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Compuestos Orgánicos (página 2)

Enviado por Berenice Lopez



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5. Diferencias entre Compuestos Orgánicos y Compuestos Inorgánicos

No existe diferencia alguna entre estos dos conceptos, de hecho, se da el nombre de química orgánica a la parte de la química que estudia los compuestos del carbono, salvo el Sulfuro de Carbono, los Óxidos de Carbono y derivados.

Ésta denominación viene de la creencia antigua y errónea de que sólo los seres vivos eran capaces de sintetizar los compuestos del carbono, sin embargo, aunque la diferencia clásica entre compuestos orgánicos e inorgánicos ha desaparecido, la expresión química orgánica subsiste enfatizada por varias razones, comenzando por el que todos los compuestos considerados orgánicos contengan carbono o que este elemento forma parte de un número casi ilimitado de combinaciones debido a la extraordinaria tendencia de sus átomos a unirse entre sí.

La química orgánica moderna se ocupa de los compuestos orgánicos de carbono de origen natural y también de los obtenidos en el laboratorio como algunos fármacos, alimentos, productos petroquímicos y carburantes.

Diferencias entre los compuestos orgánicos e inorgánicos en sus diferentes propiedades:

Los compuestos orgánicos ofrecen una serie de características que los distinguen de los compuestos inorgánicos, de manera general se puede afirmar que los compuestos inorgánicos son en su mayoría de carácter iónico, solubles sobre todo en agua y con altos puntos de ebullición y fusión; en tanto, en los cuerpos orgánicos predomina el carácter covalente, sus puntos de ebullición y fusión son bajos, se disuelven en disolventes orgánicos no polares (cómo éter, alcohol, cloroformo y benceno), son generalmente líquidos volátiles o sólidos y sus densidades se aproximan a la unidad.

Los compuestos inorgánicos también se diferencian de los orgánicos en la forma como reaccionan, las reacciones inorgánicas son casi siempre instantáneas, iónicas y sencillas, rápidas y con un alto rendimiento cuantitativo, en tanto las reacciones orgánicas son no iónicas, complejas y lentas, y de rendimiento limitado, realizándose generalmente con el auxilio de elevadas temperaturas y el empleo de catalizadores.

Compuestos Orgánicos

Compuestos Inorgánicos

Elementos constituyentes

C, H, O, N, S, P y Halógenos

103 elementos

Estado Físico

Líquidos y gaseosos

Sólido, líquido o gaseoso

Volatilidad

Volátiles

No volátiles

Solubilidad en agua

Solubles

Insolubles

Densidades

Aproximadas a la unidad, bajas

Mayor que la unidad, altas

Velocidad de reacción a temperatura ambiente

Lentas con rendimiento limitado

Rápidas con alto rendimiento cualitativo

Temperatura superior

Desde moderadamente rápidas hasta explosivas

Muy rápidas

Necesidad de catalizadores

Sí, con frecuencia

Generalmente no

Tipo de enlace

Covalente

Electrovalente, electrocovalente, valente, covalente

En general las diferencias son:

Compuestos Orgánicos

Compuestos inorgánicos

Se utilizan como base de construcción al átomo de carbono y unos pocos elementos más.

Participan a la gran mayoría de los elementos conocidos

Se forman naturalmente en los vegetales y animales pero principalmente en los primeros, mediante la acción de los rayos ultravioleta durante el proceso de la fotosíntesis: el gas carbónico y el oxígeno tomados de la atmósfera y el agua, el amoníaco, los nitratos, los nitritos y fosfatos absorbidos del suelo se transforman en azúcares, alcoholes, ácidos, ésteres, grasas, aminoácidos, proteínas, etc., que luego por reacciones de combinación, hidrólisis y polimerización entre otras, dan lugar a estructuras más complicadas y variadas

En su origen se forman ordinariamente por la acción de las fuerzas fisicoquímicas: fusión, sublimación, difusión, electrolisis y reacciones químicas a diversas temperaturas. La energía solar, el oxígeno, el agua y el silicio han sido los principales agentes en la formación de estas sustancias.

La totalidad de estos compuestos están formados por enlace covalentes

Estos compuestos están formados por enlaces iónicos y covalentes.

La mayoría presentan isómeros (sustancias que poseen la misma fórmula molecular pero difieren en sus propiedades físicas y químicas)

Generalmente no presentan isómeros.

Los encontrados en la naturaleza, tienen origen vegetal o animal, muy pocos son de origen mineral

Un buen número son encontrados en la naturaleza en forma de sales, óxidos, etc.

Forman cadenas o uniones del carbono consigo mismo y otros elementos

Con excepción de algunos silicatos no forman cadenas.

El número de estos compuestos es muy grande comparado con el de los compuestos inorgánicos.

El número de estos compuestos es menor comparado con el de los compuestos orgánicos.

6. Variedades del Elemento Carbono en la Naturaleza

El carbono es un elemento químico de número atómico 6 y símbolo C. Es sólido a temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formación, puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o diamante.

  • Forma Alotrópicas: En química, se denomina alotropía a la propiedad que poseen determinados elementos químicos de presentarse bajo estructuras moleculares diferentes, como el oxígeno, que puede presentarse como oxígeno atmosférico (O2) y como ozono (O3), o con características físicas distintas, como el fósforo, que se presenta como fósforo rojo y fósforo blanco (P4), o el carbono, que lo hace como grafito , diamante y fulereno. Para que a un elemento se le pueda denominar como alótropo, sus diferentes estructuras moleculares deben presentarse en el mismo estado físico.

