jueves, 28 de junio de 2007

EL CARBONO EN LA NATURALEZA

EL CARBONO

_ ¿En qué formas se presenta el carbono libre en la naturaleza?

R/ El carbono se presenta en la naturaleza en 5 formas alotrópicas que son el diamante , grafito , ulerenos , nanatubos , nanoespumas. El carbono es un elemento químico de número atómico 6 y símbolo C. Es sólido a temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formación, puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o diamante. Es el pilar básico de la química orgánica; se conocen cerca de 10 millones de compuestos de carbono, y forma parte de todos los seres vivos conocidos.es un elemento ampliamente distribuido en la naturaleza, aunque sólo constituye un 0,025% de la corteza terrestre, donde existe principalmente en forma de carbonatos. El dióxido de carbono es un componente importante de la atmósfera y la principal fuente de carbono que se incorpora a la materia viva. Por medio de la fotosíntesis, los vegetales convierten el dióxido de carbono en compuestos orgánicos de carbono, que posteriormente son consumidos por otros organismos (véase Ciclo del carbono).. El carbono libre se encuentra en grandes depósitos como hulla, forma amorfa del elemento con otros compuestos complejos de carbono-hidrógeno-nitrógeno.El carbono elemental existe en dos formas alotrópicas cristalinas bien definidas: diamante y grafito ulerenos y nanotubos. El 22 de marzo de 2004 se anunció el descubrimiento de una quinta forma alotrópica (nanoespumas) (enlace externo a nanoespumas). La forma amorfa es esencialmente grafito, pero que no llega a adoptar una estructura cristalina macroscópica. Esta es la forma presente en la mayoría de los carbones y en el hollín.


_¿Qué diferencias existen entre el diamante y el grafito?
En el diamante, el material más duro que se conoce, cada átomo está unido a otros cuatro en una estructura tridimensional, mientras que el grafito consiste en láminas débilmente unidas de átomos dispuestos en hexágonos.
La densidad fluctúa entre 2.25 g/cm³ (1.30 onzas/in³) para el grafito y 3.51 g/cm³ (2.03 onzas/in³) para el diamante. El punto de fusión del grafito es de 3500ºC (6332ºF) y el de ebullición extrapolado es de 4830ºC (8726ºF).
Estado de la materia
Sólido (no magnético)
Punto de fusión
3823 K (diamante), 3800 K (grafito)
Punto de ebullición
5100 K (grafito)
Entalpía de vaporización
711 kJ/mol (grafito; sublima)
Entalpía de fusión
105 kJ/mol (grafito) (sublima)
Presión de vapor
_ Pa
Velocidad del sonido
18.350 m/s (diamante)
Información diversa
Electronegatividad
2,55 (Pauling)
Calor especifico
710,6 J/(kg × K) (grafito); 518,3 J/(kg × K) (diamante)
Conductivida eléctrica
3 106 Ω–1 × m–1 (grafito, dirección paralela a los planos); 5 × 102 Ω-1 × m–1 (dirección perpendicular)
Conductividad térmica
19,6 W/(cm × K) (grafito, dirección paralela a los planos); 0,06 W/(cm × K) (dirección perpendicular); 23,2 W/(cm × K) (diamante)
potencial de ionización
1086,5 kJ/mol
2° potencial de ionización
2352,6 kJ/mol
3° potencial de ionización
4620,5 kJ/mol
4° potencial de ionización
6222,7 kJ/mol
5° potencial de ionización
37.831 kJ/mol
6° potencial de ionización
47.277 kJ/mol

_ El carbono también aparece combinado formando compuestos orgánicos e inorgánicos. ¿Cuáles son los principales compuestos inorgánicos?


R/Los principales compuestos inorganicos son los oxidos CO y CO2 y los carbonatos.

Aunque la clasificación no es rigurosa, el carbono forma otra serie de compuestos considerados como inorgánicos, en un número mucho menor al de los orgánicos

­_¿Qué son los hidrocarburos?

Hidrocarburos, en química orgánica, familia de compuestos orgánicos que contienen carbono e hidrógeno. Son los compuestos orgánicos más simples y pueden ser considerados como las sustancias principales de las que se derivan todos los demás compuestos orgánicos. Los hidrocarburos se clasifican en dos grupos principales, de cadena abierta y cíclicos. En los compuestos de cadena abierta que contienen más de un átomo de carbono, los átomos de carbono están unidos entre sí formando una cadena lineal que puede tener una o más ramificaciones. En los compuestos cíclicos, los átomos de carbono forman uno o más anillos -cerrados. Los dos grupos principales se subdividen según su comportamiento químico en saturados e insaturados.






