Quimica Organica

La química orgánica constituye una de las principales ramas de la Química. debido al gran numero de compuestos que estudia. Los cuales tienen como elemento básico de su constitución molecular el átomo de carbono: de aquí se le llama con frecuencia Química del carbono.

El numero de compuestos en los que entra a formar parte el átomo de carbono es casi innumerable, y cada año se descubren varios miles mas. Pensemos en la gran cantidad que existe de proteínas, hormonas, vitaminas, plásticos, antibióticos, perfumes, detergentes, etc.. y nos daremos cuenta de que el átomo de carbono es un átomo singular: que puede formar cadenas y combinarse fácilmente con un numero reducido de átomos, como son el hidrógeno, el oxigeno, el nitrógeno, los halogenos y unos pocos mas.

Desarrollo de la Química Orgánica

Algunos de los productos orgánicos que hoy manejamos se conocían en la antigüedad; los fenicios y egipcios extraían colorantes de plantas y moluscos(purpura) y ciertas sustancias medicinales. También conocían la conversión de la grasa animal en jabón y obtenían alcohol por fermentación de azucares.

Hasta que en 1828, el químico alemán Fiedrich Wohler, logro sintetizar la urea a partir de materiales inorgánicos, se creía que los compuestos orgánicos solo podían producirse por la acción de una "fuerza vital" que únicamente poseían los seres vivos. A partir de entonces se han sintetizado cientos de miles de compuestos orgánicos. Kekule, Le Bel, Van't Hoff y otros, entre 1850 y 1872, han desarrollado el concepto de enlace químico logrando representar las estructuras tridimensionales de las moléculas. En la actualidad se conocen varios millones de compuestos orgánicos diferentes y el ritmo de crecimiento es de mas de cincuenta mil nuevos compuestos por año.

¿Cual es la causa de tal abundancia de compuestos del carbono?

Se debe a la peculiar configuración electrónica del átomo de carbono y a la gran estabilidad de los enlaces covalentes que forma.

El Átomo de Carbono

La estructura electrónica del átomo de carbono es 1s2 2s2 2p2. De los seis electrones que posee, solo los cuatro mas externos son los que interesan desde el punto de vista reactivo. El carbono tiende a adquirir estructura estable de gas noble(Neón) por compartimento de sus electrones mas externos con los de otros átomos. Por lo cual, en los compuestos orgánicos el carbono es siempre tetravalente.

La unión que se da entre dos átomos de carbono puede ser de tres tipos:

• Enlace sencillo: se comparte un solo par de electrones
• Enlace doble: Se comparten dos pares de electrones
• Enlace triple: Se comparten tres pares de electrones

Formulas De Compuestos Orgánicos

• Formula Empírica o Molecular: Expresa los elementos que constituyen la molécula y el numero de cada uno de ellos Ej:

C4H8       C2H6O 

• Formula Semidesarrollada: en ella, ademas, aparecen agrupados los átomos que están unidos a un mismo átomo de carbono de la cadena Ej:

CH2=CH-CH2-CH3     CH3-CH2OH

• Formula Desarrollada: Se expresa en ella como están unidos entre si los átomos que constituyen la molécula Ej:

• Formula Estructural: Se recurre en ella a  "modelos especiales" que sirven para construir las moléculas, observa su distribución espacial, ver la geometría de los enlaces, etc. Esta formula de la forma real de la molécula.

Nota:Las formulas semidesarrolladas son las que se utilizan con mas frecuencia

Nomenclatura de la Química Orgánica 

Las normas vigentes en la actualidad para nombrar los compuestos orgánicos son las dados por IUPAC (International Union of Pure and Appliedd Chemistry) en 1969 y publicadas en 1971, Son el resultado de la sistematización acordada por convenio, y a veces surgen problemas. Hay ocasiones en que son mas frecuentes nombres tradicionales consagrados por el uso, para algunos compuestos.

Clasificación de los compuestos orgánicos

Hidrocarburos

Según el tipo de enlace carbono-carbono:

-Alcanos(Parafinas

-Alquenos (olefinas)

-Alquinos (acetilenos)

Según el tipo de cadena:

-Lineales

-Ramificados

-Cíclicos

Hidrocarburos aromáticos (cíclicos con dobles enlaces alternados)

-Monocíclicos

-Policíclicos condensados

Derivados Halogenados

    R-X (X=F, Cl, Br, I)

Compuestos Oxigenados

-Alcoholes             R-OH

-Fenoles                Ar-OH

-Éteres                  R-O-R

-Aldehídos             R-C

-Cetonas

-Ácidos carboxilicos

-Esteres (y sales)

Compuestos Nitrogenados

-Aminas                 R-NH2

-Amidas

-Nitrilos 

-Nitro-compuestos R-NO2

Tabla de Funciones Orgánicas

Hidrocarburos.Generalidades

Son compuestos constituidos exclusivamente por carbono y hidrógenos atendidos por estructuras de cadenas carbonadas, pueden ser:

a.Aclicos: Son hidrocarburos de cadenas abiertas

Existen 2 tipos de cadenas abiertas

-Cadenas Lineales: Los átomos de carbono pueden escribirse en linea recta

Ej:                CH3-CH2-CH2-CH3 Butano

-Cadenas Ramificadas: Están constituidas por 2 o mas cadenas lineales enlazadas. La cadena lineal mas larga se denomina cadena principal la cadena que se enlaza con esa se llama "Ramificaciones"

Ej. 

