Ubicación en la tabla Periódica: P:2 6:IV A
Z: 6
Distribución electrónica: N1:2e- n2:4e-
Masa atómica: 12,01
N° de Valencia: 4
Puede formar hasta 4 enlaces Covalentes
El carbono no es un elemento muy abundante, Solamente constituye el 0,032% de la corteza terrestre, sin embargo su Importancia es fundamental debido a que el principal constituyente de los seres Vivos.
La propiedad más trascendente del carbono Es la CONCATENACIÓN: es la capacidad que tienen los átomos de carbono de unirse Entre sí formando cadenas. Estas cadenas pueden contener desde unos pocos átomos hasta unos miles, cerrarse formando anillos y también pueden presentar Ramificaciones.
Alotropía: es la propiedad que poseen Determinados elementos químicos de presentarse bajo estructura moleculares Diferentes, en el mismo estado físico. Los átomos de carbono pueden unirse Entre sí de diversas formas dando lugar a diferentes sustancias simples.
El carbono presenta diversas variedades Alotrópicas: diamante, grafito, fullerenos.
Los halógenos forman moléculas diatómicas Como F2 y Cl2: el Azufre forma anillos S8 y el Nitrógeno forma N2 y N3. Pero la Concatenación más notable la presenta el carbono que forma enlaces covalentes Muy fuertes consigo mismo. Todo cristal de diamante es una molécula de carbono Que tiene los átomos unidos, por enlaces covalentes simples que producen uno de Los materiales más duros que se conocen.
Combustibles: La propiedad de Combustibilidad es carácterística de aquellas sustancias que pueden arder. Es Habitual reservar la denominación combustible para los materiales que son Quemados específicamente para producir energía calorífica.
Compuestos orgánicos:
Termolábiles: Tienen poca Resistencia frente a la acción del calor y se descomponen generalmente por Debajo de los 300°C
No son electrolitos, no Conducen la corriente eléctrica: las partículas que constituyen estos Compuestos con moléculas eléctricamente neutras, formadas por átomos que se Unen por enlace covalente.
Bajos puntos de fusión y Ebullición: las fuerzas de atracción intermoleculares que forman estos Compuestos son muy débiles.
La mayoría son insolubles en Agua. Son solubles en solventes no polares como éter, cloroformo, benceno, Etc.: las moléculas generalmente son no polares. Se debe tener en cuenta que “lo semejante se disuelve en lo semejante”.
Reaccionan lentamente: implican El choque entre las moléculas de los reactivos con una orientación adecuada Para romper determinados enlaces y formar otros qye originen las moléculas de Los productos.
La cantidad de compuestos Conocidos supera los dos millones y continúa en aumento: presentan la propiedad De unirse consigo mismo formando cadenas estables de átomos, propiedad a la Cual se la llama concatenación.
Arden en el aire y se Carbonizan frente al ácido sulfúrico: son combustibles debido a la presencia Del carbono.
Sus moléculas están formadas Por átomos de C, H,O, N y en pequeñas proporciones S, P, algunos metales como K, Ca, Na, Fe y halógenos como F, Cl, e I
Compuestos inorgánicos:
Formados por partículas (átomos O iones) de cualquier elemento inclusive carbono, formando por ejemplo: CO y CO2, Carbonatos, bicarbonatos y cianuros.
En general son termoestables, Es decir, resisten la acción del calor, solo se descomponen a temperaturas Superiores a 700°C
Fundidos o en solución acuosa Son buenos conductores de la corriente eléctrica. Son electrolitos
Puntos de fusión y ebullición Elevados
Reaccionan rápidamente
Solubles en agua y en otros Solventes polares. Insolubles en solventes no polares
No arden en el aire
Se conocen aproximadamente unos 500.000 compuestos
Pasos para nombrar los compuestos Orgánicos:
Se identifica la cadena Principal (mayor cantidad de átomos de carbono). Los átomos de carbono que no Forman la cadena principal se consideran ramificaciones.
Se deben numerar a partir del Extremo más próximo a la ramificación en el caso de los alcanos, y a partir del Extremo más próximo al grupo funcional para los demás compuestos.
Se utilizan los prefijos:
1 – met
2 – et
3 – prop
4 – but
5 – pent
6 – hex
7 – hept
8 – oct
9 – non
10 – dec
La terminación: alcanos (ano), Alquenos (eno), alquinos (ino). Las ramificaciones siempre terminan en il (ej: Metil, propil, etc)
Se deben nombrar las Ramificaciones en orden alfabético y asignar la ubicación según al átomo de C a La que están unidas en la cadena principal, y si existe más de una con igual n° De átomos de C se usan los prefijos di, tri, tetra, etc.
