MAGNITUDES QUÍMICAS - ESTRUCTURAS QUÍMICAS
Alotropía (cambio, giro) es la propiedad de algunas sustancias simples de poseer estructuras atómicas o moleculares diferentes.1 Las moléculas formadas por un solo elemento y que poseen distinta estructura molecular se llaman alótropos.
- Oxígeno. Puede existir como oxígeno atmosférico (O2) y como ozono (O3), que genera el olor penetrante distintivo en las proximidades de las caídas de agua.2
- Fósforo. Se manifiesta como fósforo rojo (P4) y como fósforo blanco (P4), de características físicas distintas.3 Ambos tienen la misma fórmula química, ya que lo que le da propiedades diferentes es su estructura interna.
- Carbono. Variedades alotrópicas: grafito, diamante, grafeno, nano tubos de carbono, fullereno y carbono.4
La alotropía ocurre debido a la capacidad de algunos elementos químicos de presentarse como varios compuestos naturales simples, las cuales son sustancias con diferentes estructuras moleculares y diferente o igual cantidad de átomos. En general los cambios de estado de agregación de la materia o de sus fenómenos concomitantes, como la temperatura o la presión, son uno de los factores más importantes que influyen sobre cuales alótropos de un elemento se presentan.
La variación de las propiedades de los alótropos de un elemento, son causados por las diferencias en las estructuras moleculares de estos compuestos alótropos. Por ejemplo, en los cristales de diamante cada átomo de carbono está unido a cuatro átomos vecinos de este mismo elemento, por lo cual adopta un arreglo en forma de tetraedro que le confiere una particular dureza. La hibridación de orbitales del carbono en el diamante es sp3.
En el grafito, los átomos de carbono están dispuestos en capas superpuestas. En cada capa ocupan los vérticesde hexágonos regulares.5 De este modo, cada átomo está unido a tres de la misma capa con más intensidad y a uno de la capa próxima de manera más débil. En este caso la hibridación del carbono es sp2. Esto explica la blandura y la untuosidad –al tacto– del grafito. La mina de un lápiz forma el trazo porque, al desplazarse sobre el papel, a éste se adhiere una delgada capa de grafito.
El diamante y el grafito, por ser dos sustancias simples diferentes, sólidas, constituidas por átomos de carbono, reciben la denominación de variedades alotrópicas del elemento carbono.
Una tercera variedad alotrópica del carbono es el fullereno (C60) o buckminsterfullereno (en honor del arquitecto Buckminster Fuller, por haber construido la cúpula geodésica en la Île Sainte-Hélène, Montreal). Puesto que tiene forma de balón de fútbol, al buckminsterfullereno también se le conoce como bucky ball.
Lista de alótropos[editar]
- Metales
Entre los elementos metálicos de origen natural (hasta U, sin Tc y Pm), 28 están en condiciones de ambiente de presión alotrópicos: Li, Be, Na, Ca, Sr, Ti, Mn, Fe, Co, Y, Zr, Sn, La, Ce, Pr, Nd, (Pm), Sm, Gd, Tb, Dy, Yb, Hf, Tl, Po, Th, Pa, U. Considerando sólo la tecnología pertinente, seis metales son alótropos:
Estructuras alotrópicas[editar]
Entre las estructuras alotrópicas comunes tenemos las del azufre.
Este no metal tiene un color amarillento, amarronado o anaranjado. Es blando, frágil, ligero, desprende un olor característico a huevo podrido al combinarse con hidrógeno y arde con llama de color azul, desprendiendo dióxido de azufre. Es insoluble en agua pero se disuelve en disulfuro de carbono. Es multivalente, y son comunes los estados de oxidación -2, +2, +4 y +6. En todos los estados (sólido, líquido y gaseoso) presenta formas alotrópicas cuyas relaciones no son completamente conocidas. Sus estructuras Alotrópicas comunes son:
- Azufre rómbico:6 Es conocido de la misma manera como azufre α. Se halla de la transformación estable del elemento químico por debajo de los 95.5 °C (204 °F, el punto de transición), y la mayor parte de las otras formas se revierten a esta modificación si se las deja permanecer por debajo de esta temperatura. El azufre rómbico posee un color amarillo limón, insoluble en agua, levemente soluble en alcohol etílico, éter dietílico y benceno, y es muy soluble en disulfuro de carbono. Posee una densidad de 2.07 g/cm3(1.19 oz/in3), una dureza de 2.5 en la escala de Mohs y la fórmula molecular que presenta es S8.
