Ejercicio 1
Completar la tabla de los tres tipos de carbono (diamante, grafito y antracita) con sus características y propiedades, y describir sus semejanzas y diferencias.
Parte 1.a
Tabla completada
| TIPOS DE CARBONO | CARACTERÍSTICAS | PROPIEDADES |
|---|---|---|
| Diamante | Cada átomo de carbono está unido por enlaces covalentes simples a otros cuatro átomos de carbono en una red tetraédrica tridimensional, muy rígida y compacta. Es la variedad alotrópica más pura y densa del grafito. | Dureza extrema (máxima de todos los minerales, 10 en la escala de Mohs); alto punto de fusión (aproximadamente 3550\ ^\circ\text{C}); no conductor de la electricidad (los electrones están fijos en los enlaces); transparente y brillante; inalterable al ataque de los ácidos; densidad 3,5\ \text{g/cm}^{3}. |
| Grafito | Los átomos de carbono se disponen en capas hexagonales planas; dentro de cada capa cada átomo está unido a otros tres, y entre capas hay fuerzas de van der Waals débiles que permiten el deslizamiento. | Blando y untuoso (se desliza como lubricante); se usa como materia grafito para lápices; buen conductor de la electricidad en el plano de las capas; alto punto de fusión (sublima cerca de 3600\ ^\circ\text{C}); no transparente (color negro mate); densidad 2,2\ \text{g/cm}^{3}. |
| Antracita | Es una forma amorfa o microcristalina de carbono, muy rica en carbono (superior al 90 %), obtenida por la metamorfosis del carbón vegetal; sus cristales son casi indetectables. | Combustible fósil de alto poder calorífico (aproximadamente 30\ 000\ \text{kJ/kg}); enciende con dificultad pero arde sin humo ni llamas intensas; se presenta en forma de masas duras, negras y brillantes; mala conductividad eléctrica; dureza intermedia entre el grafito y el diamante; densidad entre 1,3 y 1,8\ \text{g/cm}^{3}. |
Parte 1.b
Semejanzas
- Los tres están constituidos exclusivamente por átomos de carbono: son alótropos del mismo elemento, por lo que todos poseen número atómico Z = 6.
- En los tres el carbono presenta valencia 4 y está unido mediante enlaces covalentes.
- Son sustancias puras de origen natural (minerales o fósiles) y son relativamente inertes frente a la mayoría de los reactivos químicos.
- Los tres son materiales sólidos a temperatura y presión ambiente, incoloros o negros según la estructura.
Parte 1.c
Diferencias
| Aspecto | Diamante | Grafito | Antracita |
|---|---|---|---|
| Estructura | Red tridimensional tetraédrica | Capas hexagonales deslizables | Microcristalina o amorfa |
| Enlace | 4 enlaces por átomo | 3 enlaces por átomo + fuerzas intercapa | Mezcla de enlaces (más desordenada) |
| Dureza | Máxima (10 Mohs) | Blando (1 Mohs) | Dura pero menos que el diamante |
| Conductividad eléctrica | No conductor | Conductor (en las capas) | Mala conductora |
| Punto de fusión | 3550\ ^\circ\text{C} | Sublima a 3600\ ^\circ\text{C} | Quema a temperatura inferior |
| Densidad (\text{g/cm}^{3}) | 3,5 | 2,2 | 1,3–1,8 |
| Uso principal | Joyería, cortantes, abrasivos | Lápices, lubricantes, electrodos | Combustible (calefacción, industria) |
Respuesta
La tabla queda completada arriba; los tres tipos de carbono son alótropos con los mismos átomos y enlaces covalentes, pero se diferencian por su estructura y, por ende, por su dureza, conductividad eléctrica, densidad y uso principal.
