Introducción a la Química Orgánica I.

1. ¿Qué es la química orgánica? es la rama de la química que estudia una clase numerosa de moléculas que contienen carbono formando enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno y otros heteroátomos, también conocidos como compuestos orgánicos Friedrich Wohleres conocido como el padre de la química orgánica. Heteroátomos.

2. ¿En cuales áreas de la vida diaria se usa la química orgánica? En la producción de medicamentos, pinturas y barnices, plaguicidas, plásticos, conservantes para alimentos, cosméticos, entre muchos otros, se basa en reacciones orgánicas de diferente tipo; a menudo estas son bastante complejas.

3. ¿Cuál es el elemento más importante de la química orgánica? Más del 95 por ciento de las sustancias químicas conocidas son compuestos del carbono.

4. ¿Qué es el enlace químico? es utilizado para referirse a la unión que existe entre dos átomos (los cuales pueden ser iguales o diferentes) con el fin de formar una molécula. Los átomos están compuestos por un núcleo atómico y a la vez están rodeados por electrones (los cuales tienen carga eléctrica negativa).

5. ¿Cómo se clasifican los enlaces químicos? Dependiendo de la configuración electrónica de los átomos y de su afinidad por los electrones, tenemos diferentes tipos de enlaces:

Enlace iónico: los electrones de un átomo se transfieren al otro átomo.

Enlace covalente: los electrones entre los átomos se comparten.

6. ¿Cómo pueden ser los enlaces covalentes? Pueden ser: polares, no polares, simple, doble y triple.

7. ¿Qué es la ruptura de enlace? En química se denomina heterólisis

o ruptura heterolítica a la ruptura de un enlace químico de una molécula neutral que genera un catión y un anión. En este proceso, los dos electrones que constituyen el enlace son asignados al mismo fragmento.

8. ¿Qué es una reacción química? es todo proceso termodinámico en el cual dos o más especie químicas o sustancias (llamadas reactantes o reactivos), se transforman, cambiando su estructura molecular y sus enlaces, en otras sustancias llamadas productos.

9. ¿Cuáles son las partes de una reacción química?

Reactante o Reactivo

Los reactivos o reactantes son aquellas sustancias que desarrollan una interacción con otras en una reacción química produciendo otras sustancias con características, propiedades y conformación diferente a las que se les llama productos o productos de reacción.

Los reactivos son compuestos químicos que se clasifican tomando en cuenta distintas variables, tales como la reactividad en reacciones químicas, las propiedades fisicoquímicas y las características del uso del reactivo.

Esta clasificación se toma por sentado en el envase del reactivo y se basa en el tratamiento que se le haya proporcionado tanto de su pureza como de su riqueza, estos factores determinan la utilidad química que se le dará, tomando en cuenta la exactitud, la precisión y el error absoluto que pueden suceder en la operación química que se llevará a cabo.

Los reactivos o reactantes pueden clasificarse en las siguientes denominaciones:

• PA: Estos se utilizan en aplicaciones analíticas.

• PB: Se destinan al área de la bioquímica.

• DC: Su objeto de estudio son las aplicaciones del análisis clínico.

• QP: Sus siglas significan químicamente puro y se utiliza generalmente en laboratorio.

Productos

Los productos de una reacción química se definen como los químicos que resultan de la separación y reacomodación de los reactivos. Estos aparecen al lado derecho de la ecuación en la reacción química. De forma general, los productos son moléculas mucho más estables que los reactivos.

Algo importante a tener en cuenta es que la distinción entre los productos y los reactivos no es muy clara debido a que estas reacciones se llevan a cabo a manera de equilibrio, esto significa que hay un proceso de ida y regreso entre los productos y los reactivos.

El resultado final es que algunos de los reactivos pueden combinarse para resultar en productos, sin embargo, estos químicos pueden volver a reaccionar para terminar formando los reactivos de nuevo. Cuando esta clase de reacción llega al equilibrio, los reactivos y los productos coexisten juntamente y se mantienen en variación constante entre ambos estados.

Simbología

Se utilizan distintos tipos de símbolos para denotar las funciones dentro de la reacción química, dependiendo de su apariencia cada símbolo tiene un significado en específico.

Los símbolos que aparecen en una reacción química son los siguientes:

•        Flecha hacia la derecha (→): Esta indica una reacción directa.

•        Flecha hacia la izquierda (←): Especifica una reacción inversa.

•        Flechas reversibles: Expresa una reacción reversible.

•        Triángulo (▲): Indica calor.

•        Flecha hacia arriba (↑): Expresa la formación de un gas.

•        Flecha hacia abajo (↓): Con este símbolo se indica que existe la formación de un sólido que se encuentra en estado de precipitación.

•        CC: Expresa la necesidad de corriente continua para realizar la reacción.

•        200° – 400°: Expresa la temperatura que se necesita para que se realice la reacción.

•        Letras (g, s, l, ac): Indican el estado en que se encuentran las sustancias de la reacción.

10. ¿Qué es un ácido y una base según la teoría de Bronsted-Lowry?

Una teoría más satisfactoria que la de Arrhenius es la que formularon en 1923 el químico danés Johannes Brønsted y, paralelamente, el químico británico Thomas Lowry. Esta teoría establece que los ácidos son sustancias capaces de ceder protones (iones hidrógeno H+) y las bases sustancias capaces de aceptarlos. Aún se contempla la presencia de hidrógeno en el ácido, pero ya no se necesita un medio acuoso.

