¿Qué es la Química Orgánica?
La Química Orgánica o Química del carbono es la rama de la química que estudia una clase numerosa de moléculas que contienen carbono formando enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno y otros heteroátomos, también conocidos como compuestos orgánicos. Friedrich Wöhler y Archibald Scott Couper son conocidos como los “padres” de la química orgánica.
El científico Friedrich Wöhler, en el año 1828, calentando una disolución acuosa de la sal inorgánica de cianato de amonio obtuvo urea, comprobando que las sustancias orgánicas se pueden obtener por síntesis de laboratorio sin organismos vivos. Con el transcurrir del tiempo ha ido aumentando el número de sustancias orgánicas sintetizadas u obtenidas en los laboratorios hasta alcanzar los 10 millones aproximadamente en la actualidad, y unos 500.000 que se obtienen por cada año.
En general, podemos decir que las sustancias orgánicas son todas aquellas que en su composición contienen el elemento carbono como componente principal y otros pocos elementos como el hidrógeno (hidrocarburos), el oxígeno (carbohidratos o azúcares), nitrógeno (proteínas), el azufre, el hierro (sangre roja) y el cobre (sangre azul).
Diferencias entre sustancias orgánicas e inorgánicas
Utilizando una tabla, se presentan las diferencias entre las sustancias orgánicas e inorgánicas:
| Orgánicas | Inorgánicas |
|---|---|
| Presentan carbono como elemento principal | No presentan carbono como elemento principal |
| Arden | No arden |
| Presentan olor | No presentan olor |
| Generalmente no conducen electricidad | Sí conducen electricidad |
| Generalmente insolubles en agua | Generalmente solubles en agua |
| Generalmente presentan menor densidad que el agua | Presentan alta densidad |
| Presentan menor punto de ebullición (son volátiles) | Presentan alto punto de ebullición |
| Presentan enlaces covalentes | Presentan enlaces iónicos y/o covalentes polares |
| Reaccionan lentamente formando varios productos | Reaccionan rápidamente formando pocos productos |
Pruebas para identificar sustancias orgánicas e inorgánicas
- Prueba de solubilidad: Se prueba con dos sustancias, una orgánica y otra inorgánica, si se disuelve en agua.
- Prueba de combustión: Se prueba el punto de ebullición de una sustancia orgánica y otra inorgánica para ver si hace combustión.
- Prueba de conductividad eléctrica: En un recipiente con una sustancia se utiliza un voltímetro, comprobando su conductividad para determinar si es orgánica o inorgánica.
- Prueba de olor: Se utiliza una muestra que se va a evaporar en un vidrio de reloj; la sustancia libera un vapor que, si tiene olor, es orgánica, y si no, es inorgánica.
El átomo de carbono
Modelo del átomo de carbono: C, Z=6
Distribución electrónica: 1s² 2s² 2p² donde:
- s = orbital esférico, corto, 1 solo tipo, acomoda 1 a 2 electrones.
- p = orbital bilobulado ∞. Son tres de acuerdo a su orientación en el espacio.
En resumen, el átomo de carbono presenta 2 tipos de orbitales atómicos (1 de tipo s corto y 3 de tipo p largo).
La valencia, también conocida como número de valencia, es una medida de la cantidad de enlaces químicos formados por los átomos de un elemento químico.
Preguntas sobre Química Orgánica
Pregunta 1
¿Qué es la Química Orgánica?
Es la rama de la química que estudia una clase numerosa de moléculas que contienen carbono formando enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno y otros heteroátomos, también conocidos como compuestos orgánicos. Friedrich Wöhler y Archibald Scott Couper son conocidos como los “padres” de la química orgánica.
Pregunta 2
¿Cuál es el elemento principal de la sustancia orgánica?
El carbono.
Pregunta 3
Nombre 8 sustancias orgánicas y 8 inorgánicas.
