![](\"http:\/\/cienciahoje.org.br\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/diamante.jpg\")
Considerado vil\u00e3o da crise clim\u00e1tica, elemento qu\u00edmico \u00e9 essencial para a exist\u00eancia de todos os organismos vivos do planeta Terra e \u00e9 o mais vers\u00e1til da tabela peri\u00f3dica, com in\u00fameras aplica\u00e7\u00f5es em nosso cotidiano.<\/p>\n
Do l\u00e1pis ao diamante, do carboidrato \u00e0 prote\u00edna, do DNA \u00e0 respira\u00e7\u00e3o. O carbono, conhecido como o \u2018elemento da vida\u2019, est\u00e1 presente em tudo isso e muito mais. N\u00f3s, humanos, e todos os organismos vivos da Terra somos constitu\u00eddos por muitas mol\u00e9culas baseadas em carbono. A incr\u00edvel versatilidade desse elemento permite que ele esteja no simples carv\u00e3o do churrasco e que forme materiais complexos como os nanotubos de carbono, com in\u00fameras aplica\u00e7\u00f5es na vida moderna. Por outro lado, \u00e9 considerado o grande vil\u00e3o do aquecimento global, embora a responsabilidade pelo aumento de suas emiss\u00f5es seja, na verdade, dos humanos.<\/p>\n
Sem ele, a vida n\u00e3o seria poss\u00edvel. O carbono, primeiro elemento do grupo 14 da tabela peri\u00f3dica, \u00e9 o principal respons\u00e1vel pela vida na forma como a conhecemos. Tudo que \u00e9 vivo na Terra \u00e9 constitu\u00eddo por um grande n\u00famero de mol\u00e9culas baseadas em carbono, que, junto com nitrog\u00eanio, hidrog\u00eanio e oxig\u00eanio, corresponde a praticamente 98% dos elementos qu\u00edmicos presentes em qualquer organismo. Mas, nesse quarteto, o papel central \u00e9 do carbono.<\/p>\n
Elemento usado desde a pr\u00e9-hist\u00f3ria<\/strong><\/p>\n O carbono \u00e9 o sexto elemento mais abundante do universo, mas \u00e9 o 19\u00b0 em quantidade na crosta terrestre, representando 0,025% dos elementos qu\u00edmicos existentes \u2013 o oxig\u00eanio est\u00e1 em primeiro lugar, com aproximadamente 50%, seguido de 26% de sil\u00edcio, 8% de alum\u00ednio, 5% de ferro, 4% de c\u00e1lcio, 3% de s\u00f3dio. Apesar de estar em menor quantidade em nosso planeta, o carbono \u00e9 respons\u00e1vel por um n\u00famero de compostos e mol\u00e9culas conhecidas maior do que todos os outros elementos juntos.<\/p>\n O nome carbono \u00e9 origin\u00e1rio da palavra grega\u00a0carbo, que significa carv\u00e3o. A primeira descri\u00e7\u00e3o do carbono como elemento qu\u00edmico se deu em 1779 pelo qu\u00edmico franc\u00eas Antoine Lavoisier (1743-1794), considerado o pai da qu\u00edmica moderna. Mas seu uso \u00e9 bem mais antigo. H\u00e1 registros da utiliza\u00e7\u00e3o do carv\u00e3o pelo ser humano desde a pr\u00e9-hist\u00f3ria, e evid\u00eancias de que os chineses conheciam o diamante em aproximadamente 2.500 a.C. Sabe-se tamb\u00e9m que algumas civiliza\u00e7\u00f5es no sudeste da Europa usavam grafite como pigmento para decora\u00e7\u00e3o por volta de 4.000 a.C.<\/p>\n A vida escolheu o carbono por um motivo simples: \u00e9 o \u00fanico elemento com estrutura at\u00f4mica adequada \u00e0 forma\u00e7\u00e3o de liga\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas est\u00e1veis e variadas com um n\u00famero grande de elementos qu\u00edmicos. E mais importante ainda: apresenta fant\u00e1stica capacidade de se ligar a outros \u00e1tomos de carbono, originando mol\u00e9culas com diferentes tamanhos e arranjos. Essas amplas possibilidades permitem a ocorr\u00eancia de mol\u00e9culas simples como o CO2, que expelimos durante a respira\u00e7\u00e3o, e de mol\u00e9culas com alto grau de complexidade, como o DNA, que cont\u00e9m toda a informa\u00e7\u00e3o relacionada \u00e0 nossa individualidade.