_Realiza una clasificación de los hidrocarburos en función del tipo de enlace que presentan.


ALCANOS
Los hidrocarburos saturados de cadena abierta forman un grupo homólogo denominado alcanos o parafinas. La composición de todos los miembros del grupo responde a la fórmula CnH2n +2, donde n es el número de átomos de carbono de la molécula. Los cuatro primeros miembros del grupo son el metano, CH4, el etano, C2H6, el propano, C3H8 y el butano, C4H10. Todos los miembros alcanos son inertes, es decir, no reaccionan fácilmente a temperaturas ordinarias con reactivos como los ácidos, los álcalis o los oxidantes. Los primeros cuatro miembros del grupo son gases a presión y temperatura ambiente; los miembros intermedios son líquidos, y los miembros más pesados son semisólidos o sólidos. El petróleo contiene una gran variedad de hidrocarburos saturados, y los productos del petróleo como la gasolina, el aceite combustible, los aceites lubricantes y la parafina consisten principalmente en mezclas de estos hidrocarburos que varían de los líquidos más ligeros a los sólidos.


ALQUENOS El grupo de los alquenos u olefinas está formado por hidrocarburos de cadena abierta en los que existe un doble enlace entre dos átomos de carbono. La fórmula general del grupo es CnH2n, donde n es el número de átomos de carbono. Al igual que los alcanos, los miembros más bajos son gases, los compuestos intermedios son líquidos y los más altos son sólidos. Los compuestos del grupo de los alquenos son más reactivos químicamente que los compuestos saturados. Reaccionan fácilmente con sustancias como los halógenos, adicionando átomos de halógeno a los dobles enlaces. No se encuentran en los productos naturales, pero se obtienen en la destilación destructiva de sustancias naturales complejas, como el carbón, y en grandes cantidades en las refinerías de petróleo, especialmente en el proceso de craqueo. El primer miembro de la serie es el eteno, C2H4. Los dienos contienen dos dobles enlaces entre las parejas de átomos de carbono de la molécula. Están relacionados con los hidrocarburos complejos del caucho o hule natural y son importantes en la fabricación de caucho y plásticos sintéticos. Son miembros importantes de esta serie el butadieno, C4H6, y el isopreno, C5H8.ALQUINOS
Los miembros del grupo de los alquinos contienen un triple enlace entre dos átomos de carbono de la molécula. Son muy activos químicamente y no se presentan libres en la naturaleza. Forman un grupo análogo al de los alquenos. El primero y más importante de los miembros del grupo es el etino, C2H2. La fórmula general del grupo es CnHn donde n es el número de átomos de carbono.
HIDROCARBUROS CÍCLICOS

El más simple de los hidrocarburos cíclicos saturados o cicloalcanos es el ciclopropano, C3H6, cuyas moléculas están formadas por tres átomos de carbono con dos átomos de hidrógeno unidos a cada uno de ellos. El ciclopropano es un poco más reactivo que el correspondiente alcano de cadena abierta, el propano, C3H8. Otros cicloalcanos forman parte del petróleo.

Varios hidrocarburos cíclicos insaturados, cuya fórmula general es C10H16, se encuentran en algunos aceites naturales aromáticos y se destilan de los materiales vegetales. Esos hidrocarburos se llaman terpenos e incluyen el pineno (en la trementina) y el limoneno (en los aceites de limón y naranja).

El grupo más importante entre los hidrocarburos cíclicos insaturados es el de los aromáticos, que se encuentran en el alquitrán de hulla. Aunque los hidrocarburos aromáticos presentan a veces insaturación, es decir, tienden a adicionar otras sustancias, sus principales reacciones producen la sustitución de átomos de hidrógeno por otros tipos o grupos de átomos. Entre los hidrocarburos aromáticos se encuentran el benceno, el tolueno, el antraceno y el naftaleno.


HIDROCARBURO ACICLICOS O DE CADENA ABIRETA: Estos a su vez se dividen en :
*Hidrocarburos saturados (Alcanos o parafinas ),que no tienen enlaces dobles
,triple,ni aromatico.


*Hidrocarburos insaturados, quet tiene uno o mas enlaces dobles (alquenos u olefina)
o triples (alquinos o asetinelicos) entre sus atomos de carbonos.

HIDROCARBURO CICLICOS; que A LA VEZ SE SUBDIVIDEN EN :

*Hidrocarburos naftenico , que tienen cadenas cerradas de 3,4,5,6,7,8 atomos de carbonos
saturados o no saturados.

