Química orgánica

La Química orgánica se enfoca en el estudio del carbono, sus compuestos y reacciones, y abarca una amplia variedad de sustancias que incluyen medicamentos, vitaminas, plásticos, fibras sintéticas y naturales, hidratos de carbono, proteínas y grasas, entre otras moléculas orgánicas. Los químicos orgánicos se encargan de analizar la estructura molecular de estos compuestos, investigar sus reacciones y desarrollar métodos para la síntesis de compuestos orgánicos.

 

Introducción

Durante el siglo XX, la Química orgánica ha tenido un gran impacto en la vida moderna al perfeccionar materiales naturales y sintetizar una amplia variedad de sustancias, tanto naturales como artificiales. Estos compuestos han sido cruciales para mejorar la salud, aumentar el bienestar y aumentar la utilidad de una gran cantidad de productos utilizados en la actualidad.

Quimica organica

 

Se suele asociar el inicio de la Química orgánica con el descubrimiento realizado en 1828 por el químico alemán Friedrich Wöhler. Este científico logró sintetizar urea, una sustancia orgánica presente en la orina de muchos animales, a partir del compuesto inorgánico cianato de amonio. Antes de este hallazgo, los químicos creían que la síntesis de sustancias orgánicas solo podía ser realizada por organismos vivos a través de lo que denominaban "fuerza vital". El experimento de Wöhler logró derribar la barrera existente entre las sustancias orgánicas e inorgánicas.

En la actualidad, la Química orgánica se define como la rama de la química que se dedica al estudio de los compuestos que contienen carbono, aunque también pueden contener otros elementos como hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y halógenos. Debido a la presencia del carbono en la gran mayoría de estas moléculas, esta rama de la química también es conocida como química del carbono. Los químicos modernos utilizan esta definición para distinguir los compuestos orgánicos de los inorgánicos, que no contienen carbono.

La fórmula molecular de un compuesto es la representación química que indica la cantidad y tipo de átomos que forman una molécula de esa sustancia. La fructosa, también conocida como azúcar de uva, tiene una fórmula molecular de C6H12O6, lo que significa que cada molécula contiene 6 átomos de carbono, 12 átomos de hidrógeno y 6 átomos de oxígeno. Debido a que existen al menos 15 compuestos diferentes con la misma fórmula molecular, los químicos utilizan una fórmula estructural para mostrar la distribución espacial de los átomos y poder distinguir una molécula de otra.

 

Aunque un análisis que proporcione los porcentajes de carbono, hidrógeno y oxígeno puede ser útil para determinar la composición de un compuesto, en algunos casos no es suficiente para distinguir entre moléculas con la misma proporción de elementos. Por ejemplo, la fructosa y la ribosa son dos azúcares que tienen la misma proporción de carbono, hidrógeno y oxígeno (C6H12O6 y C5H10O5 respectivamente). Incluso con este análisis, es imposible distinguir entre estas dos moléculas. Para diferenciarlas, es necesario utilizar otros métodos analíticos, como la espectroscopía o la cromatografía.

Los enlaces químicos son las fuerzas que mantienen unidos a los átomos en una molécula. El carbono tiene una capacidad única para formar enlaces covalentes con otros átomos de carbono en largas cadenas y ciclos, lo que lo diferencia de otros elementos. Esta propiedad permite que el carbono forme cadenas con más de ocho átomos, algo que no se ha observado en otros elementos. Además, el carbono tiene la capacidad de formar hasta cuatro enlaces con otros átomos, lo que explica la gran variedad de compuestos que se conocen. De hecho, se estima que alrededor del 80% de los 5 millones de compuestos químicos registrados a principios de la década de 1980 contienen carbono.

Formulas y enlaces químicos

La fórmula molecular de un compuesto proporciona información sobre los átomos presentes en una molécula de esa sustancia, incluyendo el número y el tipo de átomos. Por ejemplo, la fructosa, también conocida como azúcar de uva (C6, H12, O6), está compuesta por moléculas que contienen 6 átomos de carbono, 12 átomos de hidrógeno y 6 átomos de oxígeno. Sin embargo, como hay al menos otros 15 compuestos que comparten esta misma fórmula molecular, se requiere una fórmula estructural para distinguir una molécula de otra, la cual muestra la distribución espacial de los átomos.

