Alquenos

Los alquenos u olefinas son hidrocarburos no saturados, contienen al menos un enlace covalente doble C=C en su conformación. Cuando existe un solo doble enlace su fórmula general es CnH2n. Estos compuestos se obtienen de la destilación fraccionada del petróleo.

El petróleo es una mezcla compleja, formada principalmente por hidrocarburos, como los alquenos.

Los alquenos son hidrocarburos alifáticos (de cadena abierta) al igual que los alcanos y alquinos. La forma de diferenciar estas tres clases de compuestos es identificar el tipo de enlaces que contiene la fórmula. Una regla mnemotécnica muy útil es la siguiente:

A     E     I     O     U

↓     ↓     ↓     ↓      ↓

1     2     3     4     5

ALCANO → 1era vocal → A  → enlace simple  C-C (1)

ALQUENO → 2da vocal → E → enlace doble C=C (2)

ALQUINO → 3era vocal → I  → enlace triple  C≡C (3)

En el caso particular de los alquenos, la insaturación se origina por el tipo de hibridación que presenta: sp2.

¿QUÉ ES LA HIBRIDACIÓN?

Cuando los orbitales de dos átomos interactúan puede producirse la hibridación, que es la formación de nuevos orbitales denominados híbridos. Cuando se habla de hibridación es importante tener en cuenta que:

  • La misma no ocurre con átomos aislados, dicho concepto permite explicar las particularidades del enlace covalente.
  • La hibridación requiere de la mezcla de orbitales atómicos no equivalentes, como por ejemplo s y p, que son dos tipos de orbitales puros.
Orbitales atómicos puros.
  • Este proceso necesita de un aporte de energía para ocurrir, pero la misma se recupera mediante la formación del enlace.
  • La cantidad de orbitales híbridos generados es igual al número de orbitales atómicos puros que intervienen.

hibridación SPo trigonal

A modo de ejemplo se analizará la hibridación en una molécula de eteno.

El eteno es el alqueno más simple, que contiene sólo dos átomos de carbono en su composición.

Cuando ocurre una hibridación sp2, se combina un orbital s y dos orbitales p, de allí se generan orbitales híbridos. Pero como los orbitales p son tres: px, py y pz, queda un orbital sin hibridar.

Estado fundamental del átomo de carbono

En el estado fundamental se ubican dos electrones de valencia en el orbital 2s y dos electrones en los orbitales 2px y 2py.

Promoción de un electrón

Mediante excitación energética un electrón del orbital 2s se ubica en el orbital 2pz.

Estado de hibridación sp2

De este modo se obtienen tres orbitales híbridos sp2.

Los orbitales híbridos sp2 van a estar orientados hacia los vértices de un triángulo equilátero, mientras que el electrón no hibridizado formará con otro electrón un enlace π que se sitúa sobre un enlace σ, de este modo se produce el enlace doble.

Molécula de eteno, también denominado etileno.
ENLACES σ Y π

Enlace σ (sigma): Es un enlace que concentra la densidad electrónica a lo largo de la línea que une los núcleos enlazados. En el caso del eteno, la superposición de los orbitales sp2 en los carbonos adyacentes produce un enlace σ.

Enlace π (pi): Es aquel que se origina por la superposición lateral de los orbitales p.

En el caso del eteno el enlace doble se compone de un enlace σ y un π.

NOMENCLATURA DE ALQUENOS

La nomenclatura de alquenos es similar a la de los alcanos, con la diferencia que, como existe uno o más enlaces dobles, se debe indicar la posición de los mismos. Se pueden formular mediante:

  • Fórmula molecular.
  • Fórmula semidesarrollada.
  • Fórmula desarrollada.
  • Fórmula taquigráfica.

Para nombrar alcanos, alquenos o alquinos se utiliza la tabla que permite indicar la cantidad de carbonos que contiene el compuesto.

Tabla 1.En el caso de los alquenos se utilizará la terminación eno.

ALQUENOS CON UN SOLO ENLACE DOBLE EN SU FÓRMULA

1- PENTENO

El penteno es un compuesto que se conforma por cinco carbonos, dado que el prefijo “pent” corresponde a 5 (Ver tabla 1).

En fórmula molecular se escribiría  C5H10

La fórmula general de los alquenos es CnH2n , siendo n la cantidad de carbonos.

La forma de aplicar la fórmula es la siguiente: CnH2n = C5H2.5 = C5H10

La fórmula molecular no indica en dónde se ubica el enlace doble, para ello se deben realizar las siguientes fórmulas:

Fórmula semidesarrollada

CH2=CH-CH2-CH2-CH3

       ↓

El enlace está en la primera ubicación, por ello el nombre del compuesto es 1-penteno.

 

Si el enlace estuviese en la segunda ubicación, el compuesto se denominaría 2-penteno:

CH3-CH=CH-CH2-CH3

En el caso de los pentenos no existe una tercera posición para ubicar el doble enlace, dado que se comienza a contar desde el extremo donde se encuentra más cerca el mismo, siendo:

1-penteno

CH2=CH-CH2-CH2-CH3    Doble enlace en primera posición contando de izquierda a derecha.

