Carvão, Carbono e Grafite

Carbono - C

• O carbono encontra-se no estado sólido na natureza, ele é um não-metal pertencente ao grupo 14 da tabela periódica. É encontrado de três formas na crosta terrestre sendo elas : diamante , grafite e carvão amorfo.
• O carvão e o grafite são materiais compostos de carbono que também se encontram no estado sólido naturalmente, mas apresentam diversas propriedades diferentes.
• O carvão mineral é formado por resíduos vegetais que foram soterrados a muitos anos, sendo portanto uma vegetação primitiva, e é constituído de uma parte orgânica e outra inorgânica.A parte orgânica, formada por moléculas de carbono (C) e hidrogênio (H) e, em menor incidência, oxigênio (O), nitrogênio (N) e enxofre (S), é a parte útil e combustível, enquanto a inorgânica, formada por silicatos, constitui a cinza (resultante da queima do carvão).
• Já o grafite (natural) tem em sua constituição química igual a do diamante sendo puramente feito de carbono, mas difere deste no arranjo sua estrutura molecular. Ele é obtido através do metamorfismo de matéria carbonosa de origem orgânica.
• O carvão não conduz corrente elétrica em seu estado natural, entretanto conduz quando está em brasa, ele também é um mal condutor térmico.
• O grafite, por sua vez, é um bom condutor elétrico devido ao deslocamento de elétrons em seu orbital pi que resulta em elétrons livres, proporcionando assim a passagem de corrente elétrica, é um bom condutor térmico devido a sua estrutura molecular se comparado ao carvão.
• O grafite apresenta uma coloração cinzenta opaca, enquanto o carvão mineral pode apresentar as cores preta ou marrom dependendo da sua composição inorgânica.
• O grafite não apresenta uma oxidação considerável em temperatura ambiente, entretanto geralmente é aplicado em altas temperaturas e nesta situação ele tende a se oxidar.
• O carvão mineral é altamente oxidante, quando ele entra em contato com o oxigênio e com uma ignição ele entra no processo de combustão (oxidação com liberação de energia), por essa facilidade de oxidação ele é muito utilizado como combustível.
• Resistência contra outros materiais
• O carbono apresenta dano a saúde humana quando esta associado a uma molécula de oxigênio formando assim o monóxido de carbono (CO). No corpo humano o CO se liga a hemoglobina formando uma reação estável chamada de carboxihemoglobina que impede a ligação da hemoglobina com o oxigênio (O²) promovendo assim a asfixia do indivíduo.
• O carvão pode apresenta perigo a saúde principalmente quando ocorre uma combustão incompleta que gera o monóxido de carbono cujos efeito foram citados acima.
• O grafite pode ser perigoso a saúde quando for inalado em sua forma de pó que afeta diretamente o pulmão causando uma doença chamada de pneumoconiose , que consiste na fibrose do tecido pulmonar . Essa doença afeta principalmente mineradores, metalúrgicos , etc.
• O carvão mineral em seu ultimo estágio de pressão (Antrácito) apresenta uma elevada dureza. O grafite apresenta de certa forma uma dureza considerável entretanto e um material bem quebradiço.
• Susceptibilidade
• O grafite devido a sua composição molecular densa ele não é permeável.
• O carvão mineral natural não possui muita permeabilidade, entretanto quando é tratado com oxigênio (tornado-se o chamado carvão ativo) é utilizado como filtro, possui pequenos poros que permitem a passagem da água e impedem a passagem de impurezas.

Aplicações

• Carbono:

• Uma das principais aplicações do carbono é para uso industrial, como componente de hidrocarbonetos (composto químico formado por átomos de carbono e hidrogênio) para a produção de combustíveis como o gás natural e o petróleo.

• Outra aplicação muito importante do carbono são as fibras de carbono que consiste num composto filamentoso, obtido a partir de vários tipos de materiais compostos de carbono através da decomposição térmica também conhecida como pirólise, contendo pequenas quantidades de materiais inseridos em sua estrutura, como resinas por exemplo, onde são convertidos, acima de 800 ºC, em um material carbonoso sólido. Em virtude de sua resistência e baixa densidade é utilizada na fabricação naves espaciais, na indústria, de automóveis, entre outros.

• Grafite:

• O grafite é uma substância única, sendo um não-metal e ainda sim um excelente condutor de calor e eletricidade. Uma das aplicações mais comuns para o grafite é em pilhas alcalinas, onde é usado para produzir os cátodos da pilha.

• O grafite é um ótimo lubrificante em estado sólido em forma de pó, quando este se mistura com vapor de agua torna se oleoso permitindo um bom deslizamento dos materiais onde é aplicado.

• Uma das mais conhecidas e utilizadas formas do grafite é o grafite em lápis ou lapiseiras, isso ocorre quando o mesmo é misturado com argila, a quantidade de argila empregada define a maciez do grafite.

• Carvão:

• O carvão mineral é utilizado tanto para gerar energia elétrica em usinas termelétricas quanto como matéria-prima para produzir aço e ferro nas siderúrgicas. Os altos-fornos dessas indústrias exigem um carvão mineral de alta qualidade, com elevada concentração de carbono, ou seja, um carvão com alto poder calorífero (que produz muito calor, muita energia). A partir do carvão também pode-se obter gás de uso doméstico (gás de rua), além de ser utilizado na indústria química.

• O carvão em sua forma "ativa" pode ser usado em filtros para eliminação de impurezas.

Ligas

• O carbono e outros elementos químicos agem com o agente de resistência em suas ligas, ele age a fim manter o material em sua forma cristalina.

• A principal liga do carbono é com o ferro formando assim o aço.