El carbono en la naturaleza aparece tanto en estado libre como combinado con otros elementos. Puede formar minerales sólidos, gases atmosféricos, sustancias disueltas en el océano, moléculas de los seres vivos, materia orgánica del suelo y combustibles como el carbón, el petróleo y el gas natural.
Sus formas más conocidas son el diamante y el grafito, constituidos esencialmente por carbono. Sin embargo, la mayor parte de este elemento no se encuentra aislada, sino formando compuestos como el dióxido de carbono, los carbonatos, los hidrocarburos, los hidratos de carbono, las proteínas y los ácidos nucleicos.
Esta capacidad para crear enlaces estables con muchos elementos explica por qué el carbono participa en millones de sustancias diferentes y constituye la base química de la vida terrestre.
Contenido
En qué formas se encuentra el carbono en la naturaleza
El carbono aparece de dos maneras principales:
- En estado libre o elemental, sin estar combinado químicamente con otros elementos.
- En estado combinado, formando parte de compuestos orgánicos e inorgánicos.
| Forma general | Ejemplos | Dónde se encuentra |
| Carbono elemental | Diamante y grafito | Rocas, yacimientos y sedimentos |
| Óxidos de carbono | Dióxido y monóxido de carbono | Atmósfera, volcanes, incendios y combustión |
| Carbonatos | Calcita, caliza, dolomita y mármol | Rocas, suelos y caparazones |
| Carbono disuelto | Bicarbonato, carbonato y CO₂ | Océanos, lagos, ríos y aguas subterráneas |
| Materia orgánica | Azúcares, grasas, proteínas y ADN | Seres vivos y restos biológicos |
| Hidrocarburos | Metano, petróleo y gas natural | Subsuelo, humedales y sedimentos |
| Combustibles sólidos | Carbón mineral y turba | Cuencas sedimentarias y zonas húmedas |
| Materia del suelo | Humus y residuos vegetales | Suelos agrícolas, bosques y pastizales |
Carbono en estado libre
El carbono libre está constituido principalmente por átomos de carbono unidos entre sí. Su comportamiento depende de cómo estén ordenados esos átomos.
Las diferentes estructuras que puede adoptar un mismo elemento reciben el nombre de formas alotrópicas.
Las dos formas naturales más conocidas son:
- Diamante.
- Grafito.
También existen materiales carbonosos menos ordenados, como el hollín y algunos tipos de carbón amorfo.
Diamante
El diamante es una forma cristalina del carbono en la que cada átomo se encuentra unido fuertemente a otros cuatro.
Esta estructura tridimensional explica sus principales propiedades:
- Gran dureza.
- Elevada resistencia al desgaste.
- Transparencia en ejemplares puros.
- Buena conducción del calor.
- Muy baja conducción eléctrica.
- Alto punto de fusión.
Los diamantes naturales se forman a grandes profundidades, donde existen presiones y temperaturas elevadas. Después pueden llegar a zonas próximas a la superficie mediante procesos geológicos y erupciones de determinados magmas.
Aunque el diamante y el grafito están compuestos por el mismo elemento, su estructura atómica es completamente diferente.
Grafito
El grafito está formado por capas planas de átomos de carbono.
Dentro de cada capa, los átomos se encuentran unidos con fuerza. Entre unas capas y otras, las fuerzas son más débiles, por lo que pueden deslizarse con facilidad.
Esta estructura le proporciona características distintas de las del diamante:
- Es blando.
- Presenta un color gris oscuro o negro.
- Deja marcas sobre el papel.
- Conduce la electricidad.
- Tolera temperaturas elevadas.
- Puede actuar como lubricante.
El grafito aparece en determinadas rocas metamórficas y depósitos minerales. También puede originarse cuando materia rica en carbono queda sometida a presión y calor durante largos periodos.
La mina de los lápices contiene grafito mezclado con arcilla, no plomo.
Carbono amorfo
La expresión carbono amorfo se utiliza para describir materiales cuyos átomos no presentan el orden cristalino perfecto del diamante o el grafito.
Entre sus ejemplos se encuentran:
- Hollín.
- Carbón vegetal.
