EL ÁTOMO DE CARBONO - Propiedades físicas y químicas
Summary
TLDREste video ofrece una visión detallada del átomo de carbono, un elemento fundamental para la vida y la química orgánica. Se destaca su ubicación en el grupo 14 de la tabla periódica y su capacidad de formar enlaces covalentes con otros elementos. El carbono, con su estructura tetravalente, es esencial en la formación de una amplia variedad de compuestos, desde alimentos hasta medicamentos. Se exploran las diferentes formas en que se presenta el carbono, incluyendo su existencia en formas cristalinas como el diamante y el grafito, así como en formas amorfas como el carbón térmico y el carbón vegetal. Además, se mencionan las propiedades químicas del carbono, como su valencia, su capacidad para formar cadenas carbonadas y su hibridación, que le permite formar enlaces simples, dobles y triples. Finalmente, se clasifican los carbonos en primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios, dependiendo de la cantidad de átomos de carbono adyacentes.
Takeaways
- 🌟 El átomo de carbono es crucial para la vida en la Tierra y tiene una rama de química dedicada a él, la química orgánica o química del carbono.
- 🔬 El carbono está en el grupo 14 de la tabla periódica y tiene 4 electrones de valencia, lo que le permite formar enlaces con otros elementos.
- 💎 El carbono se encuentra en dos formas principales: cristalina (como el diamante y el grafito) y amorfa (como el carbón térmico y el carbón vegetal).
- ⚽ El fullereno, como el C60, es una forma de carbono compuesto de 60 átomos que se asemeja a un balón de fútbol y se utiliza en lubricantes y nanotubos.
- 🔥 El carbón térmico y el carbón vegetal son formas amorfas de carbono utilizadas como combustibles por su alta capacidad calorífica.
- 🔋 El grafito es una forma cristalina de carbono que, aunque no tan duro como el diamante, es un buen conductor de electricidad.
- 🧬 El carbono forma la base de muchos compuestos orgánicos, incluyendo alimentos, combustibles, textiles, plásticos, colorantes, medicamentos y explosivos.
- 📊 El número atómico del carbono es 6, lo que indica que tiene 6 protones en su núcleo y 6 electrones alrededor.
- 🔗 El carbono tiene una electronegatividad de 2.5, lo que le permite formar enlaces covalentes con facilidad con otros elementos.
- 🔄 La propiedad de auto saturación del carbono, su capacidad de enlazarse consigo mismo, es la razón de la abundancia de compuestos orgánicos.
- 🤔 La hibridación del carbono, el proceso por el cual los orbitales 2s y 2p se mezclan para formar orbitales híbridos, explica su capacidad para formar hasta cuatro enlaces.
Q & A
¿Por qué es el átomo de carbono tan importante para la vida en la Tierra?
-El átomo de carbono es crucial para la vida en la Tierra porque es uno de los constituyentes fundamentales de los compuestos orgánicos, que son esenciales para la mayoría de los procesos biológicos y la química orgánica.
¿En qué grupo de la tabla periódica se encuentra el átomo de carbono?
-El átomo de carbono está ubicado en el grupo 14 de la tabla periódica, también conocido como el grupo 4a.
¿Cuántos electrones de valencia tiene el átomo de carbono?
-El átomo de carbono tiene 4 electrones de valencia.
¿Cómo se relaciona la estructura del diamante con la dureza de este mineral?
-El diamante es el mineral más duro de la naturaleza debido a su estructura rígida tridimensional en la que cada átomo de carbono está vinculado a otros cuatro átomos de carbono mediante enlaces covalentes.
¿Qué propiedad hace que el grafito sea un buen conductor de electricidad?
-El grafito es un buen conductor de electricidad debido a su estructura en la que los átomos de carbono están unidos a otros tres átomos de carbono mediante enlaces covalentes, formando anillos hexagonales dispuestos en capas.
¿Cuál es la principal diferencia entre el fullereno y las otras formas de carbono?
-El fullereno se diferencia de otras formas de carbono en que está compuesto por una gran cantidad de átomos de carbono que forman una estructura esférica similar a un balón de fútbol, con enlaces simples y dobles entre los átomos de carbono.
