Propriedades do Átomo de Carbono

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1SUMMER CAMP
CIENCIAS: QUÍMICA
QUÍMICA ORGÁNICA: 
PROPIEDADES DEL ÁTOMO
 DE CARBONO
SEMANA 7B
La química orgánica estudia a los compuestos que contienen 
carbono (conjuntamente con otros elementos como H, O, N 
conocidos como elementos organógenos), excepto: CO, CO2, 
CS2, CN, H2CO3 y CO2–
3 .
CARACTERÍSTICAS
Al comienzo del siglo diecinueve los científicos creían que los 
organismos vivos (vegetales y animales) contenían una fuerza 
vital (BERZELIUS) que penetraba todas las partes y sustancias 
del organismo.
Los compuestos inorgánicos sólo podían ser obtenidos a 
partir de los minerales; este punto de vista fue desacreditado 
gradualmente a medida que un número mayor de mayor de 
COMPUESTOS ORGÁNICOS eran sintetizados a partir de 
MATERIALES INORGÁNICOS.
En 1828 el alemán FRIEDRICH WOHLER al intentar preparar 
cianato de amonio logró obtener la ÚREA, un compuesto 
típicamente orgánico, producto del metabolismo animal.
NH4CNO
(Cianato de 
amonio)
 ( ÚREA )
(CARBODIAMIDA)
CO(NH2)2
calor
• Elementos Organógenos: C, H, O,N
• Elementos Biogenésicos: S, P, Ca, Mg, Fe, K, Na, etc.
DIFERENCIAS ENTRE COMPUESTOS
ORGÁNICOS É INORGÁNICOS
1. COMPUESTOS ORGÁNICOS
• Formados por enlaces covalentes.
• Insolubles en agua, pero solubles en solventes Orgánicos.
• Se descomponen a temperaturas bajas (termolábiles) 
por debajo de los 300°C.
• Formados por poco elementos (C; H; O; N)
• De reacciones lentas.
• Presentan isomería.
• No se ionizan, por lo tanto no conducen la electricidad. 
• Arden con facilidad (combustibles).
• Tienen puntos de fusión y ebullición bajos.
• Se conocen más de 5 millones.
2. COMPUESTOS INORGÁNICOS
• Formados por enlaces iónicos.
• Soluble en agua
• Resisten elevadas temperaturas (termoestables) por 
encima de los 700°C.
• Formados por un elevado número de elementos.
• De reacciones rápidas.
• No presentan isomería.
• Se ionizan en el agua, conducen la electricidad.
• No arden, no son combustibles
• Tienen puntos de fusión y ebullición altos
• Se conocen cerca de 200000 compuestos
PROPIEDADES DEL ÁTOMO DE CARBONO
Físicas:
Naturales: cristalino
Diamante: es la sustancia más dura y en el que se presenta 
solamente los enlaces covalentes, cristaliza en el SISTEMA 
CÚBICO (OCTAEDRO) presenta alta densidad y es mal conductor 
de la corriente eléctrica.
Grafito: presenta estructura cristalina definida (HEXAGONAL). 
Es negro, opaco, blando y menos denso que el diamante; 
es un buen conductor de la corriente eléctrica, se usa para 
fabricar lápices, electrodos, y crisoles. Se les llama también 
PLOMBAGINA.
Existe un alótropo del carbono encontrado en el año 1985 por un 
equipo de científicos de la Universidad RICE de Houston, Texas 
llamado FULLERENO debido a que los arreglos de los átomos de 
carbono – 60 se parecen a las estructuras del domo geodésico, 
diseñadas por el arquitecto estadounidense Buckminster Fuller. 
También se llama Buckybolas.
Naturales amorfo:
→ ANTRACITA → LIGNITO → HULLA → TURBA
en ese orden disminuye el % de carbono, la antigüedad, el poder 
de combustión. Y la profundidad donde se encuentra.
Artificiales:
carbón vegetal → carbón animal → negro de humo (hollín) → 
coque → carbón activado.
 DESARROLLO DEL TEMA
2SUMMER CAMP SEMANA 7B
QUÍMICA ORGÁNICA: PROPIEDADES DEL ÁTOMO DE CARBONO
SUMMER CAMP
Químicas:
1. COVALENTE: el carbono comparte sus electrones con otros 
átomos.
H
H HC
H
H
H O HC
H
2. TETRAVALENTE: el carbono comparte sus 4 electrones 
de valencia con otros átomos formando enlaces Covalentes 
que pueden ser
C C C C C CC
 Los enlaces simples forman enlaces sigma; mientras que 
los enlaces dobles y triples forman enlaces pi.
 Fuerza del enlace: sigma > pi
3. AUTOSATURACIÓN: los átomos de carbono pueden unirse 
consigo mismo mediante enlaces covalentes para formar 
cadenas carbonadas (esta propiedad explica la abundancia 
de tantos compuestos).
