CARBONO

   

El carbono tiene la capacidad única entre los elementos de compartir sus electrones con otros átomos de carbono. Este elemento puede compartir  sus electrones con uno, dos, tres
 o cuatro carbonos diferentes, y cada uno de estos a su vez comparte electrones con carbonos adicionales (está es una característica principal de este elemento, ya que otros no hacen eso a gran escala). 
El carbono también puede compartir electrones con hidrógeno, oxígeno, azufre, halógenos y otros elementos. 
El enlace covalente es el enlace característico de los compuestos orgánicos, debido a que el átomo de carbono no tiene tendencia a adquirir configuración de gas noble por ganancia o pérdida de electrones, ya que debería formar especies cargadas altamente  inestables.
También debemos mencionar que como el carbono se encuentra en el grupo IV A y tiene cuatro electrones de valencia, puede formar un total de cuatro enlaces para completar un octeto de electrones externos. Forma enlaces simples, dobles y triples. 

Enlace simple:  Es la manera más sencilla en la que el carbono comparte sus cuatro electrones. Uno de los ejemplos más simple para explicar este enlace es con el metano, en el que un átomo de carbono comparte cada uno de sus cuatro electrones exteriores con un átomo de hidrógeno, de modo que tanto el carbono como cada uno de los cuatro hidrógenos completan su última capa electrónica.  

 

Enlace doble:  Es aquel en el que dos átomos de carbono comparten dos pares de electrones y se forma una doble unión covalente.    

   ETILENO 

Enlace triple :  Es aquel en el que dos átomos de carbono comparten tres pares de electrones y se forma una unión covalente.   

La palabra alótropo sinifica ( de tipo diferente). Es la capacidad de un elemento de existir en más de un estado físico. Muchos elementos pueden aparecer naturalmente en más de una forma a temperatura ambiente. Los alótropos son por lo general diferentes debido a distintas formas de cristal.

Los átomos de carbono se pueden organizar de diferentes maneras y dar lugar a una gran variedad de formas estructurales llamadas alótropos, con propiedades físicas muy diferentes. 

Todos los alótropos son sólidos con punto de fusión sumamente altos e insolubles en todos los disolventes a temperaturas ordinarias.  

Existen 7 alótropos del carbono los cuales son: diamante, grafito, fuleneros, nanotubos del carbono, carbono vítreo, nanoespuma de carbono,  carbono amorfo.   

1.  1  Punto de fusión

2.  2  Punto de ebullición        

3.  3  Conductividad

4.    4Dureza                                     

5.   5 Estado físico

6.   6 Densidad                              

7 Solubilidad

Alótropos	1	2	3	4	5	6	7	Estructura	Usos
Grafito	3650° C (6602°F)		Muy buen conductor de la corriente eléctrica	1-2	Sólido (Blando)	2.09 a 2.23 g/cm3	Insoluble en agua		·         Se utiliza en los lápices. ·         Se emplea en ladrillos ·         Se utiliza en la fabricación de armas
Diamante			No conducen corriente eléctrica	10	Sólido (Es el mineral más duro)	3.5-3.53 g/cm3			·         Joyeria ·         Se utiliza para taladrar materiales
Fullerenos						1.65 g/cm3	Son solublesen disolventes como benceno, tolueno y cloroformo.
Nanotubos de carbono			Buenos conductores	Alta dureza		Densidad baja menor a la del aluminio			·         Se encuentran como un material potencial para su uso en un futuro “ascensor espacial” (cable de tierra-espacio) y otras aplicaciones aeroespaciales.

PROPIEDADES FÍSICAS: 

Las propiedades físicas de los compuestos orgánicos son: punto de fusión, punto de ebullición, densidad, indice de refracción, viscosidad. 

