CARBONO EN LOS
ALIMENTOS.
El carbono es un elemento único en la naturaleza ya que
tiene la cualidad de formar un número muy grande de compuestos, característica
que no presentan el resto de elementos que existen en nuestro entorno.
Una característica importante del carbono es la extensa
variedad de compuestos que forma cuando se combina con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros
elementos, que son la base principal de la composición de todos los seres
vivos, animales y vegetales, razón por la que se les conoce como compuestos
orgánicos.
El carbono es el primer elemento de la familia IV A de los elementos
representativos y es un no metal. Se une
químicamente con otros elementos para formar compuestos inorgánicos, pero
también forma una inmensa gama de compuestos orgánicos también
llamados compuestos del carbono.
Existen materiales
que parecen diferentes, pero tienen los mismos compuestos. Por ejemplo se ha
comprobado experimentalmente que tanto en el diamante como en el grafito se
encuentran formados solamente por átomos de CARBONO. La
forma en que sus átomos se entrelazan y se distribuyen adquiriendo estructuras diferentes que establecen formas y
características distintas.
A las diferentes estructuras de sustancias con el mismo
tipo de átomos se les conoce como formas alotrópicas,
en este caso el diamante y el grafito son dos de los alótropos naturales más
abundantes del carbono.
Hay dos modelos que se complementan para explicar la
estructura atómica del carbono.
Esta configuración electrónica hace que los átomos de carbono tengan múltiples posibilidades para unirse a otros átomos de manera que después de combinarse tenga su nivel externo completo. De acuerdo a la distribución electrónica de Bohr, para que este último nivel esté completo deberá contener 8 electrones y por lo tanto los átomos de C podrán combinarse con átomos que puedan contribuir con los electrones faltantes.
Modelo de puntos de Lewis, en él se representan únicamente los electrones de valencia, ya que sólo ellos participan en los enlaces químicos. Este modelo indica que sólo los electrones que quedan sin pareja pueden formar enlaces químicos, precisamente completando su pareja de electrones.
HIDROCARBUROS.
Los átomos de carbono se enlazan químicamente entre sí formando largas cadenas lineales o ramificadas, que van desde unos cuantos átomos hasta miles de ellos o bien anillos de todos los tamaños; debido a esta característica se considera al carbono, único en la naturaleza, lo que le permite formar una inimaginable cantidad de compuestos; a esta propiedad del carbono se conoce como concatenación.
Los enlaces carbono-carbono pueden ser simples, dobles o triples. En las fórmulas desarrolladas de los compuestos orgánicos los átomos de C invariablemente tendrán cuatro enlaces representados mediante líneas; por otro lado, el átomo de hidrógeno al combinarse químicamente sólo puede formar un enlace que se representa con una sola línea.
Alifáticos.
Son HC de cadenas abiertas
o cerradas y se clasifican en saturados e insaturados dependiendo de la
cantidad de átomos de hidrógeno y está determinado por las uniones carbono-carbono,
simples, dobles y triples llamados alcanos, alquenos y alquinos
respectivamente. Las siguientes fórmulas desarrolladas y semidesarrolladas son
ejemplos de HC alifáticos.
Aromáticos.
Son HC cíclicos que
contienen la estructura básica del benceno, C6H6 Las
siguientes son distintas representaciones del benceno.
Saturados.
Los HC saturados son
aquellos compuestos que tienen el máximo de átomos de hidrógeno en su
estructura molecular, es decir están saturados de hidrógeno, estos compuestos
solamente presentan enlaces sencillos: C-C ó C-H, los HC
saturados también son llamados Alcanos
o parafinas;
el siguiente es un ejemplo de una estructura de hidrocarburo saturado
Insaturados.
Los HC insaturados son
aquellos compuestos que tienen al menos un enlace doble o triple entre los
átomos de carbono que los forman; debido a que los átomos de carbono al unirse
entre sí con enlaces múltiples agotan las posibilidades de enlazarse con el
hidrógeno. La cantidad de átomos de hidrógeno que tienen los HC insaturados es
siempre menor a la de los saturados de igual número de átomos de C. De esta
forma, los HC saturados se subdividen en Alquenos y Alquinos. Las
siguientes representaciones son ejemplos de HC insaturados.
Alcanos.
