Subproceso #2

EL ATOMO DE CARBONO

Actividad #1: Visita la página siguiente y obtén la configuración electrónica del carbono
La configuración electrónica del carbono:
1s22s22px12px12pz
Dada la poca diferencia de energía entre los orbitales 2s y los 2p es fácil proporcionar su electrón 2s a un orbital 2p, obteniendo la configuración:
1s2h12h12h12h1
El átomo de carbono tiene la siguiente configuración electrónica en estado basal:
C z=6 1s² 2s² 2px¹ 2py¹ 2pzº
En esta configuración se observa que hay dos orbitales externos

Actividad #2 :¿Cuántos enlaces puede formar el carbono? ¿De qué tipo?
Mientras que sólo hay alrededor de 118 elementos catalogados en la tabla periódica, obviamente hay más substancias en la naturaleza que los 118 elementos puros. Esto es porque los átomos pueden reaccionar unos con otros para formar nuevas substancias denominadas compuestos. Un compuesto se forma cuando dos o más átomos se enlazan químicamente. El compuesto que resulta de este enlace es químicamente y físicamente único y diferente de sus átomos originarios.
Miremos un ejemplo. El elemento sodio es un metal de color plateado que reacciona tan violentamente con el agua que produce llamas cuando el sodio se moja. El elemento cloro es un gas de color verdoso que es tan venenoso que fue usado como un arma en la Primera Guerra Mundial. Cuando estos químicos se enlazan, estas dos peligrosas substancias forman un compuesto, el cloruro de sodio. ¡Este es un compuesto tan inofensivo que no comemos todos los días - la sal de mesa común!
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Metal de sodio Gas de Cloro sal de mesa
En 1916, el químico americano Gilbert Newton Lewis propusó que los enlaces químicos se formaban entre los átomos porque los electrones de los átomos interactuaban entre ellos. Lewis había observado que muchos elementos eran más estables cuando ellos contenían ocho electrones en su envoltura de valencia. El sugirió que los átomos con menos de ocho valencias de electrones se enlazaban para compartir electrones y completar sus envolturas de valencia.
Mientras que algunas de las predicciones de Lewis han sido desde entonces probadas como incorrectas (el sugirió que los electrones ocupaban orbitas en forma de cubos), su trabajo estableció la base de lo que se conoce hoy en día sobre los enlaces químicos. Sabemos que hay dos principales tipos de enlaces químicos, iónicos y - enlaces covalentes.
El carbono 4 enlaces simples, o 2 dobles.
El hidrogeno solo uno(solo tiene un electron para compartir)
El Oxigeno puede hacer varias cosas:
Formar enlaces simples(2 como en el agua, 3 como en el cation hidronio...), tambien puede formar dobles enlaces como en el CO2...
ten en cuenta que el numero de enlaces depende solo del numero de electrones, en el hidrogeno solo hay un electron, entonces solo forma un enlace, el carbono tiene 4 electrones entonces forma 4 enlaces y el oxigeno tiene 6, pero rara vez los emplea todos, por lo general deja algun par desapareado


Actividad # 3 : Ahora vas a ver en tres dimensiones las moléculas de metano, eteno y etino como representación de los enlaces simple, doble y triple. Para una mejor visualización lee este documento.






Actividad 4: Una vez determinada cómo se enlaza el carbono para formar compuestos orgánicos nos preguntamos, ¿cuáles son las características o propiedades de los compuestos orgánicos?

Las propiedades de los compuestos orgánicos refiriéndose a las características de cada grupo funcional.
Los compuestos orgánicos que poseen un mismo grupo funcional y que difieren sólo en un número entero de grupos metileno, -CH2-, se clasifican como miembros de una misma serie homóloga y se pueden representar por una fórmula molecular general. La progresiva introducción de grupos metileno en los miembros de una serie homóloga produce una suave variación de las propiedades determinadas por el grupo funcional.

Actividad 5: ¿Cómo se representan los compuestos orgánicos? ¿Qué tipo de fórmulas se utilizan?

