Fuentes naturales de carbono

El carbono es un elemento químico esencial para la vida, ya que, aunque solo conforma el 0,09 % de la corteza terrestre, forma largas cadenas carbonadas y es el responsable de los millones de compuestos orgánicos en el planeta. Se lo puede encontrar en estado puro en la naturaleza en tres formas: diamante, grafito y carbono amorfo.

El átomo de carbono es tetravalente, es decir, tiene cuatro electrones en su último nivel de energía. Esta característica lo convierte en un elemento con tendencia a formar cuatro enlaces covalentes y una amplia capacidad de combinación.

alótropos del carbono

El carbono existe puro en la naturaleza en tres formas alotrópicas: diamante, grafito y carbono amorfo; todos son sólidos con puntos de fusión extremadamente altos (alrededor de 4.000 °C) e insolubles en todos los disolventes a temperaturas ordinarias.

¿Sabías qué?
Los alótropos son moléculas formadas por un solo elemento y que tienen distintas estructuras moleculares.

Las propiedades de las tres formas del carbono difieren considerablemente, algunas son las siguientes:

Diamante Grafito Carbono amorfo (Antracita)
Fórmula química C C C
Color Incoloro Gris Negro
Raya Incolora Gris oscuro Negro
Dureza (Mohs) 10 1-2 3
Densidad 3,5-3,53 g/cm3 2,09-2,23 g/cm3 1,2-1,8 g/cm3
Conductividad eléctrica Aislante Buen conductor Aislante

Diamante

El diamante es una de las sustancias más duras que se conoce. Es muy apreciado en joyería y en algunas aplicaciones industriales. Sus principales yacimientos se encuentran en la República Sudafricana, Brasil, Zaire, Botswana y Federación Rusa.

Este precioso material se forma por exposición del carbono a presiones de entre 45 y 60 kilobares; y temperaturas que van de 900 a 1.300 °C. Estas condiciones existen tanto en sitios de impacto de meteoritos como en el manto de la litosfera de la Tierra, debajo de las placas continentales estables.

En los diamantes cada átomo de carbono está unido a otros cuatro en una estructura tridimensional, la cual le provee la mayor dureza de toda la naturaleza.

Grafito

El grafito es una forma alotrópica de carbono más abundante en la naturaleza. Se usa con frecuencia en la fabricación de electrodos, crisoles refractarios, minas de lápices y productos lubricantes. Sus principales yacimientos están ubicados en Sri Lanka, Madagascar, México, Siberia y EEUU; y sus principales productores a nivel mundial son China, India y Brasil.

El grafito está formado por capas de carbono compuestas por anillos hexagonales de átomos de C, capaces de deslizarse una sobre la otra de forma horizontal, lo que facilita la ruptura de los enlaces.

Carbono amorfo

El carbono amorfo no tiene una estructura cristalina o está repleto de irregularidades en su estructura. Puede tener distintos grados de pureza de acuerdo al porcentaje de carbono, como la antracita (90-95 %), la hulla (70-90 %), el lignito (55-75 %) y la turba (50-55 %). Las propiedades físicas y químicas de cada tipo se relacionan directamente con su organización molecular y microestructura.

Puede obtenerse al calentar azúcar purificada a 900 °C en ausencia de aire. Por otro lado, el negro de humo se obtiene al quemar hidrocarburos líquidos con una cantidad de aire insuficiente para producir una llama humeante.

La antracita es un carbón fósil muy rico en carbono, solo tiene alrededor de 5 % de materiales volátiles y una alta potencia calorífica.

Fullereno: una molécula parecida a un balón

El fullereno es una molécula formada exclusivamente por carbono que se encuentra en el polvo interestelar del espacio. Tiene forma similar a la de un balón de fútbol pero su tamaño es muy inferior. Su estructura, al igual que la del grafito, se compone de hojas de anillos hexagonales enlazadas, con la diferencia de que contiene anillos pentagonales y heptagonales, razón por la que la molécula no es plana. Después del diamante y el grafito, los fullerenos son la forma más estable de carbono.

