lunes, 23 de abril de 2012

Grupos funcionales

Los hidrocarburos son los compuestos orgánicos más simples en su composición, ya que únicamente están formados por carbono e hidrógeno, por lo que se pueden considerar la base de esta clasificación, ya que si sustituimos uno o más átomos de hidrógeno por otro átomo o una agrupación de átomos podemos generar todos los tipos de compuestos orgánicos conocidos, por ejemplo si sustituimos, en un hidrocarburo saturado o alcano, un átomo de hidrógeno por un halógeno, el resultado es un derivado halogenado, si sustituimos dos átomosde hidrógeno por uno de oxígeno se puede generar un aldehído o una cetona dependiendo si la sustitución se hace en un átomo de carbono terminal o intermedio en un alcano, de esta manera los compuestos orgánicos los podemos clasificar en hidrocarburos e hidrocarburos sustituidos.
Es un grupo de átomos que caracterizan a una función química y que tienen propiedades características bien definidas. Los grupos funcionales son: alcohol, éter, aldehído, cetona, ácidos carboxílicos, éster, aminas, amidas y compuestos halogenados.
Con esta forma de clasificación, se puede determinar una forma de estudio de los compuestos orgánicos, iniciando con los hidrocarburos alifáticos y aromáticos y sus respectivas divisiones, para después estudiar cada tipo de compuesto considerándolos como derivados de hidrocarburos.Como se ha mencionado, si un hidrocarburo sustituye uno de sus hidrógenos por un átomo de otro no metal o por un agrupamiento de átomos, se obtiene un compuesto derivado con propiedades notablemente diferentes. Tales compuestos presentan estructuras distintas. El átomo (o grupo de átomos) recién incluido, les confiere otras propiedades físicas y químicas.
Se llama función química a las propiedades comunes que caracterizan aun conjunto de sustancias que tienen estructura semejante, es decir,que poseen a un determinado grupo funcional. Si un hidrocarburo sustituye uno o más de sus hidrógenos por un átomo de otro no metal por ejemplo un halógeno, oxígeno o nitrógeno, se obtiene un compuesto derivado con propiedades notablemente diferentes.


Nomenclatura.
Alcoholes: Se sustituye la o del nombre del abano por ol, que es la terminación característica de los alcoholes.
Son los derivados hidrolizados de los hidrocarburos, al sustituirse en éstos los átomos de hidrógeno por grupos OH.
ü  Propiedades físicas.- Los alcoholes son compuestos incoloros, cuyos primeros términos son líquidos solubles en agua; del C5 al C11 son aceitosos e insolubles en agua y los superiores son sólidos e insolubles en agua. El punto de ebullición aumenta con el número de carbonos, dentro de un grupo de isómeros, el alcohol primario tiene el punto de ebullición más alto, disminuyendo hasta el terciario.
ü  Propiedades químicas.- Los alcoholes se conducen, desde el punto de vista químico, de la siguiente manera: Reaccionan con los ácidos orgánicos e inorgánicos para formar esteres:
Ácidos carboxílicos: Se le añade la terminación ico al nombre del alcano, o bien se suprime la o al final del alcano y se añade la terminación oico.
Los ácidos orgánicos contienen carbono, oxígeno e hidrógeno y se encuentra en su molécula el radical monovalente carboxilo –COOH. Se denominan monoácidos cuando sólo hay un grupo carboxilo, diácios y triácidos, si tienen respectivamente dos o tres, etc.
Poseen las mismas propiedades que los ácidos en general, es decir, enrojecen el papel tornasol, dan reacciones de neutralización con las bases, atacan a los metales desprendiendo hidróheno, tec., y se hallan disociados, aunque débilmente, en iones H+ de la forma siguiente:
ü  Propiedades físicas.- hierven a temperaturas muy superiores que los alcoholes, cetonas o aldehídos, por lo general son sólidos, a menos que contengan dobles enlaces. La presencia de dobles enlaces (especialmente dobles enlaces cis) en una cadena larga impide la formación de una red cristalina estable, Los puntos de fusión de los ácidos dicarboxílicos son muy altos. Los ácidos carboxílicos forman puentes de hidrógeno con el agua, y los de peso molecular más pequeño (de hasta cuatro átomos de carbono) son miscibles en agua. Son muy solubles en los alcoholes, porque forman enlaces de hidrógeno con ellos.
Aldehído: La terminación para los aldehídos es al. Se suprime la o final del alcano correspondiente y se añade al.



Cetona: La nomenclatura oficial sustituye la o final de los alcanos por a terminación ona, si es necesario se indica con número la posición del grupo funcional (grupo carbonilo).


