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Química orgánica

Apuntes para el colegio de química

Química: ciencia que se encarga del estudio de la materia.

Química orgánica o química del carbono: es una rama de química que se encarga de estudiar una clase de moléculas que contienen carbono, este es un elemento está presente en todas sus moléculas; por eso recibe el nombre de química del carbono.

Hay una serie de elementos que forman parte principalmente de estos compuestos: Carbono (C), Hidrógeno (H), Oxígeno (O), Nitrógeno (N).

En lo que respecta al carbono (C), este tiene 4 electrones en la Capa de Valencia. Por tanto va a formar siempre 4 enlaces covalentes.

Los enlaces pueden ser: 

  • Simples: Comparten dos electrones.
  • Dobles: Comparten dos pares de electrones (cuatro electrones).
  • Triples: Comparten tres pares de electrones (seis electrones).

El carbono, además, puede unirse con otros carbonos formando de esta manera cadenas de compuestos carbonados.

Por otro lado, el Hidrógeno (H) solo tiene un electrón formando un enlace covalente simple.

Los compuestos orgánicos se representan mediante una fórmula que puede ser: 

Empírica: Con/En la empírica se expresa la proporción en la que están los distintos elementos. 

Molecular: Indica el número de átomos totales del compuesto.

Estructural: Indica todos los enlaces que existen en la molécula.

foto

Como la fórmula estructural es muy larga se suele escribir de una manera más simplificada.

CH3 - CH = CH - CH3

Isomería: Dos compuestos orgánicos son isómeros si tienen la misma forma molecular y distinta fórmula estructural. Esto implica que sus propiedades van a ser diferentes.

Hidrocarburos: Son compuestos orgánicos formados solamente por carbono e hidrógeno.
Podemos clasificarlos en:

  • Alcanos: En ellos todos los enlaces Carbono-Carbono (C-C) son simples.
  • Alquenos: En ellos hay al menos un enlace doble.
  • Alquinos: En ellos hay al menos un enlace triple.

 

Alcanos

Nomenclatura de los Alcanos:

  • Se cuenta el número de Carbonos de la cadena y se le asigna una raíz en función del número de estos.
  1. Carbono: met-
  2. Carbono: et-
  3. Carbono: prop-
  4. Carbono: but-
  5. Carbono: pent-
  6. ...
  • Se le añade el sufijo -ano

  • Si existen cadenas ramificadas, utilizamos los siguientes criterios:
    * Tomamos como cadena principal a la que mayor número de carbonos tenga.
    * Asignamos a cada átomo de "C" de la cadena un número localizador.
    * Comenzamos a contar por el extremo que tenga más próxima la rama.
    * Se nombran anteponiendo el localizador al nombre del hidrocarburo.
    * Los nombres de los sustituyentes añadiendo al nombre de la raíz el sufijo -il o -ilo. 

  • Si aparecen más de un radical (o más de un sustituyente), hemos de nombrar a todos por orden alfabético. Si se repite alguno se le añade el prefijo di-.

Propiedades físicas y químicas de los alcanos

Propiedades Físicas:

Puntos de ebullición suelen ser bajos y crecen al aumentar la longitud de la cadena. Esto explica que el propano sea gas y el hexano líquido. Los alcanos son insolubles y son gases a temperatura ambiente de bajo peso molecular.

Propiedades Químicas:

Los alcanos reaccionan muy poco. La combustión puede ser completa o incompleta.
La combustión es completa cuando el oxígeno es abundante.
La combustión es incompleta cuando el oxígeno es escaso

Peligros de la combustión Incompleta

* El CO es tóxico. 
* Reacciona con la hemoglobina de la sangre impidiendo que esta sea transportada con oxígeno a la sangre. 
* Puede dar lugar a partículas de carbón no quemadas (este hollín que se deposita en las chimeneas y a la larga puede provocar incendios).

Peligros de la combustión completa

* La combustión completa produce dióxido de carbono (CO2). Este gas ocasiona junto a otros como el metano el efecto invernadero. Este efecto, mantiene la temperatura de la tierra pues impide que salgan las radiaciones infrarrojas del suelo.
Actualmente debido al aumento de las combustiones esta aumentando la concentración de CO2 en la atmósfera.

Fuentes de hidrocarburos

El petróleo: Se obtiene los distintos hidrocarburos por destilación. Al llegar a una refinería se somete al petróleo a una destilación fraccionada, separándolo en distintas fracciones en función de su punto de ebullición. Puede suceder que las cantidades obtenidas de alguna fracción sean insuficientes por lo tanto procede a realizar nuevos procesos, entre ellos está el craqueo (cracking). El craqueo consiste en romper cadenas largas, obteniendo otras mas pequeñas que sean más útiles. Suele realizarse por medio de calor o en presencia de catalizadores.

* Gas Natural: Es también un combustible fósil que esta formado principalmente por metano (CH4). Se emplea fundamentalmente para la producción de energía porque es un gas que contamina menos que el carbón pero que también contribuye al aumento de la concentración de CO2. Este metano también puede obtenerse de la descomposición de la materia viva. 

Alquenos

Los alquenos son hidrocarburos que tienen un doble enlace carbono = carbono (C = C) en su estructura.

Nomenclatura de los Alquenos:

* La cadena principal es la que tiene mayor número de dobles enlaces. 
* Se empiezan a contar los localizadores de forma que el número que asignemos al enlace sea el menor. 
* Se nombran igual que los alcanos sustituyendo el sufijo -ano por -eno indicando el localizador del doble enlace.

Propiedades físicas y químicas de los alquenos

  1. Propiedades físicas: Son similares a las de los alcanos
  2. Propiedades químicas: Debido a la presencia del doble enlace estos compuestos son mucho más reactivos que los alcanos. Entre las reacciones más características, se encuentran:

La adición al doble enlace. Se le añade una molécula rompiendo el doble enlace. 
Polimerización. Los alquenos pueden polimerizarse fácilmente, para ello al calentarlos y en presencia de catalizadores se rompe el doble enlace formando unas especies químicas inestables. Estas especies químicas se unen entre sí, formando largas cadenas que son los polimeros.

 

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