EXPOSICIONES

INSTITUTO DE EDUCACION SUPERIOR

“PEDRO P. DIAZ”

PROGRAMA DE ESTUDIOS: CONTABILIDAD.

MODULO 2: CONTABILIDAD PUBLICA Y PRIVADA.

UNIDAD DIDACTICA: MEDIO AMBIENTE Y DESARROLLO SOSTENIBLE.

DOCENTE: LIC.HAMEZ MEDINA FARFAN.

TRABAJO DE EXPOSICION: CICLO DEL CARBONO.

ALUMNOS:

IRMA CHORA APAZA.

DEIVIS MAMANI HUANCA.

KORAYMA HANCCO CONDORI.

ANYELA AMBRONCIO QUICAÑA.

SAIDA HANCCOCCALLO ZABALA.

SEMESTRE III                        TURNO: DIA

AREQUIPA-PERU

2018

EL CICLO DEL CARBONO

El choque habría ocurrido 100 millones de años después de la formación de la Tierra. Crédito imagen: Passwaters/Rice University. NASA/JPL-Caltech

1.ORIGEN DEL CARBONO

El núcleo de la Tierra, que es principalmente de hierro, constituye aproximadamente un tercio de la masa del planeta. Los otros dos tercios están formados casi en su totalidad por el manto de silicatos y se extiende más de 2.400 kilómetros bajo la superficie terrestre. La corteza y la atmósfera son tan delgadas que representan menos del 1% de la masa del planeta. El manto, la atmósfera y la corteza constantemente intercambian elementos, incluyendo aquellos necesarios para la vida. Pero hay una pregunta que los expertos aún no sabían cómo responder. ¿Cómo surgió la vida basada en el carbono, dado que la mayor parte de este elemento debería haberse evaporado en los primeros días del planeta o quedado encerrado en el núcleo de la Tierra? O más sencillamente: ¿de dónde vino el carbono?
Científicos de la Universidad Rice sugieren que casi todo el carbono fundamental para la vida de la Tierra podría haber venido de una colisión entre la Tierra y un planeta embrionario similar a Mercurio, hace alrededor de 4.400 millones de años,.
En un nuevo estudio publicado en Nature Geoscience, el equipo liderado por Rajdeep Dasgupta, especializado en recrear las condiciones de alta presión y alta temperatura que existen en lo profundo de nuestro planeta, ha llegado a esta conclusión tras analizar los elementos del manto y realizar diferentes modelos que explicaran la presencia de carbono.
"Un escenario que explica la proporción entre azufres y carbono y la abundancia de este último en la Tierra – explica Dasgupta –, es que un planeta embrionario como Mercurio, que contaba con un núcleo rico en silicio, chocó contra nuestro planeta y fue absorbido por él. Debido a que se trataría de un cuerpo masivo, la dinámica podría funcionar de manera que el núcleo del planeta se uniría directamente con el núcleo del nuestro y su manto, rico en carbono, se mezclarían con el manto de la Tierra”.
En el artículo, los científicos afirman que “se necesitarán más investigaciones para conciliar todos los elementos, ya que el presente estudio sólo se centró en el carbón y el azufre”.

¿En qué formas se presenta el carbono libre en la naturaleza?

El carbono se presenta en la naturaleza en 5 formas alotrópicas que son el diamante, grafito, ulerenos, nanatubos, nanoespumas. El carbono es un elemento químico de número atómico 6 y símbolo C. Es sólido a temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formación, puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o diamante. Es el pilar básico de la química orgánica; se conocen cerca de 10 millones de compuestos de carbono, y forma parte de todos los seres vivos conocidos.es un elemento ampliamente distribuido en la naturaleza, aunque sólo constituye un 0,025% de la corteza terrestre, donde existe principalmente en forma de carbonatos. El dióxido de carbono es un componente importante de la atmósfera y la principal fuente de carbono que se incorpora a la materia viva. Por medio de la fotosíntesis, los vegetales convierten el dióxido de carbono en compuestos orgánicos de carbono, que posteriormente son consumidos por otros organismos (véase Ciclo del carbono). El carbono libre se encuentra en grandes depósitos como hulla, forma amorfa del elemento con otros compuestos complejos de carbono-hidrógeno-nitrógeno. El carbono elemental existe en dos formas alotrópicas cristalinas bien definidas: diamante y grafito ulerenos y nanotubos. El marzo de 2004 se anunció el descubrimiento de una quinta forma alotrópica (nanoespumas) (enlace externo a nanoespumas). La forma amorfa es esencialmente grafito, pero que no llega a adoptar una estructura cristalina macroscópica. Esta es la forma presente en la mayoría de los carbones y en el hollín
¿Qué diferencias existen entre el diamante y el grafito?
En el diamante, el material más duro que se conoce, cada átomo está unido a otros cuatro en una estructura tridimensional, mientras que el grafito consiste en láminas débilmente unidas de átomos dispuestos en hexágonos.

