Para la humanidad hablar de química orgánica es referirse a la base de la vida, por lo cual, esta ciencia desde sus inicios históricos es la encargada del estudio de los compuestos del carbono, los cuales los seres vivos sintetizan en cada una de sus células, con el correr del tiempo esta parte de la química abarca el estudio de todos los compuestos del carbono, exceptuando los compuestos más sencillo.

Es importante destacar que es muy larga la lista de los compuestos orgánicos conocidos, ya que tenemos que agregarle a los compuestos de origen biológicos un elevado número de compuestos obtenidos a través de síntesis, el hombre durante su recorrido por este planeta se ha caracterizado por dar pasos agigantados una vez estructurada una determinada rama científica, y la ciencia de la química orgánica no sería la excepción, por lo tanto, podemos decir, que el desarrollo de la química orgánica a lo largo de las últimas 16 décadas ha sido excepcional, desde aquella falsa hipótesis, la cual afirmaba que dichos compuestos orgánicos solo tenían origen en los seres vivos, con esto también se conservó como reliquia el nombre de orgánico en donde se clasificaban estos compuestos químicos según su procedencia, por lo tanto, a los compuestos inorgánicos se le otorgaba un origen desde los minerales, y para los orgánicos aquellos que se obtenían de fuentes vegetales y animales, es decir, de materiales originados por organismos vivos, y que en consecuencia jamás sería posible sintetizarlos partiendo de sustancias inorgánicas.

La relación que tenían estos compuestos de fuentes orgánicas, era que todos poseían en común el elemento del carbono, a pesar de quedar establecido que tales compuesto no necesariamente tenían que tener origen de fuentes vivas, debido a que se había comprobado que era posible producirlos en los laboratorios, sin embargo, fue conveniente conservar el nombre de orgánico para describir y caracterizar a tales compuestos, esta clasificación de compuestos inorgánicos y orgánicos aun en nuestros días la utilizamos.

Es importante resaltar, que existen grandes fuentes de las cuales podemos extraer sustancias orgánicas extraordinariamente útiles para nuestro bienestar social, ellas son el petróleo y carbón, han brindado el estilo de modernidad a nuestra sociedad, ambas representan sustancias simples orgánicas, con características tradicionales, debido a que dichas sustancias son producto de la descomposición tanto de plantas como de animales.

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Compuestos orgánicos

Son aquellos cuyas moléculas pueden llegar a ser muy grandes y complejas, con la presencia de átomos de carbono, los cuales en números o cantidades son muchos mayores en relación a los compuestos que no contiene dicho elemento (carbono), por lo tanto, conocemos ciertas moléculas las cuales están constituidas por miles de átomos, esto hace que su ordenamiento pueda ser muy complejo, representando así, uno de los principales problemas en la química orgánica, es decir, como poder encontrar la forma de ordenamiento de estos átomos en la molécula, y por lo tanto, determinar la estructura de estos compuestos orgánicos.

Mediante el estudio de estos compuestos orgánicos, hemos podido analizar las distintas maneras y formas en las que las moléculas de dichas sustancias se puedan romper o reordenar, generando de esta forma nuevas moléculas, pero también existen distintas formas de agregar o sustituir átomos a estas moléculas.

El átomo de carbono se encuentra en nuestro alrededor, y forma parte esencial de nosotros en todos los ámbitos de nuestras vidas, esto es lo que lo hace tan especial, estos átomos tienen enorme capacidad de unirse entre sí, formando largas cadenas, característica imposible para cualquier otro átomo, el átomo de carbono puede formar compuestos orgánicos cuya cadena atómica sobrepase los miles de átomos, también anillos de distintos tamaño, estas estructuras también pueden tener ramificaciones así como uniones cruzadas, a estos elementos de carbonos también se les une otros átomos tales como; su aliado principal el hidrogeno, pero igual se les une el flúor, cloro, bromo, nitrógeno, fósforo, azufre, entre otros importantes elementos químicos.

Los disolventes orgánicos como el éter, alcohol, cloroformo, entre otros, son utilizados preferentemente para la disolución de compuestos orgánicos, siendo el agua el más utilizado pero en los compuestos inorgánicos. Cada compuesto orgánico tiene su ordenamiento atómico particular, esto hace que cada uno de estos compuestos presente características distintas tanto químicas como físicas, su ya conocida y estudiada capacidad de ordenamiento hace posible que el número de estos tipos de compuesto crezca cada vez más a grandes velocidades.

Es importante destacar que la mayoría de nuestros compuestos orgánicos tienen su origen en el petróleo, ya que mediante su refino podemos obtener infinidades de materias primas las cuales sirven como base a la inmensa industria petroquímica de nuestra actualidad.

Tipos de compuestos orgánicos

El elemento químico carbono, es un elemento de transición entre los electronegativos como los electropositivos, los átomos de carbonos pueden unirse formando cortas y largas cadenas de forma lineales, ramificadas o cíclicas.

