El carboni és un àtom sorprenent. És la base de la química orgànica i, quan el trobem formant substàncies amb un únic element, pot adoptar formes amb característiques molt diferents depenent de les condicions en que es forma.
Així tenim que, si s’aplica una pressió i temperatura extrema, es pot formar diamant, un mineral molt preuat i amb un valor molt important gràcies a la seva gran duresa i conductivitat tèrmica, la més gran de tots els materials que l’home coneix. A més, la seva estructura extremadament rígida, té pocs elements que puguin contaminar-la amb impureses i presenta una transparència molt elevada. Els àtoms de carboni estan diposats en una estructura cúbica de tetraedres.
Si en canvi, la pressió que s’aplica es menys elevada, es forma el grafit que tots trobem als nostres llapis. El grafit té molt menys valor que el diamant, és quasi una forma antagònica. El grafit és de color negre brillant, refractari amb una baixa conductivitat (encara que, a temperatures elevades pugui actuar com a semiconductor). Es tou i opac. Els àtoms de carboni estan situats en patrons hexagonals i diverses capes. Els àtoms de carboni formen enllaços covalents en la mateixa capa de manera que, els enllaços entre els carbonis d’una mateixa capa són molt forts però, els enllaços entre les diferents capes no són tant forts.
Hi ha moltes altres formes com el grafè o el ful·lerè formades amb carbonis. Només canvia l’estructura interna, la forma en que els carbonis s’han disposats i les relacions que hi ha entre ells.
Si pensem en substàncies formades per carboni, també ens ve al cap el material usat durant molts anys per escalfar-nos i fer funcionar les calderes i que, avui en dia encara usem per fer electricitat, el carbó. El carbó és una roca sedimentària formada fa milions d’anys gràcies a l’acumulació de vegetació morta que quedava compactada i amb la participació d’uns bacteris en alguns casos, es començà a formar aquesta roca. Hi ha diversos tipus de carbó depenent de les impureses que presenta. El carbó més apreciat, l’antracita és el que presenta un percentatge de carboni superior.
El carboni té moltíssims usos i podríem parlar de l’energia nuclear i els isòtops de carboni, de les pintures anti-radar, de les aplicacions en medicina, de la fibra de carboni o dels nanotubs i la nanotecnologia.
Tot i això, el carboni també és molt important per a la vida i els éssers vius. Juntament amb d’altres àtoms també molt importants, forma diferents molècules que estan presents en tots els éssers vius i són l’essència de la vida.
El carboni, com ja hem pogut comprovar, té molta facilitat per establir enllaços covalents de tot tipus. Amb d’altres àtoms iguals, pot formar cadenes que poden ser obertes com als hidrocarburs (base dels àcids grassos i molt important en la nostra civilització moderna ) o tancades.
El carboni, amb les seves propietats doncs, és capaç de formar molts compostos ja sigui amb nitrogen, oxigen o d’altres elements. Aquesta capacitat fa que es pugui atendre la complexitat i la diversitat necessària per a realitzar totes les reaccions de la vida ja sigui l’intercanvi d’energia, l’emmagatzematge d’informació (ADN)…
Si entrem en el camp de la química orgànica, el carboni essencial. Analitzem quines són les biomolècules, les molècules només presents en els éssers vius:
-Glúcids: formats per carboni, oxigen i hidrogen.
– Lípids: formats per carboni, oxigen, hidrogen i, alguns, per fòsfor.
– Proteïnes, formades per carboni, oxigen, hidrogen, nitrogen i de vegades, d’altres elements.
-Àcids nucleics: formats per un fosfat (P i O), un glúcid (C, O i H) i una base nitrogenada.
Com es pot veure, es repeteixen una sèrie d’elements entre ells, el carboni.
Per tot això, sembla que sense carboni no hi ha vida. Pel que l’home ha pogut observar fins ara, és així. La vida de la Terra, tal com la coneixem, està basada en el carboni, la química orgànica, la química de la vida, estudia el carboni i els seus compostos.
