Aplicaciones de interés en la industria y en los seres vivos

Las Biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos. Las biomoléculas están compuestas por seis elementos que constituyen del 95 al 99% de los tejidos vivos: el carbono (C), el hidrógeno (H), el oxigeno (O), el nitrógeno (N), el azufre (S), y el fósforo (P).1 Estos seis elementos son los principales componentes de las biomoléculas debido a que:

*Permiten enlaces entre ellos compartiendo electrones y haciéndolos estables.

*Permiten a los átomos de carbono la posibilidad de formar esqueletos tridimensionales –C-C-C- para formar compuestos con número variable de carbonos.

*Permiten la formación de enlaces múltiples (dobles y triples) entre C y C, C y O, C y N, así como estructuras lineales ramificadas cíclicas, heterocíclicas, etc.

*Permiten la posibilidad de que con pocos elementos se den una enorme variedad de grupos funcionales (alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos, aminas, etc.) con propiedades químicas y físicas diferentes.

Las biomoleculas pueden ser organicas  e inorgánicas:

Las inorganicas: Son biomoléculas no formadas por los seres vivos, pero imprescindibles para ellos, como el agua, la biomolécula más abundante, los gases (oxígeno, ) y las sales inorgánicas: aniones como fosfato (HPO4−), bicarbonato (HCO3−) y cationes como el amonio (NH4+).

Orgánicas:

*Los glúcidos, carbohidratos, hidratos de carbono o sacáridos (del griego σάκχαρον que significa "azúcar") son moléculas orgánicas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Son solubles en agua y se clasifican de acuerdo a la cantidad de carbonos o por el grupo funcional aldehido. Son la forma biológica primaria de almacenamiento y consumo de 

energía. Otras biomoléculas energéticas son las grasas y, en menor medida, las proteínas.

*Lipidos : son un conjunto de moléculas orgánicas, la mayoría biomoléculas, compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno, que tienen como característica principal el ser hidrofóbicas o insolubles en agua y sí en solventes orgánicos como la bencina, el alcohol, el benceno y el cloroformo. En el uso coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales. Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energética (triglicéridos), la estructural (fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (esteroides).Los Lípidos también funcionan para el desarrollo de la Materia gris, el  metabolismo y el crecimiento.

Hidrocarburo

Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados únicamente por "átomos de carbono e hidrógeno". La estructura molecular consiste en un armazón de átomos de carbono a los que se unen los átomos de hidrógeno. Los hidrocarburos son los compuestos básicos de la Química Orgánica. Las cadenas de átomos de carbono pueden ser lineales o ramificadas y abiertas o cerradas.

Los hidrocarburos se pueden diferenciar en dos tipos que son:

• Alifaticos
• Aromaticos

Los alifaticos se clasifican en alcanos,alquenos y alquinos.Su formulas que tienen son estos:
C_nH_2n+2, C_nH_2n y C_nH<sub>2n.

ALCANOS</sub>
Son hidrocarburos, osea que tienen sólo átomos de carbono e hidrógeno,su formula que tiene los alcanos es la siguiente:C_nH_2n+2 
Son compuestos formados solo por átomos de carbono e hidrógeno,Son compuestos de C e H de cadena abierta que están unidos entre sí por enlaces sencillos.
Se llama radical alquilo a las agrupaciones de átomos procedentes de la eliminación de un átomo de H en un alcano, por lo que contiene un electrón de valencia disponible para formar un enlace covalente. Se nombran cambiando la terminación -ano por -ilo, o -il cuando forme parte de un hidrocarburo.

ALQUENOS
Los alquenos u olefinas son hidrocarburos insaturados que tienen uno o varios dobles enlaces carbono-carbono en su molécula. Se puede decir que un alqueno no es más que un alcano que ha perdido dos átomos de hidrógeno produciendo como resultado un enlace doble entre dos carbonos. Los alquenos cíclicos reciben el nombre de cicloalquenos.



ALQUINOS
Los alquinos son hidrocarburos alifáticos con al menos un triple enlace entre dos átomos de carbono. Se trata de compuestos metaestables debido a la alta energía del triple enlace carbono-carbono. Su fórmula general es C_nH_2n-2
En general su nomenclatura sigue las pautas indicadas para los alquenos, pero terminando en "-ino".

    Es interesante la nomenclatura de los hidrocarburos que contienen dobles y triples enlaces en su molécula.

¿Dé que están formados el petróleo y el gas natural?


GAS NATURAL

El gas natural es una de las varias e importantes fuentes de energía no renovables formada por una mezcla de gases ligeros que se encuentra en yacimientos de petróleo, disuelto o asociado con el petróleo o en depósitos de carbón. Aunque su composición varía en función del yacimiento del que se saca, está compuesto principalmente por metano en cantidades que comúnmente pueden superar el 90 ó 95%, y suele contener otros gases como nitrógeno, CO₂, H₂S, helio y mercaptanos.


