Grado 11
  1. Conceptos básicos de química  1.1. Importancia de la Química  1.2. Naturaleza y alcance de la química  1.3. leyes de la combinación química  1.3.1. Ley de conservación de la masa  1.3.2. La ley de las proporciones definidas  1.3.3. Ley de las proporciones múltiples  1.3.4. Ley de los volúmenes de gases  1.3.5. Ley de Avogadro  1.4. La teoría atómica de Dalton  1.5. Concepto de mol y masa molar  1.6. Composición porcentual  1.7. Fórmula empírica y molecular  1.8. Estequiometría y Cálculos Estequiométricos  1.9. Concepto de reactivo limitante
  2. Estructura del átomo  2.1. Descubrimiento del electrón, protón y neutrón  2.2. Modelo Atómico  2.2.1. Modelo de Thomson  2.2.2. El modelo de Rutherford  2.2.3. Modelo de Bohr  2.3. Modelo mecánico cuántico del átomo  2.4. Doble naturaleza de la materia y la radiación  2.5. El principio de incertidumbre de Heisenberg  2.6. Numeros cuánticos  2.7. Orbitales atómicos y sus formas  2.8. Configuración electrónica de los elementos  2.9. Aufbau principle  2.10. El principio de exclusión de Pauli  2.11. Regla de máxima multiplicidad de Hund  2.12. La hipótesis de De Broglie  2.13. Efecto fotoeléctrico
  3. Clasificación de elementos y periodicidad en propiedades  3.1. Desarrollo histórico de la tabla periódica  3.2. Ley Periódica Moderna y Tabla Periódica  3.3. Tendencias periódicas en propiedades  3.3.1. Radio Atómico e Iónico  3.3.2. Entalpía de ionización  3.3.3. Entalpía de ganancia de electrones  3.3.4. Electronegatividad  3.3.5. Valencia  3.3.6. Propiedades Metálicas y No Metálicas  3.3.7. Estados de oxidación  3.4. Propiedades Inusuales de los Primeros Elementos
  4. Enlace Químico y Estructura Molecular  4.1. Enfoque de Kossel-Lewis sobre el enlace químico  4.2. Enlace iónico o electrovalente  4.3. Enlace covalente y sus características  4.4. Parámetros de enlace  4.5. Teoría VSEPR  4.6. Teoría del enlace de valencia  4.7. Hibridación y sus tipos  4.8. Teoría del orbital molecular  4.8.1. Orden de enlace y estabilidad  4.9. Enlace de hidrógeno
  5. Estados de la materia  5.1. Fuerzas intermoleculares  5.2. Leyes de los gases  5.2.1. La ley de Boyle  5.2.2. La ley de Charles  5.2.3. La Ley de Avogadro  5.2.4. La ley de Dalton de las presiones parciales  5.2.5. La ley de difusión de Graham  5.3. Ecuación del Gas Ideal y Aplicaciones  5.4. Gases reales y desviaciones del comportamiento ideal  5.5. Teoría cinética molecular de los gases  5.6. Licuefacción de gases  5.7. Propiedades de los líquidos  5.8. Tensión superficial y viscosidad
  6. Thermodynamics  6.1. Sistema y entorno  6.2. Tipos de sistemas en termodinámica  6.3. Types of procedures  6.4. Primera ley de la termodinámica  6.5. Energía interna y entalpía  6.6. Capacidad calorífica y calor específico  6.7. La ley de Hess de la suma constante de calor  6.8. Entalpía de disociación de enlace  6.9. Entalpía de formación y combustión  6.10. Entalpía de disolución y neutralización  6.11. Espontaneidad y la segunda ley de la termodinámica  6.12. Energía libre de Gibbs y sus aplicaciones