Son aquellos HC que sólo
presentan enlaces covalentes simples, pueden ser cadenas abiertas o cerradas,
ramificadas o lineales.
Alquenos.
Son HC que en su composición
tienen menos átomos de hidrógeno que el alcano del mismo número de carbonos, y
en su estructura se encuentra por lo menos un enlace doble, también son
llamados olefinas.
Alquinos.
Son HC que en su estructura se
encuentra por lo menos un enlace triple, también son llamados acetilénicos.
Lineales.
La cadena lineal de los
HC se aprecia mejor en sus fórmulas semidesarrollada.Ra
Ramificada.
En el HC ramificado, la cadena
de mayor número de átomos de carbono es considerada como la cadena principal y
las cadenas adicionales se consideran ramificaciones. En un hidrocarburo
cíclico toda cadena adicional a éste se considera una ramificación. En las
siguientes estructuras las ramificaciones se señalan con círculos punteados.
FORMULAS Y NOMENCLATURA CH.
Existen varias formas de
representar las estructuras de los HC y cada una tiene sus propias reglas de
construcción. Las más comunes son: la desarrollada, la semidesarrollada, de
esqueleto, de esferas y palos, y condensada.
Desarrollada.
Se representan todos los
átomos de carbono e hidrógeno, así como sus enlaces, en una estructura plana.
Semidesarrollada.
Se agrupan los hidrógenos al átomo de carbono con el que se encuentran enlazados, esto se hace con cada átomo de carbono para estructuras relativamente cortas.
De esqueleto.
Consiste en trazar líneas en zig-zag, donde los vértices y los extremos representan átomos de carbono unidos mediante líneas sencillas, dobles o triples, y los hidrógenos no se representan.
De esferas.
En este modelo los átomos son esferas compactas que se unen mostrando el acomodamiento espacial más probable de los átomos de carbono e hidrógeno.
Condensada.
En ésta se agrupan todos los átomos de carbono e hidrógeno, es útil para ver la composición pero no la estructura.
Para
nombrar un HC lineal de cadena abierta:
Para nombrar un HC de cadena
abierta ramificada:
ISOMERÍA.
Entre mayor sea el número de
átomos en un compuesto, mayores son las posibilidades de formar diferentes
isómeros, tal como lo muestra la tabla:
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Número
de átomos de carbono.
|
Número
de isómeros que forma.
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|
4
|
2
|
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5
|
3
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6
|
5
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7
|
9
|
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8
|
18
|
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9
|
35
|
|
10
|
75
|
ESTRUCTURA.
Referencias:
Dingrando, L. et al. (2002). Química, Materia y Cambio. Colombia: McGraw- Hill.
García, J. y Ortega, F. (2004). Periodicidad Química. México: Trillas.
Espriella, A. (2011). Química Orgánica Básica. Un acercamiento a la estructura en el nivel nanoscópico para explicar lo macroscópico. México: Universidad Autónoma de México, UAM.
Lewis, M. y Waller, G. (1995). Química Razonada. México: Trillas.
Morrison, R. y Boyd, R. (1998). Química orgánica. México: Ed. Addison Wesley Longman.
|
Isómero.
|
Estructura.
|
Propiedades.
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N pentano.
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Solubilidad: es ligeramente soluble en agua. Punto de fusión: -129.7
°C. Punto de
ebullición: 36.1 °C. Estado físico a
temperatura ambiente: líquido.
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Metíl butano
|
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Solubilidad: insoluble en agua. Punto de fusión:
-160 °C . Punto de ebullición: 27.9 °C. Estado físico a
temperatura ambiente: líquido.
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Dimetil propano.
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Solubilidad: insoluble en agua. Punto de fusión: -16.6 °C. Punto de ebullición: 9.5 °C. Estado físico a temperatura ambiente: gas.
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Referencias:
Dingrando, L. et al. (2002). Química, Materia y Cambio. Colombia: McGraw- Hill.
García, J. y Ortega, F. (2004). Periodicidad Química. México: Trillas.
Espriella, A. (2011). Química Orgánica Básica. Un acercamiento a la estructura en el nivel nanoscópico para explicar lo macroscópico. México: Universidad Autónoma de México, UAM.
Lewis, M. y Waller, G. (1995). Química Razonada. México: Trillas.
Morrison, R. y Boyd, R. (1998). Química orgánica. México: Ed. Addison Wesley Longman.
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