¿Cómo se relaciona la estructura amorfa del carbón con su uso como combustible?
-La estructura amorfa del carbón térmico y el carbón vegetal, donde los átomos de carbono no tienen un orden definido de posición, les confiere una alta capacidad calorífica, haciéndolos adecuados como combustibles.
¿Por qué el carbono es un elemento tetravalente?
-El carbono es un elemento tetravalente porque tiene 4 electrones de valencia, que puede compartir, transferir o recibir para formar enlaces covalentes y alcanzar una configuración estable similar a la de un gas noble.
¿Cómo se define la electronegatividad en la química y cómo afecta al átomo de carbono?
-La electronegatividad se define como la capacidad que tiene un átomo para atraer electrones hacia él. En el caso del carbono, una electronegatividad intermedia de 2.5 en la escala de Pauling le permite formar enlaces covalentes con facilidad con otros elementos.
¿Cuáles son los tres isótopos principales del carbono y cómo se diferencian entre sí?
-Los tres isótopos principales del carbono son el carbono 12, el carbono 13 y el carbono 14. Se diferencian entre sí por su masa atómica, que varía debido a la cantidad diferente de neutrones en su núcleo.
¿Qué es la hibridación en química y cómo está relacionada con la capacidad del carbono para formar enlaces?
-La hibridación en química se refiere a la mezcla de orbitales atómicos para formar nuevos orbitales híbridos con propiedades intermedias. En el caso del carbono, la hibridación permite que los dos electrones de la capa 2s y los dos de la capa 2p formen cuatro orbitales sp3, capaces de formar los cuatro enlaces típicos del carbono.
¿Cómo se clasifican los carbonos en una cadena de carbono en términos de primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios?
-Los carbonos en una cadena de carbono se clasifican según el número de átomos de carbono vecinos que están unidos a él. Un carbono primario tiene un solo átomo de carbono vecino, un carbono secundario tiene dos, un carbono terciario tiene tres y un carbono cuaternario tiene cuatro átomos de carbono vecinos.
Outlines
🌟 Introducción al átomo de carbono y su importancia
Este primer párrafo introduce al átomo de carbono, destacando su importancia en la vida terrestre y su presencia en la química orgánica. Se menciona que el carbono está en el grupo 14 de la tabla periódica y tiene 4 electrones de valencia. Se exploran las diversas formas en que el carbono puede encontrarse en la naturaleza, como diamante, grafito, fullereno, carbón térmico, carbón vegetal y carbón coke, cada uno con sus propiedades y aplicaciones específicas.
🔬 Propiedades químicas y físicas del carbono
Este párrafo profundiza en las características químicas y físicas del carbono, incluyendo su ubicación en la tabla periódica, su número atómico, su masa atómica y neutrones. Se discuten las propiedades del carbono como su electro negatividad, su capacidad para formar enlaces covalentes y su tendencia a cumplir la regla del octeto. Además, se describen las propiedades de su estructura electrónica y cómo estos factores influyen en su capacidad para formar una amplia variedad de compuestos orgánicos.
🔗 Enlaces y cadenas de carbono
Este segmento se enfoca en las diferentes formas en que el carbono puede unirse a sí mismo y a otros elementos, formando enlaces simples, dobles y triples. Se exploran las cadenas carbonadas saturadas y insaturadas, así como las diferencias entre ellas. Además, se introduce el concepto de hibridación en el átomo de carbono, explicando cómo esto permite a los carbonos formar los cuatro enlaces que son característicos de su valencia.
📚 Clasificación de los carbonos en cadenas orgánicas
El último párrafo aborda la clasificación de los carbonos dentro de las cadenas orgánicas, distinguiendo entre carbono primario, secundario, terciario y cuaternario. Esta clasificación se basa en el número de átomos de carbono vecinos que están unidos a cada átomo de carbono en particular. Se proporcionan ejemplos para ilustrar cómo se identifica el tipo de cada carbono en una cadena orgánica.
