jueves, 7 de octubre de 2010

¿DE QUE HABLAMOS?





¿Química orgánica: como comenzó todo?
La química orgánica, es la rama de la química que estudia los compuestos de carbono que corresponden a  los seres vivos.
Puede decirse que todo comenzó con la Revolución Industrial, aun en el siglo XVIII, en Inglaterra. No fue precisamente en esa época, pero todo apunta que los efectos de esa guerra fueron los grandes responsables por la evolución de esta ciencia.
La aparición de máquinas para auxiliar la mano de obra en las industrias hizo con que el consumo de acero y hierro tuviese un aumento significativo y en una ocasión se elevó también el consumo de carbón combustible. Como el carbón fue haciéndose cada vez más escaso, surgió una alternativa: la transformación de carbón mineral en carbón coque.
A partir de esta transformación se sentaron los precedentes para la aparición de nuevos compuestos químicos, entre ellos los colorantes necesarios para la producción creciente de fábricas de tejido.
La aparición de la química orgánica se asocia a menudo al descubrimiento, en 1828, 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 aquéllos que contienen carbono y otros elementos (que pueden ser uno o más), siendo los más comunes: hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y los halógenos. Por ello, en la actualidad, la química orgánica tiende a denominarse química del carbono.
En la segunda mitad del siglo XIX se pasó a creer en la posibilidad de síntesis de cualquier substancia química y fue en 1856 a través del químico inglés William Perkin,  que surgió el primer colorante sintético, la mauveína. Parkin enriqueció a través de los colorantes y perfumes que elaboró y así ejerció una enorme influencia para el desarrollo de la industria química en Inglaterra.
La ciencia y la tecnología andaban cada vez más juntas. Para ejercer las actividades prácticas de la química era preciso tener conocimiento teórico, este era obtenido en escuelas especializadas. Y en 1897 ya había químicos trabajando en industrias de Alemania.
En la primera mitad del siglo XX, la Química Orgánica dio un enorme paso con el descubrimiento del proceso de obtención de plásticos (nylon, teflón, poliéster). Ese período también fue marcado por la sustitución del carbón por el petróleo, que se volvió la principal fuente de materia prima para la industria Petroquímica (industria química orgánica).
Desde que dio sus primeros pasos, aun en el siglo XIX, la Química Orgánica no paro de evolucionar. Para tenerse una idea, acompañe el aumento del número de compuestos orgánicos desconocidos.

    * En 1880 se conocían cerca de 12.000 compuestos
    * Hasta 1910 el número era de 150.000;
    * Ya en 1940 el número de compuestos conocidos saltó para 500.000:
    * Actualmente se estima que el numero esté por encima de los 16.000.000

Algunos de estos son encontrados naturalmente y los otros son producidos sintéticamente.
Los preceptos establecidos por AugustKekulé (1829-1896) marcaron toda la diferencia. Este científico inició sus investigaciones tomando el carbono como centro de las atenciones y propuso en 1858 un concepto que usamos hasta hoy.
Desde entonces, quedó establecido que la Química Orgánica es la química de los compuestos de carbón y con ese elemento tetravalente, todo se explica. El carbono con su capacidad de formar cuatro enlaces es responsable por una gran cantidad de compuestos.
El se une a diferentes elementos y origina largas cadenas y de acuerdo con el reacomodo molecular, ellas toman propiedades totalmente diferentes una de las otras.
Los compuestos orgánicos naturales, tiene como principal fuente el petróleo, carbón, gas natural, entre otros.
Pero como estamos hablando de Química Orgánica del siglo XXI, es importante resaltar que hoy es posible sintetizar cualquier substancia gracias a la modernización de técnicas de laboratorio.
EL CARBONO

El carbono no es el elemento más abundante de la corteza terrestre, sin embargo, está presente en todos los seres vivos.

La mayor parte se encentra constituyendo la materia orgánica (plantas y animales) y formando minerales (piedra caliza, mármol: CaCO3, etc.) y en compuestos naturales como el petróleo. En estado libre el carbono se encuentra en la naturaleza en tres estados alotrópicos.

