El átomo de carbono: alcanos y alquenos, estructura y propiedades

Resumen

El documento explica las características del átomo de carbono, como su tetravalencia, covalencia, concatenación e hibridación. A continuación describe los alcanos y alquenos: su clasificación, nomenclatura, propiedades físicas, conformaciones, combustión y la estructura del doble enlace. Es útil para repasar los fundamentos de la química orgánica.

Puntos clave

El carbono es tetravalente y forma cuatro enlaces covalentes mediante sus 4 electrones externos.
El carbono puede formar cadenas largas (concatenación) y hibridarse para dar enlaces sencillos, dobles y triples.
Los alcanos son hidrocarburos con solo enlaces simples C-C y se nombran con la terminación -ano.
Los puntos de fusión y ebullición de los alcanos aumentan con el número de carbonos por las fuerzas de London.
En el etano, la conformación eclipsada es la de mayor energía por las repulsiones entre hidrógenos.
Los alquenos se nombran cambiando -ano por -eno y presentan isomería cis/trans o Z/E.
En los alquenos, el doble enlace está formado por un enlace σ y un enlace π, y los carbonos son de hibridación sp2.

Ponte a prueba

Características del Átomo de Carbono

El carbono (C) es un elemento fundamental en la química orgánica y presenta las siguientes propiedades clave:

Es el constituyente universal de los compuestos orgánicos.
Es tetravalente: Tiene una capacidad de combinación fija e igual a cuatro.
Covalencia: Presenta 4 electrones externos, los cuales generan enlaces covalentes.
Concatenación: Puede generar cadenas de carbono muy largas ya que se enlazan entre sí.
Puede hibridizarse para formar enlaces sencillos, dobles y triples.
Se puede encontrar en estado puro en la naturaleza, como en el diamante y el grafito.

Alcanos y Alquenos: Estructura, Nomenclatura y Propiedades

Alcanos

Los alcanos son hidrocarburos (compuestos formados por carbono e hidrógeno) que solo contienen enlaces simples carbono-carbono.

Tipos de alcanos: Se clasifican en lineales, ramificados, cíclicos y policíclicos.
Nomenclatura de alcanos: Los alcanos se nombran terminando en -ano el prefijo que indica el número de carbonos de la molécula (metano, etano, propano...).
Propiedades físicas de los alcanos: Los puntos de fusión y ebullición de los alcanos son bajos y aumentan a medida que crece el número de carbonos, debido a las fuerzas de London. Los alcanos lineales tienen puntos de ebullición más elevados que sus isómeros ramificados.
Isómeros conformacionales: Los alcanos no son rígidos debido al giro alrededor del enlace C-C. Se llaman conformaciones a las múltiples formas creadas por estas rotaciones.
Proyección de Newman: La energía de las diferentes conformaciones puede verse en las proyecciones de Newman. En el etano, la conformación eclipsada es la de mayor energía, debido a las repulsiones entre hidrógenos.
Diagramas de energía potencial: Las diferentes conformaciones de los alcanos se pueden representar en un diagrama de energía potencial, donde se observa qué conformación es más estable (mínima energía) y la energía necesaria para pasar de unas a otras.
Combustión de alcanos: Dada su escasa reactividad, los alcanos también se denominan parafinas. Las reacciones más importantes son las halogenaciones radicalarias y la combustión. La combustión es la combinación del hidrocarburo con oxígeno, para formar dióxido de carbono y agua.

Alquenos

Nomenclatura de alquenos: La IUPAC nombra los alquenos cambiando la terminación -ano del alcano por -eno. Se elige como cadena principal la más larga que contenga el doble enlace y se numera para que tome el localizador más bajo.
Los alquenos presentan isomería cis/trans. En alquenos tri y tetrasustituidos se utiliza la notación Z/E.
Estructura del doble enlace: Los alquenos son planos con carbonos de hibridación sp². El doble enlace está formado por un enlace σ (solapamiento de híbridos sp²) y un enlace π (solapamiento de orbitales p perpendiculares al plano de la molécula).
Estabilidad del doble enlace

Preguntas frecuentes

¿Por qué el carbono es el constituyente universal de los compuestos orgánicos?

El texto indica que el carbono es el constituyente universal de los compuestos orgánicos. Esto se debe a su tetravalencia, su capacidad de covalencia y su concatenación para formar cadenas.

¿Qué es un alcano?

Un alcano es un hidrocarburo, es decir, un compuesto formado por carbono e hidrógeno, que solo contiene enlaces simples carbono-carbono.

¿Cómo se nombran los alquenos según la IUPAC?

La IUPAC nombra los alquenos cambiando la terminación -ano del alcano por -eno. La cadena principal es la más larga que contenga el doble enlace y se numera para que el doble enlace tome el localizador más bajo.