      3-Etil-2-metilpropano

b. Cíclico: Son hidrocarburos de cadenas cerradas, formadas al unirse átomos terminales de una cadena lineal. Las cadenas carbonadas cerradas reciben el nombre de cíclicos.

Ej: Ciclobutano

Existe un tipo muy especial de hidrocarburo cíclico son los hidrocarburos aromáticos, llamados así porque muchos de ellos tienen olores fuertes. Presentan un anillo o cíclico con enlace sencillo y dobles alternos(Enlaces Conjugados) lo que confiere al compuesto una gran estabilidad el hidrocarburo aromático por excelencia es el benceno:

Hidrocarburos Saturados, Parafinaso o Alcanos.

Se llaman hidrocarburos saturados o "alcanos" los compuestos formados por carbono e hidrógeno, que son de cadena abierta y tienen solo enlaces simples.

Alcanos de Cadena Lineal:
Su formula empírica general es CnH2N+2, siendo N el numero de átomos de carbono. Forman series homologas. Se llama así a un conjunto de compuestos con propiedades químicas similares y que se diferencian en el numero de átomos de carbono de la cadena.
Para nombrar estos compuestos se usa un prefijo, que indica el numero de átomos de carbono que tiene, y la terminación -ano, que es general para todos los hidrocarburos saturados. Los prefijos para los 4 primeros términos de la serie son: met-(! C). et-(2C), prop-(3C) y but (4C). Para el resto, el prefijo es el correspondiente numeral griego: pent-,hex-.hept-,oct-,non-, etc Ejemplos:

CH4     CH4 (metano)
C2H6    Ch3-Ch3(etano)
C3H8   CH3-CH2-CH3(propano)

Radicales Univalentes de los hidrocarburos lineales saturados.

Antes de formular los hidrocarburos ramificados, es necesario estudiar los "radicales". Los radicales son grupos de átomos que se obtienen por perdida de un átomo de hidrógeno de un hidrocarburo. Los radicales que se obtienen quitando un hidrógeno terminal a un hidrocarburo saturado se nombran sustituyendo la terminación -ano por -il o -ilo. Ejemplos:

Molécula                                   Radical                                         Nombre del radical
CH4                                       CH3-                                            Metil o metilo
Ch3.Ch3                                 CH3-CH2-                                   Etil o etilo
CH3-CH2-CH3                        CH3-CH2-CH2-                         Propil o propilo
CH3-CH2-CH2-CH3                CH3-CH2-CH2-CH2-                Butil o butilo
CH3-CH2-CH2-CH2-CH3        CH3-CH2-CH2-CH2.CH2-       Pentil o pentilo

Y así sucesivamente.
Pueden existes radicales ramificados. Para nombrarlos se considera que hay grupos metilo unidos a una cadena radical mas larga. Se indica el carbono al que esta unido el grupo metilo, por un numero "Localizador" que se obtiene numerando la cadena, asignando el 1 al carbono que ha perdido el átomo de hidrógeno. Dicho numero localizador se escribe delante del nombre del radical, separado de el por un guion.
Ejemplo:

Existen algunos radicales con nombres tradicionales muy usados, admitidos por la IUPAC. son:
                              isobutilo (2-metilpropilo)
                               neopentilo (2,2-dimetilpropilo)
          sec-butilo (1-metilbutilo)

       





    terc-pentilo (1,1-dimetilpropilo)

Alcanos de cadena ramificada

Para nombrar estos hidrocarburos se procede de la siguiente manera:

• Se elige como cadena principal la cadena linea que tenga mayor numero de atomos de carbono
• se enumera la cadena elegida de un extremo a otro, de tal forma que se asignen los nuemros mas bajos a los carbonos que poseen ramificaciones
• se nombran los radicales por orden alfabético precedidos de su numero localizador, y se acaba con el nombre de la cadena principal acabano en -ano.

Ejemplos:

Hidrocarburos con dobles enlaces, olefinas o alquenos

Son hidrocarburos que presentan uno o mas dobles enlaces entre los atomos de carbono. La formula general, para compuestos con un solo doble enlace, es CnH2n
Ejemplo: CH2=Ch-CH2-CH3

Alquenos con un solo enlace doble.
se nombran con las siguientes normas:

• Se elige la cadena mas larga que contiene el doble enlace y se sustituye la terminación -ano del alcano correspondiente, por -eno
• Se numera la cadena a partir del extremo mas cercano al doble enlace. El localizaodr de este es el menor de los dos números de los carbonos que lo soportan.
• La posición del doble enlace se indica mediante el numero localizador, que se coloca delante del nombre. Ejemplos:

CH3-CH=CH-CH2-CH3  2-penteno

• Si es ramificado, se toma como cadena principal la mas larga de las que contienen el doble enlace. Se numera de forma que al doble enlace le corresponda el localizador mas bajo posible. Los radicales se nombran como en los alcanos.