<\/p>\n Mas por que determinados \u00e1tomos s\u00e3o mais prop\u00edcios a se ligar a outros? No caso do carbono, isso se deve \u00e0 sua configura\u00e7\u00e3o eletr\u00f4nica, ou seja, a forma como seus seis el\u00e9trons est\u00e3o dispostos energeticamente. Tal disposi\u00e7\u00e3o possibilita muitas alternativas, incluindo liga\u00e7\u00f5es consigo pr\u00f3prio \u2013 criando cadeias ou conglomerados de \u00e1tomos ligados, o que faz com que o n\u00famero de combina\u00e7\u00f5es seja incont\u00e1vel. Assim, \u00e9 praticamente infinito o n\u00famero de mol\u00e9culas baseadas em carbono!<\/p>\n Do l\u00e1pis ao diamante<\/strong><\/p>\n Parece imposs\u00edvel acreditar, mas o diamante e o grafite (usado nos l\u00e1pis) possuem exatamente a mesma composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica: somente \u00e1tomos de carbono. Mas, se s\u00e3o formados exclusivamente pelo mesmo elemento qu\u00edmico, como podem ser t\u00e3o diferentes? A resposta est\u00e1 na caracter\u00edstica que faz do carbono o \u2018elemento da vida\u2019: as diversas formas como seus \u00e1tomos de carbono se ligam e se organizam s\u00e3o capazes de originar subst\u00e2ncias muito diferentes.<\/p>\n No diamante, cada \u00e1tomo de carbono est\u00e1 diretamente ligado a outros quatro, que, por sua vez, est\u00e3o ligados a outros quatro, e assim sucessivamente.<\/p>\n J\u00e1 no grafite, cada \u00e1tomo de carbono se liga a outros tr\u00eas, todos no mesmo plano, formando estruturas que se parecem com o desenho de uma colmeia, originando folhas planares com um \u00fanico \u00e1tomo de espessura. V\u00e1rias dessas folhas se empilham umas sobre as outras, como se fossem um p\u00e3o de forma ou um monte de cartas de baralho, formando o grafite.<\/p>\n Uma das propriedades do grafite \u00e9 sua \u2018maciez\u2019, que se deve justamente ao deslizamento dessas folhas umas sobre as outras, por fric\u00e7\u00e3o. Quando escrevemos, o peda\u00e7o de grafite que sai do l\u00e1pis e fica grudado no papel foi rompido por esse deslizamento das folhas, causado pela fric\u00e7\u00e3o do papel sobre o l\u00e1pis. J\u00e1 o diamante \u00e9 extremamente duro, decorrente da estrutura formada pelas quatro liga\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas de cada \u00e1tomo.<\/p>\n Fulerenos e nanotubos<\/strong><\/p>\n Mas, al\u00e9m do diamante e do grafite, existem outras subst\u00e2ncias formadas somente por \u00e1tomos de carbono: em 1985, foi descoberto o fulereno, um composto molecular representado pela f\u00f3rmula C60. Nessa mol\u00e9cula, os 60 \u00e1tomos de carbono est\u00e3o ligados uns aos outros formando uma estrutura esf\u00e9rica, poss\u00edvel de ser atingida por meio da altern\u00e2ncia de pent\u00e1gonos e hex\u00e1gonos, como uma bola de futebol perfeita<\/p>\n Os tr\u00eas cientistas envolvidos na descoberta da mol\u00e9cula de fulereno \u2013 Henry Kroto, da Universidade de Sussex, Inglaterra; Robert Curl e Richard Smalley, ambos da Universidade Rice, nos Estados Unidos \u2013 foram premiados com o Nobel de Qu\u00edmica em 1996.