1 00:00:15,980 --> 00:00:24,660 Hola a todos, soy Raúl Corraliza, profesor de química de segundo de bachillerato en el IES Arquitecto Pedro Gumiel de Alcalá de Henares 2 00:00:24,660 --> 00:00:30,920 y os doy la bienvenida a esta serie de videoclases de la unidad 11 dedicada a los compuestos del carbono. 3 00:00:31,780 --> 00:00:38,119 En la videoclase de hoy estudiaremos el átomo de carbono. 4 00:00:47,060 --> 00:00:52,920 En esta videoclase vamos a iniciar el estudio de la formulación y nomenclatura de los compuestos de la química del carbono, 5 00:00:52,920 --> 00:00:55,000 anteriormente denominada química orgánica. 6 00:00:55,539 --> 00:01:20,620 Todos estos compuestos, como vamos a poder comprobar, van a estar formados por átomos de carbono, que va a ser el protagonista de esta sección, unidos entre sí mediante enlaces covalentes y la clave para distinguir este tipo de compuestos de lo que formaban la así denominada química orgánica, por oposición a la química inorgánica, es que todos ellos contendrán al menos un átomo de hidrógeno unido directamente a un átomo de carbono. 7 00:01:21,620 --> 00:01:32,079 En cuanto al átomo de carbono, su configuración electrónica en el estado fundamental, teniendo en cuenta que tiene el número atómico que es igual a 6, es 1s2 2s2 2p4. 8 00:01:32,959 --> 00:01:43,700 Aquí podemos ver dos electrones completando el orbital 1s, otros dos electrones completando el orbital 2s, y dos electrones en sendos orbitales 2p que están semillenos. 9 00:01:43,700 --> 00:01:49,799 de tal forma que esos dos orbitales 2p podrían solaparse con otros orbitales de otros átomos 10 00:01:49,799 --> 00:01:55,180 y el átomo de carbono con esta configuración electrónica tiene covalencia 2, 11 00:01:55,319 --> 00:01:56,939 podría formar dos enlaces covalentes. 12 00:01:57,519 --> 00:02:02,040 En todos los compuestos que nosotros vamos a estudiar el átomo de carbono presenta covalencia 4 13 00:02:02,040 --> 00:02:08,860 y la forma de explicar esta covalencia supone considerar una configuración electrónica no del estado fundamental 14 00:02:08,860 --> 00:02:15,939 en la cual uno de estos electrones del orbital 2S se ha promocionado al orbital 2P restante que estaba vacío. 15 00:02:16,680 --> 00:02:21,520 De tal forma que tendríamos que considerar la configuración electrónica, insisto, no del estado fundamental, 16 00:02:22,240 --> 00:02:29,300 1S2, 2S1, 2P3, donde en el nivel 2, en los orbitales con número cuántico principal n igual a 2, 17 00:02:29,879 --> 00:02:35,860 tendríamos cuatro electrones en cada uno de esos cuatro orbitales, 1S y tres orbitales P, que estarían semillenos. 18 00:02:35,860 --> 00:02:41,500 semillenos. De tal forma que, solapando esos cuatro orbitales con los orbitales de esos hipotéticos 19 00:02:41,500 --> 00:02:46,240 átomos con los que formaría enlace, podríamos tener cuatro enlaces covalentes del átomo de 20 00:02:46,240 --> 00:02:53,280 carbono, que estos son los que se observan en la rama. En lo que respecta a los enlaces entre los 21 00:02:53,280 --> 00:02:59,580 átomos de carbono, hemos de tener en cuenta que tienen como característica la notable capacidad 22 00:02:59,580 --> 00:03:05,400 de combinarse consigo mismo, formando cadenas que llamaremos cadenas carbonadas, no carbonatadas, 23 00:03:05,400 --> 00:03:11,300 carbonadas que serán abiertas o cerradas que tendrán o que no tendrán ramificaciones y que 24 00:03:11,300 --> 00:03:14,879 ya veremos más adelante en la siguiente video clase será lo primero en lo que tengamos que 25 00:03:14,879 --> 00:03:19,819 fijarnos a la hora de decidir el nombre de un determinado compuesto o bien a la hora de poder 26 00:03:19,819 --> 00:03:26,699 formularlo si conocemos el nombre. Atendiendo a cuántos átomos de carbono esté unido un átomo 27 00:03:26,699 --> 00:03:31,900 de carbono concreto a éste le denominaremos primario, secundario, terciario o cuadernario. 28 00:03:31,900 --> 00:03:43,740 Un átomo de carbono se denomina primario cuando está unido a uno solo otro átomo de carbono, secundario cuando está unido a dos, terciario cuando está unido a tres y, por último, cuaternario cuando está unido a cuatro. 