COLEGIO NUESTRA SEÑORA DE LA CANDELARIA
AREA DE CIENCIAS NATURALES
Doc. Álvaro Pico Báez
Asignatura: Química
Grado: Undécimo A-B-C-D
QUIMICA DEL CARBONO
COMPETENCIAS:
Identifica los compuestos orgánicos del carbono, diferenciándolos por sus funciones químicas y grupos funcionales, y emplea las normas establecidas por la IUPAC para nombrarlos.
DESEMPEÑOS:
SABER:
Explica las propiedades del átomo da carbono y su relación con la formación de la gran cantidad de compuestos orgánicos.
Identifica la función química que representa los grupos funcionales.
Clasifica las estructuras carbonadas atendiendo a los esqueletos carbonados que presentan vecindad entre carbonos.
Nombra los compuestos orgánicos según las normas IUPAC.
HACER:
Demuestra el proceso de hibridación del átomo de carbono a partir de modelos de orbitales atómicos para generar orbitales moleculares.
Aplica las normas IUPAC, en la resolución de ejercicios de nomenclatura.
Elabora cadenas lineales, ramificadas y cíclicas, según los nombres de los compuestos orgánicos.
Emplea los diferentes prefijos y sufijos para nombrar compuestos orgánicos.
SER:
Relata el proceso de evolución de la química orgánica y su importante papel en nuestra vida.
Comprende y reconoce la utilización de los compuestos orgánicos, como es el caso de los alcanos (hidrocarburos).
A. VIVENCIA
Con ayuda de mis compañeros de subgrupo respondo las siguientes preguntas:
¿En se diferencia los compuestos orgánicos e inorgánicos?
¿Cuál es el principal yacimiento de carbono mineral en nuestro país?
Nombre tres componentes derivados del petróleo.
Enuncie dos aplicaciones del carbono mineral.
Cite tres compuestos que contenga Carbono (C).
Haga la distribución electrónica del C por niveles, subniveles y orbitales.
BC. FUNDAMENTACION TEORICA
¿EXISTE ALGUNA RELACIÓN ENTRE EL ORIGEN DE LA VIDA Y EL CARBONO?
Existen evidencias de que hace millones de millones de años, la mayor parte de los átomos de carbono en el planeta se hallaban formando gas metano. Esta molécula orgánica simple combinada con agua, amoniaco e Hidrogeno constituían la atmosfera primitiva. La acción de los relámpagos y las radiaciones de alta energía a través de esa atmosfera, fragmento muchas de esas moléculas en partes muy reactivas que se combinaron nuevamente y formaron compuestos más complejos. De esta forma se produjeron los aminoácidos, el formaldehido, las purinas y pirimidinas que junto con otros compuestos formados fueron llevados por la lluvia al mar, convirtiéndose en un gigantesco deposito que contenía todos los compuestos necesarios para el origen de la vida.
¿CÓMO HA LOGRADO LA QUÍMICA ORGÁNICA DESARROLLARSE COMO CIENCIA?
El primer experimento probable del hombre donde utilizo componentes orgánicos quizás fue al momento de darle uso al fuego. La cocción de los alimentos y modificar en parte las reacciones en sus organismos.
Los antiguos egipcios utilizaron los componentes orgánicos (índigo y alizarina) para el tenido de las telas, mientras que los fenicios empleaban la purpura real, una sustancia orgánica obtenida de un molusco para el mismo fin.
La fermentación de las uvas para producir alcohol etílico y las características acidas del “vino agrio” se describen en la biblia y probablemente desde mucho antes.
La química orgánica como ciencia tiene aproximadamente 200 años de existencia.
La siguiente tabla resume la historia de la química orgánica:
FECHA
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DATO HISTORICO
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Finales del siglo XVIII
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La fuerza vital como enigma de la química orgánica.
Se establece que los compuestos orgánicos están formados por un número limitado de elementos.
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Principios del siglo XIX
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Hay acercamiento al hecho de cierto ordenamiento de las estructuras orgánicas.
Establecimiento de la ley de las proporciones múltiples.
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1820
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Se sintetizan la urea (paso de la química inorgánica a la orgánica)
Mayor precisión en el análisis elemental.
Se descubre un fenómeno especial, la isomería.
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1830
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Se descubren los radicales orgánicos.
Se definen radicales derivados.
Se inicia la clasificación por tipos de compuestos.
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1830-40
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Orden entre los radicales orgánicos: la sustitución.
Definición de los radicales derivados.
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1840-50
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Ordenación por tipos de concentración.
La unificación de radicales y tipos.
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1850
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Se establezca la tetravalencia del carbono y su capacidad para formar cadenas.
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1860
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Primeros postulados modernos.
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1870
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Estructura tetraédrica del carbono isomería óptica.
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1880
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Estructura hexagonal del benceno.
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1930-40
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Planteamiento de la teoría de la resonancia.
Desarrollo de la espectroscopia de los rayos X.
Desarrollo de la espectrometría de masa.
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1950
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Análisis conformacional: estereoquímica del ciclohexano.
Descubrimiento de la resonancia magnética nuclear.
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La química orgánica es la rama de la química que estudia las sustancias de origen natural y sintético, que contienen carbono, material que hace parte de todos los seres vivos del planeta.
Los compuestos orgánicos están constituidos, generalmente, por unos pocos elementos, entre los cuales los principales son: Carbono, Hidrogeno, Oxigeno y Nitrógeno. En menor proporción se hallan el Cloro, Bromo, Yodo, Azufre, Fosforo, Arsénico y Flúor.
