EL CARBONO.
PROPIEDADES
QUÍMICAS DEL CARBONO.
1) Número
atómico: 6
2)
Valencia: 2,+4,-4
3)
Estado de oxidación: +4
4)
Electronegatividad: 2,5
5)
Radio covalente (Å): 0,77
6)
Radio iónico (Å): 0,15
7)
Radio atómico (Å): 0,914
8)
Configuración electrónica: 1s22s22p2
9)
Primer potencial de ionización (eV): 11,34
10) Masa
atómica (g/mol): 12,01115
PROPIEDADES
FÍSICAS DEL CARBONO.
1) En
general son cuerpos sólidos.
2)
Es insoluble en el agua.
3)
Son inodoros e insípidos
4)
Son más densos que el agua
5)
A excepción del diamante, son de color negro,
frágil y untuoso al tacto.
6)
Densidad (g/ml): 2,26
7)
Punto de ebullición (ºC): 4830
8) Punto
de fusión (ºC): 3727
HIDROCARBUROS.
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L
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os hidrocarburos son compuestos orgánicos formados únicamente por átomos
de carbono e hidrógeno. La estructura molecular consiste en un armazón de
átomos de carbono a los que se unen los átomos de hidrógeno.
ISOMERÍA.
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S
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e conoce como isomería a la propiedad que tienen ciertos compuestos de
poseer una misma fórmula molecular pero distinta fórmula estructural, es decir
que los átomos se distribuyen de distinta forma en la molécula, por lo que
presentan propiedades físicas y químicas diferentes. A estos compuestos se les
denomina isómeros.
Dos compuestos son isómeros cuando, presentando propiedades físicas y
químicas diferentes, responden a la misma fórmula molecular; las diferencias
entre dos isómeros radica en la distinta ordenación de los átomos en su
molécula. Según la diferencia estructural que exista entre los isómeros, podemos
distinguir varios tipos de isomería:
1.- Isomería plana o estructural: La
diferencia entre los isómeros puede apreciarse con las simples fórmulas desarrolladas.
1.1.- Isomería de cadena.
1.2.- Isomería de posición.
1.3.- Isomería de función.
2.- Isomería espacial o estereoisomería: Para
apreciar las diferencias entre los isómeros hay que recurrir a modelos espaciales
de sus moléculas.
2.1.- Isomería cis-trans o
isomería geométrica.
2.2.- Isomería óptica.
Isomería de cadena.
Presentan isomería de cadena aquellos compuestos cuya diferencia estriba
en que sus cadenas carbonadas son diferentes, por lo que tienen algunas
propiedades fisicoquímicas distintas.
Isomería de posición.
Aparece en aquellos compuestos que tienen la misma cadena carbonada y la
misma función, pero ésta se encuentra unida a diferentes átomos de la cadena
carbonada.
Isomería de función.-
Son isómeros de función aquellos compuestos que tienen la misma cadena
carbonada, pero cuyos átomos se agrupan de forma distinta, formando funciones
distintas.
Isomería cis-trans o isomería geométrica.
Este tipo de isomería se presenta en compuestos que presentan dobles
enlaces. En un doble enlace C = C los cuatro sustituyentes de los dos átomos de
carbono están contenidos en un plano, dividido en dos semiplanos por la recta que une a los dos
núcleos de los átomos de carbono. Si en un compuesto con doble enlace C = C los
dos sustituyentes de cada átomo de carbono son distintos (pues en caso contrario
no existiría isomería de este tipo), el isómero cis- será aquel en el que ambos
sustituyentes están en el mismo semiplano de la molécula y será trans- si cada
uno de los sustituyentes iguales queda en semiplanos diferentes de la molécula.
Isomería óptica.
Existen unos compuestos isómeros que sólo se diferencian en una
propiedad física: su actividad óptica. Es decir, ambos tienen la propiedad de
producir un giro en el plano de polarización de la luz polarizada cuando ésta
pasa a través de ellos o de sus disoluciones, mas con la particularidad de que
ambos lo desvían el mismo ángulo en valor absoluto, pero en sentidos contrarios.
