How big is Átomo de carbono?

Un átomo de carbono tiene seis electrones alrededor de un núcleo de seis protones y, por lo general, seis neutrones. Medido del mismo modo que el átomo de hidrógeno del explorador, es decir, como el doble de la distancia a la que es más probable encontrar los electrones más externos del carbono, tiene unos 0,13 nanómetros de diámetro, o 130 picómetros. Un nanómetro es una milmillonésima de metro, y un picómetro es una milésima de nanómetro.

Tamaño

Un átomo no tiene una forma ni un tamaño rígidos, así que hay varias maneras de definirlo, y cada una da un número distinto. La cifra de este artículo procede de cálculos sobre dónde es más probable que estén los electrones. Dos de los seis electrones del carbono permanecen cerca del núcleo y los otros cuatro se sitúan más lejos, como muestra la imagen del explorador. Lo más probable es encontrar los cuatro externos a unos 65 picómetros del núcleo, de modo que el átomo tiene unos 130 picómetros de diámetro.

Para los átomos de las moléculas, los químicos suelen usar otra medida. El radio covalente es la mitad de la distancia entre los centros de dos átomos enlazados. Dos átomos de carbono unidos por un enlace simple están separados, de media, por 154 picómetros, así que, según esta medida, un átomo de carbono tiene unos 150 picómetros de diámetro.

El radio de van der Waals mide, en cambio, hasta qué distancia pueden acercarse dos átomos independientes antes de empujarse mutuamente. Según esa medida, un átomo de carbono tiene unos 340 picómetros de diámetro.

Comparaciones de tamaño

Un átomo de carbono es unas 1,2 veces más ancho que un átomo de hidrógeno, que tiene 106 picómetros de diámetro según la misma medida.
La doble hélice del ADN, de unos 2 nanómetros de ancho, equivale al ancho de unos 15 átomos de carbono.
Unos 600 000–800 000 átomos de carbono, colocados uno al lado del otro, abarcarían el grosor de un cabello humano.
Si un átomo de carbono se agrandara hasta el tamaño de un balón de baloncesto, de unos 24 centímetros de diámetro, un cabello humano mediría unos 150–185 kilómetros de ancho.

Cómo se unen los átomos de carbono

Los átomos de carbono tienden a formar cuatro enlaces y pueden unirse entre sí en cadenas de muchas longitudes distintas. Esta capacidad de formar cadenas de muchas longitudes es la razón por la que el carbono es esencial para la vida. Un enlace doble acerca dos átomos de carbono más que uno simple, hasta 134 picómetros, y un enlace triple los acerca hasta 120 picómetros.

El carbono puro se presenta en varias formas, entre ellas el diamante, el grafito y el grafeno. El diamante es lo bastante duro como para cortar roca, mientras que el grafito es blando. El grafeno es una lámina de átomos de carbono de un solo átomo de grosor, unidos en un patrón de hexágonos como el de una malla de gallinero.

Ver átomos de carbono individuales

Los átomos de carbono individuales son demasiado pequeños para un microscopio óptico, pero se han visto con microscopios electrónicos. En 2008, investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, en Estados Unidos, usaron el microscopio TEAM 0.5 para obtener imágenes que muestran cada átomo de carbono de una lámina de grafeno. El grafeno es frágil, así que emplearon un haz de electrones más suave, de menor energía, que aun así permitió distinguir detalles separados por 1 ángstrom (100 picómetros).

Pesar átomos

El carbono también marca la escala para pesar átomos. Desde 1960, el carbono-12, la forma de carbono con seis neutrones, es la referencia para las masas atómicas. La unidad empleada, el dalton, se define como una doceava parte de la masa de un átomo de carbono-12. Alrededor del 99 % del carbono de la Tierra es carbono-12.