CAPÍTULO 3 / EJERCICIOS

FUERZAS Y ENERGÍAS

Fuentes y CLASES DE ENERGÍA

1. Define los siguientes tipos de energía:

Energía térmica:

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Energía química:

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Energía radiante:

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Energía nuclear:

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Energía eléctrica:

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2. Menciona cuatro ejemplos donde estén presentes la energía potencial y la energía cinética:

Energía potencial Energía cinética
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fuerza en máquinas simples

1. Identifica en las siguientes imágenes el tipo de palanca, dependiendo de la carga y el esfuerzo empleado:

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________________________________
________________________________

2. Identifica cuáles de los siguientes enunciados son verdaderos (V) y cuáles son falsos (F). Justifica todas las respuestas.

  • Una fuerza se define como la acción de un cuerpo en otro cuerpo. Se aplica a través de un contacto directo o mediante una acción remota. (  )

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  • Un plano inclinado es una superficie plana sin elevaciones. Se necesita mayor fuerza para mover un objeto hacia arriba a lo largo de un plano inclinado que para levantarlo en línea recta. (  )

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  • El momento es la tendencia de una fuerza a mover un cuerpo hacia arriba sin necesidad de apoyo. Para que se desarrolle un momento, la fuerza debe actuar lejos del cuerpo de tal manera que éste no se mueva. Esto ocurre cada vez que se aplica una fuerza en uno de los extremos del cuerpo.(  )

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  • Las palancas cotidianas impiden realizar tareas que serían demasiado pesadas o engorrosas.(  )

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  • Un sistema de fuerzas consiste en aplicar una única fuerza sobre un cuerpo de tal manera que éste experimente un movimiento.(  )

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Corriente eléctrica y circuitos simples

1. Menciona cuatro ejemplos de materiales conductores y materiales aislantes:

Materiales conductores Materiales aislantes
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. A continuación se presentan diferentes definiciones referentes a la corriente eléctrica y los circuitos simples. Escribe el nombre que corresponde a cada una.

  • _____________________: es la fuente de alimentación o de poder dentro de un circuito simple.
  • _____________________: es una parte básica de la naturaleza y una de las formas de energía más utilizadas por el ser humano.
  • _____________________: son extremadamente pequeños, su masa es casi 1000 veces más pequeña que la de un protón.
  • _____________________: son materiales que impiden el libre flujo de electrones de átomo a átomo y de molécula a molécula.
  • _____________________: ocurre simultáneamente con el trueno.
  • _____________________: se produce porque el aire dentro de la iluminación del rayo se calienta tanto que se transforma en plasma durante un corto período de tiempo.
  • _____________________: son materiales que permiten que los electrones fluyan libremente de una partícula a otra.

Calor y transferencia de energía

1. Completa las siguientes oraciones:

  • La conducción ocurre cuando dos objetos a ______________ temperaturas entran en contacto. El calor fluye desde el calentador al objeto más frío hasta que ambos se encuentren a la misma __________________.
  • La ley de la conservación de la _____________ es una ley física que establece que la _______________ no puede ser _________ o destruida, sino que puede ____________ de una forma a otra. Otra manera de establecer esta ley es decir que la energía total de un sistema aislado permanece _______________ o se conserva dentro de un marco de referencia dado.
  • La ___________________ es el estudio de la transferencia de calor y los cambios que resultan de ella.
  • El ___________ es energía transferida entre sustancias o sistemas debido a una _________ de temperatura entre ellos.
  •  La ______________ es una medida objetiva de qué tan caliente o frío es un objeto; es un medio de determinar la energía ____________ contenida dentro del sistema. Se puede medir con un __________ o un calorímetro.

2. Marca con una cruz (X) la respuesta correcta.

Es la escala más común para medir la temperatura.

  1. Faradios. (  )
  2. Newton. (  )
  3. Celsius. (  )

Son muy buenos conductores de calor.

  1. Los materiales plásticos. (  )
  2. Los materiales cerámicos. (  )
  3. Los metales. (  )

Es un método de transferencia de calor que no depende de ningún contacto entre la fuente de calor y el objeto calentado.

  1. Convección.
  2. Radiación.
  3. Conducción.

Es la denominación de la cantidad de calor requerida para aumentar la temperatura de una sustancia en una cantidad determinada.

  1. Caloría.
  2. Temperatura.
  3. Calor específico.

Las pilas

1. Describe brevemente cuáles son las partes de una pila y cómo funcionan.

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2. Describe tres métodos empleados para el tratamiento y manejo de pilas usadas:

a)

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b)

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c)

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Energía en la naturaleza

  1. Observa, completa y explica el siguiente diagrama de la energía.

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2. Explica con tus propias palabras cuáles son los problemas más comunes de los ecosistemas agrícolas.

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