CH3-CH2-CH2-CH=CH3     Doble enlace en segunda posición contando de derecha a izquierda.

Fórmula desarrollada

Para comprender mejor por qué algunos carbonos están acompañados por un hidrógeno y otros por dos o tres, se escribe la fórmula desarrollada.

     1- penteno

Alrededor de cada C debe haber 4 enlaces, dada la valencia del carbono. Cuando se cuentan los enlaces entre H y C sumados a los enlaces C con C debe dar como resultado 4.

Por ejemplo, el carbono de la izquierda del 1-penteno tiene 4 líneas alrededor (4 enlaces), dos de ellos son uniones con H y las otras dos líneas es un enlace doble con otro carbono.

El carbono del extremo derecho, tiene tres enlaces con H y uno con otro C, en total son 4 enlaces.

Fórmula taquigráfica

En la fórmula taquigráfica o de esqueleto se simplifica la escritura, obteniendo una representación por medio de segmentos consecutivos.

      1-penteno

Para comprender esta representación se puede realizar la fórmula desarrollada de la siguiente forma.

Cada extremo de segmento representa un C y cantidad suficiente de H.

 

ALQUENOS CON DOS O MÁS ENLACES dobles EN SU FÓRMULA

Al igual que en los alquenos que poseen un solo enlace, se debe indicar la posición de los mismos y además es necesario tener en cuenta que hay que distinguir si el compuesto posee, dos, tres, cuatro o más dobles enlaces de acuerdo al siguiente cuadro:

Cantidad de dobles enlaces Se agrega 
2 di
3 tri
4 tetra

 

Para 5, 6, 7 enlaces y sucesivos se aplica el mismo criterio que para nombrar la cantidad de carbono en los compuestos: 5 (penta), 6(hexa), 7(hepta), etc.

Ejemplos:

EJEMPLO 1

1,3pentadieno

CH2=CH-CH=CH-CH3
      ↓    ↓   ↓     ↓
      1    2   3     4

El prefijo “penta” resulta de observar la tabla 1, luego de contar la cantidad de C que conforman la fórmula. El compuesto anterior posee dos enlaces dobles en las posiciones 1 y 3, por lo tanto se agrega “di” antes de la terminación “eno”.

 

EJEMPLO 2:

2,4,5 – octatrieno

CH3-CH=CH-CH=C=CH-CH2-CH3
     ↓    ↓    ↓   ↓   ↓    ↓     ↓
     1       3   4      6     7

El 2,4,5 – octatrieno posee tres dobles enlaces en las posiciones 2,4 y 5, por ello se agrega “tri” antes de la terminación “eno”. El prefijo octa se obtiene contando la cantidad de carbonos y observando la tabla 1.

A PRACTICAR LO APRENDIDO

  1. Formular los siguientes alquenos (fórmula semidesarrollada) :

a) 2- hexeno

b) 1-buteno

c) 1,3 – heptadieno

2.  Escribir los nombres de los compuestos:

a) CH3-CH=CH-CH3

b)  

b) CH2=C=CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3

RESPUESTAS

1.

a)  CH3-CH=CH-CH2-CH2-CH3

b) CH2=CH-CH2-CH3

c) CH2=CH-CH=CH-CH2-CH2-CH3

2.

a) 2- buteno

b) 2- penteno

c) 1,2- octadieno

¿Sabías qué...?
El eteno o etileno no se obtiene únicamente del petróleo, también se encuentra en las frutas, es una fitohormona que favorece la maduración de las mismas.

 

Alcanos

Los alcanos pertenecen a los hidrocarburos, es decir, compuestos formados fundamentalmente por hidrógeno y carbono. Entre los hidrocarburos se pueden distinguir dos grandes grupos: los alifáticos y los aromáticos. Los alcanos conforman el primero de ellos, y son los compuestos orgánicos más sencillos.

Los hidrocarburos se clasifican en alifáticos y aromáticos. La diferencia principal entre estas categorías es que los alifáticos se conforman por cadenas abiertas y los aromáticos por cadenas cerradas o ciclos. Por ejemplo:

Butano, hidrocarburo alifático (de cadena abierta)

CH3-CH2-CH2-CH

 

Ciclopentano, hidrocarburo aromático (de cadena cerrada)

Resultado de imagen para ciclopentano

 

Entre los alifáticos se pueden encontrar los alcanos, alquenos y alquinos. Éstos, a su vez, se diferencian entre sí mediante la forma que tienen de unirse, es decir,  por medio de los enlaces que los constituyen.

Alcanos: conformados por enlaces covalentes simples ( C-C ) de cadena abierta.

Alquenos: constituidos por enlaces covalentes dobles ( C=C ) de cadena abierta.

