Estructura Molecular Del Carbono

Estructura molecular de carbono

El átomo de carbono, debido a su configuración electrónica, presenta una importante capacidad de combinación. Los átomos de carbono pueden unirse entre sí formando estructuras complejas y enlazarse a átomos o grupos de átomos que confieren a las moléculas resultantes propiedades específicas. La enorme diversidad en los compuestos del carbono hace de su estudio químico una importante área del conocimiento puro y aplicado de la ciencia actual.

Durante mucho tiempo la materia constitutiva de los seres vivos estuvo rodeada de no pocas incógnitas. Frente a la materia mineral presentaba, entre otras, una característica singular, su capacidad de combustión. Parecía como si los únicos productos capaces de arder hubieran de proceder de la materia viviente. En los albores de la química como ciencia se advirtió, además, que si bien la materia procedente de organismos vivos podía degradarse en materia mineral por combustión u otros procesos químicos, no era posible de ninguna manera llevar a cabo en el laboratorio el proceso inverso.

Formula Condensada Semidesarrollada y Desarrollada

Formula semidesarrollada

La formula condensada o molecular Indica simplemente la proporcion de atomos del compuesto.

Por ejemplo: La formula condensada del metano es CH4, la del etano es C2H6 y la del propano C4H8 entre muchas otras

cada elemento que forman la molécula.

ejemplo, para el propano se pueden plantear la fórmula semidesarrollada, que indica cómo están unidos los átomos, o la condensada, que sólo indica proporciones.

la semidesarrollada es CH3-CH2-CH3, y la condensada es C3H8.

Fórmula semidesarrollada

La fórmula semidesarrollada muestra todos los átomos que forman una molécula covalente, y los enlaces entre átomos de carbono (en compuestos orgánicos) o de otros tipos de átomos.1 No se indican los enlaces carbono-hidrógeno. Es posiblemente la fórmula química más empleada en química orgánica aunque no permite ver la geometría real de las moléculas.

Una fórmula semidesarrollada es una simplificación de una fórmula desarrollada, en la cual no se representan los enlaces carbono-hidrógeno.

Por ejemplo, el octano tiene como fórmula molecular C8H18 :

Fórmula desarrollada :

Fórmula semidesarrollada :

También se pueden invertir los átomos de C y de H para resaltar los enlace carbono-carbono, como por ejemplo para el propano, C3H8 :

También se puede respetar la geometría de la molécula, respetando por ejemplo los ángulos de 120° de ciertas moléculas

Fórmula desarrollada

Una fórmula desarrollada es un tipo de fórmula química en la que aparecen todos los átomos que forman la molécula y los enlaces entre ellos.1 Sólo es válida para compuestos covalentes; no para sustancias iónicas.

La fórmula desarrollada no muestra la geometría real de la molécula, como los ángulos o la forma real; muestra solamente cómo están enlazados unos átomos con otros, sin ofrecer su estructura real. No es muy utilizada. Sólo se emplea cuando la fórmula molecular o semidesarrollada no aporta suficiente información

El propano C3H8 :

H H H

| | |

H - C - C - C - H

| | |

H H H

El etanol C2H6O :

H H

| |

H - C - C - O - H

| |

H H

El etileno C2H4 :

H H

| |

C = C

| |

H H

Ejemplos de fórmulas desarrolladas en Química inorgánica[editar]

•

Molécula de agua

•

Ácido fosfórico

•

Ion Nitrato

•

Ion permanganato

Isomería

Tipos de isomería

La isomería consiste en que dos o más sustancias que responden a la misma fórmula molecular presentan propiedades químicas y/o físicas distintas.

Los distintos tipos de isomería se clasifican según el siguiente esquema:

Tipos de isomería

Isomería estructural o plana

La isomería estructural o plana se debe a diferencias de estructura y puede explicarse mediante fórmulas planas.

a) Isomería de cadena

Es la que presentan las sustancias cuyas fórmulas estructurales difieren únicamente en la disposición de los átomos de carbono en el esqueleto carbonado, por ejemplo:

Isómeros con fórmula molecular C4H10

n-butano 2-metil-propano (isobutano)

b) Isomería de posición

Es la que presentan sustancias cuyas fórmulas estructurales difieren únicamente en la situación de su grupo funcional sobre el esqueleto carbonado.

