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Carbono O carbono é um dos elementos mais abundantes no Universo e está presente na vida humana, como na constituição do nosso corpo e nos combustíveis que usamos.
O carbono é um não metal do 2º período do grupo 14 (família do carbono) da Tabela Periódica. Seu número atômico é 6, ou seja, possui seis prótons em seu núcleo, e seu peso atômico é 12,011 u. O elemento químico carbono é representado pela letra C. Saiba mais: Origem da Tabela Periódica Tópicos do trabalho 1 - Onde é encontrado 2 - Características/propriedades 3 - Ligações do carbono 4 - Ciclo do carbono 5 - Para que serve o carbono? 6 - Curiosidades 7 - Resumo
Onde é encontrado O carbono é um dos elementos que apresentam alotropia e, por isso, pode ser encontrado em diferentes formas, dependendo do alótropo em questão. Entre as formas alotrópicas do carbono, as mais conhecidas são o grafite e o diamante. Além disso, o carbono pode ser encontrado ligado a outros elementos químicos, formando os mais diversos compostos. Por exemplo, quando ligado a dois átomos de oxigênio, forma a molécula do gás carbônico, CO 2 , presente nos ciclos de respiração celular e na fotossíntese das plantas. Além disso, o carbono é o elemento base da Química orgânica, sendo objeto de estudo em diversas pesquisas, e está presente na constituição de compostos orgânicos naturais (como o DNA, as proteínas e os biocombustíveis), e de compostos sintéticos (como nylon, borrachas, plásticos e fármacos). O carbono é um dos elementos mais versáteis já encontrados. Alotropia do carbono "Os átomos de Carbono podem se unir de várias formas diferentes, formando inúmeras substâncias, a esta propriedade denominamos de Alotropia.
O diamante, por sua vez, é um isolante elétrico e térmico, transparente e duro. Por esta última característica é utilizado para cortar blocos de granito. Sua densidade é 3,51g/cm3. Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ; O fulereno, devido à sua forma tridimensional com ligações insaturadas, apresenta propriedades físicas e químicas únicas que podem ser exploradas em várias áreas da bioquímica e da medicina. Observe a diferença no rearranjo molecular dos alótropos do carbono: Repare que as três formas são compostas pelo mesmo elemento (carbono), mas que devido ao rearranjo dos átomos se transformam em substâncias com propriedades completamente diferentes. Obtenção das formas alotrópicas do carbono: Se aquecermos um diamante até 1800 °C na presença de oxigênio, ele se transforma lentamente em grafite. Mas se for feito o contrário, aplicando-se enorme pressão sobre pequenas quantidades de grafite, surge o diamante (a natureza é responsável por este processo). Já os fulerenos surgiram mais tarde e foram a novidade científica em meados da década de 1980. Este alótropo do carbono foi sintetizado pela primeira vez em 1985 através da evaporação do grafite com raios laser." Características/propriedades Em todas as suas formas alotrópicas, carbono está no estado físico sólido, mas outras características físicas variam de estrutura para estrutura. Em relação à cor, o diamante é transparente e o carbono grafite é preto. O carbono grafite é utilizado como eletrodos industriais, por ser um bom condutor de eletricidade, propriedade não encontrada no carbono diamante, por exemplo. O diamante é a substância de maior dureza já encontrada, enquanto o grafite possui uma dureza muito baixa. Ligações do carbono O carbono é um composto tetravalente, ou seja, é capaz de realizar quatro ligações químicas covalentes com outros átomos. Por exemplo, no gás metano, o átomo de carbono está ligado a quatro átomos de hidrogênio, resultando na formula molecular CH 4.
As quatro ligações do carbono podem apresentar-se na forma simples, duplas ou triplas ligações, como mostramos a seguir: Devido ao seu baixo raio atômico, o carbono é capaz de formar diversas cadeias carbônicas, possibilitando a criação de diversos compostos, como é o exemplo dos combustíveis derivados de petróleo, formados, em sua maioria, por átomos de carbono e hidrogênio. Ciclo do carbono O ciclo do carbono tem início nas plantas e nos organismos que absorvem o gás carbônico disponível na atmosfera para realizarem o processo da fotossíntese. Nesse processo, o gás carbônico é convertido em gás oxigênio e açúcar (glicose, por exemplo), que a planta utiliza em seu crescimento.
