Fundamentos de Química: Carbono, Hidrocarburos, Ácidos y Bases

Conceptos Fundamentales de Química

Generalidades del Carbono

• Tetravalente: Forma 4 enlaces.
• Estructuras: Lineales, ramificadas, cíclicas.
• Presente en compuestos orgánicos.

Hibridación del Carbono

• Definición: Mezcla de orbitales atómicos.
• Causa: Formación de enlaces covalentes estables.
• Tipos:
  • sp³: 4 enlaces simples (tetraédrico, 109.5°).
  • sp²: 1 doble enlace (trigonal, 120°).
  • sp: 1 triple o 2 dobles enlaces (lineal, 180°).

Generalidades de Ácidos y Bases

• Ácidos: Sustancias que liberan iones H⁺ en solución.
• Bases: Sustancias que liberan iones OH⁻ en solución.
• Propiedades opuestas: Ácidos (sabor agrio), Bases (sabor amargo y sensación resbaladiza).

Teorías de Ácidos y Bases

Teoría de Arrhenius

• Ácido: Aumenta H⁺ en solución acuosa.
• Base: Aumenta OH⁻ en solución acuosa.
• Limitación: Aplicable solo a soluciones acuosas.

Teoría de Brønsted-Lowry

• Ácido: Donador de protones (H⁺).
• Base: Aceptor de protones.
• Ventaja: Aplica más allá del medio acuoso.

Teoría de Lewis

• Ácido: Aceptor de pares de electrones.
• Base: Donador de pares de electrones.
• Ventaja: Más general que las teorías anteriores.

Clasificación de Ácidos y Bases

• Según la fuerza:
  • Fuertes: Ionización completa.
  • Débiles: Ionización parcial.
• Según el número de H⁺/OH⁻: Monopróticos, dipróticos, tripróticos.
• Según el origen: Orgánicos e inorgánicos.

Escala del pH

• Mide la acidez o basicidad (escala de 0 a 14).
• pH < 7: Ácido
• pH = 7: Neutro
• pH > 7: Base
• Fórmula: pH = -log[H⁺].

Química Orgánica: Hidrocarburos y Grupos Funcionales

Hidrocarburos

• Definición: Compuestos formados exclusivamente por carbono e hidrógeno.
• Propiedades: No polares, insolubles en agua, combustibles.
• Tipos de cadenas de carbono: Lineales, ramificadas, cíclicas, aromáticas.

Tipos de Hidrocarburos

Alcanos (Saturados)

• Enlaces: Solo enlaces simples C-C.
• Fórmula general: CₙH₂ₙ₊₂.
• Características: Menor reactividad, combustibles comunes.

Alquenos (Insaturados)

• Enlaces: Al menos un doble enlace C=C.
• Fórmula general: CₙH₂ₙ.
• Características: Más reactivos que los alcanos.

Alquinos (Insaturados)

• Enlaces: Al menos un triple enlace C≡C.
• Fórmula general: CₙH₂ₙ₋₂.
• Características: Alta reactividad química.

Compuestos Aromáticos

• Estructura: Contienen anillos bencénicos.
• Estabilidad: Estables por deslocalización de electrones π.
• Ejemplos: Benceno, tolueno.

Grupos Funcionales

• Definición: Átomos o grupos de átomos que determinan las propiedades químicas de una molécula.
• Características: Confieren reactividad y polaridad a los compuestos.

Principales Grupos Funcionales

Alcoholes

• Grupo funcional: –OH (hidroxilo).
• Clasificación:
  • Primario: –OH en carbono primario.
  • Secundario: –OH en carbono secundario.
  • Terciario: –OH en carbono terciario.
• Propiedades: Polares, solubles en agua (si son de bajo peso molecular).

Haluros de Alquilo (Halogenuros)

• Composición: Compuestos con halógenos (F, Cl, Br, I).
• Características: Reactivos útiles en síntesis orgánica.
• Propiedades: Mayor polaridad que los alcanos, puntos de ebullición más altos.

Éteres

• Grupo funcional: R–O–R' (oxígeno unido a dos grupos alquilo o arilo).
• Características: Poco reactivos, buenos disolventes.
• Propiedades: Puntos de ebullición menores que los alcoholes, no forman enlaces de hidrógeno intermoleculares.