Carbonio

Il carbonio è un elemento chimico con il simbolo C e il numero atomico 6. Non è metallico e tetravalente: sono disponibili quattro elettroni per formare legami chimici covalenti. Appartiene al gruppo 14 della tavola periodica. Tre isotopi sono presenti in natura, 12C e 13C sono stabili, mentre 14C è un radionuclide e decade con un'emivita di circa 5.730 anni. Il carbonio è uno dei pochi elementi conosciuti sin dall'antichità.

Il carbonio è il quindicesimo elemento più abbondante nella crosta terrestre e il quarto elemento più abbondante per massa nell'universo dopo l'idrogeno, l'elio e l'ossigeno. L'abbondanza di carbonio, la diversità unica dei composti organici e l'insolita capacità di formare polimeri alle temperature comuni alla Terra fanno di questo elemento un elemento comune a tutta la vita conosciuta. È il secondo elemento più abbondante nel corpo umano (circa il 18,5%) dopo l'ossigeno.

Gli atomi di carbonio possono legarsi insieme in modi diversi, dando luogo a diversi allotropi di carbonio. Gli allotropi più noti sono la grafite, il diamante e il buckminsterfullerene. Le proprietà fisiche del carbonio variano ampiamente con la sua forma allotropica. La grafite è opaca e nera, mentre il diamante è molto trasparente. La grafite è abbastanza morbida da formare una linea sulla carta (da cui il nome, dal verbo greco "γράφειν" che significa "scrivere"), mentre il diamante è il materiale naturale più duro conosciuto. La grafite è un buon conduttore elettrico, mentre il diamante ha una bassa conduttività elettrica. In condizioni normali, il diamante, i nanotubi di carbonio e il grafene hanno la più alta conduttività termica di tutti i materiali conosciuti. Tutti gli allotropi di carbonio sono solidi in condizioni normali, con la grafite che è la forma più termodinamicamente stabile a temperatura e pressione standard. Sono chimicamente resistenti e richiedono una temperatura elevata per reagire anche con l'ossigeno.

Lo stato di ossidazione più comune del carbonio nei composti inorganici è +4, mentre +2 si verifica nel monossido di carbonio e nei complessi carbonilici di metalli di transizione. Le maggiori fonti di carbonio inorganico sono il calcare, la dolomite e l'anidride carbonica, ma quantità significative si trovano nei depositi organici di clatrati di carbone, torba, petrolio e metano. Il carbonio costituisce un gran numero di composti, più di ogni altro elemento, con quasi dieci milioni di composti fino ad oggi, eppure quel numero è solo una frazione del numero di composti teoricamente possibile in condizioni standard. Per questo motivo, il carbonio viene spesso definito il "re degli elementi".