¿Cual es el impacto de la química organica en el medio ambiente?

Actualmente todos estamos conscientes de las consecuencias que tienen la contaminación en los diversos ecosistemas y de los efectos nocivos que tienen algunas practicas que son comunes en el diario vivir. Lo mencionado anterior mente ha sido el punto de partida para que la conservación del medio ambiente sea vista como un compromiso de la sociedad.

Es cierto que los productos químicos traen consigo consecuencias negativas para el entorno, pero dentro de la naturaleza se dan procesos que también aportan una carga contaminante y son totalmente independientes de una intervención por parte del hombre. Con lo anterior quiero dar a entender que es esencial el equilibrio entre las ciencias, la tecnología , la naturaleza y el ser humano.

En definitiva, el potenciar la ciencia moderna hacia la resolución de problemas sin dejar de lado la protección ambiental es una gran forma de aprovechar los alcances que esta posee. 

Por ejemplo:

• Biocarburantes: el carburante derivado de la biomasa. Una gran variedad de productos de biomasa, como el azúcar de caña, las semillas de colza, el maiz, la paja, la madera y los residuos y desechos animales y agrícolas pueden transformarse en carburantes para el transporte.

•Bioplásticos: la producción de materiales plásticos biodegradables a partir de recursos naturales como las plantas.

•Aislamiento: la mejora de los materiales aislantes para conseguir viviendas y edificios con más eficiencia energética.

•Compuestos plásticos de bajo peso: contribuyen a reducir el consumo de carburante de los coches y los aviones.

•Pilas de combustible: se utilizan para hacer funcionar los coches y las motos, las pilas de combustible de hidrógeno producen vapor de agua en lugar de gases de escape.

•Nuevas tecnologías de alumbrado: como los diodos de emisión de luz orgánica (OLEDS), que producen más luz con menos electricidad.
•Turbinas de viento y paneles solares: están construidas con materiales producidos por la industria química. Las aspas de metal de las turbinas de viento han sido sustituidas por aspas de poliéster reforzado con fibra de vidrio para resistir las peores inclemencias meteorológicas.

Cetonas

Una cetona es un compuesto orgánico caracterizado por poseer un grupo funcional carbonilo unido a dos átomos de carbono. Las cetonas suelen ser menos reactivas que los aldehídos dado que los grupos alquílicos actúan como dadores de electrones por efecto inductivo. 

Propiedades físicas:
•son líquidas las que tienen hasta 10 carbonos, las más grandes son sólidas.  
 •Las pequeñas tienen un olor agradable, las medianas un olor fuerte y desagradable, y las más grandes son inodoras.
 •son insolubles en agua (a excepción de la propanona) y solubles en éter, cloroformo, y alcohol. Las cetonas de hasta cuatro carbonos pueden formar puentes de hidrógeno, haciéndose polares.
•su punto de ebullición es mayor que el de los alcanos de igual peso molecular, pero menor que el de los alcoholes y ácidos carboxílicos en iguales condiciones.

      Propiedades químicas:

se comporta como ácido débil en presencia del grupo carbonilo.

Nomenclatura:

Las cetonas se nombran sustituyendo la terminación -ano del alcano con igual longitud de cadena por -ona. Se toma como cadena principal la de mayor longitud que contiene el grupo carbonilo y se numera para que éste tome el localizador más bajo.

Métodos de obtención: 

Oxidación de alcoholes secundarios

  Usos y aplicaciones de las cetonas:

Las cetonas son usadas en varios aspectos de la vida diaria, como por ejemplo:

-Fibras Sintéticas
-Solventes Industriales

.-Aditivos para plásticos

.-Fabricación de catalizadores
.-Fabricación de saborizantes y fragancias
.-Síntesis de medicamentos
.-Síntesis de vitaminas
.-Aplicación en cosméticos
-Adhesivos en base de poliuretano

- El uso de las acetonas es frecuente para eliminar manchas en ropa de lana, esmaltes (ya que son derivados de la misma sustancia), esmaltes sintéticos, rubor, lapicero o algunas ceras.
- Las cetonas se encuentran mayormente distribuidas en la naturaleza.
.- Un ejemplo natural de las cetonas en el cuerpo humano es la testosterona.
.- Las cetonas, por lo general, tienen un aroma agradable y existen en gran variedad de perfumes.
- Algunos medicamentos topicos (Las cremas por ejemplo) contienen cantidades seguras de cetonas

Aldehídos

Los aldehídos son compuestos que resultan de la oxidación suave y la deshidratación de los alcoholes primarios.

Propiedades Físicas:   
Los de pocos carbonos tienen olores característicos. El metanal produce lagrimeo y es gaseoso. Hasta el de 12 carbonos son líquidos y los demás sólidos.Los puntos de ebullición son menores que los alcoholes respectivos de igual cantidad de carbonos.Todos son de menor densidad que el agua. Los más chicos presentan cierta solubilidad en agua, pero va disminuyendo a medida que aumenta la cantidad de carbonos.                   