O ciclo do nitrogênio garante a circulação desse elemento no ambiente. A O ciclo do nitrogênio é um ciclo biogeoquímico que garante a circulação do nitrogênio no ambiente físico e nos seres vivos. O nitrogênio é um nutriente utilizado por vários organismos, sendo essencial para formar proteínas, ácidos nucleicos e outros componentes das células. → Resumo do ciclo do nitrogênio O ciclo do nitrogênio garante a ciclagem desse elemento no ambiente, disponibilizando- o para os seres vivos e liberando-o novamente para o meio. Assim, o nitrogênio pode ser, posteriormente, reutilizado por outros organismos. Diversos processos estão envolvidos nesse importante ciclo, como: Fixação do nitrogênio por bactérias, como as do gênero Rhizobium; Decomposição da matéria orgânica e formação do íon amônio; Processo de nitrificação, na qual são observadas duas etapas: nitrosação e nitração. Desnitrificação, na qual as bactérias desnitrificantes garantem a transformação de nitratos em gás nitrogênio.
→ Ciclo do nitrogênio O nitrogênio gasoso não pode ser utilizado pela maioria dos seres vivos. O ciclo do nitrogênio garante que esse elemento circule pelo ambiente físico e pelos seres vivos. O nitrogênio é encontrado nas rochas, no fundo dos oceanos, nos sedimentos e na atmosfera. Na atmosfera, ele é encontrado na forma de gás e representa 79% dos gases presentes nessa camada. Apesar de ser encontrado em grande quantidade na atmosfera, o gás nitrogênio não é utilizado pela maioria dos organismos vivos, os quais são incapazes de fixar e incorporar à matéria viva o nitrogênio atmosférico. Entre os organismos capazes de utilizar esse nitrogênio, estão alguns tipos de bactérias. Durante o ciclo do nitrogênio, é possível perceber que os vegetais conseguem obter esse elemento por meio de sais nitrogenados disponíveis no ambiente. As plantas, por exemplo, conseguem utilizar apenas os íons amônio (NH 4 +) e nitrato (NO 3 - ). Já os consumidores, como os animais, conseguem obter o nitrogênio por meio da alimentação. → Etapas do ciclo do nitrogênio
Vale salientar que existe também a fixação física do nitrogênio. Nesse processo, o gás nitrogênio transforma-se em amônia em decorrência de fenômenos físicos, como relâmpagos e faíscas elétricas. As quantidades de amônia produzidas nesse processo, no entanto, são muito pequenas. AMONIZAÇÃO O nitrogênio encontrado no solo é, muitas vezes, proveniente de materiais orgânicos mortos. Quando os decompositores começam a atuar na matéria orgânica nitrogenada, liberam amônia (NH 3 ) no ambiente. Essa amônia combina-se com a água do solo e forma o hidróxido de amônio, que se ioniza e produz o íon amônio (NH 4 +) e a hidroxila (OH-). Esse processo é conhecido como amonização ou amonificação. NITRIFICAÇÃO No processo de nitrificação, ocorre a oxidação da amônia em nitrito e, na sequência, em nitrato. Esse processo é realizado por bactérias que fazem quimiossíntese, ou seja, que utilizam a energia liberada na nitrificação para sintetizar suas substâncias orgânicas. As bactérias que realizam nitrificação são chamadas de bactérias nitrificantes. Bactérias dos gêneros Nitrosomonas e Nitrosococus convertem amônia (NH 3 ) em nitrito (NO 2 - ), e as Nitrobacter convertem nitrito( NO 2 - ) em nitrato (NO 3 - ). Na nitrificação, temos, portanto, duas etapas: Nitrosação: oxidação da amônia em nitrito. Veja a equação abaixo: 2 NH 3 + 3O 2 → 2 NO 2 -^ + 2 H+^ + 2 H 2 O Nitração: oxidação do nitrito em nitrato. Veja a equação abaixo: 2 NO 2 -^ + O 2 → 2 NO 3 - O nitrato liberado pode ser absorvido, utilizado pelas plantas e convertido em compostos orgânicos. Desse modo, o nitrogênio entra na cadeia alimentar. Os animais conseguem adquirir nitrogênio por meio da alimentação. DESNITRIFICAÇÃO No solo, existem bactérias chamadas desnitrificantes, que utilizam os nitratos e transformam-nos em gás nitrogênio por meio de um processo conhecido como desnitrificação. A desnitrificação garante a devolução do nitrogênio para a atmosfera. → Bactérias do ciclo do nitrogênio