29 00:03:45,319 --> 00:04:00,280 Los átomos de carbono primarios, si nos fijamos únicamente en cómo están distribuidos los átomos de carbono, lo que llamaremos el excreto carbonado, son aquellos que se encuentran en los extremos de las cadenas y están unidos a un único átomo de carbono, al resto de la cadena. 30 00:04:01,139 --> 00:04:11,520 Los átomos de carbono secundarios son los que se encuentran dentro de una cadena, de tal forma que son secundarios porque están unidos a otros dos átomos de carbono por donde se continúa la cadena. 31 00:04:12,219 --> 00:04:17,759 Los átomos de carbono terciarios y cuaternarios son átomos de carbono donde se encuentran ramificaciones. 32 00:04:18,500 --> 00:04:24,300 Terciarios, cuando están unidos a tres átomos de carbono, podemos pensar que son átomos donde la cadena tiene una ramificación. 33 00:04:24,300 --> 00:04:27,860 y cuaternarios, cuando están unidos a cuatro átomos de carbono, 34 00:04:28,519 --> 00:04:33,420 pensaremos que en ese átomo de carbono la cadena tiene dos ramificaciones. 35 00:04:33,540 --> 00:04:35,180 Lo veremos más adelante con los ejemplos. 36 00:04:36,019 --> 00:04:37,959 En cuanto a los tipos de enlace entre carbonos, 37 00:04:38,540 --> 00:04:42,120 vamos a distinguir enlaces sencillos, dobles y triples. 38 00:04:42,600 --> 00:04:45,740 Los enlaces sencillos se representan con un pequeño segmento 39 00:04:45,740 --> 00:04:48,199 uniendo los átomos de carbono, como podemos ver aquí, 40 00:04:48,920 --> 00:04:51,259 y en ellos lo que ocurre es que los átomos están unidos 41 00:04:51,259 --> 00:04:54,620 por la compartición de un único par de electrones. 42 00:04:55,720 --> 00:05:00,500 En un enlace doble lo que ocurre es que los átomos de carbono están unidos entre sí, 43 00:05:01,560 --> 00:05:05,759 compartiendo dos pares de electrones, se va a representar con dos segmentos paralelos, 44 00:05:06,339 --> 00:05:10,600 y en el caso de un enlace triple lo que va a ocurrir es que los átomos van a estar unidos entre sí, 45 00:05:11,100 --> 00:05:16,360 compartiendo tres pares de electrones, y se va a representar con estos tres pequeños segmentos paralelos. 46 00:05:16,360 --> 00:05:22,160 Recuerdo al respecto de la hibridación de los orbitales 47 00:05:22,160 --> 00:05:25,660 que en el caso en el que el átomo de carbono 48 00:05:25,660 --> 00:05:27,819 presente únicamente enlaces sencillos 49 00:05:27,819 --> 00:05:30,759 con carácter general cuando el átomo en el que nos estamos fijando 50 00:05:30,759 --> 00:05:32,399 presenta únicamente enlaces sencillos 51 00:05:32,399 --> 00:05:36,139 diremos que nos encontramos con hibridación sp3 52 00:05:36,139 --> 00:05:38,939 y todos los enlaces del átomo de carbono 53 00:05:38,939 --> 00:05:41,819 van a estar distribuidos conforme la geometría 54 00:05:41,819 --> 00:05:43,259 de la hibridación sp3 55 00:05:43,259 --> 00:05:45,980 hacia los vértices de un tetraedro regular 56 00:05:46,360 --> 00:06:04,259 En el caso en el que el átomo de carbono tenga un único enlace doble, diremos que los átomos de carbono, ambos, van a presentar hibridación sp2, de tal forma que los orbitales híbridos sp2 van a estar dirigidos hacia los vértices de un triángulo equilátero. 57 00:06:04,259 --> 00:06:09,100 Y aquí este enlace será uno de ellos junto con el orbital P que quedaría sin hibridar. 58 00:06:10,019 --> 00:06:21,019 En el caso en el que hubiera un átomo de carbono unido con sendos átomos de carbono mediante sendos enlaces dobles o bien hubiera un enlace triple, lo que nos encontraremos es hibridación SP. 59 00:06:21,680 --> 00:06:30,459 De tal forma que los orbitales híbridos SP se van a encontrar contenidos en una misma dirección en sentidos opuestos y lo que tendremos será una geometría lineal. 60 00:06:30,459 --> 00:06:38,680 Vamos a finalizar esta videoclase comentando la forma en la que vamos a representar las moléculas en los compuestos del carbono. 61 00:06:39,620 --> 00:06:46,160 En este caso, la mera fórmula química nos va a ser insuficiente para poder identificarlos. 