La química orgánica es la rama de la química que se ocupa de la estructura, propiedades, composición, reacciones y preparación de compuestos que contienen carbono, que incluyen no solo hidrocarburos sino también compuestos con otros elementos, incluido el hidrógeno (la mayoría de los compuestos contienen al menos un enlace carbono-hidrógeno), nitrógeno, oxígeno, halógenos, fósforo, silicio y azufre. Este campo de la química se limitaba tradicionalmente a compuestos producidos por organismos vivos, pero se ha ampliado para incluir sustancias creadas por el hombre, como los plásticos. El rango de aplicación de los compuestos orgánicos es enorme e incluye las industrias farmacéutica, química, de ciencia de materiales y agrícola, entre otras.
La versatilidad del carbono lo convierte en la columna vertebral de la química orgánica. Los átomos de carbono pueden formar cuatro enlaces covalentes con otros átomos, lo que da lugar a una amplia gama de compuestos. Un solo átomo de carbono puede unirse con otros átomos de carbono formando cadenas o anillos, creando así el esqueleto o estructura de una molécula orgánica. Estas cadenas de carbonos pueden modificarse mediante la inclusión de otros elementos llamados grupos funcionales, que determinan las propiedades y reacciones de la molécula.
Los hidrocarburos son los compuestos orgánicos más simples, compuestos exclusivamente de carbono e hidrógeno. Se clasifican en alcanos, alquenos, alquinos e hidrocarburos aromáticos según su estructura y tipos de enlaces carbono-carbono.
Los grupos funcionales son grupos específicos de átomos dentro de moléculas que tienen ciertas propiedades características independientemente de los otros átomos presentes en una molécula. Son clave para comprender la química y la reactividad de las moléculas orgánicas. Algunos grupos funcionales comunes incluyen:
Los isómeros son compuestos con la misma fórmula molecular pero con diferentes disposiciones estructurales y, por tanto, diferentes propiedades. La isomería es un concepto crítico en química orgánica porque explica cómo moléculas con los mismos átomos pueden tener diferentes estructuras y propiedades. Hay dos tipos principales de isomería: isómeros estructurales (o constitucionales), que difieren en la disposición covalente de sus átomos, y estereoisómeros, que tienen la misma disposición covalente pero difieren en la disposición espacial de sus átomos. Un ejemplo de isomería estructural se puede ver con el butano \(C 4H {10}\) , que tiene dos isómeros: n-butano e isobutano. La estereoisomería incluye enantiómeros, que son imágenes especulares entre sí y no pueden superponerse, como las manos derecha e izquierda.
Las reacciones orgánicas son reacciones químicas que involucran compuestos orgánicos. Los tipos básicos de reacciones orgánicas incluyen:
La química orgánica es un campo vasto y fascinante que desempeña un papel crucial en la comprensión de la composición química y los procesos de los organismos vivos, así como en el desarrollo de nuevos materiales y productos farmacéuticos. Al comprender los conceptos básicos de la química orgánica, como la estructura y reactividad de las moléculas orgánicas, los hidrocarburos, los grupos funcionales, la isomería y las reacciones orgánicas, se obtiene una visión de las bases químicas de la vida y la síntesis de nuevos compuestos.