El carbono también aparece combinado formando compuestos orgánicos e inorgánicos. ¿Cuáles son los principales compuestos inorgánicos?
Los principales compuestos inorgánicos son los óxidos CO y CO2 y los carbonatos.
Aunque la clasificación no es rigurosa, el carbono forma otra serie de compuestos considerados como inorgánicos, en un número muy o menor al de los orgánicos

Estado de la materia
Sólido (no magnético)
Punto de fusión
3823 K (diamante), 3800 K (grafito)
Punto de ebullición
5100 K (grafito)
Entalpía de vaporización
711 kJ/mol (grafito; sublima)
Entalpía de fusión
105 kJ/mol (grafito) (sublima)
Presión de vapor
_ Pa
Velocidad del sonido
18.350 m/s (diamante)
Información diversa
Electronegatividad
2,55 (Pauling)
Calor especifico
710,6 J/(kg × K) (grafito); 518,3 J/(kg × K) (diamante)
Conductividad eléctrica
3 106 Ω–1 × m–1 (grafito, dirección paralela a los planos); 5 × 102 Ω-1 × m–1 (dirección perpendicular)
Conductividad térmica
19,6 W/(cm × K) (grafito, dirección paralela a los planos); 0,06 W/(cm × K) (dirección perpendicular); 23,2 W/(cm × K) (diamante)
1° potencial de ionización: 1086,5 kJ/mol
2° potencial de ionización: 2352,6 kJ/mol
3° potencial de ionización: 4620,5 kJ/mol
4° potencial de ionización: 6222,7 kJ/mol
5° potencial de ionización: 37.831 kJ/mol
6° potencial de ionización: 47.277 kJ/mol
La densidad fluctúa entre 2.25 g/cm³ (1.30 onzas/in³) para el grafito y 3.51 g/cm³ (2.03 onzas/in³) para el diamante. El punto de fusión del grafito es de 3500ºC (6332ºF) y el de ebullición extrapolado es de 4830ºC (8726ºF).

2. ACERCA DEL CARBONO

El carbono constituye todas las moléculas orgánicas que forman a los seres vivos. Se encuentra en la atmósfera en forma de dióxido de carbono (CO2), en el suelo y disuelto en el agua.

2.1 Ciclo del carbono, ¿cómo funciona?

- Mediante la fotosíntesis, las plantas transforman el CO2 atmosférico, o del agua, en materia orgánica (carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos), de la que se alimentan los seres vivos a través de las cadenas alimentarias, donde pasa a formar parte del cuerpo de estos seres vivos.

Luego el Carbono es devuelto al ambiente:

- Mediante el proceso de respiración: Durante la respiración, los animales y las plantas consumen materia orgánica y devuelven el CO2 a la atmósfera o al agua.

- Mediante los procesos de combustión: El carbono es incorporado a la atmósfera mediante los procesos de combustión que se generan en los incendios forestales, la actividad volcánica y el uso de petróleo, gas natural o carbón, en actividades industriales, de transporte y domésticas.

- Mediante la descomposición: Los restos de los animales y vegetales son descompuestos por las bacterias. En este proceso, se libera el CO2 a la atmósfera o al agua, donde es utilizado nuevamente por las plantas.

Así se inicia un ciclo más.

Observa la ilustración para que te quede más claro:

3. EL CICLO DEL CARBONO

Puntos más importantes

·         El carbono es un elemento esencial en los cuerpos de los seres vivos. También es económicamente importante para los humanos modernos, en la forma de combustibles fósiles.

·         El dióxido de carbono —CO2​— de la atmósfera es absorbido por los organismos fotosintéticos que lo usan para producir moléculas orgánicas, las cuales viajan a través de las cadenas alimenticias. Al final, los átomos de carbono son liberados como CO2​ durante la respiración.

·         Los procesos geológicos lentos, entre los que están la formación de rocas sedimentarias y combustibles fósiles, contribuyen al ciclo del carbono a lo largo de escalas prolongadas de tiempo.

·         Algunas actividades humanas, como la quema de combustibles fósiles y la deforestación, aumentan el CO2​ atmosférico y afectan el clima y los océanos de la tierra.

4. El carbono: elemento constitutivo y fuente de energía

Alrededor del 18% de la masa de tu cuerpo compuesto por átomos de carbono, ¡y esos átomos son fundamentales para tu existencia. Sin el carbono, no tendrías las membranas plasmáticas de tus células, ni las moléculas de azúcar que usas como combustible, ni siquiera el ADN que porta las instrucciones para construir y poner en funcionamiento tu cuerpo.