Propiedades Químicas:
Los aldehidos tienen buena reactividad. Presentan reacciones de adición, sustitución y condensación.
Nomenclatura :                                                                                                                                     

 Al nombrar a los aldehídos hay  que cambiar la terminación de los alcoholes “ol” por la terminación “al”.        También existen aldehídos con dobles enlaces sobre la cadena hidrocarbonada. En estos casos se respeta la nomenclatura de los alquenos que utilizan las terminaciones “eno”. Por ejemplo:

 También pueden coexistir dos grupos aldehídos en la misma molécula. Ejemplo: Propanoidal.     
            

Método de obtención:

Oxidación de alcoholes:

La oxidación de alcoholes primarios produce en una primera etapa, aldehídos.

Éteres

Son compuestos que resultan de la unión de dos radicales alquílicos o aromaticos a través de un puente de oxigeno  -o-. podemos encontrar dos tipos de éteres:  
•Éteres simétricos: Son los que tienen ambos restos alcohólicos iguales.                                                         •Éteres asimétricos: Son los que tienen los dos restos de diferentes tamaños por ser de alcoholes distintos.

Propiedades físicas

Los éteres presentan unos puntos de ebullición inferiores a los alcoholes, aunque su solubilidad en agua es similar.  Dada su importante estabilidad en medios básicos, se emplean como disolventes inertes en numerosas reacciones.La importante solubilidad en agua se explica por los puentes de hidrógeno que se establecen entre los hidrógenos del agua y el oxígeno del éter.

 Propiedades químicas

Los éteres tienen muy poca reactividad química, debido a la dificultad que presenta la ruptura del enlace C-O. Por ello, se utilizan mucho como disolventes inertes en reacciones orgánicas. 

En contacto con el aire sufren una lenta oxidación en la que se forman peróxidos muy inestables y poco volátiles. Los éteres no son reactivos a excepción de los epoxidos. Las reacciones de los epoxidos pasan por la apertura del ciclo. Dicha apertura puede ser catalizada por ácido o apertura mediante nucleofilo. 

   

Nomenclatura

 Métodos de obtención                                                                                                                  Deshidratando alcoholes: Se usa ácido sulfúrico como deshidratante a unos 140°C para incrementar la formación del éter.

 2 CH3 — CH2 — OH      ———–>     CH3 — CH2 — O — CH2 — CH3    +   H2O

        etanol                                                                     etano – oxi – etano

Fenoles

•Los fenoles resultan de reemplazar un hidrógeno o más del anillo aromático por un OH o más.                            El miembro más simple e importante de esta familia es el hidroxibenceno o Fenol.

Propiedades físicas

Se encuentran en la forma sólida y son incoloros. La solubilidad de los fenoles en soluciones alcalinas es muy grande ya en agua es menor y en algunos casos llega a ser insoluble.

Propiedades químicas

en relación a la acidez de fenoles, podemos afirmar que son más ácidos que los alcoholes. Esa característica es en razón del carácter de la hidroxila presente en los fenoles, esa molécula en medio acuosa se desintegra y da origen a la ionización que deja la solución con acidez elevada.

Nomenclatura

Se nombran como los alcoholes, con la terminación "-ol" añadida al nombre del hidrocarburo, cuando el grupo OH es la función principal. Cuando el grupo OH no es la función principal se utiliza el prefijo "hidroxi-" acompañado del nombre del hidrocarburo.

1,2-bencenodiol o orto-dihidroxibenceno

 Si el benceno tiene varios substituyentes, diferentes del OH, se numeran de forma que reciban los localizadores más bajos desde el grupo OH, y se ordenan por orden alfabético. En caso de que haya varias opciones decidirá el orden de preferencia alfabético de los radicales.

2-etil-4,5-dimetilfenol

Métodos de obtención :

La producción de fenol "vía cumeno", fue descubierta por H.Hock en Alemania. Este moderno proceso, produce un fenol de alta calidad, apropiado para la obtención de policarbonatos y/o resinas. Alrededor de 4 billones de libras de fenol al año (1997) se producen en Estados Unidos mediante este proceso. De igual forma, la acetona obtenida posee una gran calidad.

Un proceso de oxidación mejorado se combina con avanzada tecnología lo que minimiza la producción de otros productos pesados y maximiza la conversión en la oxidación, obteniendo a su vez material reciclable y siendo éste un proceso limpio y seguro.

Descripción del proceso:

La acetona y el fenol son obtenidos "vía cumeno", mediante una oxidación en fase líquida del cumeno hacia hidroperóxido de cumeno (CHP), seguida por una descomposición catalítica del CHP hacia fenol y acetona. Estos últimos, el cumeno sin convertir y coproductos son destilados mediante una serie de torres de destilación, para recuperar fenol y acetona de gran pureza y reciclar cumeno.