Orgánicas:
- Gasolina
- Alcohol
- Keroseno
- Aceite
- Petróleo
- Gas natural
- Azufre (en su forma orgánica)
- Tiner
Inorgánicas:
- Agua
- Hidrógeno
- Ácido sulfúrico
- Cloruro de sodio
- Permanganato de potasio
- Clorato de potasio
- Monóxido de nitrógeno
- Ozono
- Ácido clorhídrico
- Hidróxido de sodio
- Nitrato de potasio
Pregunta 4
¿Qué tipo de enlace químico presenta la sustancia orgánica y la inorgánica?
Inorgánica: Iónico, covalente polar, covalente no polar.
Orgánica: Generalmente covalente (pares de electrones compartidos).
Pregunta 5
¿Dónde se disuelven generalmente las sustancias orgánicas y las inorgánicas? Dé un ejemplo de cada uno.
Las sustancias inorgánicas generalmente se disuelven en agua, mientras que las orgánicas se disuelven en solventes orgánicos como el éter.
Ejemplo orgánico: La madera no se disuelve en agua.
Ejemplo inorgánico: La sal se disuelve en agua.
Pregunta 6
¿Cuál es la valencia del átomo de carbono en la mayoría de las sustancias orgánicas? Justifique su respuesta.
La valencia del carbono debería ser 2, pero en realidad es 4 debido a la hibridación de sus orbitales atómicos.
Hibridación del átomo de carbono
La hibridación es la combinación de orbitales atómicos dentro de un átomo para formar nuevos orbitales híbridos. Estos orbitales híbridos tienen diferentes formas y energías que los orbitales atómicos originales, lo que permite al átomo formar enlaces más estables.
Tipos de hibridación del carbono
- Hibridación sp³: Se da cuando se mezclan o se unen el orbital 2s con los 3 orbitales de tipo p. Esta hibridación da como resultado cuatro orbitales híbridos sp³, cada uno con un electrón desapareado, lo que permite al carbono formar cuatro enlaces simples.
- Hibridación sp²: Se da cuando se mezclan o se unen el orbital 2s con 2 orbitales de tipo p. Esta hibridación da como resultado tres orbitales híbridos sp², cada uno con un electrón desapareado, y un orbital p no hibridado con un electrón desapareado. Esto permite al carbono formar tres enlaces simples y un enlace doble.
- Hibridación sp: Se da cuando se mezclan o se unen el orbital 2s con un orbital de tipo p. Esta hibridación da como resultado dos orbitales híbridos sp, cada uno con un electrón desapareado, y dos orbitales p no hibridados con un electrón desapareado cada uno. Esto permite al carbono formar dos enlaces simples y un enlace triple o dos enlaces dobles.
Ejemplo de hibridación
La hibridación sp³ se puede observar en la molécula de metano (CH4). En el metano, el átomo de carbono forma cuatro enlaces simples con cuatro átomos de hidrógeno. Para formar estos enlaces, el átomo de carbono debe tener cuatro electrones desapareados. Esto se logra mediante la hibridación sp³, donde el orbital 2s se combina con los tres orbitales 2p para formar cuatro orbitales híbridos sp³. Cada uno de estos orbitales híbridos sp³ se solapa con un orbital 1s de un átomo de hidrógeno, formando un enlace simple C-H.
Pregunta 7
Escriba cómo se da la hibridación sp³ y especifique su respectiva ecuación.
La hibridación sp³ se da cuando se mezcla el orbital 2s con los 3 orbitales p. La ecuación es:
1 orbital s + 3 orbitales p → 4 orbitales sp³
Pregunta 8
¿Cómo es la hibridación sp y especifique su respectiva ecuación?
La hibridación sp se da cuando se une el orbital 2s con un orbital de tipo p. La ecuación es:
1 orbital s + 1 orbital p → 2 orbitales sp
Pregunta 9
Escriba la fórmula general de los alcanos y especifique el tipo de hibridación.
La fórmula general de los alcanos es CnH2n+2. Los alcanos tienen hibridación sp³.
Pregunta 10
¿Qué son los hidrocarburos? Dé un ejemplo.
Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados únicamente por átomos de carbono e hidrógeno. Un ejemplo de hidrocarburo es el etano (C2H6).