<\/p>\n Um pouco antes disso, em 1991, o qu\u00edmico japon\u00eas Sumio Iijima, ao observar amostras de fulereno em um microsc\u00f3pio eletr\u00f4nico de transmiss\u00e3o, notou a presen\u00e7a de outras estruturas bastante diferentes e intrigantes. Depois de analis\u00e1-las, o cientista se deu conta de que as estruturas se tratavam de uma nova subst\u00e2ncia elementar formada somente por carbono. Assim, se deu uma das mais fant\u00e1sticas descobertas recentes da ci\u00eancia: os nanotubos de carbono.<\/p>\n Sabe aquela folha onde cada \u00e1tomo de carbono se liga a outros tr\u00eas, formando uma estrutura planar que se parece com uma colmeia, e cujo empilhamento d\u00e1 origem ao grafite? Imagine que essa folha pode se enrolar, formando tubos, mas com uma caracter\u00edstica peculiar: o di\u00e2metro desses tubos est\u00e1 na faixa de alguns nan\u00f4metros (um nan\u00f4metro corresponde a um bilion\u00e9simo de metro, que \u00e9 10-9\u00a0m ou 0,000000001 m. Para efeito de compara\u00e7\u00e3o, 1 nan\u00f4metro \u00e9 70 mil vezes menor que o di\u00e2metro de um fio de cabelo). Essa \u00e9 a estrutura dos nanotubos de carbono.<\/p>\n Existem diferentes formas de enrolar uma folha de \u00e1tomos de carbono. Pode-se tamb\u00e9m enrolar v\u00e1rias folhas juntas, formando tubos com v\u00e1rias folhas conc\u00eantricas. Cada uma dessas possibilidades origina um nanotubo de carbono diferente, que se caracteriza pelo n\u00famero e pela maneira com que as camadas conc\u00eantricas est\u00e3o enroladas e pelo di\u00e2metro do tubo.<\/p>\n A descoberta dos nanotubos de carbono causou grande alvoro\u00e7o na comunidade cient\u00edfica pela beleza da sua estrutura, mas, principalmente, pelas propriedades fant\u00e1sticas desses al\u00f3tropos (subst\u00e2ncias diferentes formadas pelo mesmo elemento qu\u00edmico). S\u00e3o os materiais com a maior resist\u00eancia mec\u00e2nica conhecida, mas s\u00e3o tamb\u00e9m extremamente leves; podem ser mais condutores que o cobre, ou ent\u00e3o apresentar propriedades de um semicondutor como o sil\u00edcio; al\u00e9m de transportarem melhor o calor do que qualquer outra subst\u00e2ncia.<\/p>\n Por todas essas caracter\u00edsticas, s\u00e3o muitas as possibilidades de aplica\u00e7\u00e3o \u00fatil dos nanotubos de carbono. Praticamente todas as \u00e1reas do conhecimento relacionadas ao nosso cotidiano s\u00e3o ou ser\u00e3o impactadas por esse material: agricultura, medicina, cuidados pessoais, inform\u00e1tica, eletr\u00f4nica, qu\u00edmica, f\u00edsica, biologia, comunica\u00e7\u00f5es, engenharias etc.<\/p>\n V\u00e1rios produtos contendo nanotubos de carbono j\u00e1 est\u00e3o no mercado, entre eles, materiais esportivos de alto desempenho (bicicletas de corrida, raquetes de t\u00eanis, remos, tacos de beisebol etc.), equipamentos eletr\u00f4nicos como celulares e\u00a0tablets, c\u00e9lulas solares, pl\u00e1sticos resistentes, para-choques de autom\u00f3veis e tintas condutoras.