A estos compuestos se les llama isómeros ópticos. Al compuesto que gira
el plano de polarización de la luz en el sentido de giro de las agujas del
reloj se le denomina dextrógiro; al que lo gira en sentido contrario al de giro
de las agujas del reloj se le denomina levógiro.
La isomería óptica se presenta en compuestos con asimetría molecular, de
forma que la molécula de un isómero óptico es la imagen especular de la del
otro.
La asimetría molecular puede deberse a varios factores como son la
existencia en la molécula de átomos asimétricos; un carbono asimétrico es un
átomo de carbono cuyos cuatro sustituyentes son distintos entre sí. Todo
carbono asimétrico puede presentar dos conformaciones distintas (no
superponibles) siendo una la imagen especular de la otra, como la mano derecha
lo es de la mano izquierda.
ALOTRÓPOS.
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Diamante.
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Grafito.
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Carbono amorfo.
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Nanotubos de
carbono.
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Fullerenos.
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Densidad.
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3.52
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2.26
|
***
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1.33-1.40
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1.5
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Punto de fusión.
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3 550°C
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3 800 K
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3 800 K
|
*****
|
*****
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Punto de
ebullición.
|
4 827°C
|
5 100 K
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5 100 K
|
*****
|
*****
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|
Dureza.
|
10
|
1-2
|
0.8
|
*****
|
*****
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|
Estado físico.
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Sólido.
|
Sólido.
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Sólido.
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Sólido.
|
Sólido.
|
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Conductividad
eléctrica.
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Buena.
|
Baja.
|
No
conduce.
|
Buena.
|
No
conduce.
|
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Solubilidad.
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Insoluble.
|
Insoluble.
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Insoluble.
|
Insoluble.
|
Soluble.
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|
Usos.
|
*Aplicaciones
industriales.
**Joyería.
***Pulido.
|
*Lubricante
seco.
|
*Pirolisis.
|
*Nanoelectrónica.
**Óptica.
***Aplicaciones
de materiales.
|
*****
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L
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os hidrocarburos son compuestos formados sólo de hidrógeno y carbono.
Estos se encuentran en la naturaleza, en el petróleo y en el gas natural. Son
importantes por su utilidad, ya que:
a) Su combustión
es una reacción química muy exotérmica y, por lo tanto, son una fuente de
energía muy importante.
b) Por
su abundancia y por las reacciones químicas que pueden experimentar, originan
una gran cantidad de compuestos químicos a través de la petroquímica.
CLASIFICACIÓN DE LOS HIDROCARBUROS.
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L
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os hidrocarburos se pueden clasificar de diferentes maneras; en primer
lugar, por la forma de la cadena de átomos de carbono, pueden ser de cadena
abierta (acíclica): lineal o ramificada, y de cadena cerrada (cíclica). En
segundo lugar, según el tipo de enlace C-C (carbono-carbono) que haya en la
cadena de átomos de carbono, se dividen en hidrocarburos saturados, cuando se
presentan enlaces sencillos; e hidrocarburos saturados cuando la cadena
presenta enlaces dobles o triples.
HIDROCARBUROS
CÍCLICOS.
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L
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os
hidrocarburos son los compuestos básicos de la Química
Orgánica. Las cadenas de átomos de carbono pueden ser lineales o ramificadas y
abiertas o cerradas.
Hidrocarburos
alicíclicos, o simplemente cíclicos, compuestos por átomos de
carbono encadenados formando uno o varios anillos.
Esta clasificación de
hidrocarburos a la vez se dividen en saturados e insaturados:
1) Hidrocarburos saturados: estos
a la vez también pueden clasificarse en naftenos.
a) Naftenos: Hidrocarburos nafténicos,
que tienen cadenas cerradas de 3, 4, 5, 6, 7 y 8 átomos de carbono saturados o
no saturados.
2) Hidrocarburos no saturados: estos
a su vez pueden clasificarse en aromáticos.
a) Aromáticos: Los
hidrocarburos aromáticos son aquellos hidrocarburos que poseen las propiedades
especiales asociadas con el núcleo o anillo del benceno, en el cual hay seis
grupos de carbono-hidrógeno unidos a cada uno de los vértices de un hexágono.