En el gran universo de los compuestos orgánicos existen dos tipos de series:

1.- La serie acíclica; esta serie comprende a los compuestos cuyos átomos de carbonos se encuentran unidos formando cadenas abiertas bien sea ramificadas o no, a estos tipos de compuestos acíclicos se les denomina también alifáticos esto tiene su fundamento en la particularidad en la cual, los primeros compuestos estudiados de este tipo fueron los ácidos grasos, es decir, del griego aliphos, grasa.

2.- La serie cíclica; los compuestos perteneciente a este tipo de serie son aquellos cuyos átomos de carbonos forman cadenas cerradas, anillos o ciclos, también tenemos que cuando estos compuestos forman anillos únicamente con átomos de carbonos a estos los denominamos homocíclicos o isocíclicos, pero si los mismos contienen átomos de otro tipo de elemento lo llamamos heterocíclicos, los átomos de carbono lo podemos denominar primarios, secundarios, terciarios o cuaternarios esto dependerá si se encuentran enlazados a uno, dos, tres o cuatro átomos de carbonos, por lo tanto, en química orgánica encontramos varios agrupamientos de átomos a los cuales a cada uno les corresponden propiedades que los caracterizan, a estas agrupaciones las conocemos como grupos funcionales y por lo tanto, aquellos compuestos cuya molécula contiene un determinado grupo funcional decimos que el dicho compuesto pertenece a la misma función química, por ejemplo; cuando tenemos un compuesto cuya función es la de aldehídos, por lo tanto, en su molécula tendrá el grupo funcional –CHO, en donde el resto de la molécula es denominada radical, el cual puede tener influencia en la capacidad reactiva de dicho grupo funcional, debemos resaltar que una determinada molécula puede llegar a contener varias o diversas funciones de la misma clase, es decir, función múltiples o también puede tener diversas funciones de diferente clase, es decir, función mixta.

Como ya describimos los compuestos orgánicos representan para todos nosotros una de las más grandes necesidades para mantener nuestro moderno desarrollo de vida, a continuación estudiaremos de manera general, debido a su enorme campo en cuanto a cantidad como en complejidad a unos de los tipos de compuestos más útiles en nuestros últimos tiempos, y a los cuales le debemos gran parte de nuestro desarrollo y bienestar social, ellos son:

Los hidrocarburos

Estos extraordinarios e importantísimos compuestos orgánicos se caracterizan por presentar en sus estructuras moleculares únicamente átomos de carbonos e hidrógenos, por lo tanto, estos representan los más sencillos entre la gran familia de las sustancias orgánicas, por lo que se encuentran constituidos por cadenas de carbono-carbono los cuales se encuentran unidos a través de enlaces covalentes y en donde el resto de las valencia de los átomos de carbonos se saturan con átomos de hidrógeno, por lo tanto, los mismos se clasifican de la siguiente manera:

Alcanos o Parafinas

Este tipo de hidrocarburo tiene como fórmula molecular general CnH2n + 2, para estos hidrocarburos tenemos que el más sencillo es el metano, en donde su fórmula molecular es CH4, teniendo en cuenta la característica tetravalente del carbono, así como la monovalencia del hidrógeno, esto hace suponer que los alcanos derivan del metano mediante sustitución sucesivas de un hidrógeno por un respectivo grupo metilo (CH3), la familia de los alcanos pueden ser compuestos de cadenas lineales o de cadenas ramificadas.

En las propiedades físicas de los alcanos tenemos que los cuatros primeros de los alcanos son gaseosos, del 5 al 16 son líquido y los superiores a estos en estados sólidos, los mismos son insoluble en agua, incoloros e inodoros, miscibles entre sí, y como describimos anteriormente fácilmente soluble en los disolventes de tipo orgánico, tales como éter, benceno, entre otros. Los alcanos son fácilmente combustibles y cuando mayor es el número de átomos de carbonos de su molécula arden con llama más luminosa, estos compuestos son estables y químicamente inertes, ya que en condiciones ambientales no son atacados por los ácidos ni tampoco por las bases fuertes.

Los alcanos en la naturaleza son muy abundantes, por ejemplo, el primero de su serie, el metano, se libera en los pantanos como resultado de la descomposición de sustancias orgánicas debido a la ausencia de aire, es decir, la acción de bacterias anaeróbicas, este compuesto, el metano, es el principal elemento del gas natural, esto lo ha convertido en el alcano más utilizado en nuestros días, ya que además posee la característica de ser un combustible limpio y de elevado poder calorífico, destacando que los demás alcanos se encuentran contenidos tanto en el gas natural y en el valioso petróleo, en donde del cual (petróleo) es posible la obtención de gran número de hidrocarburos saturados mediante la destilación fraccionaria.