- Coque.
- Negro de carbón.
- Residuos carbonizados.
En realidad, muchos contienen pequeñas regiones semejantes al grafito, además de hidrógeno, oxígeno, minerales y otras impurezas.
El hollín puede formarse durante una combustión incompleta, cuando el combustible no dispone del oxígeno suficiente para transformarse totalmente en dióxido de carbono.
Carbono en la atmósfera
En el aire, el carbono aparece principalmente formando parte de gases.
Los más relevantes son:
- Dióxido de carbono, CO₂.
- Metano, CH₄.
- Monóxido de carbono, CO.
- Pequeñas cantidades de otros compuestos orgánicos.
Aunque estos gases representan una fracción reducida de la atmósfera, desempeñan funciones decisivas en el clima, la fotosíntesis y la química del aire.
Dióxido de carbono
El dióxido de carbono es una molécula compuesta por un átomo de carbono y dos de oxígeno.
Se libera mediante:
- Respiración de los seres vivos.
- Descomposición de materia orgánica.
- Combustión.
- Incendios.
- Actividad volcánica.
- Intercambio con los océanos.
- Procesos industriales.
Las plantas, las algas y determinados microorganismos lo incorporan mediante la fotosíntesis y utilizan su carbono para producir materia orgánica.
El CO₂ también actúa como gas de efecto invernadero. Absorbe parte de la radiación térmica emitida por la superficie y contribuye a mantener una temperatura compatible con la vida. Su acumulación excesiva intensifica ese efecto.
Metano
El metano es el hidrocarburo más sencillo. Está formado por un átomo de carbono unido a cuatro de hidrógeno.
Puede producirse en ambientes con poco oxígeno, como:
- Pantanos.
- Humedales.
- Sedimentos.
- Arrozales.
- Vertederos.
- Aparato digestivo de algunos animales.
- Yacimientos de gas natural.
Determinados microorganismos llamados metanógenos generan metano al descomponer materia orgánica en condiciones anaerobias.
También puede liberarse desde depósitos geológicos, volcanes de lodo y zonas donde se deshiela suelo permanentemente congelado.
Monóxido de carbono
El monóxido de carbono está formado por un átomo de carbono y otro de oxígeno.
Aparece principalmente cuando una sustancia carbonada arde de manera incompleta. También puede producirse mediante incendios naturales, actividad volcánica y reacciones químicas atmosféricas.
Es un gas tóxico porque se une a la hemoglobina y dificulta el transporte de oxígeno por la sangre.
En la atmósfera suele transformarse progresivamente en dióxido de carbono mediante reacciones químicas.
Carbono en los océanos
Los océanos contienen una enorme cantidad de carbono. Una parte se encuentra en organismos vivos y sedimentos, pero la mayor proporción aparece disuelta en el agua.
Cuando el CO₂ entra en contacto con el océano puede seguir varias transformaciones:
- Se disuelve como dióxido de carbono.
- Una pequeña parte forma ácido carbónico.
- El ácido puede liberar iones de hidrógeno.
- Se forman bicarbonatos.
- Parte del bicarbonato se transforma en carbonato.
Las principales formas son:
- CO₂ disuelto.
- Ácido carbónico, H₂CO₃.
- Bicarbonato, HCO₃⁻.
- Carbonato, CO₃²⁻.
En condiciones normales del agua marina, el bicarbonato suele ser la forma dominante del carbono inorgánico disuelto.
Bicarbonatos y carbonatos
El equilibrio entre CO₂, bicarbonato y carbonato depende de factores como:
- Acidez del agua.
- Temperatura.
- Salinidad.
- Presión.
- Actividad de los organismos.
- Intercambio con la atmósfera.
El ion carbonato es necesario para que numerosos seres marinos construyan estructuras de carbonato cálcico.
Entre ellos se encuentran:
- Corales.
- Moluscos.
- Algunos tipos de plancton.
- Algas calcáreas.
- Equinodermos.
Cuando estos organismos mueren, parte de sus restos llega al fondo y puede quedar incorporada a los sedimentos.
Carbono en rocas y minerales
La mayor reserva de carbono de la Tierra se encuentra en la litosfera, especialmente en rocas sedimentarias.
