Compuestos de Carbono: Petróleo, Reacciones y Ácidos-Bases

Historia de los Compuestos del Carbono

Algunos procesos químicos, como la fermentación, se conocían desde hace muchos siglos. Sin embargo, los compuestos orgánicos implicados en estos procesos no se descubrieron hasta principios del siglo XIX.

En 1828, Wöhler sintetizó la urea en el laboratorio. Con esta síntesis, se abandonó la teoría de la fuerza vital.

Posteriormente, se inició la investigación y el descubrimiento de otros compuestos de carbono:

• Berzelius: Considerado el creador de la química orgánica, introdujo las nociones de isomería y radical orgánico.
• Kekulé: Explicó la tetravalencia del carbono.
• Pauling: Contribuyó al desarrollo de la teoría de la resonancia.

En la actualidad, el estudio de los compuestos de carbono se centra en profundizar en el conocimiento de los procesos vitales y en la elaboración de compuestos como medicamentos, pesticidas, polímeros, etc.

La Química del Petróleo

El petróleo es un líquido oscuro, de olor desagradable, con una densidad similar al agua, pero menor. Proviene de la descomposición a altas temperaturas y presiones de materia orgánica.

Se encuentra depositado en yacimientos en el interior de la tierra y, cuando se extrae, se llama crudo porque es una mezcla de muchos hidrocarburos que hay que separar.

La separación de los productos del petróleo se realiza mediante una destilación fraccionada. En primer lugar, se calienta el petróleo hasta los 400 grados. En ese momento, todo se vuelve gaseoso y comienza a ascender. Según va subiendo, se enfría y se empiezan a recoger las distintas fracciones.

Lo primero que se recoge son los aceites pesados, luego los aceites ligeros, seguido de diésel y queroseno, y por último, la gasolina y los gases.

Como los productos de mayor utilidad son las gasolinas y no son los que se obtienen en mayor cantidad, posteriormente se realiza un craqueo del petróleo (ruptura). Consiste en romper hidrocarburos de muchos átomos de carbono en hidrocarburos de aproximadamente 8 átomos de carbono, que son los componentes principales de las gasolinas.

Además, el petróleo es la materia prima para la síntesis de muchas sustancias. Esa síntesis se lleva a cabo en la industria química o petroquímica. Los compuestos que se sintetizan incluyen plásticos, pigmentos, colorantes, pinturas, etc.

Reacciones Químicas: Endotérmicas y Exotérmicas

• Reacción endotérmica: Si los reactivos consumen más energía de la que liberan los productos, la reacción es endotérmica y necesita energía para ocurrir.
• Reacción exotérmica: Si los reactivos consumen menos energía que la que liberan los productos, la reacción es exotérmica y desprende energía al producirse.

Factores que Modifican la Velocidad de las Reacciones Químicas

La velocidad de una reacción química depende de diversos factores:

• Influencia de la temperatura (Tª): Según el modelo cinético-molecular, al aumentar la temperatura, aumenta la velocidad y la energía cinética de las moléculas. Esto incrementa la frecuencia de los choques y el número de moléculas con la energía suficiente para reaccionar.
• Influencia de la concentración: La velocidad de una reacción a escala microscópica es proporcional al número de colisiones eficaces que tienen lugar. Si aumenta la concentración de los reactivos, aumenta el número de choques y, por tanto, la velocidad de la reacción.
• Influencia de la superficie de contacto: Al aumentar el área de contacto entre los reactivos, el número de moléculas expuestas a colisiones con otras es superior. El nivel de división es máximo en las sustancias disueltas, por lo que las reacciones suelen ser muy rápidas.

Catalizadores

Un catalizador es una sustancia que, en pequeñas cantidades, aumenta la velocidad de una reacción sin consumirse en el proceso. El catalizador disminuye la energía de activación de la reacción.

Ácidos y Bases

Según la teoría de Arrhenius:

• Ácido: Sustancia que en disolución acuosa se disocia dando iones hidrógeno (H⁺).
  Ejemplo: HCl → H⁺ + Cl^-
• Base: Sustancia que en disolución acuosa da lugar a la aparición de iones hidróxido (OH^-).
  Ejemplo: NaOH → Na⁺ + OH^-

Una disolución que no es ácida ni básica se dice que es neutra. Los indicadores ácido-base son sustancias que nos indican, mediante un cambio de color, si una disolución es ácida o básica.