RESEÑA QUÍMICA DEL CARBONO

Los compuestos orgánicos tienen como elemento fundamental al carbono, elemento tetravalente que puede formar cadenas de longitud y ramificación variable. Estas cadenas, además suelen contener hidrógeno. De aquí que los compuestos orgánicos estén formados por cadenas hidrocarbonadas.  Además de estos átomos los compuestos orgánicos pueden contener otros átomos, denominados heteroátomos, siendo los más frecuentes: oxígeno, nitrógeno, halógenos, azufre y fósforo, aunque pueden contener otros elementos.

Carbono: es un no metal sólido que es el componente fundamental de los compuestos orgánicos y tiene la propiedad de enlazarse con otros átomos de carbono y otras sustancias para formar un número casi infinito de compuestos; en la naturaleza se presenta en tres formas: diamante, grafito y carbono amorfo o carbón; en cada una de estas formas tiene muchas aplicaciones industriales.

El mundo conoce millones de compuestos de carbono; la gran mayoría de éstos son sintéticos y son clasificados como compuestos "orgánicos". Los compuestos inorgánicos, como los carbonatos, los óxidos de carbono y los cianuros, son considerados con un origen mineral, no biológico. Las formas más comunes de carbono, o "alótropos", son el grafito, el diamante,  y el fullereno.

-El grafito: un mineral negro y lustroso que está formado por un carbono cristalizado. En su estructura, el grafito cuenta con átomos de carbono que desarrollan un trío de enlaces covalentes en un único plano, a un ángulo de ciento veinte grados. Por eso, tiene una estructura con forma de hexágono.

-El diamante: es un alótropo del carbono donde los átomos de carbono están dispuestos en una variante de la estructura cristalina cúbica centrada en la cara denominada «red de diamante». El diamante es la segunda forma más estable de carbono, después del grafito; sin embargo, la tasa de conversión de diamante a grafito es despreciable a condiciones ambientales. El diamante tiene características ópticas destacables. Debido a su estructura cristalina extremadamente rígida, puede ser contaminada por pocos tipos de impurezas, como el boro y el nitrógeno.

-El fullereno: El fullereno es la tercera forma molecular más estable del carbono, tras el grafito y el diamante. Su naturaleza y forma se han hecho ampliamente conocidas en la ciencia y en la cultura en general, por sus características físicas, químicas, matemáticas y estéticas. Se presentan en forma de esferas, elipsoides o cilindros

HIBRIDACIÓN DEL CARBONO

Hibridaciones del carbono La hibridación consiste en una mezcla de orbitales puros en un estado excitado para formar orbitales híbridos equivalentes con orientaciones determinadas en el espacio. Mediante la hibridación, además de hacer posible la tetravalencia del Carbono, permitiendo formar orbitales más estables, y éstos a su vez, enlaces más estables.

Hibridación sp3

Para los compuestos en los cuales el carbono presenta enlaces simples, hidrocarburos saturados o alcanos, se ha podido comprobar que los cuatro enlaces son iguales y que están dispuestos de forma que el núcleo del átomo de carbono ocupa el centro de un tetraedro regular y los enlaces forman ángulos iguales de 109º 28' dirigidos hacia los vértices de un tetraedro. Esta configuración se explica si se considera que los tres orbitales 2p y el orbital 2s se hibridan para formar cuatro orbitales híbridos sp3.

Hibridación sp2

En la hibridación trigonal se hibridan los orbitales 2s, 2px y 2 py, resultando tres orbitales idénticos sp2 y un electrón en un orbital puro 2pz .El carbono hibridado sp2 da lugar a la serie de los alquenos. La molécula de eteno o etileno presenta un doble enlace: un enlace de tipo σ por solapamiento de los orbitales hibridos sp2 un enlace de tipo π por solapamiento del orbital 2 pz. El enlace π es más débil que el enlace σ lo cual explica la mayor reactividad de los alquenos, debido al grado de insaturación que presentan los dobles enlaces. El doble enlace impide la libre rotación de la molécula.

Hibridación sp

Los átomos que se hibridan ponen en juego un orbital s y uno p, para dar dos orbitales híbridos sp, colineales formando un ángulo de 180º. Los otros dos orbitales p no experimentan ningún tipo de perturbación en su configuración. El ejemplo más sencillo de hibridación sp lo presenta el etino. La molécula de acetileno presenta un triple enlace:

a.       un enlace de tipo σ por solapamiento de los orbitales hibridos sp

b.      dos enlaces de tipo π por solapamiento de los orbitales 2 p.

Angulo de enlace: es el formado por las líneas internucleares H - C - H o H - C - C. El ángulo de enlace determina la geometría que tiene la molécula, y ésta a su vez determina el grado de estabilidad y las propiedades químicas y físicas de una sustancia.