Quando è nato il carbonio nell universo

Cronologia del carbonio

Il carbonio è un elemento molto abbondante nel cosmo. Gli atomi di carbonio si legano tra loro per formare lunghe catene che servono come base per la costruzione di molecole più complesse. Questa capacità di collegare le molecole tra loro è ciò che ha permesso all’evoluzione di trasformarsi in organismi viventi. Nella Terra primordiale c’era un’eccellente combinazione di grandi quantità di carbonio e acqua, fondamentale per l’origine della vita. Il carbonio è la base chimica della vita.

Il carbonio, come l’acqua, segue un ciclo. Il ciclo del carbonio lega tutti gli esseri viventi alla Terra in un fragile equilibrio. La terra contiene una quantità di carbonio che non cambia nel tempo. Cambia solo da una fase all’altra e da un essere vivente all’altro. Come l’acqua, ogni atomo di carbonio che oggi compone il nostro corpo faceva un tempo parte di molti altri esseri viventi.

Attraverso la fotosintesi, le piante convertono l’energia della luce solare in carboidrati. Incorporano il carbonio dell’atmosfera nei loro tessuti. Quando gli animali li mangiano, li incorporano nella catena alimentare. Attraverso gli scarti e la respirazione, parte del carbonio ritorna nell’atmosfera e nel suolo. Il resto tornerà quando l’essere vivente morirà e si decomporrà.

Proprietà del carbonio

Di quest’epoca si sa poco, anche se le diverse teorie fanno previsioni diverse. La teoria della relatività generale di Einstein prevede una singolarità spazio-temporale prima di questo momento, ma in queste condizioni la teoria non sembra spiegare gli effetti quantistici. Si spera che le teorie proposte per la gravità quantistica, così come la teoria delle stringhe e la gravità quantistica a loop, portino alla fine a una migliore comprensione di questa epoca. 2]

Con l’espansione e il raffreddamento dell’universo a partire dall’epoca di Planck, la gravità inizia a separarsi dalle interazioni di gauge: elettromagnetismo e interazioni nucleari deboli e forti. La fisica su questa scala può essere descritta da una teoria di grande unificazione in cui i gruppi di gauge del modello standard sono integrati in un gruppo molto più grande, che si rompe per produrre le forze osservate della Natura. Alla fine, la grande unificazione si rompe quando l’interazione nucleare forte si separa dalla forza elettrodebole. Questo dovrebbe produrre monopoli magnetici.

Chi ha scoperto il carbonio

A pressione normale, il carbonio assume la forma di grafite, in cui ogni atomo è legato ad altri tre in un piano composto da celle esagonali; questo stato può essere descritto come 3 elettroni di valenza in orbitali ibridi sp2 piatti e il quarto in orbitale p.

Grazie alla delocalizzazione degli elettroni nell’orbitale pi greco, la grafite è elettricamente conduttiva, una proprietà che ne consente l’uso nei processi di elettroerosione. Il materiale è morbido e i diversi strati, spesso separati da atomi intercalati, sono legati da legami di Van de Waals, rendendo relativamente facile lo scorrimento di alcuni rispetto ad altri, il che lo rende utile come lubrificante.

A questa famiglia appartengono anche i nanotubi di carbonio, che possono essere descritti come strati di grafite avvolti in modo cilindrico e sormontati alle estremità da semisfere (fullereni), e sono uno dei primi prodotti industriali della nanotecnologia.

Il principale uso industriale del carbonio è come componente degli idrocarburi, in particolare dei combustibili fossili (petrolio e gas naturale). La benzina, la paraffina e gli oli si ottengono dalla prima per distillazione nelle raffinerie, ed è anche la materia prima utilizzata per la produzione di materie plastiche. Quest’ultima sta guadagnando terreno come fonte di energia grazie alla sua combustione più pulita. Altri usi sono:

Che cos’è il carbonio

La molecola più antica che si è formata nell’universo primordiale dopo il Big Bang è stata individuata per la prima volta da una ricerca condotta dal Max Planck Institute for Radio Astronomy. Si tratta di una molecola ibrida elio-idrogeno, nota come HeH+. La scoperta, pubblicata ieri sulla rivista Nature , conferma un elemento centrale dei modelli sull’evoluzione chimica dell’universo.

“La scoperta dell’HeH+ è una dimostrazione drammatica e bellissima della tendenza della natura a formare molecole”, ha dichiarato il coautore David Neufeld, ricercatore della Johns Hopkins University di Baltimora (USA), nella stessa dichiarazione.