Alquenos u Olefinas

Este tipo de compuesto se caracteriza por presentar en su estructura un doble enlace, cuya fórmula general molecular es CnH2n, resaltando el hecho en donde el referido nombre de olefina tiene su origen en la particularidad de que el etileno, C2H4, inicialmente se conoció como “gas oleífico” por ser un gas formador de aceites, debido a que cuando se trataba con bromo o cloro el mismo formaba líquidos aceitosos.

En cuanto a sus propiedades generales, esta familia de los alquenos, sus cuatros primeros miembros son gaseosos, del 5 al 18 son líquidos, y los otros restantes son sólidos, estos compuestos son más ligeros que el agua y ellos arden con llama luminosa, tales compuestos se caracterizan químicamente por producir compuestos de adición en donde el doble enlace se convierte en enlace sencillo; adicionando de esta manera halógenos e hidrácidos.

El primer miembro de su serie es el eteno o etileno, este tipo de compuesto lo podemos obtener en el laboratorio mediante la deshidratación del alcohol etílico utilizando ácido sulfúrico concentrado, pero también lo podemos obtener mediante el proceso de craqueo del petróleo, este compuesto su mayor utilidad es para la obtención de materiales plásticos (polietileno).

Alquinos

Estos tipos de compuestos se caracterizan por tener un triple enlace en su estructura, su fórmula general estructural es CnH2n-2, sus tres primeros miembros son gaseosos, del 4 al 14 líquido, y los demás miembros son sólidos, el primer de sus miembros es el acetileno o etino, este es un gas incoloro, de agradable olor cuando es puro, sin embargo, generalmente es de olor desagradable ya que contiene algunas impurezas como el fosfuro y arseniuro de hidrógeno, debido a su gran proporción de átomo de carbono en su estructura arde con llama muy luminosa, este gas comprimido o licuado es explosivo, el acetileno lo empleamos en el soplete oxiacetilénico, en donde se quema con oxígeno y con lo cual es posible alcanzar temperaturas alrededor de los 3000 °C, también se emplea en la industria de fabricación del plástico.

De esta manera se encuentra un enorme conjunto de hidrocarburos como los alicíclicos y con ello los cicloalcanos, cicloparafinas, ciclanos o naftenos si son saturados, entre otros muy importantes dependiendo de la presencia de un doble enlace, los compuestos no saturados como los cicloalquenos, los hidrocarburos aromáticos y con ello el benceno. La obtención de los derivados de los hidrocarburos para nuestra actualidad representa la actividad química más importante para nuestro desarrollo en todos los ámbitos de nuestras vidas, en donde la química orgánica ofrece toda una gama de estudios necesarios para el área de la petroquímica.

Conclusiones

1.- La química orgánica, representa una importantísima área para muchos campo del conocimiento de la humanidad, siendo la tecnología una de estas áreas, algunas de las más destacada característica del estudio de la química orgánica, es que es la química del papel, las pinturas, los plásticos, de la gasolina, así como de los neumáticos, de nuestra vestimenta y sobre todo la de nuestros alimentos, sin sus aportes la humanidad no hubiera alcanzado los niveles de estabilidad y desarrollo económico-cultural, es decir, social de nuestros días.

2.- La química orgánica representa una rama científica con valioso conocimiento para la ciencia biológica, así como para la medicina, debido a que todos los organismos vivos están compuestos esencialmente por sustancias orgánicas, además de agua, por lo tanto, a nivel molecular la ciencia biológica es química orgánica.

3.- Mediante el estudio de la química orgánica, hemos identificado al petróleo como combustible fósil y una maravillosa fuente para la obtención de hidrocarburos, y por lo tanto, para la extracción de importantes compuestos orgánicos, es decir, materias primas derivadas de dichos compuestos, las mismas son necesarias para nuestro exponencial crecimiento, es importante resaltar que dichas fuentes son no renovables y de expansión finitas, sin embargo, estos combustibles fósiles los estamos consumiendo a una velocidad alarmante debido a la modernización de nuestro estilo de vida, un elevado porcentaje de los productos derivados los empleamos para la generación de energía, a pesar de poder contar con otras fuentes de generación de energía como la solar, geotérmica, y también la nuclear, es necesario comprender que difícilmente puedan sustituir la versatilidad de los hidrocarburos, por lo tanto, debemos reducir el consumo innecesario de los mismos para de esta manera poder contar con ellos durante mucho tiempo.

Nota: Todas las imágenes fueron elaboradas usando las aplicaciones Paint, Power Point y Photoscape.

Referencias Bibliográficas Consultadas

[1] Raymond Chang, Williams College. Química General. Séptima Edición. Editorial McGrawHill. México, 2002.

[2] Morrison y Boyd. Química Orgánica. Quinta edición. Versión en español. Addison Wesley Longman de México S.A. 1998.

[3] Hugo Corso, Julio José Andrade. La química entre nosotros. Primera Edición. Editorial Siglo Veintiuno. Buenos aires, 2013.

Autor: @rbalzan79