*Hidrocarburos Aromaticos , no saturados , que poseen al menos un anillo aromatico
ademas de otros tipos de enlace que puedan tener ,


_:
¿ De que estan formado el
petroleo y gas natural ? Realiza un peqeño articulo donde muestres las principales caracteristica.

PETROLEO
Todos los tipos de petróleo se componen de hidrocarburos, aunque también suelen contener unos pocos compuestos de azufre y de oxígeno; el contenido de azufre varía entre un 0,1 y un 5%. El petróleo contiene elementos gaseosos, líquidos y sólidos. La consistencia del petróleo varía desde un líquido tan poco viscoso como la gasolina hasta un líquido tan espeso que apenas fluye. Por lo general, hay pequeñas cantidades de compuestos gaseosos disueltos en el líquido; cuando las cantidades de estos compuestos son mayores, el yacimiento de petróleo está asociado con un depósito de gas natural

Gas natural, mezcla de gases entre los que se encuentra en mayor proporción el metano. Se utiliza como combustible para usos domésticos e industriales y como materia prima en la fabricación de plásticos, fármacos y tintes.

La proporción en la que el metano se encuentra en el gas natural es del 75 al 95% del volumen total de la mezcla (por este motivo se suele llamar metano al gas natural). El resto de los componentes son etano, propano, butano, nitrógeno, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, helio y argón. Antes de emplear el gas natural como combustible se extraen los componentes más pesados, como el propano y el butano.


GAS NATURAL
Aunque existen yacimientos que proporcionan exclusivamente gas natural, éste va casi siempre asociado al petróleo en sus yacimientos, y sale a la superficie junto a él cuando se perfora un pozo. Sin embargo, el desarrollo del gas natural se realizó con posterioridad al uso del petróleo. El gas natural que aparecía en los yacimientos se quemaba como un residuo más, ya que, a pesar de su enorme poder calorífico, no se podía aprovechar por los problemas que plantea su almacenamiento y transporte. No puede ser licuado simplemente bajo presión porque su temperatura crítica, 190 K, es muy baja y, por tanto, debe ser enfriado hasta temperaturas inferiores a ella antes de licuarse (véase Punto crítico). Una vez licuado debe ser almacenado en contenedores muy bien aislados, y su transporte se realiza por tuberías fabricadas con materiales y soldaduras especiales para resistir grandes presiones.

El gas natural se utiliza como combustible doméstico e industrial, además de por su gran poder calorífico, porque su combustión es regulable y produce escasa contaminación. También se emplea como materia prima en la industria petroquímica en la obtención de amoníaco, metanol, etileno, butadieno y propeno.

COMFIGURACION ELCTRONICA DEL CARBONO

C = 1S2 2S2 2PX1 2PY1 2PZ0

_ ¿Cuántos enlaces puede formar el carbono? ¿De qué tipo?

R/ El carbono puede formar 4 enlaces . Amedida que el numero de enlaces entre cualquier de 2 atomos de carbonos aumenta , el numero de atomos de hidrogenos en la molecula disminuye. Esto se da en el enlace
sencillo , doble y triple.


_Una vez determinada cómo se enlaza el carbono para formar compuestos orgánicos nos preguntamos, ¿cuáles son las características o propiedades de los compuestos orgánicos?

las propiedades de los compuestos orgánicos refiriéndose a las características de cada grupo funcional.

Los compuestos orgánicos que poseen un mismo grupo funcional y que difieren sólo en un número entero de grupos metileno, -CH2-, se clasifican como miembros de una misma serie homóloga y se pueden representar por una fórmula molecular general. La progresiva introducción de grupos metileno en los miembros de una serie homóloga produce una suave variación de las propiedades determinadas por el grupo funcional.

las propiedades de los compuestos orgánicos refiriéndose a las características de cada grupo funcional.

Los compuestos orgánicos que poseen un mismo grupo funcional y que difieren sólo en un número entero de grupos metileno, -CH2-, se clasifican como miembros de una misma serie homóloga y se pueden representar por una fórmula molecular general. La progresiva introducción de grupos metileno en los miembros de una serie homóloga produce una suave variación de las propiedades determinadas por el grupo funcional.





_ ¿Cómo se representan los compuestos orgánicos? ¿Qué tipo de fórmulas se utilizan?







_Ya hemos estudiado el petróleo y el gas natural. Ahora vamos a seguir viendo sustancias orgánicas de interés para el hombre. Para ello elige dos de los compuestos que te proponemos y especifica su constitución y para qué sirven: glúcidos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos, polímeros, detergentes y jabones.Importante: Si los enlaces de la wikipedia no funcionan cuando pinchas sobre ellos, cópialos y los introduces directamente en el navegador.

