EL CARBONO Y ALGUNAS GENERALIDADES

INSTITUCION EDUCATIVA ANTONIO ROLDAN BETANCUR

EDUCANDO CON COMPROMISO SOCIAL

CLEI 6

CARBONO

El carbono es sólido a temperatura ambiente, y según la forma en la que se haya  formado, presenta en la naturaleza, diferentes formas  conocidas como formas alotrópicas

CICLOS BIOGEOQUIMICOS

El flujo de energia en los ecositemas es abierto puesto que al ser utilizado  en el seno de los iveles troficos para el mantenimiento de las funciones propias de los seres vivos, se degrada y disipa  en forma de calor (respiracion). En cambio , el flujo de materia es, en gran la medida cerrado ya que los nutrientes son reciclados cuando la materia organica del suelo(restos) es trnasformada por los descomponedores en moleculas organicas o inorganicas que bien son nutirentes o bien se incorporan a nuevas cadenas troficas.

Los elementos mas importantes que forman parte de la materia viva estan presentes en la atmosfera, hidrosfera y tegeosfera y son incorparodados por los seres vivos a sus tejidos

Ciclo del carbono

El carbono es esencial para construir las moléculas orgánicas que caracterizan a los organismos vivos.

La principal fuente de carbono para los productores es el CO₂ del aire atmosférico, que también se halla disuelto en lagos y océanos.

Además hay carbono en las rocas carbonatadas (calizas, coral) y en los combustibles fósiles (carbón mineral y petróleo).

Durante la fotosíntesis, las plantas verdes toman CO₂ del ambiente abiótico e incorporan el carbono en los carbohidratos que sintetizan.  Parte de estos carbohidratos son metabolizados por los mismos productores en su respiración, devolviendo carbono al medio circundante en forma de CO₂.  Otra parte de esos carbohidratos son transferidos a los animales y demás heterótrofos, que también liberan CO₂ al respirar.

El ciclo completo del carbono requiere que los descomponedores metabolicen los compuestos orgánicos de los organismos muertos y agreguen nuevas cantidades de CO2 al ambiente.  A todo lo anterior debe sumarse la enorme cantidad de CO₂ que llega a la atmósfera como producto de la actividad volcánica, la erosión de las rocas carbonatadas y, sobre todo, la quema de combustibles fósiles por el hombre.

Hibridación

La hibridación consiste en una mezcla de orbitales puros en un estado excitado para formar orbitales hibridos equivalentes con orientaciones determinadas en el espacio.

Hibridación sp³ o tetraédrica

Para los compuestos en los cuales el carbono presenta enlaces simples, hidrocarburos saturados o alcanos, se ha podido comprobar que los cuatro enlaces son iguales y que están dispuestos de forma que el núcleo del átomo de carbono ocupa el centro de un tetraedro regular y los enlaces forman ángulos iguales de 109º 28' dirigidos hacia los vértices de un tetraedro. Esta configuración se explica si se considera que los tres orbitales 2p y el orbital 2s se hibridan para formar cuatro orbitales híbridos sp³.

Hibridación sp²

En la hibridación trigonal se hibridan los orbitales 2s, 2p_x y 2 p_y, resultando tres orbitales idénticos sp₂ y un electrón en un orbital puro 2p_z . 

El carbono hibridado sp₂ da lugar a la serie de los alquenos.

La molécula de eteno o etileno presenta un doble enlace:

1.           un enlace de tipo σ por solapamiento de los orbitales hibridos sp₂

2.    un enlace de tipo π por solapamiento del orbital 2 p_z

El enlace π es más débil que el enlace σ lo cual explica la mayor reactividad de los alquenos, debido al grado de insaturación que presentan los dobles enlaces.

El doble enlace impide la libre rotación de la molécula.

Modelo de enlaces de orbitales moleculares del etileno formado a partir de dos átomos de carbono hibridizados sp2 y cuatro átomos de hidrógeno.

Hibridación sp

Los átomos que se hibridan ponen en juego un orbital s y uno p, para dar dos orbitales híbridos sp, colineales formando un ángulo de 180º. Los otros dos orbitales p no experimentan ningún tipo de perturbación en su configuración.

El ejemplo más sencillo de hibridación sp lo presenta el etino. La molécula de acetileno presenta un triple enlace:

a. Un enlace de tipo σ por solapamiento de los orbitales hibridos sp
b.      Dos enlaces de tipo π por solapamiento de los orbitales 2 p.

Angulo de enlace

Es el formado por las líneas internucleares H - C - H o H - C - C. El ángulo de enlace determina la geometría que tiene la molécula, y ésta a su vez determina el grado de estabilidad y las propiedades químicas y físicas de una sustancia.

Hibridación sp³

Si los átomos que enlazan con el carbono central son iguales, los ángulos que se forman son aproximadamente de 109º 28' , valor que corresponde a los ángulos de un tetraedro regular.

Cuando los átomos son diferentes, por ejemplo CHCl₃, los cuatro enlaces no son equivalentes. Se formarán orbitales híbridos no equivalentes que darán lugar a un tetraedro irregular. Esta irregularidad proviene de los diferentes ángulos de enlace del carbono central, ya que la proximidad de un átomo voluminoso produce una repulsión que modifica el ángulo de enlace de los átomos más pequeños. Así, el ángulo de enlace del Br - C - Br es mayor que el tetraédrico por la repulsión que originan los dos átomos voluminosos de bromo.

Hibridación sp²

La molécula tiene geometría trigonal plana en la que los ángulos de enlace H - C - C son de 120º.

Hibridación sp

La molécula tiene geometría lineal y el ángulo H - C - C es de 180º.

Tipos de hibridación del carbono

Tipo de hibridación	Orbitales	Geometría	Ángulos	Enlace
sp3	4 sp3	Tetraédrica	109º 28’	Sencillo
sp2	3 sp2 1 p	Trigonal plana	120º	Doble
Sp	2 sp2 p	Lineal	180º	Triple

ACTIVIDAD EN CASA

1.  Realice un mapa conceptual 

2. Realiza un glosario de palabras desconocidas

A los siguientes compuestos químicos organícelos y determine el tipo de hibridación que presenta cada uno de sus carbono

a.      CH₃–CH₂ ® CH₂=CH₂ 

b.      CH₃–COOH + CH₃–CH₂OH ® CH₃–COO–CH₂–CH₃  + H₂O