Los compuestos químicos son sustancias formadas por dos o más elementos interrelacionados entre sí, que dan origen a una sustancia enteramente nueva y diferente. De acuerdo al tipo de átomos que integran estos compuestos, puede hablarse de compuestos orgánicos e inorgánicos. Por ejemplo: glucosa, etanol, amoníaco, ácido sulfúrico.
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Compuestos orgánicos
Los compuestos orgánicos contienen principalmente átomos de carbono combinados con elementos como hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre. Estos compuestos tienen enlaces covalentes entre átomos no metálicos y son de gran diversidad.
La mayoría de los compuestos orgánicos deriva de un grupo de compuestos conocidos como hidrocarburos, que se llaman así porque están formados solo por hidrógeno y carbono. Ejemplos de hidrocarburos son: el metano (CH4), propano (C3H8) y Acetileno (C2H2).
La química de los compuestos orgánicos está determinada en gran parte por los grupos funcionales, que constan de uno o varios átomos enlazados en forma específica. Las propiedades químicas de estas moléculas se pueden predecir según la reactividad de los grupos funcionales. Los principales compuestos orgánicos son: alcoholes, éteres, aldehídos y cetonas, ácidos carboxílicos, ésteres y aminas.
- Los alcoholes. Tienen el grupo funcional hidroxilo —OH. Por ejemplo: el metanol (CH3OH) y el etanol (C2H6O).
- Los éteres. Contienen la unión R—O—R’, donde R y R’ son hidrocarburos. Por ejemplo: el éter dietílico (C2H5OC2H5), que se utiliza como disolvente de grasas.
- Los aldehídos y cetonas. Tienen el grupo funcional carbonilo, —CO—. En un aldehído hay, por lo menos, un átomo de hidrógeno unido al carbono del grupo carbonilo. Por ejemplo: el formol (CH2O). En una cetona, el átomo de carbono del grupo carbonilo está unido a dos grupos hidrocarbonados. Por ejemplo: la propanona (C3H6O).
- Los ácidos carboxílicos. Son ácidos que contienen el grupo carboxilo, —COOH. Por ejemplo: el ácido metanoico, también llamado ácido fórmico (HCOOH), que es el ácido presente en el veneno que inyectan las hormigas, y el ácido etanoico, también llamado ácido acético (CH3COOH), que es el componente principal del vinagre.
- Los ésteres. Tienen la fórmula general R’—COO—R, donde R’ puede ser H o un grupo derivado de un hidrocarburo, y R es un grupo derivado de un hidrocarburo. Los ésteres se utilizan en la manufactura de perfumes y como agentes saborizantes. El aroma de las frutas se debe principalmente a los ésteres que contienen. Por ejemplo, los plátanos contienen acetato de 3-metilbutilo [CH3COOCH2CH2CH(CH3)2]; las naranjas contienen acetato de octilo (CH3COOCHCH3C6H13) y las manzanas contienen butirato de metilo (CH3CH2CH2COOCH3).
- Las aminas. Son bases orgánicas que tienen la fórmula general R3N, donde R puede ser H o un grupo derivado de un hidrocarburo. Por ejemplo: las anilinas, que se utilizan sobre todo en la producción de colorantes.
La química orgánica estudia los compuestos del carbono. Los químicos del siglo XVIII utilizaban la palabra “orgánico” para describir las sustancias que se obtenían de seres vivientes. Estos químicos creían que solo podían producir compuestos orgánicos a partir de la naturaleza. Pero esta concepción se desechó en 1828 cuando se pudo sintetizar urea, un compuesto orgánico, a partir de la reacción de dos compuestos inorgánicos. En la actualidad se conocen más de 20 millones de compuestos orgánicos sintéticos y naturales. Este número es mucho mayor que los aproximadamente 100000 compuestos inorgánicos que se conocen.
Compuestos inorgánicos
Los compuestos inorgánicos no suelen contener átomos de carbono, ni enlaces hidrógeno-carbono (típicos de los hidrocarburos). Por conveniencia se consideran compuestos inorgánicos algunos compuestos que contienen carbono, como monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), disulfuro de carbono (CS2), compuestos que contienen el grupo cianuro (CN–), así como los grupos carbonato (CO32-) y bicarbonato (HCO3–).
