Química Orgánica
Los compuestos orgánicos se basan en la química de de carbono . El carbono es único en la variedad y extensión de estructuras que pueden resultar de las conexiones tridimensionales de sus átomos. El proceso de fotosíntesis convierte el dióxido de carbono y el agua en oxígeno y compuestos conocidos como carbohidratos. Tanto la celulosa , la sustancia que da rigidez estructural a las plantas, como el almidón , el producto de almacenamiento de energía de las plantas, son carbohidratos poliméricos. Los carbohidratos simples producidos por la fotosíntesis forman la materia prima para la miríada de compuestos orgánicos que se encuentran en los reinos de plantas y animales. Cuando se combina con cantidades variables de hidrógeno, oxígeno, nitrógeno , azufre, fósforo y otros elementos, las posibilidades estructurales de los compuestos de carbono se vuelven ilimitadas, y su número supera con creces el total de todos los compuestos no orgánicos. Un enfoque principal de la química orgánica es el aislamiento, la purificación y el estudio estructural de estas sustancias naturales. Muchos productos naturales son moléculas simples. Los ejemplos incluyen ácido fórmico (HCO 2 H) en hormigas, alcohol etílico (C 2 H 5 OH) en fermentación de frutas y ácido oxálico (C 2 H 2 O 4 ) en hojas de ruibarbo. Otros productos naturales, como la penicilina, la vitamina B 12, proteínas y ácidos nucleicos son extremadamente complejos. El aislamiento de productos naturales puros de su organismo huésped se dificulta por las bajas concentraciones en las que pueden estar presentes. Sin embargo, una vez que están aislados en forma pura, las técnicas instrumentales modernas pueden revelar detalles estructurales para cantidades que pesan tan solo una millonésima parte de un gramo. La correlación de las propiedades físicas y químicas de los compuestos con sus características estructurales es el dominio de la química física orgánica. Una vez que se conocen las propiedades otorgadas a una sustancia por unidades estructurales específicas denominadas grupos funcionales, es posible diseñar moléculas novedosas que puedan exhibir las propiedades deseadas. La preparación, en condiciones controladas de laboratorio, de compuestos específicos se conoce como sintética.química. Algunos productos son más fáciles de sintetizar que recolectar y purificar de sus fuentes naturales. Toneladas de vitamina C, por ejemplo, se sintetizan anualmente. Muchas sustancias sintéticas tienen nuevas propiedades que las hacen especialmente útiles. Los plásticos son un excelente ejemplo, al igual que muchas drogas y productos químicos agrícolas. Un desafío continuo para los químicos sintéticos es la complejidad estructural de la mayoría de las sustancias orgánicas. Para sintetizar una sustancia deseada, los átomos deben unirse en el orden correcto y con las relaciones tridimensionales adecuadas. Del mismo modo que una pila de madera y ladrillos se puede ensamblar de muchas maneras para construir casas de varios diseños diferentes, también se puede conectar un número fijo de átomos de varias maneras para dar diferentes moléculas. Solo una disposición estructural de las muchas posibilidades será idéntica a una molécula natural. El antibiótico eritromicina, por ejemplo, contiene 37 átomos de carbono, 67 de hidrógeno y 13 de oxígeno, junto con un átomo de nitrógeno. Incluso cuando se unen en el orden correcto, estos 118 átomos pueden dar lugar a 262,144 estructuras diferentes, solo una de las cuales tiene las características de la eritromicina natural. La gran abundancia de compuestos orgánicos, su papel fundamental en la química de la vida y su diversidad estructural han hecho que su estudio sea especialmente desafiante y emocionante. La química orgánica es el área de especialización más grande entre los diversos campos de la química.
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