Trabajo Final Colaborativo Fianal Quimica Organica

Descripción de la Situación Problema:

Los hidrocarburos son muy importantes en la vida diaria, actualmente son la principal fuente energética del planeta y materia prima para gran cantidad de productos de diverso uso. Dentro de los hidrocarburos el petróleo reviste gran importancia. El petróleo está formado por una mezcla de hidrocarburos variados, a través de la comprensión química de su naturaleza, se comprenden los principios básicos de los compuestos orgánicos así como de los hidrocarburos.

¿Por qué el uso de hidrocarburos como combustible y materia prima para otras sustancias es un problema ambiental?

Los hidrocarburos son de gran importancia para nuestro diario vivir, pero lamentablemente causan un alto impacto en el ambiente, generando deforestación a nivel mundial… Una de las mayores causas de la contaminación oceánica son los derrames de petróleo. El 46% del petróleo y sus derivados industriales que se vierten en el mar son residuos que vuelcan las ciudades costeras.

La contaminación por hidrocarburos está distribuida ampliamente por muestro país. La industria petrolera y petroquímica es el eje principal en la cadena principal de la producción de hidrocarburos y derivados destinados a satisfacer nuestros requerimientos energéticos de combustibles y sus productos lubricantes para la industria y el transporte. Los hidrocarburos son compuestos químicos constituidos principalmente por átomos de carbono e hidrogeno; los hidrocarburos pueden tener otros elementos en menor proposición como son los oxígenos, nitrógeno, azufres, halógenos, cloro, bromo, iodo y flúor entre otros

Su estado físico en condiciones ambientales, puede ser de forma gas, liquido o solido de acuerdo al número de átomos. Estos compuestos se utilizan para generar energía en alto porcentaje que se libera en el ambiente en el proceso de extracción, refinado, transporte y almacenamiento, y esto representa un riesgo potencial para los ecosistemas. Los derrames de hidrocarburos constituyen una de las principales fuentes de contaminación de los suelos, aguas superficiales y subterráneas, flora y fauna silvestre. Algunas sustancias peligrosas como los hidrocarburos presentan actividad carcinogénica en detrimento del hombre y los animales, de tal manera que la presencia de estas sustancias químicas en agua subterránea es un enorme peligro para el consumo humano (IMT, 2002).

1. Resumen de temas requeridos para la identificación de la situación problema.

Principios de la Química orgánica:

La química orgánica se constituyó como disciplina en los años treinta. El desarrollo de nuevos métodos de análisis de las sustancias de origen animal y vegetal, basados en el empleo de disolventes como el éter o el alcohol, permitió el aislamiento de un gran número de sustancias orgánicas que recibieron el nombre de "principios inmediatos". La aparición de la química orgánica se asocia a menudo al descubrimiento, en 1828, por el químico alemán Friedrich Wöhler, de que la sustancia inorgánica cianato de amonio podía convertirse en urea, una sustancia orgánica que se encuentra en la orina de muchos animales. Antes de este descubrimiento, los químicos creían que para sintetizar sustancias orgánicas, era necesaria la intervención de lo que llamaban ‘la fuerza vital’, es decir, los organismos vivos.

La molécula orgánica más sencilla que existe es el Metano. En esta molécula, el carbono presenta hibridación sp3, con los átomos de hidrógeno formando un tetraedro.

Carbohidratos: Los carbohidratos están compuestos fundamentalmente de carbono (C), oxígeno (O) e hidrógeno (H). Son a menudo llamados "azúcares" pero esta nomenclatura no es del todo correcta. Tienen una gran presencia en el reino vegetal (fructosa, celulosa, almidón, alginatos), pero también en el animal (glucógeno, glucosa). Se suelen clasificar según su grado de polimerización en:

• Monosacáridos

• Disacáridos

• Trisacáridos

• Polisacáridos

El carbono forma enlaces covalentes con facilidad para alcanzar una configuración estable, estos enlaces los forma con facilidad con otros carbonos, lo que permite formar frecuentemente cadenas abiertas (lineales o ramificadas) y cerradas (anillos).

Lípidos: Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas, la mayoría biomolecular, compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno. Tienen como característica principal el ser hidrófobas (insolubles en agua) y solubles en disolventes orgánicos como la bencina, el benceno y el cloroformo. En el uso coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales. Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energética (como los triglicéridos), la estructural (como los fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (como las hormonas esteroides).