Veamos algún ejemplo:

Isómeros con fórmula molecular C3H8

1-propanol 2-propanol

c) Isomería de función

Es la que presentan sustancias que con la misma fórmula molecular presentan distinto grupo funcional, por ejemplo:

Isómeros con fórmula molecular C2H6O

etanol metano-oxi-metano

propanal propanona

Grupo funcional

El grupo funcional es un átomo o conjunto de átomos unidos a una cadena carbonada, representada en la fórmula general por R para los compuestos alifáticos y como Ar (radicales arílicos) para los compuestos aromáticos. Los grupos funcionales son responsables de la reactividad y propiedades químicas de los compuestos orgánicos.

La combinación de los nombres de los grupos funcionales con los nombres de los alcanos de los que derivan brinda una nomenclatura sistemática poderosa para denominar a los compuestos orgánicos.

Los grupos funcionales se asocian siempre con enlaces covalentes, al resto de la molécula. Cuando el grupo de átomos se asocia con el resto de la molécula primero mediante fuerzas iónicas, se denomina más apropiadamente al grupo como un ion poliatómico o ion complejo

Función química

Entendido ya lo que son los grupos funcionales, veremos cuáles son las principales funciones químicas (definidas por los grupos funcionales).

Recordemos:

Cada grupo funcional determina las propiedades químicas de las sustancias que los poseen; es decir, determina su función química.

Entonces, se llama función química a las propiedades comunes que caracterizan a un grupo de sustancias que tienen estructura semejante; es decir, que poseen un determinado grupo funcional.

Existen funciones en la química inorgánica y en la química orgánica y para comprender el término función podemos hacer una analogía con el concepto de familia.

En una familia hay rasgos característicos que identifican a sus miembros, de la misma manera se podría afirmar que en las sustancias, tanto orgánicas como inorgánicas, existen agrupaciones de átomos, o grupo funcional, que debido a sus características comunes poseen un comportamiento típico.

Si nos referimos a las funciones en química inorgánica, se pueden distinguir cinco grandes familias, las cuales poseen ramificaciones filiales y que se organizan de la siguiente manera:

1.- Óxidos: (Ácidos, Básicos, Neutros, Peròxidos y Superóxidos).

2.- Hidróxidos.

3.- Ácidos: (Hidrácidos y Oxácidos).

4.- Sales: (Haloideas y Oxisales (Neutras, Ácidas, Básicas y Dobles)).

5.- Hidruros: Metálicos y no Metálicos.

En tanto las funciones de la química orgánica son muchas más, destacándose entre todas la función hidrocarburo, porque de ella se desprenden todas las demás.

En química orgánica, dependiendo de si el grupo funcional característico posee átomos de oxígeno, de nitrógeno o es algún halógeno, la función química será oxigenada, nitrogenada o halogenada.

Las funciones químicas más importantes son:

Oxigenadas Nitrogenadas Halogenadas

Alcoholes Aminas Derivados halogenados

Éteres Amidas

Aldehídos Nitrilos

Cetonas

Acido carboxílico

Esteres

2ª unidad

Hidrocarburo

Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados únicamente por átomos de carbono e hidrógeno. La estructura molecular consiste en un armazón de átomos de carbono a los que se unen los átomos de hidrógeno. Los hidrocarburos son los compuestos básicos de la Química Orgánica. Las cadenas de átomos de carbono pueden ser lineales o ramificadas y abiertas o cerradas. Los que tienen en su molécula otros elementos químicos (heteroátomos),se denominan hidrocarburos sustituidos.

Los hidrocarburos se pueden clasificar en dos tipos, que son alifáticos y aromáticos. Los alifáticos, a su vez se pueden clasificar enalcanos, alquenos y alquinos según los tipos de enlace que unen entre sí los átomos de carbono. Las fórmulas generales de los alcanos, alquenos y alquinos son CnH2n+2, CnH2n y CnH2n-2, respectivamente.

Alcano

El metano es el primer alcano .

Los alcanos son hidrocarburos, es decir, que tienen solo átomos de carbono e hidrógeno. La fórmula general para alcanos alifáticos (de cadena lineal) es CnH2n+2,1 y para cicloalcanos es CnH2n.2 También reciben el nombre de hidrocarburos saturados.

Los alcanos son compuestos formados solo por átomos de carbono e hidrocarburos no presentan funcionalización alguna, es decir, sin la presencia degrupos funcionales como el carbonilo (-CO), carboxilo

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