La Química orgánica, también llamada Química del carbono, se ocupa de estudiar las propiedades y
reactividad de todos los compuestos que llevan carbono en su composición.
El número de compuestos orgánicos existentes tanto naturales (sustancias que constituyen los organismos
vivos: proteínas, grasas, azúcares... de ahí el sobrenombre de Química orgánica) como artificiales
(por ejemplo, los plásticos) es prácticamente infinito, dado que el átomo de carbono tiene gran capacidad para:
• Formar hasta cuatro enlaces de tipo covalente. Estos enlaces pueden ser sencillos, dobles o triples.
• Enlazarse con elementos tan variados como hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre, flúor, cloro,
bromo, yodo...
• Constituir cadenas de variada longitud, desde un átomo de carbono hasta miles; lineales, ramificadas
o, incluso, cíclicas.
reactividad de todos los compuestos que llevan carbono en su composición.
El número de compuestos orgánicos existentes tanto naturales (sustancias que constituyen los organismos
vivos: proteínas, grasas, azúcares... de ahí el sobrenombre de Química orgánica) como artificiales
(por ejemplo, los plásticos) es prácticamente infinito, dado que el átomo de carbono tiene gran capacidad para:
• Formar hasta cuatro enlaces de tipo covalente. Estos enlaces pueden ser sencillos, dobles o triples.
• Enlazarse con elementos tan variados como hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre, flúor, cloro,
bromo, yodo...
• Constituir cadenas de variada longitud, desde un átomo de carbono hasta miles; lineales, ramificadas
o, incluso, cíclicas.
1. Características del átomo de carbono
El carbono es un elemento cuyos átomos tienen seis neutrones en su núcleo y seis electrones girando
a su alrededor. Existen varios isótopos, aunque el más abundante tiene seis neutrones en el núcleo.
Los electrones del átomo se carbono se disponen en dos capas: dos electrones en la capa más interna y cuatro electrones en la más externa. Esta configuración electrónica hace que los átomos de carbono tengan múltiples posibilidades para unirse a otros átomos (con enlace covalente), de manera que completen dicha capa externa (ocho electrones). Por este motivo, el carbono es un elemento apto para formar compuestos muy variados. Como los enlaces covalentes son muy fuertes, los compuesto de carbono serán muy estables. Los átomos de carbono pueden formar enlaces simples, dobles o triples con átomos de carbono o de otros elementos (hidrógeno habitualmente en los compuestos orgánicos, aunque también existen enlaces con átomos de oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre…). Evidentemente, los enlaces dobles y triples son más fuertes que los simples, lo cual dota al compuesto de una estabilidad aún mayor. Como los átomos de carbono pueden unirse a otros átomos de carbono, se pueden formar largas cadenas.
a su alrededor. Existen varios isótopos, aunque el más abundante tiene seis neutrones en el núcleo.
Los electrones del átomo se carbono se disponen en dos capas: dos electrones en la capa más interna y cuatro electrones en la más externa. Esta configuración electrónica hace que los átomos de carbono tengan múltiples posibilidades para unirse a otros átomos (con enlace covalente), de manera que completen dicha capa externa (ocho electrones). Por este motivo, el carbono es un elemento apto para formar compuestos muy variados. Como los enlaces covalentes son muy fuertes, los compuesto de carbono serán muy estables. Los átomos de carbono pueden formar enlaces simples, dobles o triples con átomos de carbono o de otros elementos (hidrógeno habitualmente en los compuestos orgánicos, aunque también existen enlaces con átomos de oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre…). Evidentemente, los enlaces dobles y triples son más fuertes que los simples, lo cual dota al compuesto de una estabilidad aún mayor. Como los átomos de carbono pueden unirse a otros átomos de carbono, se pueden formar largas cadenas.
2. Compuestos de carbono
Como hemos dicho, la vida tal y como la conocemos se basa en compuestos de carbono. Largas cadenas
de átomos de carbono unidas a átomos de otros elementos forman las grandes moléculas que intervienen en los procesos vitales. Los hidrocarburos son compuesto formados por carbono e hidrógeno solamente. El más simple es el metano (CH4), pero a medida que añadimos átomos de carbono a la cadena, la omplejidad de la molécula crece. En general, la fórmula de un hidrocarburo lineal (con todos los enlaces simples) es la siguiente:
CnH2n 2
Por ejemplo, el hidrocarburo que tiene 5 átomos de carbono tendrá 2 5 2 12 átomos de hidrógeno.
Se llama pentano. Su fórmula es C5H12.
Los compuestos oxigenados El oxígeno es un elemento cuyos átomos tienen ocho protones en su núcleo y ocho electrones, dispuestos así: dos electrones en la capa interna y seis en la capa externa. Así, puede formar enlaces covalentes simples o dobles al compartir uno o dos pares de electrones con otros átomos. En particular, puede combinarse con el carbono formando enlaces simples o dobles. Los alcoholes, los aldehídos, las cetonas, los ácidos carboxílicos y los ésteres son ejemplos de compuestos de carbono oxigenados.
de átomos de carbono unidas a átomos de otros elementos forman las grandes moléculas que intervienen en los procesos vitales. Los hidrocarburos son compuesto formados por carbono e hidrógeno solamente. El más simple es el metano (CH4), pero a medida que añadimos átomos de carbono a la cadena, la omplejidad de la molécula crece. En general, la fórmula de un hidrocarburo lineal (con todos los enlaces simples) es la siguiente:
CnH2n 2
Por ejemplo, el hidrocarburo que tiene 5 átomos de carbono tendrá 2 5 2 12 átomos de hidrógeno.
