Quimica Organica

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V. M. POTAPO V 
S.N.TATARINCHIK
* •
EDITORIAL MIR
MOSCÚ
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E.M.nOTAnOB
C.H.TATAPMHHMK
O P r A H M H E C K A H 
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V.M.POTAPOV. S.N.TATARINCHIK
Química 
orgánica
Segunda edición
E D I T O R I A L M I R . M O S C Ú
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Traducido de! ruso por Neimt Sosa
A NUESTROS LECTORES:
“Mir" edita libros soviéticos traducidos al español, in­
glés, francés, árabe y otros idiomas extranjeras. Entré ellos 
figuran tas mejores obras de las distintas ramas de la cien' 
cía y la técnica: manuales para los centros de enseñanza 
superior y escuelas tecnológicas: literatura sobre ciencias 
naturales y médicas. También se incluyen monografías, li­
bros de divulgación científica y ciencia-ficción.
Dirijan sus opiniones a la Editorial “Mir”, I Rizhski per., 
2, 129820, Moscú, MIO, GSP, URSS.
Primera edición 1979 
Segunda edición 1983
© HaflaTCflbCTBO «Xhmhh». 1976.
© Traducción al español. Editorial Mir. 1979.
Impreso en la URSS 
Ha HcnaHcxoM H3fcme
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ÍNDICE
De los autores ..............................................................................................13
Introducción . .................... , ................................... .................................15
§ I. Objeto de la Química orgánica y su Importancia práctica . . . 15
§ 2. Base de aprovisionamiento de materia prima de la industria de
la síntesis o rgán ica .................................................................16
§ 3. Papel de los científicos rusos en el desarrollo de la Química
o rg án ic a ................................................................................... 17
Capítulo 1. Nociones generales de la Química orgánica...........................19
§ 4. Particularidades de los compuestos orgánicos.....................19
§ 5. Análisis elemental de las sustancias orgánicas.....................20
§ 6. Fenómeno de la isom ería....................................................... 25
§ 7. Ideas iniciales sobre la naturaleza de los compuestos orgánicos 25
§ 8. Teoría de la estructura química de los compuestos orgánicos 28
§ 9. Capa electrónica del átomo...................................................30
§ 10. Estados de valencia del carbono. Hibridación .................34
§ II. Naturaleza electrónica del enlace químico 35
§ 12. Características de los enlaces covalentes y otros métodos de su
determinación...................................................... ... 36
§ 13. Tipos de reacciones orgánicas.................................................... 42
§ 14. Clasificación de los compuestos orgánicos . .............................. 44
Parte ¡
HIDROCARBUROS
Capitulo 2. Alcenos ............................................................ .........................48
§ 15. Serie homóloga de los alcanos. Estructura. Isomería............. 43
§ 16. Conformación. Modelos de m oléculas................................. 52
§ 17. Nomenclatura de los alcanos................................................... 56
§ 18. Métodos de obtención de los alcanos.............................. . . 59
§ 19. Característica general de las propiedades físicas y químicas de
los alcanos........................... ...................................................60
§ 20. Reacciones de los alcanos....................................................... 64
§ 21. Metano. Gas natural............................................................... 68
Capítulo 3. Cfcloalcanos .......................................................................... 70
§ 22. Estructura de los cicloalcanos. Nomenclatura, Isomería. Estado
natural . ..................................................................................70
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§ 23. Métodos de obtención..............................................................71
§ 24. Estabilidad de los ciclos..........................................................72
§ 25. Propiedades físicas y químicas de los clcloalcanos............... 74
§ 26. Isomería geométrica de los ciclos sustituidos....................... 76
§ 27. Distintos representantes..............................................................77
Capitulo 4. A lquenos.................................................................................. 78
§ 28. Estructura de los alquenos..................................................... 78
§ 29. Isomería y nomenclatura de los alquenos................................ 79
§ 30. Métodos de obtención de los alquenos.................................... 82
§ 31. Característica general de las propiedades físicas y químicas . . 84
§ 32. Reacciones de los alquenos..................................................... 85
§ 33. Diferentes representantes..........................................................95
Capítulo 5. A lqu inos .................................................................................. 98
§ 34. Estructura de los alquinos. Isomería. Nomenclatura............... 98
§ 35. Métodos de obtención............................................................. 99
§ 36. Característica general de las propiedades físicas y químicas . . 101
§ 37. Reacciones de los a lqu inos.....................................................103
§ 38. Acetileno, sus propiedades y utilización................................... 106
Capítulo 6. Hidrocarburos d ién teo s ........................................................ 109
§ 39. Isomería. Nomenclatura y clasificación.................................. 109
§ 40. Compuestos con dobles enlaces conjugados...........................110
§ 41» Butadieno, Isopreno y ciclopentadieno.................................. 114
Capítulo 7. Hidrocarburos arom áticos.................................................... 117
Benceno y sus derivados......................................................................... 117
§ 42. Estructura del benceno. Naturaleza del estado aromatico . . .117
§ 43. Isomería de los derivados del benceno. Nomenclatura de los
hidrocarburos aromáticos......................................................... 121
§ 44. Métodos de obtención de los homólogos del benceno.................. 123
§ 45. Propiedades fís icas..................................................... .... 125
§ 46. Propiedades químicas del benceno y sus homólogos.................... 126
§ 47. Orientación durante la sustitución electrof íllca en el núcleo ber-
cénico . . . . *........................................................................ 133
§ 48. Fuentes de materia prima de los compuestos aromáticos. Utili-
zacíón en la práctica del benceno y sus homólogos.............. 135
Hidrocarburos aromáticos multinucleares...................................................... 138
§ 49. Hidrocarburos aromáticos multinucleares con núcleos bencénícos
aislados......................................................................................139
§ 50. Radicales libres......................................................................... 140
§ 5f. Compuestos aromáticos multinucleares con núcleos bencénícos
condensados. El na fta leno ...................................... . . . 142
§ 52. Antraceno . . . ...........................................................................146
§ 53. Fenantreno..............................................................................148
§ 54. Hidrocarburos con muchos núcleos condensados.......................149
Compuestos aromáticos no bencénícos . ...................................................... 150
$ 55. Los hidrocarburos son fundamento de la Química orgánica . .151
Capítulo 8. P e tró leo ..................... ................................................................. 153
§ 56. Petróleo, su elaboración y aplicación..............................
153
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Parte II
COMPUESTOS CON FUNCIONES HOMOGÉNEAS
Capitulo 9. Derivados halogenados.............................................................159
§ 57. Isomería. Nom enclatura..........................................................159
§ G8. Métodos de obtención ............................................................. 160
§ 59. Propiedades fís ic a s ...................................................................162
§ 60. Propiedades qu ím icas .............................................................. 164
§ 61. Representantes más im portantes............................................ 169
§ 62. Derivados fluorados...................................................................172
§ 63. Efecto induc tivo ......................................................................... ....... 174
Capitulo 10. Compuestos hidroxfllcos y sus derivados .............................. 176
Alcoholes monoatómicos...................................................................................176
§ 64. Isomería. Nomenclatura.................................................................176
§ 65. Métodos generales de obtención de los alcoholes . . . . 177
§ 66. Propiedades físicas. Asociación de los alcoholes. Encíaces de
hidrógeno.....................................................................................179
§ 67. Propiedades quím icas............................................................... 182
§ 68. Representantes más importantes de los alcoholes monoatómicos 188
Alcoholes poliatómicos....................................................................................192
§ 69. Nomenclatura. Propiedades físicas. Algunos represcntanles; . . 192
Fenoles y naftoles........................................................................................196
§ 70. Fenoles. Isomería. Propiedades fís ic a s ....................................196
§ 71. Métodos industriales de obtención de los Teñóles...................197
§ 72. Propiedades químicas de los fenoles........................................198
§ 73. Algunos representantes de los fenoles....................................202
§ 74. N a fto te s .................................................................................... 204
Eteres. Epóxidos................................................................................................205
§ 75. Nomenclatura. Isomería. Propiedades físicas...........................205
§ 76- Métodos de obtención.............................................................206
§ 77. Propiedades químicas..................................................................207
§ 78. Representantes más im portantes............................................ 208
§ 79. Epóxidos.....................................................................................209
Peróxidos orgánicos........................................................................................211
§ 80. Métodos de obtención de los peróxidos de alquílos. Propiedades
qu ím icas ..................................................................................... 211
Capítulo 11. Aldehidos y ce tonas.................................................... 214
§ 81. Isomería y nomenclatura............................................... 214
§ 82. Métodos de ob tenc ión ............................................................. 216
§ 83. Estructura de los grupos carbonitas. Propiedades físicas de los
aldehidos y cetonas.................................................................. 219
§ 84. Propiedades químicas..................................................................220
§ 85. Representantes más importantes de los aldehidos y cetonas . . 236
Compuestos carbonílicos no saturados....................................... .... 241
§ 86. Aldehidos y cetonas conjugados o a-, p-insa tura dos.............. 242
§ 87. Cetenas.......................................................................................... . 244
Compuestos dicarbonflicos. Quelatos.............................................................244
§ 88. Propiedades y algunos representantes...................... 244
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Qulnonas...................................................................................................247
§ 89. Propiedades y algunos representantes..................................... 247
Capítulo 12. Ácidos carboxiIleos y sus derivados.......................... 251
Ácidos carboxillcos monobásicos............................................................. 251
§ 90. Isomería. Nomenclatura..............................................................251
§ 91. Métodos generales de obtención............................................. 253
§ 92. Propiedades fís icas ..................... ............................................ 254
§ 93. Propiedades químicas . . . ............................................. 257
§ 94. Representantes més importantes..................................... 261
§ 95. Jabones y detergentes..............................................................266
Acidos monobásicos no saturados..............................................................268
§ 96. Isomería. Métodos de obtención................................................. 268
§ 97. Propiedades físicas y químicas..................... .....................269
§ 98. Algunos representantes..............................................................270
Ácidos dicarboxilicos ...................................................................................273
§ 99. Nomenclatura. Métodos generales de obtención. Propiedades
físicas........................................................................................273
§ 100. Propiedades químicas...............................................................275
§ 101. Algunos representantes...........................................................276
Halogenuros de ácidos carboxillcos......................................................... 280
§ 102. Nomenclatura. Métodos de obtención. Propiedades . . k . . 281
§ 103. Algunos representantes..........................................................283
Anhídridos de los ácidos carboxlKcos......................................................... 283
§ 104. Métodos de obtención Propiedades......................................... 284
§ 105. Algunos representantes...........................................................284
Peróxidos de acilos. Peráddos..................................................................286
§ 106. Métodos de obtención. Algunos representantes .................286
Ésteres de los ácidos carboxlKcos............................................................. 288
§ 107. Isomería. Nomenclatura. Propiedades físicas......................... 288
§ 108. Métodos de obtención.............................................................. 289
§ 109. Propiedades quím icas.............................................................. 290
§ 110. Ceras....................................................................................... 291
Grasas y sustancias grasosas..................................................................292
§ 111. Grasas naturales. LIpidos................................. ‘ .................. 292
Amidas de ácidos....................................................................................... 297
§ 112. Métodos de obtención. Propiedades....................................297
§ 113. Algunos representantes...........................................................299
Nitrilos de ¿c idos...................................................................................... 302
§ 114. Métodos de obtención. Propiedades..........................................302
§ 115. Algunos representantes..................................................... 305
Capitulo 13. Compuestos orgánicos del azurre .........................................