PROPIEDADES QUÍMICAS: 

SÍMBOLO: C

NÚMERO ATÓMICO: 6

VALENCIA: 2,+4,-4

CONFIGURACIÓN: 1s22s22p2

ELECTRONEGATIVIDAD: 2.5

Los compuestos inorgánicos presentan las siguientes propiedades son: 

• Están constituidos por combinaciones entre los elementos del sistema periódico. 
• Sus enlaces son iónicos.
• En solución, la mayoria se ionizan y conducen electricidad. 
• Resisten temperaturas elevadas 
• Generalmente, son solubles en agua 
• Por lo general, son sólidos de puntos de fusión elevados.  

Los compuestos inorgánicos comprenden básicamente: sales y ácidos minerales, metales, hidróxidos, óxidos metálicos y no metálicos. 

Los óxidos son compuestos binarios que se forman de una reacción de "Combinación" del oxígeno con otro elemento.

Bases o Hidróxidos : son compuestos ternarios que resultan de la combinación de algunos metales con agua o de un óxido básico con agua. 

Las bases o hidróxidos se caracterizan, entre otras cosas, por tener sabor amargo, ser jabonosos al tacto, cambiar el papel tornasol de rosado a azul, ser buenos conductores de la electricidad en soluciones acuosas y ser corrosivos.

Sales: son sustancias de estabilidad relativa; su actividad y solubilidad están condicionadas a los elementos que la integran. Se forman a partir de la reacción de un ácido y una base; ellas pueden reaccionar entre sí y dar origen a compuestos de mayor estabilidad.

Los compuestos orgánicos presentan las propiedades:    Contienen C, casi siempre H y con frecuencia O, N, S, P. Sus enlaces son covalentes  Pocas soluciones de sus compuestos se ionizan y conducen electricidad  La mayoria son combustibles.  Se descomponen facilmente con el calor  Generalmente son solubles en disolventes orgánicos Son gases, líquidos o sólidos de bajos puntos de fusión  Compuestos orgánicos: son sustancias en cuya composición básica está presente el elemento carbono, a excepción de los óxidos de carbono como CO, los cianuros y los carbonatos, los cuales son compuestos inorgánicos. Estos compuestos orgánicos contienen los elementos C, H, O, N, P, S y halógenos como Cl, I, F y Br. Se caracterizan porque son combustibles, es decir, arden con facilidad y al quemarse dejan un residuo negro de carbón.  Ejemplos de ellos son los “hidrocarburos y sus derivados”. Los hidrocarburos incluyen compuestos formados exclusivamente por C e H; es el caso de los alcanos, alquenos y alquinos y los hidrocarburos aromáticos; son insolubles en agua y solubles en solventes orgánicos.

Los hidrocarburos son compuestos orgánicos constituidos sólo por átomos de carbono e hidrógeno. Estos compuestos se encuentran en la naturaleza, en el petróleo y en el gas natural. 
Los hidrocarburos se clasifican en: ALIFÁTICOS Y AROMÁTICOS.  

ALIFÁTICOS:

Los alifáticos su cadena es abierta y pueden ser saturados ( alcanos o parafinas) o insaturados ( alquenos y alquinos).  

ALCANOS:

Los alcanos son los hidrocarburos má simples, ya que sólo contienen carbono e hidrógeno unidos por enlaces simples. En alcano más simple es el metano, en el que el carbono comparte un par de electrones con cuatro átomos de hidrógeno.El siguiente alcano es el etano (C2H6), y el tercero es el propano (C3H8).  
Los alcanos son no polares, ya que están formados sólo por carbono e hidrógeno, que tienen aproximadamente las mismas electronegatividades. Debido a esto, son insolubles en agua y tienen puntos de ebullición bajos. Los alcanos que contienen cuatro carbonos o menos, son gases, y aquellos con más de 18 son sólidos ( como la cera para velas); el resto son líquidos. Algunas características de los alcanos son: 

• No tienen olor ni color 
• Son extremadamente inflamables 
• Los más ligeros son volátiles 

Existen dos fuentes importantes de alcanos, el gas natural y el petróleo. El gas natural es principalmente metano con cantidades pequeñas de etano, propano y butano, en cambio, el petróleo contienen cientos de compuestos, la mayoría de los cuales son alcanos cílicos y de cadena abierta.