El carbono aparece sobre todo en minerales llamados carbonatos.
Los más conocidos son:
- Calcita.
- Aragonito.
- Dolomita.
- Magnesita.
- Siderita.
| Mineral | Fórmula aproximada | Presencia habitual |
| Calcita | CaCO₃ | Calizas, cuevas y caparazones |
| Aragonito | CaCO₃ | Conchas, corales y sedimentos |
| Dolomita | CaMg(CO₃)₂ | Rocas dolomíticas |
| Magnesita | MgCO₃ | Rocas ricas en magnesio |
| Siderita | FeCO₃ | Depósitos de hierro y sedimentos |
Caliza
La caliza es una roca sedimentaria formada principalmente por carbonato cálcico.
Puede originarse mediante:
- Acumulación de caparazones y esqueletos.
- Precipitación química en el agua.
- Actividad de microorganismos.
- Compactación de sedimentos marinos.
Cuando la caliza queda sometida a presión y temperatura puede transformarse en mármol.
Los grandes depósitos de caliza representan carbono que ha permanecido almacenado durante millones de años.
Mármol
El mármol es una roca metamórfica formada cuando una caliza se recristaliza por efecto del calor y la presión.
Aunque su aspecto cambia, sigue estando compuesto principalmente por minerales carbonatados.
Al reaccionar con ácidos, el carbonato libera dióxido de carbono. Esta reacción permite identificar de forma sencilla muchas rocas calizas.
Carbono en cuevas
El agua de lluvia puede absorber CO₂ de la atmósfera y del suelo. Al infiltrarse, adquiere una ligera acidez capaz de disolver lentamente la roca caliza.
Cuando el agua llega a una cueva y pierde parte del CO₂, el carbonato cálcico vuelve a precipitar.
Así se forman:
- Estalactitas.
- Estalagmitas.
- Columnas.
- Cortinas calcáreas.
- Otras estructuras minerales.
Este proceso muestra cómo el carbono puede pasar de la atmósfera al agua, disolver una roca y volver a quedar almacenado en un mineral.
Carbono en los seres vivos
El carbono es el elemento central de las moléculas orgánicas.
Su átomo puede formar cuatro enlaces, crear cadenas largas, anillos y estructuras ramificadas. Esta versatilidad permite construir moléculas muy diferentes.
Los principales grupos de sustancias carbonadas de los seres vivos son:
- Hidratos de carbono.
- Lípidos.
- Proteínas.
- Ácidos nucleicos.
- Vitaminas.
- Pigmentos.
- Hormonas.
Hidratos de carbono
Los hidratos de carbono incluyen azúcares, almidones y fibras vegetales.
Cumplen funciones como:
- Proporcionar energía.
- Almacenar reservas.
- Formar estructuras.
- Participar en el reconocimiento celular.
La glucosa es uno de los compuestos más importantes. Las plantas pueden producirla a partir de dióxido de carbono y agua mediante la fotosíntesis.
Parte de esa glucosa se utiliza inmediatamente y otra se transforma en almidón, celulosa u otras moléculas.
Lípidos
Los lípidos contienen una proporción elevada de carbono e hidrógeno.
Entre ellos se encuentran:
- Grasas.
- Aceites.
- Ceras.
- Fosfolípidos.
- Determinadas hormonas.
Sirven como reserva energética, forman las membranas celulares y protegen órganos y tejidos.
Debido a su alto contenido energético, las grasas permiten almacenar mucha energía en una masa relativamente pequeña.
Proteínas
Las proteínas están formadas por aminoácidos que contienen carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Algunos también incluyen azufre.
Cumplen funciones esenciales:
- Forman tejidos.
- Aceleran reacciones químicas.
- Transportan sustancias.
- Participan en las defensas.
- Permiten el movimiento.
- Regulan procesos celulares.
El carbono forma el esqueleto básico de cada aminoácido.
Ácidos nucleicos
El ADN y el ARN contienen carbono en sus azúcares y bases nitrogenadas.
Estas moléculas almacenan y transmiten la información genética que permite:
- Construir proteínas.