306
$ 116. Tioles.. D isu líuros.................................................... .... 307
§ 117. Tioéteres. Sulfóxidos. Sultanas ...............................................308
§ 118. Acidos sulfónicos. Sulfacloruros..............................................309
Capítulo 14. Nltrocompuestos ............................................................ .... 313
§ 119. Isomería. Nomenclatura. Estructura......................................313
§ 120. Métodos de obtención..............................................................3 fe
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§ (21. Propiedades físicas y químicas.............................. 317
§ 122. Representantes más importantes.............................. 322
Capítulo 15- A m in a s ....................................................................................... 324
§ 123. Estructura. Isomería. Nomenclatura. Propiedades físicas . . . 324
§ 124. Métodos de obtención . . » • • • • • • » • • « * » . 326
§ 125. Las aminas como bases orgánicas...........................................329
§ 126. Propiedades quím icas............................................... .... 330
§ 127. Representantes más importantes de las am inas..................... 336
§ 128. Papel de los efectos electrónicos durante la sustitución electro*
tilica en el núcleo aromático................................................... 338
Capitulo 16. Dlazocompuestos ................. ................... 343
§ 129. Reacción de diazotación y estructura de los diazocompuestos 343 
§ 130. Reacciones de los diazocompuestos con pérdida de nitrógeno 345 
§ 131. Reacción de los diazocompuestos sin desprendimiento de nitró­
geno .......................................................................................... 347
§ 132. Diazocompuestos alifáticos........................................................ 350
Capítulo 17. Compuestos organometálicos y semlorgánicos..................... 353
§ 133. Características generales de los compuestos semiorgánicos . . 353
§ 134. Compuestos organomagnésicos.......................... ................. 354
§ 135. Compuestos organoaluminicos.................................................... 358
§ i36. Compuestos orgánicos de los metales de transición................. 360
§ 137. Compuestos organosillcicos........................................................ 361
§ 138. Compuestos organofosfóricos.................. .... .............................363
Parte ///
COMPUESTOS HETEROFUNCIONALES
§ !39. Nomenclatura de los compuestos heterofuncionales................ 366
Capítulo 18. Ácidos halogenados. Hldroxlácidos. Acidos aldehídicos y ce-
tónicos .....................................................................................369
Ácidos halogenados......................................................................................369
§ 140. Isomería. Métodos de obtención. Propiedades químicas . . . 369
Hidroxiácidos . . - ..................................................................................... 372
§ 141. Métodos de obtención. Propiedades fisicas y químicas . . . . 372
§ 142. Isomería óp tica ......................................................................... 374
§ 143. Hidroxiácidos más im portantes...............................................379
Acidos polihidroxlbenzolcos. Curtientes....................................................... 381
§ 144. Algunos representantes............................................................ 38i
Ácidos aldehídicos y cetónicos.................................................................... 382
§ 145. Nomenclatura. Isomería. Métodos generales de obtención • ■ . 382
§ 146. Representantes de los -ácidos cetónicos..................................383
§ 147. Condensación de esterificsción...................................................384
§ 148. Tautomeria del ésler acetilacético...............................................385
§ 149. Síntesis a base del éster acetilacético................. .....................388
§ 150. Tautomeria y reactividad d u a l ...............................................390
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Capítulo 19. Carbohidratos ..................................................................... 392
§ 15). Clasificación. Propiedades físicas. Estado natural.....................392
Monosacáridos...........................................................................................394
§ 152. Estructura...............................................................................394
§ 153. Propiedades químicas...............................................................401
§ 154. Estereoquímica de los monosacáridos.....................................406
Oligosacóridos...........................................................................................409
§ 155. Estructura y propiedades..................................................... 409
Polisacárldos...............................................................................................412
§ 156. A lm idón................................................................................... 412
§ 157. Celulosa................................................................................... 414
Capítulo 20. Aminoalcoholes y aminoácidos ..............................................419
Aminoalcoholes y aminofenoies..................................................................419
§ 158. Aminoalcoholes.......................................................................419
§ 159. Aminofenoies.............................................................. . . 421
Aminoácidos...................................... ... ..................................................... 422
§ 160. Propiedades físicas. Métodos de obtención........................ 422
§ 161. Propiedades químicas . . ................................................. 424
§ 162. Algunos representantes.................................................... 426
Parte IV
COMPUESTOS HETEROCÍCLICOS
Capítulo 21. Heterodclos pentagonales y hexagonales. Alcaloides . . . . 428
§ 163. Clasificación y característica general............................. .... . 428
Compuestos heteroddicos de anillo hexagonal con un heteroátomo . . . . 430
§ 164. Piridina y sus derivadas.....................................................430
§ 165. Quinoleina y sus derivados.................................................434
Compuestos heterocíclicos de anillo pentagonal con un heteroátomo . . . 436
§ 166. Estructura y propiedades generales ................................ 436
§ 167. Pirro! y sus derivados.........................................................438
§ 168. Furano y sus derivados..................................................... 441
§ 169. Tioíeno y sus derivados.................................................... 443
Heterocidos complejos y los alcaloides......................................................444
§ 170. Heíeroddos con varios heteroátomos..................................... 444
§ 171. A lcaloides...............................................................................445
Parte V
CAPÍTULOS ESPECIALES DE LA QUÍMICA ORGANICA
Capítulo 22. Elementos de la Química bloorgánlca............................448
§ 172. Sustancias proteínicas. Composición de aminoácidos . . . . 448
§ 173. Estructura de las proteínas. Polipéptidos.............................449
§ 174. Utilización de las proteínas en la alimentación y en la In­
dustria 466
§ 175. Estructura y propiedades de los ácidos nucleicos................460
§ 176. Papel biológico de los ácidos nucleicos . . . . . . . . . 461
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§ 177. Fermentos................................................................................ 463
§ 178. V itam inas................................................................................ 466
§ 179- Antibióticos................................................................................468
§ 180. Terpenos................................................................................ 469
§ 181. Esferoides................................................................................ 476
Capitulo 23. Compuestos de alto peso m olecular.................................... 478
§ 182. Clasificación. Enlace de la estructura y tas propiedades . . 478
Compuestos de alto peso molecular, polímeros -......................................... 479
§ 183. Reacción de polimerización...................................................... 479
§ 184. Poliolefinas................................................................................481
§ 185. Polímeros vínilicos....................................................................484
§ 186. Caucho natural y sintética................. ................................. i 486
Compuestos macromoleculares de condensación........................................ 492
§ 187. Reacciones de pol ¡condensación............................. . . . 492
§ 188. Poliamidas.................................................................................493
§ 189. Pcliésteres................................................... ............................ 494
§ 190. Resinas de fenol-formaldehído.................................................. 495
§ 191. Pol (meros organosilscicos..................... ..................................497
Capitulo 24. Métodos de Investigación de las sustancias orgánicas . . , 499
§ 192. Determinación de la estructura................................................ 499
§ 193. Métodos físicos de determinación de la estructuia.................601
Conclusión ................. ........................................................................... . 508
índice a lfabé tico .................................................................................... .511
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DE LOS AUTORES
Química og) ártica en nuestra época atraviesa un período de 
agitado desarrollo. Son descubiertas toda una serie de nuevas 
sustancias no comunes por su composición y propiedades; se crean 
compuestos cada vez más nuevos para la utilización práctica en 
las más diversas ramas; son empleados con mayor amplitud los 
métodos modernos de investigación, fundamentados en los logros 
de (a Física; se profundizan las nociones teóricas. Todo esto con­
duce a determinadas dificultades al estudiar la Química orgánica, 
cuando hay que darle cabida a un inmenso material dentro del 
marco del plan de estudios en las páginas de los manuales. Los 
autores están convencidos de que sólo existe un camino para la 
superación de estos obstáculos, prestar el máximo de atención a 
las leyes generales, dada la inevitable reducción del material pura­
mente descriptivo.
