Completo la siguiente ficha descriptiva del elemento químico Carbono: nombre, símbolo, valencia, electronegatividad, configuración electrónica e importancia para la vida.

aligned &Nombre: Carbono; Símbolo: C; Valencia: 4\ &≈2.5; 1s^2 2s^2 2p^2; importancia: base de la vida y de los combustibles aligned

Leo las siguientes descripciones e identifico a qué clase de carbono corresponde (Diamante, grafito, antracita): (a) tiene un 5 % de impureza, es blanda y raya el papel, se usa en minas de lápiz; (b) variedad negra, brillante y dura, con 90 a 95 % de carbón, se usa como combustible; (c) variedad pura, el cuerpo más duro existente, se emplea en joyería.

a) Grafito; b) Antracita; c) Diamante

Considero el aprendizaje adquirido con respecto a la importancia del carbono en la cotidianidad, así como las repercusiones ambientales debido al uso de carbón como fuente de energía, su proceso de combustión y las sustancias que se liberan en el ambiente. Escribo un texto acerca de la necesidad urgente de utilizar a nivel mundial fuentes de energía no contaminantes.

Transitar a energía solar, eólica, hidroeléctrica y geotérmica reduce CO_2, SO_2, NO_x y CO

Sección implícita: explicar por qué el carbono forma millones de compuestos y por qué el diamante y el grafito, siendo ambos carbono, presentan propiedades tan distintas.

Diamante (sp^3,red 3D, duro) vs Grafito (sp^2,capas, blando)

Libro de Química 2 BGU

Ministerio de Educación del Ecuador

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Evaluación Sección 7: El carbono y sus formas alotrópicas

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Respuesta rápida

Carbono; símbolo C; valencia 4; electronegatividad ≈ 2,5; configuración 1s² 2s² 2p²; base de la vida y de los combustibles. 2) Grafito; antracita; diamante. 3) Texto: la combustión libera CO, CO₂, SO₂ y NOₓ; urge migrar a energía solar, eólica, hidroeléctrica y eficiencia.

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Solución — Página 98

Quimica 2° · 2024

Ejercicio 1

Completar la ficha descriptiva del elemento químico Carbono.

Parte 1.a

Nombre del elemento químico

El elemento se denomina Carbono. Es el elemento número 6 de la tabla periódica y pertenece al grupo 14 (IVA).

Respuesta

Carbono.

Parte 1.b

Símbolo

El símbolo se toma de la palabra latina carbonium.

Respuesta

$\text{C}$

Parte 1.c

Valencia

El carbono tiene número atómico $Z = 6$ , con $6$ electrones en total.
Su configuración electrónica es $1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{2}$ : posee 4 electrones de valencia en el nivel $n=2$ .
Para alcanzar el gas noble más cercano (Neón: $1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}$ ) debe ganar o ceder 4 electrones, de modo que no forma iones estables.
Por eso se enlaza mediante enlaces covalentes, compartiendo sus 4 electrones, y su valencia típica es 4.
También exhibe valencia 2 en óxidos como el monóxido de carbono ( $\text{CO}$ ), y en compuestos con azufre, nitrógeno o halógenos, donde su estado de oxidación varía de $-4$ a $+4$ .

Respuesta

Valencia principal $= 4$ (comparte sus 4 electrones de valencia); también puede tener valencia 2 (estado de oxidación de $-4$ a $+4$ ).

Parte 1.d

Electronegatividad

La electronegatividad se expresa en la escala de Pauling.
Como el carbono tiene pocos electrones (Z = 6), experimenta una atracción moderada hacia los electrones compartidos.
Su valor en la escala de Pauling es 2.55, generalmente redondeado a 2.5 en los libros de texto de nivel secundario.

Respuesta

Electronegatividad $\approx 2{.}5$ en la escala de Pauling ( $2{.}55$ en valor tabulado).