- Reproducir células.
- Heredar características.
- Regular la actividad celular.
Sin la capacidad del carbono para formar estructuras estables y variadas, no existirían moléculas biológicas con esta complejidad.
Carbono en las plantas
Las plantas obtienen la mayor parte de su carbono del dióxido de carbono atmosférico, no directamente del suelo.
Durante la fotosíntesis utilizan:
- Dióxido de carbono.
- Agua.
- Energía luminosa.
Con ellos producen materia orgánica y liberan oxígeno.
El carbono incorporado puede pasar a formar parte de:
- Hojas.
- Tallos.
- Raíces.
- Frutos.
- Semillas.
- Madera.
- Sustancias de reserva.
Cuando un animal se alimenta de una planta, parte de ese carbono pasa al organismo del consumidor.
Carbono en los animales
Los animales obtienen carbono mediante los alimentos.
Después lo utilizan para:
- Formar células.
- Producir energía.
- Crear reservas de grasa.
- Construir tejidos.
- Fabricar hormonas y enzimas.
- Renovar estructuras corporales.
Durante la respiración celular, una parte de la materia orgánica se combina con oxígeno y produce energía, agua y dióxido de carbono.
El CO₂ es transportado hasta los órganos respiratorios y expulsado al ambiente.
Carbono en microorganismos
Las bacterias, arqueas, hongos y otros microorganismos participan activamente en las transformaciones del carbono.
Pueden:
- Descomponer restos orgánicos.
- Producir metano.
- Consumir metano.
- Fijar dióxido de carbono.
- Fermentar compuestos.
- Transformar materia del suelo.
- Liberar CO₂ mediante respiración.
Sin la acción de estos organismos, grandes cantidades de restos biológicos se acumularían sin descomponerse y muchos nutrientes quedarían inmovilizados.
Carbono en el suelo
El suelo almacena carbono tanto en forma orgánica como inorgánica.
El carbono orgánico del suelo procede de:
- Raíces.
- Hojas caídas.
- Restos de animales.
- Excrementos.
- Microorganismos.
- Materia vegetal parcialmente descompuesta.
Una parte se transforma rápidamente. Otra puede permanecer estabilizada durante años, siglos o periodos todavía más largos.
Humus
El humus es una mezcla compleja de materia orgánica transformada por microorganismos y procesos químicos.
Contribuye a:
- Retener agua.
- Mantener nutrientes.
- Mejorar la estructura del suelo.
- Reducir la erosión.
- Favorecer la actividad biológica.
No es una sustancia única, sino un conjunto de compuestos relativamente estables.
Los suelos ricos en materia orgánica suelen almacenar más carbono que los suelos degradados, erosionados o sometidos a una pérdida continua de vegetación.
Turba
La turba se forma en humedales donde la acumulación de agua reduce la cantidad de oxígeno disponible.
En esas condiciones, los restos vegetales se descomponen lentamente y se acumulan como material rico en carbono.
Las turberas pueden conservar carbono durante miles de años. Si se drenan, queman o degradan, parte de ese carbono se libera en forma de dióxido de carbono y metano.
Carbono en el permafrost
El permafrost es suelo que permanece congelado durante periodos prolongados.
Puede contener:
- Raíces antiguas.
- Restos de plantas.
- Materia animal.
- Microorganismos.
- Compuestos orgánicos congelados.
Mientras permanece frío, la descomposición es lenta. Cuando se descongela, los microorganismos pueden reactivar la transformación de esa materia y liberar CO₂ o metano.
Carbono en los combustibles fósiles
Los combustibles fósiles contienen carbono procedente de materia orgánica antigua transformada durante millones de años.
Los principales son:
- Carbón mineral.
- Petróleo.
- Gas natural.
No son depósitos de carbono puro. Están formados por mezclas complejas de sustancias carbonadas y otros componentes.
Carbón mineral
El carbón mineral se originó principalmente a partir de vegetación acumulada en antiguos ambientes pantanosos.
La materia quedó enterrada y fue sometida a:
- Presión.
- Calor.
- Falta de oxígeno.
- Transformaciones químicas.
- Largos periodos geológicos.