ALQUENOS: 

Los hidrocarburos insaturados son compuestos con dobles y simples enlaces, por consiguiente contienen menos hidrógenos que los alcanos saturados. 

Los alquenos son hidrocarburos que contienen un doble enlace. Los compuestos orgánicos con enlaces múltiples se dice que están insaturados. La fórmula general para un alqueno de cadena abierta con doble enlace es CnH2n. El alqueno más simple es el eteno. 
La mayoría de los alquenos producidos industrialmente se utilizan para hacer polímeros. 
Generalmente, son compuestos débilmente polares, su polaridad es ligeramente superior a la de los alcanos. 

ALQUINOS: 

Los alquinos son hidrocarburos que contienen un triple enlace. El alquino más simple es el etino. Los alquinos no se encuentran en la naturaleza, pero pueden prepararse sintéticamente. 
Las propiedades físicas de los alquinos están como en los alcanos y en los alquenos, en relación con su débil polaridad. Son insolubles en solventes polares y solubles en solventes poco o no polares. 

HIDROCARBUROS AROMÁTICOS: 

Los compuestos aromáticos derivan su nombre de su olor característico, agradable en algunos casos. Un compuesto aromático es un hidrocarburo cíclico con enlaces simples y dobles, alternado entre átomos adyacentes del carbono. El principal y más sencillo de estos hidrocarburos es el benceno. El benceno se ve como un alqueno cíclico con tres enlaces dobles. 
La serie aromática la forman el benceno. Pueden ser simplemente bencenos sustituidos por otros anillos. Por lo general, todos ellos poseen olores específicos intensos y en algunos casos desagradables.  
En cuanto a las propiedades físicas como punto de ebullición y punto de fusión, están dependen de los sustituyentes, el benceno tiene un p.e de 80°C y el p.f de 5°C, pero al introducir uno o dos grupos sustituyentes el p.e tiende a crecer regularmente y el p.f es irregular. 
Todos los compuestos aromáticos son líquidos y sólidos y algunos son tóxicos. 

 ENERGÍA DE ENLACE:  

Cuando se forma un enlace químico se desprende energía. Por lo contrario, si deseamos romper el enlace formado, debemos aportar externamente esa misma cantidad de energía. Así, se define la energía de enlace: como la energía liberada cuando se forma un mol de enlaces a partir de los átomos en estado gaseoso y fundamental. A estas energías de enlace se les llama también entalpías de enlace.

REFERENCIAS: 

LIBROS: 

Título: Introducción a la química 
Autor: Leo J. Malone 
Editorial: Limusa
País: México  
Páginas consultadas: 333 a la 346 

Título: Fundamentos de Química Orgánica 
Autor: Miguel Arturo Castellanos Tapias 
Editorial: McGraw-Hill Latinoamérica
País: México 
Páginas consultadas: 63 a la 105 

Título: Química Orgánica 
Autor: L. A. Tsvetkov 
Editorial: Mir Moscú 
Páginas consultadas: 22 a la 96 

PÁGINAS DE INTERNET: 

http://www.uaeh.edu.mx/docencia/P_Presentaciones/prepa3/quimica_organica_intro.pdf

http://portalacademico.cch.unam.mx/alumno/quimica2/u2/carbono_alimentos

http://www.cdlmadrid.org/cdl/archivospdf/ciencias/estructuras-carbono.pdf

http://www.quimitube.com/videos/parametros-moleculares-energia-de-enlace-longitud-de-enlace-y-angulo-de-enlace/

http://portalacademico.cch.unam.mx/materiales/al/cont/exp/qui/qui2/u2/carbono/docs/diamanteygrafito.pdf