Introducción

¿Qué es la química orgánica y por qué es importante?

En una encantadora tarde de sábado de abril, se relaja en un jardín mientras disfruta de una taza de café caliente. Las coloridas flores primaverales atan el aire con un aroma agradable, y la hierba verde, el cálido sol y el rico espresso hacen de la tarde una ocasión encantadora.

Tu mente comienza a derivar mientras contemplas la combinación de aromas, colores y sabores que te rodean en este momento, y cómo conforman las complejidades únicas y fascinantes de la experiencia humana.

Si alguna vez te has preguntado sobre los orígenes de los tonos vibrantes de la naturaleza o los razonamientos detrás del seductor sabor del café, podrás encontrar todas las respuestas dentro del elaborado espectro de conocimiento en el estudio de la Química Orgánica.

La química orgánica es la química de los compuestos que contienen el elemento carbono: el elemento común de todos los organismos vivos. Las antocianinas son los pigmentos que dan a las flores sus diversos colores, la clorofila es responsable de que los tonos verdes del pasto intervienen en el proceso de fotosíntesis de las plantas, y la cafeína es lo que hace que el café funcione de la manera que lo hace. Todas estas sustancias contienen carbono, y todas son compuestos orgánicos.

La raíz del término orgánico se remonta a hace más de doscientos años, cuando su significado original ni siquiera implicaba el elemento de carbono. La palabra orgánica fue introducida por primera vez en 1807 por Jöns Jakob Berzelius, un químico sueco, y se utilizó para referirse a compuestos derivados de organismos vivos. Alguna vez se creía que los compuestos orgánicos solo podían obtenerse directamente de la naturaleza ya que contenían una esencia mística de la vida conocida como “fuerza vita”, por lo que era imposible crear compuestos orgánicos artificialmente. Esta teoría fue destrozada por un famoso experimento realizado por el químico alemán Friedrich Wohler en 1828. En su experimento, Wohler sintetizó con éxito la urea cristalina calentando el amoníaco y el ácido ciánico juntos. La síntesis de urea marcó una nueva era en la historia de la química orgánica, no sólo redefiniendo el término orgánico, sino también redirigiendo la química orgánica hacia una disciplina científica completamente nueva. La definición contemporánea de orgánico, al ser compuestos que contienen carbono, es ahora la forma científica de describir el término. Sin embargo, a lo largo de los años se ha mantenido cierto que los compuestos orgánicos son esenciales para toda forma de vida conocida, ya que la abundancia de moléculas orgánicas constituyen todos los organismos vivos.

Hay dos notas adicionales con respecto a la definición moderna de orgánico. En primer lugar, si bien es cierto que los compuestos orgánicos son los que contienen el elemento carbono, es importante saber que no todos los compuestos que contienen carbono son compuestos orgánicos. Por ejemplo, el carbonato de calcio (CaCO3), el componente primario en ciertas rocas y tiza, nunca puede ser etiquetado como orgánico. En segundo lugar, el alimento “orgánico” que a menudo se encuentra en los supermercados se refiere a que los productos agrícolas se cultivaron sin el uso de pesticidas artificiales, herbicidas o fertilizantes sintéticos, y no tiene nada que ver con la presencia de carbono en sus estructuras químicas. Este uso de la palabra orgánico se deriva posiblemente de la vieja definición, implicando que los productos provenían de la naturaleza, sin intervención humana.

Como habrás podido deducir, la química orgánica se puede encontrar en todos los rincones del mundo que nos rodea. Desde los alimentos que comemos, (los carbohidratos en el pan, la proteína en la carne, la fructosa en la fruta, y más) hasta la tela que usamos, (algodón, nylon, poliéster) y los combustibles que alimentan la tecnología que nos rodea (gasolina, gas natural, carbón), la lista de compuestos orgánicos involucrados en nuestras vidas es interminable. Un significado importante en la aplicación de la química orgánica es su papel crítico en el desarrollo de la medicina y los productos farmacéuticos. Los ingredientes activos que se encuentran en la medicina suelen ser compuestos orgánicos, ya sea aislados de materiales naturales o sintetizados en un laboratorio. Solo algunos ejemplos conocidos incluyen Aspirina, Tylenol, penicilina, insulina, Warfarina y Tamiflu. Los rápidos desarrollos de la industria farmacéutica, en la que la química orgánica ha actuado como un importante impulsor, han salvado millones de vidas y ha mejorado drásticamente la calidad de vida actual.

