Química orgánica

Te explicamos qué es la química orgánica, los compuestos que estudia y cómo se clasifica. Además, cuáles son sus características y ejemplos.

¿Qué es la química orgánica?

La química orgánica o química del carbono es la rama de la química que centra sus intereses en el estudio de las sustancias y compuestos orgánicos, es decir, aquellos que tienen como base combinatoria el carbono y el hidrógeno, aunque también pueden tener oxígeno, azufre, nitrógeno, fósforo y halógenos.

Los elementos químicos que componen los compuestos orgánicos se consideran esenciales para la vida.

La química orgánica se interesa por la estructura, el comportamiento, las propiedades, los usos y el origen de este tipo de compuestos químicos, fundamentales no solo para nuestra comprensión de la vida y de los procesos que la sostienen sino también para la mayoría de los procesos energéticos e industriales que la humanidad ha desarrollado a lo largo de los siglos.

El origen de su nombre proviene de ciertas teorías en boga hasta el siglo XIX, que suponían que todos los compuestos orgánicos eran necesariamente residuos de seres vivos, una teoría que asumía la existencia de una “fuerza vital”.

Ver además: Ácidos y bases

Historia de la química orgánica

La química orgánica se constituyó como una rama importante de la química en el siglo XX, cuando fueron posibles nuevos métodos de investigación de las sustancias de origen vegetal y animal.

Sin embargo, ya en 1828 el químico alemán Friedrich Wöhler se había dado cuenta de que una sustancia inorgánica como el cianato de amonio podía convertirse en una sustancia orgánica como la urea, presente en la orina de numerosos animales, contraviniendo así la teoría de que los compuestos orgánicos requerían de la obligatoria intervención de un ser viviente.

Diferencias entre química orgánica e inorgánica

La diferencia fundamental entre estas dos ramas de la ciencia radica en el tipo de sustancias en las cuales se interesa cada una:

• Química orgánica. Se centra en los compuestos con carbono e hidrógeno como constituyentes principales, fundamentales para la química de la vida.
• Química inorgánica. Se ocupa del resto de los elementos, cuya participación en las sustancias vitales es posible, pero no como sus elementos esenciales. Así, hay compuestos inorgánicos que contienen carbono e hidrógeno pero no hay ningún compuesto orgánico que carezca de ellos.

Por eso, la química inorgánica explora principalmente los enlaces de los átomos mediante interacciones electrostáticas, así como también los enlaces metálicos, mientras que la orgánica se centra en los enlaces covalentes (compartir electrones).

Compuestos orgánicos

Los químicos modernos consideran elementos orgánicos a los que más usualmente aparecen en este tipo de compuestos, como son el carbono (C), el hidrógeno (H), el azufre (S), el oxígeno (O), el nitrógeno (N) y todos los halógenos. Esto no significa que en las sustancias orgánicas no tengan presencia otros elementos orgánicos y no orgánicos.

En líneas generales, los compuestos orgánicos son malos conductores del calor y la electricidad, algunos son solubles en solventes apolares, y otros en agua, y son combustibles.

Clasificación de compuestos orgánicos

Los compuestos orgánicos pueden clasificarse en:

• Hidrocarburos aromáticos. Son compuestos orgánicos cíclicos y estables, que tienen enlaces carbono - carbono dobles y simples alternados en su estructura.
• Hidrocarburos alifáticos. Son hidrocarburos simples no aromáticos, es decir, que tienen una estructura en forma de cadena lineal o cíclica, pero sin alternar enlaces dobles y simples entre sus átomos de carbono.
• Heterocíclicos. Son compuestos orgánicos en cuya estructura cíclica uno o más de sus átomos de carbono ha sido sustituido por átomos de otros elementos, como el nitrógeno, el azufre o el oxígeno.
• Organometálicos. Son compuestos orgánicos cuyos átomos de carbono se unen covalentemente a un átomo metálico.
• Polímeros. Son grandes cadenas macromoleculares constituidas por unidades menores (monómeros) y unidas entre sí por enlaces covalentes.
  

Relación con la biología

La química orgánica es una de las ramas de la química que más estrechamente colabora con la biología, dando origen a la bioquímica. El enfoque principal de esta colaboración es lo relacionado con los metabolismos, es decir, con los procesos moleculares que tienen lugar en el cuerpo de los seres vivos.

