LAS PROFESIAS

"Temo el día en que la tecnología sobrepase nuestra humanidad" Albert Einstein.

HISTORIA DE LA QUÍMICA ORGÁNICA


Objetivo: Hacer un recuento histórico del desarrollo de la química orgánica, para luego estudiar algunas propiedades del átomo de carbono.


La química orgánica se constituyó como disciplina en los años treinta. El desarrollo de nuevos métodos de análisis de las sustancias de origen animal y vegetal, basados en el empleo de disolventes como el éter o el alcohol, permitió el aislamiento de un gran número de sustancias orgánicas que recibieron el nombre de "principios inmediatos". 

La aparición de la química orgánica se asocia a menudo al descubrimiento, en 1928 por el químico alemán Friedrich Wöhler, de que la sustancia inorgánica cianato de amonio podía convertirse en urea, una sustancia orgánica que se encuentra en la orina de muchos animales. 

Antes de este descubrimiento, los químicos creían que para sintetizar sustancias orgánicas, era necesaria la intervención de lo que llamaban ‘la fuerza vital’, es decir, los organismos vivos. El experimento de Wöhler rompió la barrera entre sustancias orgánicas e inorgánicas. 

Los químicos modernos consideran compuestos orgánicos a aquellos que contienen carbono e hidrógeno, y otros elementos (que pueden ser uno o más), siendo los más comunes: oxígeno, nitrógeno, azufre y los halógenos. Por ello, en la actualidad, la química orgánica tiende a denominarse química del carbono.




La gran cantidad que existe de compuestos orgánicos tiene su explicación en las características del átomo de carbono, que tiene cuatro electrones  en su capa de valencia: según la regla del octeto necesita ocho para completarla, por lo que forma cuatro enlaces (valencia = 4) con otros átomos formando un tetraedro. Actualmente se conocen más de 3 millones de compuestos orgánicos con un ritmo de crecimiento de 100.000 compuestos nuevos al año. Por compuestos orgánicos entendemos los compuestos del carbono, excepto los óxidos CO y CO2  y los carbonatos que se estudian como compuestos inorgánicos desde siempre.
A diferencia de los compuestos inorgánicos, los orgánicos presentan las siguientes características:
  1. La gran mayoría de enlaces son de tipo covalente.
  2. Puntos de fusión y de ebullición bajos respecto a los compuestos inorgánicos.
  3. Poco solubles en agua.
  4. Moléculas apolares o poco polares.
  5. Presentan reacciones lentas y complejas.
  6. Estructuras moleculares complicadas, especialmente las de origen natural.
  7. Se descomponen al calentarlos.
Compuesto orgánico
Los compuestos orgánicos son sustancias químicas que contienen carbono, formando enlaces covalentes carbono-carbono y/o carbono-hidrógeno. En muchos casos contienen oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo, boro, halógenos y otros elementos. Estos compuestos se denominan moléculas orgánicas. No son moléculas orgánicas los compuestos que contienen carburos, los carbonatos y los óxidos de carbono. La principal característica de estas sustancias es que arden y pueden ser quemadas (son compuestos combustibles).

Las moléculas orgánicas pueden ser de dos tipos:

Moléculas orgánicas naturales: Son las sintetizadas por los seres vivos, y se llaman biomoléculas, las cuales son estudiadas por la bioquímica.

Moléculas orgánicas artificiales: Son sustancias que no existen en la naturaleza y han sido fabricadas por el hombre como los plásticos.
La línea que divide las moléculas orgánicas de las inorgánicas ha originado polémicas e históricamente ha sido arbitraria, pero generalmente, los compuestos orgánicos tienen carbono con enlaces de hidrógeno, y los compuestos inorgánicos, no. Así el ácido carbónico es inorgánico, mientras que el ácido fórmico, el primer ácido graso, es orgánico. 

El anhídrido carbónico y el monóxido de carbono, son compuestos inorgánicos. Por lo tanto, todas las moléculas orgánicas contienen carbono, pero no todas las moléculas que contienen carbono, son moléculas orgánicas.