Aldehidos y cetonas: Si los alcoholes constituyen el primer grado de oxidación de los hidrocarburos, los aldehídos y las cetonas representan el segundo. Se ha visto anteriormente que los alcoholes primarios se oxidan en aldehídos y los secundarios en cetonas; continuando la oxidación se producirán ácidos orgánicos que corresponden al tercer grado de oxidación.
La formula general de un aldehído es  Y la de una cetona  .
ü  Propiedades físicas.- Con la excepción del metanal, que es un gas, los aldehídos y las cetonas que tienen hasta diez átomos de carbono son líquidos de olor agradable, sobre todos las últimas. Son muy solubles en disolventes orgánicos, pero sólo son solubles en agua los primeros términos de cada clase. Esta solubilidad en agua es mucho mayor en disoluciones de ácidos fuertes, puesto que aceptan protones y forman sales de oxonio.
ü  Propiedades químicas.- La reactividad de aldehídos y cetonas de debe al carácter no saturado del grupo carbonilo.


Amina: Se consideran como aminoalcanos, se dice el nombre o nombres de los radicales alquílicos por orden de complejidad y luego la palabra. Por ejemplo: metil, etil amina.

Las aminas se consideran como derivados del amoniaco y resultan de la sustitución de los hidrógenos de la molécula por los radicales alquilo. Según se sustituyan uno, dos, tres o más hidrógenos, las amidas serán primarias, secundarias o terciarias, respectivamente.



Amida: Se suprimen la palabra ácido y la terminación óico del ácido carboxílico y se sustituye por la palabra amida.

Las amidas se presentan en forma de sólidos cristalizados, y la determinación de su punto de fusión puede servir para caracterizar los ácidos de los que se derivan. Son solubles en el alcohol y en el éter, pero sólo si los primeros de la serie son solubles en agua.



Éter: Se utiliza la palabra oxi interpuesta entre los nombres de los dos radicales. Por ejemplo: CH 3-O-CH3 Metil - oxi - Metil.


Éster: Para nombrar los ésteres se suprime la palabra ácido, se cambia la terminación ico (del ácido carboxílico) por ato y se da el nombre del grupo alquilo o arilo derivado del alcohol.



Son compuestos orgánicos que tienen como fórmula general CnH2n+2O y su estructura se expresa por R-O-R´. Pueden clasificarse como derivados de los alcoholes, al sustituir el hidrógeno del grupo hidroxilo por otro radical alquilo, y son análogos a los óxidos de los metales monovalentes, por lo que se consideran también como óxidos orgánicos (óxidos de alquilo o anhídridos de alcoholes).
ü  Propiedades físicas.- Los términos inferiores son gaseosos o líquidos volátiles de olor agradable. Tienen puntos de ebullición más bajos que los de los alcoholes del mismo número de átomos de carbono y son menos densos que el agua y poco solubles en ella.



Compuestos halogenados: Se dice el nombre del halógeno y su posición (cuando sea necesaria) y luego el nombre del hidrocarburo, o bien se dice el nombre del halógeno terminado en uro después la palabra 'de" y posteriormente el nombre del alcano terminado en ilo.

Son líquidos incoloros generalmente, tienen punto de ebullición que aumenta con el peso atómico del halógeno y con el número de átomos de carbono del compuesto. Son insolubles en agua, solubles en los disolventes normales y se alteran por la acción de la luz.

Reacciones de los alquenos.

Una reacción en la que se combinan dos moléculas para producir una sola, se llama reacción de adición. El reactivo simplemente se agrega a la molécula orgánica, en contraposición a la reacción de sustitución, en la que una parte del reactivo es sustituido por una porción de la molécula orgánica. Los procesos de adición se limitan necesariamente a compuestos que tienen átomos que comparten más de un par de electrones; es decir, sustancias que contienen átomos unidos con enlaces múltiples. La adición es formalmente lo opuesto a la de la eliminación: así como la eliminación genera un enlace múltiple, la adición lo destruye.
En la estructura del enlace hay una nube de electrones p por encima y por debajo del plano de los átomos. Estos electrones están menos implicados que los s en mantener unidos los núcleos de carbono; en consecuencia, ellos mismos están más sueltos. Estos electrones n sueltos están especialmente disponibles para reactivos que buscan electrones. No es de sorprender, por tanto, que en muchas de sus reacciones del doble enlace carbono-carbono sirva de fuente electrónica; es decir, actúa como base. Los compuestos con los cuales reacciona, son los deficientes en electrones; es decir, que son ácidos. Estos reactivos ácidos que buscan un par de electrones se llaman reactivos electrofílicos (del griego, amante de electrones). La reacción típica de un alqueno es la adición electrofílica o, en otras palabras, la adición de reactivos ácidos.
Los reactivos de otro tipo, los radicales libres, buscan electrones o, más bien, buscan un electrón. Así pues, los alquenos también sufren adición de radicales libres.
Los alquenos no sólo contienen el doble enlace, sino también grupos alquilo, que tienen esencialmente la estructura de los alcanos. En consecuencia, aparte de las reacciones de libres característica de los alcanos.
Principales reacciones de adición



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