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B2Q U11.1 Introducción. 2. El átomo de carbono - Contenido educativo

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Subido el 23 de agosto de 2021 por Raúl C.

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Hola a todos, soy Raúl Corraliza, profesor de química de segundo de bachillerato en el IES Arquitecto Pedro Gumiel de Alcalá de Henares 00:00:15
y os doy la bienvenida a esta serie de videoclases de la unidad 11 dedicada a los compuestos del carbono. 00:00:24
En la videoclase de hoy estudiaremos el átomo de carbono. 00:00:31
En esta videoclase vamos a iniciar el estudio de la formulación y nomenclatura de los compuestos de la química del carbono, 00:00:47
anteriormente denominada química orgánica. 00:00:52
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. 00:00:55
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. 00:01:21
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. 00:01:32
de tal forma que esos dos orbitales 2p podrían solaparse con otros orbitales de otros átomos 00:01:43
y el átomo de carbono con esta configuración electrónica tiene covalencia 2, 00:01:49
podría formar dos enlaces covalentes. 00:01:55
En todos los compuestos que nosotros vamos a estudiar el átomo de carbono presenta covalencia 4 00:01:57
y la forma de explicar esta covalencia supone considerar una configuración electrónica no del estado fundamental 00:02:02
en la cual uno de estos electrones del orbital 2S se ha promocionado al orbital 2P restante que estaba vacío. 00:02:08
De tal forma que tendríamos que considerar la configuración electrónica, insisto, no del estado fundamental, 00:02:16
1S2, 2S1, 2P3, donde en el nivel 2, en los orbitales con número cuántico principal n igual a 2, 00:02:22
tendríamos cuatro electrones en cada uno de esos cuatro orbitales, 1S y tres orbitales P, que estarían semillenos. 00:02:29
semillenos. De tal forma que, solapando esos cuatro orbitales con los orbitales de esos hipotéticos 00:02:35
átomos con los que formaría enlace, podríamos tener cuatro enlaces covalentes del átomo de 00:02:41
carbono, que estos son los que se observan en la rama. En lo que respecta a los enlaces entre los 00:02:46
átomos de carbono, hemos de tener en cuenta que tienen como característica la notable capacidad 00:02:53
de combinarse consigo mismo, formando cadenas que llamaremos cadenas carbonadas, no carbonatadas, 00:02:59
carbonadas que serán abiertas o cerradas que tendrán o que no tendrán ramificaciones y que 00:03:05
ya veremos más adelante en la siguiente video clase será lo primero en lo que tengamos que 00:03:11
fijarnos a la hora de decidir el nombre de un determinado compuesto o bien a la hora de poder 00:03:14
formularlo si conocemos el nombre. Atendiendo a cuántos átomos de carbono esté unido un átomo 00:03:19
de carbono concreto a éste le denominaremos primario, secundario, terciario o cuadernario. 00:03:26
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. 00:03:31
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. 00:03:45
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. 00:04:01
Los átomos de carbono terciarios y cuaternarios son átomos de carbono donde se encuentran ramificaciones. 00:04:12
Terciarios, cuando están unidos a tres átomos de carbono, podemos pensar que son átomos donde la cadena tiene una ramificación. 00:04:18
y cuaternarios, cuando están unidos a cuatro átomos de carbono, 00:04:24
pensaremos que en ese átomo de carbono la cadena tiene dos ramificaciones. 00:04:28
Lo veremos más adelante con los ejemplos. 00:04:33
En cuanto a los tipos de enlace entre carbonos, 00:04:36
vamos a distinguir enlaces sencillos, dobles y triples. 00:04:38
Los enlaces sencillos se representan con un pequeño segmento 00:04:42
uniendo los átomos de carbono, como podemos ver aquí, 00:04:45
y en ellos lo que ocurre es que los átomos están unidos 00:04:48
por la compartición de un único par de electrones. 00:04:51
En un enlace doble lo que ocurre es que los átomos de carbono están unidos entre sí, 00:04:55
compartiendo dos pares de electrones, se va a representar con dos segmentos paralelos, 00:05:01
y en el caso de un enlace triple lo que va a ocurrir es que los átomos van a estar unidos entre sí, 00:05:06
