Fundamentos de Química Orgánica e Inorgánica: Conceptos y Reacciones

Fundamentos de Química Orgánica

La química orgánica, también llamada química del carbono, es de gran importancia en el estudio de los compuestos presentes en los seres vivos.

Fórmulas Químicas

Representan la relación de los elementos dentro de una molécula para una misma sustancia.

• Fórmula Molecular: Indica el número exacto de átomos presentes en una sustancia.
• Fórmula Empírica: Es la expresión mínima de la fórmula molecular.
• Fórmula Estructural: Muestra las uniones específicas de las moléculas, resaltando sus características.
• Fórmula Condensada: Muestra los enlaces entre los carbonos y, de forma resumida, los átomos que los acompañan.
• Fórmula Extendida: Representa todos los enlaces presentes en la molécula.
• Fórmula Lineal: Se representa mediante líneas en zig-zag (cada vértice representa un átomo de carbono y no se colocan los hidrógenos).
• Fórmula Electrónica: Muestra los pares de electrones compartidos que forman los enlaces covalentes y no covalentes.

Isómeros

Son compuestos orgánicos que tienen la misma fórmula química pero diferentes estructuras.

• Isómeros de Cadena: Presentan distintas distribuciones de los átomos de carbono (lineales o ramificadas).
• Isómeros de Posición: Tienen la misma fórmula molecular e igual grupo funcional, pero este último cambia de posición.
• Isómeros de Función: Poseen la misma fórmula molecular pero distintos grupos funcionales.
• Isómeros Geométricos: Presentan grupos "cis" y "trans".
• Estereoisómeros: Se diferencian por la distribución espacial de los átomos.

Hidrocarburos

Son compuestos orgánicos formados por carbono (C) e hidrógeno (H).

• Alicíclicos: De cadena abierta.

Alcanos

Compuestos orgánicos formados por la unión de átomos de carbono mediante enlaces simples.

• Grupo Funcional (G.F.): H₃C-CH₃
• Fórmula General (F.G.): C_nH_2n+2
• Terminación: -ano

Alquenos

Presentan doble enlace entre carbonos.

• F.G.: C_nH_2n
• G.F.: H₂C=CH₂
• Terminación: -eno
• Nota: El doble enlace tiene prioridad.

Alquinos

Presentan triple enlace.

• F.G.: C_nH_2n-2
• G.F.: HC≡CH
• Terminación: -ino

Grupos Funcionales con Oxígeno

Función Alcohol

Compuestos orgánicos oxigenados e hidrogenados que contienen el grupo hidroxilo (-OH) en su estructura.

• Glicoles: Dos grupos -OH en carbonos adyacentes (ej: propano glicol).
• Gliceroles: Tres grupos -OH en carbonos adyacentes (ej: propano glicerol).
• Gendioles: Dos grupos -OH en el mismo carbono (ej: butano gendiol).
• Gentrioles: Tres grupos -OH en el mismo carbono (ej: propano gentriol).

Cetonas

Compuestos orgánicos secundarios.

• G.F.: R-CO-R
• Terminación: -ona

Aldehídos

Compuestos orgánicos oxigenados primarios.

• G.F.: R-CHO
• Terminación: -al

Aminas

Pueden ser primarias, secundarias o terciarias (NH₂).

• Gendiamina: Dos grupos amina en el mismo carbono.
• Gentriamina: Tres grupos amina en el mismo carbono.

Ácidos Carboxílicos

Compuestos orgánicos oxigenados primarios.

• G.F.: R-COOH
• Terminación: -oico

Estequiometría y Reacciones Químicas

Estequiometría

Es el estudio de las cantidades de sustancias que se producen y consumen en las ecuaciones químicas.

Ecuaciones químicas: Representación mediante símbolos de las combinaciones de sustancias.

Tipos de Reacciones Químicas

• Reacciones de Combinación: Dos o más sustancias reaccionan para formar varios compuestos.
• Reacciones de Simple Sustitución: Una sustancia sustituye a otra para formar varios productos.
• Reacciones de Doble Sustitución: Dos sustancias sustituyen a otras dos para formar compuestos.
• Reacciones de Descomposición: Se utiliza calor para formar uno o más productos.
• Reacciones de Combustión: Requieren oxígeno y calor para llevarse a cabo.
• Reacciones Exotérmicas: Producen calor en forma de energía (cal).
• Reacciones Endotérmicas: Necesitan calor.
• Reacciones de Precipitación: Forman un precipitado que puede ser insoluble.
• Reacciones Reversibles: Existe la misma cantidad de producto como de reactivo.
• Reacciones Irreversibles: Los productos no vuelven a reaccionar para producir reactivos.
• Reacciones Redox: Transferencia de electrones entre el agente oxidante y el agente reductor.

Compuestos Inorgánicos

Anhídridos

No metal + O

Óxidos Binarios

Metal + O (con terminaciones "oso" e "ico").

Óxidos Dobles

Óxidos de metales con valencia variable (ej: óxido salino de...).

Peróxidos

Elemento + O (principalmente de la primera familia).

Hidruros No Metálicos

Metal + H

Ácidos Hidrácidos

H + No metal (de la primera o segunda familia) (con terminación "ácido... hídrico").

Sales Binarias

Metal + No metal

Valencias:

• F, Cl, Br, I, At: -1
• S, Se, Te: -2
• N, P, As, Sb: -3
• C, Si, Ge: -4
• Terminación: -uro (ej: astaturo cobaltoso)

Sustancias Ternarias

Compuestas por 3 elementos químicos.

Ácidos Oxácidos

Anhídrido + H₂O → H + No metal + O

Hidróxidos o Bases

Óxido no metálico + H₂O

Sales Oxisales Neutras

Ácidos oxácidos + hidróxidos o bases

• Oso → Ito
• Ico → Ato

Sustancias Cuaternarias

Sales Oxisales Ácidas

Oxácidos + hidróxidos (sobran hidrógenos).

Sales Oxisales Básicas

Hidróxidos + ácidos oxácidos (sobran grupos OH).

• Se usa el prefijo "Sub" si sobra 1 OH.

Cálculos de Estequiometría

Medición de las cantidades relativas de los reactivos y productos en una ecuación química.