La fórmula química es la forma escrita de una molécula. Debe proporcionar, como mínimo, dos informaciones importantes: qué elementos forman el compuesto y en qué proporción se encuentran dichos elementos en el mismo.
La fórmula puede ser:
Empírica:
Es la fórmula más simple posible. Indica qué elementos forman la molécula y en qué proporción están. Es la fórmula que se obtiene a partir de la composición centesimal de un compuesto. Por ejemplo, si tenemos un hidrocarburo (formado por H y C) podemos combustionarlo en presencia de oxígeno, y a partir del CO2 y H2O que se forman determinar la cantidad de C e H que contiene. Bastará calcular los moles de C e H, y dividir estas dos cantidades por el valor más pequeño determinando la proporción de los átomos en el compuesto, es decir, su fórmula empírica.
Ejemplo : CH, compuesto formado por carbono e hidrógeno, en la proporción: 1 a 1.
Molecular:
Indica el número total de átomos de cada elemento en la molécula. Para conocer la fórmula molecular a partir de la empírica es preciso conocer la masa molecular del compuesto. A partir de las propiedades coligativas, como presión osmótica, descenso crioscópico o aumento ebulloscópico, podemos determinar la masa molecular, y a partir de ésta la fórmula molecular con una simple proporción.
Hay tres formas distintas de escribir una fórmula molecular:
Condensada Expresa el tipo y número de átomos de la molécula. Pero no informa de los enlaces que presenta la misma. Ejemplo : C6H6 compuesto formado por seis átomos de carbono y seis átomos de hidrógeno.
Semidesarrollada En ella se representa sólo los enlaces carbono-carbono. Ejemplo: HC º CH presenta un enlace triple carbono-carbono.
Desarrollada o Estructural Se representan todos los enlaces de la molécula. Ejemplo: H - C º C - H En la mayor parte de los casos bastará con la fórmula semidesarrollada.
Geométricas:
Abrevian la escritura e indican la distribución de los átomos en el plano o en el espacio.
Planas
en lugar de CH3 - CH2 - CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH3
Tridimensionales
Las cuñas y líneas discontinuas pretenden ayudar a dar perspectiva a la molécula. COOH y H están en el plano. OH está detrás del plano. CH3 está delante del plano.


Cadena carbonada
Es la secuencia de átomos de carbono, unidos entre sí, que forman el esqueleto de la molécula orgánica.
Hayi diferentes tipos de cadena, según sea a su forma:
Abierta o acíclica: Los átomos de carbono extremos no están unidos entre sí. No forman anillos o ciclos.
Puede ser:
Lineal No llevan ningún tipo de substitución. Los átomos de carbono pueden escribirse en línea recta. Aunque también se poden escribir retorcidas para ocupar menor espacio. Es importante saber ver que aunque esté torcida es una cadena lineal.
Ramificada De alguno de los carbonos de la cadena lineal sale otra o otras cadenas secundarias o ramas.
Cerrada o cíclica: El último carbono de la cadena se une al primero, formando un ciclo o anillo.
Hay varios tipos:
Homocíclica Los átomos del ciclo son átomos de carbono.
Heterocíclica Algún átomo de carbono del ciclo fue substituido por otro átomo, por ejemplo N, S, O, etc.
Monocíclica Sólo hay un ciclo.
Policíclica Hay varios ciclos unidos.


Clases de átomos de carbono

Primario Un carbono es primario si está unido sólo a un átomo de carbono.
Los dos átomos de carbono son primarios
Secundario Si está unido a dos átomos de carbono.
El átomo de carbono central es secundario.
Terciario Si está unido a tres átomos de carbono.
El átomo de carbono (3) es terciario.
Cuaternario Si está unido a cuatro átomos de carbono.
El átomo de carbono (3) es cuaternario.


Isómeros
Se llaman isómeros a dos o más compuestos diferentes que tienen la misma fórmula molecular, pero diferente fórmula estructural, y diferentes propiedades físicas o químicas.
Estructural:
Los isómeros se diferencian por el orden en que están enlazados los átomos en la molécula.
Isomería de cadena: Distinta colocación de algunos átomos en la cadena.
Isomería de posición: Distinta posición del grupo funcional.
Isomería de función: Distinto grupo funcional.
Estereoisomería:
Los isómeros se diferencian por la disposición tridimensional de los átomos en la molécula.
Isomería geométrica o cis-trans:propia de los compuestos con dobles enlaces.
Isomería óptica: propia de compuestos con carbonos asimétricos, es decir, con los cuatro substituyentes diferentes.


Función química y grupo funcional
Se llama función química a cada grupo de compuestos con propiedades y comportamientos químicos característicos.
Cada función se caracteriza por poseer un agregado, de uno o varios átomos, al que se denomina grupo funcional.
Las funciones químicas que vamos a formular, con sus grupos funcionales, están en la siguiente tabla.


Nomenclatura
Es el conjunto de reglas que permiten asignar, unívocamente, un nombre a cada compuesto químico.
Nomenclatura sistemática
Es la que se ajusta a un sistema prefijado.
Se deben seguir los convenios establecidos por la I.U.P.A.C. (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada).
Nomenclatura tradicional
Arraigada en el lenguaje químico convencional, aún que no sigue unas normas prefijadas.
Muchos de estos nombres tradicionales están aceptados por la IUPAC.
Ejemplos Nombre sistemático Nombre tradicional
eteno etileno
etino acetileno
triclorometano cloroformo
ácido etanodioico ácido oxálico
metilbenceno tolueno