La química del carbono.

La química orgánica.A comienzos del siglo XIX, Berzelius comprueba unas propiedades comunes entre animales y vegetales y emplea el término de compuesto orgánico para designarlas. Los científicos de los siglos XVIII y XIX pensaban que las sustancias orgánicas solo podían ser fabricadas por los seres vivos, pues su síntesis requería una fuerza vital. Sin embargo, en 1828, Friedrich Wöhler sintetizó urea en el laboratorio, típico producto del metabolismo de los animales, utilizando solo sustancias inorgánicas. La obtención de productos orgánicos en laboratorio terminó con la vigencia de la teoría vitalista y dio paso a la química orgánica. En la actualidad, hay cerca de diez millones de compuestos considerados orgánicos frente a los cien mil inorgánicos.Características del átomo de carbono.La configuración electrónica del carbono es 1s2 2s2 2p2, lo que posibilita la formación de cuatro enlaces covalentes, que justifica la diversidad de compuestos existentes. Para evitar la repulsión electrónica, estos cuatro electrones tienden a colocarse lo más alejados entre sí, formándose así una geometría molecular tetraédrica con ángulos de enlace de 109,5º. Este tipo de enlace tiene libertad de giro alrededor del eje que los une. Además, los átomos de carbono pueden unirse consigo mismos mediante un doble enlace o un triple enlace. La presencia de estos dobles o triples enlaces en la cadena genera ángulos de 120º y 180º respectivamente. En estos enlaces no hay posibilidad de giro. El hecho de que el átomo de carbono sea pequeño favorece que esos enlaces sean energéticamente muy estables, lo que permite la formación de largas cadenas. Estas cadenas pueden ser abiertas (con más o menos ramificaciones) o cerradas, formando ciclos. Fórmula de los compuestos orgánicos. Modelos moleculares.En los compuestos del carbono, una misma fórmula molecular puede representar sustancias diferentes entre sí (isómeros). Por este motivo, para designar a los compuestos orgánicos, se suele distinguir entre los siguientes tipos de fórmulas: Fórmula empírica: Informa sobre la relación más sencilla que hay entre los átomos que forman la molécula (C3H6O2). Fórmula molecular: Indica el número exacto de los átomos que constituyen la molécula de esa sustancia (C3H6O2). Fórmula semidesarrollada: Se detallan algunos enlaces (CH3-CHOH-CHO) Fórmula desarrollada: Se indican todos los enlaces que forma la molécula. Fórmula espacial: Se representa la geometría espacial. Las líneas continuas representan los enlaces en el plano, las líneas gruesas, los enlaces que salen del papel y las líneas discontinuas los enlaces hacia el interior del papel. Modelos moleculares: Se usan ara visualizar mejor la disposición espacial. Grupos funcionales y series homólogas.Se denomina grupo funcional al átomo o grupo de átomos que aparecen en una molécula y que le confieren a esta unas propiedades características. Se denomina serie homóloga al conjunto de compuestos orgánicos que tienenel mismo grupo funcional y cuya cadena carbonada se va incrementando con grupos intermedios -CH2-.Propiedades generales. Pueden presentarse en estado sólido, líquido o gaseoso, dependiendo de la intensidad de las fuerzas intermoleculares. Se suelen disolver bien en disolvente orgánicos y mal en agua. No obstante, hay sustancias con grupos polares que se disuelven con facilidad en agua. Los enlaces covalentes están orientados espacialmente, de ahí que los compuestos del carbono tengan una estructura geométrica específica. La presencia de dobles y triples enlaces favorece la posibilidad de reacción de esas sustancias. Así, la reactividad química vendrá condicionada por las características específicas de los grupos funcionales. Se pueden descomponer con el calor a temperaturas relativamente bajas. Arden con mucha facilidad, siendo sus reacciones de combustión fuertemente exotérmicas. se necesita aportar mucha energía para romper los enlaces entre el carbono, de ahí que la mayor parte de los compuestos del carbono se pueden considerar estables. Principales funciones orgánicas.Hidrocarburos: Se dividen en alifáticos y aromáticos. Alifáticos: Pueden ser lineales (alcanos o parafinas, alquenos u olefinas y alquinos o acetilenos) o cíclicos (cicloalcanos, cicloalquenos o cicloalquinos). Aromáticos: Pueden ser monocíclicos o policíclicos.