Il carbonio è un elemento fondamentale per la vita, e al suo stato elementare esiste in natura nelle due forme allotropiche del diamante e della grafite. Gli esseri viventi sulla Terra sono accomunati da questo elemento perché, grazie alle sue caratteristiche, crea lo “scheletro” delle strutture molecolari tipiche della vita. Il carbonio ha anche una posizione privilegiata nella tavola periodica: immediatamente visibile anche ai “neofiti” appartiene al IV gruppo A e grazie al suo valore di elettronegatività ed alla sua configurazione elettronica stabilisce esclusivamente legami covalenti. Ma la particolarità più importante è che un atomo di carbonio, oltre a stabilire legami con altri atomi, può stabilire dei legami con altri atomi di carbonio. Il legame semplice carbonio-carbonio è molto stabile per il raggio atomico piccolo e per il tipo di ibridizzazione degli orbitali. Diversamente, i doppi o tripli legami carbonio-carbonio richiedono minore energia per essere rotti, costituendo così la condizione principale per poter ottenere in natura o sintetizzare in industria un numero di composti carboniosi veramente elevato.
Generalmente, le catene carboniose più corte sono buoni “tagli” per la produzione di carburanti ad elevato numero di ottani, mentre le catene carboniose più lunghe vengono impiegate in altri comparti: ad esempio ecco una nota leggera come una bolla di sapone: i saponi, o tensioattivi appunto, sono i sali di sodio di acidi grassi a lunga catena carboniosa come ad esempio sono l’acido stearico ed altri acidi monocarbossilici a lunga catena. Costituiti dalla testa idrofila comprendente il sodio e eventuali altri ioni (ad esempio solfato), e dalla lunga coda lipofila costituita dalla catena carboniosa formata da un minimo di 12 a un massimo di 18 atomi di carbonio, sono le molecole che formeranno le micelle, ossia quelle conformazioni supramolecolari utili nel lavaggio della pelle, della biancheria, degli oggetti in generale, e utili anche per agevolare la produzione di altri composti chimici (catalisi micellare).
Il carbonio, dando uno sguardo al calendario, si coniuga bene anche nel contesto odierno della – commerciale – festa di Halloween, che oltre a portare nelle case e nelle piazze un mostruoso divertimento porta uno “spaventoso” consumo di dolciumi. Ma cosa si nasconde dietro la dolcezza di una caramella o un orsetto di gomma? Tutte queste piccole tentazioni contengono… zucchero, in particolare – spesso ma non sempre – il saccarosio, questo il suo nome comune, che come gli altri zuccheri appartiene alla grande famiglia dei carboidrati.
Carbonio: elemento eclettico come eclettica è tutta la Chimica, nasce, vive… e defunge (ahimè anche lui) ma poi è anche capace di rinascere. Come? Basta ricordare la decomposizione dei materiali biologici, quindi parti o totalità di corpi umani o di animali, oppure vegetali, insomma di ogni tessuto biologico costituito in gran parte da carbonio. Questo processo segue decorsi diversi a seconda della presenza o assenza di ossigeno, e con il passare del tempo, ragionando in termini di milioni di anni, può diventare combustibile (è pur sempre un insieme di catene carboniose) fossile (visto quanto tempo è passato dalla morte delle matrici biologiche e quanto esse siano sprofondate al di sotto del piano di campagna). Il fenomeno della combustione, ad esempio a carico di un tronco d’albero ormai morto e secco, in fondo non è altro che una decomposizione abiotica di tipo ossidativo, molto veloce e violenta produrre, come è noto, acqua e anidride carbonica, oltre a residui dovuti ad impurezze eventualmente presenti nel materiale incombusto.
Certo non possiamo concludere la presentazione dell’amico carbonio senza ricordare qual è il suo futuro. Il suo futuro, forse ancora nella plastica (grazie “Natta”) ma tutto dipende dall’evoluzione culturale. Però sicuramente nel grafene, un materiale costituito da uno strato monoatomico di atomi di carbonio. Ha la resistenza teorica del diamante, dell’acciaio e la flessibilità della plastica. Come suggerisce la desinenza -ene del nome, gli atomi sono ibridati nella forma sp², e si dispongono quindi a formare esagoni con angoli di 120°. Il futuro “acciao” potrebbe essere “grafene”. Ma guarda un po’ questi Chimici, quando meno te lo aspetti ti illuminano e proiettano verso il futuro!
E come chiudere: caro amico carbonio, non deluderci, sino ad oggi non lo hai mai fatto.
