QUIMICA ORGANICA

I.- Definición:

La química orgánica, o también conocida como química del carbono, es la ciencia que estudia al carbono y a todos sus componentes.

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La química orgánica estudia a las moléculas que contienen carbono y forman sus enlaces covalentes: “carbono – carbono” o “carbono – hidrógeno”, también conocidos como compuestos orgánicos, que tienen su explicación en las características del átomo de carbono.

http://es.wikipedia.org/wiki/Química_orgánica

En pocas palabras la química orgánica se encarga de definir la vida.

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1.1.- Importancia:

La importancia de esta ciencia radica en los organismos vivos, de ahí su nombre “química orgánica”.

Como sabemos todos los seres vivos estamos conformados por células o moléculas orgánicas, proteínas, azúcares y grasas. Todos estos son compuestos que tienen como base principal el carbono, que es además la base de estudio de la química orgánica.

Además, los productos orgánicos están presentes en nuestra vida: la ropa que usamos, los jabones, desodorantes, hasta lo que comemos. También nos han conllevado a tener mejor salud como es el caso de los antibióticos, que han ayudado ha mejorar nuestra calidad de vida.

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II.- Estudio del átomo de carbono.

Es necesario el estudio del carbono, ya que este compuesto se encuentra en todos nosotros, es decir en los organismos vivos.

Las propiedades físicas y químicas del carbono dependen de la estructura cristalina en que se encuentre este elemento.

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2.1.- Propiedades físicas:

Además de esto, el carbono tiene puede encontrarse en 2 estados:

a.- Estado puro:"El diamante"

Presenta diversas variedades, es conocido por su consistencia fuerte (dureza)y por su punto de fusión elevado (3500 ºC).

Uso:

º Es empleado para cortar metales en la cuchilla de los tornos y taladros.
º Los diamantes transparentes se emplean como piedras preciosas y poseen un gran valor.

(*) Es mal conductor de la electricidad.

b.- El grafito:

Es blando y su coloración es gris. Se caracteriza por ser una masa blanda, lo que permite a sus capas adyacentes deslizarse tornándolo un buen lubricante.

Su punto de fusión también es elevado, es buen conductor de la electricidad y además posee un brillo metálico.

Uso:

º Se utiliza como electrodos inertes en pilas o celdas galvánicas.

Nota:

Ambos estados del carbono son cristalinos y sus átomos están enlazados por enlaces covalentes fuertes.

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2.2.- Propiedades químicas: descripción y esquemas.

Además de esto, el carbono tiene las siguientes propiedades químicas:

a.- La Covalencia:

Esta propiedad consiste en que los 4 orbitales híbridos tienen igual intensidad de energía por lo cual los 4 enlaces del carbono son de igual clase.

Esto implica que el carbono ejerce la misma fuerza de unión por cada uno de sus enlaces.

Ejemplo:

Si tomamos como base el metano, tenemos que los 4 hidrógenos de este son atraídos por el carbono con la misma fuerza ya que sus 4 enlaces son de igual clase.

b.- La Tetravalencia:

Esta propiedad consiste en que el carbono se manifiesta siempre como tetravalente y sus enlaces son covalentes e iguales entre sí.

Analizando e interpretado, el carbono en su estado basal posee 2 electrones en el subnivel 2s y dos electrones en el subnivel 2p.

De acuerdo con la configuración electrónica, el carbono se debería comportar como divalente ya que posee 2 electrones sin aparear. Este hecho se puede explicar con la hibridación.

b.1.- Hibridación:

Es la función de orbitales de diferentes energías que poseen el mismo nivel pero diferente subnivel, resultando orbitales de energía constante e igual forma.

Ejemplo:

La configuración electrónica del boro tiende a alterarse y como consecuencia se obtiene el fenómeno de hibridación.

c.- La Autosaturación:

Esta propiedad se puede definir como la capacidad del átomo de carbono para compartir sus electrones de valencia consigo mismo para de esta manera formar cadenas carbonadas.

Al compartir sus electrones con otros átomos de carbono puede originar enlaces simples, dobles, o triples de tal manera que cada uno de estos enlaces representa un par covalente y comparten dos y tres pares de electrones.