Hidrocarburos:
Alcanos (hidrocarburos Saturados)
Alquenos (hidrocarburos no Saturados)
Alquinos (hidrocarburos no Saturados)
Estos pueden ser: lineales, ramificados, Cíclicos.
Isomería
(partes iguales)
Isómeros: son compuestos que tienen la Misma fórmula molecular pero con distinta distribución de sus átomos en el espacio. Pueden ser de cadena, posición O de compensación de función.
Isomería de cadena: igual función química, Diferente cadena carbonada. La presentan todos los compuestos orgánicos.
Isomería de posición: igual cadena Principal, diferente ubicación del grupo funcional. La presentan la mayoría de Los compuestos orgánicos, menos los alcanos.
Isomería de compensación de función: Diferente función química.
Clasificación de hidrocarburos:
Alifáticos:
Acíclicos: cadena abierta (alcanos, alquenos, alquinos)
Cíclicos: cadena cerrada (cicloalcanos)
Aromáticos: cadena cerrada (ej: Benceno)
Alcanos: se encuentran en la naturaleza Formando parte de: petróleo, gases naturales que emanan de esos yacimientos y De los de carbón.
El gas natural es una mezcla de Hidrocarburos saturados, principalmente metano. Se origina en el interior de la Tierra por descomposición de materia orgánica fuera de contacto con el aire. Los alcanos también son llamados hidrocarburos saturados por tener enlace Simple C – C. Su fórmula general es: CnH2.N+2 à n = número De átomos de carbono.
Sus uniones C – C y C – H es mediante Enlaces covalentes simples.
Isomería: solo presentan isomería de cadena
La nafta: es un líquido volátil, poco Viscoso, que puede ser fácilmente vaporizado en los motores. Se obtiene por Destilación fraccionada del petróleo y por cracking. Sus componentes con Fundamentalmente hidrocarburos saturados de entre 5 y 10 átomos de carbono.
Un hidrocarburo de cadena no ramificada se Inflama en el interior de los motores produciendo detonaciones y pérdida de Potencia. Un hidrocarburo de cadena ramificada, por el contrario, arde Suavemente y prácticamente no produce vibraciones o detonaciones. Logra una Marcha uniforme.
El Pb(C2H5)4 Modera las explosiones en los cilindros del motor y permite aumentar el índice De octano de las naftas.
La calidad de la nafta depende de su Octanaje. Las nuevas gasolinas están hechas de tetraetil plomo; logran una Disminución de las emisiones al ambiente y por ende una mejora en la calidad Del aire. La disminución de azufre asegura la reducción de la emisión de óxidos De azufre.
Propiedades físicas de Hidrocarburos:
Al aumentar las masas molares De los hidrocarburos también aumentan las temperaturas de fusión y ebullición.
El punto de ebullición y de Fusión depende también de la existencia o no de ramificaciones en las cadenas Carbonadas.
Los hidrocarburos no son Solubles en agua.
El poder disolvente de los Hidrocarburos permite extraer sustancias de sistemas heterogéneos y también de Algunas soluciones.
A temperatura ambiente la Densidad de los primeros términos de las series de hidrocarburos es muy baja, Ya que estos compuestos se encuentran en estado gaseoso.
La densidad aumenta de manera Regular en relación al número de átomos de carbono de la cadena.
El punto de ebullición y fusión Depende de la existencia o no de cadenas ramificadas. Los hidrocarburos con más Ramificaciones tiene puntos de fusión y ebullición más bajos que hidrocarburos De igual masa molar pero en cadenas lineales.
Los hidrocarburos son inflamables.
Función química: son las propiedades que Caracterizan a un conjunto de compuestos que poseen el mismo grupo funcional.
Grupo funcional: se llama así al conjunto De átomos o enlaces responsables de las propiedades químicas de una familia de Compuestos.
Radical: es un átomo o con conjunto de átomos con un electrón libre.
Propiedades químicas de alcanos: son Compuestos muy poco reactivos. Solo son atacados por el oxígeno dando Reacciones de combustión y por los halógenos dando reacciones de sustitución (también llamadas halogenación)
Combustión: fenómeno químico en el que se Desprende energía en forma de luz y calor. Para producir una combustión se Necesita un combustible, un comburente y alcanzar la denominada temperatura de Inflamación.
Combustible: es la sustancia que arde.
Comburente: es una sustancia gaseosa que Hace posible la combustión. El oxígeno gaseoso (O2) es el comburente Universal porque participa en casi la totalidad de las combustiones.
Las reacciones de combustión de los hidrocarburos Son altamente exotérmicas (liberan energía), lo cual justifica el uso de los Hidrocarburos como combustible.