Origen de los compuestos orgánicos

Existen diversas formas de producción de sustancias orgánicas dependiendo de si son producidas con la intervención o no de un ser vivo:

• Procesos in-vivo. Este término quiere decir “en el interior de los seres vivos”, y alude a esos compuestos y sustancias que los organismos vivientes sintetizan para llevar a cabo sus distintos procesos de nutrición, reproducción, crecimiento y regulación. Algunos de estos compuestos son:
  • Proteínas. Son macromoléculas compuestas por aminoácidos (moléculas más pequeñas que tienen un grupo funcional amino (-NH₂) en un extremo y un grupo carboxilo (-COOH) en el otro extremo). Son muy importantes para sostener la vida de los seres vivos.
  • Carbohidratos. Son moléculas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno. También se les llama ‘azúcares’ y tienen un papel fundamental en la vida de las plantas y los animales.
  • Lípidos. Están compuestos principalmente por carbono e hidrógeno. Sirven de reserva de energía en los seres vivos.
  • Ácidos nucleicos. Su estructura está formada por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo. Almacenan la información genética de los seres vivos y la transmiten de generación en generación.
• Procesos ex-vivo. Son compuestos orgánicos producidos en laboratorios o ambientes en los que no ha intervenido ningún ser vivo. Por ejemplo:
  • Procesos geológicos. Algunos procesos sedimentarios pueden mantener la materia orgánica bajo condiciones específicas de presión y temperatura durante el tiempo suficiente para formar compuestos orgánicos más complejos, como ocurre con el petróleo o el gas natural.
  • Síntesis planetaria. Se han encontrado sustancias orgánicas como el ácido fórmico en la cola de algunos cometas, lo cual lleva a pensar que las condiciones para su formación espontánea fueron propicias alguna vez en el sistema solar.
  • Laboratorio. Muchas sustancias orgánicas no existirían sin la manipulación del ser humano, capaz de crearlas y recrearlas en laboratorios especializados.

Isomería

Una de las particularidades de los compuestos orgánicos que resulta fundamental para su estudio químico tiene que ver con la posibilidad de que una misma molécula orgánica (con los mismos átomos en la misma proporción) se ordene estructuralmente de un modo distinto y dé lugar a un compuesto diferente.

A estos compuestos que comparten la misma cantidad de elementos pero no la misma estructura se los conoce como “isómeros”. Por ejemplo, el etanol y el dimetiléter son isómeros, ambos tienen la misma cantidad de carbono, hidrógeno y oxígeno, pero distinta estructura molecular.

Importancia de la química orgánica

La química orgánica brinda a la humanidad no solo un mayor entendimiento de las dinámicas de la formación de la vida (entre las que se halla su propio cuerpo) sino también la posibilidad de fabricar medicamentos y de aprovechar las propiedades únicas de los compuestos orgánicos para diversos procesos industriales, desde los textiles, los plásticos, los solventes, hasta la industria energética y la petroquímica, que tienen un lugar central en el mundo contemporáneo.

Ejemplos de compuestos orgánicos

Algunos ejemplos posibles de compuestos orgánicos son:

• El benceno (C₆H₆)
• La glucosa (C₆H₁₂O₆)
• El ácido láctico (C₃H₆O₃)
• El diesel
• La grasa animal
• Los antibióticos

Procesos que utiliza la química orgánica

Existen diversos ejemplos cotidianos de procesos que involucran a la química orgánica:

• La fabricación de jabones a partir de grasas animales y vegetales.
• La fermentación y destilación de azúcares (carbohidratos) para obtener alcoholes y fabricar bebidas, solventes y diversos productos.
• La fabricación de almidones por parte de las plantas durante su fotosíntesis.
• Los procesos de obtención de diversos derivados del petróleo, como el plástico, la gasolina, el benceno o el nylon.
• La creación de antibióticos específicos para ciertos tipos de bacteria.

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Referencias:

• "Wohler y la urea. Algo más que la primera síntesis de un compuesto orgánico" Teodoro S. Kaufman y Edmundo A. Rúveda. Revista Ciencia Hoy en línea. Instituto de Química Orgánica de Síntesis (CONICET-UNR) y Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. 2005.
• "Introducción a la Química Orgánica" Juan Carlos Autino, Gustavo Romanelli y Diego Manuel Ruiz. Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales. Editorial Universidad Nacional de La Plata. 2013.
• "Principales Compuestos Químicos" Rosa M. Claramunt Vallespí, M. del Pilar Cornago Ramírez, Soledad Esteban Santos, M. Ángeles Farrán Morales, Marta Pérez Torralba y Dionisia Sanz del Castillo. Universidad Nacional de Educación a Distancia.2015. ISBN: 978-84-362-6916-1
• "Química Orgánica" en Wikipedia.
• "Compuesto Orgánico" en Wikipedia.