La química y el carbono


INTRODUCCIÓN
Nombre
Carbono
Símbolo
C
Número atómico
6
Número másico
12,01115
Valencia
2, ­+4, -4
Configuración electrónica
1s22s22p2
Punto de fusión (ºC)
4830
Punto de ebullición (ºC)
3727

El carbono es un elemento químico que se encuentra muy presente a nuestro alrededor. Normalmente sólido a temperatura ambiente, puede encontrarse en forma cristalina (como el diamante y el grafito), o en forma amorfa (negro de humo).
Tiene una diversa variedad alotrópica, donde podemos encontrar sustancias blandas, muy duras, baratas o muy caras. Es el pilar básico de la química orgánica y presenta una gran afinidad para enlazarse químicamente con otro átomos pequeños, formar largas cadenas con otros carbonos y crear múltiples enlaces.
Y con esta pequeña introducción doy paso a una inquisición más estructurada de este elemento…  


CARACTERÍSTICAS
El carbono es un no metal que pertenece al grupo de los carbonoideos, y como especifica su posición, es un mal conductor del calor y la electricidad, no presenta ningún tipo de lustre y no es un elemento maleable ni dúctil ya que no lo podemos laminar ni descomponer en hilos. Se encuentra en estado sólido, a temperatura ambiente, por lo que no es magnético, y predomina en color negro (grafito) o es incoloro (diamante).
El carbono es un elemento químico peculiar, la suma de sus compuestos es de un número mayor que la suma total de todos los elementos de la tabla, combinados. Esto se debe a que presenta la siguiente serie de características químicas:
  • Covalencia. El átomo de carbono no gana ni pierde electrones, sino que los comparte, para así completar con cuatro electrones su último nivel de energía (1s2 2s2 2p2). Es decir, forma enlaces covalentes con otros elementos para rellenar el nivel que le falta y ser más estable.
  • Tetravalencia. Por la característica anterior, es tetravalente, con sus cuatro valencias exactamente iguales y puede unirse consigo mismo mediante enlaces y formando cadenas.
  • Isovalencia. Sus valencias, al representarse en un tetraedro regular, son equidistantes del átomo a los vértices.
  • Autosaturación. Propiedad que se refiere a la capacidad que tiene para unirse entre sí formando cadenas extensas, lineales o ramificadas, alifáticas o cíclicas.


Además, es capaz de unirse consigo mismo una, dos o tres veces formando enlaces simples, dobles o triples.


  • Hibridación. Es el reacomodo de los electrones de un nivel de energía al orbital p del mismo nivel de energía. Con el fin de que el orbital p tenga un electrón en “x”, uno en “y” y uno en “z” para formar la tetravalencia del carbono.

Tipo de hibridación
Geometría molecular
Ángulo de enlace
Sp3
Tetraédrica
109,5º
Sp2
Triangular plana
120º
Sp
Lineal
180º




COMPUESTOS
El carbono es uno de los compuestos más abundantes. Forma parte de una gran variedad de sustancias que construyen nuestra vida cotidiana y están presentes en todos los compuestos orgánicos, que toman posición en el ciclo el carbono, de uso ilimitado y fundamental.
Usamos este elemento constantemente, en los procesos de nuestro organismo (metabolismo, intercambio de gases, etc.), a diario de forma procesada (plástico, petróleo, gas, etc.), construye nuestras células y estos organismos son sustentados gracias a él… Es tal su importancia que, tiene dos ramas de la química que están enfocadas al estudio de sus compuestos: química orgánica y bioquímica.
La trascendencia del carbono se presenta en:
  • Nosotros y cualquier organismo, se encuentra en nuestras células, a nuestro alrededor, en el aire, en los procesos que usan compuestos orgánicos, y en todos ellos.
  • Alimentos. Los carbohidratos, las proteínas, los lípidos al igual que los aditivos y los conservadores están formados con carbono.
  • Medicina. La gran mayoría son compuestos orgánicos, como la aspirina, el descongestionante, etc.
  • Combustible. El material que usamos a diario para hacer mover nuestro vehículo tiene como compuesto principal al carbono.
  • Plásticos. La mayoría de los objetos son plásticos, como el polietileno o el teflón.
  • Y mucho más, presente en los cosméticos, las fibras naturales y sintéticas, los colores, los productos agroquímicos, etc.
Conforme realizo este trabajo, más me doy cuenta de que no hay lugar que mire y no esté presente el elemento. Y es que, aunque de a pensar que el carbono es un elemento dañino, ya que también constituye algunos componentes tóxicos, es lo que da paso a nuestra vida y la presencia de nuestro alrededor.


CLASIFICACIÓN DE COMPUESTOS
Los compuestos se clasifican en función de: los átomos presentes en el compuesto y las agrupaciones que forman, y el tipo de unión que se establece entre los átomos y el carbono. 
Hidrocarburos. Formados con átomos de hidrógeno y carbono.
Alcanos
Alquenos
Alquinos
Cíclicos
Aromatizados
Oxigenados. Contiene oxígeno en alguno de sus grupos funcionales.
Alcoholes
Fenoles
Éteres
Aldehídos
Cetonas
Ácidos carboxílicos
Ésteres (y sales)
Nitrogenados. Presenta nitrógeno en los grupos funcionales.
Aminas
Amidas
Nitrilos
Nitrocompuestos
Polímeros. Son macromoléculas formadas por la unión de monómeros, que son moléculas más sencillas.




FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA
Para nombrar un compuesto de carbono no ramificado y con un solo grupo funcional tenemos que tener en cuenta el número de átomos del carbono y el grupo funcional. Usamos un prefijo, para hacer referencia al número de átomos del carbono, y procedemos con un sufijo, que corresponde al grupo funcional (si es cíclico, se antepone el prefijo ciclo- al nombre). Ej: Propeno, molécula con tres átomos de carbono con un grupo funcional perteneciente a los alquenos.

Átomos de C
Prefijo
1
Met
2
Et
3
Prop
4
But
5
Pent
6
Hex
7
Hep
8
Oct
9
Non
10
Dec

Familia
Grupo funcional
Sufijo (como grupo principal)
Como grupo secundario
Ejemplo
Alcano
Enlaces covalentes
-ano

Propano
Alquenos
Doble enlace
-eno
-enil
Propeno
Alquinos
Triple enlace
-ino
-inil
Etino
Alcoholes
-OH
-ol
hidroxi-
Etanol (alcohol etílico)
Éteres
-O-
Radicales + éter
-oxi
Dimetiléter (éter dietílico)
Aldehídos
-CHO
-al
formil-
Metanol
Cetonas
-CO-
-ona
oxo-
Propanona (acetona)
Ácidos carboxílicos
-COOH
-oico
carboxi-
Ácido metanoico (fórnico)
Ésteres
-COO-
(cadena) –ato de (radicales) –ilo
-anoiloxi-
Etanoato de metilo
Aminas
-NH2
-amina
amino- ; aza-
Metilamina
Amidas
-CONH2
-amida
carbomoil-
Butanamida
Nitrilos
-CN
-nitrilo
ciano-
Metanoinitrilo (ácido cinhídrico)
Radicales
El átomo final de una cadena queda con un e- sin enlazar.
-il (-ilo)
+ resto de nombre del compuesto
Propil (CH2CH2CH3)
Benceno
Caso particular de hidrocarburo. cíclico


Mentilbenceno (tolueno)





EL CARBONO EN LA INDUSTRIA
Además de encontrase a nuestro alrededor, también tiene una gran importancia en la industria. Desde las sustancias más conocidas, como el petróleo, el carbón, los polímeros que usamos diariamente; a las nuevas por conocer, el carbono forma parte de su composición. Pero para mostrar un claro ejemplo de la importancia y participación del carbono en la industria, escogeré uno de sus compuestos y lo describiré. Dentro del grupo de los polímeros se encuentran las siliconas…
SILICONAS
Las siliconas son polímeros inorgánicos en los que la cadena principal está formada por átomos de silicio y oxígeno alternos unidos a radicales orgánicos, normalmente metilo o fenilo. Deriva del cuarzo, que al ser calentado en presencia del carbón da lugar a silicona elemental. Dependiendo de los procesos químicos a los que sea sometida posteriormente, puede tomar diferentes formas físicas que incluyen aceite, gel y sólido.
Las propiedades de las siliconas dependen de los radicales sustituyentes, sin embargo, son todas insolubles en agua, incoloras, inertes, inodoras y con elevado punto de inflamación:
  • Resistente a temperaturas extremas (-60° a 250°C).
  • Resistente a la intemperie, ozono, radiación y humedad.
  • Excelentes propiedades eléctricas como aislador.
  • Larga vida útil.
  • Gran resistencia a la deformación por compresión.
  • Apto para uso alimenticio y sanitario.
Las siliconas con radicales sencillos suelen ser líquidas, empleadas como lubricantes o hidrófugos, y las de mayor tamaño forman resinas resistentes y elásticas, empleadas como selladores y aislantes térmicos.
Por su versatilidad, es usada en muchos productos cotidianos como la laca para el pelo, los protectores solares y labiales, etc. Por su baja reactividad tiene un exitoso uso en el campo farmacéutico, para la confección de cápsulas y antiácidos. También es usada como lubricante en jeringas y botellas para la conservación de sangre y derivados. Y tiene mayor uso en tratamientos médicos, como los marcapasos y las válvulas, que están recubiertas de silicona; articulaciones artificiales, catéteres de quimioterapia, implantes, etc.
WEBGRAFÍA

-Limón.







Comentarios

  1. EDUTRIPOLA3 de junio de 2016, 15:50

    Me ha encantado el artículo, todo muy bien expuesto. He aprendido que la silicona soporta hasta los 250ºC. Ni que ahora se escriba la conclusión después de la bibliografía.
    Intuyo que cuando hablamos de Limón se trata de una dulce chica del este de Torrevieja. Y que Chocolate es la otra, con algo de genio.
    Un beso para las dos. Enhorabuena por la blog y por vuestras ansias to seek the world. Dont stop!

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