Fuentes De Compuestos Orgánicos
El alquitrán de hulla era antiguamente la única fuente de compuestos orgánicos; posteriormente, el petróleo se consolidó como la principal fuente de compuestos orgánicos representado en sustancias como la gasolina, el queroseno y el aceite lubricante. El gas natural suministraba metano y etino. Estas tres categorías de sustancias naturales siguen siendo las principales fuentes de compuestos orgánicos en la mayoría de los países. Sin embargo, cuando no se dispone de petróleo, una industria química puede funcionar a base de etino, que a su vez puede ser sintetizado a partir de la caliza y el carbón. Durante la II Guerra Mundial, Alemania tuvo que adoptar esa solución cuando le fueron cortadas las fuentes de petróleo y gas natural.

El azúcar de mesa procedente de la caña o la remolacha es el producto químico puro más abundante extraído de una fuente vegetal. Otras sustancias importantes derivadas de los vegetales son los hidratos de carbono (como la celulosa), los alcaloides, la cafeína y los aminoácidos. Los animales se alimentan de vegetales y de otros animales para sintetizar aminoácidos, proteínas, grasas e hidratos de carbono.

El carbono
El carbono es singularmente adecuado para el papel central en la química orgánica, por el hecho de que es el átomo más liviano capaz de formar múltiples enlaces covalentes. A raíz de esta capacidad, el carbono puede combinarse con otros átomos de carbono y con átomos distintos para funcionales. Una característica general de todos los compuestos orgánicos es que liberan energía cuando se oxidan.

En los organismos se encuentran cuatro tipos diferentes de moléculas orgánicas en gran cantidad: carbohidratos, todas estas moléculas contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Además, las proteínas y azufre, y los nucleótidos, así como algunos lípidos, contienen nitrógeno y fósforo.



¿Como participa el carbono en la naturaleza?

El carbono es esencial para construir las moléculas orgánicas que caracterizan a los organismos vivos.

La principal fuente de carbono para los productores es el CO2 del aire atmosférico, que también se halla disuelto en lagos y océanos.

Además hay carbono en las rocas carbonatadas (calizas, coral) y en los combustibles fósiles (carbón mineral y petróleo).

Durante la fotosíntesis, las plantas verdes toman CO2 del ambiente abiótico e incorporan el carbono en los carbohidratos que sintetizan.  Parte de estos carbohidratos son metabolizados por los mismos productores en su respiración, devolviendo carbono al medio circundante en forma de CO2.  Otra parte de esos carbohidratos son transferidos a los animales y demás heterótrofos, que también liberan CO2 al respirar.

El ciclo completo del carbono requiere que los descomponedores metabolicen los compuestos orgánicos de los organismos muertos y agreguen nuevas cantidades de CO2 al ambiente.  A todo lo anterior debe sumarse la enorme cantidad de CO2 que llega a la atmósfera como producto de la actividad volcánica, la erosión de las rocas carbonatadas y, sobre todo, la quema de combustibles fósiles por el hombre.


HIBRIDACIÓN TETRAEDRAL, TRIGONAL, DIGONAL.



Uso de las diferentes Variedades del Elemento Carbono.

El principal uso industrial del carbono es como componente de hidrocarburos, especialmente los combustibles fósiles (petróleo y gas natural). Del primero se obtienen, por destilación en las refinerías, gasolinas, keroseno y aceites, siendo además la materia prima empleada en la obtención de plásticos. El segundo se está imponiendo como fuente de energía por su combustión más limpia.