Alquinos: conformados por enlaces covalentes triples ( C≡C ) de cadena abierta.

ALCANOS

Los alcanos son considerados hidrocarburos saturados, ya que contienen únicamente enlaces simples en su estructura. Esta particularidad se debe a que los átomos de carbono que los conforman tienen una hibridación sp3, lo cual implica que contienen el numero máximo de átomos de hidrógeno que pueden unirse con los carbonos.

HIBRIDACIÓN SP3 

 

Para ejemplificar este tipo de hibridación es conveniente considerar la molécula del alcano más simple, el metano: CH4.

El C tiene 4 electrones de valencia, por lo tanto, se puede representar el diagrama orbital de la siguiente forma:

Como se puede observar, existen dos electrones desapareados en los orbitales 2p2, con lo cual se podrían formar sólo dos enlaces con el hidrógeno. lo que originaría la especie CH2.

Sin embargo, al excitar energéticamente a uno de los electrones del orbital sp2 se consigue obtener una especie más estable y la posibilidad de formar cuatro enlaces.

 

 De este modo se obtienen los orbitales híbridos:

 

 

GEOMETRÍA MOLECULAR DEL METANO

 

Molécula de metano.

La hibridación implica también una reestructuración en la geometría molecular, en consecuencia, los orbitales sp3 apuntan hacia los vértices de un tetraedro regular.

Todos los ángulos HCH miden 109,5°.

Este tipo de hibridación no ocurre únicamente con alcanos, por ejemplo puede darse también en el amoníaco (NH3).

 

¿Qué otros tipos de hibridación se conocen?

 

Además de la hibridación sp3, se pueden obtener la sp y la sp2. Pero éstas no corresponden a alcanos.

 

 

 

 

NOMENCLATURA DE ALCANOS

Existen varias formas de representar a este tipo de compuestos, pero sea cual fuese la fórmula (molecular, desarrollada, semidesarrollada o taquigráfica) lo primero que se debe hacer es contar la cantidad de carbonos de la cadena principal. Para ello es de gran utilidad la siguiente tabla:

N° de átomos de C prefijo
1 met-
2 et-
3 prop-
4 but-
5 pent-
6 hex-
7 hept-
8 oct-
9 non-
10 dec-

Tabla 1.

Fórmula desarrollada

Es aquella en la cual se pueden observar todos los átomos de la molécula con sus respectivos enlaces, por ejemplo:

Fórmulas desarrolladas de los alcanos más sencillos.

Fórmula semidesarrollada

La fórmula semidesarrollada de un compuesto facilita su escritura, es una forma abreviada de la forma desarrollada.

El siguiente compuesto se denomina butano porque contiene 4 carbonos (ver tabla 1). La formula semidesarrollada se escribe teniendo en cuenta cuántos hidrógenos se encuentran alrededor de cada carbono.

A modo de ejemplo, se verá el caso del butano.

En los carbonos de los extremos de la cadena se observan uniones con tres hidrógenos, mientras que en los demás sólo hay capacidad para dos hidrógenos. Por lo tanto, la fórmula semidesarrollada es la siguiente:

         CH3 CH2 CH2 CH3     

Formula molecular

Se conforma por símbolos químicos y subíndices que indican la cantidad total de cada uno de los elementos que constituyen el compuesto.

En los alcanos la fórmula general es Cn H2n+2, siendo n la cantidad total de carbonos existentes.

Por ejemplo, en el butano se encuentran 4 C, por lo tanto sería C4 H2.4+2= C4 H8+2 = C4H10

La fórmula molecular del butano contiene 4 carbonos y 10 hidrógenos.

Fórmula taquigráfica

También denominada “fórmula de esqueleto” representa un par de átomos de carbonos unidos y se considera que tiene la cantidad de hidrógenos suficientes para completar los cuatro enlaces de carbono. Cada segmento cuenta con carbonos en sus extremos.

Fórmula taquigráfica del butano.

NOMENCLATURA DE ALCANOS LINEALES

La forma más utilizada es la semidesarrollada, el siguiente ejemplo paso a paso será de utilidad para aprender a nombrar alcanos lineales.

Nombrar el siguiente hidrocarburo:

a)  CH– CH– CH– CH– CH3

Pasos a seguir:

  1. Contar la cantidad de átomos de C.

    CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3

       1         2         3        4         5

2. Buscar en la Tabla 1 el prefijo correspondiente.

4 but-
5 pent-
6 hex-

 

Como la cantidad de carbonos es de 5 átomos, el prefijo correspondiente es pent-

 

 

 

3. Se escribe el nombre iniciando con el prefijo que corresponde y finalizando de acuerdo a la cantidad de enlaces entre carbonos. En este caso son todos enlaces simples, por eso termina en “ano”.

 CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3        PENTANO

 

 

 

 

 

A PRACTICAR LO APRENDIDO

1. Nombrar los siguientes alcanos lineales:

  1. CH3 – CH2 – CH3
  2. CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3
  3. CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3

2. Escribir las fórmulas semidesarrolladas de los siguientes alcanos:

  1. etano
  2. hexano
  3. octano

RESPUESTAS:

1. a. propano; b. heptano; c. nonano

2. a. CH3 – CH3
b. CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3
c. CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3

Para aprender más puedes ingresar a la Enciclopedia de Química.

¿Sabías qué...?
Las sustancias orgánicas al descomponerse desprenden metano, conocido también como gas de los pantanos.

Concepto de Lewis

La principal dificultad de las definiciones de ácido y base de Brönsted y Lowry es que sólo pueden aplicarse a reacciones que implican la transferencia de un protón, por lo que para que una sustancia pueda actuar como un ácido en el sentido de la definición de Brönsted-Lowry debe contener en su molécula un átomo de hidrógeno ionizable.

Sin embargo, hay muchas reacciones en las que una sustancia que de acuerdo con la teoría de Brönsted-Lowry no sería un ácido se comporta realmente como tal en el sentido más clásico del término (el de formador de sales). Así, por ejemplo, en ausencia de disolvente y, por lo tanto, sin que exista transferencia de protones, el dióxido de carbono, CO2, reacciona con un óxido básico como el óxido de calcio, CaO, para formar una sal:

CaO + CO2 CaCO3

El problema estriba esencialmente en el injustificado papel especial que la teoría de Brönsted-Lowry otorga al protón. Para superar esta dificultad, Lewis propuso en 1923 un innovador concepto de ácido y base. El nuevo punto de vista no tuvo apenas eco en el mundo científico hasta que el propio Lewis volvió a presentar sus ideas más ampliamente desarrolladas en 1938. De acuerdo con esta teoría, un ácido es toda sustancia (molecular o iónica) que puede aceptar un par de electrones, y una base toda sustancia que puede ceder un par de electrones. En otras palabras, un ácido debe tener su octeto de electrones incompleto y una base debe poseer un par de electrones solitarios. Entonces, la unión de un ácido y una base corresponde a la formación de un enlace covalente dativo o coordinado.

El concepto de Lewis propuso corregir los errores de la teoría de Bronsted y Lowry.

El concepto de base propuesto por Lewis coincide esencialmente con el de Brönsted-Lowry, ya que para que una sustancia pueda aceptar un protón (es decir, comportarse como base en el sentido de Brönsted-Lowry) debe poseer un par de electrones no compartidos. Por ejemplo, la molécula de agua, H2O, y el ion cloruro, Cl-, que pueden aceptar un protón, tienen las siguientes estructuras electrónicas:

O sea, que poseen un par de electrones no compartidos que pueden emplear para aceptar un protón, formando, respectivamente, el ion H3O+ y la molécula HCl:

Evidentemente, tanto el agua como el ion cloruro pueden comportarse como bases de Lewis cediendo un par de electrones no compartidos a un ácido. Vemos, pues, que, respecto al concepto de base de la teoría de Brönsted-Lowry, el concepto propuesto por Lewis no amplía de forma significativa el número de compuestos que pueden ser considerados como bases.

Sin embargo, el caso es radicalmente distinto para el concepto de ácido. Para empezar, hay sustancias que son ácidos de acuerdo con la definición de Brönsted-Lowry y que no lo son en el sentido de Lewis. Por ejemplo, para Lewis el HCl no es realmente un ácido sino la combinación de un ácido (H+) y una base (Cl-); ya vimos que el ion Cl- es una base tanto según la definición de Brönsted-Lowry como de Lewis y ahora justificaremos que el ion H+ es un ácido en el sentido de Lewis mediante la reacción:

H+ + H2O H3O+

En la que el H+ acepta un par de electrones de la molécula de agua para formar un ion H3O+, comportándose, por lo tanto, como un ácido. También deben ser considerados como ácidos en el sentido de Lewis los cationes metálicos, que aceptan pares de electrones al hidratarse o solvatarse. Y, volviendo a la reacción que escribimos más arriba entre el dióxido de carbono y el óxido de calcio:

CaO + CO2 CaCO3

También aquí debemos considerar que el CO2 es un ácido en el sentido de Lewis, ya que en esta reacción el átomo de carbono del CO2 acepta en covalencia dativa un par de electrones cedidos por el átomo de oxígeno del CaO:

El modelo de Lewis se utiliza en química orgánica para explicar el comportamiento catalítico de algunos compuestos que son ácidos de Lewis, pero, en general, cuando se estudian reacciones que tienen lugar en disolución acuosa o simplemente que implican una transferencia de protones, la generalización propuesta por Lewis resulta innecesaria y los químicos razonan en estos casos a partir de los conceptos de Arrhenius o de Brönsted-Lowry.

Gilbert Newton Lewis (1875-1946) fue un reconocido fisicoquímico estadounidense.

