LA IMPORTANCIA DE LA QUÍMICA DEL CARBONO:

La Química Orgánica o Química del carbono es la rama de la química que estudia una clase numerosa de moléculas que contienen carbono formando enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno, también conocidos como compuestos orgánicos.

El enlace covalente es aquel que une un no metal con un no metal.

¿Qué es la química del carbono?

Historia de los compuestos del carbono:

Hubo ciertos procesos químicos tradicionales como por ejemplo las fermentaciones desde hace muchos siglos. Pero los compuestos orgánicos puros se descubrieron a principios del siglo XIX.

Friedrich Whöler y Archibald Scott son considerados los padres de la química orgánica.

Otros científicos importantes en la química orgánica son Jöns Jakob Berzelius, Friedrich August Kekulé y Linus Carl Pauling.

En la actualidad, más del 95 % de las substancias conocidas son compuestos del carbono.

La fermentación es un proceso catabólico de oxidación incompleta, totalmente anaeróbico, siendo el producto final un compuesto orgánico. Estos productos finales son los que caracterizan los diversos tipos de fermentaciones.

Catabólico(catabolismo): Parte del metabolismo que consiste en la transformación de biomoléculas complejas en moléculas sencillas.

Anaeróbico(Anammox): Proceso biológico que forma parte del ciclo del nitrógeno.

Las fermentaciones:

Tipos de fermentaciones:Fermentación acética.

Fermentación alcohólica.

Fermentación butírica.

Fermentación láctida.

Friedrich Wöhler:Friedrich Wöhler(1800-1882) fue un químico alemán nacido en Eschersheim(donde está la actual Fránctort), fue profesor de química en la universidad de Gotinga, fue el precursor de la química orgánica, fue el primero en sintetizar la urea y el oxalato de amonio que en un alarde de imaginación lo llamó “sólido blanco desconocido” y demostró al contrario que pensaban los científicos de la época que cualquier fluido vital se podría obtener sintetizado en el laboratorio.Sus labores más importantes fueron: Aislar 2 elementos químicos: el berilio y el aluminio.Sintetizó el carburo de calcio con el cual obtuvo el acetileno.Identificó el vanadio y el eritronio como el mismo elemento.

Archibald Scott Couper(1831-1892)fue un químico escocés que propuso su teoría de la vinculación y la estructura química también descubrió la valencia +4 del carbono y que el orden de enlace de las moléculas puede determinarse a partir de indicios químicos.

Archibald Scott:

Jöns Jakob von Berzelius(1779-1848)químico sueco padre de la química moderna escribió sobre una ley descubierta por él llamada ley de las proporciones

definidas que mostró que las sustancias inorgánicas están compuestas de diferentes elementos en proporciones constantes de peso.

También desarrolló los términos de química: catálisis, polímeros e isómero.

Entre sus publicaciones están : Tratado de química vegetal animal y mineral.

Jöns Jakob Berzelius

Friedrich August Kekulé von Stradonitz (1829-1896) fue un químico orgánico alemán que fundó la teoría de la estructura química.

Fue clave para el entendimiento de los compuestos orgánicos y de los compuestos sintéticos, sin embargo su trabajo más importante fue la estructura del benceno porque afirmó correctamente que esta formado por un anillo de átomos de carbono de 6 enlaces.

Friedrich August Kekulé:

Linus Carl Pauling (1901-1994) fue un químico estadounidense, profesor de química y director de laboratorio en California. Contribuyó al desarrolló de la teoría de la resonancia, obtuvo 2 premios Nobel: el de la Paz y el de química.

Linus Carl Pauling:

Historia de la química del carbono.

Antes siglo XIX – Ciertos procesos químicos tradicionales – Fermentación: Acética, alcohólica, butírica, láctida.

Compuestos orgánicos puros – S.XIX.

Padres de la química orgánica – Friedrich Wöler y Archibald Scott.

Algunos científicos importantes en la síntesis de la química del carbono: Jöns Jakob Berzelius, Friedrich August Kelulé y Linus Carl Pauling.

La química del petróleo:

Es un líquido de color oscuro, olor desagradable, viscoso y con una densidad que varía entre 0.8 y 0.95 gramos por mililitro.

El significado etimológico de la palabra petróleo es aceite de piedra.

Está compuesto por más de cien hidrocarburos y contiene bajos porcentajes de azufre, y cantidades muy pequeñas de nitrógeno y oxígeno.

Se halla depositado en yacimientos en el interior de la Tierra, debajo de rocas impermeables que impiden que salga a la superficie.

