Quimica Segundo Semestre

Caracteristicas del atomo de Carbono

El grupo 4 de la tabla está conformado por los siguientes elementos: carbono, silicio, germanio, estroncio y plomo.

• El carbono y el silicio son los elementos más importantes. El primero por ser componente fundamental de los organismos vivos; el segundo por ser el más abundante de los componentes del suelo y las rocas.

• El carbono es el primer miembro del grupo IV; es el segundo elemento después del hidrógeno, que constituye numerosos compuestos, debido a su facilidad de combinación con otros carbonos y con otros elementos.

• Las distintas formas del mismo elemento que difieren en el enlazamiento se llaman alótropos, o formas alotrópicas; el diamante, grafito y el carbono amorfo son alótropos. Los alótropos difieren en propiedades físicas y químicas. Por ejemplo, la densidad del diamante (3.51 g/cm3) es mayor que la del grafito (2.22 g/cm3). El grafito es más estable que el diamante, en condiciones ordinarias. Sin embargo, hay que romper demasiados enlaces carbono-carbono para que el diamante se trasforme en grafito. Para romper los enlaces se requiere energía, y para transformar el diamante en grafito se requeriría además un tiempo extremadamente largo.

En 1985 se descubrió un cuarto alótropo del carbono, en la Universidad de Rice, en Houston, Texas. Los cristales amarillos de este alótropo están formados por moléculas esféricas de C60. Como las moléculas de C60 tienen la forma de domos geodésicos inventados por Buckminster Fuller, a este alótropo se le dio el nombre de buckminsterfullereno..

Desde entonces es uno de los temas más investigados. Resulta que las esferas bucky son un miembro de una gran familia de moléculas de carbono llamadas fullerenos, que tienen muchas propiedades interesantes y potencialmente útiles. Por ejemplo, un compuesto soluble en agua preparado a partir de las esferas bucky tiene actividad antiviral y ha demostrado tener actividad in-vitro contra VIH. Sin embargo, las esferas bucky aún son muy costosas; su precio era de 945 dólares por gramo en 1997.

En 1991 se descubrió otra forma del carbono: los nanotubos. Son cilindros formados por capas grafitoides de carbono, cerradas por hemisferios de carbono de fullereno. Esos tubos sólo tienen nanómetros de diámetro, pero pueden tener cientos de micras de longitud. Son muy resistentes, 100 veces más que el acero, con sólo la sexta parte de la masa. Dependiendo de su geometría, pueden comportarse como metales, semiconductores o aisladores, y se espera encontrarles aplicaciones prácticas más pronto que a los fullerenos.

• El carbono amorfo en contraste con el grafito y el diamante se le puede preparar de diversas maneras, pero raras veces se obtiene puro; ejemplos de carbono amorfo son: el carbón vegetal, el coque, el carbón animal, el carbón de azúcar, el hollín y el negro de humo.

• Los átomos de carbono forman enlaces unos con otros originando largas cadenas que pueden ser lineales, ramificadas o anillares. Gracias a esta pro piedad existen más de 18 millones de compuestos del carbono mientras que en la química inorgánica o mineral sólo existen unos 6 millones de compuestos.

• La causa de este elevado número de compuestos radica en las siguientes propiedades:

1. El carbono es tetravalente

2. Esta situado en la parte central de la tabla periódica, puede unirse con los elementos de la derecha o de la izquierda.

3. Puede unirse con otros átomos de carbono, formando compuestos en cadena.

4. Presenta numerosos isómeros a medida que aumenta el número de carbonos en los compuestos.

Propiedades de los Compuestos Organicos

• Combustibilidad. Los compuestos orgánicos generalmente son combustibles. Los derivados del petróleo, carbón y gas natural -llamados combustibles fósiles- arden, produciendo dióxido y monóxido de carbono, agua y gran cantidad de energía.

• Conductividad. Debido a que el enlace entre sus moléculas es covalente, las soluciones de los compuestos del carbono no se ionizan y, por tanto, no conducen la corriente eléctrica.

• Densidad. Muchos compuestos orgánicos tienen menor densidad que el agua, por lo que flotan sobre ella.

• Puntos de fusión y ebullición. Ambos son relativamente bajos.

• Solubilidad. Muchos compuestos orgánicos son insolubles en el agua, pero solubles en disolventes no polares, como gasolina, benceno, éter o tetracloruro de carbono y acetona.

• Enlaces. El carbono tiene la capacidad de unirse mediante enlaces covalentes con otros átomos de carbono y, al mismo tiempo, con otros elementos formando grandes cadenas de números ilimitados de átomos y, además, anillos de diversas formas. Esto hace posible la existencia de millones de compuestos orgánicos.