R/ LÍPIDOS :
Lípidos, grupo heterogéneo de sustancias orgánicas que se encuentran en los organismos vivos. Los lípidos están formados por carbono, hidrógeno y oxígeno, aunque en proporciones distintas a como estos componentes aparecen en los azúcares. Se distinguen de otros tipos de compuestos orgánicos porque no son solubles en agua (hidrosolubles) sino en disolventes orgánicos (alcohol, éter). Entre los lípidos más importantes se hallan los fosfolípidos, componentes mayoritarios de la membrana de la célula. Los fosfolípidos limitan el paso de agua y compuestos hidrosolubles a través de la membrana celular, permitiendo así a la célula mantener un reparto desigual de estas sustancias entre el exterior y el interior.

Las grasas y aceites, también llamados triglicéridos, son también otro tipo de lípidos. Sirven como depósitos de reserva de energía en las células animales y vegetales. Cada molécula de grasa está formada por cadenas de ácidos grasos unidas a un alcohol llamado glicerol o glicerina. Cuando un organismo recibe energía asimilable en exceso a partir del alimento o de la fotosíntesis, éste puede almacenarla en forma de grasas, que podrán ser reutilizadas posteriormente en la producción de energía, cuando el organismo lo necesite. A igual peso molecular, las grasas proporcionan el doble de energía que los hidratos de carbono o las proteínas.

Otros lípidos importantes son las ceras, que forman cubiertas protectoras en las hojas de las plantas y en los tegumentos animales. También hay que destacar los esteroides, que incluyen la vitamina D y varios tipos de hormonas.
_ POLÍMEROS:
Polímero, sustancia que consiste en grandes moléculas formadas por muchas unidades pequeñas que se repiten, llamadas monómeros. El número de unidades que se repiten en una molécula grande se llama grado de polimerización. Los materiales con un grado elevado de polimerización se denominan altos polímeros. Los homopolímeros son polímeros con un solo tipo de unidad que se repite. En los copolímeros se repiten varias unidades distintas.
La mayoría de las sustancias orgánicas presentes en la materia viva, como las proteínas, la madera, la quitina, el caucho y las resinas, son polímeros; también lo son muchos materiales sintéticos como los plásticos, las fibras (véase Nailon; Rayón), los adhesivos, el vidrio y la porcelana.
Los polímeros pueden subdividirse en tres o cuatro grupos estructurales. Las moléculas de los polímeros lineales consisten en largas cadenas de monómeros unidos por enlaces como las cuentas de un collar. Ejemplos típicos son el polietileno, el alcohol polivinílico y el policloruro de vinilo (PVC).
Los polímeros ramificados tienen cadenas secundarias que están unidas a la cadena principal. La ramificación puede ser producida por impurezas o por la presencia de monómeros que tienen varios grupos reactivos. Los polímeros compuestos por monómeros con grupos secundarios que forman parte del monómero, como el poliestireno o el polipropileno, no se consideran polímeros ramificados.
En los polímeros entrecruzados dos o más cadenas están unidas por cadenas secundarias. Con un grado pequeño de entrecruzamiento se obtiene una red poco compacta esencialmente bidimensional. Los grados elevados de entrecruzamiento dan lugar a una estructura compacta tridimensional. El entrecruzamiento es producido normalmente por reacciones químicas. Un ejemplo de estructura entrecruzada bidimensional es el caucho vulcanizado, en el cual los eslabones están formados por átomos de azufre. Los duroplásticos son polímeros entrecruzados con una estructura tan rígida que al calentarse se descomponen o arden en lugar de fundirse.
Existen dos métodos generales para formar moléculas grandes a partir de monómeros pequeños: la polimerización por adición y la polimerización por condensación. En el proceso químico llamado polimerización por adición, los monómeros se unen sin que las moléculas pierdan átomos. Algunos ejemplos de polímeros de adición son el polietileno, el polipropileno, el poliestireno, el etanoato de polivinilo y el politetrafluoroetileno (teflón).
En la polimerización por condensación, los monómeros se unen con la eliminación simultánea de átomos o grupos de átomos. Algunos polímeros de condensación típicos son las poliamidas, los poliésteres y ciertos poliuretanos.
En 1983 se anunció un nuevo método de polimerización por adición llamado polimerización por transferencia de grupo. Un grupo activador dentro de la molécula que inicia el proceso se transfiere al final de la cadena polímera creciente mientras que los monómeros individuales se insertan en el grupo. El método, que se ha utilizado para los plásticos acrílicos, también debería poder ser aplicable a otros plásticos.

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