Introducción a la Química Orgánica: Origen de la Vida y Estructura Molecular

Origen de la Vida: Teorías y Descubrimientos

Hipótesis sobre el Origen de la Vida

  • Oparina-Aldane (Apoyada por Stanley Miller en los años 50): Después del Big Bang, la Tierra era tan caliente y lluviosa que disolvía todos los químicos necesarios para crear los aminoácidos.
  • Panspermia: La vida llegó en asteroides y comenzó a evolucionar en la Tierra.
  • Creacionismo: La vida fue creada por un dios.

Primeros Descubrimientos en Química Orgánica

  • ¿Why the Coal?: Es el único capaz de enlazarse a sí mismo en millones de cadenas.
  • Friedrich Wöhler: Calentó cianato de potasio y obtuvo urea.
  • Jöns Jacob Berzelius: Hizo la teoría vitalista que decía que no se podía crear vida de un compuesto orgánico.

Teoría Estructural y Estructura de los Compuestos Orgánicos

  • Teoría Estructural (1858): August Kekulé y Archibald Couper desarrollaron la teoría de cómo se enlazaba el carbono a sí mismo, descubriendo que lo hacía de forma tetravalente y que los 4 enlaces eran iguales. La teoría estructural que ellos manejaron plantea que, cualquiera que fuese la complejidad de la molécula orgánica, cada átomo de carbono tiene siempre la valencia de 4. Así también, el hidrógeno y los halógenos tienen valencia de 1, el oxígeno y el azufre de 2, y el nitrógeno de 3.
  • Estructura de los Compuestos Orgánicos: C, H, O, N y otros metales.
  • Hibridación del Carbono: Movimiento de electrones apareados a orbitales vacíos.
  • Carbono forma figura tetraédrica.

Isomería: Variaciones en la Estructura Molecular

Se llaman isómeros a los compuestos que tienen fórmulas moleculares idénticas pero los átomos están ordenados de distinto modo en la molécula. Según la diferente ordenación espacial de los átomos, se clasifican en varios tipos de isomería.

Tipos de Isomería

  • Isomería estructural o de cadena: Los compuestos que se agrupan en esta isomería tienen el mismo número y tipo de átomos, pero el orden de distribución de la estructura es diferente.
  • Isomería de posición: La isomería de posición resulta cuando el grupo funcional o sustituyente, que está presente en la estructura, va variando de posición en la cadena del compuesto.
  • Isomería funcional o de grupo funcional: Aquellas moléculas que tienen la misma fórmula común, pero los átomos que participan en la estructura están arreglados en distintas formas, de tal manera que presentan distinta función química.
  • Isomería geométrica: Se produce por la falta de rotación o giro de los átomos en donde los enlaces o uniones forman estructuras rígidas y distintas.
    • (cis): Mismo lado.
    • (trans): Otro lado.

Enantiómeros y Diastereómeros

  • Polarímetro. Resolución de racematos: Separación de cada uno de los enantiómeros que forman la mezcla racémica. (Cristalización, Microbiológico, Cromatográfico).
  • Teoría Vitalista: Fuerza Vital – Indispensable para la formación de los compuestos orgánicos.»No se podían preparar compuestos orgánicos fuera del organism». Friedrich Wöhler descubrió que el cianato amónico podía transformarse por calentamiento en urea.
  • Estereoisómero: Un estereoisómero es un isómero que tiene la misma fórmula molecular y la misma secuencia de átomos enlazados (los mismos enlaces entre sus átomos), pero difieren en la orientación tridimensional de sus átomos en el espacio.
  • Diastereómero: Los diastereoisómeros son una clase de estereoisómeros que no son superponibles pero tampoco son imagen especular uno del otro, es decir, no son enantiómeros.
  • Carbono asimétrico o carbono quiral: Es un átomo de carbono que está enlazado con cuatro elementos diferentes.
  • Mezcla racémica: Es una solución que contiene cantidades iguales de dos enantiómeros y es ópticamente inactiva.

Principales Grupos Funcionales en Química Orgánica

Los grupos funcionales son átomos o grupos de átomos que le dan a una molécula orgánica sus propiedades químicas características.

Grupo FuncionalFórmula GeneralNombre del GrupoEjemplos
Ácido Carboxílico-COOHOicoÁcido acético, Ácido butírico
ÉterR-O-RR-OxiDietil éter, Metil propil éter
Ácido Sulfónico-SO3HSulfónicoÁcido metanosulfónico, Ácido bencenosulfónico
Anhidrido-CO-O-CO-AnhidridoAnhidrido acético, Anhidrido benzoico
Éster-R-COOR-ROatoAcetato de metilo, Benzoato de etilo
Haluros de AciloR-CO-XOiloCloruro de acetilo, Bromuro de benzoílo
AmidaR-CO-NH2AmidaAcetamida, Benzamida
NitriloR-CNNitriloAcetonitrilo, Benzonitrilo
AldehídoR-CHOAlFormaldehído, Acetaldehído
CetonaR-CO-ROnaAcetona, Butanona
AlcoholR-OHOlMetanol, Etanol
AminaR-NH2AminaMetilamina, Etilamina

Tabla Comparativa: Propiedades de Compuestos Orgánicos e Inorgánicos

CaracterísticasCompuestos OrgánicosCompuestos Inorgánicos
Estado FísicoLíquido, GasMayoría Sólidos
SolubilidadSolubles en Solventes OrgánicosSolubles en Agua
Punto de FusiónBajos (160°C)Altos (801°C)
Punto de EbulliciónBajosNo ebullen, Altos
CombustibilidadArden FácilmenteNo Combustibles
IsomeríaFenómeno ComúnRaro
Conductividad EléctricaNo ConducenSí Conducen
Pesos MolecularesElevadosBajos

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