Según su grado de transformación se distinguen materiales como:
- Turba.
- Lignito.
- Hulla.
- Antracita.
A medida que aumenta la transformación, suele elevarse la proporción de carbono y disminuir parte del agua y de los compuestos volátiles.
Petróleo
El petróleo es una mezcla de hidrocarburos líquidos y otras sustancias.
Se formó principalmente a partir de microorganismos y materia orgánica depositados en antiguos fondos acuáticos.
Después del enterramiento, la presión y el calor transformaron progresivamente esos restos.
El petróleo puede contener:
- Cadenas de hidrocarburos.
- Compuestos cíclicos.
- Moléculas aromáticas.
- Azufre.
- Nitrógeno.
- Oxígeno.
- Trazas de metales.
Su estado líquido permite que se desplace a través de rocas porosas hasta quedar atrapado bajo capas impermeables.
Gas natural
El gas natural contiene principalmente metano, aunque también puede incluir otros hidrocarburos y gases.
Se acumula en:
- Rocas porosas.
- Yacimientos asociados al petróleo.
- Depósitos independientes.
- Formaciones de baja permeabilidad.
- Capas de carbón.
Parte del metano natural también puede tener origen biológico reciente, producido por microorganismos en sedimentos, vertederos o humedales.
Carbono orgánico e inorgánico
Una clasificación útil distingue entre carbono orgánico y carbono inorgánico.
| Carbono orgánico | Carbono inorgánico |
| Forma parte de moléculas basadas en estructuras de carbono | Aparece en CO₂, carbonatos, bicarbonatos y otras sustancias |
| Es abundante en seres vivos | Es abundante en rocas, agua y atmósfera |
| Incluye azúcares, grasas y proteínas | Incluye caliza, calcita y CO₂ |
| Puede proceder de organismos actuales o antiguos | Puede originarse mediante procesos físicos, químicos o biológicos |
| Está presente en petróleo, carbón y humus | Constituye gran parte del carbono oceánico disuelto |
La separación no siempre coincide con el origen de la sustancia. El dióxido de carbono liberado por un ser vivo sigue clasificándose como carbono inorgánico.
En qué estados físicos aparece
El carbono elemental es sólido en las condiciones habituales de la superficie terrestre. Sus compuestos, en cambio, aparecen en los tres estados principales.
| Estado | Ejemplos |
| Sólido | Diamante, grafito, carbón, madera, caliza y materia orgánica |
| Líquido o disuelto | Petróleo, bicarbonato en agua y compuestos orgánicos disueltos |
| Gaseoso | Dióxido de carbono, metano y monóxido de carbono |
El petróleo es líquido, pero está formado por una mezcla de numerosos compuestos. El bicarbonato tampoco es un líquido por sí mismo: se encuentra disuelto en el agua.
Isótopos naturales del carbono
Los átomos de un mismo elemento pueden tener diferente número de neutrones. Estas variantes reciben el nombre de isótopos.
Los principales isótopos naturales del carbono son:
- Carbono-12.
- Carbono-13.
- Carbono-14.
Carbono-12
Es el isótopo más abundante.
Posee seis protones y seis neutrones. Sirve como referencia para definir la unidad de masa atómica.
Carbono-13
Es estable y aparece en una proporción mucho menor.
Las diferencias entre carbono-12 y carbono-13 permiten estudiar:
- Dietas antiguas.
- Procesos de fotosíntesis.
- Origen de materiales orgánicos.
- Circulación oceánica.
- Intercambios entre atmósfera y biosfera.
Carbono-14
Es un isótopo radiactivo producido de forma natural en las capas altas de la atmósfera.
Pasa al CO₂, es absorbido por las plantas y entra en las cadenas alimentarias.
Cuando un organismo muere deja de incorporar carbono nuevo. Desde ese momento, la cantidad de carbono-14 disminuye progresivamente.
Esta propiedad permite estimar la antigüedad de materiales orgánicos relativamente recientes en términos geológicos.
Los isótopos no son formas químicas diferentes como el diamante y el CO₂. Son variantes del propio átomo de carbono.
