1. QUIMICA ORGANICA
1.1 ¿Qué es?
También llamada Química del Carbono. Es una rama de la química que estudia la estructura, propiedades, síntesis y reactividad de compuestos químicos formados principalmente por el carbono e hidrogeno; que en muchos casos contienen oxigeno, nitrógeno, azufre, fosforo, boro, halógenos entre otros.
Estos compuestos componen
todas las estructuras celulares de los seres vivos, y sus funciones vitales.
(Respiración, alimentación y reproducción). Estas se producen mediante la creación
y reacción de estos compuestos.
La Química orgánica
también constituye algunas biomoleculas que conforman los seres vivos.
(Proteínas, glúcidos, lípidos, ácidos nucleicos, vitaminas, hormonas etc.).
Pero también un gran cantidad de compuestos naturales. (Hidrocarburos, cauchos,
gas natural, petróleo, etc.)
Es muy importante saber
que no todos los compuestos que presentan átomos de carbono son considerados
compuestos orgánicos, como: (los dióxidos de carbono, las sales derivadas de
carbonatos y bicarbonatos; que son compuestos inorgánicos.
2.
HISTORIA
El
termino Química orgánica fue introducido en 1807 por Jons Jacob Berzelius, para
estudiar los compuestos derivados de los recursos naturales. Se creía que los
componentes relacionados con la vida poseían una “fuerza vital” que les hacia
distintos a los compuestos inorgánicos, además se consideraba imposible la
preparación de un compuesto orgánico en laboratorio. Pero en 1828 el químico alemán
Friedrich Wöhler, propuso que la sustancia inorgánica Cianato de Amonio podía
convertirse en Urea, una sustancia orgánica que se encuentra en la orina de muchos animales. Con
esto Wöhler dio fin a esta teoría.
A pesar de su aparición tardía en la historia de la
química, la química de los compuestos del carbono es en la actualidad la rama
de las ciencias químicas que crece con mayor rapidez. La variedad de productos
derivados del carbono puede resultar prácticamente ilimitada debido a las
propiedades singulares de dicho átomo y, por tanto, constituye una fuente
potencial de nuevos materiales con propiedades especiales, de medicamentos y
productos sanitarios, de colorantes, de combustibles, etc.
3. BIBLIOGRAFIA DEL CARBONO
El
carbono es un elemento químico de número atómico 6 y símbolo C. Es sólido
a temperatura ambiente. Es el pilar básico de la química orgánica; se conocen cerca de 16 millones de compuestos de
carbono, aumentando
este número en unos 500.000 compuestos por año, y forma parte de todos los seres vivos
conocidos. Forma el 0,2 % de la corteza terrestre.
Nombre
|
carbono
|
Numero atómico
|
6
|
valencia
|
2,+4,-4
|
Punto de fusión
|
3727 °C
|
Densidad
|
2,26 (g/mol)
|
punto de ebullición
|
4830 °C
|
Masa atómica
|
12,01115 (g/mol)
|
Configuración electrónica
|
1s22s22p2
|
electronegatividad
|
2,5
|
Estado de oxidación
|
+4
|
El carbono es un solido, que se encuentra en el periodo dos (2)
del grupo cuatro (lV).
IA
|
IIA
|
IIIA
|
IVA
GRUPO
|
VA
|
VIA
|
VIIA
|
VIIIA
|
|||||||||||
1
|
H1
|
He2
|
||||||||||||||||
Periodo 2
|
Li3
|
Be4
|
B5
|
C6
|
N7
|
O8
|
F9
|
Ne10
|
||||||||||
3
|
Na11
|
Mg12
|
Al13
|
Si14
|
P15
|
S16
|
Cl17
|
Ar18
|
||||||||||
4
|
K19
|
Ca20
|
Sc21
|
Ti22
|
V23
|
Cr24
|
Mn25
|
Fe26
|
Co27
|
Ni28
|
Cu29
|
Zn30
|
Ga31
|
GZZZe32
|
As33
|
Se34
|
Br35
|
Kr36
|
El
carbono lo encontramos como principal fuente de energía debido a que forma, la
gran fuente de HIDROCARBUROS
conocidos como: el petróleo y el carbón, formando compuestos como: alifáticos (alcanos, alquenos, alquinos, ciclos), aromáticos (compuestos de bencenos y
sus radicales respectivos).
3.1 EL PETRÓLEO:
Su principal componente es el carbono; que reacciona con el oxigeno, formando anhídrido carbónico (co2); debido a la combustión el petróleo desprende grandes cantidades de energía en forma lumínica y térmica. Su principal uso; la industria automotriz la utiliza como el principal recurso para movilizarse. El petróleo (del griego: πετρέλαιον, "aceite de roca") es una mezcla homogénea de compuestos orgánicos, principalmente hidrocarburos insolubles en agua.