Petróleo:

El petróleo apenas se utiliza directamente . Es necesario someterlo a un proceso que se llama refinado ,sus 2 fases mas importantes son: la destilación fraccionada y el craqueo o cracking:

Destilación fraccionada: Proceso físico que consiste en la separación por destilación de los distintos hidrocarburos según sus puntos de ebullición.

El craqueo o cracking: Mediante este proceso se hace la gasolina. Consiste en la ruptura de moléculas de hidrocarburos de cadena larga, mediante altas temperaturas en presencia de un catalizador, para formar moléculas de hidrocarburos de cadena más corta.

Los alquenos producidos se utilizan en la fabricación de plásticos. Las gasolinas se emplean como combustibles de automoción y se

clasifican por su índice de octanos.

Los hidrocarburos que sirven de referencia para establecer este índice son el trimetilpentano y el heptano.

Refinado del petróleo:

Se basa en la síntesis de otras substancias orgánicas.La petroquímica es la rama de la industria que se

basa en la destilación del petróleo, algunos productos petroquímicos: plásticos, pegamentos, pinturas…

La industria petroquímica:

La química del petróleo.

Petróleo

Color oscuro.

Olor desagradable

Viscoso.

Yacimientos.

Refinado del petróleo.

Destilación fraccionada.

Craqueo o cracking.

Industria petroquímica.(basada en)

Productos que proceden de la destilación del petróleo.

Algunos productos importantes: Pinturas, pegamentos, plásticos.

Uno de los principales usos del petróleo:

Los plásticos.

Son polímetros sintéticos que pueden ser moldeados en formas determinadas. Se obtienen a partir de derivados del petróleo y están constituidos por C combinado con H, O, Cl, S o N.

CARACTERÍSTICAS:Aislantes del calor y de la electricidad.Son poco densos.Poseen escasa reactividad química.

Los plásticos:

TIPOS:Termoplásticos: Son plásticos que se ablandan con las altas

temperaturas y al enfriarse se vuelven rígidos. Son reciclables, solubles en disolventes orgánicos y no se descomponen al fundirlos.

Termoestables: Son plásticos que al calentarlos por primera vez se reblandecen y se pueden moldear. No son reciclables, son insolubles en disolventes orgánicos y se descomponen a temperaturas elevadas.

Elastómeros: Son plásticos que se deforman fácilmente recuperando su forma inicial cuando cesa la causa de la deformación. Para mejorar su resistencia al rozamiento se incorpora azufre a las cadenas carbonadas.

Los plásticos:

USOS COMERCIALES:Los plásticos son materiales con un amplio uso en la

fabricación de bienes de consumo.RECICLADO:La utilización masiva de materiales plásticos ha

generado una importante cantidad de residuos con gran impacto ambiental.

Alternativas a esto: Reducir, Reutilizar, Recuperar los residuos(mediante procesos mecánicos, mediante procesos químicos y mediante el uso energético).

Usos comerciales y reciclado de los plásticos:

Los plásticos

Características

Aislantes de calor y electricidad.

Poco densos.

Escasa reactividad química.

Tipos

Termoplásticos.

Termoestables.

Elastómeros.

Usos comerciales

Fabricación de bienes de consumo.

Reciclado.

Reducir.

Reutilizar.

Recuperar.

La química de la materia viva.

O, C, H,NP, S

Ca, Na, K, ClMg, Fe

Cu, Zn, Co,Ni, Si

Las características y propiedades de la materia viva están determinadas por los elementos químicos que la componen, son los bioelementos. En la materia viva se encuentran unos 70 elementos químicos, solo 27 de estos se hallan en todos los seres vivos. Según su abundancia se pueden clasificar en:

Bioelementos principales: Se presentan en el 96% de la materia viva, son O, C, H, N, P y S. Son imprescindibles para formar biomoléculas.

En 1922 Alexander Oparin formuló su hipótesis sobre la formación de biomoléculas que pudieron ser precursoras de vida. Décadas más tarde Stanley Miller, diseñando un aparato demostró esta hipótesis. El aparato es el siguiente:

Bioelementos secundarios: Constituyen el 4% de la materia viva son Ca, Na, K, Cl, I, Mg y Fe. Se hallan en forma iónica

Oligoelementos: Se encuentra en un porcentaje menor al 0,1% y son Cu, Zn, Mn, Co, Ni .etc. Hay 14 que se encuentran en todos los seres vivos y son llamados esenciales.

Clasificación de la materia viva.

Bioelementos principales.

O,C, H,N,P y S

Bioelementos secundarios.

