Los compuestos que se forman cuando se unen átomos de carbono con átomos de oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre, determinan en gran parte las propiedades de las moléculas que las poseen, son conocidos como grupos funcionales.

Por la gran capacidad de combinación y las excepcionales propiedades que tiene el carbono, actualmente se conocen más de seis millones de compuestos orgánicos y dentro de éstos se encuentran los diferentes grupos funcionales, los cuales presentan propiedades particulares que determinan su comportamiento.

Los átomos de oxígeno y nitrógeno son más electronegativos que el carbono. Debido a esta diferencia de electronegatividad, el oxígeno y nitrógeno atraen a los electrones de los enlaces que establecen con otros átomos cercanos, originando que las moléculas tengan una carga eléctrica parcial positiva y otra carga parcial negativa, es decir las hace moléculas polares.

Una carga parcial se representa con la letra griega delta seguida del tipo de carga eléctrica (quedando δ +  o δ - ). El signo negativo corresponde al átomo que atrae más fuertemente los electrones del enlace y el signo positivo le corresponde al átomo que los atrae menos. Cuando dos moléculas polares se encuentran cerca una de otra, éstas se atraen entre sí, a través de las fuerzas de atracción.

Conocer los grupos funcionales es un buen camino para comprender a las moléculas biológicas, es decir las biomoléculas. La evolución química incorporó a los elementos oxígeno y nitrógeno en la composición de los compuestos orgánicos, por lo cual se introdujeron nuevas propiedades, como la electronegatividad, que les confiere diversas propiedades para unirse y formar los diversos grupos funcionales.

Interesante, ¿verdad?

La polaridad es una característica de un gran número de moléculas orgánicas, como las proteínas y los ácidos nucleicos, que les permite interaccionar con otras moléculas y con el agua, que también es una molécula polar. Por ejemplo, la orientación de los grupos químicos polares C=O y N-H en las bases de los ácidos nucleicos permite el establecimiento de puentes de hidrógeno, con los que las cadenas de DNA se mantienen unidas.

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  En las moléculas orgánicas que contienen oxígeno, los átomos de este elemento forman uno o dos enlaces con el carbono, estableciendo así los grupos-OH (hidrogeno) y -C=O(carbonilo).

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  En el caso de haber un grupo carbonilo y un grupo hidroxilo en la misma molécula pueden llegar a reaccionar y formar un anillo como la glucosa. Los grupos hidroxilo de la molécula de la glucosa son altamente polares, por lo que esta sustancia se disuelve en el agua.

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  El grupo funcional amino (- NH₂ ) se forma por la unión carbono – nitrógeno para formar los compuestos conocidos como nitrogenados. En su unión pueden formar un  enlace simple, doble o un triple(familia de las aminas).

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  La importancia de estos compuestos nitrogenados, es que se encuentran en los aminoácidos (moléculas pequeñas que forman a las proteínas). Cada aminoácido contiene un grupo funcional amino y carboxilo en los extremos. Cuando el grupo amino de un aminoácido reacciona con el grupo carboxilo de otro, se origina un enlace que es fundamental para la formación de las proteínas.

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  Otro elemento presente en compuestos orgánicos es el fósforo. Sus átomos son muy importantes en los ácidos nucleicos, pero no se unen directamente con el carbono, debido a que forma parte de un grupo funcional llamado grupo fosfato (–PO₄^2- ).

Como podrás haber observado, cada grupo funcional define una familia de compuestos orgánicos, por ejemplo, los alcoholes constituyen una familia importante de compuestos en los que el grupo funcional es el –OH, llamado hidroxilo. Si la estructura de una molécula contiene este grupo unido a un carbono que posea únicamente enlaces simples (C-OH), entonces ésta puede ser clasificada como un alcohol.

En la siguiente ilustración podrás observar diversos grupos funcionales.

Identifica cada parte de la molécula.

Autoevaluación

Arrastra las respuestas correspondientes en los espacios:

Consultando la tabla de electronegatividades para localizar la posición de los elementos, indica si las siguientes moléculas son polares o no polares. Si son polares, coloca los signos de las cargas parciales δ + , δ - en los extremos correctos del enlace.

Autoevaluación

¿Sabías que los olores son compuestos químicos que detectan los receptores olfativos de tu nariz?

Las moléculas aromáticas contienen grupos funcionales que tienen oxígeno, nitrógeno o azufre. Veamos si los puedes identificar.

Arrastra la estructura del grupo funcional y su nombre a la celda correcta.