Características del carbono y su combinación.

El átomo de carbono posee unas propiedades química muy particulares, las cuales lo han hecho el elemento base de la vida en nuestro planeta, (vídeo resumen).


Entre sus características más importantes están:

1º Características según la tabla periodica:

El carbono es el elemento número 6 de la tabla periódica (Z=6 y A=12) y el primer elemento del Grupo IV. Su estructura electrónica es 1s2 2s2 2p2.
El átomo de carbono tiene 4 electrones en la última capa. Esto hace que pueda unirse a otros átomos mediante cuatro enlaces covalentes.

Número atómico 6
Valencia 2,+4,-4

Configuración electrónica 1s22s22p2

Masa atómica (g/mol) 12,01115

Densidad (g/ml) 2,26

Punto de ebullición (ºC) 4830

Punto de fusión (ºC) 3727

2º Características por su importancia:

Al poder combinar de varias formas, el carbono es un elemento ideal para elaborar los complejos sistemas orgánicos como nuestras células o las hojas de las plantas. Siendo el número de combinación entre átomos de carbonos y otros diferentes es casi infinito.

Con el oxígeno forma dos compuestos gaseosos importantes: monóxido de carbono (CO), y dióxido de carbono (CO2).


LA COMBINACIÓN DEL CARBONO.

El carbono presenta una importante capacidad de combinación con otros átomos ya que puede formar hasta cuatro enlaces con otros átomos.

Estos enlaces forman un tetradrón (una pirámide con una punta en la parte superior).

La diversidad de los productos químicos orgánicos se debe a la infinidad de opciones que brinda el carbono para enlazarse con otros átomos. Los químicos orgánicos más simples, llamados hidrocarburos, contienen sólo carbono y átomos de hidrógeno; el hidrocarburo más simple (llamado metano) contiene un solo átomo de carbono enlazado a cuatro átomos de hidrógeno


Pero el carbono también puede enlazarse con otros átomos de carbono adicionalmente al hidrógeno tal como se ilustra en el siguiente dibujo de la molécula etano

Fuerzas intermoleculares.

Las fuerzas intermoleculares (fuerzas de atracción entre moléculas o enlaces intermoleculares)son consideradas más débiles que otros enlaces. Son fuerzas de atracción y repulsión entre las moléculas dependiendo en gran medida del equilibrio (o falta de él) de las fuerzas que unen o separan las moléculas.

*En términos relativos, si se da el valor 1 a la fuerza de unión de Van der Waals:


V. der Waals............1

P de Hidrógeno.......10

Enlace covalente.... 100

Las fuerzas de atracción explican la cohesión de las moléculas en los estados liquido y sólido de la materia, y se llaman fuerzas de largo alcance o Fuerzas de Van der Waals en honor al físico holandés Johannes van der Waals. Estas fuerzas son las responsables de muchos fenómenos físicos y químicos como la adhesión, rozamiento, difusión, tensión superficial y la viscosidad.
Entre las diferentes fuerzas de orden intermoleculares que mantienen unidos los átomos dentro de la molécula y ayudan a mantener la estabilidad de las moléculas individuales, las más conocidas son las siguientes:

1º- ENLACE O PUENTE DE HIDRÓGENO.

2º- FUERZAS DE VAN DER WAALS.

2.1º- DIPOLO-DIPOLO. Una atracción dipolo-dipolo es una interacción no covalente entre dos moléculas polares. Las moléculas que son dipolos se atraen entre sí cuando la región positiva de una está cerca de la región negativa de la otra. Podríamos decir que es similar al enlace ionico pero más débil.

2.2º- INTERACCIONES IONICAS.Son interacciones que ocurren a nivel de catión-anión, entre distintas moléculas cargadas, y que por lo mismo tenderán a formar una unión electrostática entre los extremos de cargas opuestas debido a la atracción entre ellas

.2.3º- FUERZAS DE LONDON O DISPERSIÓN.
Las fuerzas de London se presentan en todas las sustancias moleculares. Son el resultado de la atracción entre los extremos positivo y negativo de dipolos inducidos en moléculas adyacentes.En general, cuantos más electrones haya en una molécula más fácilmente podrá polarizarse. Así, las moléculas más grandes con muchos electrones son relativamente polarizables. En contraste, las moléculas más pequeñas son menos polarizables porque tienen menos electrones

Regla del Octeto.

La Regla del Octeto dice lo siguiente: la tendencia de los átomos de los elementos es (perdiendo, ganando o compartiendo electrones) a completar sus últimos niveles de energía con una cantidad de 8 electrones de forma tal que adquiere una configuración muy estable.

Estas propiedades dependerán por tanto del tipo de enlace (covalente, ionico, metálico, y enlaces intermoleculares) del número de enlaces por átomo, y de las fuerzas intermoleculares.


Puedes ver este vídeo para entenderlo mejor.


Lewis postuló que todos los átomos al combinarse, buscan alcanzar la estructura del gas noble más cercano a ellos en la tabla periódica.

Como puedes observar en tu tabla periódica, los gases nobles o inertes (grupo VIII) tienen 8 electrones en su ultima capa y se les llama inertes porque no se combinan con otras sustancias, no forman compuestos.

Lewis dedujo que esto último se debía a que la configuración de 8 electrones en la ultima capa de energía era la más estable para cualquier átomo.

Existen excepciones a esta regla. Los átomos que no cumplen la regla del octeto en algunos compuestos son: Carbono, Nitrógeno, Oxigeno y Azufre. En algunos casos estos elementos forman dobles enlaces y hasta triples el Carbono y el Nitrógeno.


Si quieres saber más: La regla del octeto, enunciada en 1917 por Gilbert Newton Lewis... (Wiki)