Aplicaciones de diferentes tipos de compuestos orgánicos

El carbono es la figura principal en la química orgánica y su combinación con otros átomos es tan variada que permite la formación de compuestos muy diversos, los cuales son empleados por los seres humanos con la finalidad de producir diferentes productos.

Compuesto orgánico

Es aquel compuesto formado por enlaces del tipo carbono-carbono y carbono-hidrógeno. En algunas ocasiones este tipo de molécula puede contener átomos de oxígeno, nitrógeno, fósforo, nitrógeno y otros elementos como los halógenos. La mayoría de los compuestos orgánicos se produce de forma artificial, aunque existen algunos que se extraen naturalmente.

La disciplina que se encarga de estudiar los compuestos orgánicos o compuestos de carbono es la química orgánica. El carbono es un elemento muy particular porque puede formar más compuestos que el resto de los elementos, esto se debe a su capacidad de unirse entre sí para formar cadenas lineales y ramificadas.

Los átomos de carbono pueden formar cadenas y anillos muy estables, también pueden combinarse con una gran variedad de otros elementos.

Los hidrocarburos

Son compuestos orgánicos que se encuentran conformados solamente por átomos de carbono e hidrógeno. Presentan una especie de estructura principal o armazón de átomos de carbono a los que se encuentran enlazados los átomos de hidrógeno.

Tipos de hidrocarburos

Los hidrocarburos se clasifican en alifáticos (cuando se presentan en cadenas abiertas) y en aromáticos (conformados por hidrocarburos cíclicos).

  • Hidrocarburos alifáticos

Alcanos: contienen enlaces sencillos de carbono-carbono, por esta razón son los hidrocarburos más simples. Los cuatro primeros alcanos (metano, etano, propano y butano) se usan principalmente con fines de calefacción y para cocinar los alimentos. Los alcanos también se emplean como disolventes de sustancias no polares como las grasas.

El gas doméstico es una mezcla de alcanos que producen una reacción de combustión que libera calor y se usa principalmente para cocinar.

Alquenos: contienen al menos un doble enlace entre dos átomos de carbono y se los conoce también como olefinas. El etileno o eteno se emplea en la maduración de frutos verdes y también se usan con propósitos industriales para sintetizar otros compuestos como el cloruro de vinilo.

Los alquenos se emplean en la fabricación de los plásticos sintéticos y del caucho.

Alquinos: contienen por lo menos un triple enlace entre un par de átomos de carbono. Uno de los alquinos más usados es el acetileno o etino, que se emplea en la soldadura a gas como combustible y para la obtención de PVC (policloruro de vinilo).

Otro uso de los alquinos es en la fabricación de medicamentos antineoplásicos usados en las quimioterapias para tratar el cáncer.
  • Hidrocarburos aromáticos

Son compuestos orgánicos cíclicos (cadenas cerradas) y su nombre proviene de los intensos olores que tienen. A pesar de que muchos de los hidrocarburos aromáticos son cancerígenos y de alta toxicidad, sus aplicaciones son muy amplias, desde la fabricación de hormonas y vitaminas hasta la elaboración de tintes y perfumes.

El fenilo es un tipo de compuesto aromático usado en la elaboración de pantallas de cristal líquido y en los lentes de las cámaras de cine.

Hidrocarburos sustituidos

A partir de la sustitución de uno o varios átomos presentes en los hidrocarburos por otro átomo o grupo de átomos (grupo funcional) se pueden producir todos los compuestos orgánicos conocidos. De esta forma se puede obtener un aldehído si se sustituye en un alcano el átomo de hidrógeno enlazado al carbono terminal por un átomo de oxígeno. En estos casos se habla de hidrocarburos sustituidos.

Tipos de hidrocarburos sustituidos

De acuerdo al átomo o grupo funcional que se sustituya en el compuesto, se pueden clasificar en tres tipos de hidrocarburos sustituidos, de los cuales se señalan los compuestos representativos más comunes:

  • Oxigenados

Alcoholes: son alifáticos que presentan al menos un grupo hidroxilo (-OH) dentro de la cadena carbonada. Los alcoholes son usados principalmente en la industria como disolventes de pinturas, barnices y lacas. También se usan para fabricación de tintes, líquidos anticongelantes, plásticos y para sintetizar el formaldehído.

El alcohol isopropílico se usa como antiséptico tópico.

Fenoles: son compuestos aromáticos que contienen al grupo funcional hidroxilo (-OH). Los fenoles se emplean en la industria química y farmacéutica, como bactericida, fungicida y antiséptico.

Los fenoles participan en el proceso de fabricación de enjuagues bucales.

Éteres: Los éteres presentan la configuración R-O-R’ como grupo funcional, en donde los radicales pertenecen al grupo de los alquilos (alcano que ha perdido un átomo de hidrógeno) pueden ser iguales o distintos. Se usan como disolvente de sustancias orgánicas, en la fabricación de pegamentos y la producción de medicamentos.

Los éteres pueden usarse para elaborar venenos para ratas.