compartiendo tres pares de electrones, y se va a representar con estos tres pequeños segmentos paralelos. 00:05:11
Recuerdo al respecto de la hibridación de los orbitales 00:05:16
que en el caso en el que el átomo de carbono 00:05:22
presente únicamente enlaces sencillos 00:05:25
con carácter general cuando el átomo en el que nos estamos fijando 00:05:27
presenta únicamente enlaces sencillos 00:05:30
diremos que nos encontramos con hibridación sp3 00:05:32
y todos los enlaces del átomo de carbono 00:05:36
van a estar distribuidos conforme la geometría 00:05:38
de la hibridación sp3 00:05:41
hacia los vértices de un tetraedro regular 00:05:43
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. 00:05:46
Y aquí este enlace será uno de ellos junto con el orbital P que quedaría sin hibridar. 00:06:04
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. 00:06:10
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. 00:06:21
Vamos a finalizar esta videoclase comentando la forma en la que vamos a representar las moléculas en los compuestos del carbono. 00:06:30
En este caso, la mera fórmula química nos va a ser insuficiente para poder identificarlos. 00:06:39
Nosotros hemos utilizado como fórmulas químicas la fórmula molecular, 00:06:47
en la cual lo que hacemos es escribir en un cierto orden las distintas especies atómicas que conforman la molécula 00:06:51
y con subíndices indicamos el conteo de cuántos átomos de cada especie nos encontraríamos. 00:06:57
Y así en este caso C4H8O2 representaría la fórmula molecular de un compuesto que contiene en cada molécula 00:07:03
cuatro átomos de carbono, ocho átomos de hidrógeno y dos átomos de oxígeno. 00:07:10
Y además de la fórmula molecular también considerábamos en ciertas ocasiones la fórmula empírica, 00:07:16
que es la anterior pero simplificada, expresando la proporción, no el conteo directo, 00:07:20
sino la proporción en la cual nos encontramos los átomos de cada una de las especies atómicas, 00:07:27
pero expresada con los números más sencillos posible. 00:07:32
Aquí vemos que todos los subíndices son pares, 00:07:35
podremos dividir todos ellos entre dos 00:07:38
y expresar sencillamente la razón de proporcionalidad 00:07:39
que nos expresaría que en esta molécula, 00:07:44
por cada átomo de oxígeno nos encontramos con cuatro átomos de hidrógeno 00:07:47
y por cada átomo de oxígeno nos encontramos dos átomos de carbono. 00:07:50
la fórmula molecular o la fórmula empírica sobre todo la fórmula empírica son insuficientes para 00:07:53
poder identificar los compuestos de la química del carbono porque nos vamos a encontrar con el 00:08:00
fenómeno que denominaremos isomería y que estudiaremos en la última de las vídeo clases 00:08:06
de esta unidad didáctica y es que va a haber más de un compuesto químico con propiedades químicas 00:08:10
muy diferentes con una misma fórmula molecular consecuentemente la forma molecular es insuficiente 00:08:16
para poder identificar un compuesto concreto. Para poder complementar la información que tenemos 00:08:21
en la fórmula molecular, que insisto no es más que el conteo de cuántos átomos de cada especie 00:08:27
atómica nos encontramos dentro de una molécula, lo que vamos a utilizar es lo que se denomina 00:08:31
fórmula estructural en la forma que puede ser bien la expandida o desarrollada o bien la condensada 00:08:35
o semidesarrollada. En el caso de la fórmula desarrollada lo que vamos a tener es representados 00:08:42
todos y cada uno de los átomos junto con todos y cada uno de los enlaces que unen los átomos entre 00:08:49
sí para formar la molécula. Y así, por ejemplo, con la fórmula molecular C4H8O2, yo en este momento 00:08:55
el compuesto que tengo en mente es este que tenemos aquí, con los cuatro átomos de carbono, los dos 00:09:01
átomos de oxígeno y 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 átomos de hidrógeno así dispuestos. Este compuesto, como 00:09:08
podremos comprobar más adelante, se denomina ácido butanoico y es distinto del otro compuesto 00:09:16
o de los otros compuestos que podríamos escribir con los mismos cuatro átomos de carbono, 00:09:24
ocho de hidrógeno y dos de oxígeno, pero enlazados entre sí de una forma completamente 00:09:28
