Conceptos relacionados con la clasificación estructural de los compuestos del carbono

 

 

Química del Carbono: Grupos funcionales

¿Por qué algunos alimentos tienen un aroma característico? ¿Qué relación existe entre el

aroma de una fruta y el principio activo de un medicamento? ¿Por qué se usa alcohol para

limpiar heridas o gasolina blanca para remover manchas de grasa? ¿Qué propiedades poseen los

compuestos del carbono de ciertos materiales o productos comerciales que nos permiten darles

un uso o aplicación especifica? Para dar respuesta a estas interrogantes se requiere conocer

la estructura de los compuestos del carbono.

Existen algunos tipos de compuestos del carbono como los alcoholes, aminas, aldehídos, cetonas

ácidos carboxílicos, ésteres y amidas, que se consideran derivados de los hidrocarburos y se

caracterizan por tener en su estructura átomos de carbono enlazados a átomos de otros

elementos como oxigeno y nitrógeno. formando parte de un grupo funcional, el cual le asigna

propiedades especificas.

Así. productos de uso cotidiano como el vinagre, saborizantes para alimentos, acetona.

anticongelante, colorantes, ciertos medicamentos. lacas para madera. entre muchos otros.

tienen componentes orgánicos con propiedades, usos o aplicaciones relacionados con el grupo o

grupos funcionales que contienen en su estructura.

Los átomos de carbono, tienen la

propiedad de unirse entre si para formar 

cadenas rectas y ramificadas que

 pueden ser abiertas o

cerradas, con enlaces simples,

dobles y triples. En el caso de los

hidrocarburos, los átomos de

carbono sólo están unidos a átomos

de hidrógeno. Sin embargo, también

pueden formar enlaces covalentes

con átomos de otros elementos

como el oxígeno y el nitrógeno

formando parte de un grupo

funcional. Dependiendo del arreglo

de los átomos los grupos funcionales

reciben un nombre.

 importancias y usos de los grupos funcionales.

• Disolventes: Se utilizan principalmente como disolventes industriales (limpieza de componentes electrónicos, limpieza en seco de prendas, solventes de pinturas)
• 
  
• Reactivos: Como sustancias de partida en la síntesis de compuestos orgánicos más complejo.

Un grupo funcional es un arreglo de átomos o de enlaces (dobles y triples) que siempre reaccionan de una forma determinada; además, es la parte de la molécula responsable de su comportamiento químico, y la que le confiere propiedades características a la molécula que lo contiene.

Familia: Halogenuros de alquilo

 Halogenuros de alquilo

Los haluros de alquilo, llamados también halogenuros de alquilo o halo alcanos son derivados de los alcanos, en donde uno o más de sus átomos de hidrógeno han sido sustituidos por átomos de algún halógeno, ya sea fluor, cloro, bromo o yodo. De manera generalizada se representan como R-X, en donde R es alguna cadena carbonada de enlaces simples y X es un halógeno. Los halo alcanos más simples son los haluros de metilo (halo metanos). Dado que el carbono es un átomo tetravalente, este se puede de enlazar a otras cadenas carbonadas, dependiendo de la cantidad de hidrógenos reemplazados. El cloro-metano es un ejemplo de haluro de alquilo primario.

• Los halogenuros de alquilo son compuestos orgánicos derivados de la sustitución de uno o más hidrógenos por halógenos. Son compuestos altamente reactivos debido a la presencia del halógeno. A partir de los halogenuros se sintetizan numerosos compuestos orgánicos
  

Familia: Aminas y Amidas

  Aminas y Amidas

Las aminas se clasifican de acuerdo con el número de átomos de hidrógeno del amoniaco que se sustituyen por grupos orgánicos. Las que tienen un solo grupo se llaman aminas primarias, las que tienen dos se llaman aminas secundarias y las que tienen tres, aminas terciarias.

Las amidas son un tipo de compuestos orgánicos que pueden considerarse derivados de ácidos o aminas.

Se puede considerar como un derivado de un ácido carboxílico por sustitución del grupo —OH del ácido por un grupo —NH2, —NHR o —NRR' (llamado grupo amino). Grupo funcional amida.

  
 En química orgánica, se le denomina por antonomasia como "amida" a las amidas de los ácidos carboxílicos.

Familia: Éteres y Esteres

 Éteres y Esteres

En química orgánica y bioquímica, un éter es un grupo funcional del tipo R-O-R', en donde R y R' son grupos alquilo, iguales o distintos, estando el átomo de oxígeno unido a estos.

Los ésteres son compuestos orgánicos derivados de petróleo o inorgánicos oxigenados en los cuales uno o más grupos hidroxilos son sustituidos por grupos orgánicos alquilo. Etimológicamente, la palabra "éster" proviene del alemán Essig-Äther, como se llamaba antiguamente al acetato de etilo.

Familia: Compuestos aromaticos

 

Compuestos aromáticos

Los hidrocarburos aromáticos y alifáticos están formados exclusivamente por carbono e hidrógeno, pero los aromáticos tienen una estructura especial, el anillo aromático también llamado anillo bencénico.

Los hidrocarburos aromáticos no tiene enlaces fuertemente polares, lo que les confiere propiedades físicas semejantes a las de los demás hidrocarburos. Son prácticamente inmiscibles al agua, por lo tanto cuando se mezcla un hidrocarburo aromático con agua se forman dos fases, de las cuales la superior es la orgánica y la inferior, el agua. 

