Síntesis y Ejercicios de Propiedades del Carbono

Propiedades del Carbono

Ubicación en la Tabla Periódica

En la tabla periódica, el carbono es el primer elemento de la familia IV A de los elementos representativos y es un no metal. Se une químicamente con otros elementos para formar compuestos inorgánicos, como carburos (CaC2), óxidos (CO2) y sales (Na2CO3).

Alótropos

 Tanto en el diamante como en el grafito se encuentran formados solamente por átomos de CARBONO.

A las diferentes estructuras de sustancias con el mismo tipo de átomos se les conoce como formas alotrópicas, en este caso el diamante y el grafito son dos de los alótropos naturales más abundantes del carbono.

Estructura Atómica

Enlaces

El metano es el compuesto más pequeño cuando se combinan átomos carbono e hidrógeno..

Cada enlace covalente se forma con un par de electrones, uno de cada átomo que se une.

Ejercicio 1

Pregunta 2

Pregunta 3

Hidrocarburos

Los átomos de carbono se enlazan químicamente entre sí formando largas cadenas lineales o ramificadas, que van desde unos cuantos átomos hasta miles de ellos. El carbono tiene una inimaginable cantidad de compuestos, a esta propiedad se le conoce como concatenación.

Los enlaces carbono-carbono pueden ser simples, dobles o triples.

En las fórmulas desarrolladas de los compuestos orgánicos los átomos de C invariablemente tendrán cuatro enlaces representados mediante líneas; por otro lado, el átomo de hidrógeno al combinarse químicamente sólo puede formar un enlace que se representa con una sola línea.

Hidrocarburos Alifáticos 

Son HC de cadenas abiertas o cerradas y se clasifican en saturados e insaturados dependiendo de la cantidad  de átomos de hidrógeno y está determinado por las uniones carbono-carbono, simples, dobles y triples llamados alcanos, alquenos y alquinos respectivamente. 

Aromáticos

Son HC cíclicos que contienen la estructura básica del benceno, C6H6 Las siguientes son distintas representaciones del benceno.

Hidrocarburos Saturados

Los HC saturados son aquellos compuestos que tienen el máximo de átomos de hidrógeno en su estructura molecular, es decir están saturados de hidrógeno, estos compuestos solamente presentan enlaces sencillos:  C-C  ó  C-H, los HC saturados también son llamados Alcanos o parafinas.

Hidrocarburos Insaturados

Los HC insaturados son aquellos compuestos que tienen al menos un enlace doble o triple entre los átomos de carbono que los forman; debido a que los átomos de carbono al unirse entre sí con enlaces múltiples agotan las posibilidades de enlazarse con el hidrógeno. La cantidad de átomos de hidrógeno que tienen los HC insaturados es siempre menor a la de los saturados de igual número de átomos de C.

Alcanos

Son aquellos HC que sólo presentan enlaces covalentes simples, pueden ser cadenas abiertas o cerradas, ramificadas o lineales.

Alquenos

Son HC que en su composición tienen menos átomos de hidrógeno que el alcano del mismo número de carbonos, y en su estructura se encuentra por lo menos un enlace doble, también son llamados olefinas.

Alquinos

Son HC que en su estructura se encuentra por lo menos un enlace triple, también son llamados acetilénicos.

Hidrocarburos Lineales

Si un HC está constituido por una sola cadena de átomos de carbono, ya sea abierta o cíclica, se clasifica como lineal. 

Hidrocarburos Ramificados

En el HC ramificado, la cadena de mayor número de átomos de carbono es considerada como la cadena principal y las cadenas adicionales se consideran ramificaciones. En un hidrocarburo cíclico toda cadena adicional a éste se considera una ramificación. 

Ejercicio 2

Formulas y Nomenclaturas de HC

Desarrollada: Se representan todos los átomos de carbono e hidrógeno, así como sus enlaces, en una estructura plana.

Semidesarrollada: Se agrupan los hidrógenos al átomo de carbono con el que se encuentran enlazados, esto se hace con cada átomo de carbono para estructuras relativamente cortas.

De Esqueleto:  Consiste en trazar líneas en zig-zag, donde los vértices y los extremos representan átomos de carbono unidos mediante líneas sencillas, dobles o triples, y  los hidrógenos no se representan.

De esferas y Palos: En este modelo los átomos son esferas compactas que se unen mostrando el acomodamiento espacial más probable de los átomos de carbono e hidrógeno.

Condensada: En ésta se agrupan todos los átomos de carbono e hidrógeno, es útil para ver la composición pero no la estructura.

Para nombrar un HC lineal de cadena abierta:

-Se cuenta el número de átomos de carbono y se elige la raíz griega correspondiente.

-Se identifica el tipo de enlaces que hay; sencillo, doble o triple; para dar la terminación del nombre.

-Si hay enlace doble o triple, se enumeran los átomos de carbono asignándole la menor posición al enlace múltiple.

-Se nombra el HC empezando por la posición del enlace doble o triple y posteriormente se escribe el nombre de la cadena principal.

Para nombrar un HC de cadena abierta ramificada:

-Se cuenta el número de átomos de carbono de la cadena más larga y, en su caso, que contenga el enlace doble o triple, se enumeran los átomos de carbono asignándole la menor posición al enlace múltiple para asignarle nombre a la cadena principal.

-Se identifican las ramificaciones y el número de átomos de carbono que las forman para asignarles nombre, se utilizan las mismas raíces griegas pero se les da terminación - il

-Se nombra la estructura enlistando las ramificaciones en orden alfabético indicando su posición, y posteriormente se nombra la cadena principal.

Ejercicio 3

Compuestos del Carbono

El carbono puede formar una amplia gama de compuestos enlazándose con otros elementos además del hidrógeno; de esta forma es posible encontrarlo formando compuestos con oxígeno, con nitrógeno o con azufre, o bien, con diferentes elementos a la vez.

Ejercicio 4

Isometría

El carbono al unirse a otros átomos de carbono produce una gran variedad de compuestos. A partir de 4 átomos de carbono podemos encontrar dos o más compuestos con la misma cantidad de átomos, en otras palabras, tienen la misma fórmula molecular o condensada, sin embargo, la distribución atómica de éstos es diferente, es decir, sus estructuras no son iguales.

Así como las formas alotrópicas del carbono (grafito, diamante, carbono amorfo, fullereno, nanotubos) presentan diferentes propiedades, los isómeros también presentan diferentes propiedades debido a su estructura.

Ejercico 5

Estructura y Propiedad.

Actividad Final

Referencias

Libros

Dingrando, L. et al. (2002). Química, Materia y Cambio. Colombia: McGraw- Hill.

García, J. y Ortega, F. (2004). Periodicidad Química. México: Trillas.

Espriella, A. (2011). Química Orgánica Básica. Un acercamiento a la estructura en el nivel nanoscópico para explicar lo macroscópico. México: Universidad Autónoma de México, UAM.

Lewis, M. y Waller, G. (1995). Química Razonada. México: Trillas.

Morrison, R. y Boyd, R. (1998). Química orgánica. México: Ed. Addison Wesley Longman.

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Internet

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Videos

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Enlace carbono-carbono (s/f) Recuperado de  http://www.youtube.com/watch?v=YQ3k_NgvrxI&feature=related (abril, 2012).

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Imágenes

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