distinta. El problema que tiene la fórmula desarrollada es que, a pesar de que es idónea 00:09:32
en el sentido en el que nos aporta toda la información que necesitamos para averiguar 00:09:38
qué compuesto es aquel que nosotros estamos intentando representar, es muy pesada. Y en 00:09:42
realidad no necesitamos conocer todos y cada uno de los enlaces, sino que nos va a bastar con 00:09:47
representar únicamente los enlaces que unen entre sí los átomos de carbono, los que conforman el 00:09:54
esqueleto carbonado alrededor del cual vamos a describir la molécula completa. En este caso, 00:10:00
nos bastaría con escribir únicamente de forma expresa este, este y este, esos tres enlaces sencillos 00:10:07
que unen los átomos de carbono. Y lo que vamos a hacer es, por convenio, a continuación de cada 00:10:13
átomo de carbono, escribir todos los demás átomos que están unidos directamente a él. Y así este 00:10:19
átomo de carbono unido a tres hidrógenos lo representamos CH3. A continuación, un enlace que 00:10:24
une este átomo de carbono con el siguiente. El siguiente átomo de carbono está unido a dos 00:10:30
hidrógenos, así que ponemos CH2. Este enlace es por definición, por convenio, el que une 00:10:35
este átomo de carbono con el siguiente. Ese átomo de carbono está unido a dos hidrógenos, 00:10:40
así ponemos CH2. Este enlace es el que une este átomo de carbono con el siguiente. Y 00:10:46
este carbono está unido a dos oxígenos, el segundo de los cuales está unido a un 00:10:52
hidrógeno. Y eso lo vamos a representar COOH. Más adelante, en la siguiente videoclase, 00:10:56
cuando hablemos de los grupos funcionales, veremos que los átomos no están unidos entre sí de forma 00:11:02
arbitraria, sino que tienden a formar agrupaciones muy concretas que nosotros representaremos de una 00:11:09
forma estándar. Y en concreto, esto que más adelante veremos se denomina grupo carboxilo, 00:11:14
se representa COOH. Y por convenio entenderemos que este átomo de oxígeno está unido al átomo 00:11:20
de carbono que lo antecede mediante un enlace doble, que este, el siguiente átomo de oxígeno, 00:11:26
está unido al átomo de carbono mediante un enlace simple y a su vez al átomo de hidrógeno 00:11:32
que se representa a continuación con un enlace simple. De tal forma que, únicamente, con 00:11:37
los enlaces entre los átomos de carbono en la fórmula semidesarrollada y el convenio 00:11:43
que nos permite decidir o averiguar cómo están unidos los átomos entre sí en los 00:11:49
grupos funcionales, sólo con esta información será suficiente para poder averiguar cuál 00:11:53
es el compuesto que tenemos entre manos. Tened cuidado, por favor, porque en ciertos ejercicios 00:11:58
se nos va a pedir, dado un cierto nombre, que escribamos la fórmula de un compuesto y hay que 00:12:04
tener cuidado de que no digan expresamente la fórmula semidesarrollada o la fórmula desarrollada. 00:12:10
Si no nos dicen nada, podremos elegir una cualquiera de las dos, puesto que en ella 00:12:17
incluiremos la información necesaria para averiguar de qué compuesto estamos hablando. Pero si se nos 00:12:22
pide que escribamos la fórmula desarrollada hemos necesariamente que escribir todos y cada uno de 00:12:27
los átomos, perdón, de los enlaces entre los átomos. Si se nos pide expresamente la fórmula 00:12:32
semidesarrollada habremos de escribir todos y cada uno de los enlaces entre átomos de carbono y sólo 00:12:37
estos. En el aula virtual de la asignatura tenéis disponibles otros recursos, ejercicios y 00:12:43
cuestionarios. Asimismo tenéis más información en las fuentes bibliográficas y en la web. No dudéis 00:12:52
en traer vuestras dudas e inquietudes a clase o al foro de dudas de la unidad en el aula virtual. 00:12:58
Un saludo y hasta pronto. 00:13:04
Idioma/s:
es
Autor/es:
Raúl Corraliza Nieto
Subido por:
Raúl C.
Licencia:
Reconocimiento - No comercial - Sin obra derivada
Visualizaciones:
67
Fecha:
23 de agosto de 2021 - 17:10
Visibilidad:
Público
Centro:
IES ARQUITECTO PEDRO GUMIEL
Duración:
13′ 32″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
1024x576 píxeles
Tamaño:
22.93 MBytes

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