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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