6. Compostos del carboni

ÍNDEX de CONTINGUTS de la UNITAT

0. Introducció: la química orgànica

1. L’àtom del carboni.

2. Compostos del carboni

2.1. Tipus de fórmules

2.2. Isòmers

2.3. Regles generals de formulació i nomenclatura

3. Hidrocarburs. Nomenclatura i formulació.

4. Funcions oxigenades

5. Funcions nitrogenades

Presentació diapositives

Apunts formulació i nomenclatura

0. Introducció.

La química del carboni, també coneguda com Química Orgànica, és la branca de la química que estudia els compostos d’aquest element; tant de les molècules constituents dels éssers vius com els compostos de síntesi per a fabricar productes d’ús quotidià (polietilè, PVC,…)

El carboni és un element molt especial, només equival a 0,08% de l’escorça terrestre, però es coneixen uns deu milions de compostos de carboni; en canvi només n’hi ha desenes de milers formats amb altres elements. D’aquí prové la divisió de la química en orgànica, que estudia els compostos de carboni i inorgànica, que s’ocupa de la resta d’elements i dels seus compostos.

La Química Orgànica és fonamentalment la química del Carboni, ja que totes les substàncies orgàniques estan formades per carboni i alguns altres elements com H, O, N, F, Cl, Br, I, S i P.

Només es coneixen unes cinquanta mil substàncies en les quals no intervé el carboni, i passen de 2 milions el nombre de compostos de carboni coneguts.

» A finals del segle XVII, els científics dividien les substàncies naturals en tres grups segons el seu origen: substàncies vegetals, substàncies animals i substàncies minerals.

» A finals del segle XVIII i gràcies als treballs de Lavoisier, es va arribar a la conclusió que no hi havia diferències quant a la naturalesa de substàncies animals i vegetals. A partir de llavors es van classificar les substàncies en dos grups: les produïdes per éssers vius o orgàniques, i les que no procedien d’éssers vius o inorgàniques.

» A principis del segle XIX, Berzelius encara creia en l’existència d’una raó bàsica que fos responsable de les marcades diferències que es trobaven entre els compostos orgànics i els inorgànics. La causa de les diferències s’atribuïa a la vis vitalis (força vital), de misteriosa naturalesa i que només actuava en els éssers vius, de manera que els compostos orgànics no podrien mai preparar artificialment.

La derrota de la teoria de la vis vitalis s’atribueix a Friedrich Wöhler, qui, en 1828, va sintetitzar a laboratori molècules de urea (substància que es troba en l’orina dels animals, sent el principal producte nitrogenat del metabolisme de les proteïnes) sense intervenció d’éssers vius.

SO4(NH4)2 + (CNO)2Pb  (159 bytes) SO4Pb + 2CNONH4  =  (H2N)2CO

La Química Orgànica és bàsica en:

Substàncies d’interès biològic. Els bioelements s’agrupen en molècules comunes a tots els éssers vius o principis immediats: nucleòtids, aminoàcids, monosacàrids, àcids grassos. També ho són: drogues, medicaments, verins, insecticides, conservants … (bioquímica, medicina, farmacologia, alimentació, etc.)

Substàncies d’interès industrial. Els polímers, formats per unitats iguals que es repeteixen, monòmers, en unir-se entre si en gran quantitat. Hi ha polímers naturals i artificials. S’usen com: plàstics, tèxtils, coles, aïllants, fòrmiques, vidre orgànic … Altres substàncies orgàniques d’interès industrial són: detergents, cosmètics, perfums, additius …

Substàncies d’interès energètic: combustibles fòssils. La combustió de petroli, carbó, gas natural o fusta, permeten l’obtenció d’energia aprofitable i de matèries primeres.

1. L’àtom de carboni

El carboni no va ser creat durant el Big Bang. L’Univers inicialment es va expandir i refredar massa ràpid per fer això possible. Però a l’interior de les estrelles es troba una concentració suficient d’heli per a transformar alguns nuclis d’aquest element en carboni (a través de l’anomenat procés triple alfa: col·lisió triple de partícules alfa= nuclis d’heli). A l’interior de les estrelles, el cicle del carboni i nitrogen proporciona part de l’energia produïda pel Sol i altres estrelles.

