Introducció a la Formulació Orgànica

La química orgànica estudia tots els compostos que contenen carboni. Aquests compostos són la base de tots els éssers vius i molts materials que utilitzem cada dia.

Els compostos orgànics es representen amb diferents tipus de fórmules i estructures. Pots trobar des de fórmules moleculars senzilles fins a models tridimensionals complexos que mostren com estan disposats els àtoms a l'espai.

💡 Recordatori: El carboni sempre fa 4 enllaços, això és clau per entendre tota la química orgànica!

Estructura del Tema

Aquest tema està organitzat en tres parts principals que et permetran dominar la formulació orgànica pas a pas.

Part 1 se centra en entendre l'àtom de carboni i com forma els compostos orgànics. Aprendràs per què el carboni és tan especial i com es combina amb altres àtoms.

Part 2 explica els diferents tipus de fórmules que utilitzem per representar compostos orgànics. Des de fórmules moleculars fins a models en 3D.

Part 3 és la més extensa i cobreix la nomenclatura de tots els tipus de compostos: hidrocarburs, compostos halogenats, oxigenats i nitrogenats.

💡 Consell: Segueix l'ordre del tema, cada part es basa en l'anterior!

L'Àtom de Carboni i Estructura dels Compostos

El carboni està al grup 14 i període 2 de la taula periòdica, per això té 4 electrons de valència. Això significa que sempre forma exactament 4 enllaços per completar la seva capa externa.

El carboni és súper versàtil perquè pot formar enllaços simples $C-C$, dobles $C=C$ o triples (C≡C). Aquesta flexibilitat és el que permet la gran varietat de compostos orgànics que existeixen.

Els compostos orgànics es diferencien dels inorgànics per la seva estructura. Mentre que l'àcid carbònic (H₂CO₃) és inorgànic, el metà (CH₄) és orgànic perquè el carboni forma enllaços directes amb hidrogen.

💡 Truc: Si veus carbonis enllaçats entre ells o amb hidrogen directament, és un compost orgànic!

Representació de Compostos Orgànics

Hi ha diverses maneres de representar les molècules orgàniques, cada una amb els seus avantatges segons el que vulguis mostrar.

El model molecular basat en boles et mostra com estan disposats els àtoms a l'espai i quin tipus d'enllaç hi ha entre ells. És ideal per visualitzar la geometria molecular.

El model molecular compacte d'esferes també mostra la disposició espacial, però a més et deixa veure les diferències de mida entre els àtoms.

La fórmula esqueletal és la més pràctica per escriure ràpidament. Simplifica molt la representació eliminant la majoria d'hidrògens i carbonis.

💡 Pràctic: Domina la fórmula esqueletal, és la que més utilitzaràs als exercicis!

Hidrocarburs: Alcans i Nomenclatura Bàsica

Els hidrocarburs són compostos formats només per carboni i hidrogen. Són la base de tots els altres compostos orgànics que estudiaràs.

Hi ha dos tipus principals: hidrocarburs saturats (només enllaços simples) i hidrocarburs insaturats (amb dobles o triples enllaços). També es classifiquen en acíclics (cadena oberta) i cíclics (en forma d'anell).

Els alcans són hidrocarburs saturats amb fórmula general CₙH₂ₙ₊₂. Per anomenar-los uses el prefix del nombre de carbonis més el sufix -à: metà (1C), età (2C), propà (3C), butà (4C), etc.

Els alcans cíclics tenen fórmula CₙH₂ₙ i s'anomenen amb el prefix ciclo- davant del nom de l'alcà corresponent (ciclobutà, ciclopentà, ciclohexà).

💡 Memoritza: Els primers 10 prefixos $met-, et-, prop-, but-, pent-, hex-, hept-, oct-, non-, dec-$ són essencials!

Alquens i Alquins

Els alquens són hidrocarburs insaturats amb almenys un enllaç doble C=C. S'anomenen amb el prefix del nombre de carbonis i el sufix -è (etè, propè, butè).

