Fundamentos de la Química Orgánica: Carbono, Fórmulas y Tipos de Isomería

El Átomo de Carbono: Base de la Química Orgánica

El átomo de carbono puede combinarse consigo mismo para formar largas cadenas tridimensionales con enlaces covalentes sencillos (C-C), dobles (C--) o triples (C---C). Además, se une con facilidad, también mediante enlace covalente, a átomos de hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, lo que justifica la gran variedad de compuestos orgánicos existentes.

Propiedades Físicas y Químicas de los Compuestos Orgánicos

Los compuestos de carbono suelen presentar las siguientes características:

• Estado físico: Suelen ser gases o líquidos en condiciones ambientales. Los sólidos presentan temperaturas de fusión bajas.
• Solubilidad: Se disuelven preferentemente en disolventes orgánicos (benceno, alcohol, acetona) y muy pocos en agua.
• Conductividad: No conducen la corriente eléctrica.
• Combustión: Arden con facilidad, formando agua y dióxido de carbono y desprendiendo gran cantidad de energía.

Representación Estructural: Tipos de Fórmulas Químicas

Para describir la composición y estructura de los compuestos orgánicos, se emplean diversas fórmulas:

Fórmula Empírica

Informa sobre la relación más sencilla que hay entre los átomos que forman la molécula.

Fórmula Molecular

Indica el número exacto de los diferentes átomos que constituyen la molécula de esa sustancia. A veces coincide con la fórmula empírica, pero habitualmente es un número entero de veces la fórmula empírica.

Fórmula Semidesarrollada

Es la más utilizada. En ella se detallan algunos enlaces, normalmente los intercarbónicos, para precisar mejor las características del compuesto.

Fórmula Desarrollada o Expandida

Se utiliza esporádicamente. En ella se indican todos los enlaces que forman la molécula.

Fórmula Espacial

Mediante la cual se representa la geometría espacial de la molécula. Se utiliza sobre todo cuando se quieren apreciar las diferencias entre isómeros espaciales o estereoisómeros.

Conceptos Estructurales Clave

Grupo Funcional

Es el átomo o grupo de átomos que aparecen en una molécula y que le confieren a esta unas propiedades características. Las sustancias que poseen el mismo grupo funcional tienen un comportamiento reactivo específico que las distingue de las demás.

Ejemplos comunes incluyen:

• El carboxilo (COOH) de los ácidos.
• El grupo hidroxilo (OH) de los alcoholes.
• El grupo amina (NH2) de las aminas.

Serie Homóloga

Es el conjunto de compuestos orgánicos que tienen el mismo grupo funcional y cuya cadena carbonada se va incrementando con grupos intermedios (CH2).

Isomería: Variedad Estructural en Compuestos Orgánicos

La Isomería consiste en que diferentes compuestos orgánicos puedan presentar la misma fórmula molecular y tener diferentes estructuras moleculares. En ese caso, se dice que cada uno de ellos es isómero de los demás.

Tipos de Isomería Estructural

• Isomería de cadena: Ocurre cuando existe distinta posición de los átomos de carbono en la cadena carbonada.
• Isomería de posición: Ocurre cuando un mismo grupo funcional puede estar en diferentes posiciones dentro de una misma cadena.
• Isomería de función: La presentan aquellos compuestos que tienen distinto grupo funcional manteniendo la misma fórmula molecular.