Mindmap
Keywords
💡Átomo de carbono
💡Química orgánica
💡Grupo 14 de la tabla periódica
💡Electrones de valencia
💡Diamante y grafito
💡Fullereno
💡Carbón térmico y carbón vegetal
💡Isótopos del carbono
💡Electro negatividad
💡Hibridación
💡Cadenas carbonadas
Highlights
El átomo de carbono es crucial para la vida terrestre y tiene una rama de la química exclusiva llamada química orgánica.
El carbono está en el grupo 14 de la tabla periódica y tiene 4 electrones de valencia.
El carbono se encuentra en dos niveles de energía y tiene una órbita de valencia en la segunda capa.
El símbolo del átomo de carbono es 'C' y es un componente fundamental en alimentos, combustibles, textiles, plásticos, medicamentos y explosivos.
El carbono representa aproximadamente el 0.032% de la corteza terrestre.
Existen dos formas de carbono: cristalina (como el diamante) y amorfa (como el carbón vegetal).
El diamante es la forma cristalina más dura del carbono, con una estructura rígida tridimensional.
El grafito es una forma de carbono que, aunque no tan duro como el diamante, es un buen conductor de electricidad.
Los fullerenos son compuestos de múltiples átomos de carbono que forman una estructura similar a un balón de fútbol.
El carbón térmico y el carbón coke tienen usos específicos en la industria, como combustible y en la fabricación del acero.
El carbono 14 es un isótopo conocido por su uso en la datación de fósiles.
El carbono tiene una valencia de 4, formando enlaces covalentes simples, dobles y triples para completar su octeto.
La propiedad de auto saturación del carbono permite la formación de cadenas carbonadas de diferentes longitudes.
La hibridación del carbono es un concepto clave para explicar su capacidad de formar cuatro enlaces.
Los carbonos en cadenas se clasifican como primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios según la cantidad de átomos de carbono vecinos.
La electro negatividad del carbono es de 2.55, lo que le permite formar enlaces covalentes con facilidad con otros elementos.
El carbono tiene una configuración electrónica de 1s^2 2s^2 2p^2 y una estructura de Lewis que refleja sus 4 electrones de valencia.
Los compuestos orgánicos son más abundantes que los inorgánicos debido a la capacidad del carbono de formar múltiples enlaces covalentes.
Transcripts
cordial saludo en este vídeo
estudiaremos el átomo de carbono quien
les habla el profesor ramón martínez
hernández
el átomo de carbono el átomo de carbón
es tan importante para la vida de la
tierra que hasta tiene una rama de la
química exclusiva para él llamada la
química orgánica o química del carbono
en otro vídeo de este canal hablo sobre
esta rama de la química te invito a que
te suscribas el átomo de carbono está
ubicado en el grupo 14 de la tabla
periódica también conocido como el grupo
4a y en el período 2 por estar ubicado
en el grupo 14 el átomo de carbono tiene
4 electrones de valencia y por estar
ubicado en el período 2 él debe tener
dos niveles de energía y órbitas
ocupadas la órbita de valencia es la
segunda donde están ubicados los cuatro
electrones de valencia el átomo de
carbono su símbolo es la c mayúscula el
átomo de carbono es uno de los
constituyentes más importantes de muchos
productos y útiles para el hombre tales
como alimentos
combustibles textiles plásticos
colorantes medicamentos y explosivos
el átomo de carbono constituye
aproximadamente el 0 0 32% de la corteza
terrestre el átomo de carbono existe en
dos formas una forma cristalina y una
forma amorfa
en la forma cristalina los átomos de
carbono están dispuestos en un orden
definido tenemos por ejemplo el diamante
el diamante es la forma cristalina más
dura del carbono en el diamante cada
átomo de carbono está vinculado a otros
cuatro átomos de carbono mediante
enlaces covalentes formando una
estructura rígida tridimensional como la
vemos aquí esto le da la dureza al
diamante que es conocido como el mineral
más duro de la naturaleza el grafito en
el grafito cada átomo de carbono está
unido a otros tres átomos de carbono
mediante enlaces covalentes resultando
en anillos hexagonales que están a la