Cómo circula el carbono en la naturaleza
El carbono cambia continuamente de lugar y de forma mediante el ciclo del carbono.
Puede pasar:
- De la atmósfera a las plantas.
- De las plantas a los animales.
- De los organismos al suelo.
- Del suelo a la atmósfera.
- Del aire al océano.
- Del océano a los sedimentos.
- De las rocas a la atmósfera.
- De los combustibles a gases de combustión.
Estos intercambios se producen a velocidades muy diferentes.
Ciclo rápido del carbono
El ciclo rápido ocurre en periodos de días, años, décadas o siglos.
Incluye:
- Fotosíntesis.
- Respiración.
- Alimentación.
- Descomposición.
- Incendios.
- Intercambio entre aire y océano.
- Transformaciones microbianas.
Un átomo de carbono puede entrar en una hoja mediante fotosíntesis, pasar después a un animal y regresar a la atmósfera mediante la respiración.
Ciclo lento del carbono
El ciclo lento puede durar miles o millones de años.
Incluye:
- Formación de sedimentos.
- Creación de rocas carbonatadas.
- Enterramiento de materia orgánica.
- Formación de combustibles fósiles.
- Meteorización de rocas.
- Movimiento de placas tectónicas.
- Actividad volcánica.
Una parte del carbono marino puede terminar en sedimentos, convertirse en roca y permanecer almacenada durante millones de años antes de regresar a la atmósfera.
Procesos principales del ciclo del carbono
| Proceso | Movimiento del carbono |
| Fotosíntesis | De la atmósfera o el agua a los organismos |
| Respiración | De la materia orgánica al CO₂ |
| Descomposición | De los restos al suelo, CO₂ o metano |
| Combustión | De combustibles y biomasa a gases atmosféricos |
| Disolución oceánica | De la atmósfera al agua |
| Desgasificación oceánica | Del océano a la atmósfera |
| Sedimentación | Del agua a los sedimentos |
| Meteorización | De la atmósfera y las rocas a ríos y océanos |
| Vulcanismo | Del interior terrestre a la atmósfera |
| Enterramiento | De la materia orgánica a depósitos geológicos |
Fotosíntesis
Durante la fotosíntesis, plantas, algas y determinados microorganismos capturan dióxido de carbono y utilizan energía luminosa para producir compuestos orgánicos.
De forma simplificada:
Dióxido de carbono + agua + luz → materia orgánica + oxígeno
Este proceso introduce carbono inorgánico en las cadenas alimentarias.
Respiración
La respiración celular libera energía almacenada en los compuestos orgánicos.
De forma simplificada:
Materia orgánica + oxígeno → dióxido de carbono + agua + energía
La realizan animales, plantas, hongos y numerosos microorganismos.
Las plantas no solo absorben CO₂. También respiran y devuelven una parte a la atmósfera.
Descomposición
Cuando un organismo muere, bacterias, hongos y pequeños animales transforman sus restos.
En presencia de oxígeno se libera principalmente dióxido de carbono.
En ambientes con poco oxígeno pueden generarse:
- Metano.
- Ácidos orgánicos.
- Otros compuestos reducidos.
Una parte de la materia no se descompone inmediatamente y queda almacenada en el suelo o enterrada en sedimentos.
Combustión
La combustión convierte rápidamente el carbono de la biomasa o los combustibles en gases.
Si existe suficiente oxígeno, el principal producto carbonado es el CO₂.
Cuando el oxígeno es insuficiente también pueden formarse:
- Monóxido de carbono.
- Hollín.
- Hidrocarburos parcialmente quemados.
Quemar combustibles fósiles traslada en poco tiempo a la atmósfera carbono que llevaba almacenado millones de años.
Intercambio entre océano y atmósfera
El CO₂ entra y sale continuamente del océano.
La dirección del intercambio depende de:
- Temperatura.
- Concentración de CO₂.
- Viento.
- Corrientes.
- Actividad biológica.
- Mezcla del agua.
El agua fría puede disolver más CO₂ que el agua caliente. Por ello, determinadas regiones oceánicas absorben carbono y otras lo liberan.
Meteorización de las rocas
El CO₂ disuelto en el agua ayuda a descomponer lentamente algunos minerales.
