La chimica del carbonio – ScienceBitch #1

Il carbonio è la sostanza più dura che conosciamo: il diamante è carbonio, come il carbone e la grafite. Grazie alla sua struttura anatomica forma facilmente dei composti e ne conosciamo oltre un milione, partendo dal calcare e arrivando fino al carburante diesel.

Quattro dei suoi 8 elettroni hanno orbite esterne e i composti possono venire generati sia acquisendo che cedendo elettroni. Il carbonio si può associare a quasi tutti gli altri elementi e lo utilizziamo per realizzare di tutto: dagli aerei ai colori ad olio.

Questo elemento esiste in almeno 6 forme allotropiche (cioè diverse forme della stessa sostanza) e allo stato libero si trova come grafite e come diamante. La prima, di colore nero, che fonde solamente ad altissime temperature, è utilizzate in modo massiccio per la costruzione di mezzi aerospaziali come razzi e satelliti.

Gli atomi di carbonio, attraverso un ciclo chiamato "ciclo del carbonio", interessano tutti gli esseri viventi conosciuti, sia animali che vegetali. La cellulosa contenuta nelle foglie e nei fusti delle piante è un polimero di glucosio, cioè una catena di molecole di carbonio. Queste catene vengono assorbite dalle piante assumendo l'acqua e l'anidride carbonica contenuta nell'aria; per compiere questo processo sfruttano l'energia solare.

Gli animali erbivori assumono a loro volta i composti di carbonio ingerendo le piante. L'animale, morendo, si decompone e libera energia: da questo processo di combustione l'anidride carbonica viene rilasciata nell'aria, completando così il ciclo del carbonio.

Oltre alla capacità di formare composti con altri element, il carbonio ha l'unicità di unirsi ad altri atomi di carbonio per formare catene o anelli più complessi. Le catene e le molecole ed anelli sono le basi chimiche della vita, ad esempio le proteine sono tutti composti di carbonio. La branca della scienza che studia i composti di carbonio si chiama chimica organica.

Leggere, facili da modellare e resistenti, le materie plastiche sono tra i materiali più sorprendenti. Possono diventare soffici come la seta o robuste come l'acciaio e vengono ottenute artificialmente utilizzando molecole di composti di carbonio che formano lunghe catene, chiamate polimeri.

Alcune materie vengono rese più robuste (mantenendone la flessibilità) aggrovigliando fra loro più catene di polimeri, come quando si "avvitano" più corde per crearne una più resistente. Questi materiali sono perfetti, ad esempio, per produrre le vele dei paracadute, che devono sopportare il peso dell'uomo in caduta libera, rimanendo comunque flessibili.