Tienden a ser solubles entre sí y con los demás hidrocarburos en cualquier relación y tienden a solubilizar otros compuestos apolares

. 

Todos los compuestos con estructura de anillo bencénico tienen por lo menos seis átomos de carbono y por consiguiente son líquidos o sólidos a temperatura y a presión ambiente. 

La reactividad de los hidrocarburos aromáticos se encuentra entre la de los alcanos y alquenos, los compuestos aromáticos, a pesar de tener dobles ligaduras como los alquenos no tienen la misma  reactividad reactividad.

https://youtu.be/E9ZGBIuRnBs

Familia: Alquinos

 

¿Qué son los alquinos?

Los alquinos son hidrocarburos alifáticos de menor popularidad que los alquenos. Poseen un enlace triple entre dos átomos de carbono adyacentes $C\equiv C$.

El triple en enlace es el punto reactivo o grupo funcional y es el que le asigna las propiedades a los alquinos. Está constituido por:

• Un enlace sigma (σ) bastante estable.
• Y dos enlaces pi (π) perpendiculares entre sí y al enlace sigma

También se conocen con el nombre de hidrocarburos acetilénicos debido a que el primer miembro de la familia es el acetileno o etino.

Responde a la fórmula general: ${C}_{n}{H}_{2n-2}$. Los alquinos poseen dos átomos de hidrógeno menos que los alquenos con el mismo número de átomos de carbono. Por ende, no existe algún alquino con un solo átomo de carbono como el metano.

 Los alquinos responden a la fórmula CnH2n-2 y se nombran sustituyendo el sufijo -ano del alca-no con igual número de carbonos por -ino.

Familia: Alquenos

 ¿Qué son los alquenos?

Los alquenos, a diferencia de los alcanos, tienen menos hidrógeno que el máximo posible, es por ello que se conocen como hidrocarburos insaturados. Un nombre antiguo que a veces se les otorga es el de olefinas, proveniente del latín óleum (aceite) + facere (hacer).

• Son hidrocarburos alifáticos que contienen un doble enlace entre dos átomos de carbono consecutivos.

Los alquenos son hidrocarburos insaturados que tienen doble enlace carbono-carbono en su molécula. Se puede decir que un alqueno es un alcano que ha perdido dos átomos de hidrógeno produciendo como resultado un enlace doble entre dos carbonos. Los alquenos cíclicos reciben el nombre de cicloalquenos.

usos en la vida cotidiana

Probablemente el alqueno de mayor uso industrial sea el ETILENO (eteno) que se utiliza entre otras cosas para obtener el plástico POLIETILENO, de gran uso en cañerías, envases, bolsas y aislantes eléctricos. También se utiliza para obtener alcohol etílico, etilen-glicol, cloruro de vinilo y estireno.

Familia: Alcanos

 ALCANOS

También se conocen con el nombre de hidrocarburos saturados o parafinas. La denominación de “saturados” se debe a que poseen la máxima cantidad de hidrógenos que una cadena carbonada puede permitir.

• Son la familia de moléculas orgánicas más sencillas.

Su fórmula general es ${C}_{n}{H}_{2n+2 }$ donde el número entero ($n$) representa el número de átomos de carbono. Ejemplo:

Los enlaces $C-C$ y $C-H$ en los alcanos se conocen como enlaces sigma (σ), los cuales son de origen covalente de gran estabilidad que le brindan una alta firmeza a la molécula.

Por ello, son llamados parafinas, ya que poseen poca actividad química. A veces se les denomina hidrocarburos alifáticos, un nombre griego que deriva de la palabra aleiphas “grasa”, ya que diversas grasas animales contienen largas cadenas carbonadas semejantes a los alcanos.

• El metano es la representación más sencilla de un alcano, es decir, la forma más simple en la que pueden combinarse los C y los H

Clasificación de los compuestos del carbono por su grupo funcional

 Clasificación de los compuestos del carbono por su grupo funcional

Los compuestos del carbono generalmente se clasifican de acuerdo al grupo funcional que poseen. Muchos compuestos contienen un solo grupo funcional, pero existen otros que son polifuncionales.

 ¿Cómo identificar a un grupo funcional? En un compuesto del carbono la parte hidrocarbonada (con excepción de los enlaces dobles y triples) siempre se considera como porción inerte. De manera tal, que la parte no hidrocarbonada es considerada como grupo funcional. Bajo esta lógica, los alcanos y cicloalcanos no tendrían grupo funcional. Sin embargo, algunos autores consideran que los enlaces carbono-carbono y carbono-hidrógeno son los grupos funcionales de estos compuestos.

Los dobles y triples enlaces, carbono-carbono, se consideran como grupos funcionales porque son centros en los cuales pueden ocurrir reacciones de adición y además tienen efecto sobre los átomos adyacentes. 

La interconversión de un grupo funcional en otro, constituye gran parte del trabajo de la química orgánica. La síntesis orgánica es un campo de investigación que permite construir moléculas nuevas a partir de sustituir grupos funcionales o adicionar nuevos radicales a la molécula para modificar su actividad biológica.

Aquí un video para mejorar tu orientación acerca del tema

https://youtu.be/4WkI3H05QUM