Reconocimiento y propiedades de los compuestos orgánicos

INTRODUCCIÓN

La química es una ciencia activa y en continuo crecimiento; tiene una importancia fundamental para nuestro mundo, tanto en el ámbito de la naturaleza como en la sociedad. El término orgánico sugiere que esta rama de la química está relacionada con los organismos o cosas vivas.

En esta investigación documental abordaremos los siguientes temas de Enlaces y estructura de compuestos orgánicos, así como también nos enfocaremos en las relaciones y sus características fisicoquímicas de los compuestos orgánicos con diferentes estructuras para proceder a las propiedades de los compuestos, veremos la aplicación de los principios de hibridación para la formación de dobles y triples enlaces.

Comprobáremos la solubilidad de los compuestos orgánicos con diferentes tipos de solventes y se representara correctamente la estructura de moléculas orgánicas considerando los principios fundamentales en la teoría de enlaces.

ENLACE Y ESTRUCTURA DE COMPUESTOS ORGANICOS

Reconocimiento y propiedades de los compuestos orgánicos

La presencia de carbono en un compuesto es casi determinante del carácter orgánico de la materia, y su presencia se puede comprobar mediante la propiedad que tienen las sustancias orgánicas de reaccionar con el oxígeno, en la llamada reacción de combustión.

Algunas propiedades de los compuestos orgánicos son:

• Las sustancias orgánicas se encuentran en todos los organismos vegetales y animales:

• alimentos (pan, carne, legumbres, etc.)

• vestimentas (nailon, seda, etc.)

• Combustible

• Medicamentos

• Colorantes

• En la agricultura (insecticidas, fungicidas, pesticidas. Etc.).

• Son muy importantes en la vida cotidiana y a nivel industrial

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¿Por qué orgánicos?

Los compuestos que contienen carbono se denominaron originalmente orgánicos porque se creía que existían únicamente en los seres vivos. Sin embargo, pronto se vio que podían prepararse compuestos orgánicos en el laboratorio a partir de sustancias que contuvieran carbono procedente de compuestos inorgánicos.

LOS COMPUESTOS DE CARBONO

El estudio de los compuestos del carbono constituye una parte fundamental y muy extensa de la química, que se denomina química orgánica o química del carbono. Este hecho se debe a diversos motivos:

• La gran cantidad de compuestos del carbono que se conocen.

• Este elemento forma más compuestos que todos los otros juntos, los cuales constituyen otra parte de la química llamada química inorgánica.

• Las propiedades especiales de los compuestos del carbono.

• La importancia de estos compuestos.

¿De dónde provienen los compuestos de carbono u orgánicos?

• Provienen de la descomposición de la materia orgánica, es decir, cuando se muere un ser vivo.

• La mayor parte proviene de la extracción de petróleo, que es el resultado de la descomposición de los animales y plantas que antes poblaban la tierra (dinosaurios, etc.).

Combustión de materia orgánica

El carbón, el petróleo y el gas natural se conocen como combustibles fósiles, y todos ellos se han formado a lo largo de millones de años por la descomposición de plantas y animales.

La combustión es la reacción química entre un combustible y un comburente, O2, originando como productos una mezcla de monóxido de carbono y anhídrido carbónico. Cuando hay suficiente oxígeno se produce la combustión completa que lleva a la formación de anhídrido carbónico; en cambio, cuando es poca la cantidad de oxígeno, se forma monóxido de carbono y la combustión es incompleta. Toda reacción de combustión es exergónica con energía de activación, esto quiere decir que se requiere de un aporte energético para iniciar la reacción, pero el balance neto de energía implica una liberación de ella.

La reacción de combustión del metano es la siguiente:

CH4 + 2 O2 --------> CO2 + 2 H2O

Se puede reconocer la presencia de anhídrido carbónico por sus propiedades, como su reacción con el agua de cal (solución acuosa de hidróxido de calcio):

Ca (OH) 2 + CO2 -------> CaCO3 + H2O

La formación de carbonato de calcio, CaCO3, sólido de color blanco es una prueba de la existencia del anhídrido carbónico. Otra forma de reconocer la presencia de anhídrido carbónico como un producto de la combustión es mediante la demostración experimental de sus propiedades como ácido: vira el papel tornasol azul a rojo, decolora una solución básica que está mezclada con fenolftaleína, produce la neutralización de la base con el anhídrido carbónico.