- Azufre monoclínico: También es llamado azufre prismático o azufre β. Viene siendo la modificación estable del elemento por encima de la temperatura de transición mientras que se encuentra por debajo del punto de fusión.
- Azufre fundido: Se cristaliza en prismas en forma de agujas que son casi incoloras. Posee una densidad de 1.96 g/cm3(1.13 oz/in3), un punto de fusión de 119.0 °C (246.7 °F) y la fórmula molecular que ostenta es S8.
- Azufre plástico: Denominado también azufre gamma. Se produce cuando el azufre fundido en el punto de ebullición normal o cerca de él, es enfriado al estado sólido. Esta forma es amorfa y es sólo parcialmente soluble en disulfuro de carbono.
- Azufre líquido: Posee la propiedad notable de aumentar su viscosidad si sube la temperatura. Su color cambia a negro rojizo oscuro cuando su viscosidad aumenta, y el oscurecimiento del color y la viscosidadlogran su máximo a 200 °C (392 °F). Por encima de esta temperatura, el color se aclara y la viscosidad disminuye.
En el punto normal de ebullición del elemento químico (444.60 °C u 832.28 °F) el Azufre gaseoso presenta un color amarillo naranja. Cuando la temperatura aumenta, el color se torna rojo profundo y después se aclara, aproximadamente a 650 °C (202 °F), y adquiere un color amarillo paja.
compuesto cíclico es un compuesto en el que una serie de átomos de carbono están conectados para formar un lazo o anillo.1 Un ejemplo muy bien conocido es el benceno. Cuando hay más de un anillo en una sola molécula, por ejemplo en el naftaleno, se usa el término "policíclico", y cuando hay un anillo conteniendo más de una docena de átomos, se usa el término "macrocíclico".
Categorización[editar]
Los compuestos cíclicos pueden ser categorizados:
Reacciones de cierre de anillo y apertura de anillo[editar]
Algunos conceptos relacionados en síntesis orgánica son las denominadas reacciones de cierre de anillo o reacciones de anelación, en las que se forma un compuesto cíclico, y las reacciones de apertura de anillo en las que se abre un anillo.
Algunos ejemplos de reacciones de cierre de anillo son:
- Metátesis de cierre de anillo
- Reacción de ciclización de Nazarov
- Síntesis de anillos grandes de Ruzicka
- Condensación de Dieckmann
- Síntesis de Wenker
Algunos ejemplos de reacciones de apertura de anillo son:
- Un tipo general de reacción de polimerización: la polimerización de apertura de anillo
- Polimerización de metátesis por apertura de anillo
hidrocarburos son compuestos orgánicos formados únicamente por “átomos decarbono e hidrógeno“. La estructura molecular consiste en un esqueleto de átomos de carbono a los que se unen los átomos de hidrógeno. Las cadenas de átomos de carbono pueden ser lineales o ramificadas y abiertas o cerradas.
Los hidrocarburos se pueden diferenciar en dos tipos que son alifáticos y aromáticos. Los alifáticos, a su vez se pueden clasificar en alcanos, alquenos y alquinos según los tipos de enlace que unen entre sí los átomos de carbono. Las fórmulas generales de los alcanos, alquenos y alquinos son CnH2n+2, CnH2n y CnH2n-2, respectivamente.
Alifáticos → Saturados ¦ Alcanos
HIDROCARBUROS
Aromáticos → Insaturados ¦ Alquenos
¦ Alquinos
Los hidrocarburos se dividen en:
- saturados (si los átomos de carbono se unen mediante un enlace sencillo): alcanos (con cadena abierta) y los cicloalcanos.
- Insaturados (los átomos de carbono se unen mediante enlaces dobles o triples): alquenos y Alquinos.
Ejemplo de alcanos:
- Propano
- Metano
- Butano
Ejemplos de alquenos:
- 1-buteno
- 4-metil-1-penteno
- 3- propil- 1, 4 hexadieno
Ejemplos de alquinos:
- 4-metil-2-hexino
- 6-metil-3-propil-1,4-heptadiíno
- 3-penten-1-ino
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