Por qué es importante el ciclo del carbono

A pesar de la escasa cantidad de CO2 en el aire, es esencial para la vida de las plantas y es una parte clave del ciclo global del carbono. Las plantas toman el CO2, lo descomponen en carbono y oxígeno, liberan el oxígeno a la atmósfera y retienen el carbono para vivir y crecer. Cuando la planta muere o se quema, el carbono se recombina con el O2 del aire y se vuelve a formar CO2, completando el ciclo.

El ciclo del carbono es el proceso a través del cual el carbono pasa por el aire, el suelo, las plantas, los animales y los combustibles fósiles. Las personas y los animales inhalan oxígeno del aire y exhalan dióxido de carbono (CO2), mientras que las plantas absorben CO2 para la fotosíntesis y emiten oxígeno de nuevo a la atmósfera. El dióxido de carbono también se intercambia entre la atmósfera y los océanos. Este sistema natural de procesos mantiene estables los niveles de CO2 en la atmósfera a lo largo del tiempo. La siguiente figura describe el ciclo del carbono mostrando cómo el carbono se mueve entre la tierra, la atmósfera y el océano a través de varios procesos naturales y humanos. En la tierra, el carbono está contenido en las formaciones, el suelo, las plantas y los animales. Cuando éstos se descomponen, el carbono puede ser emitido a la atmósfera en forma de CO2. Una vez en la atmósfera, el carbono puede ser absorbido por los océanos o por una planta terrestre u oceánica o un animal con caparazón. Es importante señalar que sólo una pequeña cantidad del carbono de la Tierra se mueve a través del ciclo del carbono cada año.

Ciclo del carbono

Los elementos se organizan en bloques según el tipo de orbital en el que se encuentran los electrones exteriores. Estos bloques reciben el nombre de los espectros característicos que producen: agudo (s), principal (p), difuso (d) y fundamental (f).

La masa de un átomo en relación con la del carbono-12. Es aproximadamente la suma del número de protones y neutrones en el núcleo. Cuando existe más de un isótopo, el valor dado es la media ponderada de la abundancia.

Existen varias formas puras de este elemento, como el grafito, el diamante, los fullerenos y el grafeno. El diamante es un sólido incoloro, transparente y cristalino y el material más duro conocido. El grafito es negro y brillante, pero suave. Las nanoformas, los fullerenos y el grafeno, aparecen como polvos negros o marrones oscuros, parecidos al hollín.

El carbono es esencial para la vida. Esto se debe a que es capaz de formar una enorme variedad de cadenas de diferentes longitudes. Antes se pensaba que las moléculas de carbono de la vida sólo podían obtenerse de los seres vivos. Se pensaba que contenían una “chispa de vida”. Sin embargo, en 1828 se sintetizó la urea a partir de reactivos inorgánicos y se unieron las ramas de la química orgánica e inorgánica. Los seres vivos obtienen casi todo su carbono del dióxido de carbono, ya sea de la atmósfera o disuelto en el agua. La fotosíntesis de las plantas verdes y del plancton fotosintético utiliza la energía del sol para dividir el agua en oxígeno e hidrógeno. El oxígeno se libera a la atmósfera, al agua dulce y a los mares, y el hidrógeno se une al dióxido de carbono para producir hidratos de carbono. Algunos de los hidratos de carbono se utilizan, junto con el nitrógeno, el fósforo y otros elementos, para formar las demás moléculas monoméricas de la vida. Entre ellas están las bases y los azúcares para el ARN y el ADN, y los aminoácidos para las proteínas. Los seres vivos que no realizan la fotosíntesis tienen que recurrir al consumo de otros seres vivos como fuente de moléculas de carbono. Sus sistemas digestivos descomponen los hidratos de carbono en monómeros que pueden utilizar para construir sus propias estructuras celulares. La respiración proporciona la energía necesaria para estas reacciones. En la respiración, el oxígeno vuelve a unir los hidratos de carbono para formar de nuevo dióxido de carbono y agua. La energía liberada en esta reacción se pone a disposición de las células.

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El carbono es la columna vertebral de la vida en la Tierra. Estamos hechos de carbono, nos alimentamos de carbono y nuestras civilizaciones -nuestras economías, nuestros hogares, nuestros medios de transporte- están construidas sobre el carbono. Necesitamos el carbono, pero esa necesidad también está entrelazada con uno de los problemas más graves a los que nos enfrentamos hoy en día: el cambio climático global.

Forjado en el corazón de estrellas envejecidas, el carbono es el cuarto elemento más abundante del Universo. La mayor parte del carbono de la Tierra -unos 65.500 millones de toneladas métricas- está almacenado en las rocas. El resto está en el océano, la atmósfera, las plantas, el suelo y los combustibles fósiles.

El carbono fluye entre cada depósito en un intercambio llamado ciclo del carbono, que tiene componentes lentos y rápidos. Cualquier cambio en el ciclo que desplace el carbono fuera de un reservorio pone más carbono en los otros reservorios. Los cambios que introducen gases de carbono en la atmósfera provocan un aumento de las temperaturas en la Tierra.

Este diagrama del ciclo rápido del carbono muestra el movimiento del carbono entre la tierra, la atmósfera y los océanos. Los números amarillos son los flujos naturales y los rojos son las contribuciones humanas en gigatoneladas de carbono por año. Los números blancos indican el carbono almacenado. (Diagrama adaptado de U.S. DOE, Biological and Environmental Research Information System).

Cuáles son las 4 etapas del ciclo del carbono

Elemento químico, símbolo C y número atómico 6Carbono, 6CGrafito (izquierda) y diamante (derecha), dos alótropos del carbonoCarbonoAlótroposgrafito, diamante, otrosAparienciaPeso atómico estándar Ar, std(C)[12,0096, 12,0116] convencional: 12,011[1]El carbono en la tabla periódica

El carbono (del latín: carbo “carbón”) es un elemento químico de símbolo C y número atómico 6. No es metálico y es tetravalente, por lo que dispone de cuatro electrones para formar enlaces químicos covalentes. Pertenece al grupo 14 de la tabla periódica[14]. El carbono constituye sólo un 0,025% de la corteza terrestre[15]. Existen tres isótopos en la naturaleza: el 12C y el 13C son estables, mientras que el 14C es un radionúclido que decae con una vida media de unos 5.730 años[16]. El carbono es uno de los pocos elementos conocidos desde la antigüedad[17].

El carbono es el decimoquinto elemento más abundante en la corteza terrestre y el cuarto elemento más abundante en el universo por su masa, después del hidrógeno, el helio y el oxígeno. La abundancia del carbono, su singular diversidad de compuestos orgánicos y su inusual capacidad para formar polímeros a las temperaturas habituales en la Tierra permiten que este elemento sea el elemento común de toda la vida conocida. Es el segundo elemento más abundante en el cuerpo humano por masa (alrededor del 18,5%) después del oxígeno[18].