que Scheele, em 1779, demonstrou que se podia oxidar a grafite originando dióxido de carbono e provando, assim, que a grafite apenas continha carbono. O nome de grafite surgiu com Werner em 1789, e provém do verbo grego graphain, que significa escrever.
Também já se faz uso do carbono como agente redutor na manufactura do ferro e outros materiais desde tempos pré-históricos, mas só recentemente se conseguiu identificar e compreender o seu papel nestes processos.
O carbono é o décimo nono elemento mais abundante, constituindo cerca de 0,2 % da crusta terrestre e 0,03 % em volume da atmosfera (na forma de dióxido de carbono).
Embora esteja largamente distribuído na Natureza, principalmente em formas combinadas, apenas podemos encontrar pequenas quantidades de carbono na sua forma livre ou elementar. É também o principal constituinte de toda a matéria animal e vegetal, carvão, petróleo e gás natural. Na forma de carbonatos, encontra-se em vários minerais como o calcário, a dolomite e o mármore, assim como em certos depósitos marinhos como as conchas das ostras.
O carbono desempenha um papel fundamental para a vida através do que é vulgarmente chamado Ciclo do Carbono. O dióxido de carbono do ar juntamente com a água é absorvido pelas plantas e convertido em hidrocarbonetos no processo de fotossíntese. As plantas e os animais consomem os hidrocarbonetos devolvendo o dióxido de carbono à atmosfera por processos de respiração, excreção e fermentação.
Os cristais de grafite são constituídos por camadas sobrepostas de átomos de carbono unidos por ligações covalentes, formando uma rede infinita de ciclos hexagonais. Os espaços livres entre as várias camadas podem ser ocupados por diversos tipos de átomos, moléculas ou iões (por exemplo oxigénio, azoto, halogéneos, metais alcalinos etc.), formando assim compostos intersticiais ou lamelares.
Em condições normais de pressão, as camadas de grafite deslizam facilmente umas sobre as outras, uma vez que as ligações entre elas são fracas (ligações de van der Waals); esta é a razão das conhecidas propriedades lubrificantes desta substância.
A grafite ocorre principalmente na Coreia, Aústria, ex-URSS, China, México, Madagáscar, Alemanha, Sri Lanka e Noruega; em Portugal explora-se em Castro Daire. No entanto, a maior parte da que hoje se usa é de origem sintética.
Graças à sua infusibilidade, dureza e poder condutor, esta substância utiliza-se principalmente na construção de revestimentos refractários e cadinhos para a indústria de fundição e no fabrico de minas para lapiseira, eléctrodos para diversos fins, escovas de motores e ainda lubrificantes e tintas anti-corrosão.
O diamante é a única pedra preciosa composta de um único elemento - o carbono. Os diamantes são extraídos principalmente da ex-URSS, África do Sul e Zaire, que juntos contribuem com mais de 3/5 da produção mundial. Outros produtores importantes incluem o Botswana, a China, o Brasil, Angola e Namíbia. No entanto também se encontram alguns diamantes nos EUA (Arkansas, Virgínia, Wisconsin e Califórnia). A Índia, que era o único produtor de diamante antes do séc. XVIII, tem agora uma quota bastante reduzida na produção. Também já se encontram estes cristais em meteoritos.
Embora já em 1880 J. Balentine Hannay, um químico escocês, tivesse produzido minúsculos cristais, só em 1955 cientistas da General Electric Company conseguiram um método eficaz para a síntese de diamantes artificiais. Este feito foi creditado a Francis Bundy, Tracy Hall, Herbert M. Strong e Robert H. Wentorf, depois de investigações efectuadas por Percy W. Bridgeman na Universidade de Harvard. Os diamantes assim conseguidos eram de qualidade industrial sendo hoje em dia produzidos em larga escala. Cristais com a qualidade de pedras preciosas, só se conseguiram sintetizar em 1970 por Strong e Wentorf, num processo que exige pressões e temperaturas extremamente elevadas.
O interesse popular nos diamantes centra-se no seu valor como gemas, mas os cristais têm ainda uma maior importância como ferramentas industriais. Estes podem ser usados para cortar, tornear e furar alumina, quartzo, vidro e artigos cerâmicos. O pó de diamante é usado para polir aços e ligas.
O carbono é um elemento indispensável na indústria. A maior aplicação do carbono é na forma de coque nas indústrias do ferro e do aço, onde se utiliza para reduzir o minério de ferro nos altos fornos.
Tal como na indústria de borracha, os compostos negros de carbono têm larga aplicação como tintas de impressão bem como nas indústrias de papel, plásticas e pintura. Em menores quantidades é usado na manufactura de escovas de carbono para motores e como isolador.
A maior aplicação dos compostos de carbono na fase gasosa é a recolha de solventes orgânicos voláteis do ar, ou ainda na purificação ou separação de gases naturais e industriais.
A pirografite, bem como outras formas fibrosas de grafite manufacturada, encontram crescente procura como componentes de fuselagem de foguetões, mísseis e outros veículos aeroespaciais.
Não se conhecem efeitos tóxicos associados ao carbono elementar. No entanto, muitos dos compostos de carbono mais comuns exibem fortes efeitos toxicológicos. Os principais destes são o monóxido de carbono, o dióxido de carbono, o cianeto de hidrogénio e os cianetos alcalinos, tetracloreto de carbono e dissulfeto de carbono.
O monóxido de carbono é um gás inodoro, extremamente tóxico e asfixiante. Quando comparado com o hidrogénio verifica-se ser mais rapidamente absorvido e mais firmemente ligado à hemoglobina do sangue (glóbulos vermelhos). A capacidade do sangue para transportar oxigénio para as partes vitais do corpo é consequentemente reduzida levando a possíveis danos cerebrais e cardíacos ou ainda a pneumonia.
O dióxido de carbono é menos tóxico, comportando-se, principalmente, como um asfixiante e narcótico.
O cianeto de hidrogénio e os cianetos alcalinos são extremamente tóxicos, actuando como venenos protoplasmáticos que restringem a oxidação nos tecidos.
A exposição aguda de vapores de tetracloreto de carbono pode danificar os rins ou o fígado. O dissulfeto é um narcótico poderoso mas os seus efeitos crónicos são os mais sérios. A exposição excessiva pode causar danos permanentes do sistema nervoso.