Sobre la base de la Química orgánica, al igual que 100 años 
atrás, descansa la teoría de la estructura química de los com­
puestos orgánicos, creada por A. M. Bútlerov. Actualmente, esta 
teoría ha sido completada por la comprensión más profunda de la 
naturaleza de los enlaces químicos y de las causas en que trans­
curren las reacciones. En el mismo orden en que se encuentra la 
clasificación de Bútlerov, sobre la estructura de las moléculas, 
existe otra clasificación, la clasificación por los tipos de reaccio­
nes. Precisamente el descubrimiento de la naturaleza de las reac­
ciones orgánicas ha permitido ir al enfoque de las transformacio­
nes de las sustancias orgánicas, no como un conjunto de casos 
heterogéneos particulares difíciles de recordar, sino como un 
sistema armonioso.
Los autores se han esforzado en lo posible, dentro del marco 
del presente curso, por describir las leyes generales de la Química 
orgánica, al observar el estudio de la teoría no como objetivo en 
sí, sino como medio para una mejor comprensión, para una mejor 
memorización, que es en fin de cuentas el medio para facilitar el 
dominio del material. Al mismo tiempo la Química orgánica no 
se puede estudiar sin un material efectivo de sustancias concretas 
con sus métodos de obtención, sus propiedades y las ramas en que
13
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se emplean. Los autores han tratado en primer orden de hacer 
una narración sobre las sustancias orgánicas que prácticamente 
son importantes y que reciben empleo en la industria, la agricul­
tura y la medicina.
Como base para la confección del libro se ha hecho una clasi­
ficación de los compuestos orgánicos por grupos funcionales que 
determinan el comportamiento químico de las sustancias orgáni­
cas. Primeramente se analizan hidrocarburos de diferentes tipos, 
los que componen una gran familia, que está relacionada con innu­
merables transiciones recíprocas, uego todos los derivados halo­
genados, derivados hidroxílicos, etc.
Al preparar esta nueva edición los autores se han esforzado 
por tomar en consideración las observaciones de las Comisiones 
de Química orgánica de la escuela politécnica V. I. Lenin de 
Moscú y de la escuela de peritaje químico-tecnológica D. I. Mende- 
léiev de Leningrado, así como también de los diferentes profesores 
de las escuelas de peritaje, El material está expuesto en plena co­
rrespondencia con el programa del curso de Química organica, 
aprobado en agosto del año 1974 para las escuelas de peritaje quí­
micas por especialidades “Química analítica" y “Química de las 
explotaciones petrolíferas”.
Los autores les estarán agradecidos a los lectores por las ob­
servaciones y los señalamientos críticos, que pueden redundar en 
un posterior perfeccionamiento del libro.
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INTRODUCCIÓN
§ 1. Objeto de !a Química orgánica y su importancia práctica.
La Química orgánica con frecuencia es definida corno ia química 
de los compuestos del carbono. Tal definición provocE inmediata­
mente una interrogación: ¿y cómo se plantea ia cuestión acerca 
de las sustancias inorgánicas muy conocidas, como los ácidos car­
bónico y cianhídrico y sus sales, puesto que éstas también con­
tienen carbono? Realmente es imposible establecer un límite ab­
solutamente preciso entre la Química orgánica y la inorgánica. 
Aunque una gran mayoría de los compuestos del carbono perte­
necen a las sustancias orgánicas.
Existe también otra definición: la Química orgánica es la 
química de los hidrocarburos y sus derivados. Su profundo sentido 
quedará esclarecido posteriormente. Por ahora sólo esclareceremos 
que se denominan hidrocarburos, las sustancias orgánicas más 
simples, en cuya composición entran solamente átomos de dos 
elementos, el carbono y el hidrógeno. Al hablar precisamente 
acerca de los derivados, se tienen en cuenta las sustancias más 
complejas, que pueden obtenerse mediante la sustitución de los 
átomos de hidrógeno en los hidrocarburos por átomos de otros ele­
mentos o por agrupaciones complejas de átomos
La denominación de Química orgánica surgió a principios del 
siglo XIX, cuando quedó esclarecido que las sustancias que con­
tienen carbono son componentes principales de los organismos ve­
getales y animales.
La tarea inicial de la Química orgánica la constituyó el estudio 
de las sustancias que se hallan en la naturaleza viva. Sin em­
bargo, gradualmente fueron tomando una mayor importancia los 
productos de la síntesis orgánica, que son las sustancias de ob­
tención artificial; muchas de ellas no se encuentran en la Natu­
raleza. En el propio estudio de las sustancias naturales, de grado 
en grado se fue pasando de las simples hacia las más complejas, 
y luego también al estudio de los procesos químicos que confor­
man la base de la actividad vital. La Química orgánica contem­
poránea estudia tanto las sustancias naturales, como también las 
sustancias orgánicas sintéticas, la estructura de éstas, sus vías
15
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de obtención, sus propiedades y las posibilidades de su utilización 
práctica. Con todo eso, además
de los métodos puramente quími­
cos, como lo son el análisis y la síntesis, se empiean ampliamente 
diversos métodos físicos.
Ya en tiempos de la prehistoria el hombre empleaba, para 
cubrir sus necesidades, sustancias orgánicas (productos alimenti­
cios, madera, pieles de animales). Ep el transcurso de milenios 
la humanidad poco a poco ha ido aprendiendo a elaborar las sus­
tancias orgánicas Que se hallan en la Naturaleza: obtener tejidos 
de las fibras del algodón, de la lana, del lino y de la seda; con­
vertir los cueros de los animales en piel mediante el curtido; 
extraer medicamentos, sustancias colorantes y odorantes de las 
plantas; obtener de las grasas la glicerina y los ácidos grasos; 
extraer el azúcar de la remolacha; transformar el caucho natural 
en goma; elaborar la madera, el carbón y el petróleo. Actualmente 
hay muchas ramas de la industria, tanto ligera, como la pesada, 
que se ocupan de la elaboración de las sustancias orgánicas: la 
petrolera y del gas, la petroquímica y la química del coque, la tex­
til, alimenticia, farmacéutica, etc.
En los últimos decenios ha tomado una especial importancia 
la producción de compuestos sintéticos de alto peso molecular 
(polímeros), los que son utilizados en calidad de materiales de 
diseño, así como también para la fabricación de diferentes objetos 
domésticos. Al principio los materiales sintéticos se observaban 
simplemente como sustitutos de los materiales naturales (caucho, 
madera, piel, tejidos, resinas, etc). Aunque en los últimos tiempos 
los materiales sintéticos se han convertido verdaderamente en 
“sustitutos insustituibles”: muchas tareas de la técnica moderna 
pueden ser resueltas simplemente con la utilización de los nuevos 
materiales sintéticos.
§ 2. Base de aprovisionamiento de materia prima de la in­
dustria de la síntesis orgánica. En el transcurso de muchas cen­
turias la humanidad obtuvo las sustancias orgánicas que le eran 
necesarias, elaborando la materia prima vegetal y animal. Con 
esto, la diversidad de las sustancias orgánicas obtenidas en la in­
dustria, era pequeña, y los volúmenes de su producción resultaron 
bastante modestos.
A partir-de la segunda mitad del siglo pasado el carbón de 
piedra alcanzó una importancia seria como materia .prima. El al­
quitrán de hulla obtenido como producto lateral en la coquefacción, 
dio pasó a la obtención Industrial del benceno, del tolueno, del 
naftaleno y de otros hidrocarburos aromáticos.| Estas sustancias 
a su vez pasaron a ser materia prima para la síntesis de los colo­
rantes, de los preparados medicinales y de los explosivos. En 
nuestro siglo ha tomado cada vez una mayor ¡importancia como 
materia prima el petróleo, cuyos componentes principales son los 
hidrocarburos parafinicos y nafténicos. El gas natural se ha con­
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vertido también en una materia prima importante cuya parte in­
tegral es el hidrocarburo parafínico más simple, el metano CH<. 
Las sustancias orgánicas se separan también de los esquistos. Ha 
conservado su importancia la madera cuyas reservas, a diferencia 
de las materias primas minerales, se restituyen constantemente.