Los átomos de los compuestos inorgánicos se pueden vincular mediante enlaces iónicos (átomo metálico y no metálico) o covalentes. Estas sustancias pueden contener múltiples elementos de cualquier proveniencia de la tabla periódica.
Los compuestos inorgánicos se dividen en cuatro categorías: compuestos iónicos, compuestos moleculares, ácidos y bases e hidratos.
- Compuestos iónicos. Están formados por iones positivos (cationes) y iones negativos (aniones). Los compuestos iónicos son buenos conductores eléctricos cuando están disueltos en agua. Por ejemplo: cloruro de sodio (NaCl), yoduro de zinc (ZnI2) y cianuro de potasio (KCN).
- Compuestos moleculares. Están formados por elementos no metálicos. Muchos compuestos moleculares son compuestos binarios: están formados por dos átomos. Por ejemplo: carburo de silicio (SiC) y bromuro de hidrógeno (HBr).
- Hidratos. Son compuestos que tienen un número específico de moléculas de agua unidas a ellos. Por ejemplo, en su estado normal, cada unidad de sulfato de cobre (II) tiene cinco moléculas de agua asociadas a él. El nombre de este compuesto es sulfato de cobre (II) pentahidratado, y su fórmula se escribe como CuSO4 5H2O. Cuando las moléculas de agua son eliminadas, el compuesto resultante es CuSO4, que suele llamarse sulfato de cobre (II) anhidro; la palabra “anhidro” significa que el compuesto ya no tiene moléculas de agua unidas a él. Otros ejemplos de hidratos son el cloruro de bario dihidratado (BaCl2 · 2H2O) y el nitrato de estroncio tetrahidratado (Sr(NO3)2 · 4H2O).
- Ácidos y bases. Un ácido se describe como una sustancia que libera iones hidrógeno (H+) cuando se disuelve en agua. Por ejemplo: ácido clorhídrico (HCl), ácido fosfórico (H3PO4) y ácido sulfúrico (H2SO4). Una base se describe como una sustancia que libera iones hidróxido (OH–) cuando está disuelta en agua. Por ejemplo: hidróxido de sodio (NaOH), hidróxido de potasio (KOH) e hidróxido de bario [Ba(OH2)].
Ejemplos de compuestos orgánicos
- Metanol (CH3OH). Conocido como alcohol de madera o metílico, es el alcohol más simple que existe.
- Propanona (C3H6O). La acetona de uso solvente común, inflamable y transparente, de olor característico.
- Acetileno (C2H2). Llamado también etino, es un gas alquino más ligero que el aire e incoloro, muy inflamable.
- Etanoato de etilo (CH3-COO-C2H5). También conocido como acetato de etilo o éter de vinagre, se utiliza como disolvente.
- Formol (CH2O). Empleado como preservante de materia biológica (muestras, cadáveres), se conoce también como metanal o formaldehído.
- Glicerina (C3H8O3). También llamada “glicerol” o “propanotriol”, es una sustancia producto intermedio de la fermentación alcohólica y del procesamiento digestivo de los lípidos.
- Glucosa (C6H12O6). Es un monosacárido o azúcar simple, que constituye la unidad básica de energía de los seres vivos.
- Etanol (C2H6O). Es el alcohol etílico, presente en las bebidas alcohólicas, fruto de la fermentación anaeróbica de azúcares con levadura.
- Isopropanol (C3H8O). El alcohol isopropílico, isómero del propanol, deviene en acetona al oxidarse.
- Ácido acetilsalicílico (C9H8O4). Es el compuesto activo de las aspirinas: analgésico, antipirético, antiinflamatorio.
- Sacarosa (C12H22O11). Es un disacárido compuesto por glucosa y fructosa. El más común de los glúcidos es el azúcar de mesa.
- Fructosa (C6H12O6). Es el azúcar de las frutas, y mantiene una relación de isomería con la glucosa.
- Celulosa (C6H10O5). Es el compuesto principal de los seres vegetales, y sirve de estructura en la pared celular vegetal.
