Química del Carbono: Explorando la Química Orgánica

Sostenibilidad

La sostenibilidad satisface las necesidades del presente sin comprometer a las futuras generaciones. Se basa en tres pilares fundamentales: desarrollo social, desarrollo medioambiental y desarrollo económico.

La energía sustentable deriva de recursos que no se agotan y que no comprometen el medio ambiente.

Principios básicos de la sostenibilidad

• Equidad entre generaciones
• Uso sostenible de los recursos
• Equidad intrageneracional
• Integración

La energía limpia es producida con recursos renovables.

Compuestos Orgánicos e Inorgánicos

Compuestos Orgánicos

Los compuestos orgánicos están formados por C, H, y pueden contener O, N, S, P y halógenos. Presentan enlaces covalentes, concatenación e isomería. Son combustibles, no solubles en agua, y tienen puntos de fusión y ebullición bajos. No conducen la electricidad en agua.

Compuestos Inorgánicos

Los compuestos inorgánicos se forman mediante enlaces iónicos. No presentan concatenación ni isomería. No son combustibles, son solubles en agua y tienen puntos de fusión y ebullición altos. Conducen la electricidad en agua.

Residuos

Existen diferentes tipos de residuos:

• Residuos Municipales (comunes): Son los generados en los hogares y comercios.
• Residuos Peligrosos: Corrosivos, explosivos, biológicos, reactivos.
• Residuos Especiales: Provenientes de procesos industriales que no son peligrosos (papel, botellas, vidrio, latas, tetrapak).

Tratamiento de Residuos

• Compostaje: Transformación de materia orgánica en composta para agricultura.
• Incineración: Reducción del volumen de residuos hasta en un 95%.
• Volcado abierto: Depósito de residuos en un lugar alejado.
• Vertedero: Depósito de residuos que se cubren con tierra.

El Carbono

El carbono (C) es la base de la vida. Todas las moléculas de los seres vivos contienen carbono. El carbono cumple con la tetravalencia, formando cuatro enlaces covalentes. El hidrógeno (H), nitrógeno (N) y oxígeno (O) se unen formando 1, 3 y 2 enlaces respectivamente.

Concatenación: Capacidad del carbono de unirse mediante enlaces simples para formar cadenas abiertas, largas o cerradas.

Clases de Carbonos

Enlaces Covalentes

• Enlace Sigma (σ): Enlaces sencillos.
• Enlace Pi (π): Enlaces dobles o triples.

Hibridación

La hibridación es la combinación de orbitales atómicos para formar nuevos orbitales híbridos.

• Hibridación sp: 1 enlace sencillo y 1 triple o 2 dobles. Geometría lineal, 180°. =C= -C= 2 sigma, 2 pi
• Hibridación sp²: 2 enlaces sencillos y 1 doble. Geometría trigonal plana, 120°. -C= 3 sigma, 1 pi
• Hibridación sp³: 4 enlaces sencillos. Geometría tetraédrica, 109.5°. 4 sigma

Hidrocarburos (C y H)

Ejemplos de hidrocarburos: petróleo, carbón, gas LP, gasolina. (Nota: Los carbohidratos son comestibles y tienen una composición diferente).

Fórmulas Químicas

• Fórmula desarrollada: Muestra todos los enlaces. Se utiliza para moléculas con pocos átomos de carbono.
• Fórmula semidesarrollada: Fórmula abreviada que resume los hidrógenos.
• Fórmula esquelética (línea-ángulo o de caballete): Solo se observan líneas y vértices. No se representan C, H, O ni N.
• Fórmula condensada: No explica los enlaces, es un resumen total de C y H.

OH: Representa el grupo funcional alcohol.

Grupo funcional: Átomo o grupo de átomos que se une a una cadena de carbonos y le confiere propiedades específicas. Su función depende de la forma en que esté unido. Los grupos funcionales contienen C, H, O y N.

Halogenados: Compuestos orgánicos que contienen F, Cl, Br o I.

Alifáticos: Estructuras lineales.

Aromáticos: Estructuras cíclicas.

Alcanos: Enlaces sencillos (saturados).

Alquenos: Enlaces dobles (insaturados).

Alquinos: Enlaces triples (insaturados).

La diferencia entre alifático y cíclico es que los alifáticos son cadenas abiertas y lineales, mientras que los cíclicos son cadenas cerradas con figuras geométricas.

Hidrocarburos

• Alcanos: Enlaces sencillos (saturados).
• Alquenos: Enlaces dobles (insaturados).
• Alquinos: Enlaces triples (insaturados).

Homociclo: Anillo formado por átomos idénticos.

Heterociclo: Anillo en el que al menos un átomo es diferente (Si, O, N).