Asi, pues,;- la industria moderna esté basada en la elaboración 
de la materia prima hidrocarbúrica. De la misma manera, ios com­
puestos orgánicos más simples, los hidrocarburos, se han con ver r 
tido no por simple formalidad, sino de hecho, en la base para la 
obtención de diferentes sustancias orgánicas. El acceso y el bajo 
costo de la materia prima hidrocarbúrica condujeron al rápido 
crecimiento de una nueva rama de la industria, la industria de la 
síntesis orgánica. Esta rama a su vez es la base para la producción 
de los materiales poliméricos (plásticos, cauchos sintéticos, fibras 
químicas), colorantes, medios para la protección de las plantas, 
detergentes, reactivos químicos, preparados medicinales, productos 
de la síntesis orgánica fina.
_ _ _ _ _ _ _
§ 3. Papel de los científicos rusos en el desarrollo de la Quí- 
mica orgánica. En Rusia trabajaron muchos célebres químicos- 
orgánicos: A. M. Bútlerov en los años 60 del siglo XIX con su 
Teoría de la estructura química, fundó las bases de la actual 
Química orgánica; su discípulo V. V. Markóvnikov (1834—1904) 
desarrolló los postulados teóricos de su maestro, y con sus in­
vestigaciones aplicadas descubrió la naturaleza química del petró­
leo. N. D. Zelinski (1861—1953) con sus discípulos estudió profun­
damente las transformaciones catalíticas de los hidrocarburos y 
creó los fundamentos de la Petroquímica. N. N. Zinin (1812—1880), 
M .G Kúcherov (1850— 1911), M. I. Konoválov (1858—1906), 
A. E. Arbúzov (1877— 1968) descubrieron importantes transforma­
ciones de las sustancias orgánicas, que sirvieron posteriormente 
como base para la creación de nuevas producciones químicas. 
R F. Beilstein sintetizó los datos conocidos en su época en el “Ma­
nual de química orgánica’', dando inicio al registro oficial de los 
compuestos orgánicos en el famoso ‘"Beilstein” conocido actual­
mente por cada químico.
Una parte integral importante de la industria química resultan 
ser las producciones basadas en los logros de la Química orgánica. 
A éstas pertenecen:
I. La industria de la síntesis orgánica pesada (básica) que 
elabora los hidrocarburos de diferentes tipos, los compuestos orgá­
nicos que contienen oxígeno (alcoholes, aldehidos, cetonas, ácidos, 
éteres), los compuestos orgánicos que contienen nitrógenos (ami­
nas, nitrilos), los compuestos orgánicos que contienen halógenos; 
las sustancias que contienen fósforo, cromo y otros elementos. Una 
parte de la industria de la síntesis orgánica pesada es la industria 
petroquímica.
2—5870 17
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Los productos químicos elaborados en las empresas de la In­
dustria de la síntesis orgánica básica y de las plantas petroquí­
micas» se utilizan parcialmente en forma natural (detergentes, 
disolventes), pero principalmente se emplean como materia prima 
para las ramas enumeradas más abajo.
2. Producción de abonos orgánicos (urea) y de insecticidas 
para luchar contra los enemigos de la agricultura.
3. Industria de las resinas sintéticas y de los plásticos.
4. Industria del caucho sintético.
5. Industria de las fibras químicas
6 . Industria de pinturas y barnices.
7. Industria de colorantes de anilina.
8 . Industria quimicofarmacéutica.
9. Producción de reactivos químicos y de sustancias de alta 
pureza.
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CAPÍTULO 1
Nociones generales 
de la Química orgánica
§ 4. Particularidades de ios compuestos orgánicos.. El carbono 
es un elemento esencial en los compuestos orgánicos y en casi 
todas las sijstancias orgánicas encontramos también el hidrógeno. 
Muchas sustancias orgánicas .contienen oxígeno y nitrógeno, y con 
menor frecuencia entran en su composición Tos halógenos, el azufre 
y el fósforo. Los elementos antes enumerados forman el grupo de 
los organógenos que son los que muy a menudo encontramos en 
las moléculas de las sustancias orgánicas. En la composicion 
de los llamados compuestos organometálicos y semiorgánicos, 
podemos encontrar cualquier elemento (exceptuando los gases 
inertes).
En la actualidad se conocen unos cuantos millones de com» 
puestos que contienen carbono, siendo unos cuantos cientos de 
miles de los que no contienen carbono en su totalidad La causa 
común de la variedad de los compuestos orgánicos radica en que 
en sus moléculas pueden entrar decenas (y algunas veces cientos 
y miles) de átomos que se distribuyen en diferente orden. El modo 
de podernos representar este “diferente orden", quedará claro a 
partir del estudio ulterior de la Química orgánica.
Los compuestos orgánicos típicos se caracterizan por deter­
minadas propiedades que se diferencian de tas propiedades de las 
sustancias inorgánicas. En la medida en que la inmensa mayoría 
de los'compuestos
inorgánicos son sustancias sólidas con altas 
temperaturas de fusión, una gran parte de los compuestos orgáni- 
eos son sustancias sólidas o líquidas de baja temperatura de fu­
sión. Muchas reacciones de sustancias orgánicas transcurren con 
mayor lentitud que las reacciones de sustancias inorgánicas, a la 
vez que las transformaciones a menudo van simultáneamente en 
•varias direcciones. Los compuestos orgánicos se descomponen a 
altas temperaturas, muchos de ellos gradualmente se oxidan en el 
aire. En general, se puede decir que Tas sustancias orgánicas típi­
cas son menos estables que las inorgánicas típicas.
Posteriormente habremos de conocer que esas y otras diferen­
cias externas tienen su causa profunda: en los compuestos orgá­
nicos prevalece un cierto tipo de enlace químico que se diferencia 
de los inórganicos típicos.
2* 19
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§ 5 . Análisis elemental de las sustancias orgánicas. El estudio 
de cualquier sustancia comienza por la obtención de ésta en forma 
pura (individual). Mientras tanto la obtención de una sustancia 
orgánica pura no es muy sencilla. En muchos casos es más fácil 
realizar la reacción misma que separar en forma pura el pro­
ducto sintetizado. Para purificar las sustancias se utilizan los 
siguientes métodos.
Recristalización. Este método es utilizado también ampliamente 
en la Química inorgánica, es por lo que no exige explicaciones 
especiales. Señalemos solamente que como simple demostración 
(aunque no absolutamente segura) de la pureza de una sustancia 
cristalina, puede servirla constancia de su temperatura de fusión 
durante repetidas cristalizaciones (“recristalización hasta la tem­
peratura de fusión constante’*). Para demostrar la identidad de 
una sustancia sintetizada con otras que tenemos en calidad de 
muestra, se determina la temperatura de fusión de la mezcla de 
ambas sustancias: la ausencia de disminución de temperatura de 
fusión de la mezcla (o sea, la disminución de ésta en comparación 
con la temperatura de fusión de los componentes de la mezcla), 
nos indicará la identidad de las sustancias mezcladas.
Destilación. Este método en sus diferentes aspectos se utiliza 
con mucha frecuencia para purificar las sustancias orgánicas. Esto 
es tanto la destilación simple, como la destilación al vacío que 
permite disminuir la temperatura de ebullición, en comparación 
con la destilación a presión atmosférica, aproximadamente en 
100 °C (un vacío corriente tiene presión residual de 1 a 10 mm 
Hg) o en 200 °C (alto vacío, presión residual, de 0,1 a 0,01 mm 
Hg). Un buen método de purificación es la destilación con vapor 
de agua.
Las instalaciones modernas para la destilación, columnas de 
rectificación, permiten separar las sustancias cuyas temperaturas 
de ebullición se diferencian solamente en unos grados.
Sublimación. Es el proceso de purificación relativamente poco 
utilizado, en el que se emplean las propiedades de una serie de 
sustancias de pasar del estado sólido al gaseoso, evadiendo el 
estado líquido. La sublimación es un método de purificación de 
las sustancias muy efectivo.
Extracción. Se basa en la división de las sustancias mediante 
la distribución de éstas entre disolventes inmiscibles. En-. el caso 
más simple, la extracción se realiza por medio de la agitación en 
un embudo separador de una solución acuosa de una sustancia 
orgánica con disolventes tales como el benceno,; el éter y otros. 
Entonces la sustancia orgánica pasa de la capa acuosa a la capa 
del disolvente orgánico. Así se separan las sustancias orgánicas 
de las sales inorgánicas, y también diferentes sustancias orgánicas 
unas de otras. Existen aparatos para la realización automática 
repetida de la extracción.
20
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Cromatografía. Está basada en las diferencias 
de las propiedades absorbentes de las sustancias.
Los fundamentos de este método fueron creados 
por el científico ruso M. S. Tsvét (1903). Ahora 
existen una serie de variantes dé la cromatogra­
fía y este método se emplea frecuentemente para 
la purificación y demostración de la individuali­
dad de las sustancias.