Quan hi ha més d'una posició possible pel doble enllaç, numeres la cadena començant per l'extrem més proper al doble enllaç. Si hi ha diversos dobles enllaços, uses -di-, -tri- per indicar quants són.

Els alquins tenen almenys un enllaç triple C≡C i s'anomenen amb el sufix -í (etí, propí, butí). Segueixen les mateixes regles de numeració que els alquens.

El més conegut és l'etí (acetilè), que s'utilitza en soldadura per les altes temperatures que produeix en cremar.

💡 Regla d'or: Sempre numera començant pel carboni més proper al doble o triple enllaç!

Hidrocarburs Aromàtics i Ramificats

Els hidrocarburs aromàtics són cíclics amb dobles enllaços alterns que creen ressonància. El més important és el benzè (C₆H₆), que es representa amb un cercle dins de l'anell.

Altres aromàtics importants són el naftalè (dos anells) i l'antracè (tres anells). Molts compostos aromàtics tenen propietats especials per la seva estabilitat.

Els hidrocarburs ramificats tenen grups alquil (cadenes secundàries) unides a la cadena principal. Per anomenar-los: 1) troba la cadena més llarga, 2) identifica les ramificacions, 3) numera començant per l'extrem més proper a una ramificació.

Els grups alquil s'anomenen per ordre alfabètic i s'indica la seva posició amb números.

💡 Important: La cadena principal és sempre la més llarga, encara que no sigui horitzontal!

Compostos Halogenats

Els compostos halogenats són hidrocarburs que han substituït un o més hidrògens per halògens (F, Cl, Br, I). Són molt comuns en pesticides, dissolvents i refrigerants.

Per anomenar-los, tractes els halògens com a grups funcionals que s'indiquen amb prefixos: fluoro-, cloro-, bromo-, iodo-.

Si hi ha diversos halògens, els nomenes per ordre alfabètic i indiques la seva posició amb números. Per exemple: 2-bromopropà, diclorofluorometà.

Molts d'aquests compostos han estat problemàtics pel medi ambient (com els CFCs que destruïen la capa d'ozó), però alguns segueixen sent útils en aplicacions específiques.

💡 Atenció: Els halògens es prioritzen igual que altres substituents en la numeració!

Alcohols i Èters

Els alcohols contenen el grup funcional hidroxil $-OH$ enllaçat a un carboni. S'anomenen amb el prefix del nombre de carbonis i el sufix -ol.

Quan hi ha diversos grups OH, indiques la posició de cada un amb números: propan-1-ol, butan-1,2,4-triol. Els fenols són alcohols aromàtics molt importants en biologia.

Els èters tenen dues cadenes de carboni unides per un àtom d'oxigen $R₁-O-R₂$. S'anomenen dient primer les dues cadenes per ordre alfabètic i afegint la paraula "èter" al final.

Aquests compostos són molt presents a la natura i en medicines. L'alcohol etílic és el de les begudes, mentre que molts èters s'usen com a dissolvents.

💡 Recordatori: En alcohols amb diversos OH, la numeració busca els números més baixos possibles!

Compostos Oxigenats Avançats

Els compostos oxigenats inclouen molts grups funcionals diferents que trobaràs constantment en química i biologia.

Els àcids carboxílics $-COOH$ són àcids orgànics com l'àcid acètic del vinagre. Els èsters es formen quan reaccionen àcids amb alcohols i donen molts aromes naturals.

Els aldehids $-CHO$ i les cetones $C=O$ són compostos amb carboni doble enllaçat a oxigen. Els aldehids tenen aquest grup al final de la cadena, les cetones al mig.

Cada grup funcional té les seves regles específiques de nomenclatura, però segueixen patrons similars als que ja has après amb alcohols i èters.

💡 Consell: Practica identificant el grup funcional principal primer, després aplica les regles de numeració!