<\/p>\n Outras faces do carbono<\/strong><\/p>\n Mas esse vers\u00e1til carbono ainda tem outra face. Lembra-se daquela folha onde cada \u00e1tomo de carbono se liga a outros tr\u00eas, formando uma estrutura planar que se parece com uma colmeia? Aquela que empilhada d\u00e1 origem ao grafite e enrolada forma o nanotubo de carbono? Imagine agora essa folha isolada. Essa \u00e9 a estrutura do grafeno, outra subst\u00e2ncia elementar formada somente por \u00e1tomos de carbono e considerada o material mais fino que se conhece (tem a espessura de um \u00fanico \u00e1tomo de carbono, com dimens\u00f5es laterais que podem chegar at\u00e9 a cent\u00edmetros). Foi isolado a partir do grafite em 2004, pelos cientistas Andr\u00e9 Geim e Konstantin Novoselov, da Universidade de Manchester, na Inglaterra, que, por esse trabalho, conquistaram o Pr\u00eamio Nobel de F\u00edsica de 2010.<\/p>\n O grafeno apresenta propriedades singulares por sua peculiar espessura monoat\u00f4mica. Isso faz com que os el\u00e9trons presentes na sua estrutura fiquem livres para se movimentar e n\u00e3o sejam perturbados pelos el\u00e9trons de folhas adjacentes. Essa subst\u00e2ncia tamb\u00e9m apresenta propriedades mec\u00e2nicas e t\u00e9rmicas muito parecidas com as dos nanotubos de carbono, o que lhes confere tamb\u00e9m in\u00fameras aplica\u00e7\u00f5es tecnol\u00f3gicas.<\/p>\n E a lista n\u00e3o para por a\u00ed: o carbono ainda constitui outras subst\u00e2ncias com estruturas n\u00e3o claramente definidas, porque os \u00e1tomos n\u00e3o adotam posi\u00e7\u00f5es regulares e nem se comportam da mesma maneira. As estruturas com essas caracter\u00edsticas \u2013 genericamente conhecidas como carbono amorfo \u2013 tamb\u00e9m cont\u00eam certa quantidade de outros elementos, como oxig\u00eanio e hidrog\u00eanio. O carv\u00e3o, a fuligem, o negro-de-fumo e o carbono v\u00edtreo s\u00e3o alguns dos representantes dessa classe de materiais.<\/p>\n Carbono e meio ambiente<\/strong><\/p>\n O carbono pode ficar estocado em mares, rios, solos, vegeta\u00e7\u00e3o, atmosfera e seres vivos. A representa\u00e7\u00e3o de onde (e como) o carbono est\u00e1 estocado e como o elemento se movimenta de um desses reservat\u00f3rios a outro \u00e9 chamada de ciclo do carbono. Esse ciclo \u00e9 complexo e costuma ser dividido em um componente geol\u00f3gico (relacionado ao transporte de carbono da atmosfera para solos e oceanos, em processos que duram milh\u00f5es de anos) e um componente biol\u00f3gico, que acontece em uma escala de tempo muito menor e envolve basicamente (mas n\u00e3o exclusivamente) os processos de respira\u00e7\u00e3o (libera\u00e7\u00e3o de carbono na forma de CO2\u00a0para a atmosfera) e de fotoss\u00edntese (captura do CO2 atmosf\u00e9rico pelas plantas).<\/p>\n Por meio da fotoss\u00edntese, utilizando \u00e1gua e a energia da luz solar, as plantas absorvem o CO2\u00a0do ar para produzir glicose. Enquanto plantas e organismos vivos usam diferentes carboidratos para gerar energia para seu pr\u00f3prio metabolismo, a respira\u00e7\u00e3o faz o processo inverso, liberando CO2\u00a0para a atmosfera.<\/p>\n Al\u00e9m da fotoss\u00edntese e da respira\u00e7\u00e3o, o componente biol\u00f3gico do ciclo do carbono envolve outros processos, como a convers\u00e3o de esp\u00e9cies enterradas (ap\u00f3s a morte) nos chamados combust\u00edveis f\u00f3sseis, como o petr\u00f3leo, que, ao ser extra\u00eddo e usado como combust\u00edvel, devolve o CO2\u00a0\u00e0 atmosfera.