Fundamentos de la Química del Carbono: Estructura, Alótropos y Biomoléculas

Estructura del átomo de carbono

• Los átomos de carbono pueden enlazarse mediante:
  • Enlaces: simples, dobles y triples.
  • Cadenas: lineales, ramificadas y cíclicas.
• Se enlaza con otros elementos como H, O, N, S.

Formas alotrópicas del carbono

• Grafito: 3 enlaces covalentes, capas bidimensionales, blando y conductor.
• Diamante: 4 enlaces covalentes, capas tridimensionales, duro y no conduce corriente eléctrica.
• Fullerenos: estructura estable.
• Nanotubos de carbono: estructuras cilíndricas de gran resistencia.
• Grafeno: estructura bidimensional de una capa de átomos de carbono; su resistencia a la tracción es 100 veces mayor que la del acero y presenta alta conductividad eléctrica.

Hidrocarburos

• Alcanos: enlace simple, sufijo -ano. Insolubles en agua. Su temperatura de ebullición y fusión aumenta con la longitud de la cadena. Son poco reactivos y buenos combustibles. Isomería: compuestos con la misma fórmula molecular pero diferente estructura y propiedades.
• Alquenos: enlace doble, sufijo -eno.
• Alquinos: enlace triple, sufijo -ino.

Prefijos comunes

Met-, et-, prop-, but-, pent-, hex-, hept-, oct-, non-, dec-.

Representación de alcanos

Nombre, modelo compacto de bolas, modelo de bolas y varillas, fórmula estructural, fórmula condensada y fórmula molecular.

Grupos funcionales

• Alcoholes: R-OH (sufijo -ol)
• Éteres: R-O-R (sufijo -éter)
• Aldehídos: R-CHO (sufijo -al)
• Cetonas: R-CO-R' (sufijo -ona)
• Ácidos carboxílicos: R-COOH (sufijo -oico)
• Ésteres: R-COOR' (nomenclatura: R-ato de R'-ilo)

Biomoléculas

Glúcidos (Hidratos de carbono)

• Monosacáridos: glucosa (energía), fructosa (fruta, miel), lactosa (leche).
• Disacáridos: dos moléculas, solubles en agua (ej. sacarosa = glucosa + fructosa).
• Polisacáridos: macromoléculas, no son azúcares. Estructurales (celulosa) o de reserva energética (almidón/glucógeno).

Lípidos

Insolubles en agua, solubles en disolventes orgánicos.

• Aceites y grasas: reserva energética y aislantes térmicos.
• Ceras: recubren e impermeabilizan piel, pelo, plumas, hojas, flores y frutos.
• Esteroides: colesterol y hormonas sexuales.

Proteínas

Formadas por aminoácidos. Son sólidos, solubles en agua, cristalizables y sensibles a altas temperaturas. Cumplen funciones estructurales (ej. fibras musculares).

Ácidos nucleicos

Contienen información genética y son polímeros formados por nucleótidos. Incluyen el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico).

Glosario de términos

• Alotropía: capacidad de poseer estructuras moleculares diferentes.
• Solubilidad: capacidad de una sustancia para disolverse.
• Resistencia a la tracción: fuerza máxima de tracción que puede soportar un material.
• Tracción: acción de estirar un material aplicando presión en dos direcciones opuestas.