Se llama pentano. Su fórmula es C5H12.
Los compuestos oxigenados El oxígeno es un elemento cuyos átomos tienen ocho protones en su núcleo y ocho electrones, dispuestos así: dos electrones en la capa interna y seis en la capa externa. Así, puede formar enlaces covalentes simples o dobles al compartir uno o dos pares de electrones con otros átomos. En particular, puede combinarse con el carbono formando enlaces simples o dobles. Los alcoholes, los aldehídos, las cetonas, los ácidos carboxílicos y los ésteres son ejemplos de compuestos de carbono oxigenados.
Los compuestos nitrogenados Los átomos de nitrógeno tienen siete protones en su núcleo y siete electrones, dispuestos de la siguiente manera: dos electrones en la capa interna y cinco en la capa externa. Así, puede formar enlaces covalentes simples, dobles o triples al compartir uno, dos o tres pares de electrones con otros átomos. Por tanto, puede formar enlaces simples, dobles o triples con los átomos de carbono. Las aminas, las amidas y los nitrilos son compuestos de carbono nitrogenados.
3. Propiedades de los compuestos de carbono
Propiedades físicas
Debido al elevadísimo número de compuestos de carbono diferentes, resulta prácticamente imposible encontrar propiedades físicas comunes para todos ellos. No obstante, podemos hablar de las propiedades
de determinados grupos de compuestos.
• Así, debido al carácter covalente de los enlaces, y como no existen fuerzas fuertes entre las moléculas, las temperaturas de fusión y de ebullición son, en general, bajas. Así, los hidrocarburos más sencillos serán gases o líquidos a temperatura ambiente.
de determinados grupos de compuestos.
• Así, debido al carácter covalente de los enlaces, y como no existen fuerzas fuertes entre las moléculas, las temperaturas de fusión y de ebullición son, en general, bajas. Así, los hidrocarburos más sencillos serán gases o líquidos a temperatura ambiente.
A medida que aumenta el número de carbonos del hidrocarburo, sin embargo, los compuestos que obtenemos son líquidos o sólidos.
– El metano, el etano, el propano y el butano son gases a temperatura ambiente.
– El pentano, el hexano… hasta el hidrocarburo que tiene quince carbonos son líquidos a temperatura
ambiente. Estos hidrocarburos están presentes, por ejemplo, en los combustibles (gasolina, gasóleo).
– Los hidrocarburos con más de quince carbonos son sólidos. En este grupo están presentes las ceras y parafinas.
• La densidad de los compuestos de carbono es, en general, menor que la del agua.
• Respecto a la solubilidad, los hidrocarburos más sencillos no resultan solubles en agua, aunque sí son solubles en otros disolventes orgánicos, como el alcohol.
– El metano, el etano, el propano y el butano son gases a temperatura ambiente.
– El pentano, el hexano… hasta el hidrocarburo que tiene quince carbonos son líquidos a temperatura
ambiente. Estos hidrocarburos están presentes, por ejemplo, en los combustibles (gasolina, gasóleo).
– Los hidrocarburos con más de quince carbonos son sólidos. En este grupo están presentes las ceras y parafinas.
• La densidad de los compuestos de carbono es, en general, menor que la del agua.
• Respecto a la solubilidad, los hidrocarburos más sencillos no resultan solubles en agua, aunque sí son solubles en otros disolventes orgánicos, como el alcohol.
Propiedades químicas
El carbono se encuentra en el sistema periódico en el cuarto grupo y en el segundo período. Esto implica una electronegatividad no demasiado elevada, lo que supone que los compuestos de carbono no tienen un carácter iónico. Los enlaces tienen un marcado carácter covalente.
Los enlaces covalentes son enlaces bastante fuertes y difíciles de romper. Por este motivo, las reacciones en las que intervienen compuestos de carbono no son, en general, demasiado rápidas; y a menudo necesitan la
presencia de catalizadores para que la reacción se produzca a un ritmo apreciable. (Y en muchos casos elevadas temperaturas.)
Otra propiedad importantísima desde el punto de vista práctico es la capacidad energética de los hidrocarburos.
En las reacciones de combustión se genera una gran cantidad de energía. Como productos de desecho se obtiene siempre dióxido de carbono y agua.
Los enlaces covalentes son enlaces bastante fuertes y difíciles de romper. Por este motivo, las reacciones en las que intervienen compuestos de carbono no son, en general, demasiado rápidas; y a menudo necesitan la
presencia de catalizadores para que la reacción se produzca a un ritmo apreciable. (Y en muchos casos elevadas temperaturas.)
Otra propiedad importantísima desde el punto de vista práctico es la capacidad energética de los hidrocarburos.
En las reacciones de combustión se genera una gran cantidad de energía. Como productos de desecho se obtiene siempre dióxido de carbono y agua.
Observa algunas reacciones:
• Metano: CH4 2 O2 ⇒ CO2 2 H2O Energía
• Etano: 2 C2H6 7 O2 ⇒
⇒ 4 CO2 6 H2O Energía
• Butano: 2 C4H10 13 O2 ⇒4.
• Metano: CH4 2 O2 ⇒ CO2 2 H2O Energía
• Etano: 2 C2H6 7 O2 ⇒
⇒ 4 CO2 6 H2O Energía
• Butano: 2 C4H10 13 O2 ⇒4.
⇒ 8 CO2 10 H2O Energía
El gas natural o el petróleo, por ejemplo, están formados
por una mezcla de hidrocarburos.
El gas natural o el petróleo, por ejemplo, están formados
por una mezcla de hidrocarburos.
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