Qumica del carbonoLa razn del enorme nmero de molculas derivadas del carbono radica en la versatilidad de dicho tomo y en las posibilidades que posee de enlazarse con otros tomos, y sobre todo consigo mismo.Los compuestos de la hoy llamadaQumica del carbonoestn formados por un nmero muy limitado de elementos qumicos, que -por orden de abundancia- son C, H, O, N, Cl, y trazas de S, Na, P, K y otros. Pero todo se basa en la enorme capacidad del carbono para formar enlaces qumicos con otros elementos... y con muchos tomos de carbono!Pero... empecemos por el principio.Cada tipo de tomo existente en la naturaleza (oelemento qumico) consiste, en esencia, en un glbulo de energa elctrica (positiva en sucorazno ncleo, y negativa en la zona perifrica) que se considera estable si adopta unas configuraciones espaciales determinadas, que se pueden estudiar mediante ecuaciones fisicomatemticas que tienen en cuenta las propiedades elctricas y ondulatorias de los electrones.Cindonos a la zona perifrica, que es la regin de existencia de los llamadoselectrones, como stos tienen carga negativa se producen unas regiones de alta densidad en dicho tipo de carga, regiones que se denominanorbitales electrnicos atmicos. Segn la distribucin espacial de esa densidad de carga, dichosorbitalesse designan como1s,2s,2p,3s,3p, etc.Concretamente, en un tomo de carbono (que contiene 6 electrones) existe un orbital1s(algo as como una regin espacial de simetra esfrica) y, rodendolo hay otro orbital2sy dos orbitales2p. El2ses otra esfera (lgicamente de mayor radio y volumen) pero un orbital2ptiene otra forma; imaginemos dos peras unidas entre s por los tallos (cada pera se llamalbulo). De modo que en total tendremos cuatro peras (lbulos!) que se disponen segn dos ejes, que son perpendiculares entre s.Ahora bien, esto no queda as. Por razones de estabilidad energtica, la zona2s(orbital 2s!) y los dos orbitales2pse "entremezclan" entre s. En Qumica, este fenmeno se llamahibridacin de orbitales. En el proceso se crean cuatro zonas, con otras propiedades cuntico-ondulatorias, equidistantes entre s como los vrtices de un tetraedro, buscando la mnima repulsin elctrica entre ellos. Por eso, este proceso se conoce comohibridacin tetradrica, y el tomo es un tomode carbono tetradrico. Y cada zona es unorbital hbrido sp3.

El resultado se puede representar como una naranja, en cuya superficie situemos cuatro manchas a igual distancia unas de otras. Cada mancha se corresponde con la densidad elctrica perteneciente aun solo electrn.Si acercamos dos tomos de carbono tetradrico (seran dos naranjas como la descrita), una "mancha" de cada uno puedensoldarse. As quedan los dos tomos unidos, por lo que se denomina un enlacesimple, (sp3sp3).

orbitales sp3 en el C-C

An existen ms posibilidades, porque hay ms tipos de hibridacin entre los orbitales atmicos del carbono.Siempre dependiendo de las condiciones a las que se realice el proceso, puede suceder que el orbital2sdel tomo se "hibride" condosorbitales2p. El resultado sontresorbitales hbridos (que se denominansp2), quedando un orbital "puro"2p.Los tres orbitalessp2se colocan en un mismo plano, formando angulos de 120 entre s, y el orbital2ppuro queda en un eje perpendicular a dicho plano.Este caso de hibridacin se llamatrigonal.Archivo:Carbono con hibridacion sp2.pngorbitales sp2 en el carbono

Cuando se acerquen entre s dos carbonos con este tipo de hibridacin, uno de los orbitales hbridossp2se conecta con otro del tomo vecino, creando un enlace sigma (sp2-sp2). Y adems aparece una unin cuntica entre los electrones residentes en los dos orbitales2p. Como stos haban quedado paralelos entre s, se origina una nueva "zona" de unin entre los dos tomos de carbono, que se llamaenlace , condosregiones de probabilidad de existencia de los dos electrones constitutivos, que se hallan respectivamente por encima y por debajo del plano que contiene a los ncleos atmicos y al enlace sigma . Esto lo conocemos como enlace.

enlaces en el C=C

Repetimos: Un enlacedobleest formado por una uniny una unin. Como es lgico, de esta forma aparece (dentro de la molcula) una regin con alta densidad electrnica, que ser muy susceptible a los ataques de agentes buscadores de carga negativa.

An hay otra posibilidad. Puede ocurrir que -dentro de un tomo de carbono- se "mezclen" un orbital2sconsolamenteun orbital2p. Estamos en presencia de una hibridacindigonallineal, llamada as porque se forman dos orbitales hbridossp, que se disponen sobre una misma lnea (imaginaria!)que "atraviesa" el ncleo del tomo, orientados en sentido contrario pero superpuestos. Adems, quedarn dos orbitales2p, puros (cuatrozonaselectrnicas!) que se colocan segn planos espaciales perpendiculares entre s.Archivo:Carbono con hibridacion sp.pngorbitales sp en el carbono

Si se acercan dos tomos de carbono que tengan esta hibridacin especial, se conectarn dos orbitales hbridossp(uno de cada tomo), pero tambin se forma unainterpenetracinde orbitalesp, enfrentados, y en esta ocasin se formandosuniones, situadas en regiones tambin perpendiculares entre s.Esto se conoce en Qumica con un enlacetriple.

enlaces y en el triple enlace

Y, es claro que la zona del enlace triple acumula una mayor dosis de carga negativa (o electrnica) que el enlace doble, por lo cual es an ms atacable por los reactivos adecuados. O sea que es un punto de la cadena por donde la molcula podra unirse a otro tomo o a otro compuesto.Es ms: esta nube electrnica puede verse afectada por la presencia de otras especies qumicas, de modo que cabe la posibilidad de que se desplace a lo largo de una cadena carbonada, creando un aumento de la reactividad molecular.

Si combinamos varios enlaces mltiples dentro de una misma molcula, estos efectos se potencian dando lugar a que la misma presente propiedades especiales en su unin a otras sustancias. Esta circunstancia se puede comprender mejor al estudiar la estructura y propiedades de los hidrocarburos aromticos.Con esto queremos decir que los enlaces qumicos entre los tomos de carbono de una cadena carbonada pueden no ser tan elementales como los que aqu se han descrito. No hay que olvidar que estamos tratando con distribuciones de energa en el espacio y que -con lo que aqu se ha dicho- solo estamos indicando una "imagen grfica" de la naturaleza, que siempre ser ms compleja y maravillosa de lo que estamos presentando.