 Estas cadenas pueden ser:
• Abiertas: Lineales
C C C C C CC
• Ramificadas:
C C C C CC
C C
• Cerradas: Homocíclicas: la cadena presenta todos sus 
vértices carbono
C
C
CC
C
• Heterocíclicas: La cadena presenta al menos un vértice 
un elemento diferente de carbono.
O
C
CC
C
4. Hibridación: Consiste en el reacomodo de los orbitales 
puros provocados por una excitación energética externa 
de baja intensidad formándose nuevos orbitales de igual 
energía a los que se llama orbitales híbridos.
 Se pueden formar orbitales híbridos entre los orbitales puros: 
s y p, dando lugar a los orbitales híbridos: sp, sp2 y sp3. 
Entonces:
• En un enlace simple: 4 regiones alrededor del carbono 
central: hibridación sp3 ⋅ tetraédrico
• En un enlace doble: 3 regiones alrededor del átomo 
central: hibridación: sp2 ⋅ trigonal
• En un enlace triple: 2 regiones alrededor del átomo 
central: hibridación: sp ⋅ digonal o lineal
LA QUÍMICA DEL CARBONO
Propiedades del átomo de carbono
El carbono posee cuatro electrones en su capa externa y 
puede lograr la estructura de gas noble uniéndose a otros 
carbonos mediante enlaces....
Sencillos
C C C C
CH3 – CH3
Dobles
C C C C
CH2 = CH2
Triples
C C C C
CH = CH
TIPOS DE CARBONOS
• Carbono Primario: cuando el carbono se une por enlace 
covalente a un átomo de carbono. Se le reconoce como 
( – CH3) en una cadena ramificada y formada por enlaces 
simples.
• Carbono Secundario: cuando el carbono se une por enlace 
covalente a dos átomos de carbono. Se le reconoce como 
( – CH2 – )
• Carbono Terciario: cuando el carbono se une por enlace 
covalente a tres átomos de carbono. Se le reconoce como 
( CH ).
• Carbono Cuaternario: cuando el carbono se une por 
enlaces covalente a cuatro átomos de carbono. Se le 
reconoce como (– C –)
 También se puede considerar los tipos de hidrógenos; 
por ejemplo, en un carbono primario existen 3 hidrógenos 
primarios; en un carbono secundario, se encuentran dos 
hidrógenos secundarios y en un carbono terciario, se 
encuentra sólo un hidrógeno terciario.
TIPOS DE FÓRMULAS
• Fórmula Global o General: se representa en forma abreviada 
mediante subíndices el número de átomos de cada elemento 
que forma el compuesto orgánico.
33SUMMER CAMP SEMANA 7B
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SUMMER CAMP
 Ejemplo:
• C5H12
• C6H12O6
• C2H5OH
• C20H40
• Fórmula Desarrollada: se expresa mediante enlaces 
covalentes la unión de cada átomo de carbono con otros 
átomos.
 Ejemplo: Si la fórmula global es C5H12, entonces:
 H H H H H
 
H – C – C – C – C – C – H
 
 H H H H H
• Fórmula Semidesarrollada: se expresa a los hidrógenos 
unidos al átomo de carbono y sólo se señala el enlace entre 
carbono – carbono.
 Ejemplo: Si la fórmula global es C5H12, entonces:
CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3
• Fórmula Condensada: se omiten los enlaces.
 Ejemplo: Si la fórmula global es C5H12, entonces:
CH3CH2CH2CH2CH3
• Fórmula Lineal (topológica): sólo muestran el esqueleto 
del carbono, cada c es un extremo de segmento; no se 
escriben los hidrógenos unidos al carbono; sólo se escriben 
los átomos de otros elementos y los H unidos a ellos.
 Ejemplo: Si la fórmula global es C5H12, entonces:
BLOQUE A
A continuación, indicarás (V) si es verdadero o (F) si es falso a las siguientes proposiciones sobre el carbono y sus propiedades:
1. El primer compuesto orgánico sintetizado que derrumbó la teoría de la fuerza vital, fue el amoniaco. ................ ( )
2. Todos los compuestos que contienen carbono son orgánicos. ................ ( )
3. La química orgánica estudia a todos los compuestos del carbono. ................ ( )
4. El CCl4 no es un combustible. ................ ( )
5. El número total de compuestos inorgánicos es mucho mayor al número total de compuestos orgánicos ................ ( )
6. El carbono tetraédrico se puede enlazar como: enlace simple, enlace doble, enlace triple y enlace cuádruple ................ ( )
7. La geometría de la molécula del etano puede explicarse por la hibridación.Estos orbitales sp2 – sp2 forman ................ ( )
 los enlaces entre dos átomos de carbono.