"Esta propiedades es fundamental en el carbono ya que lo diferencia de los demás elementos químicos."

Nota:

El carbono tiene propiedades químicas que lo hacen muy importante para los seres vivos. Por ejemplo, puede unir sus átomos para formar largas cadenas que, a su vez, son los componentes básicos de las sustancias orgánicas, como el caso de las proteínas, las grasas y los azúcares. El carbono es tan importante que hay una rama de la química que se encarga de estudiar los compuestos de cadenas largas y cortas que forma este elemento: la química orgánica. Todas las biomoléculas se basan en los átomos de carbono para formar su estructura.

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III.- Funciones químicas.

3.1.- Definición:

Una función química es un conjunto de compuestos caracterizados por tener propiedades comunes.

3.2.- Clasificación (Considerando criterios)

Se clasifican en:

a.- Hidrocarburos.

b.- Oxigenados: dentro de estas tenemos:

· Alcoholes.

· Aldehídos.

· Cetonas.

· Éteres.

· Ácidos orgánicos.

· Sales orgánicas.

c.- Nitrogenadas: dentro de estos tenemos:

· Aminas.

· Ininas.

· Amidas.

· Cianuros.

· Nitridos.

· Aminoácidos

Configuración Electrónica

La configuración electrónica es el modo de ordenación de los electrones en un átomo.

Los electrones del átomo giran en torno al núcleo en unas órbitas determinadas por los números cuánticos.

Estos número cuánticos pueden ser de tres clases:

a.- Número cuántico principal (n):

Es aquel que determina el tamaño de las órbotas, por lo tanto, la distancia de un electrón es determinada por este número cuántico.

Todas las órbitas con el mismo número cuántico principal forman una capa.

Su valor puede ser cualquier númeroa naturl mayor que 0 (1, 2, 3...) y dependiendo de su valor, cada capa recibe como designación una letra. Si el número cuántico principal es 1, la capa se denomina K, si 2 L, si 3 M, si 4 N, si 5 P, etc.

b.- Número cuántico azimutal (i):

Es aquel que determina la extensidad de la órbita.

Cuanto mayor sea más aplanada será la elipse que recorre el electrón.

Su valor depende del número cuántico principal, pudiendo variar desde 0 hasta una unidad menos que éste(desde 0 hasta n-1).

Así:

En la capa K, como n vale 1, (i) sólo puede tomar el valor 0, correspondiente a una órbita circular.

En la capa M, en la que n toma el valor de 3, (i) tomará los valores de 0, 1 y 2, el primero correspondiente a una órbita circular y los segundos a órbitas cada vez más excéntricas.

c.- Número cuántico magnético (m):

Es aquel que determina la orientación en el espacio, de las órbitas.

Su valor depende del número de órbitas existentes y varía desde -l hasta l, pasando por el valor 0.

Así:

Si el valor de (i) es 2, las órbitas podrán tener 5 orientaciones en el espacio, con los valores de m -2, -1, 0, 1 y 2. Si el número cuántico azimutal es 1, existen tres orientaciones posible (-1, 0 y 1), mientras que si es 0, sólo hay una posible orientación espacial, correspondiente al valor de m 0.

d.- Número cuántico de spin (s):

Cada electrón, en un orbital, gira sobre si mismo. Este giro puede ser en el mismo sentido que el de su movimiento orbital o en sentido contrario. Este hecho se determina mediante un nuevo número cuántico, el número cuántico se spin s, que puede tomar dos valores, 1/2 y -1/2.

Según el principio de exclusión de Pauli, en un átomo no pueden existir dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales, así que en cada orbital sólo podrán colocarse dos electrones (correspondientes a los valores de s 1/2 y -1/2) y en cada capa podrán situarse 2n2 electrones (dos en cada orbital).