El principio común de todos los métodos cro- 
matográficos, consiste en que la mezcla a separar 
la dejamos pasar por un absorbente, que es la 
sustancia capaz de interaccionar diversamente 
con los componentes de la mezcla a separar. De 
esta forma las sustancias que están absorbidas 
con más fuerza se van rezagando en su movi­
miento de las que son absorbidas débilmente, y 
así es cómo se produce la separación de éstas. En 
la forma más evidente este proceso transcurren 
las columnas cromatográficas (fig. 1). Pequeñas 
cantidades de sustancias se separan o se identifi­
can mediante la cromatografía sobre papel o sobre 
una fina capa de otros absorbentes que pueden ser el óxido de 
aluminio, silicagel y otros (cromatografía de capas finas).
En particular es muy efectiva la cromatografía gas-líquido, en 
la cual se hacen pasar por el absorbente los vapores de las sus­
tancias orgánicas. Muchas sustancias descritas en su tiempo como 
individuales, al estudiarse por el método de cromatografía gas- 
líquido, resultan ser mezcla de varios componentes. Las sustancias 
depuradas mediante la cromatografía gas-líquido poseen en la 
actualidad la característica superior de pureza de la sustancia, 
aunque no absoluta: son conocidas mezclas que no se separan ni 
con este método.
Todos estos métodos de purificación de las sustancias orgáni­
cas se utilizan no sólo en los laboratorios, sino también en la in­
dustria.
Una sustancia orgánica pura se caracteriza habitualrnente por 
tener las siguientes constantes.
Temperatura de fusión. Mientras más pura es una sustancia, 
más estrecho será su intervalo de fusión. Generalmente este in­
tervalo se halla entre los 0,5 y 1,0 GC.
Temperatura de ebullición. El intervalo de ésta para las sus 
tancias puras, destiladas en las columnas de rectificación, lo com­
ponen unas decenas de grados.,
Densidad relativa. Se expresa por la relación de la masa de la 
sustancia a una determinada temperatura (generalmente 20 °C) 
a la masa del agua tomada en el mismo volumen a 4 C.
índice de refracción. Su determinación para las sustancias or­
gánicas líquidas se realiza en un refractómetro. El índice de re-
W¥
Disol- 2K 
vente r j :
Adsor­
bente
/.•i
» ■ * *•
Fig. 1. Columna 
cromatográfica
21
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fracción depende de la naturaleza de la sustancia, asi correo tam­
bién de su pureza. Además de esto, el índice de refracción sirve 
de base para el cálculo de la refracción molecular (sobre, el cual 
más detalladamente hablaremos al final de este libro).
Análisis cuantitativo y cualitativo elemental. El estudio de una 
sustancia orgánica en forma pura, generalmente comienza con el 
esclarecimiento de cuáles elementos entran en su composición,
o sea, con el análisis cualitativo de elementos.
La determinación cualitativa del carbono y del hidrógeno está 
basada en la oxidación de las sustancias orgánicas. De esta ma­
nera, el carbono que entra en la composición de una sustancia 
orgánica, forma el dióxido de carbono (gas carbónico), y el hidró­
geno, el agua. La sustancia se mezcla con óxido cúprico y se 
calienta en un tubo de ensayo con un tubo de evacuación de gases 
que está sumergido en agua de cal (fig. 2 ). El óxido cúprico ox:da 
la sustancia orgánica. El carbono que entra en su composición, 
forma el gas carbónico CO2, el cual podemos detectar por el pre­
cipitado de CaCC>3 que se desprende. Del hidrógeno obtenemos el 
agua, las gotas de ésta podemos verlas en la parte superior del 
tubo de ensayo, y también se pueden detectar por la aparición del 
color azul que toma el sulfato de cobre deshidratado.
Para el oxigeno, que frecuentemente entra en la composición 
de las sustancias orgánicas, no existe reacción cualitativa,
aun­
que hay métodos para su determinación cuantitativa.
El nitrógeno sé determina en la composición de las sustancias 
orgánicas fundiendo en un tubo de ensayo una pequeña porción 
de ésta con sodio metálico: el nitrógeno forma el cianuro de sodio 
NaCN. Este último podemos determinarlo con ayuda de una muy 
conocida reacción de Química inorgánica, que da lugar a la for­
mación del azul Berlín (es una coloración azul, que aparece des­
pués de añadir sales de hierro divalentes y trivalentes).
Los procesos químicos que tienen lugar al detectar el nitró­
geno, podemos presentarlos mediante las siguientes ecuaciones:
Na + C-fN — ► NaCN 
FeSOi + 6NaCN — ► Na«[Fe(CN)6l + Na¡SO<
4FeCIa + 3Na*[Fe(CN)e) — ► Fe^CNUh + 12NaCl
uztil Berlín
Durante la fundición con él sodio metálico pasan a la forma 
inorgánica ("se mineralizan”) 'también otros elementos los que 
pueden entrar en la composición de las moléculas- orgánicas.
Así, el-azufre forma el sulfuro de sodio. Na2S, el que podemos 
detectar con ayuda del nitrato de plomo: el desprendimiento de 
un precipitado negro de PbS (sulfuro de plomo) iridica la presen­
cia del azufre en la sustancia orgánica:
■ 2Na + S‘ — ► NaaS 2Na+ + S*~
Pbí+ + Sa~ — ► PbS¿ ,
22
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Meft&t de la sustancia orgánica 
con el óxido de cobre
CUSO*
deshhJnuadc
Solución
út ca(OH)2-
Fig. 2. Detección del carbono e hidrógeno
Los halógenos se convierten en sus correspondientes sales, las 
que forman precipitados con una solución de nitrato de plata. Los 
halógenos podemos detectarlos también mediante la prueba de 
Beilstein, o sea, por el color verde de la llama a la cual ha sido 
expuesto un alambre de cobre con una sustancia que contenga 
halógenos.
En lugar de fundir una sustancia orgánica con sodio, podemos 
separarla si hacemos actuar sobre ella algún oxidante fuerte (pe­
róxido de sodio, ácido nítrico, una mezcla crómica). Los elementos 
al pasar al estado iónico, pueden ser descubiertos por las reac­
ciones normales, conocidas ya de la Química inorgánica.
El análisis cuantitativo elemental de sustancias orgánicas se 
realiza por medio de la quema de éstas (generalmente en una 
corriente de oxígeno) en los aparatos que permiten captar cuanti­
tativamente los productos de la combustión. Si la sustancia con­
tiene sólo cuatro elementos: el carbono, hidrógeno, oxígeno y 
nitrógeno, entonces se captan y se pesan el dióxido de carbono 
y el agua, que se forman al quemarse las sustancias (el nitrógeno 
se desprende en forma libre). Si además hay azufre, halógenos 
y otros elementos, al aparato se le .une un tubo de absorción adi­
cional . para captar los compuestos de estos elementos Han sido 
elaboradas muchas variantes diferentes de la quema cuantitativa 
de los compuestos orgánicos. Estas variantes se diferencian por 
los aparatos, las condiciones de combustión y la captación de los 
productos que se forman. En la fig. 3 está representada la insta­
lación más difundida en la URSS para el análisis elemental por 
el método de M„ O. Korshun, Existen también aparatos automáticos 
para la realización del análisis elemental,
Para disminuir el consumo de las sustancias y acelerar el 
trabajo, en los laboratorios científicos, en la práctica, se utilizan 
exclusivamente microdeterminaciones, o sea, se traba'a en estos 
aparatos, los que dan la posibilidad de utilizar para el análisis 
de 3 a 5 mg de sustancia.
Supongamos, por ejemplo, que para realizar un microanálisis 
elemental, fue tomada una muestra pesada de 4,52 mg de una
23
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Fig. 3. Aparato para determinar el carbono y el hidrógeno por e! método
de M. O. Korshun: ,
f'-gasómetro; 2— frasco de secado: 3— llave; 4 — aparato para purificar el oxígeno; 5. 9t 
10— hornos eléctricos: 6. 7— aparatos para Ja absorción del HjO y COJf que se forman des­
pués de purificar el oxígeno; 8— tubo pare la Incineración; j j —mechero de gas; Jí, ¡8— apa­
ratos para absorción del HiO y CO», detectados después de la Incineración de la prueba:
/ í — tubo aislador; /5— aspirador.
sustancia orgánica, compuesta por el carbono, oxígeno e hidró­
geno, y que después de la quema de ésta, se obtuvieron 9,18 mg 
de COj y 2,88 mg de H2O. Los productos de la quema contienen 
todo el carbono e hidrógeno que se encontraban en la muestra 
pesada de la sustancia analizada. Por estos datos se pueden sacar 
las cantidades en peso de estos elementos en la muestra pesada 
(2.51 mg de carbono y 0.32 mg de hidrógeno) y después el tanto 
por ciento de su composición. En el ejemplo antes dado se obtienen 
55,6% de carbono y 7,08% de hidrógeno. Lo restante (37,3%) co­
rresponde al oxígeno. Para transformar- las porciones en peso de 
los elementos en las correlaciones de sus átomos, hay que dividir 
las porciones en tanto por ciento entre las masas atómicas de los 
correspondientes elementos. De esta forma, se obtienen los nú me» 
ros 4,63 C : 7,08 H : 2,33 O. Realizando la división de esta relación 
entre el número más pequeño de éstos, obtendremos una relación 
más cómoda 1,99:3,05: l r00 ó en números enteros 2 :3 ‘: 1.