La explicación de las diferencias que presentan en sus propiedades se ha encontrado en la disposición de los átomos de carbono en el espacio. Por ejemplo, en los cristales de diamante, cada átomo de carbono está unido a cuatro átomos de carbono vecinos, adoptando una ordenación en forma de tetraedro que le confiere una particular dureza.

En el grafito, los átomos de carbono están dispuestos en capas superpuestas y en cada capa ocupan los vértices de hexágonos regulares imaginarios. De este modo, cada átomo está unido a tres de la misma capa con más intensidad y a uno de la capa próxima en forma más débil. Esto explica porqué el grafito es blando y untuoso al tacto.

La mina de grafito del lápiz forma el trazo porque, al desplazarse sobre el papel, se adhiere a éste una pequeña capa de grafito.

El diamante y el grafito, por ser dos sustancias simples diferentes, sólidas, constituidas por átomos de carbono que reciben la denominación de variedades alotrópicas del elemento carbono.

Se conocen cuatro formas alotrópicas del carbono, además del amorfo: grafito, diamante, fulerenos y nanotubos.

7. 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:

  • El isótopo carbono-14, descubierto el 27 de febrero de 1940, se usa en la datación radiométrica.
  • 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.
  • El diamante se emplea para la construcción de joyas y como material de corte aprovechando su dureza.
  • Como elemento de aleación principal de los aceros.
  • En varillas de protección de reactores nucleares.
  • Las pastillas de carbón se emplean en medicina para absorber las toxinas del sistema digestivo y como remedio de la flatulencia.
  • El carbón activado se emplea en sistemas de filtrado y purificación de agua.
  • 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 fulerenos que pueden ser extraídos con disolventes orgánicos.
  • 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.
  • Las propiedades químicas y estructurales de los fulerenos, en la forma de nanotubos, prometen usos futuros en el incipiente campo de la nanotecnología.

8. 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. Fuende 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 mas densos que el aire, pero mas 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, partiendodel acetileno; por fermentación de sustancias azucaradas y por destilación del vino.
  • Propiedades: Es un liquido incoloro, de olor caractristico, 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 alcoholicas y en la síntesis de compuestos organicos.

9. Algunos Compuestos Orgánicos, su estado físico y su solubilidad :

COMPUESTO ORGANICO

ESTADO

FÍSICO

SOLUBILIDAD EN EL AGUA

Aceite de Maíz

Líquido

Insoluble

Acetona

Liquido

Soluble

Ácido acético

Liquido

Soluble

Ácido cítrico

Liquido

Soluble

Ácido fórmico

Liquido

Completamente Soluble

Alcohol etílico

Liquido

Completamente Soluble

Benceno

Liquido

Insoluble

Butino

Gaseoso

Soluble

Detergentes

Liquido

Soluble

Jabones

Sólido

Soluble

Manteca de cerdo

Sólido

Insoluble

Metano

Gaseoso

Insoluble

Naftaleno

Sólido

Soluble

10. Identificación rápida de los Compuestos Orgánicos

Un compuesto orgánico se reconoce porque al arder produce un residuo negro de carbón. Al comparar el estado físico y la solubilidad de diferentes compuestos orgánicos nos percatamos de que:

  1. Pueden existir en estado sólido, liquido o gaseoso
  2. La solubilidad en el agua varía, desde los que son totalmente insolubles hasta los completamente solubles

11. ¿A qué se debe que haya tantos compuestos orgánicos y donde están presentes?

Los compuestos orgánicos constituyen la mayor cantidad de sustancias que se encuentran sobre la tierra. Contienen desde un átomo de carbono como el gas metano CH4 que utilizamos como combustible, hasta moléculas muy grandes o macromoléculas con cientos de miles de átomos de carbono como el almidón, las proteínas y los ácidos nucléicos.

  • La existencia de tantos compuestos orgánicos de diferentes tamaños se debe principalmente a:
  1. La capacidad del átomo de carbono para formar enlaces con otros átomos de carbono.
  2. La facilidad con que el átomo de carbono puede formar cadenas lineales, ramificadas, cíclicas, con enlaces sencillos, dobles o triples.
  3. El átomo de carbono, puede formar enlaces en las tres dimensiones del espacio.

12. Olores característicos de algunos compuestos orgánicos

Compuestos

Orgánicos

Olor

Acetato

 

 

de

Amilo

Pera

Acetato

Octilo

Naranja

Atranilato

Metlo

Uva

Butirato

Amilo

Durazno

Butirato

Butilo

Piña

Valerinato

amilo

Manzana

13. Preparación de Jabones y detergentes

Mediante la hidrólisis del grasas y aceite, en presencia de un álcali, se obtiene la sal orgánica metálica del acido correspondiente, es decir, un jabón

Los limpiadores y desinfectantes de uso domestico presenta mayormente en su composición jabón de aceite vegetal, aceite de pino al 10% y alcohol etílico al 12%; todos ellos son compuestos del carbono.

El jabón se prepara industrialmente con una solución diluida de lejía y grasa animal derretida o aceita vegetal. Se calienta mediante vapor y cuando se ha completado la reacción, que tarda 4 ó 5 días, se agrega sal común; la lejía y la grasa animal se disuelven en la sal y queda flotando jabón. El jabón reduce la tensión superficial del agua y le permite penetrar en los materiales, facilitando la disolución de los aceites, las grasas y la mugre.

15. Bibliografía:

 

 

Berenice Lopez


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