El carbono (C) aparece en la segunda hilera de la tabla periódica y tiene cuatro electrones de enlace en su envoltura de valencia. Al igual que otros no metales, el carbono necesita ocho electrones para completar su envoltura de valencia. Por consiguiente, el carbono forma cuatro enlaces con otros átomos (cada enlace representa a uno de los electrones de carbono y uno de los electrones del átomo que se enlazan). Cada valencia de electrón participa en el enlace, por consiguiente el enlace del átomo de carbono se distribuirá parejamente sobre la superficie del átomo. Estos enlaces forman un tetradrón (una pirámide con una punta en la parte superior), como se ilustra en el siguiente dibujo:
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El carbono forma 4 enlaces |
Los químicos orgánicos toman su diversidad de muchas diferentes maneras en las que el carbono puede enlazarse con otros átomos. Los químicos orgánicos más simples, llamados hidrocarbonos, contienen sólo carbono y átomos de hidrógeno; el hidrocarbóno más simple (llamado metano contiene un sólo átomo de carbono enlazado a cuatro átomos de hidrógeno:
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Metano- un átomo decarbonoenlazado a 4 átomos dehidrógenos |
Pero el carbono puede enlazarse con otros átomos de carbono adicionalmente al hidrógeno tal como se ilustra en el siguiente dibujo de la molécula etano:
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Etano- un enlace carbono-carbono |
cadenas en rama:
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Hexano- una cadena de 6 carbonos |
cadenas en rama:
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Isohéxano- una cadena en ramas de carbono |
anillos:
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Cycloéxano- un hidrocarbono en forma de anillo |
Parece ser que no hay límites al número de estructuras diferentes que el carbono puede formar. Para añadirle complejidad a la química orgánica, átomos de carbono vecinos pueden formar enlaces dobles o triples adicionalmente a los enlaces de carbono-carbono:
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Enlace sencillo | Enlace doble | Enlace triple |
Recuerde que cada átomo de carbono forma cuatro enlaces. A medida que el número de enlaces entre cualquiera de dos átomos de carbono aumenta, el número de átomos de hidrógeno en la molécula disminuye (tal como puede verse en la tabla de arriba).
Hidrocarbonos simples
Los hidrocarbones simples son esos que sólo contienen carbono e hidrógeno. Estos hidrocarbonos simples vienen en tres variedades dependiendo del tipo de enlace carbono-carbono que ocurre en la molécula. Los alcanos son la primera clase de hidrocarbones simples y contienen sólo enlaces sencillos de carbono-carbono. Los alcanos son denominados al combinar un prefijo que describe el número de los átomos de carbono en la molécula con la raíz que termina en 'ano'. He aquí los nombres y los prefijos para los primeros 10 alcanos.
Los hidrocarbones simples son esos que sólo contienen carbono e hidrógeno. Estos hidrocarbonos simples vienen en tres variedades dependiendo del tipo de enlace carbono-carbono que ocurre en la molécula. Los alcanos son la primera clase de hidrocarbones simples y contienen sólo enlaces sencillos de carbono-carbono. Los alcanos son denominados al combinar un prefijo que describe el número de los átomos de carbono en la molécula con la raíz que termina en 'ano'. He aquí los nombres y los prefijos para los primeros 10 alcanos.
Átomos de carbono | Prefijo | Nombre de alcanos | Fórmula Química | Fórmula estructural |
| 1 | Meth | Metano | CH 4 | CH4 |
| 2 | Eth | Etano | C2H6 | CH3CH3 |
| 3 | Prop | Propano | C3H8 | CH3CH2CH3 |
| 4 | But | Butano | C4H10 | CH3CH2CH2CH3 |
| 5 | Pent | Pentano | C5H12 | CH3CH2CH2CH2CH3 |
| 6 | Hex | Hexano | C6H14 | ... |
| 7 | Hept | Heptano | C7H16 | |
| 8 | Oct | Octano | C8H18 | |
| 9 | Non | Nonano | C9H20 | |
| 10 | Dec | Decano | C10H22 |
La fórmula química para cualquier alcano se encuentra en la expresión CnH2n+2. La fórmula estructural, mostrada para los primeros 5 alcanos de la tabla, muestra cada átomo de carbono y los elementos al que están unidos. Esta fórmula estructural es importante cuando empezamos a discutir hidrocarbones más complejos. Los alcanos simples comparten muchas propiedades en común. Todos entran en reacciones de combustión con el oxígeno para producir dióxido de carbono y agua de vapor. En otras palabras, muchos alcanos son inflamables. Esto los convierte en buenos combustibles. Por ejemplo, el metano es el componente principal del gas natural y el butano es un fluido común más liviano.
CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O |
La combustión del metano |
La segunda clase de hidrocarbones simples son los alquenos, formados pormoléculas que contienen por lo menos un par de carbones de enlace doble. Losalquenos siguen la misma convención que la usada por los alcanos. Un prefijo (para describir el número de átomos de carbono) se combina con la terminación 'ene' para denominar un alqueno. El eteno, por ejemplo consiste de dos moléculas de carbono que contienen un enlace doble. La fórmula química para los alquenos simples sigue la expresión CnH2n. Debido a que uno de los pares de carbono está doblemente enlazado, los alquenos simples tienen dos átomos de hidrógeno menos que los alcanos.
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Eteno |
Los alquinos son la tercera clase de hidrocarbonos simples y son moléculas que contienen por lo menos un par de enlaces de carbono. Como los alcanos yalquenos, a los alquinos se los denomina al combinar un prefijo con la terminación 'ino' para denotar un enlace triple. La fórmula química para los alquinos simples sigue la expresión CnH2n-2.
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Etino |
Isómeros Ya que el carbono puede enlazarse de tantas diferentes maneras, una simple molécula puede tener diferentes configuraciones de enlace. Considere las dos moléculas siguientes:
| C6H14 |  CH3CH2CH2CH2CH2CH3 | ||||||||||||||
| C6H14 | 
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Ambas moléculas tienen formulas químicas idénticas (mostradas en la columna de la izquierda), sin embargo sus fórmulas estructurales (y, por consiguiente, algunas propiedades químicas) son diferentes. Estas dos moléculas son llamadasisómeros. Los isómeros son moléculas que tienen la misma fórmula química, pero diferentes fórmulas estructurales.
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