Hola descubridoras y descubridores de la química,
Estábamos explicando las ramas de la química, habíamos explicado la química analítica, la química-física y la química inorgánica nos falta por tanto explicar la química orgánica. Y eso será a lo que nos dediquemos en esta entrada.
Para sobrevivir, los primeros seres humanos tuvieron que distinguir las diferencias entre dos tipos de materiales en el mundo. Quizá se les dijo: “Pueden vivir de raíces y bayas, pero no pueden vivir en la suciedad. Pueden calentarse quemando ramas de árbol, pero no pueden quemar piedras”.
A principios del siglo XVIII, los científicos creyeron haber comprendido la naturaleza de la diferencia. Creyeron que los compuestos derivados de los organismos vivos contenían una inconmensurable fuerza vital, la esencia de la vida. Y puesto que procedían de los organismos, se les llamó compuestos “orgánicos”. Los compuestos derivados de los minerales, que carecían de dicha fuerza vital, se consideran “inorgánicos”.
Como los químicos no podían crear vida en el laboratorio, supusieron que no podían crear compuestos con fuerza vital. Sin embargo, esta idea cambió, cuando en 1828 Friedrich Wöhler obtuvo urea, compuesto que se sabía que desechaban los mamíferos, al calentar cianato de amonio, un mineral inorgánico.
Por primera vez, se había obtenido un compuesto “orgánico” a partir de algo distinto a un organismo vivo y, por supuesto, sin ayuda de alguna clase de fuerza vital. Quedo claro que los químicos necesitaban una nueva definición para los “compuestos orgánicos”. Los compuestos orgánicos ahora se definen como compuestos que tienen carbono, aunque como vimos en ¿Cuál es la diferencia entre química orgánica y química inorgánica? Esto no es del todo cierto.
¿Por qué existe toda una rama de la química dedicada al estudio de los compuestos que contienen carbono? Porque casi todas las moléculas que hacen posible la vida (proteínas, enzimas, vitaminas, lípidos, carbohidratos y ácidos nucleicos) contienen carbono; de tal modo, las reacciones químicas tienen lugar en los sistemas vivos, incluyendo nuestros propios cuerpos, son orgánicas. La mayoría de los compuestos que se encuentran en la naturaleza, aquellos de los que dependemos para nuestra alimentación, medicinas, vestido (algodón, seda y lana), y energía (gas natural, petróleo), son también orgánicos. Sin embargo, los compuestos orgánicos no se limitan a aquellos que se encuentran en la naturaleza. Los químicos han aprendidos a sintetizar millones de compuestos orgánicos nunca encontrados en la naturaleza, incluyendo telas sintéticas, plásticos, caucho sintético, medicamentos e incluso cosas como la película fotográfica y los súper pegamentos. Muchos de estos compuestos sintéticos evitan la escasez de los productos de origen natural. Por ejemplo, se calcula que si no contara con los materiales sintéticos para elaboración de ropa, se tendría que utilizar toda la tierra cultivable de Estados Unidos para la producción y lana necesaria sólo para vestirnos. En la actualidad, se conocen cerca de 16 millones de compuestos orgánicos, y puede haber muchos más.
Por otra parte, y en honor a la verdad, hay que reconocer también que en algún caso el vertido incontrolado de productos orgánicos ha contaminado el medio ambiente, deteriorando la vida animal y vegetal y produciendo daños irreparables la propia especie humana. Si lo que pretendemos es crear moléculas útiles, y aprender cómo controlar sus efectos, necesitamos conocer sus propiedades y comprender su comportamiento. Para ello debemos ser capaces de aplicar correctamente la química orgánica.
¿Qué es lo que hace especial al carbono? ¿Por qué existen tantos compuestos que tienen carbono? La respuesta a estas dos preguntas, es explicable por la posición que ocupa el carbono dentro del sistema periódico. El carbono está en el centro de la segunda fila de elementos. Los átomos que están a la izquierda del carbono tienden a ceder electrones, mientras que los que se encuentran a su derecha tienden a captarlos.
Puesto que el carbono está en el centro, no cede ni acepta electrones con facilidad; mejor los comparte. El carbono comparte sus electrones con varias clases de átomos, y también puede hacerlo con otros átomos de carbono. En consecuencia, con el simple hecho de compartir electrones, el carbono es capaz de formar millones de compuestos estables con una amplia variedad de propiedades orgánicas.
El estudio de la química orgánica comprende cómo reaccionan los compuestos orgánicos. Cuando reacciona un compuesto orgánico, se rompen algunos enlaces existentes y se forman algunos nuevos. Los enlaces se forman cuando dos átomos comparten electrones, y se rompen cuando dos átomos ya no los comparten. La reactividad de un compuesto orgánico, depende de sus grupos funcionales. La facilidad con la que se forma o rompe un enlace depende de los electrones específicos que se comparten, lo que a su vez depende de los átomos a los que pertenecen dichos electrones. Por tanto, para estudiar química orgánica es necesario entender la estructura del átomo, qué electrones tiene un átomo y en dónde se localizan.
Con respecto a qué contenidos se dan en la carrera de química en las materias de química orgánica, basándome en lo que se da en la Universidad de Santiago de Compostela, decir qué hay tres asignaturas (la química orgánica I, la química orgánica II y la química orgánica III) en las que se estudian los distintos grupos funcionales atendiendo a la estructura, reacciones y mecanismos de reacción (justificación de porque se obtiene un producto y no otro); luego hay una asignatura en la que se pone en práctica lo aprendido en estas tres asignaturas, pero enfocado a la síntesis de moléculas (la química orgánica IV); y finalmente hay una asignatura en la que se estudian las principales moléculas biológicas (la química orgánica V). Para estas asignaturas es necesario tener una buena visión espacial (y sino la tienes disponer de un buen modelo molecular) y tener mucha imaginación.
Bibliografía:
- K.Petter C. Volhardt, Neil E.Schore: Química orgánica estructura y función. Quinta edición. Editorial Omega.
- Y.B.Paula. Fundamentos de química orgánica. Editorial Prentice Hall.
- Apuntes de química orgánica de la carrera.
Descubrirlaquimica. Graduada en Química por la USC. Exalumna Colégio Sagrado Corazón de Pontevedra.
16 de Marzo de 2020