<\/p>\n Com o processo de industrializa\u00e7\u00e3o e aumento da demanda energ\u00e9tica, o ser humano tem aumentado sobremaneira o uso de combust\u00edveis f\u00f3sseis, o que tem causado um aumento nas taxas de emiss\u00e3o de CO2\u00a0para a atmosfera, desequilibrando o ciclo do carbono. Ou seja, muito mais g\u00e1s carb\u00f4nico est\u00e1 chegando \u00e0 atmosfera do que a quantidade que pode fazer o caminho inverso pelos processos conhecidos. O desmatamento crescente tamb\u00e9m contribui para esse desequil\u00edbrio.<\/p>\n O excesso de g\u00e1s carb\u00f4nico \u00e9 o principal respons\u00e1vel pelo chamado \u2018efeito estufa\u2019, que aumenta o aquecimento global do planeta, devido ao excesso de CO2\u00a0que se acumula na atmosfera e impede que a radia\u00e7\u00e3o infravermelha (respons\u00e1vel pelo calor que sentimos quando ficamos sob o Sol) refletida pela superf\u00edcie da Terra seja dissipada. O resultado \u00e9 um aumento da temperatura m\u00e9dia do planeta, que causa preju\u00edzos \u00e0 vida (pois o metabolismo de v\u00e1rios microrganismos \u00e9 alterado), al\u00e9m de provocar derretimento de gelo acumulado nas calotas polares, o que aumenta o n\u00edvel dos mares e oceanos, podendo levar a inunda\u00e7\u00f5es, maremotos e tsunamis.<\/p>\n A diminui\u00e7\u00e3o da taxa de emiss\u00e3o de CO2\u00a0para a atmosfera deve ser encarada como um dos grandes desafios para a humanidade, e depende de a\u00e7\u00f5es pol\u00edticas e de mudan\u00e7as comportamentais, como o cont\u00ednuo investimento em novas formas de gera\u00e7\u00e3o de energia que n\u00e3o dependam de combust\u00edveis f\u00f3sseis, a substitui\u00e7\u00e3o dos autom\u00f3veis tradicionais pelos ve\u00edculos el\u00e9tricos e pelo transporte coletivo, entre tantas outras. O vil\u00e3o do meio ambiente, portanto, n\u00e3o \u00e9 o carbono (como muitos pensam), mas sim o ser humano, respons\u00e1vel por sua emiss\u00e3o de forma desgovernada.<\/p>\n Aldo J.G. Zarbin<\/p>\n Departamento de Qu\u00edmica, Considerado vil\u00e3o da crise clim\u00e1tica, elemento qu\u00edmico \u00e9 essencial para a exist\u00eancia de todos os<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[],"tags":[],"uagb_featured_image_src":{"full":false,"thumbnail":false,"medium":false,"medium_large":false,"large":false,"1536x1536":false,"2048x2048":false,"cream-magazine-thumbnail-2":false,"cream-magazine-thumbnail-3":false,"cream-magazine-thumbnail-4":false},"uagb_author_info":{"display_name":"","author_link":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/author\/"},"uagb_comment_info":0,"uagb_excerpt":"Considerado vil\u00e3o da crise clim\u00e1tica, elemento qu\u00edmico \u00e9 essencial para a exist\u00eancia de todos os","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/110357"}],"collection":[{"href":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=110357"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/110357\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=110357"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=110357"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=110357"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}![](\"http:\/\/cienciahoje.org.br\/wp-content\/uploads\/2019\/07\/Diamante_Carbono_356.jpg\")
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\nUniversidade Federal do Paran\u00e1<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"