La química y sus antecedentes

Química orgánica

Diferencia entre química orgánica e inorgánica

La química orgánica y la inorgánica son subdisciplinas dentro de la Química. Para la química orgánica, el estudio científico se concentra en los compuestos de carbono y otros compuestos que combinan el carbono con otros elementos; como los hidrocarburos y sus derivados. Por otra parte, la química inorgánica se ocupa del estudio científico de todos los compuestos químicos, excepto de aquellos que tienen carbono. En pocas palabras, la química orgánica estudia todos los compuestos que tengan relación con el carbono, mientras que la química inorgánica se encarga del estudio de todos los demás compuestos.

Cuando hablamos del campo de estudio de la química orgánica y de la inorgánica, debemos saber que en éste se incluye el estudio de la composición, estructura, propiedades, preparación y reacciones de los compuestos que se analizan. Así que para convertirse en un químico orgánico o inorgánico, un individuo debe comprender muy bien todos los procesos anteriormente mencionados.

Diferencias clave entre química orgánica y química inorgánica:

-La química orgánica estudia los compuestos de carbono y sus derivados, mientras que la química inorgánica se encarga del estudio de los demás compuestos restantes.

-La química orgánica busca mejorar algunos productos para que no sean muy perjuciales a los humanos y la química inorgánica estudia la forma de crear compuestos que se puedan utilizar en el campo de la medicina.

Grupos funcionales

Alcoholes, éteres, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, ésteres, aminas, amidas, aminoácidos y compuestos halogenados.

Para facilitar el estudio de la química del carbono, los compuestos se agrupan en grupos funcionales. Estos grupos engloban compuestos con estructuras similares, y por lo tanto, propiedades físicas y químicas muy parecidas.

Los grupos funcionales son átomos o grupos de átomos unidos a cadenas de hidrocarburos alifáticas o aromáticas y es la zona de reactividad de las moléculas.

Las reglas de nomenclatura de la IUPAC para los compuestos con diferentes grupos funcionales son semejantes, sólo se tiene que tomar en consideración el o los grupos presentes en las moléculas para indicar cuál es el sustituyente de un grupo funcional.

Isomería

La isomería es una propiedad de aquellos compuestos químicos que con igual fórmula molecular (fórmula química no desarrollada) de iguales proporciones relativas de los átomos que conforman su molécula, presentan estructuras químicas distintas, y por ende, diferentes propiedades. Dichos compuestos reciben la denominación de isómeros. Por ejemplo, el alcohol etílico o etanol y el éter dimetílico son isómeros cuya fórmula molecular es C2H6O.

Aunque este fenómeno es muy frecuente en Química orgánica, no es exclusiva de ésta pues también la presentan algunos compuestos inorgánicos, como los compuestos de los metales de transición.

Compuestos de cadena cerrada y abierta

Hidrocarburos de cadena abierta o cerrada.

Dentro de los hidrocarburos de cadena abierta encontramos:

– Hidrocarburos saturados → Alcanos, hidrocarburos que carecen de enlaces dobles o triples. Son moléculas unidas mediante enlaces de tipo simple.

– Hidrocarburos insaturados → Alquenos, moléculas formadas por átomos que se unen entre sí mediante enlaces de tipo doble, y alquinos, moléculas cuyos enlaces son de tipo triple.

Dentro de los hidrocarburos de cadena cerrada encontramos:

Hidrocarburos alicíclicos, que a su vez se subdividen en saturados o  también conocidos como ciclo alcanos e insaturados. Estos últimos se subdividen en ciclo alquenos y ciclo alquinos.

–Ciclo alcanos: también llamados alcanos cíclicos, poseen un esqueleto de carbono formado en exclusiva por átomos de carbono que se unen entre sí mediante enlaces de tipo simple formando un anillo. Siguen la fórmula general: CnH2n.

Este tipo de hidrocarburos se nomina igual que los alcanos pero añadiendo el prefijo ciclo- delante del nombre.

–Ciclo alquenos: Son hidrocarburos que en su estructura tienen como mínimo un enlace de tipo doble covalente. Este tipo de enlaces posee cierta capacidad elástica si los comparamos con los de otras moléculas, elasticidad que se hace mayor cuando mayor sea la molécula.

–Ciclo alquinos: Son hidrocarburos cíclicos que tienen presente en su estructura enlaces de tipo triple. Generalmente son moléculas estables solamente si poseen un anillo suficientemente grande, siendo el ciclostilo, con ocho carbonos, el cicloalquino más pequeño.

Hidrocarburos aromáticos: También conocidos como bencénicos, son moléculas que poseen al menos un anillo aromático dentro de su estructura.

Alcanos

Los alcanos son hidrocarburos saturados, están formados exclusivamente por carbono e hidrógeno y únicamente hay enlaces sencillos en su estructura.