  7. Equilibrio  7.1. El concepto de equilibrio  7.2. Constante de equilibrio y sus aplicaciones  7.3. El principio de Le Chatelier  7.4. Equilibrio iónico en soluciones  7.5. Teoría de Ácidos y Bases  7.5.1. Concepto de Arrhenius  7.5.2. Concepto de Bronsted-Lowry  7.5.3. Concepto de Lewis  7.6. Escala de pH y pOH  7.7. Common ion effect  7.8. Hidrólisis de sales  7.9. Sistemas tampón y su mecanismo de acción  7.10. Equilibrio de solubilidad de sales poco solubles
  8. Reacciones Redox  8.1. Oxidation and reduction concepts  8.2. Número de oxidación y sus aplicaciones  8.3. Reacciones Redox en términos de transferencia de electrones  8.4. Balanceando reacciones redox (métodos de número de oxidación y ion-electrón)  8.5. Tipos de reacciones redox  8.6. Celdas Electroquímicas y Reacciones Redox
  9. Hidrógeno  9.1. Posición del Hidrógeno en la Tabla Periódica  9.2. Isótopos de hidrógeno  9.3. Preparación de Hidrógeno  9.4. Propiedades del Hidrógeno  9.5. Hidruros y su clasificación  9.6. Agua y agua pesada  9.7. El peróxido de hidrógeno y sus propiedades  9.8. Usos del hidrógeno y sus compuestos
  10. Elementos del bloque s (metales alcalinos y alcalinotérreos)  10.1. Elementos del Grupo 1 - Propiedades y Tendencias  10.2. Elementos del Grupo 2 - Propiedades y Tendencias  10.3. Propiedades inusuales del litio y berilio  10.4. Compuestos importantes del sodio y sus usos  10.5. Compuestos importantes de magnesio y calcio
  11. Algunos elementos del bloque p  11.1. Introducción General a los Elementos del Bloque p  11.2. Elementos del Grupo 13  11.2.1. Boro y sus compuestos  11.3. Elementos del Grupo 14  11.3.1. El carbono y sus alótropos  11.3.2. Compuestos Importantes de Carbono y Silicio
  12. Química Orgánica - Algunos Principios y Técnicas Básicas  12.1. Clasificación y Nomenclatura de Compuestos Orgánicos  12.2. Representación estructural de compuestos orgánicos  12.3. Clasificación de reacciones orgánicas  12.4. Efectos Electrónicos en Química Orgánica  12.4.1. Efecto inductivo  12.4.2. Efecto de resonancia  12.4.3. Hiperconjugación  12.5. Mecanismo de reacción y especies intermedias  12.6. Purificación y análisis cualitativo de compuestos orgánicos
  13. Hidrocarburos  13.1. Hidrocarburos  13.1.1. Preparación y Propiedades de los Alquenos  13.2. Alqueno  13.2.1. Preparación y Propiedades de los Alquenos  13.2.2. Reacciones de adición electrofílica  13.3. Alquinos  13.3.1. Preparación y Propiedades de Los Alquinos  13.4. Hidrocarburos aromáticos  13.4.1. Estructura y propiedades del benceno  13.4.2. Reacciones de sustitución electrofílica del benceno
  14. Química Ambiental  14.1. Contaminación Ambiental  14.2. Contaminación atmosférica y el efecto invernadero  14.3. Contaminación del agua y métodos de tratamiento  14.4. Contaminación del suelo y sus efectos  14.5. Residuos industriales y su tratamiento  14.6. Estrategias para el control de la contaminación

