Carbono en los alimentos

CARBONO EN LOS ALIMENTOS


Una característica importante del carbono es la extensa variedad de compuestos que forma cuando se combina con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros elementos, que son la base principal de la composición de todos los seres vivos, animales y vegetales, razón por la que se les conoce como compuestos orgánicos.

Hay dos modelos que se complementan para explicar la estructura atómica del carbono. El Modelo de Bohr y el Modelo de puntos de Lewis que se muestran a continuación:

Hidrocarburos

Los átomos de carbono se enlazan químicamente entre sí formando largas cadenas lineales o ramificadas, que van desde unos cuantos átomos hasta miles de ellos o  bien anillos de todos los tamaños; debido a esta característica se considera al carbono, único en la naturaleza, lo que le permite formar una inimaginable cantidad de compuestos; a esta propiedad del carbono se conoce comoconcatenación.

Como se ha mencionado, los átomos de carbono al combinarse químicamente ya sea entre sí o con átomos de otros elementos siempre van a formar cuatro enlaces,generalmente covalentes. Los enlaces carbono-carbono pueden ser simples, dobles o triples.

En las fórmulas desarrolladas de los compuestos orgánicos los átomos de C invariablemente tendrán cuatro enlaces representados mediante líneas; por otro lado, el átomo de hidrógeno al combinarse químicamente sólo puede formar un enlace que se representa con una sola línea; lo anterior puede corroborarse con la siguiente representación:

El siguiente esquema muestra un panorama general de la clasificación de hidrocarburos (compuestos orgánicos formados únicamente por átomos de hidrogeno y carbono).

Nomenclatura de HC

El número de átomos de carbono que contienen las moléculas de los HC está relacionado con su nombre, de acuerdo a la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) se deben utilizar las raíces griegas para indicar el número de átomos que forman una cadena o una ramificación, como se explica a continuación:

Para nombrar un HC lineal de cadena abierta:

 Se cuenta el número de átomos de carbono y se elige la raíz griega correspondiente.

Se identifica el tipo de enlaces que hay; sencillo, doble o triple; para dar la terminación del nombre.

Si hay enlace doble o triple, se enumeran los átomos de carbono asignándole la menor posición al enlace múltiple.

 Se nombra el HC empezando por la posición del enlace doble o triple y posteriormente se escribe el nombre de la cadena principal.

Para nombrar un HC de cadena abierta ramificada:

Se cuenta el número de átomos de carbono de la cadena más larga y, en su caso, que contenga el enlace doble o triple, se enumeran los átomos de carbono asignándole la menor posición al enlace múltiple para asignarle nombre a la cadena principal.

 Se identifican las ramificaciones y el número de átomos de carbono que las forman para asignarles nombre, se utilizan las mismas raíces griegas pero se les da terminación - il

Se nombra la estructura enlistando las ramificaciones en orden alfabético indicando su posición, y posteriormente se nombra la cadena principal.

Isomería

El carbono al unirse a otros átomos de carbono produce una gran variedad de compuestos. A partir de 4 átomos de carbono podemos encontrar dos o más compuestos con la misma cantidad de átomos, en otras palabras, tienen la misma fórmula molecular o condensada, sin embargo, la distribución atómica de éstos es diferente, es decir, sus estructuras no son iguales.  Por ejemplo: la fórmula condensada del butano C4H10 puede representar a cualquiera de las dos estructuras siguientes:

 

Como ves en estas fórmulas hay 4 átomos de carbono y 10 átomos de hidrógeno sin embargo, su estructura es diferente al cambiar la distribución de sus átomos.  Estos compuestos reciben el nombre de isómeros, que tienen la misma composición atómica pero diferente fórmula estructural, por esto es necesario conocer la fórmula desarrollada o semi desarrollada, para saber qué tipo de compuesto es y poderlo diferenciar del otro, además la estructura podrá ayudar a explicar mejor las propiedades de cada isómero.

Relación entre estructura de las moléculas y las propiedades de los compuestos

Así como las formas alotrópicas del carbono (grafito, diamante, carbono amorfo, fullereno, nanotubos) presentan diferentes propiedades, los isómeros también presentan diferentes propiedades debido a su estructura. Esto lo puedes observar en el siguiente cuadro comparativo de los Isómeros C5H12, dónde puedes apreciar que al aumentar el número de ramificaciones en la estructura, el punto de ebullición disminuye y el estado físico cambia. 

 

 

A partir del cuadro anterior podemos concluir que los isómeros del C5H12 presentan la misma composición, pero diferente estructura y que la estructura de los isómeros determina las propiedades físicas y químicas.