Con cada década que pasa, se descubren nuevas variedades alotrópicas de carbono . A día de hoy, su número hipotético ya se estima en torno a los 500. No existe en el mundo otro elemento tan polivalente.
Breves características del carbono
El carbono (C) es un elemento clasificado como no metal con número atómico 6. Esto significa que tiene seis protones en el núcleo e igual número de electrones en la forma no ionizada. Aunque es relativamente raro en la corteza terrestre, forma más compuestos que cualquier otro elemento . Es un elemento clave de todos los organismos vivos; construye la estructura de proteínas, carbohidratos y grasas. Está presente en la atmósfera como dióxido de carbono (CO 2 ), que es una de las fases del ciclo del carbono en la naturaleza.
¿Cuáles son las variedades de carbono alotrópico?
La estructura compuesta por átomos de carbono puede tomar muchas formas físicas. Este fenómeno se conoce como variedades de carbono alotrópicas . La alotropía es un fenómeno que afecta a un gran número de metales y no metales. Ocurre cuando diferentes variedades de un elemento dado están presentes en el mismo estado físico y tienen diferentes propiedades químicas y físicas . Pueden tener una estructura cristalina o molecular y difieren en el número de átomos en la molécula. Las variedades de carbono alotrópico más conocidas que existen en la naturaleza son el grafito y el diamante , extremadamente diferentes en color, estructura y suavidad. Además, los científicos lograron crear docenas de otras variedades en condiciones de laboratorio. 
Grafito: un mineral versátil
No es casualidad que el grafito que suele asociarse con un lápiz sea un mineral blando, de color negro grisáceo , grasiento y sucio al tacto. También es un excelente conductor de la electricidad y el calor, es insoluble en agua y tiene propiedades lubricantes. Se presenta en dos tipos de estructuras: hexagonal y trigonal, y sus átomos están enlazados entre sí en una red de planos paralelos. Al igual que los demás alótropos de carbono , el grafito es resistente a las altas temperaturas. Se utiliza para la producción de electrodos y crisoles, recipientes ignífugos y ladrillos refractarios. Además, se utiliza en la producción de lubricantes, pinturas anticorrosivas y agentes de pulido. El grafito se encuentra en la naturaleza en rocas metamórficas como el esquisto de grafito y el esquisto cristalino. Hoy en día, su mayor productor es China. Con fines comerciales, el grafito se obtiene por pirólisis de antracita en atmósfera de nitrógeno.
Diamante: la piedra preciosa más preciosa
Es difícil encontrar dos alótropos de carbono más diferentes que el diamante y el grafito. El diamante es el mineral más duro del mundo, clasificado 10 en la escala de Mohs de 10 puntos. Se presenta como cristales octaédricos o hexaédricos con alto brillo y transparencia parcial. Los diamantes más preciados son incoloros , pero debido a la contaminación, también pueden volverse amarillos, rosados, azules o marrones. No conducen la electricidad pero son buenos conductores del calor. Aunque su superficie solo puede rayarse con otro diamante, son relativamente frágiles. Los diamantes naturales se encuentran principalmente en la kimberlita primaria y en los depósitos de migajas formados por translocación. Las piedras de la más alta calidad se utilizan principalmente en joyería. Después de un pulido adecuado se les llama diamantes y alcanzan precios de vértigo en el mercado internacional. Los diamantes de menor calidad y los cristales derivados sintéticamente también son una importante materia prima industrial . Por su dureza, se utilizan en la producción de cuchillas, brocas y abrasivos. Los diamantes también se utilizan para producir elementos de equipos médicos y científicos, probadores de dureza y pastas conductoras de calor. 