62 00:06:47,019 --> 00:06:51,139 Nosotros hemos utilizado como fórmulas químicas la fórmula molecular, 63 00:06:51,819 --> 00:06:57,660 en la cual lo que hacemos es escribir en un cierto orden las distintas especies atómicas que conforman la molécula 64 00:06:57,660 --> 00:07:02,579 y con subíndices indicamos el conteo de cuántos átomos de cada especie nos encontraríamos. 65 00:07:03,300 --> 00:07:10,899 Y así en este caso C4H8O2 representaría la fórmula molecular de un compuesto que contiene en cada molécula 66 00:07:10,899 --> 00:07:15,360 cuatro átomos de carbono, ocho átomos de hidrógeno y dos átomos de oxígeno. 67 00:07:16,180 --> 00:07:20,279 Y además de la fórmula molecular también considerábamos en ciertas ocasiones la fórmula empírica, 68 00:07:20,920 --> 00:07:27,220 que es la anterior pero simplificada, expresando la proporción, no el conteo directo, 69 00:07:27,220 --> 00:07:31,740 sino la proporción en la cual nos encontramos los átomos de cada una de las especies atómicas, 70 00:07:32,360 --> 00:07:34,600 pero expresada con los números más sencillos posible. 71 00:07:35,360 --> 00:07:38,220 Aquí vemos que todos los subíndices son pares, 72 00:07:38,319 --> 00:07:39,980 podremos dividir todos ellos entre dos 73 00:07:39,980 --> 00:07:44,199 y expresar sencillamente la razón de proporcionalidad 74 00:07:44,199 --> 00:07:46,220 que nos expresaría que en esta molécula, 75 00:07:47,079 --> 00:07:50,360 por cada átomo de oxígeno nos encontramos con cuatro átomos de hidrógeno 76 00:07:50,360 --> 00:07:53,420 y por cada átomo de oxígeno nos encontramos dos átomos de carbono. 77 00:07:53,420 --> 00:08:00,759 la fórmula molecular o la fórmula empírica sobre todo la fórmula empírica son insuficientes para 78 00:08:00,759 --> 00:08:06,079 poder identificar los compuestos de la química del carbono porque nos vamos a encontrar con el 79 00:08:06,079 --> 00:08:10,540 fenómeno que denominaremos isomería y que estudiaremos en la última de las vídeo clases 80 00:08:10,540 --> 00:08:16,100 de esta unidad didáctica y es que va a haber más de un compuesto químico con propiedades químicas 81 00:08:16,100 --> 00:08:21,879 muy diferentes con una misma fórmula molecular consecuentemente la forma molecular es insuficiente 82 00:08:21,879 --> 00:08:27,259 para poder identificar un compuesto concreto. Para poder complementar la información que tenemos 83 00:08:27,259 --> 00:08:31,339 en la fórmula molecular, que insisto no es más que el conteo de cuántos átomos de cada especie 84 00:08:31,339 --> 00:08:35,820 atómica nos encontramos dentro de una molécula, lo que vamos a utilizar es lo que se denomina 85 00:08:35,820 --> 00:08:42,059 fórmula estructural en la forma que puede ser bien la expandida o desarrollada o bien la condensada 86 00:08:42,059 --> 00:08:49,259 o semidesarrollada. En el caso de la fórmula desarrollada lo que vamos a tener es representados 87 00:08:49,259 --> 00:08:55,460 todos y cada uno de los átomos junto con todos y cada uno de los enlaces que unen los átomos entre 88 00:08:55,460 --> 00:09:01,919 sí para formar la molécula. Y así, por ejemplo, con la fórmula molecular C4H8O2, yo en este momento 89 00:09:01,919 --> 00:09:08,000 el compuesto que tengo en mente es este que tenemos aquí, con los cuatro átomos de carbono, los dos 90 00:09:08,000 --> 00:09:16,980 átomos de oxígeno y 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 átomos de hidrógeno así dispuestos. Este compuesto, como 91 00:09:16,980 --> 00:09:24,000 podremos comprobar más adelante, se denomina ácido butanoico y es distinto del otro compuesto 92 00:09:24,000 --> 00:09:28,580 o de los otros compuestos que podríamos escribir con los mismos cuatro átomos de carbono, 93 00:09:28,840 --> 00:09:32,700 ocho de hidrógeno y dos de oxígeno, pero enlazados entre sí de una forma completamente 94 00:09:32,700 --> 00:09:38,740 distinta. El problema que tiene la fórmula desarrollada es que, a pesar de que es idónea 95 00:09:38,740 --> 00:09:42,139 en el sentido en el que nos aporta toda la información que necesitamos para averiguar 96 00:09:42,139 --> 00:09:47,960 qué compuesto es aquel que nosotros estamos intentando representar, es muy pesada. Y en 97 00:09:47,960 --> 00:09:54,019 realidad no necesitamos conocer todos y cada uno de los enlaces, sino que nos va a bastar con 98 00:09:54,019 --> 00:10:00,440 representar únicamente