ALOTROPÍA: Es el fenómeno por el cual los átomos  de un mismo elemento pueden formar más de una especie química simple. El Carbón, el Grafito y el Diamante.

HIDROCARBUROS:

Son llamados hidrocarburos o hidratos de carbono, a los compuestos orgánicos que en su estructura solo poseen átomos de carbono e hidrógeno, y hacen parte de los compuestos orgánicos más abundantes.

El compuesto más simple es el metano, un átomo de carbono con cuatro de hidrógeno (valencia = 1), pero también puede darse la unión carbono-carbono, formando cadenas de distintos tipos, ya que pueden darse enlaces simples, dobles o triples. Cuando el resto de enlaces de estas cadenas son con hidrógeno, se habla de hidrocarburos, que pueden ser:

Saturados: con enlaces simples, alcanos.

Insaturados, con enlaces dobles (alquenos) o triples (alquinos).

Aromáticos: estructura cíclica.
Isómeros
Ya que el carbono puede enlazarse de diferentes maneras, una cadena puede tener diferentes configuraciones de enlace dando lugar a los llamados isómeros, moléculas con la misma fórmula química pero con distintas estructuras y propiedades. Los isómero no son más que la unión de las cadenas de carbono, en conclusión los carbonos tienen espacios para 4 elementos, ya sean hidrógenos o carbonos, y los hidrógenos solo, pueden tener un enlace, al igual que los oxígenos.

HALUROS DE ALQUILO:

Los haluros de alquilo, son compuestos orgánicos simples, formados por una cadena correspondiente a un hidrocarburo y un elemento no- metal.
Su estructura es similar a la de un hidrocarburo, variando en la aparición de otro elemento diferente del carbono y el hidrogeno. (Cloro, flúor, yodo, etc.). A estos elementos se les conoce como sustituyentes, ya que “sustituyen” a un átomo de hidrógeno ubicado en un carbono.
ALDEHIDOS Y CETONAS:

Los aldehídos y cetonas son sustancias de fórmula general.



Los aldehídos y las cetonas contienen el grupo carbonilo C=O y por ello a menudo se denominan Compuestos Carboxílicos. Los nombres IUPAC de los aldehídos siguen un patrón común: La cadena más larga que contiene el grupo -CHO se considera la estructura matriz (o patrón) y se nombra reemplazando la terminación o del alcano por al. La posición de un sustituyente se indica considerándose el carbono del grupo CHO como el número uno.
La llamada nomenclatura común también se usa corrientemente para los aldehídos y se deriva de los nombres triviales de los ácidos carboxílicos correspondientes, tomados en su mayoría de fuentes naturales. En el nombre común de aldehídos el punto de unión de los sustituyentes se indica con las letras griegas a, p, y, 5, etc.

AMINAS y NITRILOS

AMINAS

Las aminas son derivados orgánicos del amoníaco (NH3). Son los compuestos de naturaleza básica más importantes de la química orgánica. En las aminas los hidrógenos del amoníaco han sido reemplazados por uno, dos o tres grupos, dando lugar a aminas primarias, secundarias o terciarias respectivamente. Observe que la utilización de estos términos no tiene el mismo significado estructural que en los alcoholes. Mientras en las aminas dichos términos se refieren al número de carbonos unidos al átomo de nitrógeno, en los alcoholes se refieren al número de carbonos unidos al carbono que tiene el grupo OH.
Estructura tridimensional de una amina


NITRILOS:

Se llaman nitrilos a aquellos compuestos que poseen en un grupo ciano  (R-CN o Ar-CN).
Se nombran igual que el hidrocarburo del mismo número de átomos de carbono que tiene la cadena (incluido el carbono del grupo nitrilo) terminado en el sufijo -nitrilo. Cuando se nombra el grupo -CN como sustituyente, se usa la palabra ciano.