vez dispuestos en capas uno encima de
los otros debido a su estructura el
grafito no es tan duro como el diamante
pero sí es un buen conductor de la
electricidad
a diferencia del diamante
ahora nos encontramos con el fullereno
este compuesto que vemos aquí
químicamente se forma mediante la
combinación de una gran cantidad de
átomos de carbono
el primero es identificado fue el ce 60
es decir el formado por 60 átomos de
carbono la forma de un foyer en o se
asemeja a un balón de fútbol por eso
algunas veces también son conocidos como
el fútbol en o en el fullereno todos los
átomos de carbono son equivalentes y
están conectados por enlaces simples y
por enlaces dobles
el fullereno se usa como lubricante y
para hacer nanotubos que son utilizados
como condensadores en la electrónica y
como catalizadores de las reacciones
químicas vamos ahora para la forma
amorfa los átomos de carbono no tienen
un orden definido de posición
encontramos por ejemplo el carbón
térmico o carbón mineral que se extrae
de las minas y es exportado para ser
usado como combustible para las
termoeléctricas ya que posee una alta
capacidad calorífica también tenemos el
carbón coke es un combustible obtenido
de la destilación de la uia
de un proceso en el que se calienta la
olla a temperaturas muy altas en hornos
cerrados que la aíslan del aire es muy
importante para la industria metalúrgica
especialmente para la fabricación del
acero aquí también tenemos el carbón
vegetal que es muy conocido por todos
puesto que es utilizado de pronto para
momentos de asados también es tiene un
alto contenido de carbón y también tiene
una alta capacidad calorífica bueno
ambas formas tanto la forma cristalina
como la forma amorfa se denominan al
otro post del carbón los al otro post
son las diferentes formas en la que un
elemento se encuentra en la naturaleza
entonces sabemos que el carbono lo
podemos encontrar como diamantes lo
podemos encontrar como grafito en la
mina de un lápiz lo podemos encontrar
como fullereno lo podemos encontrar como
carbón térmico lo podemos encontrar como
carbón coke como carbón
vegetal etcétera entre otros
las propiedades físicas y químicas del
carbono se explican por sus
características especiales así como
también por su gran número y diversidad
el átomo de carbono se ubica en el grupo
14 de la tabla periódica o grupo 4a y en
el período como les había mencionado
anteriormente
el número atómico del carbono z es igual
a 6 y su masa atómica es 12 por tener el
número atómico z igual a 6 me indica
entonces que el carbono tiene 6 protones
en su núcleo y tiene 6 electrones
girando alrededor del núcleo por estar
ubicado en el grupo 14 y en el período 2
indica entonces que tiene dos niveles
esos 6 electrones se distribuyen 2 en el
primer nivel y 4 en el segundo nivel que
viene siendo el nivel de valencia es
decir los 4 electrones ubicados en ese
nivel son conocidos como los electrones
de valencia la masa atómica 12 0 11
gramos sobre mol me indica entonces que
el átomo en su núcleo también posee 6
neutrones el átomo de carbono posee
electro negatividad intermedia igual a
25 según la escala de bowling ésta le
confiere al átomo de carbono la
propiedad de combinarse con facilidad
con otros elementos muy diferentes
formando enlaces covalentes
que él viene siendo la electro
negatividad bueno recordemos que la
electro negatividad se define como la
capacidad que tiene un átomo para atraer
electrones hacia él o si está formando
un enlace covalente en la capacidad que
tiene la toma para atraer la nube
electrónica hacia él o el par
electrónico más cercano hacia él el
átomo de carbono tiene una configuración
electrónico de igual a 1s a la 22 s a la
2 y 2 p ara 2 y la estructura de lewis
es la siguiente el símbolo que es la cee
y alrededor del 4 puntos que hacen
referencia a los 4 electrones de
valencia que tiene el átomo de carbono
también presenta tres isótopos que son
el carbono 12 el carbono 13 y el carbono
14 recordemos que los isótopos son
átomos del mismo elemento que poseen
diferente masa atómica vemos que el
primer isótopo tiene una masa de 12 el
segundo una masa de 13 y el tercero
