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Introducción a la Química Orgánica

La química orgánica se centra en el estudio de los compuestos que contienen carbono y sus reacciones. Este campo es vital para entender la química relacionada con los seres vivos, ya que el carbono es el elemento esencial para la formación de moléculas biológicas.

Historia de la Química Orgánica

• J. Berzelius (1807): Clasificó las sustancias en orgánicas (provenientes de organismos vivos) e inorgánicas (de la materia mineral).

• Friedrich Wöhler (1828): Sintetizó la urea a partir del cianato de amonio, desafiando la idea de que los compuestos orgánicos solo podían provenir de seres vivos.

• Kekulé (1861): Definió la química orgánica como la “química de los compuestos del carbono”.

• Actualmente, la química orgánica estudia compuestos que además de carbono, pueden contener hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo y halógenos, con aproximadamente 24 millones de compuestos registrados y en constante aumento gracias a la síntesis de nuevos productos.

Estructura y Enlaces del Carbono

Propiedades del Carbono

• Electronegatividad Intermedia: Permite formar enlaces covalentes tanto con metales como con no metales.

• Cadenas de Carbono: Puede unirse consigo mismo formando cadenas y estructuras cíclicas.

• Dimensiones: Su pequeño tamaño facilita la formación de enlaces dobles y triples, lo que contribuye a la variedad estructural de los compuestos.

• Tetravalencia: El carbono puede formar cuatro enlaces, lo que le permite una gran versatilidad en su combinación con otros elementos.

Características de los Compuestos Orgánicos

• Solubilidad: Generalmente, son solubles en disolventes orgánicos (ej: acetona, benceno).

• Descomposición y Combustión: Estos compuestos tienden a descomponerse a temperaturas relativamente bajas y son combustibles.

• Velocidad de Reacción: Las reacciones orgánicas suelen ser lentas debido a su alta energía de activación, aunque pueden acelerarse mediante catalizadores.

Distribución de los Átomos en el Espacio

Hibridaciones del Carbono

• ** sp³:** Configuración tetraédrica, ángulos de 109.5°.

• ** sp²:** Configuración plana, típica en enlaces dobles (ej. alquenos).

• ** sp:** Configuración lineal, presente en enlaces triples (ej. alquinos).

Cadenas Carbonadas

Las cadenas de carbono pueden ser abiertas (lineales) o cerradas (cíclicas), y pueden tener ramificaciones. La disposición de los átomos está influenciada por la hibridación, permitiendo diferentes configuraciones.

Tipos de Carbono

• Carbonos primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios: Se clasifican según el número de enlaces que poseen con otros carbonos.

  • Vinílicos: Carbonos en múltiples enlaces.

  • Bencílicos: Carbonos que forman parte de estructuras aromáticas.

Representación de Moléculas Orgánicas

Existen diversos modelos para representar las moléculas orgánicas:

• Modelos moleculares con bolas y varillas.

• Fórmulas: Desde molecular hasta la estructural o Kekulé, dependiendo de la información que se quiere destacar.

Nomenclatura de Compuestos Orgánicos

Grupos Funcionales

Los compuestos orgánicos se clasifican y nombran según sus grupos funcionales, que determinan sus propiedades químicas:

• Funciones Hidrogenadas: Compuestos solo con C e H (ej: hidrocarburos).

• Funciones Oxigenadas: Compuestos que contienen O (ej: alcoholes, ácidos).

• Funciones Nitrogenadas: Compuestos que incluyen N (ej: aminas, amidas).

Sistema IUPAC

La nomenclatura se basa en criterios de jerarquía para asignar nombres a los compuestos:

1. Se identifica el grupo funcional más importante.

2. Se elige el hidrocarburo progenitor.

3. Se ordenan las substituciones y se utilizan localizadores y prefijos según sea necesario.

• Terminaciones como -oico para ácidos y -ol para alcoholes son ejemplos de cómo se atribuyen nombramientos a grupos.

Nomenclatura de Alcanos y Alquenos

Alcanos

Los alcanos son hidrocarburos saturados que se nombran en base a la cantidad de carbonos en la cadena (ej: metano, etano, propano, etc.).

Alquenos y Alquinos

Los alquenos y alquinos tienen dobles y triples enlaces, respectivamente, que alteran la forma y propiedades de los compuestos. La nomenclatura sigue criterios análogos a los de los alcanos, pero considera la posición de los enlaces insaturados.

Conclusión

La química orgánica es un aspecto fundamental de la química, y su estudio permite comprender una vasta gama de reacciones y compuestos que tienen una relevancia directa en la biología y en la industria química.