Proteínas: Las proteínas son poli péptidos, es decir están formados por la polimerización de péptidos, y estos por la unión de aminoácidos. Pueden considerarse así "poliamidas naturales" ya que el enlace peptídico es análogo al enlace amida. Comprenden una familia muy importante de moléculas en los seres vivos pero en especial en el reino animal. Ejemplos de proteínas son el colágeno o la seda de araña.

Ácidos nucleicos: Los ácidos nucleicos son polímeros formados por la repetición de monómeros denominados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas cadenas; algunas moléculas de ácidos nucleicos llegan a alcanzar pesos moleculares gigantescos, con millones de nucleótidos encadenados. Estas están únicamente formados por las moléculas de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fosfato.

Los ácidos nucleicos almacenan la información genética de los organismos vivos y son los responsables de la transmisión hereditaria. Existen dos tipos básicos, el ADN y el ARN

Hidrocarburos

El compuesto más simple es el metano, un átomo de carbono con cuatro de hidrógeno (valencia = 1), pero también puede darse la unión carbono-carbono, formando cadenas de distintos tipos, ya que pueden darse enlaces simples, dobles o triples. Cuando el resto de enlaces de estas cadenas son con hidrógeno, se habla de hidrocarburos, que pueden ser:

• Saturados: con enlaces covalentes simples, alcanos.

• Insaturados, con dobles enlaces covalentes (alquenos) o triples (alquinos).

• Hidrocarburo cíclico: Hidrocarburos saturados con cadena cerrada, como el ciclo hexano.

• Aromáticos: estructura cíclica.

Estructura: Los cuatro elementos que componen la mayor parte de las sustancias orgánicas son: carbono e hidrógeno, y en menor proporción oxígeno y nitrógeno. Los electrones de un átomo en su estado fundamental ocupan las capas o niveles electrónicos comenzando por aquellos de menor energía y respetando la población máxima de electrones en cada nivel. La capa de mayor energía ocupada por electrones se denomina capa de valencia y a los electrones que la ocupan se los denomina electrones de valencia.

1. ¿Cómo influye la configuración electrónica del carbono en sus compuestos?

La configuración electrónica del carbono es: [C]=1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0

Debido a que el átomo de carbono es pequeño, forma enlaces cortos (s y p). El número, y fuerza de los enlaces C-C hace que sea el único elemento capaz de formar cadenas largas y anillos (enlazado a sí mismo mediante uniones simples, dobles o triples) química y térmicamente estables.

2. ¿Cómo se evidencia el fenómeno de hibridación en el carbono?

La hibridación del carbono consiste en un reacomodamiento de electrones del mismo nivel de energía (orbital s) al orbital del mismo nivel de energía. Los orbitales híbridos explican la forma en que se disponen los electrones en la formación de los enlaces, dentro de la teoría del enlace de valencia, compuesta por nitrógeno líquido que hace compartirlas con cualquier otro elemento químico ya sea una alcano o comburente. La hibridación del átomo de carbono fue estudiada por el químico Chester Pinker.

3. ¿Qué son los grupos funcionales orgánicos? ¿Cuáles son los principales?

Son esenciales para nuestra existencia. Los hidrocarburos (compuestos constituidos únicamente por carbono e hidrógeno) intervienen en la elaboración de muchos productos indispensables de la vida moderna: anestésicos, telas, anticongelantes, combustibles, plásticos, drogas, alimentos, etc

 Alcanos

 Alquenos

 Alquinos

 Alcohol

 Aldehído

 Cetonas

 Ácido

 Éteres

 Ésteres

 Aminas

 Amidas

 Cianuro

4. ¿Cómo se explica la reactividad de los compuestos orgánicos?, ¿Qué tipo de reacciones generales existen?

 Se dice que son reacciones moleculares: se rompen y forman enlaces covalentes

 Transcurren en pasos sucesivos

 Son más lentas y complejas

 A menudo requieren la presencia de catalizadores y temperaturas elevadas

5. ¿Cómo se estructuran en el espacio los compuestos carbonados?, ¿Qué es la isomería?

Para formar

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