Fullerenos, es decir, alótropos de negro de humo
En la naturaleza, los fullerenos también se pueden encontrar en cantidades más pequeñas. Son sólidos translúcidos marrones o negros con un brillo metálico. Sus moléculas consisten en mayores cantidades de átomos de carbono, de 28 a incluso 1500. Estas variedades de carbono alotrópico descubiertas hace relativamente poco tiempo consisten en muchas estructuras diferentes. Las partículas esféricas de C60 que forman cristales, también conocidas como "buckyball", se consideran las más duraderas. Además, los fullerenos también pueden adoptar una forma multicapa (las denominadas nanoburbujas ) o cilíndrica (los denominados nanotubos ). Los fullerenos tienen baja actividad química y son insolubles en agua. Tienen propiedades semiconductoras y superconductoras. Como resultado, son ampliamente utilizados en las industrias electrónica, óptica, biomédica y de nanotecnología. Su potencial antioxidante y farmacológico merece especial atención. Por su estructura y biocompatibilidad, pueden actuar como transportadores de fármacos. Los fullerenos se obtienen principalmente a partir del negro de humo. Para ello, se utilizan una serie de disolventes que permiten la separación de tipos específicos de moléculas. Alternativamente, se pueden obtener de otro alótropo de carbono : grafito bombardeado con un rayo láser en el vacío.
Grafeno – carbono bidimensional
Uno de los últimos alótropos de carbono descubiertos es el grafeno . Es una estructura plana hecha de átomos de carbono individuales dispuestos en forma de panal. Como tiene un átomo de espesor, convencionalmente se considera un material bidimensional. El grafeno es un excelente conductor del calor y la electricidad. Sus mayores ventajas también incluyen la transparencia y una velocidad de flujo de electrones extremadamente alta , incluso más alta que en el silicio. Además, el grafeno es extremadamente duro y resistente al estiramiento. Estas propiedades significan que el grafeno puede reemplazar al silicio en la industria electrónica . Sus aplicaciones actuales y futuras incluyen la producción de transistores de alta velocidad, pantallas táctiles enrollables y módulos fotovoltaicos con baterías para almacenamiento de energía. Al igual que otros alótropos de carbono, el grafeno se puede utilizar como vehículo para medicamentos, materia prima para ingeniería de tejidos e incluso como agente en terapia oncológica. El grafeno se puede obtener de muchas maneras diferentes. Actualmente, los más utilizados son la deposición química de vapor (CVD) y la descomposición térmica del carburo de silicio. El método original de separar la capa de átomos de carbono con el uso de cinta adhesiva también se utiliza a veces con fines de laboratorio. 
ciclocarbono
Una variedad de carbono alotrópico aún más nueva que el grafeno se llama ciclocarbono . Forma un anillo hecho de 18 átomos de carbono. Hay alternancia de enlaces simples y triples entre ellos. Al igual que el grafeno, el ciclocarbono tiene solo un átomo de espesor. Sin embargo, las primeras estimaciones muestran que se trata de un semiconductor. Sus otras propiedades siguen siendo desconocidas. Según los científicos, será posible crear ciclocarbonos con diferente número de átomos en el anillo. Sus usos potenciales incluyen la miniaturización de dispositivos electrónicos .
Otras variedades de carbono alotrópico
El carbono, a pesar de su banalidad, sigue siendo uno de los elementos más fascinantes. Todavía se están realizando investigaciones para hacer un mejor uso de sus propiedades. Las variedades alotrópicas de carbono parecen particularmente prometedoras a este respecto. Un polímero interesante, que hasta ahora permanece en la esfera de las consideraciones hipotéticas, es el carbino . Este nombre hace referencia a una cadena formada por átomos de carbono con una fuerza potencial 40 veces mayor que la de un diamante. Sin embargo, este material es tan inestable que hasta ahora se ha producido solo dentro del nanotubo. Otra variedad alotrópica prometedora de carbono es el llamado carbono Q. Tiene una estructura tridimensional en la que los átomos de carbono forman tres ligandos. Sus posibles aplicaciones incluyen mejorar el almacenamiento de energía en baterías de litio. Además, también conocemos la nanoespuma de carbono, una estructura cristalina porosa con propiedades magnéticas. El negro de humo es también una variedad alotrópica amorfa específica de carbono. El futuro mostrará cómo se utilizarán estas y otras estructuras de carbono únicas. Hay abundancia del elemento en el mundo, por lo que el desarrollo de la tecnología no debe amenazar la estabilidad de los recursos o el medio ambiente natural. De hecho, existe una buena posibilidad de que las variedades alotrópicas de carbono ayuden a administrar mejor la energía y mejorar muchos procesos industriales.