El carbono

El carbono, elemento de símbolo C y de número atómico 6, posee en su núcleo 6 protones y 6 neutrones. Sus 6 electrones se encuentran en los dos primeros niveles de energía. La configuración electrónica de este elemento es 1s2 2s2 2px1 2py1, tiene cuatro electrones de valencia (4 electrones en el segundo nivel, el nivel más externo), lo que es responsable de la tetra Valencia del carbono, es decir, de su facilidad para que cada átomo de carbono forme cuatro enlaces.

Los átomos de carbono son únicos por su capacidad para enlazarse unos con otros con tal fuerza, que pueden formar cadenas muy largas. Este proceso de formación de cadenas se llama concatenación. Ningún otro elemento puede formar cadenas tan bien como lo hace el carbono.

Los hidrocarburos son compuestos constituidos por carbono e hidrógeno, sus enlaces carbono-hidrógeno son covalentes muy poco polares debido a que la diferencia de electronegatividad entre ellos es 0,4, por lo que se produce una compartición de los pares electrónicos de enlace. El enlace entre dos átomos de carbono es covalente apolar dado que la diferencia de electronegatividad es 0.

Clasificación de los compuestos orgánicos

Existen varias clasificaciones para los hidrocarburos.

1. Hidrocarburos alifáticos, son los que no contienen el grupo bencénico, y serán Hidrocarburos aromáticos los que poseen uno o más anillos bencénicos.

2. Hidrocarburos cíclicos son hidrocarburos de cadena abierta que puede ser ramificada o no, y serán Hidrocarburos cíclicos aquellos hidrocarburos que posean ciclos en su estructura.

3. Hidrocarburos saturados, son aquellos en que los enlaces carbono-carbono son simples, en cambio serán Hidrocarburos insaturados aquellos que posean enlaces dobles o triples entre los átomos de carbono.

Cabe destacar como hidrocarburos más simples los alcanos, alquenos y alquinos.

Alcanos: cada átomo de carbono forma cuatro enlaces y cada átomo de hidrógeno uno, por tanto, el alcano más simple es el metano de fórmula CH4.

Estructura de Lewis del metano

Estructura espacial de la molécula de metano

Nombre de algunos alcanos:

La distribución espacial de los átomos de hidrógeno que están unidos covalentemente al carbono es de acuerdo a la figura de un tetraedro regular, por lo que el ángulo de enlace hidrógeno-carbono-hidrógeno es 109,5°, asegurándose de esta manera que los átomos de hidrógeno quedarán lo más separados posible unos de otros. La molécula de metano es simétrica. Los átomos de carbono tienen una hibridación “sp3”.

PRINCIPIOS DE HIBRIDACIÓN

Orbital atómico s, p (d y f) orbitales híbridos sp3, sp2 y si Los orbitales atómicos se mezclan para formar nuevos orbitales híbridos Se altera la forma y orientación de los orbitales atómicos pero el número permanece constante.

Hibridación de orbitales.

En algunas moléculas se presenta el problema de explicar cómo a partir de orbitales atómicos diferentes se pueden formar enlaces idénticos. Hay que suponer que durante la reacción se produce un proceso de hibridación o recombinación de orbitales atómicos puros, resultando unos nuevos orbitales atómicos híbridos.

Dichos orbitales se caracterizan por:

1. Se produce el mismo número de orbitales híbridos que orbitales atómicos de partida.

2. Son todos iguales, energéticamente y formalmente. Sólo se diferencian en su orientación espacial.

3. Para que pueda existir hibridación, la energía de los orbitales atómicos de partida debe ser muy similar.

4. Los ángulos entre ellos son iguales. Puede haber diferentes combinaciones de orbitales atómicos

Esa simbología indica el número de orbitales atómicos puros que se están combinando y el tipo de cada uno de ellos.

SOLUBILIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS

La solubilidad de una sustancia orgánica en diversos disolventes es un fundamento del método de análisis cualitativo orgánico desarrollado por Kamm, este método se basa en que una sustancia es más soluble en un disolvente cuando sus estructuras están íntimamente relacionadas. Pero dentro de la solubilidad también existen reglas de peso molecular, ubicación en una serie homóloga y los disolventes que causan una reacción química como son los ácidos y las bases, también se incluyen los ácidos orgánicos inertes que forman sales de ozono y sulfonal.

Independientemente de las causas de la disolución del compuesto que se investiga, se considera que hay disolución cuando 0,05g de la sustancia sólida o 0,1 ml de la sustancia líquida forman una fase homogénea a la temperatura ambiente con

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