Introdução à Química Orgânica

La química es el estudio de la materia y sus propiedades, incluyendo cómo la materia cambia.
La química orgánica es una rama específica de la química que se centra en los compuestos que contienen carbono, con algunas excepciones.

Están formados principalmente por átomos de carbono e hidrógeno, pero también pueden contener otros elementos como oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo y halógenos.
El carbono tiene la capacidad única de formar cadenas y anillos estables, lo que conduce a una vasta diversidad de compuestos orgánicos.
Los compuestos orgánicos pueden variar desde moléculas simples como el metano (CH4) hasta polímeros complejos como las proteínas y el ADN.
Son fundamentales para la vida, ya que componen las estructuras y llevan a cabo las funciones de los organismos vivos.
Los compuestos orgánicos se encuentran en plásticos, productos farmacéuticos, combustibles, alimentos y muchos otros productos cotidianos.

El carbono es tetravalente, lo que significa que puede formar cuatro enlaces covalentes con otros átomos.
El carbono puede formar enlaces simples (compartiendo un par de electrones), enlaces dobles (compartiendo dos pares de electrones) o enlaces triples (compartiendo tres pares de electrones).
Los enlaces carbono-carbono son fuertes y estables, lo que permite la formación de largas cadenas y estructuras cíclicas.
La hibridación de los orbitales atómicos del carbono (sp3, sp2 y sp) influye en la geometría y las propiedades de los compuestos orgánicos.

Son átomos o grupos de átomos específicos dentro de una molécula que son responsables de las propiedades químicas características de esa molécula.
Los grupos funcionales comunes incluyen alcoholes (-OH), éteres (-O-), aldehídos (-CHO), cetonas (-CO-), ácidos carboxílicos (-COOH), aminas (-NH2) y amidas (-CONH2).
La presencia de un grupo funcional influye en la reactividad, la polaridad, la solubilidad y otras propiedades físicas y químicas de un compuesto orgánico.
Los compuestos orgánicos a menudo se clasifican según los grupos funcionales que contienen.

Son moléculas que tienen la misma fórmula molecular pero diferentes estructuras o arreglos espaciales de átomos.
La isomería estructural (o constitucional) ocurre cuando los átomos están conectados en un orden diferente.
La estereoisomería ocurre cuando los átomos están conectados en el mismo orden pero tienen diferentes disposiciones espaciales (por ejemplo, isómeros cis-trans y enantiómeros).
Los estereoisómeros que son imágenes especulares no superponibles se denominan enantiómeros y exhiben actividad óptica (pueden rotar el plano de la luz polarizada).
Los isómeros tienen diferentes propiedades físicas y químicas, lo que puede afectar su comportamiento y reactividad.

Las reacciones orgánicas involucran la ruptura y formación de enlaces químicos dentro de las moléculas orgánicas.
Los tipos comunes de reacciones orgánicas incluyen reacciones de sustitución, reacciones de adición, reacciones de eliminación, reacciones de oxidación-reducción y reacciones de rearreglo.
Los mecanismos de reacción describen los pasos detallados involucrados en una reacción química, incluyendo el movimiento de electrones y la formación de intermedios.
Los reactivos, los catalizadores y las condiciones de reacción (temperatura, disolvente, etc.) influyen en la velocidad y el resultado de las reacciones orgánicas.

La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) proporciona un sistema estandarizado para nombrar compuestos orgánicos.
Los nombres de la IUPAC se basan en la estructura de la molécula y utilizan prefijos, sufijos y números para indicar la presencia y posición de grupos funcionales y sustituyentes.
Nombrar compuestos orgánicos implica identificar la cadena principal, numerar los átomos de carbono y nombrar los sustituyentes y grupos funcionales.
El nombre de la IUPAC proporciona una forma inequívoca de identificar y comunicar la estructura de un compuesto orgánico.

Los alcanos son hidrocarburos saturados que contienen solo enlaces simples carbono-carbono.
Los alquenos son hidrocarburos insaturados que contienen al menos un doble enlace carbono-carbono.
Los alquinos son hidrocarburos insaturados que contienen al menos un triple enlace carbono-carbono.
Los alcanos son relativamente no reactivos, mientras que los alquenos y alquinos experimentan reacciones de adición en sus enlaces múltiples.
La nomenclatura, las propiedades físicas y la reactividad de los alcanos, alquenos y alquinos están influenciadas por su estructura y grado de insaturación.

Los compuestos cíclicos contienen uno o más anillos de átomos.
Los compuestos alicíclicos contienen anillos de átomos de carbono, mientras que los compuestos heterocíclicos contienen anillos con átomos distintos del carbono (por ejemplo, nitrógeno, oxígeno, azufre).
Los cicloalcanos son alcanos cíclicos con la fórmula general CnH2n.
Los compuestos aromáticos contienen anillos de benceno estables que exhiben una estabilidad y reactividad especiales.
Los compuestos cíclicos se encuentran en muchos productos naturales, productos farmacéuticos y materiales industriales.

Son moléculas orgánicas esenciales para la estructura y función de los organismos vivos.
Incluyen carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
Los carbohidratos proporcionan energía y soporte estructural.
Los lípidos (grasas, aceites, fosfolípidos) almacenan energía, forman membranas celulares y actúan como hormonas.
Las proteínas realizan una amplia gama de funciones, incluyendo catálisis enzimática, transporte, soporte estructural y defensa inmune.
Los ácidos nucleicos (ADN y ARN) almacenan y transmiten información genética.
Las biomoléculas están formadas por pequeñas unidades monoméricas (por ejemplo, aminoácidos, azúcares, nucleótidos) que se unen para formar polímeros grandes.