- Nitroglicerina (C3H5N3O9). Es un potente explosivo, y se obtiene mezclando ácido nítrico concentrado, ácido sulfúrico y glicerina.
- Ácido láctico (C3H6O3). Es indispensable en procesos de energización del cuerpo humano ante bajas concentraciones de oxígeno, la producción de glucosa vía fermentación láctica.
- Benzocaína (C9H11NO2). Se utiliza como anestésico local, si bien su empleo en infantes tiene alta toxicidad como efecto secundario.
- Lidocaína (C14H22N2O). Es un anestésico, empleado profusamente en la odontología y como antiarrítmico.
- Lactosa (C12H22O11). Formada a partir de galactosa y glucosa, es el azúcar que da su carga energética a la leche de los animales.
- Cocaína (C17H21NO4). Es un potente alcaloide derivado de la planta de la coca y sintetizado para producir una droga ilegal homónima.
- Ácido ascórbico (C6H8O6). Conocido también como la importante vitamina C de los frutos cítricos.
- Ver además: Desechos orgánicos
Ejemplos de compuestos inorgánicos
- Cloruro de sodio (NaCl). Es la sal común de mesa.
- Ácido clorhídrico (HCl). Es uno de los más potentes ácidos conocidos, segregado por el estómago para digerir la comida.
- Ácido fosfórico (H3PO4). Es un ácido reactivo al agua, resistente a la oxidación, evaporación y reducción, empleado en la industria de las gaseosas.
- Ácido sulfúrico (H2SO4). Es uno de los mayores corrosivos conocidos, largamente empleado en diversos tipos de industria y se lo produce en grandes cantidades en el mundo.
- Yoduro de potasio (KI). Es una sal ampliamente utilizada en la fotografía y en el tratamiento de la radiación.
- Dicromato de potasio (K2Cr2O7). Es una sal anaranjada, altamente oxidante, capaz de provocar incendios al entrar en contacto con sustancias orgánicas.
- Cloruro de plata (AgCl). Muy usado en electroquímica y en laboratorios. Debido a su bajísima solubilidad en agua, es un sólido cristalino.
- Amoníaco (NH3). También llamado “azano” o “gas de amonio”, es un gas incoloro rico en nitrógenos, de olor particularmente repulsivo.
- Sulfato cuproso (Cu2SO4). Es una sal insoluble, empleada como desinfectante y colorante de superficies metálicas.
- Óxido de silicio (SiO2). Llamado comúnmente “sílice”, forma el cuarzo y el ópalo, y es uno de los componentes de la arena.
- Sulfato de hierro (FeSO4). También conocido como vitriolo verde, melanterita o caparrosa verde, es una sal azul-verdosa empleada como colorante y como tratamiento de ciertas anemias.
- Carbonato de Calcio (CaCO3). Largamente empleado como antiácido y en la industria del vidrio y del cemento, es una sustancia muy abundante en la naturaleza (presente en rocas, cáscaras y exoesqueletos de ciertos animales).
- Cal (CaO). Es óxido de calcio en cualquiera de sus formas, muy empleado en las mezclas de construcción como conglomerante.
- Bicarbonato de sodio (NaHCO3). Presente en los extintores de incendios o en muchos productos dietéticos y medicinales, posee un pH muy alcalino.
- Hidróxido de potasio (KOH). Es la soda potásica, empleada en la elaboración de jabones y otros solventes.
- Hidróxido de sodio (NaOH). Llamado soda cáustica o sosa cáustica, se emplea en la industria del papel, de tejidos y de detergentes y destapadores de cañerías.
- Nitrato de amonio (NH4NO3). Es un potente fertilizante agrícola.
- Silicato de cobalto (CoSiO3). Es empleado en la elaboración de pigmentos (como el azul cobalto).
- Sulfato de magnesio (MgSO4). Es la sal de Epsom o sal inglesa, al añadirle agua. Tiene múltiples usos médicos, sobre todo musculares, o como sales de baño.
- Cloruro de bario (BaCl2). Es una sal muy tóxica empleada en pigmentos, tratamientos del acero y fuegos artificiales.
Referencias
- Química. Chang R., Goldsby K. (2013). 11va edición. Editorial Mc Graw-Hill
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