CICLO DEL CARBONO

SUBPROCESO 4

Nombre: Alcoholes
Grupo funcional: OH
Nomenclatura: se elige la cadena más larga que contenga el grupo hidroxilo (OH) y se
numera dando al grupo hidroxilo el localizador más bajo posible. El nombre de la cadena principal se obtiene cambiando la terminación –o del alcano por –ol.
Ejemplos: METANO, ETANO



Nombre: Éteres
Grupo Funcional: radical acilo-O- radical carbonado
Nomenclatura: Se nombran interponiendo la partícula "-oxi-" entre los dos radicales.
Ejemplos: Metoxietano, 2,3-epoxibutano



Nombre:Aldehidos
Grupo Funcional: CARBONILO
Nomenclatura: Para nombrar a los aldehidos se cambia la terminación o de los alcanos por al para denotar la presencia de un aldehido.
El grupo carbonilo de los alcanales o aldehidos siempre está al final de la cadena.
Ejemplos: etanal butanal 3-butenal.



Nombre:Cetonas
Grupo Funcional:CARBONILO
Nomenclatura: Para nombrar a la cetonas se cambia la terminación de los alcanos o por ona Ejemplos: Propanona, butanona



Nombre: Ácidos Carboxílicos
Grupo Funcional: COOH
Nomenclatura: reemplazando la terminación -ano del alcano con igual número de carbonos por -oico.
Ejemplos: ACIDO METANOICO, AC. ETANOICO



Nombre:Aminas
Grupo Funcional: DERIVADOS DEL AMONIACO
Nomenclatura: el sufijo "-amina
Ejemplos: Metilamina, trimetilamina, fenilamin

Subproceso 5

1.Ya hemos estudiado el petróleo y el gas natural. Ahora vamos a seguir viendo sustancias orgánicas de interés para el hombre. Para ello elige dos de los compuestos que te proponemos y especifica su constitución y para qué sirven: glúcidos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos, polímeros, detergentes y jabones.

PROTEINAS:
Las proteínas son biomoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos.
Las proteínas son muy necesarias para el organismo porque contribuyen en la formación de nuevas células que permiten el crecimiento, la reparación y reposición de tejidos dañados y la sustitución de las células que se desgastan o van muriendo.
Algunas proteínas tienen un papel puramente estructural, dando forma a cada una de las células o a todo un órgano.
En cambio, otras desempeñan diversos papeles funcionales:
1. Las enzimas son proteínas que permiten realizar rápidamente las reacciones químicas de los procesos metabólicos.
2. Las proteínas contráctiles que forman los músculos convierten la energía de los alimentos en trabajo mecánico.
3. Las proteínas de transporte llevan los nutrientes, las sustancias químicas del metabolismo y las hormonas por todo el cuerpo, de unos órganos a otros, hasta el interior de los órganos, entre unas células y otras y al interior de las propias células.

GLUCIDOS:
Los glúcidos, carbohidratos, hidratos de carbono o sacáridos, son moléculas orgánicas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Son solubles en agua y se clasifican de acuerdo a la cantidad de carbonos o por el grupo funcional aldehido. Son la forma biológica primaria de almacenamiento y consumo de energía. Otras biomoléculas energéticas son las grasas y, en menor medida, las proteínas.

Los carbohidratos se utilizan para fabricar tejidos, películas fotográficas, plásticos y otros productos. La celulosa se puede convertir en rayón de viscosa y productos de papel. El nitrato de celulosa (nitrocelulosa) se utiliza en películas de cine, cemento, pólvora de algodón, celuloide y tipos similares de plásticos. El almidón y la pectina, un agente cuajante, se usan en la preparación de alimentos para el hombre y el ganado. La goma arábiga se usa en medicamentos demulcentes. El agar, un componente de algunos laxantes, se utiliza como agente espesante en los alimentos y como medio para el cultivo bacteriano; también en la preparación de materiales adhesivos, de encolado y emulsiones. La hemicelulosa se emplea para modificar el papel durante su fabricación.

SUBPROCESO 3

1.¿Qué son los hidrocarburos?

