La química del carbono

La química del carbono 1 Propiedades del átomo de carbono

5 La química del carbono 1 Propiedades del átomo de carbono Sencillos Física y Química 4.º ESO 1 Propiedades del átomo de carbono El carbono posee cuatro electrones en su capa externa y puede lograr la estructura de gas noble uniéndose a otros carbonos mediante enlaces… Sencillos CH3 – CH3 Dobles CH2 = CH2 Triples CH  CH

5 La química del carbono C3 C5 C6 C3 H8 C5 H12 C6 H12 2 Física y Química 4.º ESO 2 La diversidad de los compuestos de carbono Los compuestos de carbono unen los átomos formando cadenas lineales, ramificadas o cíclicas. Longitud de la cadena Compuesto Tipo de cadena Representación C3 C5 C6 C3 H8 C5 H12 C6 H12 Lineal Ramificada Cíclica CH3– CH2 – CH3 El número de átomos de carbono de una cadena se llama longitud de la cadena.

5 La química del carbono 2 La diversidad de los compuestos de carbono Física y Química 4.º ESO 2 La diversidad de los compuestos de carbono

Fórmula semidesarrollada 5 La química del carbono Física y Química 4.º ESO 3 Representación de los compuestos de carbono Para representar los compuestos de carbono se utilizan diferentes tipos de fórmulas. Fórmula molecular C3H8 Indica el número de átomos de cada elemento. Fórmula estructural Indica cómo están unidos los átomos y su disposición espacial. Modelo molecular Modelo estructural Fórmula semidesarrollada Indica únicamente los enlaces entre los átomos de carbono. CH3 - CH2 - CH3

5 La química del carbono 3 Representación de los compuestos de carbono Física y Química 4.º ESO 3 Representación de los compuestos de carbono

Una misma fórmula molecular puede tener varias estructuras. 5 La química del carbono Física y Química 4.º ESO 4 Isómeros Una misma fórmula molecular puede tener varias estructuras. C4H10 Butano Metilpropano Las dos estructuras corresponden a moléculas diferentes con diferentes propiedades físicas. Sustancia Densidad a -20°C (g/cm3) Punto de ebullición (°C) Punto de fusión (°C) Solubilidad en 100 mL de alcohol Butano Metilpropano 0,622 0,604 -12 -138 -159 1 813 mL 1 320 mL A este tipo de compuestos con la misma fórmula molecular pero distinta estructura y propiedades físicas se les denomina ISÓMEROS.

Grupos funcionales y Series homólogas

Grupos funcionales y Series homólogas

5 La química del carbono CH3– CH2 – CH3 CH3– CH =CH3 CH3– C  CH3 5 Física y Química 4.º ESO 5 Clasificación de los hidrocarburos Son compuestos formados por carbono e hidrógeno. Se clasifican según el tipo de enlace: CH3– CH2 – CH3 CH3– CH =CH3 CH3– C  CH3 Alquino Alcano Alqueno HIDROCARBUROS SATURADOS HIDROCARBUROS INSATURADOS

5 La química del carbono 1- pent eno CH2 = CH – CH2 – CH2 – CH3 6 Física y Química 4.º ESO 6 Nomenclatura de los Hidrocarburos Indica la longitud de la cadena. PREFIJO Indica el tipo de hidrocarburo TERMINACIÓN Prefijo Longitud de la cadena Hidrocarburo Terminación Enlace Alcano Alqueno Alquino -ano -eno -ino Met- C1 Et- C2 Sencillo (C – C) Doble (C = C) Triple (C  C) Prop- C3 But- C4 Delante del nombre se coloca el número del primer carbono que lleva el enlace doble o triple, numerando la cadena por el carbono más próximo a ese enlace. Pent- C5 Hex- C6 Ejemplo: Hept- C7 CH2 = CH – CH2 – CH2 – CH3 Oct- C8 1 2 3 4 5 Non- C9 1- pent eno Dec- C10

(Hidrocarburo terminado en -ol) 5 La química del carbono Física y Química 4.º ESO 7 Alcoholes EJEMPLOS hidroxilo (Hidrocarburo terminado en -ol) OH CH3 - CH2 - CH2 OH 1 - propanol CH3 - CHOH - CH3 2 - propanol CH3 - COH - CH3 CH3 metil -2 - propanol POLIALCOHOLES CH2OH - CH2OH Poseen más de un grupo hidroxilo. Etanodiol PROPIEDADES Tienen puntos de ebullición muy altos. Son incoloros, menos densos que el agua y solubles en ella. Arden con mucha facilidad.

5 La química del carbono carbonilo O C H carbonilo O C H - CHO Física y Química 4.º ESO 8 Aldehídos y cetonas C O H carbonilo (Hidrocarburo terminado en –al) EJEMPLOS Aldehídos H - CHO Metanal Aldehídos CH3 - CHO Etanal Cetonas C O carbonilo (Hidrocarburo terminado en –ona) CH3 - CO - CH3 Propanona Cetonas CH3 - CO - CH2 - CH3 Butanona PROPIEDADES Los aldehídos se convierten en alcoholes primarios al reaccionar con el H2 y las cetonas, en alcoholes secundarios. Con sustancias como el oxígeno o el reactivo de Tollens, los aldehídos forman ácido. Las cetonas reaccionan con el oxígeno con más dificultad que los aldehídos.