Algunos de los gases que forman parte del gas natural cuando es extraído se separa de la mezcla porque no tienen capacidad energética (nitrógeno o CO₂) o porque pueden depositarse en las tuberías usadas para su distribución debido a su alto punto de ebullición. Si el gas fuese criogénicamente licuado para su almacenamiento, el dióxido de carbono (CO₂) solidificaría interfiriendo con el proceso criogénico. El CO₂ puede ser determinado por los procedimientos ASTM D 1137 o ASTM D 1945.
 Producción de gas natural según el país

EL PETROLEO     

El petróleo está formado principalmente por hidrocarburos, que son compuestos de hidrógeno y carbono, en su mayoría parafinas, naftenos y aromáticos. Junto con cantidades variables de derivados saturados homólogos del metano (CH₄). Su fórmula general es C_nH_2n+2.




Además de hidrocarburos, el petróleo contiene otros compuestos orgánicos, entre los que destacan sulfuros orgánicos, compuestos de nitrógeno y de oxígeno. También hay trazas de compuestos metálicos, tales como sodio (Na), hierro (Fe), níquel (Ni), vanadio (V) o plomo (Pb). Asimismo, se pueden encontrar trazas de porfirinas.




Construcción de una plataforma petrolera 

El atomo del Carbono

El Carbono es prácticamente el elemento más necesitado por el planeta, ya que por el ha ido evolucionando.El carbono posee 4 electrones de valencia, lo cual le deja emparejarse o juntarse entre este o entre otros elementos como son el nitrógeno [N], hidrógeno [H] y oxígeno[O]. 
Pero el dato más facinante o útil del carbono es que forma una parte muy importante en la evolución de los seres.
Al mismo tiempo el carbono puede formar enlaces, el carbono forma cuatro enlaces con otros átomos (cada enlace representa a uno de los electrones de carbono y uno de los electrones del átomo que se enlazan). Cada valencia de electrón participa en el enlace, este se distribuye de forma equitativa sobre la superficie del átomo, formando una tetradron (una piramide)

Los químicos orgánicos toman su diversidad de muchas diferentes maneras en las que el carbono puede enlazarse con otros átomos. Los químicos orgánicos más simples, llamados hidrocarbonos, contienen sólo carbono y átomos de hidrógeno; el hidrocarbóno más simple (llamado metano contiene un sólo átomo de carbono enlazado a cuatro átomos de hidrógeno).

Para que el carbono pueda enlazarse a otro carbono estos se tienen que completar con hidrógenos
El carbono es un compuesto orgánico, pero no es el único, tambien existen otros;los compuestos orgánicos son todas las especies químicas que en su composición contienen el elemento carbono y, usualmente, elementos tales como el Ox+igeno (O)Hidrógeno (H), Fósforo (F), Cloro (CL), Yodo (I) y nitrógeno (N), con la excepción del anhídrido carbónico, los carbonatos y los cianuros.
Estos tienen sus características como pueden ser:
Son combustibles, poco densos, electro conductores,pueden ser de origen natural o sintetico, entre otros. 

Los compuestos orgánicos se representan mediante una fórmula que puede ser empírica, molecular y estructural.

Empírica: Con/En la empírica se expresa la proporción en la que están los distintos elementos.

Molecular: Indica el número de átomos totales del compuesto.

Estructural: Indica todos los enlaces que existen en la molécula. 

"El carbono en la naturaleza"

El carbono es un elemento químico de número atómico 6 y símbolo C. Es sólido a temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formación, puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o diamante. 

                                              

Es el pilar básico de laquímica orgánica; se conocen cerca de 16 millones de compuestos de carbono, aumentando este número en unos 500.000 compuestos por año, y forma parte de todos los seres vivos conocidos. Forma el 0,2 % de la corteza terrestre




Existen diferencias entre el diamante y el grafito:

• En su estructura:

Grafito
En el grafito cada carbono está unido a otros tres átomos de carbono; la geometría que presenta es la de un triángulo equilátero plano. A consecuencia de esta geometría, todos los átomos de carbono se encuentran en el mismo plano, formando láminas hexagonales.


Diamante
En el diamante, un átomo de carbono se une a cuatro átomos de carbono por enlaces sencillos, en disposición tetraédrica, patrón que se extiende en forma continua a través de una basta red. La resistencia y la dureza del diamante son el resultado de esta estructura cristalina. Romper un diamante es enfrentarse a innumerables enlaces muy fuertes que conforman su estructura.

• En sus propiedades:

  El grafito Es de color negro con brillo metálico, refractario y se exfolia con facilidad. En la dirección perpendicular a las capas presenta una conductividad de la electricidad baja y que aumenta con la temperatura, comportándose pues como un semi conductor. A lo largo de las capas la conductividad es mayor y aumenta proporcionalmente a la temperatura, comportándose como un conductor semimetálico.


El diamante es el material mineral más duro, incoloro, transparente y abrasivo que se conoce; puede rayar los metales o cortar el pavimento, ya que se encuentra en la punta de las brocas; se considera una piedra preciosa; reactiva a temperatura ambiente.






El carbono también aparece combinado formando compuestos orgánicos e inorgánicos.
En los compuestos inorgánicos, el más importante óxido de carbono es el dióxido de carbono (CO₂), un componente minoritario de la atmósfera terrestre (del orden del 0,04% en peso) producido y usado por los seres vivos (ver ciclo del carbono). En el agua forma trazas de ácido carbónico (H₂CO₃) —las burbujas de muchos refrescos— pero, al igual que otros compuestos similares, es inestable, aunque a través de él pueden producirse iones carbonato estables por resonancia. Algunos minerales importantes, como la calcita, son carbonatos.