tiene una masa de 14 unidades de masa
atómica también se define como aquellos
átomos que poseen el mismo número
atómico o número de protones pero pues
en diferente número de neutrones el
átomo el isótopo carbono 14 es conocido
porque se utiliza para determinar la
edades de los fósiles
y listo para ser vamos a estudiar las
propiedades químicas del carbono la
primera propiedad química del carbono es
la que valencia el átomo de carbono se
enlaza consigo mismo o con otros
elementos tales como hidrógeno oxígeno
nitrógeno azufre fósforo o los halógenos
flúor cloro y bromo yodo entre otros se
enlaza pues compartiendo electrones y
formando enlaces covalentes aquí vemos
un ejemplo de un compuesto orgánico en
el que el carbono ha formado un enlace
covalente doble con el oxígeno y ha
formado enlaces covalentes simples con
otros átomos de carbono a la vez estos
átomos de carbono forman enlaces simples
con estos tres hidrógenos que están en
este compuesto es conocido como la
acetona y es el componente principal de
la mayoría de los quitaesmaltes otra
propiedad química del carbono es la
tetra valencia el átomo de carbono por
tener 4 electrones de valencia puede
lanzar puede enlazarse formando enlaces
simples enlaces dobles y en las strip
leds y así completar su objeto que es el
octeto bueno
en otro vídeo hemos hablado sobre la
regla del octeto la regla del octeto es
que todos los elementos de la tabla
periódica se combinan con otros ganando
perdiendo compartiendo electrones de tal
manera que buscan adquirir 8 electrones
en su último nivel de energía y así
parecerse a un gas noble entonces el
átomo de carbono tiene 4 electrones de
valencia para parecerse un gas noble es
decir tener 8 electrones de valencia le
harían falta 4 por eso es que el átomo
de carbono siempre tiende a formar 4
enlaces y esos enlaces los puede formar
ya sea como enlaces simples como enlaces
dobles o enlaces triples aquí vemos el
ejemplo de la molécula del etano que
presenta enlaces simples cada átomo de
carbono presenta 4 enlaces simples por
ejemplo este primer átomo presenta un
enlace simple con el segundo carbono un
enlace simple con este hidrógeno un
enlace simple con este y un enlace
simple con este lo mismo le pasa al
segundo átomo de carbono
solamente están formando enlaces
sencillos en la molécula del éter o
etileno que vemos aquí ya vemos la
presencia de un enlace de doble carbono
carbono
en la molécula de latino o acetileno
vemos la presencia de un enlace triple
carbono carbono bueno en estos
compuestos que vemos aquí en todo el
átomo de carbono está formando cuatro
enlaces y aquí los habíamos contado en
este compuesto vemos que tiene 12 que
son los enlaces simples que forman con
el hidrógeno y contamos aquí 3 y 4 es
decir el enlace doble son dos enlaces
imagen enlace que forma con este
hidrógeno 3 más al que forma con este 4
lo mismo pasa para el segundo átomo de
carbono en el latino este átomo de
carbono por un lado forma tres enlaces
un enlace triple y por el otro lado
forma un enlace simple si sumo tres más
uno me da cuatro lo mismo para este
átomo de carbono 3 aquí más 1 acá 4
entonces todos todos los átomos de
carbono siempre siempre deben estar
cumpliendo la letra valencia es decir
formar 4 enlaces ni menos ni más siempre
4 enlaces
otra propiedad del carbono es la auto
saturación que es la capacidad que posee
el átomo de carbono de enlazarse consigo
mismo formando cadenas carbonadas que
sean cortas medianas o largas como en el
caso de los polímeros esta propiedad
explica por qué los compuestos orgánicos
son los más abundantes si los comparamos
con los inorgánicos bueno aquí vemos un
ejemplo de una cadena lineal saturada
formado por enlaces simple entonces
cuando utilizamos el término saturado
hacemos referencia a que los carbonos de
la cadena están unidos solamente por
enlaces simples aquí no vemos presencia
de enlaces dobles ni triples por ningún
lado te decimos que es una cadena lineal
saturada ejemplo el penta de kano que es
un compuesto saturado si vemos solamente
está formando enlaces simples o enlaces
sencillos tiene 15 átomos de carbono que
están enlazados todos a través de
enlaces simples