Parte 1.e

Configuración electrónica

El número atómico del carbono es $Z = 6$ , es decir, tiene $6$ electrones y $6$ protones.
Se distribuyen siguiendo el principio de Aufbau: primero el subnivel $1s$ , luego el $2s$ y después el $2p$ .
Aplicando la regla de Hund, los dos electrones del subnivel $2p$ se ubican en órbitales distintos, con el mismo espín.

Respuesta

$\text{C}\;(Z=6):\; 1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{2}$ . En los enlaces adopta hibridaciones $sp^{3}$ (diamante), $sp^{2}$ (grafito) y $sp$ (alquinos).

Parte 1.f

Importancia del elemento químico para la vida

El carbono es el elemento base de la química orgánica: forma cadenas y anillos estables, razón por la cual existen millones de compuestos orgánicos.
Los seres vivos están formados por moléculas orgánicas: carbohidratos (glucosa, almidón), lípidos (grasas, membranas), proteínas y ácidos nucleicos (ADN y ARN).
Proporciona energía a los organismos mediante la glucosa ( $\text{C}_{6}\text{H}_{12}\text{O}_{6}$ ) y es el combustible de la civilización (carbón, petróleo, gas natural, gasolina).
Sus formas alotrópicas tienen usos vitales: el diamante en joyería y cortes, el grafito en minas de lápiz y lubricantes, el carbón y el petróleo en generación eléctrica y síntesis química.
Además participa en el ciclo del carbono, regulando el equilibrio entre la fotosíntesis ( $6\text{CO}_{2} + 6\text{H}_{2}\text{O} \to \text{C}_{6}\text{H}_{12}\text{O}_{6} + 6\text{O}_{2}$ ) y la respiración.

Respuesta

Es el elemento de la materia orgánica y, por lo tanto, base de la vida: forma carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos; es fuente de energía (combustibles) y sus alótropos tienen múltiples aplicaciones tecnológicas.

Ejercicio 2

Identificar la clase de carbono correspondiente a cada descripción (diamante, grafito, antracita).

"Tiene un 5 % de impureza y, debido a sus características blandas y que raya el papel, se utiliza como minas de lápiz."
- Un material blando que raya el papel es típico del grafito, cuyas capas se deslizan entre sí y dejan la huella gráfica.
- Respuesta: Grafito.
"Se caracteriza por ser una variedad negra, brillante y dura; contiene aproximadamente un 90 a 95 % de carbón y, por sus características, se utiliza como combustible."
- El carbón negro, brillante y de alto calorías con impurezas (cenizas) que lo hacen combustible es la antracita, la clase más pura y dura del carbón mineral.
- Respuesta: Antracita.
"Variedad pura del carbón; es el cuerpo más duro existente. Debido a sus características se emplea en la joyería como piedra preciosa."
- La dureza extrema (10 en la escala de Mohs) junto con su empleo joyero corresponde al diamante, alótropo con estructura tetraédrica de enlaces $sp^{3}$ .
- Respuesta: Diamante.

Ejercicio 3

Redactar un texto sobre la necesidad urgente de utilizar, a nivel mundial, fuentes de energía no contaminantes, considerando la importancia del carbono en la cotidianidad y las repercusiones ambientales de quemarlo como combustible.

Respuesta orientativa (texto modelo):

El carbono, presente en el carbón, el petróleo y el gas natural, ha sido el motor de la industrialización y de la vida cotidiana: nos alimenta, nos transporta, calienta nuestros hogares y nos permite la iluminación y la comunicación. Sin embargo, su uso masivo como combustible produce dos grandes problemas. Primero, su combustión incompleta libera monóxido de carbono ( $\text{CO}$ ), un gas tóxico que impide la fijación del oxígeno en la sangre. Segundo, la combustión completa libera dióxido de carbono ( $\text{CO}_{2}$ ) y óxidos de azufre ( $\text{SO}_{2}$ ) y de nitrógeno ( $\text{NO}_{x}$ ), que generan la lluvia ácida, el deterioro de materiales y cultivos, y el reforzamiento del efecto invernadero, agravado también por la deforestación que reduce el sumidero natural de carbono.