Bactérias do gênero Rhizobium associam-se a leguminosas e garantem a fixação do nitrogênio. O ciclo do nitrogênio necessita da partição de algumas bactérias. As bactérias do gênero Rhizobium, por exemplo, são importantes nesse ciclo, uma vez que vivem associadas às plantas leguminosas, ajudando na fixação do nitrogênio. Além das bactérias do gênero Rhizobium, as bactérias dos gêneros Azotobacter e Clostridium e certas cianobactérias são capazes de fazer a fixação. As bactérias estão ainda presentes no processo de amonização. Nesse caso, temos bactérias decompositoras que atuam sobre a matéria orgânica e liberam amônia para o ambiente. No processo conhecido como nitrificação, também temos a participação de bactérias. As Nitrosomonas e Nitrosococus, por exemplo, convertem amônia (NH 3 ) em nitrito (NO 2 - ), e as Nitrobacter convertem nitrito( NO 2 - ) em nitrato (NO 3 - ). Por fim, temos as bactérias que participam do processo de desnitrificação. Essas bactérias garantem a devolução do nitrogênio para a atmosfera. Desse modo, o ciclo do nitrogênio apresenta as seguintes bactérias: Fixadoras, como é as do gênero Rhizobium; Decompositoras , que garantem o processo de amonização; Nitrificantes, como as Nitrosomonas e Nitrosococus, que realizam o processo de nitrosação, e as Nitrobacter, que realizam o processo de nitração; Desnitrificantes , que garantem a liberação de nitrogênio para a atmosfera.
Para que serve o carbono? Devido à grande quantidade de compostos que possuem carbono em sua constituição, a quantidade dos seus usos é enorme. Confira a lista de alguns deles:
- Em combustíveis, como gasolina, diesel, gás natural e carvão;
- Na fabricação de lápis, eletrodos e lubrificantes (na forma de grafite);
- Na fabricação de joias e, por conta da sua dureza, em instrumentos industriais de corte, perfuração etc.;
- Em indústrias siderúrgicas (é adicionado à liga de ferro para dar maior resistência ao material, como é o exemplo do aço);
- Na datação de objetos encontrados em sítios arqueológicos (como isótopo radioativo do carbono, C-14). Além dessas aplicações, o carbono pode servir para outras várias atividades, seja em indústrias e laboratórios, seja no nosso cotidiano. Curiosidades Por ser um dos elementos mais versáteis, o carbono possui algumas singularidades:
- Cerca de 20% da massa do corpo humano são constituídos de carbono;
- São conhecidos mais compostos que possuem carbono em sua composição do que os que não o possuem;
- O carbono é o quarto elemento mais abundante no Universo;
- O material de maior dureza é o diamante, constituído exclusivamente de carbono;
- O isótopo do carbono C-12 é utilizado para calcular as massas atômicas dos outros elementos químicos. Resumo O carbono, de símbolo C, possui número atômico 6 e massa atômica igual a 12,011 u; O carbono é o elemento base da Química orgânica; Por ser tetravalente, o carbono é capaz de realizar quatro ligações químicas covalentes; A fotossíntese tem papel fundamental no ciclo do carbono; O carbono possui diversas aplicações, que vão desde combustíveis até joias, devido aos vários compostos que podem ser formados com esse elemento químico.