Otros usos son:
  1. El isótopo carbono-14, descubierto el 27 de febrero de 1940, se usa en la datación radiométrica.
  2. El grafito se combina con arcilla para fabricar las minas de los lápices. Además se utiliza como aditivo en lubricantes. Las pinturas anti-radar utilizadas en el camuflaje de vehículos y aviones militares están basadas igualmente en el grafito, intercalando otros compuestos químicos entre sus capas.
  3. El diamante se emplea para la construcción de joyas y como material de corte aprovechando su dureza.
  4. Como elemento de aleación principal de los aceros.
  5. En varillas de protección de reactores nucleares.
  6. Las pastillas de carbón se emplean en medicina para absorber las toxinas del sistema digestivo y como remedio de la flatulencia.
  7. El carbón activado se emplea en sistemas de filtrado y purificación de agua.
  8. El carbón amorfo ("hollín") se añade a la goma para mejorar sus propiedades mecánicas. Además se emplea en la formación de electrodos (p. ej. de las baterías). Obtenido por sublimación del grafito, es fuente de los fullerenos que pueden ser extraídos con disolventes orgánicos.
  9. Las fibras de carbón (obtenido generalmente por termólisis de fibras de poliacrilato) se añaden a resinas de poliéster, donde mejoran mucho la resistencia mecánica sin aumentar el peso, obteniéndose los materiales denominados fibras de carbono.
  10. Las propiedades químicas y estructurales de los fullerenos, en la forma de nanotubos, prometen usos futuros en el incipiente campo de la nanotecnología.


Compuestos Orgánicos más importantes, como se obtienen, sus propiedades y usos:

Ácido Acético (CH3COOH):
Obtención: Se obtiene de 3 formas:
   1. Por oxidación catalítica de los gases del petróleo
   2. Por oxidación del etanal o acetaldehído
   3. Haciendo reaccionar alcohol metílico con monóxido de carbono
Propiedades: Se presenta como liquido incoloro de olor muy picante. Funde a 16ºC y ebulle a 118ºC. Su densidad es 1,05q/cm3. Es soluble en agua, alcohol y éter.
Usos: Se emplea en la producción del plástico, como alimento, en la fabricación de colorantes, insecticidas y productos farmacéuticos; como coagulante del látex natural.

Ácido ascórbico o Vitamina C:
Obtención: Se encuentra presente en las frutas cítricas
Propiedades: Se presenta en forma de cristales blancos. Es soluble en agua, ligeramente soluble en alcohol e insoluble en éter. Funde a 192ºC
Usos: Se emplea como antioxidante y preservativo de alimentos como la mantequilla, la leche de larga duración, bebidas y vinos. En medicina, para prevenir el escorbuto

Ácido Cítrico (C6H8O7):
Obtención: A partir de las frutas como el limón, la lima, la toronja y la naranja. También se le obtiene por fermentación degradante de carbohidratos.
Propiedades: Se presenta en forma de cristales o polvo translúcido incoloro. Funde a 153ºC. Su densidad es 1,54g/cm3. Es soluble en agua y en alcohol.
 Usos: Se usa como antioxidante en alimentos tales como vinos, bebidas refrescantes y sodas, confitería, leche concentrada de larga duración y alimentos enlatados (caviar, gambas); como agente quitamanchas del acero inoxidable y de otros metales

Éter dietílico (C4H10O):
Obtención: Se prepara por deshidratación del alcohol etílico
Propiedades: Es un liquido de color agradable y penetrante, muy volátil e inflamable. Sus vapores son los más densos que el aire, pero más livianos que el agua. Su densidad es 0,78g/cm3. Funde a -16ºC y ebulle a 35ºC. Presenta un gran poder disolvente ya que diluye al caucho, al aceite y a las grasas.
Usos: En medicina, como analgésico local, En el laboratorio, como disolvente y reactivo.

Alcohol etílico o Etanol (C2H6O):
Obtención: Se puede obtener de diversas maneras: por síntesis, partiendo del acetileno; por fermentación de sustancias azucaradas y por destilación del vino.
Propiedades: Es un liquido incoloro, de olor característico, agradable y sabor ardiente. Ebulle a 78ºC. Es soluble en agua, en todas las proporciones. Su densidad es 0,79g/cm3.

Usos: Como componente de las bebidas alcohólicas y en la síntesis de compuestos orgánicos.


ACTIVIDADES: HISTORIA DE LA QUÍMICA 1. Crucigrama 2. Test ; para hacer uso de las  actividades, recomiendo enviar un correo a gelemann@gmail.com indicando la intención; desde allí se darán las recomendaciones pertinentes.

En el siguiente enlace es posible descargar un documento que contiene algunos de los interrogantes planteados en el Crucigrama y el Test


    LA CONVERSA ES CONVERSANDO

    Páginas vistas en total