Su principal componente es el carbono; que reacciona con el oxigeno, formando anhídrido carbónico (co2); debido a la combustión el petróleo desprende grandes cantidades de energía en forma lumínica y térmica. Su principal uso; la industria automotriz la utiliza como el principal recurso para movilizarse. El petróleo (del griego: πετρέλαιον, "aceite de roca") es una mezcla homogénea de compuestos orgánicos, principalmente hidrocarburos insolubles en agua.
También es conocido como petróleo crudo o simplemente crudo. Se produce en el interior de la
Tierra, por transformación de la materia orgánica acumulada en sedimentos del pasado geológico
y puede acumularse en trampas geológicas naturales, de donde se extrae mediante la perforación de pozos. Es un recurso natural no renovable y actualmente también es la principal fuente de energía en los países desarrollados.
El petróleo líquido puede presentarse asociado a capas
de GAS NATURAL, en yacimientos que han estado enterrados durante millones de años,
cubiertos por los estratos
superiores de la corteza terrestre.
PARA MAYOR INFORMACION:
VER: QUIMICA ORGANICA
PARA MAYOR INFORMACION:
VER: QUIMICA ORGANICA
4. PROPIEDADES
DEL CARBONO
4.1
propiedades físicas
- En general son cuerpos sólidos.
- Es insoluble en el agua.
- Son inodoros e insípidos
- Son mas densos que el agua
- A excepción del diamante, son de color negro, frágil y untuoso al tacto.
4.2 propiedades químicas
- Se combina con metales y metaloides, origina diversidad de compuestos sólidos, líquidos y gaseosos.
- Al combinarse con metales forma hidruros.
- Al combinarse con el hidrógeno forma diferentes compuestos llamados hidrocarburos.
- Al combinarse con el azufre forma un líquido de olor a “coles podridos”, muy usado como disolvente.
- El sulfuro de carbono con el cloro forma el CCl4 un líquido de gran poder disolvente.
- Es combustible, se combina con el oxígeno con desprendimiento de luz y calor por lo que se emplea como fuente artificial de calor.
5. CLASES DE CARBONO
El
carbono puede clasificarse de acuerdo al estado en que se encuentra. Tenemos:
5.1
Estado Puro: Diamante
y grafito, son siempre cristalinos – alotrópicos del carbono.
Entre ellos tenemos:
5.1.1 Diamante
Alótropo
del carbono, en la que cada átomo del carbono se enlaza covalentemente con otros cuatro que están ubicados
en los vértices de un tetraedro regular y así podemos considerar que el átomo de carbono posee
la hibridación sp3. Separados por cada uno de sus vecinos (C – C) y
con ángulos de enlace pequeños. Tiene enlaces muy fuertes y sin
electrones móviles, lo que explica la fuerza del diamante, su
mala conductividad eléctrica y punto de fusión alto (aproximadamente 3750°C).
Características del diamante:
- Los diamantes existen en su estado nativo en la corteza terrestre.
- Es un carbón casi puro, es una de las sustancias más puras que se conocen, porlo que se usa para cortar el vidrio.
- Es mas denso que el grafito, su densidad varía entre 3.45 y 3.525.
- Posee el poder de dispersión de la luz (es muy brillante) por lo que tiene gran valor en joyería.
- El peso del diamante se evalúa en quilates, que equivale a 1/150 de onza de troy, esto es 0.2 gramos ( 1 quilate equivale a 1/5 gramos).
- A pesar de ser el más duro, es muy frágil.
- Se presenta en cristales de forma regular, transparentes y muy poco coloreados.
5.1.2 Grafito
Es
el Alótropo mas estable del carbono a presiones y temperaturas ordinarias, es
un solido blando negro, untuoso de lustre metálico, donde los átomos del carbono forman capas planas
dentro de las cueles ellos tienen un ordenamiento hexagonal regular.
Características del Grafito:
- Cristalizado en sistema hexagonal. Se puede obtener por vía sintética.
- Su densidad es de 2.25 gr/cm3 , es menor a la del diamante (3.51 gr/cm3).
- Es buen conductor del calor y la electricidad.
- En su estructura cada átomo del carbono forma enlaces covalentes fuertes con átomos vecinos en el mismo plano.
- A presiones muy altas de 100000 atm y 3000°C, el grafito se convierte en diamante.
5.2 ESTADO IMPURO:
pueden
ser naturales o artificiales. La
antracita, hulla, lignito y turba proceden de la putrefacción de vegetales en
el seno de la tierra en épocas pasadas. La antigüedad de estos carbones es
mayor en la antracita y va decreciendo hasta la turba.