Aldehídos: son aquellos compuestos que presentan al grupo cabonilo (-C=O) unido a un extremo de la cadena carbonada. El principal uso de estos compuestos es para la fabricación de resinas, también son usados como somníferos. El etanal se usa como producto de partida para elaborar plásticos, lacas y pinturas.

Algunos aldehídos son empleados como conservantes de carnes y otros alimentos.

Cetonas: se forman al sustituir al menos un grupo CH2 en el interior de la cadena carbonada por el grupo carbonilo (-C=O). Estos compuestos se encuentran presentes en la naturaleza como en la testosterona y progesteronas, hormonas sexuales masculina y femenina respectivamente. Se usan principalmente como solventes en las formas de acetona y metil-etil-cetona.

La acetona es un tipo de cetona usado como disolvente.

Ésteres: están formados por los compuestos en los que un grupo funcional sustituye a uno o más átomos de hidrógenos en un ácido oxigenado, es decir, un ácido formado por un grupo OH- a partir del cual el átomo de hidrógeno se puede disociar como un ión de protón. Compuestos como el salicilato de metilo se usan en la fabricación de perfumes y de caramelos.

El benzoato de bencilo se usa en el tratamiento de la escabiosis.

Ácidos carboxílicos: son compuestos formados por uno o más grupos carboxilo (-COOH) y uno de sus representantes es el ácido etanoico o ácido acético que en estado diluido se emplea en el vinagre de uso doméstico. También se usan como solvente de lacas y resinas.

En la industria cervecera los ácidos carboxílicas se usan como conservante.
  • Nitrogenados

Aminas: son compuestos derivados del amoníaco (NH3) en los que uno o más átomos de hidrógeno unidos al átomo de nitrógeno son sustituidos por los grupos alquilo o arilo (derivado de un hidrocarburo aromático al que se le extrae un átomo de hidrógeno del anillo aromático). Las aminas se encuentran presentes en la naturaleza y participan en una serie de procesos bioquímicos. La dimetilamina se usa como inhibidor de la corrosión y como disolvente en la industria petrolera.

Algunas aminas como la dimetilamina se emplean en la elaboración de anestésicos como la estolvaína.

Amidas: son compuestos derivados de aminas y ácidos carboxílicos, en los cuales el grupo acilo (R-CO-) se encuentra unido al grupo amino (-NH2). Las amidas son usadas en la industria farmacéutica para la elaboración de anestésicos locales y en productos de uso común como en desodorantes.

Las amidas se encuentran presentes incluso en nuestro cuerpo en sustancias como la urea, un componente de la orina.
  • Halogenados

Haloalcanos: derivan de los alcanos y se producen por la sustitución de uno o más átomos de hidrógenos por átomos de elementos halógenos como el flúor, cloro, bromo y yodo. Los compuestos fluorados o clorados se emplean para la polimerización con la finalidad de obtener productos como al policloruro de vinilo y teflón.

Los clorofluorocarbonos (CFC) son aloalcanos que contienen cloro y flúor, son responsables de causar serios daños en la capa de ozono.

Tipos de compuestos orgánicos

Se le llama compuesto o molécula orgánica a las sustancias químicas que están compuestas por carbono y forman enlaces carbono-carbono-carbono-oxígeno. La principal característica de estos compuestos es que pueden ser combustibles.

Existen dos tipos o series de compuestos orgánicos: la serie acíclica, que comprende los compuestos cuyos carbonos están unidos formando cadenas abiertas, ramificadas o no, y la serie cíclica, que comprende los compuestos cuyos carbonos forman cadenas cerradas, anillos o ciclos. Los anillos formados exclusivamente por átomos de carbono se llaman homocíclicos o isocíclicos y, si contienen algún átomo de otro elemento, se llaman heterocíclicos. Entre los primeros, merece especial mención el anillo bencénico, que constituye el núcleo de los compuestos de la llamada serie armática.

Los compuestos acíclicos se denominan alifáticos debido a que los primeros compuestos de este tipo que se estudiaron fueron los ácidos grasos (del griego aliphos, grasa).

 

Todos los combustibles son compuestos orgánicos.

Los átomos de carbono se denominan primarios, secundarios, terciarios o cuaternarios según estén enlazados a uno, dos, tres o cuatro átomos de carbono.

En química orgánica existen varios agrupamientos de átomos a los que corresponden propiedades características. Estos agrupamientos se llaman grupos funcionales; y de los compuestos cuya molécula contiene un determinado grupo funcional se dice que pertenecen a la misma función química. Así, por ejemplo, un compuesto posee la función aldehído cuando en su molécula tiene el grupo funcional CHO. El resto de la molécula se denomina radical, y puede influir en la reactividad del grupo funcional.

No obstante, cuando se formulan reacciones de los grupos funcionales es frecuente representar el radical escribiendo simplemente R o Ar, según se trate de un radical hidrocarbonado o un radical aromático.

Finalmente, una misma molécula puede contener varias funciones de la misma clase (función múltiple) o bien diversas funciones de distinta clase (función mixta).