Los números hallados expresan la proporción entre los átomos 
de C, H y O en la molécula de la sustancia que se analiza, es 
decir, su fórmula más sencilla se puede anotar de esta forma: 
C2H3O. Ésto, sin embargo, no significa que la composición de; la 
molécula sea precisamente tal, ésta puede ser duplicada y tripli­
cada y, en general, responder a lá fórmula' (C2H3O),,.
Para solucionar la cuestión acerca de la fórmula molecular es 
necesario determinar la masa molecular relativa (masa molecu­
lar) de la sustancia. Con este fin resultan ser útiles muchos méto­
dos como, por ejemplo, la medición de la presión del vapor o la 
disminución de la temperatura de solidificación. Obtenida para
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nuestro ejemplo la masa molecular del orden de 90, tendríamos 
derecho a considerar como fórmula molecular C<HeOj.
§ 6. Fenómeno de la isomería. Del estudio de ios compuestos 
inorgánicos sabemos que la fórmula molecular generalmente sirve 
de “tarjeta de presentación" exacta de los compuestos. La fórmula 
H2SO4 sin ninguna duda es la fórmula del ácido sulfúrico, 
NaHC03 es la fórmula del bicarbonato de sodio, etc. Un caso di­
ferente encontramos en la Química orgánica: distintas sustancias 
orgánicas pueden tener una misma formula molecular. Asi, por 
ejemplo, la fórmula CaH60 pertenece a dos sustancias: al gas 
nombrado éter dimetílico y al líquido nombrado alcohol etílico. 
jLa fórmula C<H80 pertenece a 21 sustancias!
Diferentes sustancias que tienen igual fórmula molecular re­
ciben el nombre de isómeros,, y el fenómeno mismo, el nombre de 
isomería (del griego isomeros, compuesto de partes iguales).
¿Cuál es la razón de la diferencia entre los isómeros? En vista 
de que están compuestos de moléculas iguales (esto se desprende 
de la definición de isomería), entonces la causa de su diferencia 
podemos buscarla sólo en el orden diferente de enlaces entre los 
átomos en la molécula. Así, el fenómeno de la isomería, obliga a 
no conformarnos con la fórmula molecular establecida y continuar 
adelante esclareciendo los detalles de la estructura interior de las 
moléculas de las sustancias orgánicas. Por esto, el fenómeno de 
la isomería (descubierto ya a principios del siglo pasado) sirvió 
de estímulo constante para el desarrollo del punto de vista teórico 
de la Química orgánica.
La existencia de los isómeros no hace suficientemente sen­
cillas las fórmulas moleculares comunes a las sustancias inorgá­
nicas. Por esto, una de las más importantes condiciones para el 
estudio efectivo de la Química orgánica consiste en encontrar la 
forma más rápida de dominar un nuevo tipo de fórmula, la fórmula 
de la estructura (fórmulas estructurales). Con ellas nos familiari­
zaremos en uno de los próximos párrafos.
§
7. Ideas iniciales sobre la naturaleza de los compuestos or­
gánicos. Cualquier ciencia comienza su camino por ordenar y 
clasificar el material real recopilado. En Química evidentemente 
se trata ante todo de la clasificación de los compuestos químicos. 
Hasta el siglo XVIII los químicos no hacían diferencias entre 
minerales y sustancias orgánicas. Por ejemplo, “sales” se nom­
braban las sustancias cristalinas incoloras, solubles en agua: aquí, 
junto a la sal común inorgánica y otras sales, entraban las sustan­
cias orgánicas — el ácido succínico y el ácido oxálico. Se consi­
deraban “aceites” todos los líquidos densos, a éstos pertenecían 
no sólo los aceites vegetales, sino el “aceite de vitriolo” (nombre 
que todavía se le da en la técnica al ácido sulfúrico concentrado) 
y el "aceite de crémor” (hidróxldo de potasio que se esfuma en el
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aire); el cloruro de zinc, que también fácilmente absorbe la hume­
dad del aire y se convierte en un liquido denso. Se consideraban 
como sustancias alcohólicas los líquidos volátiles. En correspon­
dencia con esta definición, en este grupo se incluían el alcohol 
vínico, el cloruro de estaño, el ácido clorhídrico y la solución 
acuosa de amoníaco.
A mediados del siglo XVIII de los organismos animales y 
vegetales, se hizo una extracción de un considerable número de 
sustancias, que por sus propiedades y composición tenían mucho 
en común y al mismo tiempo se diferenciaban visiblemente de las 
sustancias minerales (inorgánicas). Las sustancias de procedencia 
vegetal y mineral se les comenzó a nombrar orgánicas. A princi­
pios del siglo XIX el célebre químico sueco Berzelius en su manual 
de química marcó un preciso límite entre las sustancias minerales 
y orgánicas. La diferencia principal la observó en que las sustan­
cias orgánicas, ai parecer, se obtenían sólo de los organismos 
vivos con la participación de una “fuerza viva” misteriosa, y que 
en el mismo laboratorio tal síntesis era imposible de realizarse.
La noción acerca de la necesidad de la participación de una 
' fuerza viva'* en la formación de los compuestos orgánicos recibió 
el nombre de vitalismo (del latín vita, vida). Esta fue la misma 
manifestación del idealismo, como la creencia también en la exis­
tencia del "alma” en la biología. El error de los conceptos del 
vitalismo fue demostrado aún en la primera mitad del siglo XIX 
por la síntesis de muchas sustancias orgánicas. Unos importantes 
jalones en este camino fueron la obtención de la urea a partir de 
una sustancia inorgánica, cianato de amonio (Wohler, 1828), la 
síntesis de las grasas (Berthelot, 1854) y síntesis de las sustancias 
sacarinas (Bútlerov, 1861).
Los primeros intentos de explicar la naturaleza de los com­
puestos orgánicos fueron hechos en los años 20—30 del siglo pa­
sado por el científico Berzelius en su teoría de la dualidad o 
teoría de los radicales. La denominación “la teoría de dualidad" 
(del latín dúos, dos) está relacionada con lo que Berzeiius suponía 
que las sustancias orgánicas estaban formadas por dos partes. 
Estas partes las nombró radicales, lo que está unido al segundo 
nombre de sü teoría. ..Se consideraba que los radicales eran **ele? „ 
mentós. auténticos de lá Química orgánica*’, que éstos, sin sufrir 
cambios, podían pasar de un compuesto a otro. En estos conceptos 
de Berzelius está reflejada correctamente una de las particulari­
dades de las moléculas orgánicas, que es la presencia en ellas de 
determinados agrupamientos de átomos estables, que no son afec­
tados por las transformaciones químicas. Berzelius, sin embargo, 
no tenía razón, cuando consideraba esta estabilidad .absoluta e 
insistía en la posibilidad del desprendimiento de los radicales en 
forma libre. Ingenuos fueron también los conceptos de Berzelius 
sobre el papel de las cargas eléctricas en las moléculas orgánicas. 
Además, conociendo ahora con firmeza, que los radicales orgání-
26
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eos- y los Iones son partículas intermedias que existen realmente 
en el paso de transformación de las sustancias orgánicas, no po­
demos. juzgar estos conceptos de Berzelius de una forma tan ca­
tegórica como se hizo a finales del siglo XIX y principios del 
siglo XX.
En los años 40—50 del siglo XIX entra a ocupar el lugar de la 
teoría de ios radicales, la teoría de tos tipos, relacionada funda­
mentalmente con el nombre del científico francés Gerhardt: Todos 
los compuestos orgánicos se; consideraban por él como derivados 
de sustancias simples: el hidrógeno, el cloruro de hidrógeno, el. 
agua y el amoníaco:
Tipo de hidrógeno
H
H }
C2H40.0 |
H J
hidrógeno metano etano aldehido
acético
Tipo de cloruro de hidrógeno
CHa ^ C*H30
C! 1 ClhiCI J }
cloruro
de
hidrógeno
cloruro
de
metilo
cloruro
de
acctlio
H\ K f
agua
CH3
I I
alcohol
metílico
}o
Tipo del agua
C2H3 | c 2h 3o
CjHs ) h } °
éter
d le til ico
ácido
acético
csh3o 
c8h5
ét*r
ace toe tilico
}o
Con este enfoque para muchos compuestos orgánicos se ob­
tenían fórmulas que coinciden con las fórmulas estructurales ac­
tuales. Sin embargo, los partidarios de la teoría de los tipos in­
trodujeron en ésta un contenido totalmente diferente: las fórmulas 
de la teoría de los tipos, son solamente unas fórmulas de trans­
formación. Para una sustancia se escribían gran cantidad de 
fórmulas diferentes, en dependencia de las reacciones químicas, 
que querían expresarse con estas fórmulas. Los partidarios de la 
teoría de los tipos consideraban la estructura interior de las mo­
léculas por principio incognoscible, manteniéndose con esto en 
una posición de agnosticismo, que es el estudio filosófico erróneo 
que-pone límites al conocimiento humano.
