Grupos Funcionales Del Carbono

Grupos funcióneles del carbono.

Los grupos funcionales del carbono son aquellos átomos que sustituyen a uno de hidrogeno en un compuesto.

Carbono

Carbono, de símbolo C, es un elemento crucial para la existencia de los organismos vivos, y que tiene muchas aplicaciones industriales importantes. Su número atómico es 6; y pertenece al grupo 14 (o IV A) del sistema periódico. 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.

Propiedades

Las propiedades físicas y químicas del carbono dependen de la estructura cristalina del elemento.

Un gran número de metales se combinan con el elemento a temperaturas elevadas para formar carburos.

Con el oxígeno forma tres compuestos gaseosos: monóxido de carbono, CO, dióxido de carbono, CO2, y su óxido de carbono, C3O2.

Los dos primeros son los más importantes desde el punto de vista industrial.

El carbono es un elemento único en la química porque forma un número de compuestos mayor que la suma total de todos los otros elementos combinados.

El grupo más grande de estos compuestos es el constituido por carbono e hidrógeno. Se estima que se conoce un mínimo de 1.000.000 de compuestos orgánicos y este número crece rápidamente cada año. Aunque la clasificación no es rigurosa, el carbono forma otra serie de compuestos considerados como inorgánicos, en un número mucho menor al de los orgánicos.

Las tres formas de carbono elemental existentes en la naturaleza (diamante, grafito y carbono amorfo) son sólidos con puntos de fusión extremadamente altos, e insolubles en todos los disolventes a temperaturas ordinarias. Las propiedades físicas de las tres formas difieren considerablemente a causa de las diferencias en su estructura cristalina.

En el diamante, el material más duro que se conoce, cada átomo está unido a otros cuatro en una estructura tridimensional, mientras que el grafito consiste en láminas débilmente unidas de átomos dispuestos en hexágonos.

El carbono químicamente puro se prepara por descomposición térmica del azúcar (sacarosa) en ausencia de aire.

El carbono tiene la capacidad única de enlazarse con otros átomos de carbono para formar compuestos en cadena y cíclicos muy complejos. Esta propiedad conduce a un número casi infinito de compuestos de carbono, siendo los más comunes los que contienen carbono e hidrógeno.

Sus primeros compuestos fueron identificados a principios del siglo XIX en la materia viva, y, debido a eso, el estudio de los compuestos de carbono se denominó química orgánica.

A temperaturas normales, el carbono se caracteriza por su baja reactividad. A altas temperaturas, reacciona directamente con la mayoría de los metales formando carburos, y con el oxígeno formando monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO2).

El carbono en forma de coque se utiliza para eliminar el oxígeno de las menas que contienen óxidos de metales, obteniendo así el metal puro. El carbono forma también compuestos con la mayoría de los elementos no metálicos, aunque algunos de esos compuestos, como el tetra cloruró de carbono (CCl4), han de ser obtenidos indirectamente.

Estado natural

El carbono es un elemento ampliamente distribuido en la naturaleza, aunque sólo constituye un 0,025% de la corteza terrestre, donde existe principalmente en forma de carbonatos.

Varios minerales, como caliza, dolomita, yeso y mármol, tienen carbonatos.

Todas las plantas y animales vivos están formados de compuestos orgánicos complejos en donde el carbono está combinado con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros elementos.

Los vestigios de plantas y animales vivos forman depósitos: de petróleo, asfalto y betún. Los depósitos de gas natural contienen compuestos formados por carbono e hidrógeno.

El elemento libre tiene muchos usos, que incluyen desde las aplicaciones ornamentales del diamante en joyería hasta el pigmento de negro de humo en llantas de automóvil y tintas de imprenta.

Otra forma del carbono, el grafito, se utiliza para crisoles de alta temperatura, electrodos de celda seca y de arco de luz, como puntillas de lápiz y como lubricante. El carbón vegetal, una forma amorfa del carbono, se utiliza como absorbente de gases y agente decolorante.

Los compuestos de carbono tienen muchos usos.