Los productos de estas reacciones llegan a los ríos y océanos, donde pueden participar en la formación de carbonatos.
Este proceso retira carbono de la atmósfera en escalas geológicas, aunque parte puede regresar más tarde mediante transformaciones tectónicas y volcanismo.
Formas naturales y reservorios
Una forma química indica en qué sustancia aparece el carbono. Un reservorio señala dónde permanece almacenado.
| Reservorio | Formas principales |
| Atmósfera | CO₂, metano y monóxido de carbono |
| Biosfera | Azúcares, lípidos, proteínas y ADN |
| Suelos | Humus, raíces y carbonatos |
| Océanos | Bicarbonato, carbonato, CO₂ y materia orgánica |
| Sedimentos | Carbonatos y restos orgánicos |
| Rocas | Caliza, dolomita, grafito y compuestos enterrados |
| Combustibles fósiles | Carbón e hidrocarburos |
| Interior terrestre | Carbonatos, carbono disuelto y otros compuestos |
El mismo reservorio puede contener varias formas al mismo tiempo.
Qué forma es la más abundante
No existe una única respuesta válida sin indicar qué parte de la Tierra se está considerando.
- En la atmósfera, domina el dióxido de carbono entre los compuestos carbonados estables más relevantes.
- En los océanos, predomina el bicarbonato dentro del carbono inorgánico disuelto.
- En los seres vivos, aparece en moléculas orgánicas.
- En la corteza terrestre, gran parte está almacenada en rocas carbonatadas.
- En el carbono elemental natural, el grafito es mucho más común que el diamante.
La mayor reserva global accesible de carbono se encuentra en rocas y sedimentos, no en el aire ni en los seres vivos.
Diferencia entre carbono y dióxido de carbono
El carbono es un elemento químico. El dióxido de carbono es uno de sus compuestos.
| Carbono | Dióxido de carbono |
| Es un elemento | Es una sustancia compuesta |
| Su símbolo es C | Su fórmula es CO₂ |
| Puede formar millones de moléculas | Contiene carbono y oxígeno |
| Aparece en diamante, seres vivos y rocas | Se encuentra principalmente como gas o disuelto |
| No es necesariamente gaseoso | Es gaseoso en condiciones habituales |
Decir que el carbono está en la atmósfera no significa que existan partículas de diamante o grafito suspendidas de manera general. Se encuentra principalmente formando moléculas gaseosas.
Diferencia entre carbono puro y compuestos de carbono
El diamante y el grafito están constituidos casi completamente por carbono.
La madera, el petróleo y el carbón mineral contienen carbono, pero no son carbono puro.
También poseen:
- Hidrógeno.
- Oxígeno.
- Nitrógeno.
- Azufre.
- Agua.
- Minerales.
- Otras sustancias.
Esta distinción evita identificar cualquier material negro con carbono elemental.
Ideas que suelen confundirse
El carbono no siempre es negro
El grafito y el hollín son oscuros, pero el diamante puede ser transparente y los carbonatos suelen ser blancos o claros.
Muchas sustancias que contienen carbono tampoco presentan color negro. El azúcar, por ejemplo, contiene una proporción elevada de carbono y puede ser blanco.
El CO₂ no es la única forma atmosférica
El dióxido de carbono es la más conocida, pero también existen metano, monóxido de carbono y numerosos compuestos orgánicos volátiles.
Los combustibles fósiles no son carbono puro
El carbón mineral contiene una elevada proporción de carbono, mientras que el petróleo y el gas están formados principalmente por hidrocarburos.
Los seres vivos no obtienen todo el carbono del suelo
Las plantas incorporan la mayor parte de su carbono desde el CO₂ del aire o del agua. Los animales lo obtienen mediante la alimentación.
Diamante y grafito son el mismo elemento
Ambos están formados por carbono, pero la distinta organización de sus átomos produce propiedades casi opuestas.
Importancia del carbono en la naturaleza
El carbono es esencial porque:
- Forma las moléculas de la vida.
- Almacena y transfiere energía.
- Participa en la regulación climática.
- Forma rocas y minerales.