A la par de las teorías principales existían no pocos diversos 
variedades de éstas. Los autores de estas variantes, consideraban 
tan esencial la diferencia, que frecuentemente sólo reconocían su 
propia interpretación, rechazando todas las demás. Como resul­
tado los químicos con frecuencia se comprendían mal unos a 
otros. Un cuadro vivo del estado de la Química orgánica en la 
primera mitad del siglo XÍX lo describe Hell en su libro “Historia 
de la Química orgánica”; . er. los años 40—50 en esta rama
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gobernaba una verdadera anarquía, qtie llevó a la descuerad 
a muchos químicos y obstaculizaba el tranquilo desarrollo de »u 
ciencia. Se utilizaban juntos ios pesos atómicos de Berzelius, 
Dumas, Gerhardt-Laurent, y también los pesos equivalentes de 
Gmelin. Por esto las fórmulas químicas de los compuestos orgá­
nico:;, representaban en sí un cuadro variado y poco atrayente... 
Si en algún lugar se encontraban con las fórmulas H2O2 entonces 
era necesario escoger, si significaba agua o peróxido de hidrógeno. 
La fórmula C2H4 significaba, dependiendo a qué campo pertenecía 
el autor, el gas de los pantanos (metano) o etileno”.
En los años 50 del siglo pasado “la anarquía" en la Química 
poco a poco fue en decadencia. Como resultado de los trabajos de 
Frankland y Kekulé, en la Química se fortaleció e1 concepto de 
valencia. En particular, Kekulé desarrolló la idea de que el car­
bono tiene cuatro valencias. Gracias al esfuerzo de Cannizzaro se 
esclareció la cuestión sobre las masas moleculares y atómicas y 
sobre los equivalentes.
En 1860 más de 140 principales químicos de diferentes países 
de Europa se reunieron en un Congreso Internacional en la ciudad 
de Carlsruhe. En este congreso se logró una comprensión unánime 
de los conceptos fundamentales de la Química (átomo, mo'écula, 
equivalente), fue reconocida la justeza de la ley de Avogadro, 
entraron en uso los valores correctos de las masas atómicas de los 
elementos. Todos estos éxitos de la ciencia prepararon las condi­
ciones para una nueva etapa de desarrollo de la Química orgánica 
que es la aparición
de la Teoría de la estructura química de los 
compuestos orgánicos.
§ 8. Teoría de ia estructura química de los compuestos orgá­
nicos. El fundador de la teoría de la estructura química de los 
compuestos orgánicos fue el famoso químico ruso A. M. Bútlerov 
(1828—1886). Los principales conceptos de su teoría, Bútlerov 
los formuló en los años 1858—1861. Nos trae alguna dificultad 
el hecho de que el fundador de la teoría de la estructura, no for­
muló punto por punto los conceptos de su teoría en un solo lugar, 
sino estos conceptos pasan de parte a parte en todo el trabajo 
científico del mismo Bútlerov y de sus discípulos.
1. Los átomos en las moléculas orgánicas están enlazados 
unos a otros en un orden determinado por las fuerzas químicas. 
Este orden Bútlerov lo nombró estructura química. En los tiempos 
de Bútlerov el nombre de estas fuerzas “fuerzas de valencias" 
eran sólo las palabras. En nuestros tiempos se ha aclarado, que 
las fuerzas de valencias tienen una naturaleza electrónica 
(véase § 11).
2 . La estructura se puede estudiar experamentalmente, utili­
zando métodos químicos, el análisis y la síntesis. En nuestros tiem­
pos para determinar la estructura se utilizan ampliamente también 
los métodos físicos: diferentes tipos de espectroscopia óptica, la
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resonancia magnética nuclear, la espectrometría de masa, la radio­
grafía, la electronografia y la determinación de los momentos di- 
polares.
Los métodos físicos, en primer lugar la radiografía y la electro- 
nografía, permiten determinar la posición real de cada átomo en 
la molécula y obtener como si fuera su fotografía. Esta distribu­
ción concuerda con la determinada por el método puramente quí­
mico. Es por lo que con frecuencia hablamos simplemente sobre 
la estructura de las moléculas, omitiendo el adjetivo “química”, 
que obligatoriamente empleaba Bútlerov. t
3. Las fórmulas de estructura expresan, el orden del enlace 
químico de los átomos. En las fórmulas de estructura (fórmulas 
estructurales) los símbolos de los elementos están unidos por 
guiones que condicionalmente representan el enlace químico, por 
ejemplo:
H H H H H H
H—i —H H—¿ ¿ —H H—C—¿ ¿ —H
i I I J I I
H H H H O—H H
metano ctano alcohol isopropílico
CH« CaHj C3HeO
Las fórmulas estructurales escritas en forma ramificada (o sea, señalando 
cada ¿tomo y cada enlace), al haber una pequeña complicación en la molécula, 
se hacen difíciles de leer. Por eso desde un principio es necesario acostumbrarse 
a las fórmulas estructurales con escritura abreviada (corta), por ejemplo:
CHS—CH* CHS—CH—CH# o CH3—CH(OH)—CHa
OH
ctano alcohol Isopropílico
Como se ve en los ejemplos anteriormente expuestos, en la escritura abre­
viada al lado del átomo de carbono se colocan inmediatamente enlazados a él 
los átomos y grupos, después se pone un guión y luego se pasa al otro 
itomo de carbono con los sustituyentes situados junto a él. Para abreviar aún 
más la escritura, algunas veces se eliminan los guiones por ejemplo, 
CHjCHÍOHJCH,
Al construir las fórmulas estructurales de los compuestos or­
gánicos es necesario tener en cuenta la valencia de los elementos,
o sea, los organógenos, hallada experimentalmente. Así, la valen­
cia del carbono es 4; la del hidrógeno, l; la del oxígeno, 2, y la de 
los halógenos, 1. El nitrógeno, la plata y el fósforo pueden en­
contrarse con diferentes estados de valencia.
4. Cada sustancia tiene una fórmula estructural determinada, 
que refleja el orden de los enlaces químicos de los átomos en una 
molécula que existe realmente. Esta idea está profundamente ma­
terialista, correcta desde el punto de vista filosófico: en la base 
descansa un objeto que existe realmente en la Naturaleza, que es 
una molécula, y la fórmula estructural debe reflejar de la manera 
más exacta este objeto. A la realización de este requerimiento 
están dirigidos todos los “perfeccionamientos” modernos en la
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escritura de las fórmulas de las sustancias orgánicas, o sea, la in­
troducción en estas designaciones de parejas electrónicas, flechas, 
líneas de puntos y signos de cargas. Todo esto mejora las corres­
pondencias entre la fórmula y la molécula real, o sea, responde a 
los principios de la Teoría de la estructura.
5. Los átomos enlazados en la molécula ejercen una influencia 
unos en otros: las propiedades de cada átomo en la composición 
de las moléculas dependen no sólo de su naturaleza propiamente 
dicha, sino también del medio ambiente en que el átomo se en­
cuentra. La influencia mutua de los átomos, constantemente vamps 
a encontrarla en todo el curso de la Química orgánica. Por el mo­
mento nos limitamos a un simple ejemplo: en la molécula del agua 
y en la molécula del cloruro de hidrógeno se tiene un átomo de 
hidrógeno, peroj cuán diferentes son sus propiedades en ambas 
sustancias!
6 . Las propiedades físicas y químicas de los compuestos orgá­
nicos se determinan por la composición y la estructura de sus 
moléculas. En los tiempos de Bútlerov podía sólo juzgarse sobre 
la estructura química, es decir, sobre el orden de los enlaces 
químicos de los átomos. En la actualidad se tiene la posibilidad 
de determinar también la estructura espacial y determinar la dis­
tribución de las cargas eléctricas, o sea, la estructura electrónica. 
Estas tres particularidades de la estructura son importantes en 
el estudio de las propiedades de los compuestos orgánicos.
La Teoría de la estructura química permitió comprender la na­
turaleza de la isomería: las moléculas de los isómeros estructura- 
les tienen igual composición, pero se diferencian en el orden de 
enlaces entre los átomos (en la estructura química). Por ejemplo, 
la fórmula C2H60 mencionada anteriormente (pág. 25) responde 
a dos sustancias diferentes:
CHj—O—CH3 CH3—CHjOH
éter dlmcllllco alcohol etílico
Bútlerov no se limitó sólo a dar una explicación teórica de la 
isomería en el fundamento de la Teoría de la estructura. El realizó 
una serie de trabajos experimentales, que fortalecieron la- predic­
ción de la teoría con la obtención del isobutano y del alcohol 
butílico terciario.
§ 9. Capa electrónica del átomo. Gracias a los éxitos de la 
Química y de la Física en la actualidad se sabe, que los fenómenos 
químicos están unidos a los procesos que transcurren en la capa 
electrónica de los -átomos. La estructura electrónica de los átomos 
debe ser conocida de los cursos de Física y de Química inorgánica, 
aquí nosotros de una forma corta recordaremos sobre ella. Como 
es conocido, el átomo consta de un núcleo cargado positivamente, 
rodeado de una nube electrónica con cargas negativas. En un 
inicio se suponía que el átomo podía representarse en forma de
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Fig. 4. Orbital s esférica. Fig. 5. Nube /^electrónica.
un Sistema Solar en miniatura, en el cual el núcleo jugaba el 
papel del Sol y alrededor de él se movían los planetas, o sea, los 
electrones. Sin embargo, rápidamente se aclaró que las leyes de 
la Mecánica cuántica, que actúan en el mundo de las partículas 
elementales (los protones, neutrones, electrones y otros) real* 
mente se diferencian de las habituales leyes físicas “comunes”.