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El carbono y sus alótropos


El carbono es un elemento único que se encuentra en el grupo 14 de la tabla periódica, también conocido como el grupo del carbono. El carbono es la base de la química orgánica y es esencial para la vida tal como la conocemos. Comparte este grupo con otros elementos como el silicio, el germanio, el estaño y el plomo, pero la capacidad del carbono para formar compuestos diversos es incomparable. Una característica clave del carbono es su tendencia a formar varios alótropos.

¿Qué son los alótropos?

Los alótropos son diferentes formas del mismo elemento que exhiben diferentes propiedades físicas y químicas debido a diferentes arreglos de átomos. En términos simples, son como diferentes "versiones" del mismo elemento. La capacidad de adoptar diferentes estructuras permite al carbono formar una amplia variedad de sustancias, desde el suave grafito en los lápices hasta los diamantes más duros.

Enlace y versatilidad del carbono

La extraordinaria versatilidad del carbono proviene de su configuración electrónica (1s 2 2s 2 2p 2). Tiene cuatro electrones disponibles para enlaces, lo que le permite formar cuatro enlaces covalentes con otros átomos. Esta tetravalencia es la piedra angular de la química del carbono. Funciona de la siguiente manera:

C
,
C
,
H

Este diagrama muestra una representación simplificada de un átomo de carbono formando cuatro enlaces.

Alótropos comunes del carbono

Los alótropos más famosos del carbono son el diamante, el grafito y los más recientemente descubiertos fullerenos y grafeno. Cada una de estas estructuras tiene sus propias propiedades distintivas, que conducen a diferentes aplicaciones.

Diamante

El diamante es quizás el alótropo más famoso del carbono. Es famoso por su dureza y brillo. En el diamante, cada átomo de carbono está enlazado a otros cuatro átomos de carbono en una estructura tetraédrica tridimensional, lo que contribuye a su dureza.

C
,
CCC
,
CC

La figura anterior muestra la estructura 3D simplificada de un diamante.

Grafito

El grafito es otro alótropo común del carbono, notable por su uso en lápices y por su conductividad. Cada átomo de carbono en el grafito se enlaza a otros tres átomos de carbono en un solo plano, formando una matriz hexagonal. Estos planos se apilan libremente, lo que les permite deslizarse unos sobre otros, dando al grafito una sensación resbaladiza.

C-C-C-C-C
,
C-C-C-C-C
,

Esta imagen muestra la estructura en capas del grafito.

Fullerenos

Los fullerenos son moléculas compuestas completamente de carbono, que toman la forma de una esfera hueca, elipsoide o tubo. El fulereno más famoso es el C60, también conocido como buckminsterfulereno o buckybola, que se asemeja a las cúpulas geodésicas diseñadas por el arquitecto Buckminster Fuller.

CCC
,
CC
,
C C--CC  /  /
C-C-C-C-C

Esta es una representación 2D simplificada de la estructura del fulereno.

Grafeno

El grafeno es una sola capa de átomos de carbono dispuestos en un entramado bidimensional en forma de panal de abeja. Es increíblemente fuerte, liviano y un excelente conductor de calor y electricidad, a menudo considerado un material milagroso con un gran potencial en electrónica y ciencia de materiales.

C-C-C-C-C
,
C-C-C-C-C

El patrón anterior muestra el entramado bidimensional en forma de panal de abeja del grafeno.

Otras formas de carbono

Además de las formas más comunes mencionadas anteriormente, existen otros alótropos menos comunes del carbono, como los nanotubos de carbono y el carbono amorfo. Cada una de estas formas tiene propiedades únicas que las hacen útiles en una variedad de aplicaciones científicas y tecnológicas.

Nanotubos de carbono

Los nanotubos de carbono son estructuras cilíndricas hechas de átomos de carbono. Tienen excepcionales propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas. Sus posibles aplicaciones van desde servir como materiales ligeros pero fuertes hasta usarse en nanoelectrónica.

CCC
,
CCC

Carbono amorfo

El carbono amorfo es una forma de carbono que no tiene una estructura cristalina fija. Incluye negro de carbono y carbón vegetal, cada uno de los cuales se utiliza de diferentes maneras dependiendo de las necesidades, desde tintas hasta propósitos de filtrado.

Conclusión

La capacidad del carbono para formar alótropos es evidencia de su versatilidad e importancia tanto en la química orgánica como en la ciencia de materiales. Comprender las diferencias estructurales y características de estos alótropos nos ayuda a comprender la complejidad y belleza de este elemento fundamental de la vida.


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