Incluso si se realiza un análisis que muestre los porcentajes de carbono, hidrógeno y oxígeno presentes, no se puede diferenciar la fructosa (C6, H12, O6) de la ribosa (C5, H10, O5), ya que ambas sustancias tienen la misma proporción entre sus elementos (1:2:1).

Los enlaces químicos son las fuerzas responsables de mantener unidos a los átomos en una molécula. El carbono se distingue de otros elementos debido a su habilidad para formar enlaces covalentes con otros átomos de carbono en largas cadenas y ciclos. Ningún otro elemento es conocido por formar cadenas con más de ocho átomos. La capacidad del carbono para formar hasta cuatro enlaces con otros átomos es la razón por la cual existe una gran variedad de compuestos químicos conocidos. De hecho, se ha registrado que al menos el 80% de los cinco millones de compuestos químicos conocidos a principios de la década de 1980 contenían carbono.

Fuentes de Compuestos Orgánicos

Antiguamente, el alquitrán de hulla era la única fuente de compuestos aromáticos y algunos heterocíclicos, mientras que el petróleo era la principal fuente de compuestos alifáticos presentes en productos como la gasolina, el queroseno y el aceite lubricante. Además, el gas natural proporcionaba metano y etino. A pesar de que estas tres categorías de sustancias naturales todavía son las principales fuentes de compuestos orgánicos en la mayoría de los países, en ausencia de petróleo, la industria química puede producir etino a partir de la caliza y el carbón. Durante la II Guerra Mundial, Alemania tuvo que recurrir a esta solución después de que se cortaran sus suministros de petróleo y gas natural.

El reino vegetal es una fuente abundante de productos químicos importantes. El azúcar de mesa, extraído de la caña de azúcar o de la remolacha, es el producto químico puro más común extraído de una fuente vegetal. Además de los azúcares, las plantas producen otros compuestos importantes como hidratos de carbono, como la celulosa, alcaloides y cafeína, y aminoácidos. Los animales, a su vez, obtienen estos compuestos al alimentarse de plantas y otros animales, para luego sintetizar proteínas, grasas e hidratos de carbono en su propio organismo.

Propiedades físicas de los compuestos orgánicos

Los compuestos orgánicos covalentes suelen tener puntos de fusión y ebullición más bajos que los compuestos inorgánicos. Por ejemplo, mientras que el cloruro de sodio, un compuesto iónico, tiene un punto de fusión de alrededor de 800°C, el tetracloruro de carbono, una molécula covalente, tiene un punto de fusión de 76.7°C. Por convención, se puede establecer una línea arbitraria de alrededor de 300°C para distinguir la mayoría de los compuestos covalentes de los iónicos. Además, los compuestos orgánicos son típicamente menos solubles en agua que los compuestos inorgánicos debido a su naturaleza covalente y la falta de cargas eléctricas en las moléculas.

En general, los compuestos orgánicos tienen propiedades físicas distintivas en comparación con los compuestos inorgánicos. Por ejemplo, muchos compuestos orgánicos tienen puntos de fusión y ebullición más bajos, generalmente por debajo de los 300 °C, aunque existen excepciones. Además, tienden a disolverse en disolventes no polares como el octano o el tetracloruro de carbono, o en disolventes de baja polaridad, como los alcoholes, el ácido etanoico y la acetona. Sin embargo, a menudo son insolubles en agua, un disolvente altamente polar.

En general, los hidrocarburos tienen densidades relativamente bajas, aunque pueden aumentar en presencia de grupos funcionales en los compuestos orgánicos. Los compuestos orgánicos con densidades superiores a 1,2 suelen contener átomos de halógenos. Además, los grupos funcionales que pueden formar enlaces de hidrógeno suelen aumentar la viscosidad de los compuestos. Por ejemplo, la viscosidad del etanol, 1,2-etanodiol (etilenglicol) y 1,2,3-propanotriol (glicerina) aumenta en ese orden debido a que contienen uno, dos y tres grupos OH, respectivamente, que forman enlaces de hidrógeno fuertes.

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Kilo tapias peralta Escobar

Soy el fundador de Corporación KRONOZ, divulgador de ciencia, amante de la naturaleza, y fiel creyente del error y superación del ser humano, “El tiempo es solo una mera ilusión, el pasado, el presente y el futuro, existen simultáneamente, como parte de un rompecabezas, sin principio ni final”.

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