Así, según las nociones de la Mecánica cuántica, el electrón a 
la vez posee propiedades de partículas y propiedades de ondas. 
En lugar de un punto material se considera una nube electrónica 
cuyo carácter está determinado por cuatro números cuánticos.
Las dimensiones de la nube electrónica determinan el número 
cuántico principal (n) que puede tener valores de números ente­
ros 1, 2 , 3, etc. El número cuántico principal a la vez determina 
la energía del electrón, su nivel de energía.
La forma de la nube electrónica la determina el número cuán­
tico secundario (acimutal, orbital) (l) que puede tener valores 
de 0 a n — 1. El valor l =
0 responde a la nube electrónica esfé­
rica, en el centro de la cual se encuentra el núcleo atómico 
(fig. 4); estos electrones se denominan electrones s. El valor 
1 = 1 responde a una nube electrónica en forma de dos elipsoides 
(para que sea más claro a ellos ^a menudo se .es representa en 
forma de “pesas”) entre los cuales se encuentra el núcleo atómico 
(fig. 5); estos electrones se denominan electrones- .^ Los dos 
estados electrónicos mencionados encontrándose en los límites 
de un nivel de energía, se diferencian de todas maneras por las 
energías (se encuentran en diferentes subniveles energéticos), 
además, la energía de los electrones-p es algo mayor que la de los 
electrones-s (fig. 6 ).
Siendo el número cuántico principal 3 aparecen nubes electró­
nicas de formas más complejas. Para los elementos organógenos 
estas nubes tienen poca importancia, por eso no las estudiaremos.
El número cuántico magnético m caracteriza en los elementos 
del segundo período, la orientación de los orbitales elipsoidales
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5 p d
Fig. 6 . Energía de los estados electrónicos.
en el espacio. Los números cuánticos magnéticos en este caso se 
designan con índices en la letra p (o sea, px> py, Pz) enlazando 
éstos con las orientaciones de las orbitales-p elipsoidales por las 
tres ejes de coordenadas.
Los números cuánticos n, l y m determinan, de esta manera, 
las zonas del espacio, en las cuales esté “permitida” la estancia 
de los electrones. Estas zonas del espacio, alrededor del núcleo 
recibieron el nombre de orbitales electrónicos. Ellos pueden estar 
ocupados (llenos de electrones) o vacantes.
El cuarto número cuántico, el espín (s) caracteriza la rotación 
del electrón alrededor de su eje. Parecido a un trompo, el electrón 
puede girar según las agujas de reloj o contra ellas. Los electro­
nes que tienen iguales números cuánticos n, l y m (y que ocupan 
un orbital electrónico) pero se diferencian por el espin, forman 
un par electrónico. Más adelante sabremos que precisamente los
fiares electrónicos son los que tienen la responsabilidad de la ormación de los enlaces en las moléculas de las sustancias orgá^ 
nicas.
Fig. 7, Orbitales electrónicos del átomo de carbono no excitado.
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Tabla i. Estados electrónicos de los ¿tomos
demento
Hidrógeno
Helio
Litio
Berilio
Boro
Carbono
Nitrógeno
Oxigeno
Flúor
Neón
Nú me­
ro 
atóint
co
Distribución de electrones
cap«v/C 
n * l,m » 0 
l = 0
capa-L (n«=2)
l**0 /*=>! 1
m***0 m*=» —l /71«0
1
2
l± ____!
~ m
n
t i i
L t i i
8
10
L L J- I
l± j _ j
I-
I t *
i
i t i U ±
L l
I t
t i í t
/«il
m^+ 1
i
Escritura 
condicio­
nal de dis­
tribución 
de elec­
trones
ls
15*
ls2 2s
ls*2s3
ls 22sa2p
i
i t i
i i i
t i i t i i t 11
l$*2s22p9
\s*2si 2p*
ls*2s*2p‘
ls22sí 2p5
ls*2ss2p#
De acuerdo al principio de Pauli, en cada capa electrónica de 
un átomo no pueden haber dos electrones que tengan los cuatro 
números cuánticos iguales.
En la tabla 1 están mostrados los estados electrónicos para 
los elementos de primero y segundo período de la Tabla periódica. 
En esta tabla cada electrón está representado por una flecha; las 
direcciones contrarías de las flechas significan espines contrarios. 
Cada orbital electrónico convencionalmente está representado en 
forma de un rectángulo; la disposición de los rectángulos en dis-
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Untas alturas hace recordar las energías de los correspondientes 
orbitales.
El examen de la tabla I permite reparar en la correspondencia 
entre el número de electrones no apareados y la valencia: uno 
para el hidrógeno, el litio, el flúor; dos para el oxígeno; tres para 
el nitrógeno. Hay, sin embargo, excepciones: en el boro, hay un 
electrón monovalente, mientras que su valencia común es 3; el 
berilio no tiene electrones no apareados, su valencia es 2. El car­
bono tiene 2 electrones no apareados (fig. 7) lo que tampoco con­
cuerda con la tetravalencia común de este elemento.
§ 10. Estados de valencia del carbono. Hibridación. Para con­
cordar la estructura electrónica del átomo de carbono y la valen­
cia de este elemento, se utilizan ideas sobre la excitación del 
átomo de carbono:
I t i
r i i 1 JL t 1 f 1 t 1
1 T
t * 1 í Y
'excit*
En estado excitado el átomo de carbono tiene 4 electrones no apa* 
reados, por consiguiente, puede manifestar su tetravalencia. Sin 
embargo, se detecta una nueva contradicción: cuatro electrones 
de valencia no son iguales por su estado [un electrón 2s y tres 2p 
(fig- 8 )3 mientras que está demostrado por la experiencia, que 
todas las cuatro valencias del carbono son iguales y están dirigi­
das una con relación a la otra, bajo ángulos tetraédricos de 
109° 28'. Para hacer que coricuerde el análisis teórico con los da­
tos experimentales, fue introducida (Pauling) la idea sobre la
Fig, 8, Orbitales electrónicos del átocno 
de carbono excitado.
Fig. 9. Orbitales electrónicos del 
átomo de carbono en estado 
de hibridación sp\
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y
Fig. 10. Orbitales electrónicos tle! Fig. II. Orbitales electrónicos del
átomo de carbono en estado de Kibri* átomo de carbono en estado de hibri­
dación sp2. dación sp.
hibridación de los orbitales atómicos, que es una “mezcla" sin­
gular del orbital $ esférico y de los orbitales p elípticos. Para 
el, átomo de carbono son posibles tres estados de valencia con di- 
íerentes tipos de hibridación.
Hibridación sp\ en la cual se mezclan un orbital s y tres or­
bitales p. Surgen cuatro orbitales electrónicos iguales, dispuestos 
unos con relación a los otros bajo ángulos tetraédricos (fig. 9).
Hibridación sp2, en la cual se mezclan un orbital s y dos orbi­
tales p\ se forman tres orbitales hibridizados con ejes dispuestos 
en un solo plano y dirigidos hacia el vértice del triángulo bajo un 
ángulo de 120°. La dirección deJos orbitales p no hibridizados es 
perpendicular al plano de los hibridizados (fig. 10).
Hibridación sp. En este caso se mezclan un orbital s y un or­
bital p, formándose dos orbitales hibridizados. Estos están dis­
puestos linealmente y dirigidos en diferentes direcciones del núc- 
eo del átomo de carbono. Los dos orbitales p no hibridizados 
restantes están dispuestos en planos reciprocamente perpendicula­
res (fig. II).
a
§ II. Naturaleza electrónica del enlace químico. En muchos 
compuestos inorgánicos existe un enlace iónico (electrovalente) 
entre los átomos. Es bien conocido también que este enlace surge 
por la transmisión de los electrones de un átomo a otro, como re­
sultado se forma un ion cargado positivamente (los metales, el 
hidrógeno), un catióp, que con las fuerzas de atracción electrostá­
tica se enlaza con el ion cargado negativamente, o sea, con el 
anión (hidroxifos, residuos de ácidos). Con esto se forman capas 
.electrónicas estables que responden a una configuración electró­
nica de los gases inertes, el helio (2 electrones en la capa K), el 
neón (8 electrones en la capa L, octeto) y otros.
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0,02
Fig. 12. Distribución de la densidad electrónica en la molécula de hidrógeno.
La ausencia de disociación en iones en la inmensa mayoría de 
los compuestos orgánicos y otras sus propiedades, ya hace tiempo 
forzaron a suponer que el tipo de enlace en las moléculas orgá­
nicas es diferente: este enlace se denomina covalente. El enlace 
cova lente se efectúa no por la transferencia, sino por la genera­
lización de los electrones. El más simple ejemplo de enlace cova­
lente es la formación de moléculas de hidrógeno de sus átomos. 
Cada uno de los átomos de hidrógeno tiene un electrón. Si se acer­
can dos átomos de hidrógeno con electrones que tienen