Los enlaces que unen estos seis grupos al anillo presentan características
intermedias, respecto a su comportamiento, entre los enlaces simples y los
dobles. Así, aunque el benceno puede reaccionar para formar productos de
adición, como el ciclohexano, la reacción característica del benceno no es una
reacción de adición, sino de sustitución, en la cual el hidrógeno es
reemplazado por otro sustituto, ya sea un elemento univalente o un grupo.
HIDROCARBUROS ACÍCLICOS O ALIFÁTICOS.
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H
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idrocarburos alifáticos, formados por cadenas de átomos de carbono en las que no
hay estructuras cíclicas. Se les denominan en general, hidrocarburos de cadena
abierta o acíclicos.
Los alifáticos, a su vez se pueden
clasificar en alcanos, alquenos y alquinos según los
tipos de enlace que unen entre sí los átomos de carbono. Las fórmulas generales de
los alcanos, alquenos y alquinos son CnH2n+2, CnH2n y CnH2n-2,
respectivamente.
Como ejemplos
tenemos:
*Propano (CH3-CH2-CH3).
**Pentano (CH3-CH2-CH2-CH2-CH3).
**2-buteno (CH3-CH=CH-CH3).
1)
Hidrocarburos
saturados: estos
pueden clasificarse en alcanos.
a) Alcanos (parafínicos): 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.
2)
Hidrocarburos
no saturados: estos pueden clasificarse a la vez en alquenos y alquinos.
a)
Alquenos
(olefínicos): Los alquenos u
olefinas, son hidrocarburos insaturados que presentan como grupo
funcional característico un doble enlace carbono-carbono. Se nombran
sustituyendo la terminación -ano del alcano por -eno. La cadena se numera de manera que los localizadores de los
dobles enlaces sean los más bajos posibles. Si hay ramificaciones, se toma como
cadena principal, la cadena más larga de aquellas que contienen el doble
enlace.
b)
Alquinos
(acetilénicos): Son hidrocarburos insaturados que presentan como grupo funcional
característico un enlace triple carbono-carbono. Se nombran sustituyendo la
terminación -ano por -ino. Si
presentan más de un triple enlace, las terminaciones utilizadas son: -adiino
(dos), atriino (tres). La cadena se numera de manera que los localizadores de
los triples enlaces sean los más bajos posibles. El compuesto con 2 átomos de C
tiene el nombre vulgar de acetileno:
DEFINICIONES.
a)
Hidrocarburos
insaturados: Son hidrocarburos que tienen uno o más
dobles o triples enlaces entre átomos de carbono.
b)
Hidrocarburos
saturados: Son hidrocarburos con todos los átomos de carbono unidos
entre sí mediante enlaces sencillos.
c) Hidrocarburos aromáticos:
Hidrocarburos que contienen uno o más anillos bencénicos.
d) Hidrocarburos alifáticos: Son
hidrocarburos que no contienen el grupo benceno o el anillo bencénico.
e) Hidrocarburos alcanos: Hidrocarburos
saturados formados sólo de átomos de carbono e hidrógeno unidos entre sí por enlaces
sencillos; de formula general CnH2n+2.
f) Hidrocarburos alquenos:
Hidrocarburos insaturados en los que hay uno o más enlaces dobles que unen a
los carbonos, su formula general es CnH2n.
g)
Hidrocarburos
alquinos: Hidrocarburos insaturados que contienen un triple enlace
entre dos átomos de carbono, su formula general es CnH2n-2.
FUENTES DOCUMENTALES.
*Páginas de Internet.
**Libros.
Antonio Rico Galicia y Rosa Elba Pérez Orta.
“Química”.
UNAM, CCH.
México 2011.
Pp. 43-54.
Alfonso Romo De Vivar,
“Química, universo, tierra y vida”.
Fondo de Cultura Económica.
México 2011.
Pp. 43-54.
HOLA WE
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