La fuentes de los compuestos orgánicos son en gran parte de los compuestos orgánicos que se hallan en la naturaleza son productos de la fotosíntesis de los vegetales. Las principales fuentes son: El Carbono, el petróleo, organismos animales y vegetales, residuos vegetales o animales y la síntesis orgánica.
La siguiente tabla, resume las diferencias más importantes entre ambos tipos de compuestos:
COMPUESTOS ORGANICOS
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COMPUESTOS INORGANICOS
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Se obtienen de sustancias animales y vegetales. También por síntesis.
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Se encuentran libres en la naturaleza, forman sales , óxidos, etc.
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Formadas por C, H, Oxigeno, N, S, halógenos y trazas de Fe, Co, P, Ca, Zn.
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Se forman por diversas combinaciones de los elementos de la tabla periódica.
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Predomina el enlace covalente por partes electrónicos compartidos.
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Predomina el enlace iónico o metálico formado por iones o átomos. En algunos casos son covalentes.
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Influenciados por fuerza de Van der Waals o interacciones dipolo-dipolo.
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Presentan fuerzas de unión electrostáticas.
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Sus puntos de función y ebullición son bajos (fuerzas de intermoleculares débiles).
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Sus puntos de fusión y ebullición son elevados. (fuerzas iónicas fuertes)
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La gran mayoría son solubles en solventes orgánicos y poco solubles en agua.
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La gran mayoría son solubles en agua y poco solubles en solventes orgánicos.
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Sus reacciones son lentas; rara vez cuantitativas. (velocidad de reacción baja)
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Sus reacciones son instantáneas y cuantitativas. La velocidad de reacción es alta.
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Pueden ser sólidos, líquidos o gases.
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Generalmente son sólidos.
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Mucho son volátiles y fácilmente destilables.
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No son volátiles y difícilmente destilables.
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En solución acuosa presentan baja o nula conductividad eléctrica.
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En solución acuosa muestran alta conductividad eléctrica.
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Son químicamente inestables.
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Son químicamente estables.
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ACTIVIDAD 1.
De las anteriores características de los compuestos orgánicos y inorgánicos, clasifica cuales se consideran propiedades físicas y químicas.
Según tu criterio y conocimiento, ¿Que otros compuestos orgánicos utilizamos en nuestra vida cotidiana?
¿Que otro componentes orgánico fueron utilizados en la antigüedad?
El Carbono es el elemento mas abundante de la naturaleza, se encuentra formando infinidad de compuestos. En la corteza terrestre se halla en una proporción de 0.003%. La atmosfera contiene carbono en forma de bióxido de carbono en un 0.003% del volumen total. Hace parte de todos los seres vivos y compuestos orgánicos.
Se exceptúan algunas sustancias carbonadas como los carbonatos de calcio (calcita), de magnesio (magnesita), ferroso (siderita), de manganeso (rodocrosita), de cinc (smithsonita), de bario (witherita), el carbonato doble de calcio y magnesio, además del monóxido de carbono, bióxido de carbono, acido cianhídrico y sus sales entre otros.
Los compuestos del carbono en nuestra dieta y el oxigeno que respiramos, aportan la energía para la vida. Lo más sorprendente es que muchos de los átomos de carbono que forma nuestro cuerpo, han pertenecido a otros seres vivos incluyendo quienes nos rodean, sean personas, animales o plantas.
El carbono es un elemento que puede adoptar diversas formas y cada una de ellas presentan idénticas propiedades químicas a las demás, pero sus propiedades físicas son diferentes. Esas formas de un mismo elemento se denominan formas alotrópicas.
El carbono presenta 4 formas con estas condiciones alotrópicas: el grafito, el diamante, el carbono amorfo y una nueva forma llamada los fullerenos. Hagamos una breve mirada a cada una de ellas:
El grafito (del griego graphein, escribir), llamado también plombagina, se encuentra en forma laminar brillante y algunas veces como masas negras y suaves al tacto. Es un buen conductor de la electricidad. Se emplea en la fabricación de minas de lápices, pinturas, crisoles, electrodos de pilas y en proceso electrolíticos industriales.
El diamante es un carbono casi puro, formado por cristales incoloros o poco coloreados. En uno de estos cristales, cada átomo de carbono se rodea por otros cuatro átomos localizados en el vértice de un tetraedro regular, no es conductor de la corriente eléctrica. Si se somete a altas temperaturas, se hincha y se transforma en grafito. Arde en oxigeno puro produciendo gas carbónico.
El carbono amorfo puede ser de dos clases: natural y artificial. La mayoría de los carbonos amorfos naturales provienen de la descomposición lenta de restos vegetales en la corteza terrestre, libre del contacto con el aire. Componen este grupo la hulla, la antracita, el lignito y la turba.
Los carbonos amorfos artificiales, se forman por la calcinación o combustión incompleta de diversos materiales orgánicos, entre ellos se tiene: carbón coque, carbón animal, carbón vegetal, hollín, negro de humo y carbón de azúcar.
En los últimos años ha sido descubierta una nueva forma alotrópica del carbono, se trata de los fullerenos, que son compuestos de estructura esférica u ovoidea, que ha sido sintetizados en el laboratorio aunque también existen naturalmente como estructuras carbonadas extraterrestres, pues se han encontrado muestra de ellos en meteoritos caídos en la corteza terrestre.
Los fullerenos también se encuentran por ejemplo en una llama, o en la atmosfera de las estrellas. Su estructura se produce la unión de anillos de 5 y 6 carbonos: el más conocido es el C60 compuesto por 29 anillos de 6 carbonos y 12 anillos de 5 carbonos. Su estudio abre caminos importantísimos a la tecnología de futuro. |