Llenando Orbitales:

Aunque en un átomo existen infinitos orbitales (el valor de n no está limitado), no se llenan todos con electrones, estos sólo ocupan los orbitales (dos electrones por orbital, a lo sumo) con menor energía, energía que puede conocerse, aproximadamente, por la regla de Auf-Bau, regla nemotécnica que permite determinar el orden de llenado de los orbitales de la mayoría de los átomos. Según esta regla, siguiendo las diagonales de la tabla de la dercha, de arriba abajo, se obtiene el orden de energía de los orbitales y su orden, consecuentemente, su orden de llenado.

Como en cada capa hay 1 orbital s, en la primera columna se podrán colocar 2 electrones. Al existir 3 orbitales p, en la segunda columna pueden colocarse hasta 6 electrones (dos por orbital). Como hay 5 orbitales d, en la tercera columna se colocan un máximo de 10 electrones y en la última columna, al haber 7 orbitales f, caben 14 electrones.

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QUMICA ORGANICA

El Carbono:

La química orgánica utiliza el carbono como base de sus estudios.

Propiedades químicas del carbono: dentro de las más importantes destacan:

· Tetravalencia.

· Covalencia.

· Hibridación.

· Autosaturación.

Antes de estudiar cada una de las propiedades debemos tener en cuenta lo siguiente:

º Ley del Octeto:

Es una ley de obligatoriedad puesto que todo átomo al momento de juntarse con otro para formar compuestos debe poseer obligatoriamente 8 electrones.

El hidrógeno es una excepción es esta ley, puesto que sólo se le exigen 2 electrones.

COVALENCIA:

Covalencia = Compartir.
Electrovalencia = Transferir.

La propiedad de covalencia da lugar a la formación de los siguientes enlaces:

a.- Enlaces simples.

b.- Enlaces Dobles.

c.- Enlaces Triples.

d.- Enlaces cuádruples.

Importante: únicamente se le atribuye el nombre, al enlace, de simple, doble, triple o cuádruplo cuando comparte sus electrones con otro carbono.

En cambio cuando comparte sus electrones con otros átomos, el enlace sólo es denominado enlace covalente.

Todo átomo de carbono tiene la propiedad de unirse entre sí, mediante un enlace covalente que puede ser doble, triple o cuádruple.

Estos tipos de enlace se diferencian por 3 factores:

- Fortaleza: es la cantidad de energía necesaria para suprimir el enlace.
- Longitud: es la distancia existente entre el centro de los átomos que forman la molécula.
- Geometría: es la orientación de la molécula en el espacio.

Estas cadenas carbonadas pueden ser:

1.- Considerando sus enlaces:

a.- Saturada: Se le conoce así a aquella cadena que se une únicamente por enlaces simples.

b.- No saturada: Se le conoce así a aquella cadena que posee enlaces dobles o triples.

2.- Considerando la forma de la cadena:

a.- Cadenas abiertas: son de 2 tipos:

Lineales: se caracterizan por poseer 2 extremos.

Ramificadas: poseen más de 2 extremos.

b.- Cadenas cíclicas o cerradas: su forma es parecida a la de una figura geométrica.

AUTOSATURACIÓN:

Autosaturación: El carbono comparte sus electrones con otros carbonos.

Saturación: El carbono comparte sus electrones con otros elementos.

º Tipos de fórmulas:

1.- Fórmula estructurada o desarrollada: Nos da a conocer la ubicación del los átomos en el espacio.

2.- Fórmula semidesarrollada: Nos da a conocer el enlace que une a los átomos de carbono y el número de átomos de hidrógeno u otros elementos químicos que le corresponden a cada átomo de carbono.

3.- Fórmula global o empírica: Nos da a conocer el número de átomos de los elementos químicos que forman la molécula.

* En una cadena carbonada podemos encontrar los siguientes enlaces:

a.- Carbono primario: CH3

Ubicado en los extremos de la cadena. Únicamente se une por enlaces simples.

b.- Carbono secundario: CH2

Es un átomo unido a otro mediante enlaces simples o dobles, en consecuencia quedan 2 hidrógenos.

c.- Carbono terciario: CH

Puede encontrarse en cualquier sitio de la cadena. Posee un hidrógeno.

d.- Carbono cuaternario: C

Es aquel que se autosatura a 2 carbonos mediante enlaces dobles. En consecuencia no posee ningún hidrógeno.