• Masa molecular. Las moléculas orgánicas son complejas debido a su alta masa molecular. Es el caso de los plásticos, carbohidratos, ácidos nucleicos (ADN), grasas, vitaminas, hormonas y otros. Por ejemplo, la masa molecular de una proteína oscila entre 12,000 y 100,000 urna, mientras que hay compuestos inorgánicos —como por ejemplo el ácido sulfúrico— cuya masa molecular es de 98 urna.

• Isomería. Una característica de los compuestos orgánicos es que dos o más compuestos pueden tener la misma fórmula molecular, pero diferentes propiedades. Por ejemplo, el alcohol etílico o etanol y el éter dimetílico tienen la misma fórmula molecular, pero el alcohol etílico es un líquido presente en las bebidas alcohólicas y el éter dimetílico es un gas utilizado como anestésico.

• Reactividad: las reacciones de los compuestos orgánicos suelen ser er general lentas y complicadas, a diferencia de las reacciones de los compuestos iónicos, que suelen ser sencillas y casi instantáneas.

Tipos de formulas de los compuestos organicos incluye ejemplos de cada tipo.

La fórmula química es la representación de los elementos que forman un compuesto y la proporción en que se encuentran, o del número de átomos que forman una molécula También puede darnos información adicional como la manera en que se unen dichos átomos mediante enlaces químicos e incluso su distribución en el espacio. Para nombrarlas, se emplean las reglas de la nomenclatura química.

Formula Empírica

Indica el tipo de átomos presentes en un compuesto y la relación entre el número de átomos de cada clase. Siempre indica las proporciones enteras más pequeñas entre los átomos.Así la fórmula empírica de la glucosa es CH2O, lo cual indica que por cada átomo de de C, hay dos átomos y un átomo de O. Los subíndices siempre son números enteros.

FORMULAS MOLECULARES

Son propias las sustancias que estan constituidas por moleculas los subindices informan del numero concreto de antomos de cada elemento presentes en la molecula. Por ejemplo, en caso del amoniaco NH3 un atomo de nitrogeno y tres de hidrogreno, estas formulas se emplean para representar sustancias moleculares.

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FORMULA DESARROLLADA

Muestra todos los atomos que forman una moleculacovalente y los enlaces entre los atomos de carbono, o de otros tipos de atomos, no se indican los enlaces carbono – hidrogeno, es posiblemente la formula quimica mas empleada aunque no permite ver la gemotria de las moleculas.

FORMULA ESTRUCTURAL

La formula estructural de un compuesto quimico es una representacion grafica de la estructura molecular, que muestra como e ordenan o distribuyen espacialmente los atomos, se muestran los enlaces quimicos dentro de la molecula, ya sea explicitamente o implicitamente, por tanto aporta mas informacion que la formula molecular o formula desarrolllada, hay tres representaciones que se usan habitualmente en las publicacions: formulas semidesarrolladas o diagramas de Lewis y formato lina- angulo.

Compara de manera clara y coherente el concepto, la formula general, isomeria y fuentes de obtencion de los hibrocarburos

La isomería es una propiedad de ciertos compuestos químicos que con igual fórmula molecular (fórmula química no desarrollada) es decir, iguales proporciones relativas de los átomos que conforman su molécula, pero que presentan estructuras moleculares distintas y, por ello, diferentes propiedades. Dichos compuestos reciben la denominación de isómeros. Por ejemplo, el alcohol etílico o etanol y el éter dimetílico son isómeros cuya fórmula molecular es C2H6O.

Isomería en Química Orgánica

Hay dos tipos básicos de isomería: plana y espacial

Isomería constitucional o estructural

Forma de isomería, donde las moléculas con la misma fórmula molecular, tienen una diferente distribución de los enlaces entre sus átomos, al contrario de lo que ocurre en la estereoisomería.

Debido a esto se pueden presentar 3 diferentes modos de isomería:

Isomería de cadena o esqueleto.- Los isómeros de este tipo tienen componentes de la cadena acomodados en diferentes lugares, es decir las cadenas carbonadas son diferentes, presentan distinto esqueleto o estructura.

Un ejemplo es el pentano, del cual, existen muchos isómeros, pero los más conocidos son el isopentano y el neopentano

• Isomería de posición.- Es la de aquellos compuestos en los que sus grupos funcionales o sus grupos sustituyentes están unidos en diferentes posiciones.

Un ejemplo simple

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