Ante este escenario, es urgente transitar hacia fuentes de energía no contaminantes: solar fotovoltaica y térmica, eólica, hidroeléctrica, mareomotriz, geotérmica y biomasa de gestión controlada, además de programas de eficiencia energética, transporte eléctrico y reforestación. La transición energética no es solo un desafío científico: es una responsabilidad ética con las generaciones futuras, porque la calidad del aire, el clima y el agua dependen directamente de las decisiones energéticas que tomemos hoy.

Contenido de la página

EVALUACIÓN SECCIÓN 7

1. Completo la siguiente ficha descriptiva del elemento químico Carbono

Campo	Contenido
Nombre del elemento químico	Carbono
Símbolo	C
Valencia	4 (también 2 en algunos compuestos)
Electronegatividad	≈ 2.5 (escala de Pauling)
Configuración electrónica	1s² 2s² 2p²
Importancia del elemento químico para la vida	Base de la materia orgánica (carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos); fuente de energía (combustibles fósiles); sus alótropos tienen múltiples aplicaciones (diamante en joyería, grafito en lápiz, antracita como combustible); participa en el ciclo del carbono.

2. Identifico a qué clase de carbono corresponde cada descripción (Diamante, grafito, antracita)

Descripción	Clase de carbono
Tiene un 5 % de impureza y, debido a sus características blandas y que raya el papel, se utiliza como minas de lápiz.	Grafito
Se caracteriza por ser una variedad negra, brillante y dura; contiene aproximadamente un 90 a 95 % de carbón y por sus características se utiliza como combustible.	Antracita
Variedad pura del carbón; es el cuerpo más duro existente. Debido a sus características se emplea en la joyería como piedra preciosa.	Diamante

3. Considero el aprendizaje adquirido... Escribo un texto acerca de la necesidad urgente de utilizar a nivel mundial fuentes de energía no contaminantes.

Se solicita un texto argumentativo que integre: (a) la importancia del carbono en la cotidianidad; (b) las repercusiones ambientales del uso del carbón como fuente de energía; (c) su proceso de combustión y las sustancias liberadas; (d) la necesidad de transitar hacia fuentes de energía no contaminantes.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1. Escribir la configuración electrónica del carbono y determinar su valencia.

El carbono tiene $Z = 6$ , por lo que posee 6 electrones: $1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{2}$ . Los 4 electrones de la capa de valencia ( $n=2$ ) le permiten formar 4 enlaces covalentes, por lo que su valencia principal es 4.

Ejemplo 2. Distinguir grafito, diamante y antracita por sus propiedades.

Grafito: blando, negro, conductor eléctrico, conduce calor por capas deslizantes (uso: minas de lápiz, lubricantes). Diamante: el material más duro (10 en Mohs), transparente, aislante, alto índice de refracción (uso: joyería, abrasivos). Antracita: carbono impuro, negra, brillante y dura, de altísimo poder calorífico (uso: combustible en centrales eléctricas).

Ejemplo 3. ¿Qué gases produce la quema de carbón y cuál es su efecto ambiental?

Combustión completa ( $\text{C} + \text{O}_{2} \to \text{CO}_{2}$ ) genera CO₂, gas de efecto invernadero. Combustión incompleta ( $2\text{C} + \text{O}_{2} \to 2\text{CO}$ ) genera CO, tóxico. Además, el carbón contiene azufre y nitrógeno: al quemarse producen $\text{SO}_{2}$ y $\text{NO}_{x}$ , causantes de la lluvia ácida y de problemas respiratorios.