- Interviene en la química oceánica.
- Constituye combustibles.
- Circula entre todos los grandes sistemas terrestres.
Su importancia no depende únicamente de la cantidad presente. También importa la forma química, el lugar donde se encuentra y la velocidad con la que pasa de un reservorio a otro.
Resumen para una tarea escolar
El carbono en la naturaleza se encuentra en estado libre y combinado.
En estado libre aparece principalmente como:
- Diamante.
- Grafito.
- Materiales carbonosos amorfos.
Combinado con otros elementos se encuentra en:
- Dióxido de carbono de la atmósfera.
- Metano y otros hidrocarburos.
- Carbonatos de las rocas.
- Bicarbonatos disueltos en los océanos.
- Moléculas de los seres vivos.
- Materia orgánica del suelo.
- Carbón, petróleo y gas natural.
El carbono circula mediante la fotosíntesis, la respiración, la descomposición, la combustión, el intercambio oceánico y los procesos geológicos.
Sus principales reservorios son la atmósfera, los océanos, los seres vivos, los suelos, los sedimentos y las rocas.
Preguntas frecuentes
¿En qué formas se encuentra el carbono en la naturaleza?
Se encuentra como diamante, grafito, CO₂, metano, carbonatos, bicarbonatos, materia orgánica y combustibles fósiles.
¿Cuáles son las formas libres del carbono?
Las formas libres naturales más conocidas son el diamante y el grafito.
¿Cuál es la diferencia entre diamante y grafito?
Tienen el mismo elemento, pero sus átomos están organizados de forma distinta. El diamante es duro y aislante; el grafito es blando y conductor.
¿Dónde hay más carbono?
La mayor parte se encuentra almacenada en rocas sedimentarias y otros materiales de la litosfera.
¿Cómo aparece en la atmósfera?
Principalmente como dióxido de carbono y metano, además de monóxido de carbono y otros gases.
¿Cómo se encuentra en el agua?
Como CO₂ disuelto, ácido carbónico, bicarbonato, carbonato y materia orgánica.
¿Cuál es la forma principal en los océanos?
El bicarbonato suele ser la forma dominante del carbono inorgánico disuelto en el agua marina.
¿Cómo aparece en las rocas?
Principalmente en minerales carbonatados, como la calcita y la dolomita.
¿La caliza contiene carbono?
Sí. Está formada principalmente por carbonato cálcico.
¿Los seres vivos contienen carbono?
Sí. Forma parte de los hidratos de carbono, grasas, proteínas, ADN y muchas otras moléculas.
¿De dónde obtienen carbono las plantas?
Principalmente del dióxido de carbono presente en el aire o disuelto en el agua.
¿De dónde lo obtienen los animales?
De los alimentos que consumen.
¿El petróleo es carbono puro?
No. Es una mezcla compleja de hidrocarburos y otras sustancias.
¿El carbón mineral es carbono puro?
No. Contiene carbono en proporciones variables junto con minerales y otros elementos.
¿El CO₂ es carbono?
No es carbono elemental, sino un compuesto formado por carbono y oxígeno.
¿Qué es el carbono orgánico?
Es el que forma parte de moléculas como azúcares, grasas, proteínas, hidrocarburos y materia biológica.
¿Qué es el carbono inorgánico?
Incluye formas como CO₂, bicarbonatos, carbonatos y minerales carbonatados.
¿Qué isótopos naturales tiene?
Carbono-12, carbono-13 y carbono-14.
¿Para qué sirve el carbono-14?
Permite estimar la antigüedad de restos orgánicos mediante su desintegración radiactiva.
¿Por qué el carbono es esencial para la vida?
Porque puede formar moléculas estables, largas y complejas necesarias para las células, la energía y la información genética.
El carbono no permanece inmóvil ni adopta una sola apariencia. Puede ser una piedra transparente, un gas invisible, una concha marina, una hoja, una molécula de ADN o un depósito enterrado durante millones de años. Comprender sus formas permite reconocer que la atmósfera, los océanos, las rocas y los seres vivos no son sistemas separados, sino partes conectadas por un mismo elemento que circula continuamente entre ellos.