una característica importante del carbono es la extensa variedad de compuestos que forma cuando se combina con hidrógeno, oxigeno, nitrógeno y otros elementos, que son la base principal de la composición de todos los seres vivos, animales y vegetales, razón por la que se les conoce como compuestos orgánicos.
propiedades del carbono
en la tabla periódica, el carbono es el primer elemento de la familia IV A de los elementos representativos y es un no metal. se une químicamente con otros elementos para formar compuestos inorgánicos como carburos (CaC2), óxidos (CO2) y sales (Na2CO3); pero también forma una inmensa gama de compuestos orgánicos también llamados compuestos del carbono, los cuales forman parte de las estructuras de los organismos vegetales y animales, los que a su ves son la fuente principal de la alimentación humana.
hay dos modelos que se complementan para explicar la estructura atómica del carbono. el modele Bohr y el modelo de puntos de Lewis.
compuestos mas pequeños del carbono
el metano es el compuesto de los millones de compuestos que llegan a formarse cuando se combinan átomos carbono hidrógeno.
¿como se presentan los enlaces?
en las estructuras desarrolladas de los diferentes compuestos orgánicos es común visualizar el par de electrones que se comparten como una linea que unen los símbolos.
ejercicio 1
hidrocarburos
los átomos de carbono se enlazan químicamente entre si formando largas cadenas lineales o ramificadas, que van desde unos cuantos átomos hasta miles de ellos o bien anillos de todos los tamaños; debido a esta característica se considera al carbono, único en la naturaleza, lo que le permite formar una inimaginable cantidad de compuestos; a esta propiedad del carbono se le conoce como concatenación.
como se ha mencionado, los átomos de carbono al combinarse químicamente ya sea entre si o con átomos de otros elementos siempre van a formar cuatro enlaces, generalmente covalentes. los enlaces carbono-carbono pueden ser simples dobles o triples.
alifáticos
son HC de cadenas abiertas o cerradas y se clasifican en saturados e instaurados dependiendo de la cantidad de átomos de hidrógeno y esta determinado por las uniones carbono-carbono, simples, dobles y triples llamados alcanos, alquenos y alquinos.
aromáticos
son HC cíclicos que contienen la estructura básica del benceno C6H6
hidrocarburos saturados
son aquellos compuestos que tienen el máximo de átomos de hidrógeno en su estructura molecular, es decir están saturados de hidrógeno, estos compuestos solo presentan enlaces sencillos.
hidrocarburos instaurados
son aquellos compuestos que tienen por lo menos un enlace doble o triple entre los átomos de carbono que los forman; debido a que los átomos de carbono al unirse entre si con enlaces múltiples agotan la posibilidades de enlazarse con el hidrógeno
alcanos
son aquellos HC que solo presentan enlace covalentes simples, pueden ser abiertas o cerradas, ramificadas o lineales.
alquenos
son HC que en su composición tienen menos átomos de hidrógeno que el alcano del mismo numero de carbonos, y en su estructura se encuentra por lo menos un enlace doble.
alquinos
son HC que en su estructura se encuentra por lo menos un enlace triple.
hidrocarburos lineales
si un HC esta constituido por una sola cadena de átomos de carbono, ya sea abierta o cíclica, se clasifica como lineal.
hidrocarburos ramificados
en el HC ramificado, la cadena de mayor numero de átomos de carbono es considerada como la cadena principal y las cadenas adicionales se consideran ramificaciones. en un hidrocarburo cíclico toda cadena adicional a este se considera una ramificación.
ejercicio 2
formulas y nomenclatura de HC
existen varias formas de representar las estructuraras de los HC y cada una tiene sus propias reglas de construcción. las mas comunes son: la desarrollada, la semidesarrollada, de esqueleto, de esferas y palos y condensada.
la estructura desarrollada de los HC muestra todos los enlaces que se establecen entre los átomos.
desarrollada
se presentan todos los átomos de hidrógeno, así como sus enlaces, en una estructura plana.
semidesarrollada
se agrupan los hidrógenos al átomo de carbono con el que se encuentran enlazados, esto se hace con cada átomo de carbono para estructuras relativamente cortas.
de esqueleto
consiste en trazar lineas en zag-zag, donde los vértices y los extremos representan átomos de carbono unidos mediante lineas sencillas, dobles o triples, y los hidrógenos no se representan.
de esferas y palos
en este modelo los átomos son esferas compactas que se unen mostrando el acomodamiento espacial mas probable de los átomos de carbono e hidrógeno.
condensada
en esta se agrupan todos los átomos de carbono e hidrógeno, es útil para ver la composición pero no la estructura.
nomenclatura de HC
el numero de átomos del carbono que contienen las moléculas de HC esta relacionado con su nombre, de acuerdo a la unión internacional de química pura y aplicada, de devén utilizar las raíces griegas para indicar el numero de átomos que forman una cadena o una ramificación.
para nombrar un HC lineal de cadena abierta
1.- se encuentra el numero de átomos de carbono y se elige la raíz griega correspondiente.
2.- se identifica el tipo de enlaces que hay; sencillo, doble o triple; para dar la terminación del nombre.
3.- si hay enlace doble o triple se enumeran los átomos de carbono asignándole la menos posición al enlace múltiple.
4.- se nombra el HC empezando por la posición del enlace doble o triple, y posteriormente se escribe el nombre de la cadena principal.
para nombrar un HC de cadena abierta ramificada.
1.- se cuenta el numero de átomos de la cadena mas larga y, en su caso, que contenga el enlace doble o triple, se enumeran lo átomos te carbono asignándole nombre a la cadena principal.
2.- se identifican las ramificaciones y el numero de átomos del carbono que las forman para asignarles nombre, se utilizan las mismas raíces griegas pero se les da terminación - il.
3.- se nombra la estructura enlistando las ramificaciones en orden alfabético indicando su posición, y posteriormente se nombre la cadena principal.
ejercicio 3
compuestos de carbono
el carbono puede formar una amplia gama de compuestos enlazándose con otros elementos ademas del hidrógeno; de esta forma es posible encontrarlo formando compuestos de oxigeno, nitrógeno o con azufre, o bien, con diferentes elementos a la ves.
la vitamina B1 tiene acción benéfica sobre el sistema nervioso y la actitud mental. favorece el crecimiento y ayuda a la digestión de carbohidratos y lipidos, entre otras funciones.
la estructura química de la vitamina B1 es la responsable de tales propiedades.
el ADN (ácido desoxirribonucleico) contiene la información genética. esta información es transmitida a las células que fabrican las proteínas a través de otra macromolecula, el ARN (ácido ribonucleico), que es muy semejante al ADN.
ejercicio 4
isomería
el carbono al unirse a otros átomos de carbono produce una gran variedad de compuestos. a partir de 4 átomos de carbono podemos encontrar dos o mas compuestos con la misma cantidad de átomos, en otras palabras, tienen la misma formula molecular o condensada, sin embargo, la distribución atómica de estos es diferente, es decir, sus estructuras no son iguales.
isomeria estructural
cadena
es la que presentan las sustancias cuyas formulas difieren únicamente en la disposición de los átomos de carbono C5H12
de posición
es la que presenta sustancias cuyas formulas estructurales difieren únicamente en la posición de su grupo funcional sobre el esqueleto de carbonos.
de función
es el que presenta sustancias con la misma formula molecular teniendo diferente grupo funcional.
ejercicio 5
así como las formas alotrópicas del carbono presentan diferentes propiedades, los isomeros también representan los diferentes propiedades debido a su estructura.
actividad final
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