El elemento mágico que es la clave de la química orgánica y de todos los organismos vivos es el carbono. ¿Qué tiene el elemento carbono que lo hace tan especial? Esto se puede atribuir principalmente a la capacidad de unión especial que posee el carbono. Los átomos de carbono pueden formar fuertes enlaces covalentes con otros átomos de carbono en forma de cadenas y anillos, y también forma fuertes enlaces con otros elementos como hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y más. Como resultado, las estructuras de los compuestos orgánicos son enormemente diversas y pueden ser bastante complejas.

Consejos para estudiar química orgánica

Aprender química orgánica puede ser emocionante y desafiante. La estrategia de aprendizaje más comúnmente engañosa es la noción de que “puedo tener éxito simplemente memorizando todo”. Si bien la memorización puede ser necesaria a veces, no es más que una pequeña fracción de lo que se necesita para aprender la química orgánica; el factor más importante es su comprensión. Hay muchas estructuras, reacciones y mecanismos involucrados en el curso, y la memorización a nivel de superficie no te llevará hasta el final. No obstante, si conoces las conexiones entre las estructuras, entiendes los principios subyacentes de la reactividad de ciertos compuestos, y puedes decir las similitudes y diferencias entre diferentes mecanismos, encontrarás que se vuelve mucho más fácil. Algunas sugerencias para el aprendizaje incluyen:

• Reescribe tus propias notas al estudiar. Por ejemplo, repita los conceptos en tus propias palabras, o escribe un mapa de los conceptos que están relacionados.
• La práctica hace la perfección. Haz tantas preguntas de práctica como puedas, y trata de hacer tus propias preguntas para verificar tu comprensión.
• Use conjuntos de modelos de moléculas para ciertos temas.

Acerca del libro

Debido a la alta barrera de precios, alrededor de la mitad de los estudiantes de Química Orgánica en KPU no tienen acceso al libro de texto. Esto se ha convertido en un tema serio que afecta significativamente los resultados de aprendizaje para el curso. La creación de este libro de texto abierto tiene como objetivo brindar una solución a este problema y ayudar a los estudiantes a tener éxito en este curso.

El libro contiene diez capítulos, con los contenidos cubren desde los conceptos básicos sobre unión química, grupo funcional, hasta estereoquímica, espectroscopía para determinación de estructura (IR y RMN) y reacciones orgánicas (sustitución nucleofílica, eliminación, sustitución radical de alcanos, adición y oxidación reacciones de alquenos, preparación y reacciones de alquinos).

La química orgánica es un tema desafiante para muchos estudiantes. Para ayudar a los lectores a comprender los conceptos con mayor facilidad, se aplican intencionalmente lenguajes simples y concisos en el libro. Las áreas de cuadro de texto sombreadas destacadas se incluyen frecuentemente en el libro, donde los lectores pueden encontrar útiles consejos de aprendizaje, recordatorio de errores comunes, comparación entre conceptos similares. Para ayudar a los lectores a desarrollar habilidades de resolución de problemas, generalmente se da una pequeña sección etiquetada como “estrategia” para los ejemplos del libro. Se anima a los lectores a intentar resolver los problemas por sí mismos con sugerencias útiles proporcionadas en la “estrategia”, y luego comparar su trabajo con las soluciones detalladas proporcionadas después. Debido a la disponibilidad de tiempo limitada, no se incluyen muchas preguntas de práctica en este libro. Esperamos que en la futura edición del libro se agreguen más preguntas, particularmente preguntas con diferente nivel de dificultades.