aquí vemos un ejemplo de una cadena
saturada ramificada vemos que ya a
partir de átomos de carbono salen unas
ramificaciones aquí nos hemos dibujado
los átomos de hidrógeno pero vemos que
cada átomo de carbono le dibujamos los
enlaces que los cuatro enlaces que tiene
que debe formar ahora aquí vemos un
ejemplo de una cadena lineal insaturada
el término insaturado hace referencia a
la presencia de enlaces dobles y enlaces
triples como vemos aquí estos dos átomos
de carbono están enlazados a través de
un enlace doble y estos dos átomos de
carbono están enlazados a través de un
enlace trip ahora vemos un ejemplo de
dos cadenas cíclicas saturadas son
cíclicas porque están formando un anillo
es una cadena cerrada lo mismo de una
cadena cerrada de seis átomos de carbono
y esta es una cadena cerrada de 5 átomos
de carbono es saturada porque todos los
enlaces que vemos son enlaces simples es
decir no vemos la presencia de enlaces
dobles y ni mucho menos de enlaces
triples
la cuarta propiedad es la hibridación el
átomo de carbono tiene la capacidad de
formar siempre cuatro enlaces decir
tetravalente eso lo acabamos de explicar
pero al mirar su configuración
electrónica que es 1s a la 22 está la 2
y 2 pegados nos damos cuenta que en su
estado fundamental el átomo de carbono
sólo tiene 2 electrones de sap área 2
ubicados en el subnivel 2 p como vemos
aquí en la imagen los dos electrones que
tenía que veamos aquí en la
configuración electrónica en el nivel 2
p se distribuyen de la siguiente manera
entonces él su nivel p tiene tres
orbitales y los dos electrones se
distribuyen de esta manera
ahora según la teoría del orbital
molecular para que el carbono pueda
formar los cuatro enlaces debe tener
cuatro electrones de sap área 2 entonces
aquí vemos que solamente hay la
presencia de dos electrones de sap área
2 lo que quiere decir que según la
teoría del orbital molecular el átomo de
carbono no podría formar cuatro enlaces
pero la realidad es otra en la en la
presa que ya habíamos visto o vemos que
cada átomo de carbono forma cuatro
enlaces a que la tetra valencia es una
realidad entonces en la teoría del
orbital molecular es tratar de explicar
qué es lo que ocurre a través de un
concepto llamado la hibridación del
átomo de carbono en qué consiste la
hibridación bueno el término hibridación
en ciencias hace referencia a cuando dos
especies diferentes se cruzan entonces
aquí estamos hablando de dos especies
diferentes orbitales diferentes que
tenemos orbitales 2s con orbitales 2 p
entonces un electrón del orbital 2s
salta al orbital 2 p que está vacío y
así encontramos el estado excitado del
carbono cuando sea mezcla
especies distintas de orbitales ahora sí
tenemos cuatro orbitales que tienen
cuatro electrones de sap área 2 ahora sí
pueden formarse los cuatro enlaces
entonces esto lo que explica la teoría
del orbital molecular
para terminar vamos a estudiar los tipos
de carbono presentes en una cadena
carbono en las cadenas carbonadas
formadas por enlaces simples es decir
los saturados y los carbonos se
clasifican en carbono primario carbono
secundario carbono terciario y carbono
cuaternario de que depende pues depende
de la cantidad de átomos de carbono
vecinos que se unen al átomo que estamos
estudiando por ejemplo vamos a estudiar
este átomo vemos a ver cuantos átomos
vecinos se unen a él solamente uno este
es el único átomo que se enlaza con él
por lo tanto este carbono es primario
nos centramos en este carbono vemos
cuántos carbonos se unen a él vecinos
tenemos este 1 y este 2 como solamente
se unen 2 entonces este átomo de carbono
es secundario
este átomo que estamos señalando aquí es
terciario porque a él se unen tres
átomos de carbono
este y este todos a través de enlaces
simples entonces éste un carbono
terciario este que estamos presentando
aquí un carbono cuaternario porque a él
se unen cuatro átomos de carbono 1 2 3 y
4 listo entonces muchas gracias por ver
este vídeo te invito a que te suscribas
para que no te pierdas ninguno de los
vídeos que estaremos subiendo muchas
gracias y hasta pronto
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