El dióxido de carbono se utiliza en la carbonatación de bebidas, en extintores de fuego y, en estado sólido, como enfriador (hielo seco). El monóxido de carbono se utiliza como agente reductor en muchos procesos metalúrgicos. El tetra cloruró de carbono y el disulfuro de carbono son disolventes industriales importantes. El freón se utiliza en aparatos de refrigeración. El carburo de calcio se emplea para preparar acetileno; es útil para soldar y cortar metales, así como para preparar otros compuestos orgánicos. Otros carburos metálicos tienen usos importantes como refractarios y como cortadores de metal.

El dióxido de carbono es un componente importante de la atmósfera y la principal fuente de carbono que se incorpora a la materia viva. Por medio de la fotosíntesis, los vegetales convierten el dióxido de carbono en compuestos orgánicos de carbono, que posteriormente son consumidos por otros organismos.

Efectos del Carbono sobre la salud

El carbono elemental es de una toxicidad muy baja. Los datos presentados aquí de peligros para la salud están basados en la exposición al negro de carbono, no carbono elemental. La inhalación continuada de negro de carbón puede resultar en daños temporales o permanentes a los pulmones y el corazón.

Se ha encontrado neumoconiosis (La neumoconiosis es una enfermedad pulmonar ocupacional y una enfermedad pulmonar restrictiva causada por la inhalación de polvo, a menudo en las minas) en trabajadores relacionados con la producción de negro de carbón. También se ha dado parte de afecciones cutáneas (enfermedades de la piel) tales como inflamación de los folículos pilosos, y lesiones de la mucosa bucal debidos a la exposición cutánea.

Carcinogenicidad: El negro de carbón ha sido incluido en la lista de la Agencia Internacional de Investigación del Cáncer (AIIC) dentro del grupo 3 (agente no clasificable con respecto a su carcinogenicidad en humanos).

Efectos ambientales del Carbono

No se tiene constancia de que el carbono tenga efectos negativos sobre el medio ambiente.

Usos de carbono en la industria

El carbón es un combustible sólido de origen vegetal que contiene hidrocarburos volátiles, azufre y nitrógeno, así como cenizas y otros elementos en menor cantidad como potasio, calcio, sodio, magnesio, entre otros.

El carbón fue durante mucho tiempo el principal combustible fósil utilizado por el hombre. La primera revolución industrial se basó en gran parte en el desarrollo de la máquina de vapor, lo que supuso el consumo de grandes cantidades de carbón a lo largo de los siglos XVIII y XIX. Tiene muchos usos importantes, aunque los más significativos son la generación eléctrica, siendo este el mayor componente en la producción de combustible usado para la generación de energía eléctrica. También es empleado en la fabricación de cemento y los procesos industriales de calentamiento. En el mundo en desarrollo es también importante el uso

doméstico del carbón para calefacción y cocción.

El carbón también se utiliza en la industria siderúrgica, en la metalúrgica, en los sistemas de calefacción central de turbinas eléctricas y en la producción de gas y otros combustibles sintéticos empleados en las centrales carboeléctricas.

El carbón es también indispensable para la producción del hierro y el acero; casi el 70% de la producción del acero proviene del hierro hecho en altos hornos, los cuales utilizan carbón. El acero es de hecho esencial para la vida diaria.

Actualmente, la producción es de carácter artesanal en algunos casos. No obstante, la producción de carbón vegetal por métodos artesanales tiene un importante impacto ambiental, siendo necesario el mantener el control y el uso de métodos industriales artesanales para así evitar la emisión de agentes que intervienen en el calentamiento global que afecta al mundo en estos tiempos.

Para comprender lo que son o significan los grupos funcionales es necesario adentrarnos o repasar el mundo de la química orgánica donde el carbono es la figura principal.

El carbono (C) está ubicado en la segunda hilera de la tabla periódica y tiene cuatro electrones de enlace en su envoltura de valencia. Al igual que otros no metales, el carbono necesita ocho electrones para completar su envoltura de valencia.

Por consiguiente, el carbono puede formar hasta cuatro enlaces con otros átomos (cada enlace representa uno de los electrones del carbono y uno de los electrones del átomo que se enlazan).

Metano (un átomo de carbono enlazado a cuatro átomos de hidrógeno).

Cada valencia de electrón participa en el enlace, por consiguiente el enlace del átomo de carbono se distribuirá de modo uniforme sobre la superficie del átomo.

Estos enlaces forman un tetradrón (una pirámide con

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