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. Si se mide igual que el átomo de hidrógeno del explorador, es decir, como el doble de la distancia a la que es más probable encontrar sus electrones más externos, mide 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 fijos, así que hay varias maneras de definir su tamaño, y cada una da un número distinto. La cifra que se da aquí sale de cálculos sobre dónde es más probable que estén los electrones. Dos de los seis electrones del carbono se mantienen cerca del núcleo, y los otros cuatro están más lejos, como muestra la imagen del explorador. Lo más probable es encontrar esos cuatro electrones externos a unos 65 picómetros del núcleo, así que el átomo mide unos 130 picómetros de diámetro.

Para los átomos que forman parte de moléculas, en química se suele 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, en promedio, a 154 picómetros uno del otro, así que con esta medida un átomo de carbono mide unos 150 picómetros de diámetro.

El radio de van der Waals, en cambio, mide cuánto pueden acercarse dos átomos que no están enlazados antes de empezar a repelerse. Con esa medida, un átomo de carbono mide unos 340 picómetros de diámetro.

Comparaciones de tamaño

Un átomo de carbono mide unas 1.2 veces el diámetro de un átomo de hidrógeno, que tiene 106 picómetros de diámetro medido de la misma forma.
La doble hélice del ADN, de unos 2 nanómetros de ancho, equivale al ancho de unos 15 átomos de carbono en fila.
Entre unos 600,000 y 800,000 átomos de carbono puestos uno junto a otro cubrirían el ancho de un cabello humano.
Si un átomo de carbono se ampliara hasta el tamaño de un balón de básquet, de unos 24 centímetros de diámetro, un cabello humano mediría entre unos 150 y 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 junta dos átomos de carbono más que un enlace simple y los deja a 134 picómetros uno del otro; un enlace triple, a 120 picómetros.

El carbono puro existe en varias formas, entre ellas el diamante, el grafito y el grafeno. El diamante es tan duro que puede 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 la malla de un gallinero.

Observar átomos de carbono individuales

Los átomos de carbono individuales son mucho más pequeños de lo que puede distinguir un microscopio óptico, pero se han podido ver con microscopios electrónicos. En 2008, un equipo de investigación del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley usó el microscopio TEAM 0.5 para obtener imágenes en las que se ve cada átomo de carbono de una lámina de grafeno. El grafeno es frágil, así que el equipo usó un haz de electrones más suave, de menor energía, que aun así distinguía detalles separados por 1 ángstrom (100 picómetros).

Cómo se pesan los átomos

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