Introducción a la Química Orgánica: Estructuras y Compuestos
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La química orgánica es una subespecialidad de la química que se dedica al estudio de las estructuras, propiedades y reacciones que involucran a los compuestos que contienen al carbono como átomo central de su estructura.
Historia de la química orgánica
En el siglo XVIII, un químico sueco postuló la teoría vitalista, que afirmaba que los compuestos orgánicos solo podían ser elaborados o sintetizados por organismos vivos a través de una misteriosa "fuerza vital" que estos poseían.
En el siglo XVIII, un químico sueco postuló la teoría vitalista, que afirmaba que los compuestos orgánicos solo podían ser elaborados o sintetizados por organismos vivos a través de una misteriosa "fuerza vital" que estos poseían.
Sin embargo, un químico alemán logró sintetizar un compuesto orgánico (urea) en un laboratorio a partir de un compuesto inorgánico (cianato de amonio) en presencia de agua y calor. Hasta este descubrimiento, la urea solo se había obtenido a partir de la orina de los mamíferos, por lo que la síntesis de esta sustancia desencadenó un rechazo absoluto de la teoría vitalista.
Desde entonces, se han logrado sintetizar varios compuestos orgánicos, lo que llevó a estudiar sus propiedades para poder clasificarlos.
Compuestos orgánicos:
- Bajo punto de ebullición y de fusión en algunos casos.
- Malos conductores eléctricos.
- Malos conductores de calor.
- Solubles en agua en algunos casos.
El metano es un gas que se produce por la descomposición de restos orgánicos.
Compuestos inorgánicos:
- Elevado punto de ebullición y de fusión.
- Las sales son conductores de electricidad en medio acuoso.
- Malos conductores de calor.
- Solubles en agua a temperatura ambiente en algunos casos.
El cuarzo es una sustancia inorgánica con apariencia cristalina.
Características del átomo de carbono
El carbono constituye el 0,027% de la corteza terrestre, por lo que no es abundante. Como carbono elemental, existe en cuatro formas alotrópicas cristalinas: el grafito, diamante, fullereno y nanotubos de carbono. Otras formas con poca cristalinidad son el carbón vegetal, carbón coque y el carbón negro de humo.
Electronegatividad
El carbono tiene una electronegatividad intermedia de 2,5. Este es capaz de unirse con otro átomo de carbono y otros elementos como el hidrógeno, oxígeno y nitrógeno principalmente. Al unirse, no gana ni pierde electrones, los comparte formando enlaces covalentes.
Tetravalencia
El número atómico del carbono es 6, y su configuración es 1s2 2s2 2p2. Para que el carbono alcance su estabilidad dentro de los compuestos orgánicos, debe estar unido a cuatro enlaces covalentes.
Para lograr una mayor estabilidad y también explicar la forma de las moléculas, se introduce el concepto de hibridación, que consiste en la combinación de los orbitales atómicos a través de la promoción de un electrón del orbital 2s al orbital 2p.
La nueva configuración del carbono tiene cuatro electrones desapareados. Los cuatro orbitales que se forman por la combinación del orbital s con tres orbitales p se denominan orbitales híbridos sp3, los cuales poseen la misma energía.
Tipos de carbonos en los compuestos orgánicos
Los átomos de carbono constituyentes de la estructura pueden ser clasificados según el número de carbonos enlazados y su hibridación.
Pueden ser primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios (en el tipo de carbono). En el tipo de hidrógeno es lo mismo, pero sin el cuaternario porque no existe. Esto depende del número de carbonos enlazados al átomo que estemos analizando.
Hidrocarburos
Se dividen en alifáticos y aromáticos.
En los alifáticos están los:
- Alcanos: solo presentan enlaces simples, terminación en -ano.
- Alquenos: presentan al menos un enlace doble, terminación en -eno.
- Alquinos: presentan al menos un enlace triple, terminación en -ino.