EL ELEMENTO DE LA VIDA

EL ELEMENTO DE

La vida en la tierra se basa en el elemento carbono. Éste desempeña un papel especial en nuestro planeta y ocupa un lugar preponderante en la ciencia de la química. Dos ramas de esta disciplina - la orgánica y la bioquímica- tienen sus raíces en este elemento.

QUÍMICA DE LOS COMPUESTOS DEL CARBONO (QUÍMICA ORGÁNICA) BIOQUÍMICA Es la rama de la química

que estudia los

compuestos que contienen carbono. El fundamento de la vida sobre la Tierra es este elemento, por eso el término "orgánica"

Es el estudio de las

sustancias químicas y

procesos que sustentan la vida. Estas sustancias son en gran proporción compuestos de carbono. La ingeniería genética y, por lo tanto, los transgénicos son producto de esta disciplina.

Existen varios millones de compuestos orgánicos conocidos -más de diez veces el número de compuestos inorgánicos. Los usos e incidencia de los compuestos orgánicos son virtualmente ilimitados y, en muchos casos, fundamentales para la vida en el planeta. La lista siguiente ilustra con claridad la trascendencia de los compuestos del carbono para la vida y la civilización.

BIOQUÍMICA ALIMENTOS COMBUSTIBLE

PLÁSTICOS FIBRAS NATURALES Y

SINTÉTICAS

FÁRMACOS Y MEDICINAS

HIGIENE Y BELLEZA

PRODUCTOS

AGROQUÍMICOS COLOR

Los organismos vivos estan construidos de compuestos orgánicos y utilizan ciertos compuestos orgánicos como fuente de energía.

Las tres clases principales de alimentos -carbohidratos, grasas y proteínas- son orgánicas, al igual que muchos de los conservadores y aditivos que se usan en la actualidad.

Nuestra civilización depende del carbón y del petróleo para obtener energía.

Son ejemplos de plásticos: cloruro de polivinilo (PVC), sarán, polietileno, espuma de poliestireno, lucite, melmac, teflón, kevlar, etc.

El algodón, lana, seda, nylon, poliésteres y rayón.

Las sustancias como aspirina, descongestionantes, sedantes, estimulantes, anticonceptivos y fármacos para la fertilidad son ejemplos.

Los jabones, detergentes, desinfectantes, perfumes, y cosméticos.

Los fertilizantes, herbicidas y plaguicidas se han vuelto imprescindibles para la agricultura.

Las pinturas y colorantes, así como los colores naturales de los organismos.

QUÍMICA ORGÁNICA, P. Bailey y C. Bailey, Pearson, 1995

QUÍMICA DE LOS

NUEVOS MATERIALES Materiales como el Kevlar, las fibras de carbono, los nanotubos, los diamantes conductores, el grafeno, etc. Son compuestos con

propiedades muy particulares e importantes aplicaciones tecnológicas.

LA VIDA

EL ELEMENTO DE

LA VIDA

CO2

+ H2O

+ ENERGÍA

LOS ANIMALES COMEN PLANTAS

FOTOSÍNTESIS POR PLANTAS VERDES LOS ANIMALES USAN GLUCOSA PARA PRODUCIR ENERGÍA

DESCOMPOSICIÓN A LARGO PLAZO DE MATERIAL ANIMAL Y VEGETAL BAJO CODICIONES DE ELEVADA

PRESIÓN Y TEMPERATURA

CARBÓN PETRÓLEO

INDUSTRIA QUÍMICA

PRODUCTOS DE CONSUMO Alimentos, plásticos, fibras, medicamentos, detergentes, anilinas,

fertilizantes, pesticidas, cosméticos.

COMBUSTIBLE

Gas natural, nafta, gas

oil, parafinas, asfalto,

coque, etc.

C O MB U S T IÓN C O N O2 MATERIAL VEGETAL almidón y celulosa (C6H10O5)n MATERIAL ANIMAL

Todos los días, durante miles de millones de años, el Sol ha bañado nuestro planeta con cantidades generosas de energía. Desde que aparecieron sobre la tierra por primera vez, las plantas verdes han vivido al sol, usando su energía para convertir el dióxido de carbono (CO2) y el agua en materiales estructurales, principalmente almidón y celulosa. Por este proceso de fotosíntesis, se almacena energía solar en un sinnumero de enlaces químicos, muchos de ellos enlaces carbono-carbono.QUÍMICA ORGÁNICA, P. Bailey y C. Bailey, Pearson, 1995

EL CARBONO TIENE CUATRO ELECTRONES DE VALENCIA

CON CADA UNO DE ESTOS ELECTRONES PUEDE FORMAR ENLACES COVALENTES CON OTROS CARBONOS

C

C

C

C

C

C C

C C

Los pares de electrones enlazantes se pueden representar con puntos o con una línea.

C

C

C

C

C

C

C

C

Y CON OTROS

C

C

C

C

C

C

C

Y CON OTROS MÁS

C

C

C

C

C C C C C C C Y CON... C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C

?

A esta propiedad del carbono se la conoce como concatenación. C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C

C C

C C

ENLACES SIMPLES:

C H

C H

C OH

C OH

Un átomo de carbono puede compartir uno de sus electrones de valencia con otro carbono, para formar un enlace simple.

También lo puede hacer con un hidrógeno,

o con un grupo hidroxilo.

El diamante está hecho únicamente por carbono. Cada diamante es una única molécula enorme, donde cada carbono está unido a cuatro carbonos, formando una estructura compacta y ordenada. Por eso el diamante es la sustancia más dura que se conoce.

Los hidrocarburos están formados por diferentes combinaciones de hidrógeno y carbono, todos los derivados del petróleo son hidrocarburos.

Los alcoholes, como el etanol, contienen un grupo hidrxilo. DIA MA NTE METANO ETANOL

ENLACES DOBLES:

C C

Un átomo de carbono puede compartir dos de sus electrones de valencia con dos electrones de otro carbono para formar un enlace doble.

C C

C C O H H H H H C H H H H H CH₄ C₂H₆O

El grafeno es un ejemplo de material constituido por múltiples enlaces simples y dobles carbono-carbono alternados.

GRAFE NO

C O

C O

O con un oxígeno.

ENLACES TRIPLES:

Un átomo de carbono puede compartir tres de sus electrones de valencia con tres electrones de otro carbono para formar un enlace triple.

C

C

C C

C

N

C N

O con un nitrógeno. H C H H C C O H H H

Las cetonas, como la acetona, contienen un enlace doble carbono oxígeno. ACETONA C₃H₆O C 2 C₁ H H ETIN O C C N H H H ETANONITRILO