QUÍMICA DEL CARBONO
La química orgánica es la rama de la química que se ha especializado
en el estudio de los compuestos complejos que forma el carbono (tanto los que
utilizan los seres vivos como los que se sintetizan en el laboratorio).
1) Explica los motivos
por los que el carbono es el elemento que forma mayor número de compuestos.
-Presenta la capacidad de múltiples
combinaciones que le permiten encontrar al carbono en seis formas alotrópicas
diferentes debido a su configuración electrónica (2s22p2)
tiene cuatro electrones de valencia, y para cumplir la regla del octeto
tendría que formar enlaces iónicos ganando o perdiendo electrones, pero
requiere demasiada energía.
Es un elemento que tiene la capacidad
de unirse entre sí y con otros muchos elementos formando largas cadenas y en
ocasiones puede formar enlaces múltiples debido a su pequeño radio atómico.
Así, con el oxígeno forma el dióxido de
carbono, vital para el crecimiento de las plantas, con el hidrógeno forma
numerosos compuestos denominados genéricamente hidrocarburos, esenciales para
la industria y el transporte en la forma de combustibles fósiles; y combinado
con oxígeno e hidrógeno forma gran variedad de compuestos como, por ejemplo,
los ácidos grasos, esenciales para la vida, y los ésteres que dan sabor a las
frutas. (CICLO DEL CARBONO).
2) Analiza las distintas
formas alotrópicas del carbono, relacionando la estructura con las propiedades.
·
Diamante:
es una estructura constituida por carbono con cuatro enlaces en disposición
tetraédrica.
Se
aplica en joyería (al exfoliarse permite crear caras que reflejan y refractan
la luz, dando lugar a brillos agradables) y en herramientas de corte (dientes
de las sierras radiales, fresadoras, muelas y cortafríos. Sus cualidades deseables principales son
la dureza resistencia al desgaste, y baja fricción.
·
Grafito:
es una estructura constituida por carbono con tres enlaces en disposición
triangular plana.
En sus múltiples aplicaciones destacamos: las
minas de lápiz (se mezcla con diferentes tipos de arcilla para conseguir
diferentes durezas, el grafito se queda adherido a la superficie del papel por
fuerzas de Van der Waals, por esta misma razón se puede borrar), superficies
conductoras para contactos eléctricos (pulsadores de goma de mandos), forman la
parte rígida de algunos altavoces y espráis lubricantes en sólido.
·
Grafeno:
es una estructura plana similar a una única capa de grafito pero que le dota de
unas propiedades muy diferentes. Es uno de los materiales con más futuro (es
doscientas veces más duro que el diamante y más resistente que el acero, posee
una conductividad eléctrica y térmica muy alta, es mucho más ligero y flexible que un metal).
Sus
aplicaciones en electrónica son casi infinitas: pantallas y ordenadores ultrafinos,
flexibles y veloces, ropa inteligente, baterías de alto rendimiento y mejora la
desalinización del agua.
·
Fullerenos o fuleros: son estructuras formadas por una malla de
anillos hexagonales de carbono, pudiendo formar estructuras cerradas
(buckyesfereas) o abiertas (buckytubos).
Provienen
de una capa de grafeno plegada sobre sí misma. Posee propiedades lubricantes
debido a que sus fuerzas intermoleculares por Van der Waals son débiles, las
moléculas de fullerenos son muy electronegativas y forman enlaces con átomos
donadores de electrones y colaboran al tratamiento y descubrimiento de algunas
enfermedades.
-Buckyesferas: la malla de anillos se
cierra sobre sí misma pudiendo intercalar anillos pentagonales para mayor
flexibilidad.
En fase sólida se ordena en una forma
cristalina semejante a un metal gracias a fuerzas de Van der Waals, formando un
hollín. Bajo esta forma se desplazan entre ellas, por lo que es buen
lubricante. Por su tamaño sirve para capturar y/o transportar moléculas.
·
Buckytubos o nanotubos de carbono: la malla se cierra lateralmente, formando un
cilindro de radio manométrico, entre diez y cincuenta mil veces más delgado que
un cabello.
Es
veinte veces más resistente a la tensión que el acero y con la mitad de
densidad que el aluminio, son excelentes conductores eléctricos y térmicos a lo
largo del tubo. Serían nuestros cables del futuro.
·
Otras estructuras novedosas:
-Carbino:
son cadenas infinitas de carbono con la secuencia alterna de simple y triple
enlace.
-Nanoespumas:
donde se combinan hexágonos y heptágonos de carbono originando estructuras con
curvatura inversa a los fullerenos poco densas
-Aerogel
de nanotubos de carbono: es el material más ligero que se conoce, hasta 2015.
3) Describe las
aplicaciones de hidrocarburos sencillos de especial interés.
Los
hidrocarburos son una fuente
importante de generación de energía para nuestros hogares, industrias y el
desarrollo de la vida cotidiana. No es sólo un combustible, sino que a través
de procesos más avanzados se separan sus elementos y se logra su
aprovechamiento a través de la industria petroquímica.
Mediante
la aplicación de distintos procesos de transformación (refinación) de los
hidrocarburos, se pone a disposición del consumidor una amplia gama de
productos que podemos agrupar en:
· - Energéticos:
son combustibles específicos para el transporte, al industria, la agricultura,
la -generación de corriente eléctrica y uso doméstico.
· - Productos especiales: como lubricantes, asfaltos, grasas para
vehículos y productos de uso industrial.
La
industria petroquímica hace uso de
los elementos que se encuentran presentes en los hidrocarburos produciendo
compuestos más elaborados que sirvan de materia prima para las demás
industrias. Como hoy en día son los
plásticos, nylon, fibras sintéticas, pinturas, diversos envases, detergentes,
cosméticos, insecticidas, adhesivos, colorantes…
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