Clasificación de combustiones:
Combustión completa: es la que Se produce con mucha presencia de oxígeno. Los productos obtenidos son Co2 (g) dióxido de carbono, agua líquida H2O (l) y energía. La ecuación Se iguala. Esta combustión produce una llama azul poco luminosa, muy calorífica Y no es contaminante.
Combustión incompleta: es la Que se produce poca presencia de oxígeno. Los productos obtenidos son: agua Líquida, Co2 g (monóxido de carbono – hollín) y energía.
Esta ecuación no se iguala y La llama de esta combustión es amarilla, muy luminosa y poco calorífica, muy Contaminante.
Halogenación: Los halógenos reaccionan con Los alcanos dando reacciones de sustitución, o sea, originan compuestos por Sustitución de uno o varios átomos de hidrógeno. La halogenación es una Reacción fotoquímica ya que para que ocurra es necesaria la presencia de luz. Según el halógeno, se observan diferentes resultados experimentales, la Sustitución se realiza según el siguiente orden: F2 > Cl 2 > B > I2 (violenta > parcialmente nula).
En el metano y etano, todos los hidrógenos Sustituibles por un átomo de halógeno son iguales, (carbono primario): pero a Partir del propano, es posible obtener una mezcla de isómeros.
Alquenos: son hidrocarburos no saturados Caracterizados por presentar por lo menos un carbono unido a otro por doble Enlace (C=C), responden a la fórmula general: CnH2.N
Grupo funcional: doble enlace (es lo que Caracteriza y les confiere propiedades que los identifica)
Nomenclatura: constituyen una serie Homologa caracterizada por el sufijo ENO. Para nombrarlos se elige primeo la Cadena principal (la más larga que contiene el doble enlace), se enumera y se Indica con un número la ubicación de este, seguido del nombre de la cadena Principal.
Isomería: cadena, posición, compensación de Función.
Propiedades físicas: sus propiedades con Muy semejantes a la de los alcanos de igual número de átomos de carbono. Son Insolubles en agua, pero solubles en solventes no polares como el benceno, éter, cloroformo, etc. Su punto de ebullición aumenta al aumentar el número de átomos de carbono, en general unos 20° o 30° por cada carbono adicional, Excepto para los primeros términos de la serie homologa. Los isómeros de cadena Lineal poseen mayor punto de ebullición que los isómeros de cadena ramificada. Los primeros 4 términos de la serie son gaseosos a 25° y una atmósfera, del Carbono 5 al 18 son líquidos y los términos superiores son sólidos. Todos son Menos densos que el agua.
Propiedades químicas:
Reacciones de adición: se produce el doble Enlace C=C debido a que uno de ellos es más débil, es decir más fácil de Romper. La ruptura del enlace más débil permite la adición de otros átomos a la Cadena hidrocarbonada.
Hidrogenación: es la adición de halógenos Al doble enlace para formar alcanos. Platino, Palario Y Níquel son los Catalizadores más comunes así como el calor y la presión.
Halogenacion: es la adición de halógeno
Alqueno + H2 à alcano
Alqueno + halógeno à Binaloalcano
Combustión de alquenos: también los Alquenos reaccionan con el oxígeno produciendo combustiones que pueden ser Completas o incompletas según la cantidad de oxígeno.
En determinadas condiciones las moléculas De un alqueno se pueden unir entre sí, formando una molécula gigante o Macroendícula llamada polímero (poli – muchos, meros – partes). Cada una de las Moléculas simples que se une recibe el nombre de monómero. El grupo H2C = CH se llama grupo vinilo. El monómero es: H2C = CH – R (R – átomo o grupo de Átomos)
R:
H à eteno (etileno) à polietileno à tuberías, envases de plástico
CH3à propeno (propileno) à Polipropileno à recipientes, juguetes, fibras para tejidos y alfombras
Cl àcloruro De vinilo à policloruro de vinilo à aislantes Eléctricos, cerramientos de construcción.
CnH2+2 Alcanos
CnH2n Alquenos
CnH2N-2 Alquinos
Alquinos: son hidrocarburos no saturados Que se caracterizan por presentar un enlace triple entre los átomos de carbono.
Regla general: CnH2.N-2
Grupo funcional: triple enlace
Nomenclatura: terminación INO
Isomería: de cadena, de posición.
Propiedades físicas: son semejantes a la de Los alcanos y alquenos. Baja solubilidad en agua y solventes polares, muy Solubles en solventes orgánicos (éter, benceno). El punto de ebullición aumenta Al aumentar la longitud de la cadena. Su densidad es menor que la del agua. Los Primeros 4 compuestos son gases a 25°C y una atmósfera, el resto son líquidos.
Combustión de alquinos: reacciona con el Oxígeno produciendo combustiones que pueden ser completas o incompletas, Dependiendo de la cantidad de oxígeno.