Síntesis del carbono

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 conhidrógeno, 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.

Propiedades del carbono

En la tabla periódica, el carbono es el primer elemento de la familia IV A de los elementos representativos y es un no metal.

El grafito tiene exactamente el mismo tipo de átomos que el diamante, pero por estar unidos y dispuestos en diferente forma, su textura, fuerza y color son diferentes; sin embargo, la descomposición del diamante es extremadamente lenta que sólo es apreciable a escala geológica.

Estructura atómica

Hay dos modelos que se complementan para explicar la estructura atómica del carbono. El Modelo de Bohr y el Modelo de puntos de Lewis que se muestran a continuación:

Enlaces

Compuesto más pequeño del carbono

El metano es el compuesto más pequeño de los millones de compuestos que llegan a formarse cuando se combinan átomos carbono e hidrógeno.

Otras representaciones del metano son las siguientes:

¿Cómo se representan los enlaces?

En las estructuras desarrolladas de los diferentes compuestos orgánicos es común visualizar el par de electrones que se comparte como una línea que une los símbolos, como se muestra a continuación:

Hidrocarburos

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. Los enlaces carbono-carbono pueden ser simples, dobles o triples.

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.

Aromáticos

Son HC cíclicos que contienen la estructura básica del benceno, C₆H₆ Las siguientes son distintas representaciones del benceno

Hidrocarburos 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

Hidrocarburos 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.

Hidrocarburos lineales

Si un HC está constituido por una sola cadena de átomos de carbono, ya sea abierta o cíclica, se clasifica como lineal. La cadena lineal de los HC se aprecia mejor en sus fórmulas semidesarrolladas como se muestra a continuación:

Hidrocarburos ramificados

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

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.

La estructura desarrollada de los HC muestra todos los enlaces que se establecen entre los átomos. La semidesarrollada simplifica la representación agrupando los átomos de hidrógeno de cada átomo de carbono.

Isomería

A partir de 4 átomos de carbono podemos encontrar dos o más compuestos con la misma cantidad de átomos, en otras palabras, tienen la misma fórmula molecular o condensada, sin embargo, la distribución atómica de éstos es diferente, es decir, sus estructuras no son iguales.  Por ejemplo: la fórmula condensada del butano C₄H₁₀ puede representar a cualquiera de las dos estructuras siguientes:

Estos compuestos reciben el nombre de isómeros, que tienen la misma composición atómica pero diferente fórmula estructural, por esto es necesario conocer la fórmula desarrollada o semi desarrollada, para saber qué tipo de compuesto es y poderlo diferenciar del otro, además la estructura podrá ayudar a explicar mejor las propiedades de cada isómero.
Entre mayor sea el número de átomos en un compuesto, mayores son las posibilidades de formar diferentes isómeros.