La Química Orgánica

La Química Orgánica (o Química del Carbono) estudia las moléculas que contienen carbono formando enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno y otros heteroátomos, también conocidos como compuestos orgánicos.

Se denomina «orgánica» debido a su relación con los organismos animales y vegetales.

El Carbono:

La gran cantidad de compuestos orgánicos tiene su explicación en las propiedades y características del carbono.

El carbono forma cuatro enlaces covalentes con facilidad, lo que permite formar cadenas abiertas (lineales o ramificadas) y cerradas (anillos).

Los Hidrocarburos:

Los Hidrocarburos son un tipo de compuestos orgánicos formados exclusivamente por carbono e hidrógeno. Los Hidrocarburos se clasifican en los siguientes tipos:

• Aromáticos: derivados del benceno → benceno, naftaleno, antraceno, tolueno, estireno…

Hidrocarburos	Ejemplos
Alcanos: enlace simple	CH3-CH3 etano CH3-CH2-CH3 propano
Alquenos: enlace doble	CH2=CH2 eteno CH3-CH=CH2 propeno
Alquinos: enlace triple	CH≡CH etino CH3-C≡CH propino
Cicloalcanos: cadena cerrada	ciclopropano ciclobutano ciclopentano ciclohexano
Aromáticos: derivados del benceno	benceno naftaleno antraceno tolueno estireno
Derivados Halogenados	CH3-CH2-CH2-Cl CHCl3 cloroformo

Los Carbohidratos:

Los Carbohidratos, Hidratos de Carbono o Glúcidos, est formados por Carbono (C), Hidrógeno (H) y Oxígeno (O) con fórmula: (CH₂O)_n. Tipos de Carbohidratos:

• Monosacáridos: son los más sencillos y no se descomponen en otros (Glucosa, Fructosa…)
• Disacáridos: están formados por la unión de dos Monosacáridos (Sacarosa, Lactosa…)
• Oligosacáridos: formados por la unión de hasta diez Monosacáridos
• Polisacáridos: formados por cadenas largas de Monosacaridos (Glucógeno, Almidón, Celulosa…)

Grupos Funcionales:

Se denomina Grupo Funcional al conjunto de átomos unidos de una determinada forma con una estructura y propiedades que caracterizan a los compuestos orgánicos que lo contienen.

Grupo	Compuestos
Alquilo: alcanos	Radicales Alquilo: -CH3 metilo -CH2-CH3 alquilo
Alquenilo: alquenos	Radicales Alquenilo: -CH=CH-CH3 1-propenilo -CH=CH2 vinilo
Alquinilo: alquinos	Radicales Alquinilo: -C≡CH etinilo -C≡C-CH3 1-propinilo
Hidroxilo: R-OH	Alcoholes: CH3–OH metanol CH3-CH2–OH etanol
Alcoxi: R-O-R’	Éteres: CH3−O−CH2−CH3 (CH3)3C-O-CH3
Carbonilo: R-(C=O)-R’	Aldehídos: R-HC=O HCHO Metanal CH3CHO Etanal Cetonas: R-(C=O)-R’ CH3-(C=O)-CH3 CH3-CH2-(C=O)-CH3
Carboxilo: R-(C=O)-OH	Ácidos Carboxílicos: HCOOH ác. fórmico CH3COOH ác. acético Anhídridos de Ácido: CH3–CO–O–CO-H CH3–CO–O–CO-CH2CH3
Acilo: R-(C=O)-O-R’	Ésteres: CH3–COO-CH3 CH3-CH2–COO-CH3
Amino: R-NH2 R-NHR’ R-NR’R» RR’C=N-R»	Aminas: CH3–NH2CH3–NH-CH3(CH3)3–N Iminas: CH3(CH2)5-HC=NH2 (CH3CH2)C=N-CH3
Amino-Carbonilo R-(C=O)-NR’HR-(C=O)-NR’R»	Amidas: CH3–CO-NH2 CH3-CH2–CO-NH2 Imidas: CH3(CO)NH(CO)CH3
Nitro: R-NO2	Nitrocompuestos: CH3-NO2 CH3-CH2-CH2-NO2
Nitrilo: R-C≡N R-N≡C	Nitrilos o Cianuros: H-C≡N Isocianuros: CH3-CH2-N≡C

Reacciones Químicas Orgánicas:
Veamos a continuación algunos ejemplos de las principales reacciones orgánicas:

• Reacciones de Adición: en ellas una molécula se añade al enlace doble o triple de otra por ejemplo CH₂=CH₂+ H-Br → CH₃-CH₂-Br o también CH₂=CH₂+ Cl₂ → CH₂Cl–CH₂Cl. Tipos:
  • Adición Electrófila: el reactivo se añade a un doble o triple enlace poco polarizado: la parte positiva del reactivo se adiciona al carbono más hidrogenado
  • Nucleófila: se da en dobles enlaces fuertemente polarizados, como en el enlace C=O
  • Radicálica: es poco frecuente. Se produce en presencia de peróxidos (antiMarkownikoff)
• Reacciones de Eliminación: se producen formando enlaces múltiples. Ejemplos:
  • Deshidrohalogenación: R-CH₂-CH₂-X → R-CH=CH₂+ H-X
  • Deshidratación de alcoholes: CH₃–CH₂OH  → CH₂=CH₂+ H₂O

• Reacciones de Sustitución o Desplazamiento: en ella se sustituye un átomo o grupo de átomos de una molécula por otro átomo o grupo (R-X + B-Y → R-Y + B-X). Tipos:
  • Radicalaria: es una reacción de sustitución que involucra radicales libres como un intermediario de reacción
  • Sustitución Electrófila: un átomo, unido a un sistema aromático es sustituido por un grupo electrófilo.
  • Sustitución Nucleófila
  • Oxidación de alquenos: Los alquenos se oxidan con formando dialcoholes
  • Ozonolisis. reacción específica del doble enlace que consiste en su ruptura partiendo la cadena en dos y formando ácidos carboxílicos o cetonas
  • Oxidación de alcoholes: Los alcoholes se oxidan por acción del KMnO₄ o del K₂Cr₂O₇ a aldehídos o cetonas dependiendo de si se trata de un alcohol primario o secundario, respectivamente.
• Redox: cambia el estado de oxidación del carbono. Tipos:
  • Oxidación y reducción de aldehídos y cetonas: Los aldehídos son sustancias muy frágiles  y reductoras y se oxidan con facilidad a ácidos. En cambio, las cetonas sufren reacciones de reducción similares a los aldehídos, pero se resisten a ser oxidadas
  • Combustión: es un caso especial dentro de las reacciones redox. En ellas, el compuesto se quema para formar CO₂ y H₂O y liberándose gran cantidad de energía
• Transposición: proceden con reorganización de la secuencia de los átomos en la molécula y conducen a una nueva estructura.
• Condensación:Se elimina una molécula pequeña generalmente H₂O entre dos o más moléculas mayores.
• Esterificación (hidrólisis ácida): se produce entre ácidos carboxílicos cuando reaccionan con alcoholes. Se forman ésteres y se desprende una  molécula de agua. Se trata de una reacción reversible. R–COOH + R’–OH  Á  R–CO–O–R’ + H₂O
• Saponificación: se produce entre ácidos carboxílicos cuando reaccionan con aminas primarias o secundarias. Se forman amidas y se desprende una molécula de agua. Una reacción muy conocida de este tipo es la que une los aminoácidos para formar péptidos. R–COOH+R’–NH–R’’ Þ R–CO–NR’R’ +H₂O