Fórmula general: CnH2n+2 donde “n” represente el número de carbonos del alcano.

Esta fórmula nos permite calcular la fórmula molecular de un alcano. Por ejemplo para el alcano de 5 carbonos: C5H [(2 x 5) +2] = C5H12

Serie homóloga.- Es una conjunto de compuestos en los cuales cada uno difiere del siguiente en un grupo metileno (-CH2-), excepto en los dos primeros.

Alquenos

Los alquenos se diferencian con los alcanos en que presentan una doble ligadura a lo largo de la molécula. Esta condición los coloca dentro de los llamados hidrocarburos insaturados junto con los alquinos. Con respecto a su nomenclatura es como la de los alcanos salvo la terminación. En lugar de ano como los alcanos es eno. Al tener una doble ligadura hay dos átomos menos de hidrógeno como veremos en las siguientes estructuras. Por lo tanto, la fórmula general es CnH2n.

Explicaremos a continuación como se forma la doble ligadura entre carbonos.

Anteriormente explicamos la hibridación SP3. Esta vez se produce la hibridación Sp2. El orbital 2s se combina con 2 orbitales p, formando en total 3 orbitales híbridos llamados Sp2. El restante orbital p queda sin combinar. Los 3 orbitales Sp2 se ubican en el mismo plano con un ángulo de 120° de distancia entre ellos.

Alquinos

Estos presentan una triple ligadura entre dos carbonos vecinos. Con respecto a la nomenclatura la terminación ano o eno se cambia por ino. Aquí hay dos hidrógenos menos que en los alquenos. Su fórmula general es CnH2n-2. La distancia entre carbonos vecinos con triple ligadura es de unos 1.20 Armstrong.

Para la formación de un enlace triple, debemos considerar el otro tipo de hibridación que sufre el átomo de C. La hibridación “sp”.

En esta hibridación, el orbital 2s se hibridiza con un orbital p para formar dos nuevos orbitales híbridos llamados “sp”. Por otra parte quedaran 2 orbitales p sin cambios por cada átomo de C.

El triple enlace que se genera en los alquinos está conformado por dos tipos de uniones. Por un lado dos orbitales sp solapados constituyendo una unión sigma. Y las otras dos se forman por la superposición de los dos orbitales p de cada C. (Dos uniones ∏).

Ejemplos:

Propino

-CH  ≡  C — CH3

Aplicaciones en la química vida cotidiana

La química en la vida diaria se presenta de muchas formas, desde el combustible para los autos, hasta los medicamentos. La cocina también está llena de química. La vida misma del humano y el funcionamiento de todas sus funciones corporales y mentales es debida en gran parte a la química. Todos los objetos y actividades cotidianas llevan un componente químico que nos permite o facilita nuestras actividades.

Ejemplos químicos en la vida diaria:

El agua: compuesta por hidrogeno y oxígeno,  además de  contener ciertas sales, algunos minerales y otras sustancias disueltas en ella.

El aire, compuesto por nitrógeno, oxigeno bióxido de carbono, vapor de agua y gases raros, inertes y nobles.

En la cocina tenemos el vinagre, un ácido orgánico que nos ayuda a conservar los alimentos y a mejorar su sabor.

La Sal de mesa, es otro compuesto químico muy importante, no solo para cocinar, también para que nuestro cuerpo funcione adecuadamente.

Los gases nobles como:

El  Helio, usado para inflar globos y mezclado con oxígeno para normalizar la circulación de la sangre.

El argón usado en las lámparas incandescentes mezclado con nitrógeno.

Neón utilizado en los anuncios llamativos, ya que mezclado con  los vapores de mercurio da una luz verde fluorescente, la cual cambiando los vacíos en esos tubos se cambian las coloraciones, además con bióxido de carbono produce una luz clara como la del sol.

Kriptón antes era usado para las fotografías instantáneas.

Xenón este gas brilla de un hermoso color azul al hacer saltar una chispa en un tubo de vacío. Se usa en anuncios y en fotografías instantáneas.   

Los minerales en la vida diaria como:

El azufre que es muy utilizado en la preparación de los neumáticos 

El sodio que resulta necesario para el organismo a bajas cantidades además del potasio, calcio magnesio, fósforo, manganeso, hierro y una larga lista de elementos indispensables para el organismo.

Los medicamentos también son compuestos químicos, se comprueba su efectividad usando la química y funcionan en el organismo gracias a las reacciones químicas.

La mayoría de las prendas de vestir están hechas con materiales plásticos y fibras sintéticas. Como el nylon hecho de carbón de piedra o hulla agua y aire.  La viscosa, que es la disolución de hidrocelulosa en sulfuro de carbono o de xantano. El rayón que es seda artificial. El vinil, la vistra los elásticos. El cargan que está hecho de suero de leche. El lates sintético. El detergente, mezcla de sulfatos, catalizadores y pigmentos abrillantadores.