Los hidrocarburos son compuestos organicos binario constituidos solamete por el carbono (C) e hidrogenos (H).

Su fuente principal es el petroleo , gas natural , la hulla.

2. Realiza una clasificación de los hidrocarburos en función del tipo de enlace que presentan. Describe las propiedades más importantes de cada uno y cómo se formulan.

Los hidrocarburos se clasifican en ALCANOS, ALQUENOS Y ALQUINOS.

Los alcanos forman un enlace sencillo.
La fórmula general para alcanos alifáticos (de cadena lineal) es CnH2n+2.
En general, los alcanos muestran una reactividad relativamente baja, porque sus enlaces de carbono son relativamente estables y no pueden ser fácilmente rotos. A diferencia de muchos otros compuestos orgánicos, no tienen grupo funcional.

Sólo reaccionan muy pobremente con sustancias iónicas o polares. La constante de acidez para los alcanos tiene valores inferiores a 60, en consecuencia son prácticamente inertes a los ácidos y bases. Su inercia es la fuente del término parafinas (que significa "falto de afinidad"). En el petróleo crudo, las moléculas de alcanos permanecen químicamente sin cambios por millones de años.

Los alquenos forman enlaces dobles.
La fórmula general de un alqueno de cadena abierta con un sólo doble enlace es CnH2n. Por cada doble enlace adicional habrá dos átomos de hidrógeno menos de los indicados en dicha fórmula.

Los puntos de fusión y ebullición aumentan con el peso molar de manera similar a los alcanos, son todos menos densos que el agua. La densidad se halla alrededor de 0,7 g/ml.

Son solubles en solventes no polares o poco polares como el benceno, éter o cloroformo-

Los isómeros geométricos tienen diferentes puntos de fusión, ebullición, densidad , solubilidad, etc, lo que se utiliza para identificarlos.

La presencia del doble enlace los hace mucho más reactivos que los alcanos. Tienen reacciones de adición al doble enlace., siendo las más frecuentes la adición de hidrógeno o halógenos. Es muy importante a nivel industrial la polimerización de los alquenos

Los alquinos forman enlaces triples.
Su fórmula general es CnH2n-2

Son insolubles en agua, pero bastante solubles en disolventes orgánicos usuales y de baja polaridad: ligroína, éter, benceno, tetracloruro de carbono. Son menos densos que el agua y sus puntos de ebullición muestran el aumento usual con el incremento del número de carbonos y el efecto habitual de ramificación de las cadenas. Los puntos de ebullición son casi los mismos que para los alcanos o alquenos con el mismo esqueleto carbonado.

Los tres primeros términos son gases; los demás son líquidos o sólidos. A medida que aumenta el peso molecular aumentan la densidad, el punto de fusión y el punto de ebullición.

Los acetilenos son compuestos de baja polaridad, por lo cual sus propiedades físicas son muy semejantes a la de los alquenos y alcanos.

3.Realiza los siguientes ejercicios de formulación

1. CH3- CH2 –CH3: propano
2. CH4: metano
3. CH3-CH2-CH2-CH3: butano
4. ETANO
5. CH3-(CH2)5-CH3: heptano
6. CH3-(CH2)6-CH3: octano
7. Alcano lineal de 10 carbonos
8. CH3-(CH2)3-CH3 pentano
9. Alcano lineal de 11 carbonos.
10. CH3-(CH2)4-CH3 hexano

Señala el nombre correcto para estos compuestos:

1. a) metil-propao
2. c) metil-butano
3. b) dimetil-propano
4. b) 2-metil-pentano
5. b) 2,3-dimetil-butano
6. c) 3-metil-hexano
7. c) 5-isopropil-3-metil-octano
8. a) 4-etil-2,2,4-trimetil-hexano
9. b) 2,2,4-trimetil-pentano
10. c) 2,2,7,7-tetrametil-nonano

Señala el nombre correcto para estos compuestos:

1. CH3-CH2-CH=CH2: 1-buteno
2. CH3-CH=CH-CH2-CH3: 2-penteno
3. CH2=CH-CH=CH2: 1,3-butadieno
4. CH2=CH-CH=CH-CH=CH2: 1,3,5-hexatrieno
5. 4-metil-1-penteno
c) 2-metil-5-penteno
6. 2,5-dimetil-1,3-heptadieno
7. 2-etil-5,5-dimetil-1,3-hexadieno
8. 3-propil-1,4-hexadieno
9. 3-etil-1,3-pentadieno -respuesta correcta
10. 4-etil-2-metil-1,3,5-hexatrieno

Señala el nombre correcto para estos compuestos:

1. b) 1-pentino
2. c) 4-metil-2-hexino
3. a) 6-metil-3-propil-1,4-heptadiíno
4. c) 3,5,5-trimetil-1-hexino
5. b) 3-etil-1,5-hexadiíno
6. a) 2,7-dimetil-3,5-nonadiíno
7. b) 1-buten-3-ino
8. c) 1,3-hexadien-5-ino
9. a) 3-metil-1-hexen-5-ino
10. b) 3-penten-1-ino

4. ¿Dé que están formados el petróleo y el gas natural? Realiza un pequeño artículo donde se recojan las características de ambas sustancias, su uso, obtención y consecuencias para el medio ambiente.

El petróleo es un compuesto de origen orgánico, más denso que el agua y de un olor fuerte y característico. Se extrae de la superficie terrestre y después es almacenado en grandes depósitos y enviado mediante oleoductos (vía terrestre) o por los grandes barcos petrolíferos (vía marítima) a las partes del mundo donde es necesario.

El petróleo está formado principalmente por hidrocarburos, que son compuestos de hidrógeno y carbono, en su mayoría parafinas, naftenos y aromáticos. Junto con cantidades variables de derivados saturados homólogos del metano (CH4).

Además de hidrocarburos, el petróleo contiene otros compuestos orgánicos, entre los que destacan sulfuros orgánicos, compuestos de nitrógeno y de oxígeno. También hay trazas de compuestos metálicos, tales como sodio (Na), hierro (Fe), níquel (Ni), vanadio (V) o plomo (Pb). Asimismo, se pueden encontrar trazas de porfirinas.

Una de las mayores causas de la contaminación oceánica son los derrames de petróleo. El 46% del petróleo y sus derivados industriales que se vierten en el mar son residuos que vuelcan las ciudades costeras.

El gas natural es una mezcla de gases que se encuentra frecuentemente en yacimientos, disuelto o asociado con petróleo
Su composición varía en función del yacimiento del que se extrae, está compuesto principalmente por metano en cantidades que comúnmente pueden superar el 90 ó 95% y suele contener otros gases como nitrógeno, etano, CO2, H2S, butano, propano, mercaptanos y trazas de hidrocarburos más pesados. Como ejemplo de contaminantes cabe mencionar el gas no-asociado de Kapuni (NZ) que contiene hasta 49% de CO2

SUBPROCESO 2

1. Configuración electrónica del carbono:
1s2 2s2 2p2


2. ¿Cuántos enlaces puede formar el carbono? ¿De que tipo?
El carbono tiene 4 electrones de valencia, por consiguiente, el carbono forma cuatro enlaces con otros átomos, cada enlace representa a uno de los electrones de carbono y uno de los electrones del átomo que se enlazan.Estos enlaces forman un tetraedon (una pirámide con una punta en la parte superior).Los átomos de carbono vecinos pueden formar dobles o triples adicionalmente a los enlaces de carbono-carbono.

4. Una vez determinada cómo se enlaza el carbono para formar compuestos orgánicos nos preguntamos, ¿cuáles son las características o propiedades de los compuestos orgánicos?

Las características más importantes de los compuestos orgánicos son las relativas a su composición, naturaleza covalente de sus enlaces, combustibilidad y abundancia.

Aunque existen muchos compuestos orgánicos iónicos, la inmensa mayoría son covalentes, lo que se traduce en que poseen las características de este tipo de sustancias: muchos son gaseosos o líquidos y, si sólidos, sus puntos de fusión son relativamente bajos; no son conductores y, en general, son solubles en disolventes no polares.