Tabla

Campo	Ficha del Carbono
Nombre	Carbono
Símbolo	C
Valencia	4
Electronegatividad	≈ 2.5 (Pauling)
Configuración electrónica	1s² 2s² 2p²
Importancia	Base de la vida y de los combustibles

Descripción	Clase de carbono
Blandura, raya el papel, minas de lápiz, 5 % de impureza	Grafito
Negra, brillante y dura, 90-95 % de carbón, combustible	Antracita
Variedad pura, cuerpo más duro, joyería	Diamante

Diagrama

flowchart TD
    A[Elemento Carbono - Z=6 - 1s2 2s2 2p2] --> B[Diamante - sp3 - red 3D - duro - joyería]
    A --> C[Grafito - sp2 - capas - blando - lápiz y lubricantes]
    A --> D[Antracita - carbono impuro - combustible]
    A --> E[Materia orgánica - carbohidratos, lípidos, proteínas, ADN]
    E --> F[Combustión de fósiles]
    F --> G[CO2 - efecto invernadero]
    F --> H[CO - tóxico]
    F --> I[SO2 y NOx - lluvia ácida]
    G --> J[Transición energética: solar, eólica, hidroeléctrica, geotérmica]
    H --> J
    I --> J

Fórmulas y ecuaciones

Configuración electrónica del carbono: $1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{2}$ (4 electrones de valencia)

Electronegatividad del carbono ≈ 2.5 (Pauling)

Combustión completa del carbono: $\text{C} + \text{O}_{2} \to \text{CO}_{2}$

Combustión incompleta: $2\text{C} + \text{O}_{2} \to 2\text{CO}$

Fotosíntesis: $6\text{CO}_{2} + 6\text{H}_{2}\text{O} \to \text{C}_{6}\text{H}_{12}\text{O}_{6} + 6\text{O}_{2}$

$\text{C}$ $\;(Z=6):\;1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{2}$

$\chi_{$ $\text{C}$ } $\approx$ 2.55 $\approx$ 2.5 $\$ ; $\text{(escala de Pauling)}$

$\text{C}@@MATH_0@@\text{H}@@MATH_1@@\text{O}@@MATH_2@@_{2}$ $\to$ 6 $\text{CO}@@MATH_3@@_{2}$ $\text{O}$ + $\text{energía}$

$\text{C}$ + $\text{O}@@MATH_0@@_{2}$ $\quad$ $\text{(combustión completa)}$

2 $\text{C}$ + $\text{O}@@MATH_0@@\text{(combustión incompleta)}$

$\text{C}$ + $\text{O}@@MATH_0@@_{2}$ $;\quad$ $\text{S}$ + $\text{O}@@MATH_1@@_{2}$ $;\quad$ $\text{N}@@MATH_2@@_{2}$ $\to$ 2 $\text{NO}$

6 $\text{CO}@@MATH_0@@_{2}@@MATH_1@@_{6}@@MATH_2@@_{12}@@MATH_3@@_{6}$ + 6 $\text{O}$ $_{2}$

Glosario (8)

Carbono: Elemento químico no metálico de símbolo C, número atómico 6, que forma millones de compuestos y es la base de la química orgánica y de la vida.
Valencia: Número de electrones que un átomo puede ceder, ganar o compartir para alcanzar una configuración estable, normalmente igual a los electrones de su último nivel.
Electronegatividad: Capacidad de un átomo de atraer hacia sí los electrones de un enlace químico; en el carbono vale ≈ 2.5 en la escala de Pauling.
Configuración electrónica: Distribución de los electrones de un átomo en los orbitales siguiendo los principios de Aufbau, de exclusión de Pauli y de Hund.
Alotropía: Existencia de un mismo elemento en distintas formas estructurales con propiedades diferentes, como ocurre con el carbono (diamante, grafito, antracita).
Combustión incompleta: Reacción de combustión con deficiencia de oxígeno que produce principalmente monóxido de carbono (CO), carbono (hollín) y energía.
Efecto invernadero: Proceso natural por el que ciertos gases (CO₂, metano, vapor de agua) atrapan el calor de la Tierra; se intensifica por la quema de combustibles fósiles.
Lluvia ácida: Precipitación con pH menor a 5.6 formada por la disolución en agua de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno emitidos por la quema de carbón.

