El carbono es un elemento no metálico. El carbono se encuentra en cantidades muy pequeñas en la corteza terrestre y la atmósfera. Aunque solo hay una cantidad limitada de carbono en la naturaleza, el átomo de carbono es extremadamente importante en muchos aspectos de la vida. Nosotros, al igual que todos los seres vivos, plantas y animales, estamos formados por compuestos orgánicos, que son compuestos a base de carbono.
¿Qué son los compuestos orgánicos?
Los compuestos de carbono se denominan compuestos orgánicos. La mayoría de los compuestos orgánicos contienen hidrógeno, mientras que muchos otros contienen oxígeno u otros elementos además del carbono. En consecuencia, los hidrocarburos (sustancias que contienen hidrógeno y oxígeno) y sus derivados constituyen la gran mayoría de los compuestos orgánicos.
Los compuestos orgánicos consisten en cualquiera de una amplia clase de compuestos químicos en los que uno o más átomos de carbono están conectados covalentemente a átomos de otros elementos, siendo los más comunes el hidrógeno, el oxígeno o el nitrógeno.
Por ejemplo : metano (CH 4 ), etano (C 2 H 6 ), eteno (C 2 H 4 ), etino (C 2 H 2 ), etanol (C 2 H 5 OH), etanal (CH 3 CHO), etanoico (CH 3 COOH) son algunos ejemplos de compuestos orgánicos. Los carburos, carbonatos y cianuros se encuentran entre los pocos productos químicos que contienen carbono que no se clasifican como orgánicos.
Todos los organismos vivos, como plantas y animales, contienen compuestos orgánicos. Todos los compuestos orgánicos se derivaron originalmente de minerales naturales obtenidos de seres vivos. Como resultado, se asumió que los compuestos orgánicos solo podían generarse dentro de un cuerpo vivo (cuerpo vegetal o animal) y que la preparación requería una ‘fuerza vital’ que crea los seres vivos.
En 1828, un científico llamado Freidrich Wohler refutó esta teoría de la fuerza vital de los compuestos orgánicos. La urea es un compuesto orgánico que anteriormente se suponía que se formaba solo dentro de los cuerpos de los seres vivos, como los animales. En el laboratorio,
Freidrich Wohler sintetizó el compuesto orgánico urea [CO(NO 2 ) 2 ] a partir del compuesto inorgánico ‘cianato de amonio’ (NH 4 CNO). Como resultado, se rechazó la teoría de la fuerza vital para la síntesis de compuestos orgánicos.
¿Por qué los compuestos orgánicos son generalmente covalentes?
Los compuestos orgánicos tienen puntos de fusión bajos y puntos de ebullición bajos. Los compuestos orgánicos (o compuestos de carbono) tienen puntos de fusión y ebullición bajos, lo que indica que las fuerzas de atracción entre sus moléculas son débiles. Son, por tanto, compuestos covalentes. Además, la mayoría de los compuestos orgánicos no son conductores de electricidad, lo que indica que no contienen iones. Esto también muestra que los compuestos orgánicos son naturalmente covalentes.
Existencia de una gran cantidad de compuestos orgánicos
Hay más de 5 millones de compuestos orgánicos reconocidos en este momento. Todos los días, los científicos preparan una gran cantidad de nuevos compuestos orgánicos. El número de compuestos orgánicos supera el número total de compuestos formados por todos los demás elementos.
Las dos propiedades de los elementos de carbono que conducen a la formación de una gran cantidad de compuestos orgánicos son la catenación y la tetravalencia, que se analizan más adelante:
String
La capacidad de los átomos de carbono para unirse entre sí a través de enlaces covalentes para formar largas strings o anillos de átomos de carbono es una de las razones de la existencia de una gran cantidad de compuestos orgánicos o compuestos de carbono. El carbono tiene una propiedad inusual ya que puede formar las strings más largas con sus átomos.
