Investigar la variedad de compuestos orgánicos - Sesión 1

Los compuestos que contienen átomos de carbono e hidrógeno se denominan compuestos orgánicos. Además de los átomos de carbono e hidrógeno, los compuestos orgánicos también contienen otros átomos como oxígeno, nitrógeno, fósforo o halógenos. Algunos ejemplos de compuestos orgánicos incluyen glucosa, ácidos carboxílicos y etanol. El carbono muestra características únicas en los compuestos orgánicos. Es tetravalente. Esto significa que puede formar un máximo de cuatro enlaces covalentes.

Los átomos de carbono se combinan con otros átomos de carbono para formar largas cadenas de compuestos. Esta propiedad de autoenlace de los átomos de carbono se llama concatenación. Gracias a la concatenación, los átomos de carbono pueden formar numerosos compuestos. El heptano contiene siete átomos de carbono conectados como una cadena. El benceno contiene seis átomos de carbono conectados en forma circular.

Los hidrocarburos son compuestos que están formados únicamente por átomos de carbono e hidrógeno. Los hidrocarburos se pueden clasificar en hidrocarburos saturados e hidrocarburos insaturados. Los hidrocarburos saturados sólo tienen enlaces simples entre los átomos de carbono. Un ejemplo de hidrocarburo saturado es el propano. Los hidrocarburos insaturados tienen uno o más enlaces dobles o triples entre átomos de carbono. Un ejemplo de hidrocarburo insaturado es el eteno.

Los hidrocarburos de cadena abierta lineales o ramificados se denominan hidrocarburos alifáticos. Se clasifican en alcanos, alquenos y alquinos. Los alcanos contienen enlaces simples entre átomos de carbono. Aquí se muestra la fórmula molecular general de los alcanos. n representa el número de átomos de carbono en la molécula. Por ejemplo, el propano es un alcano. Contiene tres átomos de carbono. Su fórmula molecular es C₃H₈. Los alcanos también se denominan hidrocarburos saturados.

Los alquenos contienen uno o más de un doble enlace entre átomos de carbono. Aquí se muestra la fórmula molecular general de los alquenos. n representa el número de átomos de carbono en la molécula. Por ejemplo, el eteno es un alqueno. Contiene un doble enlace entre dos átomos de carbono. Su fórmula molecular es C₂H₄. Los alquenos también se denominan hidrocarburos insaturados.

Los alquinos contienen uno o más enlaces triples entre átomos de carbono. Aquí se muestra la fórmula molecular general de los alquinos. n representa el número de átomos de carbono en la molécula. Por ejemplo, el etino es un alquino. Contiene un triple enlace entre dos átomos de carbono. Su fórmula molecular es C₂H₂. Los alquinos también se denominan hidrocarburos insaturados.

Los hidrocarburos aromáticos son un grupo de compuestos orgánicos que contienen uno o más círculos de átomos de carbono con enlaces simples y dobles alternados. Se llaman aromáticos porque tienen un aroma u olor específico. El hidrocarburo aromático más conocido es el benceno. El benceno tiene un círculo de seis átomos de carbono. Los hidrocarburos aromáticos también se utilizan en la producción de plásticos, tintes y productos farmacéuticos.

Los grupos funcionales son grupos específicos de átomos o enlaces dentro de una molécula que determinan las propiedades, la reactividad y el comportamiento de la molécula en reacciones químicas. Por ejemplo, el grupo hidroxilo -OHEs un grupo funcional polar que a menudo se encuentra en alcoholes. Un ejemplo de alcohol que contiene un grupo hidroxilo -OHes etanol. El grupo carboxilo -COOHSe encuentra en los ácidos carboxílicos. El grupo carboxilo es de naturaleza ácida. Un ejemplo de ácido carboxílico que contiene un grupo carboxilo es el ácido etanoico.

Grupo funcional alcoxi R-O-Restán ahí en los éteres. R representa cualquier grupo alquilo. Cuando eliminamos un átomo de hidrógeno de un alcano, se convierte en un alquilo. Por ejemplo CH3CH2-es un grupo alquilo. Se llama etilo. -COHEl grupo se llama grupo aldehído. Está presente en los aldehídos. R-CO-REs la fórmula general de las cetonas. Las cetonas contienen -CO-grupo. Este grupo se llama grupo carbonilo. En la ilustración se dan algunos ejemplos más de grupos funcionales.

Los hidrocarburos alifáticos se nombran utilizando un sistema de nomenclatura sistemática llamado sistema de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada. El sistema IUPAC utiliza un prefijo para indicar el número de átomos de carbono en la cadena. Luego viene el sufijo "-ano" para indicar que la molécula es un alcano. Por ejemplo, el alcano con un átomo de carbono se llama metano. El alcano con dos átomos de carbono se llama etano.

Si hay ramas o sustituyentes en la cadena de carbono, el sistema IUPAC utiliza un sistema de numeración para identificar la posición de la rama o sustituyente. Primero se identifica la cadena de carbono continua más larga. Luego las ramas o sustituyentes se nombran utilizando prefijos. La ubicación de la ramificación se indica mediante un número que corresponde a la posición del átomo de carbono en la cadena principal que está unido a la ramificación.

Por ejemplo, el alcano con cinco átomos de carbono y una ramificación de metilo en el segundo átomo de carbono se llamaría 2-methylpentane. El prefijo 2-indica que el grupo metilo está unido al segundo átomo de carbono. pentano indica que hay cinco átomos de carbono en la cadena principal. La numeración de la cadena continua más larga comienza desde el extremo más cercano al sustituyente.

Los hidrocarburos alifáticos también pueden contener otros grupos funcionales, como haluros, alcoholes y aminas. Estos grupos funcionales se nombran utilizando sufijos que indican el tipo y la ubicación del grupo funcional. Por ejemplo, un alcano con un grupo alcohol -OHA este último se le añadiría el nombre de propanol. El sufijo ol indica la presencia del grupo alcohol -OH. ethan indica que hay dos átomos de carbono en la cadena principal. Se muestran en la ilustración algunos de los sufijos IUPAC de diferentes grupos funcionales.