Química del carbono: enlaces, hidrocarburos, grupos funcionales y plásticos

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El carbono

El carbono constituye multitud de compuestos hasta formar la química orgánica, que es la base de la vida.

Enlaces del carbono

El carbono puede combinar sus orbitales de valencia 2s y 2p de tres formas distintas para formar tres tipos diferentes de enlace:

a. Enlaces sencillos (hibridación sp3)

Ejemplo: metano, CH4.

b. Enlaces dobles (hibridación sp2)

Ejemplo: H2C=CH2 (eteno).

c. Enlaces triples (hibridación sp)

Isómeros

Son compuestos que tienen la misma fórmula molecular pero cuya estructura es distinta debido a las distintas orientaciones de los enlaces.

Hidrocarburos

Son compuestos de carbono e hidrógeno que pueden tener enlaces sencillos, dobles o triples, y pueden ser lineales o cíclicos.

Alcanos

Solo tienen enlaces sencillos y responden a la fórmula CnH2n+2.

Alquenos

Presentan un doble enlace: —C=C—. Ejemplo: CH2—CH2—CH=CH—CH3.

Alquinos

Presentan un triple enlace: —C≡C—. Ejemplo: CH3—CH2—C≡C—CH3.

Nomenclatura

Según el número de carbonos: 1 met, 2 et, 3 prop, 4 but, 5 pent, 6 hex, 7 hept. Según el tipo: alcano (-ano), alqueno (-eno), alquino (-ino).

Grupos funcionales

1. Alcoholes

Grupo funcional -OH, terminación -ol (o -ico en algunos casos). Ejemplos: metanol, CH3—OH; etanol, CH3—CH2—OH.

2. Cetonas

Grupo funcional -CO-, terminación -ona. Ejemplo: propanona, CH3—CO—CH3.

3. Aldehídos

Grupo funcional -CHO, terminación -al. Ejemplo: propanal, CH3—CH2—CHO.

4. Ácidos carboxílicos

Grupo funcional -COOH, terminación -oico. Ejemplo: ácido etanoico, CH3—COOH.

5. Éteres

Grupo funcional -O-, terminación -éter. Ejemplo: etilmetiléter, CH3—CH2—O—CH3.

6. Ésteres

Grupo funcional -COO-. Ejemplo: metanoato de metilo, H—COO—CH3.

7. Aminas

Terminación -ina. Primarias: -NH2; secundarias: -NH-; terciarias: -N-. Ejemplos: metilamina, CH3—NH2; N-metiletilamina, CH3—NH—CH2—CH3; trimetilamina, CH3—N—CH3.

8. Amidas

Grupo -CO-NH2, terminación -amida. Ejemplo: etanamida, CH3—CO—NH2.

9. Nitrilos

Grupo -C≡N, terminación -nitrilo. Ejemplo: metanonitrilo, H—C≡N.

Halogenuros

Los compuestos orgánicos pueden obtener halógenos porque el carbono forma fácilmente enlaces con ellos.

Los plásticos

Son sustancias, generalmente sintéticas, formadas por grandes moléculas orgánicas llamadas polímeros, constituidas por la unión sucesiva de muchas moléculas más sencillas llamadas monómeros.

Aplicaciones

  1. Polietileno (PE): tuberías, recipientes, revestimiento de cables, bolsas.
  2. Polipropileno (PP): envases, alfombras, juguetes, artículos sanitarios.
  3. Cloruro de polivinilo (PVC): tuberías, mangueras, cortinas de baño, persianas, ventanas.
  4. Poliacrilonitrilo (PAN): fibras textiles, alfombras, mantas, cuerdas.
  5. Politetrafluoroetileno (PTFE, teflón): aislante eléctrico, engranajes, prótesis quirúrgicas.
  6. Tereftalato de polietileno (PET): envases de comestibles, medicamentos y cosméticos, calzado, alfombras.
  7. Poliestireno (PS): recipientes, vasos, electrodomésticos, embalajes.

Tipos de materiales plásticos

Los materiales termoplásticos son aquellos que se funden por calentamiento y vuelven a endurecerse al enfriarse, por ejemplo, el polietileno. Los materiales termoestables no se reblandecen una vez que han sido moldeados, por ejemplo, el poliuretano.