5.2.1 Carbonos Naturales – Micro cristalinos
Entre ellos tenemos:5.2.1.1 Antracita
- Carbón fósil seco, poco bituminoso.
- Es dura, quebradiza de color negro brillante.
- Contiene 92% de carbono y posee un poder calorífico de 8000 Kcal/Kg.
- Arde con dificultad.
- Llamada también carbón de piedra o carbón mineral, es un carbón natural amorfo que se presenta formando capas o estratos, que constituyen las minas de carbón de piedra.
- Es de color negro brillante de estructura lujosa, Contiene de 75% a 90% de carbón.
- Es combustible, arde con llama fuliginosa, tiene gran cantidad de energía calorífica.
- Las hullas grasas, son ricas en materias bituminosas que arden fácilmente con producción de bastante humo.
- Las hullas secas, arden con mayor dificultad y llama corta.
5.2.1.3 Lignito
- El lignito es una roca sedimentaria de origen orgánico.
- Contiene de un 55% a 75% de carbono.
- De color pardo o negro de estructura leñosa.
- Difícil de encender, y al arder produce un olor fétido.
5.2.1.4 Turba
- Carbón en reciente formación en los pantanos.
- Contiene de un 50% de carbono.
- Al arder produce humo denso.
- Posee un poder calorífico de 3500 Kcal/Kg.
5.2.2 Carbones Artificiales
– Amorfos
Entre ellos tenemos
5.2.2.1 Carbón de madera (vegetal o de palo)
- Se forma cuando la madera se calienta intensamente en ausencia de aire.
- El carbón adquiere una estructura muy abierta, dando una gran área superficial por unidad de masa.
5.2.2.2 Carbón activado
- Forma pulverizada, cuya superficie se limpia por calentamiento con vapor, son muy útiles como absorbentes y catalizadores, se usan en filtros para eliminar olores desagradables en el aire o impurezas coloreadas o de mal sabor en el agua.
5.2.2.3 Carbón animal
- Se obtiene mediante la calcinación de los huesos en recipientes cerrados.
- Se emplea para decolorar líquidos oscuro (quemando los huesos).
5.2.2.4 Coke
- Carbón que contiene 90% de carbono.
- De color gris, muy poroso y no tizna las manos.
- Posee gran poder calorífico.
- Se usa como combustible y reductor de metales oxidados.
5.2.2.5 Carbón de retorta
Es el carbón que queda
incrustado en las paredes del interior de las retortas de material refractario,
donde se realiza la destilación de la hulla.
- Es un carbón muy duro.
- Es conductor del calor y la electricidad.
- Se usa para construir electrodos de aparatos eléctricos.
5.2.2.6 El negro de humo
- Es el carbón obtenido por la combustión incompleta de sustancias orgánicas, esto es con insuficiente cantidad de oxígeno.
- En el laboratorio se obtiene haciendo arder la Trementina en una cápsula.
VEASE!!
6. TIPOS DE CARBONO
Según como el átomo de carbono satura sus
valencias, se tienen los siguientes tipos:
6.1 Carbono Primario
Cuando el carbono satura con hidrógeno tres de sus
valencias, quedando una sola valencia libre, el cual puede unirse con otro
carbón o un elemento monovalente como el cloro o un grupo radical monovalente.
6.2 Carbono Secundario
El carbono satura con hidrógeno dos de sus
valencias quedando dos valencias libres, las cuales pueden unirse con dos
elementos monovalentes o con un radical divalente.
6.3 Carbono Terciario
El carbono satura con hidrógeno solo una de sus
valencias, quedando tres valencias libres, las cuales pueden unirse con 3
elementos monovalentes.
7. Estructura
molecular de carbono
El átomo de carbono, debido a su configuración electrónica, presenta una importante capacidad de combinación. Los átomos de carbono pueden unirse entre sí formando estructuras complejas y enlazarse a átomos o grupos de átomos que confieren a las moléculas resultantes propiedades específicas. La enorme diversidad en los compuestos del carbono hace de su estudio químico una importante área del conocimiento puro y aplicado de la ciencia actual.
Durante
mucho tiempo la materia constitutiva de los seres vivos estuvo rodeada de no
pocas incógnitas. Frente a la materia mineral presentaba, entre otras, una
característica singular, su capacidad de combustión. Parecía como si los únicos
productos capaces de arder hubieran de proceder de la materia viviente. En los
albores de la química como ciencia se advirtió, además, que si bien la materia
procedente de organismos vivos podía degradarse en materia mineral por
combustión u otros procesos químicos, no era posible de ninguna manera llevar a
cabo en el laboratorio el proceso inverso.