Actividad

1. Observa las siguientes imágenes y luego responde:




a.Clasificar en sustancias puras o mezclas
b. Clasificar la o las mezclas identificadas en homogénea o heterogénea
c. Nombrar al menos 3 ejemplos de sustancias puras que vemos en la cotidianidad

Plata:
Sustancia Pura
Ya que esta contiene todas sus moléculas iguales y no esta combinado con ningún otro compuesto.


Perfume:
Mezcla:
Ya que esta es una combinación de variados compuestos químicos
Homogénea, porque no podemos distinguir los compuestos

Sal de mesa:
Mezcla:
La sal de mesa esta mezclada con Yodo es sal de mesa yodada así que no es una sustancia pura.
Homogénea, ya que no podemos distinguir los elementos que contiene

 C. El Cobre, ya que este es utilizado generalmente para la conductividad eléctrica 
     El Hierro, este lo utilizamos generalmente en todos los dispositivos electrónicos con uso cotidiano 
     El agua, es una sustancia pura y es la que mas uso cotidiano tiene


2. Clasificar en homogeneas o heterogeneas las siguientes mezclas:


            Agua y Aceite                                Agua y Sal                                   Agua y Arena

              Heterogénea                                  Homogénea                              Heterogénea Las sustancias Heterogéneas son aquellas que podemos distinguir en una mezcla a diferencia de las Homogéneas que se disuelven y no podemos observar los diferentes compuestos que encontramos en una mezcla.

3.Relacionar términos con su definición correspondiente:

a. Sustancias Pura
b. Elemento

c. Compuesto
d. Mezcla
e. Mezcla Homogénea
f. Mezcla Heterogénea

a. Sustancia Pura	c	Sustancia constituida por dos o mas elementos unidos químicamente en proporciones definidas
b. Elemento	d	Materia que tiene dos o mas sustancias que pueden encontrarse en cantidad variable.
c. Compuesto	b	Materia que tiene composición fija y propiedad bien definida.
e.Mezcla	a	Materia que presenta una propiedad uniforme y la misma composición dentro de la muestra.
f. Mezcla Homogénea	f	Sustancia que puede separarse por métodos químicos en entidades mas simples.
g. Mezcla Heterogénea	e	Materia que presenta dos o mas fases físicamente distintas.

1. un grupo de estudiantes prepararon caramelo casero ., primero mezclaron azúcar y agua dentro de una olla .luego calentaron las mezclas tal como sebe en los cuadros de la fotos .





a) cual de las siguientes sustancias se comporta como soluto y cual disolvente en las primeras etapas del proceso?
b) como clasificarías el caramelo como mezcla o sustancia pura? justifica
c) cual es el principal factor que actúa en el proceso de preparación del caramelo ¡? fundamenta


Solución:
a) se comporta como soluto el azúcar y como disolvente el agua

b) Es una mezcla ya que esta compuesto por mas de dos componentes
c) El factor principal que actúa en esta mezcla es la temperatura ya que esta es la que hace combinar estos compuestos


2.un químico realizo tres ensayos en su laboratorio. Para ello utilizo agua destilada y cloruro de sodio (sal). El primer ensayo utilizo calentó 600 ml de agua en un vaso de precipitado y registro la temperatura cada 4 minutos. En el segundo ensayo disolvió 50 gr de sal en 550 ml de agua y, del mismo modo calentó la mezcla. Finalmente, en la tercera repitió el mismo procedimiento calentó una mezcla de 100 gramos de sal en 500 ml de agua. Los valores de la temperatura medidos en cada ensayo se resume en la siguiente tabla.

	Ensayo 1	Ensayo 2	Ensayo 3
Tiempo (min)	Temperatura (ºC)	Temperatura 2 (ºC)	Temperatura 3(ºC)
0	16.5	16.5	16.5
4	18.0	56.5	93.6
8	78.0	73.7	102.6
12	99.8	102.9	103.4

a. En cual de los ensayos se utilizo una sustancia pura? Fundamenta tu respuesta.

b. Que cambios presenta el agua a medida que aumenta la cantidad de sal disuelta?

c, Por que en los ensayos 2 y 3, a los doce minutos, las temperaturas alcanzan valores superiores al punto de ebullición del agua?

Respuestas

a) El primer ensayo por que el agua en si no es una sustancia pura por que esta contiene sales y minerales pero al destilarla empieza a purificarse
b) los cambios que presenta es que al disolver sal en las cantidades de agua es mayor el punto de ebullición
c) por que la sal disuelta retarda este componente