Preguntas para practicar

¿Por qué el carbono, del mismo modo que el diamante, se caracteriza en el grafito por ser blando y conductor eléctrico si ambos son carbono?

Porque son alotropos: en el diamante los átomos de carbono se hibridan en sp³ y forman una red tridimensional muy estable y dura, mientras que en el grafito se hibridan en sp² y forman capas de grafeno unidas débilmente por fuerzas de van der Waals, de modo que las capas se deslizan (blandura) y un electrón queda deslocalizado en cada átomo (conductividad eléctrica).

¿Qué diferencia hay entre la combustión completa e incompleta del carbono y qué gases se producen en cada caso?

Con oxígeno en exceso se da la combustión completa: C + O₂ → CO₂, gas de efecto invernadero. Con oxígeno deficiente se da la combustión incompleta: 2C + CO₂ → 2CO, monóxido de carbono tóxico que se une a la hemoglobina e impide el transporte de oxígeno. Además, la quema de carbón libera SO₂ y NOₓ, que producen lluvia ácida.

¿Por qué es necesario transitar hacia fuentes de energía no contaminantes a nivel mundial?

Porque la quema masiva de carbón, petróleo y gas acumula CO₂ en la atmósfera, intensificando el efecto invernadero y el cambio climático, y emite SO₂ y NOₓ que dañan la salud, los cultivos y los materiales. Las energías solar, eólica, hidroeléctrica y geotérmica producen electricidad sin quemar combustibles fósiles, reduciendo las emisiones y mejorando la calidad del aire y el agua para las generaciones futuras.

Temas y conceptos clave

Evaluación de la Sección 7El carbono: ficha descriptivaConfiguración electrónica del carbonoElectronegatividad y valenciaFormas alotrópicas del carbono (diamante, grafito, antracita)Importancia del carbono para la vidaEnergías no contaminantes y medio ambienteNúmero atómico Z = 6Configuración 1s² 2s² 2p²Valencia 4 y enlace covalenteElectronegatividad ≈ 2.5 (Pauling)AlotropíaCombustión completa e incompletaEfecto invernaderoLluvia ácidaEnergías renovables

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Preguntas que la gente también hace

¿Cuál es la configuración electrónica del carbono y por qué su valencia es 4?

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¿Qué diferencias hay entre diamante, grafito y antracita?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Qué gases se liberan al quemar carbón y cómo afectan al ambiente?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

📌 Antes de leer esto

• Tabla periódica y número atómico
• Reglas de llenamiento de orbitales (Aufbau, Pauli, Hund)
• Concepto de electronegatividad y escala de Pauling
• Tipos de enlaces químicos
• Diferencia entre combustión completa e incompleta
• Tipos de contaminación del aire

Siguiente tema sugerido

Química orgánica: estructura del metano y de los alcanos, hibridación y nomenclatura básica.

📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 1170 caracteres

‘B EVALUACIÓN SECCIÓN 7 )

Completo la siguiente ficha descriptiva del elemento quimico Carbono

Nombre del elemento quimico

Simbolo

Valencia

Electronegatividad

Configuración electrónica

Importancia del elemento químico para la vida

Leo las siguientes descripciones e identifico a qué clase de carbono corresponde (Diamante, grafito, antracita).

Se caracteriza por ser una Variedad pura del carbón, es variedad negra, brillante y dura, el cuerpo más duro existente. Tiene un 5% de impureza y contiene aproximadamente un Debido a sus características debido a sus características 90 a 95% de carbón y por sus se emplea en la joyería como blandas y que raya el papel es características lo utilizan como piedra preciosa. utilizado como minas de lápiz. combustible.

Considero el aprendizaje adquirido con respecto a la importancia del carbono en la cotidianidad, así como las repercusiones ambientales debido al uso de carbón como fuente de energía, su proceso de combustión y las sustancias que se liberan en el ambiente. Escribo un texto acerca de la necesidad urgente de utilizar a nivel mundial fuentes de energía no contaminantes.

Texto de Quimica ' 97

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