8. El diamante es la sustancia natural más pura. ................ ( )
9. Por destilación destructiva del carbono mineral se puede obtener coque y alquitrán ................ ( )
10. El carbono amorfo que contiene bajo % de carbono el más joven según su formación geológica, es la antracita. ................ ( )
11. El hollín se obtiene de la quema de huesos. ................ ( )
12. El diamante es más denso que el grafito y mal conductor de la corriente eléctrica. ................ ( )
13. El grafito es un excelente conductor de la corriente eléctrica. ................ ( )
14. Diamante, grafito y fullerenos son formas alotrópicas de carbono. ................ ( )
15. A la Turba se le conoce como el carbón joven, es muy buen abono y poco útil como combustible (aprox. 59% ................ ( )
 de carbono puro)
16. Al coque se le conoce con el nombre de negro de humo y se obtiene de la combustión incompleta. ................ ( )
17. La hibridación explica la tetravalencia del carbono y se requiere de una excitación del átomo de carbono. ................ ( )
18. La concatenación es la capacidad del carbono de formar cadenas lineales y anilladas e inclusive ramificadas. ................ ( )
19. Los siguientes carbonos: hulla, lignito, antracita y coque son carbonos naturales amorfos. ................ ( )
20. Para varios isómeros de cadena se cumple que generalmente el que posee menor punto de ebullición es el ................ ( )
 más ramificado.
BLOQUE B
A continuación coloca entre paréntesis si el carbono es natural cristalino (CNC), amorfo (CNA) o artificial (CA)
• Hulla ( ) • Coque ( )
• Negro de humo ( ) • Lignito ( )
• Grafito ( ) • Nanotubo ( )
• Antracita ( ) • Carbón activado ( )
• Fullereno ( ) • Diamante ( )
EJERCICIOS DE APLICACIÓN
4SUMMER CAMP SEMANA 7B
QUÍMICA ORGÁNICA: PROPIEDADES DEL ÁTOMO DE CARBONO
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BLOQUE C
Contesta las siguientes preguntas:
1. ¿Cuál no es una característica general de los compuestos 
orgánicos?
UNALM 2017-1
I. Predomina el enlace covalente.
II. Se disocia en iones.
III. Se forman con poco elementos.
IV. Son malos conductores de la corriente.
V. El carbono se encuentra hibridizado.
A) Solo II B) II y V C) I y II
D) IV y V E) Solo IV
2. ¿ Cuál es la geometría molecular del compuesto siguiente: 
C2H2?
A) Tetraédrico 
B) Piramidal
C) Lineal 
D) Trigonal planar
E) Angular
3. En la siguiente molécula:
HCOCH2CH2CHBrCOOH
 ¿Cuántos enlaces sigma y pi hay respectivamente?
A) 13 y 2 B) 14 y 2 C) 15 y 2
D) 15 y 3 E) 15 y 4
4. En la siguiente formula hay:
(CH3)3 CCH(CH3) CH2CH2CH(CH2CH3)CH(CH2CH3)2
UNMSM 2016-2 
A) 5 carbonos secundarios
B) 4 carbonos terciarios
C) 8 carbonos primarios
D) 2 carbonos cuaternarios
E) 6 carbonos secundarios
5. En la formula del siguiente compuesto:
CH3CH2CH2CH2COCOOH
 hay:
UNALM 2015-2
A) 17 enlaces sigma
B) 3 carbonos sp2
C) 5 carbonos sp3
D) 18 enlaces sigma
E) 3 átomos con hibridación sp2
6. Señale la secuencia de verdadero (V) o falso (F) respecto 
a las siguientes proposiciones:
UNALM 2014-2
( ) Un enlace triple está conformado por un enlace sigma 
y dos enlaces pi.
( ) El enlace sigma es más fuerte que el enlace pi.
( ) El enlace pi es más reactivo que el enlace sigma.
( ) Todo enlace simple es sigma.
A) VVVV B) VFFV C) FVVF
D) VVFV E) FFVF
7. En la siguiente fórmula:
 CH2 = CH – CH2 – CH3
 Indique la hibridación que forman los carbonos del enlace 
doble. 
UNALM 2015 -1
A) sp – sp B) sp2 – sp C) sp2 – sp2
D) sp3 – sp E) sp2 – sp3
8. En la molécula:
CH2 = C = C = CH – CH2 – CH2 – CH3
 ¿Cuántos carbonos con hibridación sp3 y sp respectivamente 
posee el compuesto?
A) 2 y 4 B) 3 y 3 C) 3 y 2
D) 4 y 1 E) 2 y 5
9. De las proposiciones:
UNALM 2017-1
I. El negro de humo es un carbón artificial que se obtiene 
de la combustión del gas natural.
II. En todos los compuestos químicos el carbono posee 
valencia igual a cuatro.
III. El grafito es una variedad alotrópica del carbono.
 Son correctas:
A) I, II B) II, III C) I, III
D) I, II, III E) Solo III
10. Es un sólido en el que cada átomo de carbono tiene 
hibridación sp3, no se disuelve en solventes polares, tiene 
elevado punto de fusión y una extremada dureza, es un 
buen conductor del calor y no conduce la electricidad. Nos 
referimos al:
UNALM 2018-1
A) Diamante B) Grafito C) Fullereno
D) Nanotubos E) Turba