Reacciones del proceso:

Alcoholes

•Los alcoholes son una serie de compuestos que poseen un grupo hidroxilo, -OH, unido a una cadena carbonada; este grupo OH está unido en forma covalente a un carbono con hibridación. Cuando un grupo se encuentra unido directamente a un anillo aromático, los compuestos formados se llaman fenoles y sus propiedades químicas son muy diferentes.

En el laboratorio los alcoholes son quizá el grupo de compuestos más empleado como reactivos en síntesis.

Los alcoholes tienen uno, dos o tres grupos hidróxido (-OH) enlazados a sus moléculas, por lo que se clasifican en monohidroxilicos, dihidroxilicos y trihidroxilicos respectivamnete. El metanol y el etanol son alcoholes monohidroxilicos. Los alcoholes también se pueden clasificar en primarios, secundarios y terciarios,dependiendo de que tengan uno, dos o tres átomos de carbono enlazados con el átomo de carbono al que se encuentra unido el grupo hidróxido.Los alcoholes se caracterizan por la gran variedad de reacciones en las que intervienen; una de las mas importantes es la reacción con los ácidos, en la que se forman sustancias llamadas esteres, semejantes a las sales inorgánicas. Los alcoholes son subproductos normales de la digestión y de los procesos químicos en el interior de las células, y se encuentran en los tejidos y fluidos de animales y plantas.

Propiedades Fisicas

 Las propiedades físicas de un alcohol se basan principalmente en su estructura. El alcohol está compuesto por un alcano y agua. Contiene un grupo hidrofóbico (sin afinidad por el agua) del tipo de un alcano, y un grupo hidroxilo que es hidrófilo (con afinidad por el agua), similar al agua. De estas dos unidades estructurales, el grupo –OH da a los alcoholes sus propiedades físicas características, y el alquilo es el que las modifica, dependiendo de su tamaño y forma.
El grupo -OH es muy polar, y lo que es mas importante, es capaz de establecer puentes de hidrógeno con sus moléculas compañeras o con otras moléculas neutras.

Propiedades químicas

Los alcoholes pueden comportarse como ácidos o bases, esto gracias al efecto inductivo, que no es más que el efecto que ejerce la molécula de –OH como sustituyente sobre los carbonos adyacentes. Gracias a este efecto se establece un dipolo.

 La estructura del alcohol está relacionada con su acidez. Los alcoholes, según su estructura pueden clasificarse como metanol, el cual presenta un sólo carbono, alcoholes primarios, secundarios y terciarios que presentan dos o más moléculas de carbono.

Nomenclatura: 
Regla 1. Se elige como cadena principal la de mayor longitud que contenga el grupo -OH.


Regla 2.  Se numera la cadena principal para que el grupo -OH tome el localizador más bajo.  El grupo hidroxilo tiene preferencia sobre cadenas carbonadas, halógenos, dobles y triples enlaces.

Regla 3. El nombre del alcohol se construye cambiando la terminacion -o del alcano con igual numero de carbonos por -ol.

Relga 4. Cuando en la molécula hay grupos funcionales de mayor prioridad. el alcohol pasa a ser un menor sustituyente y se llama hidroxi- . Son priorritarios frente a los alcoholes: ácidos carboxilicos, anhidridos, esteres, haluros de alcanolio, amidas, nitrilos, aldehídos y cetonas.

Regla 5. El grupo -OH es prioritario frente a los alquenos y alquinos. La numeracion otorga el localizador mas bajo al -OH y el nombre de la molecula termina en -ol.


Método de obtención


•Mediante reactivos de Grignard

La adición de un magnesiano o reactivo de Grignard a un compuesto carbonílico da lugar a un halogenuro de alcoximagnesio, que por hidrólisis conduce a un alcohol. Cuando se emplea formaldehído, H2C=O, como producto de partida, se obtiene un alcohol primario; con los restantes aldehídos se obtienen alcoholes secundarios y con las cetonas alcoholes terciarios.

El origen de la química orgánica

•El término “química orgánica" fue introducido en 1807 por Jöns Jacob Berzelius, para estudiar los compuestos derivados de recursos naturales. Se creía que los compuestos relacionados con la vida poseían una “fuerza vital” que les hacía distintos a los compuestos inorgánicos, además se consideraba imposible la preparación en el laboratorio de un compuesto orgánico, lo cual se había logrado con compuestos inorgánicos.

•En 1823, Friedrich Wöhler, completó sus estudios de medicina en Alemania y viajó a Estocolmo para trabajar bajo la supervisión de Berzelius. UreaEn 1928, Wöhler observó al evaporar una disolución de cianato de amonio, la formación de unos cristales incoloros de gran tamaño, que no pertenecían al cianato de amonio. 
El análisis de los mismos determinó que se trataba de urea. La transformación observada por Wöhler convierte un compuesto inorgánico, cianato de amonio, en un compuesto orgánico, la urea, aislada en la orina de los animales. 
Este experimento fue la confirmación experimental de que los compuestos orgánicos también pueden sintetizarse en el laboratorio.