Ca, Cl, Na, K, Mg, I, y Fe

Oligoelementos Cu, Zn, Mn, Co, Ni…

Alexander Oparin.

Stanley Miller.

Los glúcidos.

Son las biomoléculas más abundantes en los seres vivos, están formados por C, H, y O en la proporción 2:1(el agua) reciben también el nombre de hidratos de carbono. Su síntesis se realiza a través de la fotosíntesis.

CLASIFICACIÓN: MONOSACÁRIDOS: La cadena carbonada contiene entre 3 y 6

carbonos, un grupo aldehído(C=O) y muchos grupos –OH. El principal es la glucosa, otros son la fructosa, la ribosa o la galactosa. Se encuentran en muchas frutas.

DISACÁRICOS: Resultan de la unión de dos monosacáridos con una molécula de agua menos. Son solubles en agua y poseen un sabor dulce. Los principales: Sacarosa(azucar) y lactosa(leche).

POLISACÁRICOS: Polímetros que se componen de más de 10 unidades de monosacáridos unidas en largas cadenas por enlaces de oxígeno. Son insolubles en agua y sin sabor dulce. Los principales: Almidón(arroz), celulosa(madera), glucógeno(músculos).

Los glúcidos

Monosacáridos

Glucosa.

Fructosa.

Ribosa

Galactosa.

Disacáricos

Sacarosa.

Lactosa.

Polisacáricos

Almidón.

Celulosa.

Glucógeno.

C, H y O

Los lípidos.

Son compuestos orgánicos que están formados por C, H y O. Son insolubles en agua, constituyen

reservas energéticas de los orgánismos y no forman polímeros.

Los principales son los triglicéridos, los fosfolípidos y los esteroides.C, H y O.

Triglicéridos: Son ésteres de la glicerina. Procede de la reacción entre 3 monocarbonooxílicos de cadena larga y de glicerina.

Hay 2 tipos de triglicéridos que son las grasas(ácido esteárico presente en la mantequilla) y los aceites (ácido oleico que se encuentra en el aceite de oliva).

Fosfolípidos: Tienen estructura similares a la de los triglicéridos y forman parte de las membranas celulares. Proceden de la glicerina. El más abundante es la lecitina, esta se encuentra en el cerebro y los nervios.

Alimentos ricos en Fosfolípidos: Hígado, sesos, corazón, yema de huevo y las semillas de soja.

Esteroides: Derivados de un hidrocarburo llamado esterano, el más importante es el colesterol. Otros: Hormonas sexuales, hormonas de 2 cápsulas suprarrenales y ácidos biliares.

Los lípidos

TrigliceridosGrasas

Aceites.

Fosfolípidos Lectina.

Esteroides

Colesterol.

Hormonas sexuales.

Hormonas de las cápsulasSuprarrenales.

Ácidos biliares.

C, H y O

Las proteínas.

Son polímeros naturales formados por aminoácidos. Ejercen diversas funciones e intervienen en la composición de las células.

CLASES:Globulares: Son solubles en agua y poseen una

estructura en forma de globo . Albúminas y globulinas.

Fibrosas: Son insolubles en agua y forman una estructura compuesta por cadenas enrolladas y unidas . Ej : queratina y el colágeno.

La estructura de las proteínas se dispone en 4 niveles, un ejemplo de proteínas es la hemoglobina ya que se estructura en 4 niveles.

Las proteínas

GlobularesAlbuminas

Globulinas

Fibrosas

Queratina

Colágeno

C, H, O y N

Los ácidos nucleicos.

Son macromoléculas formadas por C, H, O, N y P. Se originan a partir de nucleótidos, estos a su vez se forman a partir de moléculas sencillas (ácido fosfórico), un monosacárido (5 átomos de carbono), una bases nitrogenadas (adenina, guanina, citosina, uracilo y timina).

Los nucleótidos se enlazan entre sí mediante el grupo fosfato para formar ácidos nucleidos.

CLASES DE ÁCIDOS NUCLEICOS: ADN(Ácido Desoxirribonucleico): Se encuentra en el núcleo

de las células y contiene la información genética. Su estructura consta de dos cadenas entrelazadas y en forma de hélice.

ARN(Ácido ribonucleico): Se ocupa de transmitir la información genética al exterior del núcleo y participa en la síntesis de proteínas. Su estructura es de una sola cadena.

Ácidos nucleicos

ADN

ARN

FINFin

Trabajo realizado por:

Martín Gamallo García.Martín Fernández Fernández.

Aida Cañoto López.