La concatenación es la propiedad del elemento carbono que permite que sus átomos se unan para formar largas strings de carbono. Llamamos catenación de propiedades cuando un elemento forma enlaces entre sus átomos para formar moléculas grandes. La autovinculación es otro término para la concatenación.
Por ejemplo , en moléculas como algunas proteínas, el carbono puede formar las strings más largas, que contienen millones de átomos de carbono. La concatenación es un enlace químico que ocurre solo entre átomos del mismo elemento que tienen una valencia de al menos dos y crean enlaces relativamente fuertes con El uno al otro.
Esta propiedad es predominante entre los átomos de carbono, notable entre los átomos de azufre y silicio, y ligeramente presente entre los átomos de germanio y nitrógeno. Como resultado, una gran cantidad de compuestos orgánicos se deben a la propiedad de catenación de los elementos de carbono. Se pueden formar tres tipos de strings cuando se combinan átomos de carbono. Como se muestra a continuación, existen tres tipos de strings: strings lineales, strings ramificadas y strings cerradas o strings tipo anillo.
Varias strings de carbono
Tetravalencia
El átomo de carbono tiene un total de 6 electrones porque su número atómico es 6. Su configuración electrónica se puede escribir como 2,4. Significa que la capa más externa tiene cuatro electrones. Para lograr una configuración electrónica estable, el carbono requiere cuatro electrones para lograr la configuración de gas inerte. Entonces, el carbono sigue la regla del octeto y forma cuatro enlaces covalentes con otros átomos. Como resultado, el carbono es tetravalente, lo que significa que tiene una valencia de cuatro y puede crear cuatro enlaces covalentes no solo con átomos de carbono sino también con otros átomos. Esto se conoce como tetravalencia de carbono.
El carbono tiene la notable propiedad de formar enlaces covalentes extremadamente fuertes, lo que hace que las moléculas de carbono sean extremadamente estables. Otra razón de la abundancia de compuestos orgánicos o compuestos de carbono es que el carbono tiene una valencia de cuatro, que es relativamente grande. Debido a su gran valencia de 4, un átomo de carbono puede formar enlaces covalentes con muchos otros átomos, incluidos hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y muchos otros. Como resultado, se forman una gran cantidad de compuestos.
Preguntas resueltas
Pregunta 1: Nombre algunos elementos que exhiben la propiedad de concatenación.
Responder:
La concatenación es una propiedad cuando un elemento forma enlaces entre sus propios átomos para formar moléculas grandes. El carbono, el azufre y el silicio exhiben la propiedad de catenación.
Pregunta 2: ¿Por qué el carbono forma principalmente compuestos por enlaces covalentes?
Responder:
La mayoría de los compuestos de carbono no son conductores de electricidad, lo que indica que no contienen iones. Por tanto, el carbono forma compuestos principalmente por enlaces covalentes.
Pregunta 3: ¿Cómo se llaman los compuestos de carbono-hidrógeno?
Responder:
El nombre de los compuestos de carbono-hidrógeno es hidrocarburos.
Pregunta 4: ¿Cómo se rechazó la teoría de la fuerza vital para la síntesis de compuestos orgánicos?
Responder:
Se suponía que los compuestos orgánicos solo podían generarse dentro de un cuerpo vivo y la preparación requería una fuerza vital. Cuando Freidrich Wohler sintetizó el compuesto orgánico urea a partir del compuesto inorgánico cianato de amonio, la teoría de la fuerza vital para la síntesis de compuestos orgánicos fue rechazada.
Pregunta 5: ¿Por qué los compuestos orgánicos tienen puntos de fusión y ebullición relativamente bajos?
Responder:
Las moléculas individuales se mantienen unidas por enlaces covalentes en los compuestos orgánicos. Las moléculas se atraen entre sí por fuerzas relativamente débiles. Dado que las fuerzas de atracción entre las moléculas son débiles, se necesita poca energía para romperl, lo que da como resultado puntos de fusión y ebullición bajos para los compuestos orgánicos.