El carbono es parte de nuestros cuerpos, pero también es parte de nuestras industrias modernas. Los compuestos de carbono de plantas y algas que existieron hace mucho tiempo forman los combustibles fósiles, como el carbón y el gas natural, que usamos actualmente como fuentes de energía. Cuando estos combustibles fósiles se queman, se libera dióxido de carbono —CO2​— en el aire, lo que resulta en niveles cada vez mayores de CO2 atmosférico. Este aumento en los niveles de CO2​C, O, afecta el clima de la Tierra y es una preocupación ambiental importante en todo el mundo.

Echemos un vistazo al ciclo del carbono y veamos cómo el CO2 atmosférico y el uso que los organismos vivos hacen del carbono encajan en este ciclo.

5. Desarrollo del ciclo del carbono

El ciclo del carbono se estudia con más facilidad como dos ciclos más pequeños interconectados:

·         Uno que comprende el intercambio rápido de carbono entre los organismos vivos

·         Y otro que se encarga del ciclo del carbono a través de los procesos geológicos a largo plazo

Aunque los veremos de manera separada, es importante tomar en cuenta que estos ciclos están enlazados entre sí. Por ejemplo, las reservas de CO2​ atmosférico y oceánico que son utilizadas por los organismos vivos son las mismas que los procesos geológicos reciclan.

Como una breve descripción, el carbono existe en el aire mayoritariamente como dióxido de carbono —CO2​— gaseoso, el cual se disuelve en el agua y reacciona con las moléculas de esta para producir bicarbonato: -HCO3−. La fotosíntesis que llevan a cabo las plantas terrestres, las bacterias y las algas, convierte el dióxido de carbono o el bicarbonato en moléculas orgánicas. Las moléculas orgánicas producidas por los organismos fotosintetizadores pasan a través de las cadenas alimenticias, y la respiración celular convierte nuevamente el carbono orgánico en dióxido de carbono gaseoso.

Crédito de imagen: Ciclos biogeoquímicos: Figura 3 de OpenStax College, Biology, CC BY 4.0; modificación de la obra de John M. Evans y Howard Perlman, USGS

El almacenamiento de carbono orgánico a largo plazo ocurre cuando la materia que proviene de los organismos vivos es enterrada profundamente bajo la tierra o cuando se hunde hasta el fondo del océano y forma rocas sedimentarias. La actividad volcánica y, en tiempos más recientes, la quema de combustibles fósiles, devuelven este carbono orgánico al ciclo. Aunque la formación de combustibles fósiles sucede en una escala de tiempo geológico lento, la liberación que hacen los humanos del carbono que contienen, en forma de CO2​, sucede en una escala de tiempo extremadamente rápida.

5.1 El ciclo biológico del carbono

El carbono entra en todas las redes tróficas, tanto terrestres como acuáticas, a través de los autótrofos, organismos que producen su propio alimento. Casi todos estos autótrofos son fotosintetizadores, como las plantas o las algas.

Los autótrofos capturan el dióxido de carbono del aire o los iones de bicarbonato del agua y lo usan para producir compuestos orgánicos como la glucosa. Los heterótrofos, como los humanos, que se alimentan de otros seres, consumen las moléculas orgánicas y así el carbono orgánico pasa a través de las cadenas y redes tróficas.

¿Cómo regresa el carbono a la atmósfera o al océano? Para liberar la energía almacenada en las moléculas que contienen carbono, como los azúcares, los autótrofos y heterótrofos las degradan mediante un proceso llamado respiración celular. En este proceso, el carbono de la molécula se libera en forma de dióxido de carbono. Los descomponedores también liberan compuestos orgánicos y dióxido de carbono cuando degradan organismos muertos y productos de desecho.

El carbono circula rápidamente a través de esta ruta biológica, especialmente en los ecosistemas acuáticos. En general, se estima que se mueven entre 1000 y 100 000 millones de toneladas métricas de carbono a través de la ruta biológica cada año. Para que te des una idea, ¡una tonelada métrica es casi el mismo peso que el de un elefante o un coche pequeño.

5.2 El ciclo geológico del carbono

La ruta geológica del ciclo del carbono es mucho más lenta que la ruta biológica que acabamos de describir. De hecho, el carbono usualmente tarda millones de años en recorrer la ruta geológica. El carbono puede quedar almacenado durante largos periodos de tiempo en la atmósfera, en los cuerpos de agua líquida —océanos en su mayoría— en los sedimentos oceánicos, en el suelo, en las rocas, en los combustibles fósiles y en el interior de la Tierra.