El carboni té 6 protons i 6 electrons (Z=6). Els seus isòtops naturals són: C-12 (99%), C-13 (1%), C-14 (traces). Es localitza en el període 2 del grup 14.

La seva configuració electrònica (1s2 2s2 2p2 ) ens indica que hi ha 4 electrons en la seva última capa, faltant-li altres 4 per completar (configuració de capa completa). Per aconseguir-los, podria guanyar o perdre 4 electrons, “i això seria massa”!

Per això, el carboni tendeix a compartir els 4 electrons del seu darrer nivell mitjançant quatre enllaços covalents.

Els enllaços covalents del carboni poden ser simples (comparteixen un parell d’electrons), dobles (comparteixen dos parells), i triples (comparteixen tres parells).

2. Compostos del Carboni

PROPIETATS DELS COMPOSTOS ORGÀNICS:

* Tots els compostos considerats com orgànics contenen carboni.

* Els compostos de carboni són molt més nombrosos que els compostos coneguts de la resta dels elements.

* Els compostos amb un esquelet carbonat no semblen ajustar-se a les regles de valència que s’ajusten els compostos minerals.

* Els compostos orgànics presenten propietats generals molt diferents de les que presenten els compostos minerals:

– els compostos orgànics es descomponen amb facilitat per l’acció de la calor, tenen poca estabilitat tèrmica (es descomponen o s’inflamen quan s’escalfen),….

– són combustibles en la seva gran majoria,

– tenen punts de fusió i ebullició baixos, d’ordinari reaccionen amb lentitud,

– són poc solubles en aigua, però solubles en dissolvents orgànics,

* El carboni és l’element principal dels compostos que són constituents dels éssers vius: proteïnes, lípids, hidrats de carboni i àcids nucleics

Els compostos orgànics tenen com a element fonamental al carboni, que pot formar cadenes de longitud i ramificació variable. Aquestes cadenes, a més solen contenir hidrogen. D’aquí que els compostos orgànics estiguin formats per cadenes hidrocarbonades (de carboni i hidrogen).

A més d’aquests àtoms dels compostos orgànics poden contenir altres àtoms, denominats heteroàtoms, sent els més freqüents: oxigen, nitrogen, halògens, sofre i fòsfor, encara que poden contenir altres elements.

Aquests elements formen les denominades funcions orgàniques o grups funcionals, grups d’àtoms que poden substituir l’hidrogen en una cadena d’hidrocarburs i que, quan és present en la molècula, li confereix a aquesta un comportament químic característic.

Hi ha molts grups funcionals, i aquests grups poden aparèixer conjuntament en una mateixa cadena carbonada, d’aquí la gran diversitat de compostos orgànics.

En una molècula orgànica, doncs, podem distingir una agrupació atòmica característica de la funció en gran part responsable de la seua reactivitat (grup funcional) i la resta de la molècula (radical).

PRESENTACIÓ DE DIAPOSITIVES  QUE HEM VIST A L ‘AULA:


APUNTS DE FORMULACIÓ I NOMENCLATURA

Si vols aprofundir una mica més amb la nomenclatura de la química orgànica bàsica, pots descarregar-te els següents apunts:

 

3 thoughts on “6. Compostos del carboni

  1. Angel Carretero

    Hla Lola,
    És molt interesant la teva pàgina. Jo sóc professor de Física i Química de 4t d’ESO i utilitzo molt aquesta pàgina amb els meus alumnes.

    Moltes gracies
    Salutacions

    Reply
    1. Míriam Redondo DíazMíriam Redondo Post author

      Hola Lola
      Doncs no, ens sap greu però encara no hem pogut desenvolupar aquesta unitat. No és per falta d’interès, és més bé una qüestió de falta de temps!
      Confio en què no triguaré massa en posar-m’hi…

      Reply

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà Els camps necessaris estan marcats amb *