los enlaces que unen entre sí los átomos de carbono, los que conforman el 99 00:10:00,440 --> 00:10:07,399 esqueleto carbonado alrededor del cual vamos a describir la molécula completa. En este caso, 100 00:10:07,399 --> 00:10:13,940 nos bastaría con escribir únicamente de forma expresa este, este y este, esos tres enlaces sencillos 101 00:10:13,940 --> 00:10:19,299 que unen los átomos de carbono. Y lo que vamos a hacer es, por convenio, a continuación de cada 102 00:10:19,299 --> 00:10:24,740 átomo de carbono, escribir todos los demás átomos que están unidos directamente a él. Y así este 103 00:10:24,740 --> 00:10:30,720 átomo de carbono unido a tres hidrógenos lo representamos CH3. A continuación, un enlace que 104 00:10:30,720 --> 00:10:35,480 une este átomo de carbono con el siguiente. El siguiente átomo de carbono está unido a dos 105 00:10:35,480 --> 00:10:40,940 hidrógenos, así que ponemos CH2. Este enlace es por definición, por convenio, el que une 106 00:10:40,940 --> 00:10:46,460 este átomo de carbono con el siguiente. Ese átomo de carbono está unido a dos hidrógenos, 107 00:10:46,580 --> 00:10:52,620 así ponemos CH2. Este enlace es el que une este átomo de carbono con el siguiente. Y 108 00:10:52,620 --> 00:10:56,720 este carbono está unido a dos oxígenos, el segundo de los cuales está unido a un 109 00:10:56,720 --> 00:11:02,480 hidrógeno. Y eso lo vamos a representar COOH. Más adelante, en la siguiente videoclase, 110 00:11:02,480 --> 00:11:09,399 cuando hablemos de los grupos funcionales, veremos que los átomos no están unidos entre sí de forma 111 00:11:09,399 --> 00:11:14,820 arbitraria, sino que tienden a formar agrupaciones muy concretas que nosotros representaremos de una 112 00:11:14,820 --> 00:11:20,019 forma estándar. Y en concreto, esto que más adelante veremos se denomina grupo carboxilo, 113 00:11:20,340 --> 00:11:26,299 se representa COOH. Y por convenio entenderemos que este átomo de oxígeno está unido al átomo 114 00:11:26,299 --> 00:11:32,100 de carbono que lo antecede mediante un enlace doble, que este, el siguiente átomo de oxígeno, 115 00:11:32,100 --> 00:11:37,639 está unido al átomo de carbono mediante un enlace simple y a su vez al átomo de hidrógeno 116 00:11:37,639 --> 00:11:43,179 que se representa a continuación con un enlace simple. De tal forma que, únicamente, con 117 00:11:43,179 --> 00:11:49,019 los enlaces entre los átomos de carbono en la fórmula semidesarrollada y el convenio 118 00:11:49,019 --> 00:11:53,080 que nos permite decidir o averiguar cómo están unidos los átomos entre sí en los 119 00:11:53,080 --> 00:11:58,259 grupos funcionales, sólo con esta información será suficiente para poder averiguar cuál 120 00:11:58,259 --> 00:12:04,440 es el compuesto que tenemos entre manos. Tened cuidado, por favor, porque en ciertos ejercicios 121 00:12:04,440 --> 00:12:10,539 se nos va a pedir, dado un cierto nombre, que escribamos la fórmula de un compuesto y hay que 122 00:12:10,539 --> 00:12:17,120 tener cuidado de que no digan expresamente la fórmula semidesarrollada o la fórmula desarrollada. 123 00:12:17,919 --> 00:12:22,759 Si no nos dicen nada, podremos elegir una cualquiera de las dos, puesto que en ella 124 00:12:22,759 --> 00:12:27,500 incluiremos la información necesaria para averiguar de qué compuesto estamos hablando. Pero si se nos 125 00:12:27,500 --> 00:12:32,080 pide que escribamos la fórmula desarrollada hemos necesariamente que escribir todos y cada uno de 126 00:12:32,080 --> 00:12:37,259 los átomos, perdón, de los enlaces entre los átomos. Si se nos pide expresamente la fórmula 127 00:12:37,259 --> 00:12:43,200 semidesarrollada habremos de escribir todos y cada uno de los enlaces entre átomos de carbono y sólo 128 00:12:43,200 --> 00:12:52,320 estos. En el aula virtual de la asignatura tenéis disponibles otros recursos, ejercicios y 129 00:12:52,320 --> 00:12:58,580 cuestionarios. Asimismo tenéis más información en las fuentes bibliográficas y en la web. No dudéis 130 00:12:58,580 --> 00:13:03,519 en traer vuestras dudas e inquietudes a clase o al foro de dudas de la unidad en el aula virtual. 131 00:13:04,159 --> 00:13:05,659 Un saludo y hasta pronto.