5 La química del carbono carboxilo O C OH H - COOH CH3 - COOH Física y Química 4.º ESO 9 Ácidos carboxílicos. Ácidos grasos. EJEMPLOS C O OH carboxilo (Hidrocarburo acabado en -oico) H - COOH Ácido metanoico Ácido etanoico o Ácido acético CH3 - COOH PROPIEDADES Reaccionan con sustancias básicas y dan sales. Actúan sobre algunos metales con desprendimiento de hidrógeno. Colorean de rojo el papel indicador de pH. Tienen puntos de ebullición muy altos. Son ácidos carboxílicos con un número elevado de átomos de carbono. LOS ÁCIDOS GRASOS CH3 - (CH2)16 - COOH Ácido esteárico (saturado) CH3 - (CH2)7 - CH = CH - (CH2)7 COOH Ácido oleico (insaturado) CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH Ácido linoleico (poliinsaturado)

(Radical acabado en -amina) 5 La química del carbono Física y Química 4.º ESO 10 Compuestos nitrogenados PROPIEDADES amina NH2 NH (Radical acabado en -amina) N EJEMPLOS CH3 - NH2 Metilamina CH3 - NH - CH2 - CH3 Etilmetilamina PROPIEDADES Puntos de ebullición inferiores a los de los alcoholes y ácidos carboxílicos. Tienen propiedades químicas similares a las del amoniaco. Combustibles en estado gaseoso. Las de menor masa molecular son bastante solubles en agua. C O NH2 amida (Igual que el ácido sin la palabra ácido y sustituyendo –oico por -amida) EJEMPLOS H - CONH2 Metanamida CH3 - CONH2 Etanamida PROPIEDADES Se obtienen al reaccionar un ácido carboxílico con amoniaco y deshidratando la sal formada. Las de menor masa molecular son solubles en agua. Puntos de ebullición bastante elevados.

5 La química del carbono 11 Polímeros y polimerización 4.º ESO Física y Química 4.º ESO 11 Polímeros y polimerización Un polímero es una macromolécula formada por la unión de moléculas más sencillas llamadas monómeros. monómero polímero Al proceso de unión de los monómeros se le denomina polimerización. En un polímero siempre hay una unidad recurrente o repetitiva. EJEMPLO El eteno se polimeriza mediante reacciones de adición. Unidad repetitiva monómero (eteno) polímero

5 La química del carbono 12 Polímeros de importancia biológica 4.º ESO Física y Química 4.º ESO 12 Polímeros de importancia biológica Los polisacáridos (polímeros) son glúcidos formados por la unión de monosacáridos (monómeros). Glucosa aminoácidos Las proteínas (polímeros) están formadas por la unión mediante un enlace peptídico de unidades llamadas aminoácidos (monómeros). nucleótido Un ácido nucleico es un polímero de nucleótidos (monómeros).

5 La química del carbono 13 Obtención de plásticos por polimerización Física y Química 4.º ESO 13 Obtención de plásticos por polimerización Los plásticos se obtienen por la polimerización de monómeros (fundamentalmente el eteno). G representa el átomo o grupo de átomos que son sustituidos para obtener los diferentes plásticos. Grupo G Monómero Plástico Utilidad Policloruro de vinilo Discos, mangueras, cortinas de ducha, envoltura de alimentos… –Cl Polipropileno Planchas, tubos, filamentos, redes de pesca, cuerdas, césped artificial… – CH3 Poliestireno Aislante eléctrico, hojas transparentes, embalajes, espuma de poliestireno aislante… – C6H5

5 La química del carbono 14 Clasificación de los plásticos 4.º ESO Física y Química 4.º ESO 14 Clasificación de los plásticos En función de sus propiedades físicas, podemos clasificar los plásticos en… Estructura molecular Ejemplo TERMOPLÁSTICO Se reblandecen a altas temperaturas, volviéndose rígidos por enfriamiento. TERMOESTABLE Cuando se calientan por primera vez se reblandecen y se pueden moldear. Al enfriarse adquieren una consistencia que impide que se deformen de nuevo. ELASTÓMERO Tienen una gran flexibilidad que les permite soportar grandes deformaciones.

5 La química del carbono 15 Propiedades de los plásticos 4.º ESO Física y Química 4.º ESO 15 Propiedades de los plásticos CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA Son muy poco conductores. Bajo ciertas condiciones pueden obtenerse polímeros conductores como el poliacetileno. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA En muy pequeña y cuando se calientan funden fácilmente. DENSIDAD Se extiende desde 0,9 hasta 2,3 g/cc. Es pequeña porque los átomos que los componen son ligeros. TRANSPARENCIA Pueden ser transparentes, translúcidos y opacos. Algunos como el polivinilo y el policarbonato presentan una transparencia similar al vidrio. COMPORTAMIENTO QUÍMICO

5 La química del carbono 16 Reciclaje de materiales plásticos 4.º ESO Física y Química 4.º ESO 16 Reciclaje de materiales plásticos PROCEDIMIENTOS DE RECICLADO DE PLÁSTICOS RECICLADO PRIMARIO RECICLADO SECUNDARIO RECICLADO TERCIARIO RECICLADO CUATERNARIO Conversión en otros artículos con propiedades idénticas a las del material original. Conversión en otros artículos con propiedades inferiores a las del polímero original. Degradar el polímero a compuestos básicos o a combustibles Calentar el plástico y utilizarlo como combustible aprovechando la energía térmica liberada. mediante se lleva a cabo con se lleva a cabo con PIRÓLISIS GASIFICACIÓN TERMOPLÁSTICOS TERMOESTABLES O PLÁSTICOS CONTAMINADOS