Los átomos de carbono se denominan primarios, secundarios, terciarios o cuaternarios según estén enlazados a uno, dos, tres o cuatro átomos de carbono.

Compuestos orgánicos

Seguramente has escuchado a alguien decir “somos química”, pues no hay nada más cierto que esta afirmación. Ya que a nivel molecular, el ser humano está constituido por diversos compuestos orgánicos, como: proteínas, carbohidratos, aminas y azúcares.

En la química orgánica existe una gran variedad de compuestos, formados en su mayoría por combinaciones de átomos de carbono. El carbono es un elemento químico capaz de formar enlaces fuertes con otros átomos de carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, entre otros.

La química orgánica es la rama de la química que estudia los compuestos de carbono.

Los compuestos de carbono hidrógeno, también conocidos como hidrocarburos están formados por átomos de carbono e hidrógeno unidos mediante enlaces covalentes simples o múltiples, estos últimos tienen gran influencia en el comportamiento químico de los hidrocarburos.Compuestos carbono hidrógeno

¿Qué es la cadena carbonada?

La cadena carbonada es la unión de varios átomos de carbono a través de enlaces sigma (σ) y pi (π), también se le denomina esqueleto carbonado.

De acuerdo a la estructura de su cadena carbonada, los hidrocarburos se clasifican de la siguiente manera:

Alifáticos acíclico: son aquellos compuestos formados por cadenas de carbono abiertas, las cuales pueden ser lineales o ramificadas.

 

Tipos de carbono
En el esqueleto carbonado de una molécula se distinguen varios tipos de carbono:

Carbono primario: enlazado a 1 átomo de carbono y 3 hidrógenos.

Carbono secundario: enlazado a 2 átomos de carbono y 2 hidrógenos.

Carbono terciario: enlazado a 3 átomos de carbono y 1 hidrógeno.

Carbono cuaternario: enlazado a 4 átomos de carbono.

Inténtalo en casa, ¿cuál de las siguientes opciones es la correcta?

  1. El 2,2,5-trimetilhexano tiene 5C 1rio, 2C 2rio, 2C 3rio y 1C 4rio
  2. El 2,2,5-trimetilhexano tiene 6C 1rio, 2C 2rio, 1C 3rio y 1C 4rio
  3. El 2,2,5-trimetilhexano tiene 5C 1rio, 3C 2rio, 1C 3rio y 1C 4rio
  4. El 2,2,5-trimetilhexano tiene 5C 1rio, 2C 2rio, 1C 3rio y 1C 4rio
 

 

 

  • Insaturados: compuestos de carbono hidrógeno que tienen enlaces simples y múltiples, se dividen en:
    • Alquenos: son aquellos que contienen un doble enlace (uno σ y otro π) en su cadena carbonada.
    • Alquinos: poseen un triple enlace (uno σ y dos π) en su cadena carbonada.

Las bolsas plásticas están hechas de polietileno [-(CH2-CH2)n-], un polímero formado a partir del eteno.
Alicíclicos: son los compuestos formados por cadenas de carbono cerradas, estas pueden tener ramificaciones.

  • Saturados: cadenas carbonadas cerradas formadas únicamente por enlaces simples (σ), se conocen como cicloalcanos.

  • Insaturados: cadenas carbonadas cerradas que tienen enlaces simples y múltiples, se clasifican en:
    • Cicloalquenos: son los que poseen dobles enlaces (uno σ y otro π) no alternados.
    • Cicloalquinos: constituidos por al menos un triple enlaces (uno σ y dos π).

Aromáticos: son los hidrocarburos que poseen enlaces π conjugados, cuya deslocalización de electrones π disminuye la energía electrónica de la molécula. Existen moléculas donde la deslocalización de electrones π aumenta la energía electrónica de la misma, estos compuestos se conocen como antiaromáticos.

Los hidrocarburos aromáticos se clasifican en:

Benceno y derivados, algunos ejemplos de este tipo de compuestos son:

¿Cómo saber si es aromático o antiaromático?

Para saber si un hidrocarburo con enlaces π conjugados es aromático o antiaromático se utiliza la Regla de Hückel, la cual nos indica que para que un compuesto sea considerado aromático el número de electrones π deslocalizados debe ser igual a 4N+2, en caso de ser igual a 4N se dice que la estructura es antiaromática.

3 enlace π 4 enlace π
Cada enlace tiene 2 electrones (e), entonces hay 6 e π Cada enlace tiene 2 electrones (e), entonces hay 8 e π
4N + 2 = 6 e π 4N = 8 e π
Se cumple para N igual 1, por lo cual es aromático. Se cumple para N igual 2, por lo cual es antiaromático.

Polinucleares, las cuales están constituidas por dos o más ciclos unidos entre sí, algunos de los compuestos más representativos de este grupo son:

El petróleo está constituido por una mezcla de diferentes hidrocarburos.