Los compuestos orgánicos se caracterizan por su facilidad de combustión, transformándose en dióxido de carbono y agua y su sensibilidad a la acción de la luz y del calor, experimentando descomposición o transformación química.

5.¿Cómo se representan los compuestos orgánicos? ¿Qué tipo de fórmulas se utilizan?

Se representan a través de formulas químicas que se clasifican en empíricas, moleculares y geométricas.

Quimica del Carbono. Subproceso 1

1.¿En qué formas se presenta el carbono libre en la naturaleza?

El carbono se puede presentar en formas alotrópicas en la naturaleza éstas, se conocen cinco formas alotrópicas del carbono, además del amorfo: grafito, diamante, fulerenos, nanotubos y carbinos

El carbono es solido a temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formación, puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas.


El carbono y sus compuestos se encuentran distribuidos ampliamente en la naturaleza. Se estima que el carbono constituye 0.032% de la corteza terrestre.

El carbono está presente en la atmósfera en un 0.03% por volumen como dióxido de carbono. Varios minerales, como caliza, dolomita, yeso y mármol, tienen carbonatos.

Todas las plantas y animales vivos están formados de compuestos orgánicos complejos en donde el carbono está combinado con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros elementos. Los vestigios de plantas y animales vivos forman depósitos: de petróleo, alfalto y betún.

2.¿Qué diferencias existen entre el diamante y el grafito?

El diamante y el grafito son dos alótropos del carbono. Sin embargo, existen diferencias.

Las propiedades físicas y químicas del carbono dependen de la estructura cristalina, por ejemplo el grafito y el diamante:El grafito tiene exactamente los mismos átomos del diamante, pero por estar dispuestos en diferente forma, su textura, fuerza y color son diferentes. Los diamantes naturales se forman en lugares donde el carbono ha sido sometido a grandes presiones y altas temperaturas. Los diamantes se pueden crear artificialmente, sometiendo el grafito a temperaturas y presiones muy altasA presión normal, el carbono adopta la forma del grafito, en la que cada átomo está unido a otros tres en un plano compuesto de celdas hexagonales; este estado se puede describir como 3 electrones de valencia en orbitales híbridos planos sp2 y el cuarto en el orbital p.

El diamante es un cristal transparente de átomos de carbono enlazados tetraedralmente, su configuracion electronica es sp3. Sus átomos de carbono están dispuestos en una variante de la estructura cristalina cúbica centrada en la cara denominada red de diamante.
Es la segunda forma mas estable del carbono
El enlace entre sus atomos es covalente
Gracias a su estructura cristalina extremadamente r{igida, seenalta dureza y conductividad térmica
Su apariencia es de gran transparencia, clara e incolora.
Cuenta con una dispersión refractiva, que es la habilidad para dispersar luz de diferentes colores, lo que resulta en su lustre característico
La mayoría de diamantes naturales se forman a condiciones de presión y temperatura alta.



GRAFITO: Forma mas estable del carbono.

Forma tres enlaces covalentes en el mismo plano. El enlace covalente entre los átomos de una capa es extremadamente fuerte.
Su configuracion electronica es de sp2.
Es de color negro con brillo metálico, refractario y se exfolia con facilidad. En la dirección perpendicular a las capas presenta una conductividad de la electricidad baja y que aumenta con la temperatura, comportándose pues como un semiconductor. A lo largo de las capas la conductividad es mayor y aumenta proporcionalmente a la temperatura, comportándose como un conductor semimetálico.

3.El carbono también aparece combinado formando compuestos orgánicos e inorgánicos. ¿Cuáles son los principales compuestos inorgánicos?

Aunque la clasificación no es rigurosa, el carbono forma otra serie de compuestos considerados como inorgánicos, en un numero mucho menor al de los orgánicos.Los compuestos inorgánicos mas importantes son:
CO, CO2, H2CO3, CaC2, Al4C3, COCl2.

tarea ejercicios

Alcoholes

Todos los alcoholes pertenecen a una de tres clases: primarios, secundarios y terciarios. Estas clases se basan en el numero de átomos de carbono unidos al átomo de carbono que tiene el grupo hidroxilo.