El concepto de ácido y base de Brønsted y Lowry ayuda a entender por qué un ácido fuerte desplaza a otro débil de sus compuestos (lo mismo ocurre entre una base fuerte y otra débil). Las reacciones ácido-base se contemplan como una competición por los protones. En forma de ecuación química, la siguiente reacción de Acido (1) con Base (2):

Ácido (1) + Base (2) ↔ Ácido (2) + Base (1)

Se produce al transferir un protón el Ácido (1) a la Base (2). Al perder el protón, el Ácido (1) se convierte en su base conjugada, Base (1). Al ganar el protón, la Base (2) se convierte en su ácido conjugado, Ácido (2). La ecuación descrita constituye un equilibrio que puede desplazarse a derecha o izquierda. El HCl es un ácido fuerte en agua porque transfiere fácilmente un protón al agua formando un ion hidronio (H3O+):

     HCl         H2O   →    H3O+  +   Cl-

     Ácido(1)   Base(2)    Ácido(2)     Base(1)

   A. fuerte     B. débil    A.fuerte    B. débil

Vemos así que, cuanto más fuerte es el ácido frente a otra especie química, más débil es su base conjugada.

El concepto de ácido-base de Brønsted-Lowry permite establecer una tabla de pares conjugados ácido/base ordenados.

11. ¿Qué es un ácido y una base según la teoría de Lewis? Un ácido de Lewis es una especie química que contiene un orbital vacío que es capaz de aceptar un par de electrones de una base de Lewis para formar un aducto de Lewis. Una base de Lewis, entonces, es cualquier especie que tenga un orbital lleno que contenga un par de electrones que no esté involucrado en la unión, pero puede formar un enlace dativo con un ácido de Lewis para formar un aducto de Lewis.

12. ¿Qué son los hidrocarburos y como se clasifican?

Los hidrocarburos son compuestos químicos orgánicos constituidos únicamente por hidrógeno y carbono. La química orgánica se encarga del estudio de estos compuestos.

Clasificación de los hidrocarburos

 

Hidrocarburos saturados

Los hidrocarburos saturados son aquellos que poseen solo enlace simple, de tal manera que cada carbono se encuentra unido a otros cuatro átomos, ejemplo los alcanos como el etano, el propano y el nonano.

Hidrocarburos insaturados

Los hidrocarburos insaturados son aquellos que poseen uno o más enlaces dobles o triples, de tal forma que un carbono se encuentra unido a 3 o menos átomos. Por ejemplo, en el etino HC≣CH, un carbono se encuentra unido a oto carbono y un átomo de hidrógeno.

Hidrocarburos alifáticos

Los hidrocarburos alifáticos son aquellos hidrocarburos compuestos de carbono e hidrógeno con cadena abierta lineal o ramificada o cadena cerrada pero que no tiene anillo de benceno. Ejemplos de hidrocarburos alifáticos son los alcanos, alquenos, alquinos y sus contrapartes cíclicas son todos hidrocarburos alifáticos.

Hidrocarburos aromáticos

Los hidrocarburos aromáticos son hidrocarburos que contienen uno o más anillos de benceno, formados por seis átomos de carbono unidos entre sí por enlaces simples y dobles alternados. Por ejemplo, el benceno C6H6, el tolueno C7H8 (metilbenceno), el xileno C8H10, el naftaleno C10H8 y el antraceno C14H10 (tres anillos bencénicos).

Estos compuestos presentan características especiales debido a la deslocalización de la densidad electrónica en el anillo que le da una mayor estabilidad. Recibieron esta designación por su aroma dulzón.

13. Explique las diferentes fórmulas con que se puede representar los compuestos orgánicos.

FÓRMULA EMPÍRICA: Indica la proporción más sencilla de los elementos que forman parte del compuesto.

FÓRMULA MOLECULAR: Expresa el número real de átomos de cada elemento que forman parte del compuesto.

Compuestos	Fórmula molecular	Fórmula empírica
Benceno	C6H6	CH
Ácido etanoico	C2H4O2	CH2O

FÓRMULA SEMIDESARROLLADA: Se especifican los enlaces entre los carbonos y el resto de los átomos se agrupan en el carbono que le corresponde. Es la más utilizada. Ejemplos: CH2=CH–CH2–CH3, CH3– CH2OH. También se puede esquematizar la cadena utilizando líneas quebradas, cada vértice representa un carbono saturado (con los hidrógenos necesarios para completar sus cuatro enlaces).

FÓRMULA DESARROLLADA: se expresa en ella cómo están unidos entre sí todos los átomos que constituyen la molécula.

FÓRMULA ESTRUCTURAL O GEOMÉTRICA: se recurre en ella a "modelos espaciales" que sirven para construir la molécula, observar su distribución espacial, ver la geometría de los enlaces, etc. Esta fórmula da la forma real de la molécula.

14. ¿Cómo se clasifican los carbonos?

Las ramificaciones son comunes en los esqueletos C-C. Pueden ser identificados átomos de carbono diferentes con respecto al número de otros átomos de carbono vecinos:

• Átomo de carbono primario: un átomo de carbono vecino

• Átomo de carbono secundario: dos átomos de carbono vecinos

• Átomo de carbono terciario: tres átomos de carbono vecinos

• Átomo de carbono cuaternario: cuatro átomos de carbono vecinos

15. ¿Qué es la isomería? es una propiedad de aquellos compuestos químicos (en especial las cadenas de carbono), que tienen la misma fórmula molecular (fórmula química no desarrollada) de iguales proporciones relativas de los átomos que conforman su molécula, presentan estructuras químicas distintas y, por ende, diferentes propiedades y configuración.

16. ¿Qué son los isómeros? Los isómeros son moléculas que tienen la misma fórmula molecular pero diferente estructura. Se clasifican en isómeros estructurales y estereoisómeros. Los isómeros estructurales difieren en la forma de unión de sus átomos y se clasifican en isómeros de cadena, posición y función.