O carbono e o elemento quimico que forma o maior numero de substancias conhecidas. No estado fundamental ele apresenta uma configuracao eletronica 1s22s2 2p2, o que sugeriria que o carbono poderia ser, do ponto de vista quimico, divalente. Isso seria consequencia dos dois eletrons p poderem formar ligacoes quimicas com outros elementos. Entretanto, o carbono pode formar tambem ligacoes trivalentes e tetravalentes e esta habilidade advem do fato de que ele pode sofrer hibridizacao dos seus orbitais. Mas, o que significa hibridizacao?Para entender isso, inicialmente consideremos a distribuicao dos eletrons em termos dos orbitais do atomo de carbono no seu estado fundamental. Ele seria distribuido de acordo com a representacao esquematica da Figura 1, onde as letras s e p estao relacionadas ao momento angular dos eletrons e as setas representam o spin dos eletrons.Figura 1: Distribuicao dos eletrons do carbono no estado fundamental. As letras s e p estao associadas ao momento angular do eletron, enquanto as setas representam spin positivo (seta para cima) ou spin negativo (seta para baixo).DaMecanica Quantica se sabe que em cada orbital, ou seja, que em cada estado fisicocaracterizado por um determinado valor de energia e um determinado valor demomento angular orbital, podem estar presentes dois eletrons, cada um com umdeterminado spin [1]. Quando os niveis energeticos estao proximos,eventualmente, eles podem ser combinados para formar orbitais hibridos. Nahibridizacao sp, um orbital s se combina com um orbital px, enquanto que no orbital sp2 umorbital s se combina com um orbital px e com um orbital py. Finalmente, na hibridizacao sp3 umorbital s se combina com um orbital px, com um orbital py e com um orbital pz. Tecnicamente, neste ultimo caso em particular, cada novo orbitalhibridizado e uma combinacao linear das funcoes de onda dos diversos orbitais s e p.Numa representacao esquematica a hibridizacao sp3 pode ser apresentada pelo desenho da Figura 2.Figura2: Distribuicao dos eletrons do carbono hibridizado sp3. A energia dos eletrons assume um valor intermediario entre osniveis 2s e o 2p. Por causa do efeito da hibridizacao, o carbono pode formar ligacoes quimicas com ate quatro outros elementos quimicas. Consideremos, por exemplo, o gas metano CH4; neste caso o carbono forma quatro ligacoes simples com quatro diferentes atomos de hidrogenio. No diamante o carbono tambem esta ligado a quatro outros atomos de carbono atraves de ligacoes simples do tipo sp3 (Figura 3). Outras estruturas de carbono menos conhecidas sao os chamados fulerenos, que foram descobertos em 1985 por Kroto e outros. O membro mais conhecido da familia dos fulerenos e o C60, uma estrutura que possui 60 atomos de carbono com hibridizacao do tipo sp2 localizados nos vertices de 20 hexagonos e 12 pentagonos, formando uma figura geometrica conhecida como icosaedro, semelhante a uma bola de futebol. Outra forma alotropica do carbono e o nanotubo, que pode ser visto como uma camada de carbono enrolada sobre si mesma, formando um cilindro cujo diametro geralmente esta entre 0,5 e 2,5 nanometros.Figura 3: Estrutura do diamante, mostrando que cada atomo de carbono se liga a outros quatro atomos de carbono.Esta capacidade do carbono se ligar