Compuestos carbono halógenos

Son aquellos compuestos que poseen al menos un enlace simple (σ) entre un átomo de carbono y un halógeno (-C-X, donde X = Cl, F, I, Br), se les denomina haluros. Entre los más representativos están:

Compuestos carbono oxígeno

Son los compuestos que tienen enlaces simples o múltiples entre un átomo de carbono y uno oxígeno. Entre los compuestos carbono oxígeno se encuentran:

  • Alcoholes: son lo compuestos que contienen en su estructura al menos un enlace C-OH.

Alcohol ≠ Fenol

Los fenoles son compuestos carbono oxígeno que poseen enlaces entre un átomo de carbono aromático y el oxígeno del grupo -OH. Las propiedades químicas de los fenoles son distintas a la de los alcoholes, por lo cual se les considera un tipo de compuesto o familia diferente.

 

 

 

Algunas sustancias como el vino contienen polifenoles, los cuales tienen una gran capacidad antioxidante.

  • Éteres: tienen un átomo de oxígeno enlazado a través de enlaces simples a dos átomos de carbono (R-O-R´).

  • Ácidos carboxílicos: poseen en su esqueleto carbonado la función –COOH.

  • Cetonas: tienen la siguiente forma R-CO-R, donde R puede ser un radical alifático, alicíclico o aromático.

  • Aldehídos: son los que contienen el grupo funcional –CHO.

  • Ésteres: son derivados de los ácidos carboxílicos, su grupo funcional es –COOR, donde R puede ser un radical alifático, alicíclico o aromático.

Algunos ésteres se emplean en la fabricación de fragancias o perfumes.

Compuestos carbono nitrógeno

Como su nombre lo indica, son los compuestos que contienen enlaces simples o múltiples entre un átomo de carbono y uno de nitrógeno. Entre los tipos de moléculas orgánicas con enlace C-N se encuentran:

  • Aminas: contienen enlaces simples carbono nitrógeno, pueden ser primarias (-NH2), secundarias (-NRH) o terciarias (-NR2)

  • Nitrilos: en su esqueleto carbonado tienen un enlace triple carbono nitrógeno (-C≡N).

A continuación un resumen de los grupos funcionales característicos de algunos compuestos carbono oxígeno:

Normas generales de nomenclatura orgánica

Para poder identificar los diferentes compuestos orgánicos que existen se aplican una serie de normas establecidas por la Unión Internacional para la Química Pura y Aplicada (IUPAC por sus siglas en inglés), dichas normas consisten en lo siguiente:

  1. Identificar según el orden de prioridad de los grupos funcionales el tipo de compuesto, para ello se emplea la siguiente tabla:
Orden de prioridad Grupo funcional

presente

Sufijo
1 Ácidos carboxílicos ico
2 Ésteres (y otros derivados de ácidos carboxílicos) ato
3 Nitrilos nitrilo
4 Aldehídos al
5 Cetonas ona
6 Alcoholes y fenoles ol
7 Aminas amina
8 Alquenos eno
9 Alquinos ino
10 Alcanos ano
  1. Seleccionar la cadena principal, la cual siempre es la más larga y la que contiene el grupo funcional de mayor prioridad.
  1. Enumerar la cadena principal, para ello se debe asigna la numeración más baja posible al grupo funcional de mayor prioridad y a los radicales e insaturaciones presentes.
  1. Identificar los radicales o sustituyentes presentes, se entiende por radicales todas aquellas ramificaciones que quedan unidas a la cadena.
  1. Se nombran los radicales por orden alfabético, en casos donde los sustituyentes se encuentran repetidos se utilizan prefijos de cantidad, por ejemplo: di = 2, tri = 3, tetra = 4, penta = 5, hexa = 6 y así sucesivamente.
  1. Por último se indica el nombre del compuesto en base al grupo funcional principal y al número de carbonos que forman la cadena principal, cada tipo de compuesto tiene una terminación o sufijo particular.
Reconociendo grupos funcionales
El anís estrellado debe su sabor a un compuesto químico denominado anetol, indica los grupos funcionales presentes en su estructura química:

¡Inténtalo en casa! , indica los grupos funcionales presentes en la estructura química del GABA y la aspirina.

Los compuestos de tipo orgánico se encuentran en diversos productos de nuestra vida cotidiana, algunos ejemplos se describen a continuación:

Compuestos orgánicos en la vida cotidiana
Uso cotidiano Estructura química Grupo funcional

El gas natural se emplea en las cocinas domésticas.

Propano

Alcano lineal

Las bolas de naftalina se emplean como insecticida.

Naftaleno

Aromático polinuclear

El ibuprofeno es un medicamento antiinflamatorio no esteroideo.

Ácido 2-(4-isobutilfenil)propanoico

Ácido carboxílico

Las bebidas alcohólicas como el vino contienen etanol.

Etanol

Alcohol

La canela debe su olor característico al cinamaldehído.

Cinamaldehído

Aldehído