Però, podria haver-hi vida sense el carboni? Quins altres elements el podrien substituir? El carboni té unes propietats molt concretes que, totes sumades, el fan perfecte. Si ens fixem a d’altres elements, haurien de ser elements abundants, que formés gran quantitat d’unions amb sí mateix i amb d’altres element. Si mirem els cinc elements més abundants, ja podem anar descartant l’heli perquè no forma compostos, l’hidrogen i l’oxigen tenen una valència 1 i 2 així que només poden formar uns compostos molt senzills… No ens acaben d’anar bé.
El nitrogen té una valència 3 que ja és una mica millor. Tot i així, no coneixem encara cadenes de diversos àtoms de nitrogen.
És possible que, en un altre planeta, en una galàxia molt llunyana hi hagi vida a partir d’un altre element com el nitrogen? De moment, no tenim resposta per aquesta pregunta.
Així doncs, la vida, tal com la coneixem avui en dia, està basada en el carboni. No coneixem cap ésser viu que no contingui, en algun de les seves molècules, carboni. Tant és així que, si consultem el diccionari de la RAE, la definició de orgànic és: «dicho de una sustancia: que tiene como componente el carbono y que forma parte de los seres vivos».
HIDROCARBURS, PETROLI, PLÀSTICS
Sense deixar de parlar del carboni, tractarem els hidrocarburs. Els hidrocarburs són uns compostos orgànics formats per hidrogen i carboni exclusivament. Alguns hidrocarburs són el metà (CH4), el butà (C4H10), el propà (C3H8).
Els hidrocarburs són la principal font d’energia que usa la nostra societat encara avui en dia, tant per produir electricitat des de les centrals elèctriques com per un ús domèstic i industrial en els cotxes, les calderes o, la cuina.
El petroli és una barreja d’hidrocarburs. És una substància essencial avui en dia. Del petroli s’extreuen hidrocarburs com el propà, o el butà, es fa gasolina, querosè, olis lubricants, asfalts, carbó de coc, plàstics… De fet, quasi podem dir que avui en dia la nostra civilització es basa en el petroli. Si ens fixem en els nostres objectes que tenim a casa, segur que en tots ells podem trobar algun derivat del petroli que s’ha usat en algun moment (només confiem no trobar-lo en el menjar…).
El petroli s’origina sota del mar, a molta profunditat on s’acumula plàncton mort amb matèria orgànica. Al quedar sota un sediment inorgànic impermeable amb gran pressió i temperatura i gràcies a l’acció de bacteris, es creen els hidrocarburs que formaran el petroli.
És, de fet, del petroli, d’on s’extreuen els hidrocarburs i s’utilitza també per a fabricar d’altres substàncies com poden ser els plàstics.
Els plàstics han anat guanyant terreny a la nostra vida durant els últims anys. Avui en dia, molts dels estris que utilitzem són de plàstic. Hi ha diferents tipus de plàstics, i es poden classificar de diverses maneres. Alguns dels plàstics més comuns són:
- Polietilè usat en bosses, envasos…
- Policlorur de vinil (PVC) usat en tubs
- Polipropilè, utilitzat en cordes, carpetes, portafolis…
- Fenoplast: en mànecs de paelles
- Ureformaldehid: en interruptors i aïllants elèctrics.
- Polièster utilitzat en teixits.
En alguns sectors, els plàstics han substituït quasi totalment la fusta, el paper, la llana o la pell. Tenen uns preus molt competitius per el cost del petroli i la fabricació del plàstic a més, els hi podem donar qualssevol forma de manera que, poden substituir tot tipus de peces metàl·liques o de fusta.
No només els trobem en carcasses d’aparells electrònics, interruptors i cables de llum moderns, estris de cuina o d’altres objectes sinó que els polímers els trobem formant part de la roba, la pintura…
La dependència actual del petroli i les reserves d’aquest, generen molta controvèrsia pel que podria passar si s’acabés el petroli o, el poder mundial que tenen les empreses peroleres. Tot i això, hem d’assumir que avui en dia, és una de les substàncies més importants i bàsiques per al funcionament de la civilització humana.
A més, cal tenir en compte els problemes ambientals que genera. L’obtenció del petroli, la seva refinació per a l’obtenció dels derivats i la crema dels combustibles fòssils genera molta contaminació. En el cas dels plàstics, també cal tenir en compte la contaminació generada pels residus i per acabar els riscos de l’extracció del petroli que pot generar desastres naturals quan hi ha vessaments de petroli al mar.