El nivel de dióxido de carbono en la atmósfera se ve afectado por la reserva de carbono en los océanos y viceversa. El dióxido de carbono atmosférico se disuelve en agua y reacciona con las moléculas de agua en las siguientes reacciones:

El carbonato que se libera en este proceso se combina con los iones Ca²⁺para formar carbonato de calcio —CaCO³— un componente clave de las conchas de los organismos marinos. Cuando los organismos mueren, sus restos se hunden y finalmente se convierten en parte del sedimento del suelo oceánico. A lo largo del tiempo geológico, el sedimento se convierte en piedra caliza, que es la reserva de carbono más grande de la Tierra.

En la tierra, el carbono se almacena en el suelo en forma de carbono orgánico proveniente de la descomposición de los organismos o como carbono inorgánico producto de la meteorización de las rocas y los minerales. Más profundo en el subsuelo se encuentran los combustibles fósiles como el petróleo, el carbón y el gas natural, que son los restos de plantas descompuestas bajo condiciones anaeróbicas, sin oxígeno. Los combustibles fósiles tardan millones de años en formarse; cuando los humanos los queman, el carbono es liberado a la atmósfera en forma de dióxido de carbono.

Otra forma en la que el carbono entra a la atmósfera es la erupción volcánica. Los sedimentos carbonatados del fondo oceánico se hunden profundamente en la Tierra mediante un proceso llamado subducción, en el que una placa tectónica se mueve por debajo de otra. Este proceso produce dióxido de carbono, el cual puede ser liberado hacia la atmósfera por erupciones volcánicas o respiraderos hidrotermales.

6. El impacto humano sobre el ciclo del carbono

La demanda mundial por las limitadas reservas de combustibles fósiles de la Tierra ha aumentado desde el inicio de la revolución industrial. Los combustibles fósiles se consideran como un recurso no renovable porque se agotan mucho más rápido de lo que los procesos geológicos pueden producirlos.

Cuando se queman combustibles fósiles, se libera dióxido de carbono —CO2​— al aire. El aumento en el uso de los combustibles fósiles ha provocado niveles elevados de CO2​ atmosférico. La deforestación o tala de bosques, también contribuye de manera importante a elevar los niveles de CO2​. Los árboles y otras partes de los ecosistemas boscosos secuestran el carbono y buena parte de ese carbono se libera en forma de CO2​ si se tala el bosque.

Parte del CO2​ adicional producido por la actividad humana es absorbido por las plantas o el océano, pero estos procesos no contrarrestan completamente el aumento, por lo que los niveles de CO2​ se elevan cada vez más. Los niveles de CO2​C, O, suben y bajan cíclicamente de manera natural durante largos periodos de tiempo, pero hoy en día son mucho más altos de lo que han sido en los últimos 400 000 años, como se muestra en la gráfica siguiente:

¿Por qué oscilan los niveles de dióxido de carbono hacia arriba y hacia abajo con los años?]

¿Por qué es importante si hay mucho CO2​ en la atmósfera?

El CO2 ​es un gas de efecto invernadero. Cuando se encuentra en la atmósfera, atrapa el calor y evita que irradie hacia el espacio. Con base en una gran cantidad de pruebas, los científicos piensan que los niveles elevados de CO2​ y otros gases de efecto invernadero provocan cambios pronunciados en el clima de la Tierra. Si no se realizan cambios decisivos en la reducción de emisiones, se pronostica que la temperatura de la Tierra aumentará entre 1 y 5⁰C. para el año 2100.

Del mismo modo, aunque pueda parecer que la absorción que hace el océano del dióxido de carbono excedente es buena para reducir los gases de efecto invernadero, no es en absoluto benéfica para la vida marina. Como vimos anteriormente, el CO2 disuelto en el agua de mar puede reaccionar con las moléculas de agua para liberar iones H⁺. Así que, mientras más CO2​ se disuelve en el agua, más ácida será el agua. Una mayor acidez en el agua reduce las concentraciones de CO₃² lo que les dificulta a los organismos marinos formar y mantener sus conchas de CaCO3​. Tanto el aumento de temperatura como el incremento en la acidez del agua pueden perjudicar a la vida marina y ambos procesos se han relacionado con el blanqueamiento del coral.

Un coral blanqueado aparece en primer plano, con un coral sano al fondo. Crédito de imagen: Keppelbleaching de Acropora, CC BY 3.0

El debate acerca de los efectos a futuro del aumento del carbono atmosférico sobre el cambio climático se concentra en los combustibles fósiles. Sin embargo, los científicos también deben tomar en cuenta los procesos naturales, como el vulcanismo, el crecimiento vegetal, los niveles de carbono en el suelo, y la respiración, al modelar y predecir el impacto futuro de dicho incremento.