Se clasifica como alcohol primario porque el grupo -OH esta unido a un átomo de carbono primario, es decir, a un átomo de carbono unido a un solo grupo alquilo o arilo.

Los alcoholes se clasifican secundarios porque el grupo -OH esta unido a un átomo de carbono secundario, es decir, a uno que esta enlazado a otros dos grupos alquilo o arilo y a un átomo de hidrogeno.

El alcohol es terciario si el grupo esta unido a un átomo de carbono enlazado tres grupos alquilo o arilo

Benceno

El químico alemán Friedeich August Kekulé propuso la estructura anular con un anillo de átomos de carbono, unidos por enlaces sencillos y dobles alternados, y con un átomo de hidrogeno unido a cada átomo de carbono.
El benceno irme una estructura anular de seis miembros, y todos los átomos de hidrogeno son equivalentes.
En 1864 tuvo su sueño famoso en el cual vio los átomos danzando en trayectorias que se enroscaban como si fueran serpientes, de pronto, una de aquellas formas reptilianas, dice Kekulé, “agarró su propia cola y toda la estructura se retorció burlonamente ante mis ojos; herido por un rayo, desperté”, descubriendo la estructura cíclica de la fórmula del benceno.

carbono asimetrico

¿Qué es un carbono asimétrico?

Un asimétrico es un átomo de carbono que está enlazado con cuatro elementos distintos.

Puede estar en compuestos orgánicos, sobre todo en los que están presentes en los seres vivos, como los carbohidratos.

Ejemplo:

Aminoácido – glucosamina

¿QUÉ ES UN ISÓMERO?

Los isómeros son compuestos que tienen la misma composición atómica pero diferente fórmula estructural.

Los isómeros no comparten necesariamente características similares a menos que también tengan igual grupos funcionales.

Hay muchas diversas clases de isómeros, como los stereoisomers, de enantiomers, de isómeros geométricos, et del cetera

los isómeros estructurales y los isómeros ópticos o enantiómeros:

1. Isómeros estructurales: moléculas que presentan la misma cantidad y tipo de átomos, pero dispuestos de manera diferente.
2. Los isómeros ópticos son uno la imagen especular del otro y no se pueden superponer.

ALCOHOLES

PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICAS DE LOS ALCOHOLES.

·El alcohol esta compuesto por un alcano y agua.

·la mayoria de las veces esta en estado liquido.

·contiene un grupo hidrofóbico del tipo de un alcano

·tiene un grupo oxidrilo

·la formacion de puentes de hidrogeno permite la asociacion entre las moleculas de alcohol

·es muy polar y capaz de establecer puentes de, ademas de hidrógeno, con sus moléculas compañeras, con otras moléculas neutras, y con aniones.

· incoloros de baja masa molecular y de olor característico.

·solubles en el agua en proporción variable y menos densos que ella.

·Al aumentar la masa molecular, aumentan sus puntos de fusión y ebullición, pudiendo ser sólidos a temperatura ambiente

·Los alcoholes pueden comportarse como ácidos o bases

¿QUÉ DETERMINA QUE UN ALCOHOL SEA SOLUBLE?

La formación de puentes de hidrógeno permite la asociación entre las moléculas de alcohol, se forman cuando los oxígenos unidos al hidrógeno en los alcoholes forman uniones entre sus moléculas y las del agua. Esto explica la solubilidad del metanol, etanol, 1-propanol, 2-propanol y 2 metil-2-propanol.

LA SOLUBILIDAD DEPENDE DEL NUMERO DE CARBONOS:

·A partir de 4 carbonos en la cadena de un alcohol, su solubilidad disminuye rápidamente en agua.

·A partir del hexanol son solubles solamente en solventes orgánicos.

·Existen alcoholes de cuatro átomos de carbono que son solubles en agua, debido a la disposición espacial de la molécula (moléculas simétricas).

·Existen alcoholes con múltiples moléculas de OH (polihidroxilados) que poseen mayor superficie para formar puentes de hidrógeno, lo que permiten que sean bastante solubles en agua.

CONFORMACIONES.

CUADRO COMPARATIVO ALCANOS, ALQUENOS Y ALQUINOS