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Los procesos químicos Los procesos químicos son una rama de los llamados procesos industriales, que son el conjunto de transformaciones químicas y físicas destinadas a generar un producto final (manufacturado o no), distinto al inicial. Este proceso industrial contempla una serie de etapas previas a la elaboración misma del producto final que pueden consistir tanto en cambios físicos como químicos. Hay una serie de procesos industriales en los cuales participan procesos químicos: Fabricación de alimentos. Purificación de metales. Limpieza de aguas. Investigación científica. Elaboración de medicamentos. Elaboración de plásticos. Manufactura de materiales de construcción. ¿Qué son los procesos químicos? Los procesos químicos son cambios que sufren las sustancias de variada índole, pudiendo ser transformadas por otras sustancias o por cambios en las condiciones en que se encuentran originalmente. Estos procesos, que se fundamentan en las transformaciones químicas, se llevan a cabo en reactores, que son equipos o recipientes donde ocurre una reacción química en forma controlada (se controla temperatura, presión, cantidad de reactantes, etc.). ¿Cuáles son los tipos de procesos químicos? 1. Proceso metalúrgico. Como se dijo anteriormente, la metalurgia es la ciencia y tecnología de la separación de los metales a partir de sus menas. Una aleación es un material metálico compuesto por dos o más elementos. El proceso metalúrgico involucra varios procesos químicos, entre los que se encuentra la reducción electroquímica, que es la forma de obtener un metal puro a través de la reducción de sus componentes (reducción es un proceso en el cual una sustancia química adquiere uno o más electrones). Se usa como agente reductor (sustancia química que provee de los electrones necesarios para el proceso de reducción) un metal más electropositivo, permitiendo así la separación de los componentes; o por electrólisis (proceso donde se induce una reacción no espontánea) que se realiza en un dispositivo llamado celda electrolítica. 2. Pirometalurgia: son procesos químicos que utilizan temperaturas elevadas para modificar el mineral y reducirlo a metal libre. 3. Electrometalurgia: es el conjunto de procesos de reducción de menas metálicas o de refinación de metales basada en el proceso de electrolisis. 4. Fabricación de alimentos: hay gran cantidad de procesos químicos que involucran la participación de sustancias como saborizantes, colorantes, preservantes y otros. 5. Existe un grupo de procesos químicos donde el reactor es un ser vivo. Estos reactores biológicos los vemos en la limpieza de aguas contaminadas y en el proceso de lixiviación del cobre. Ejercicio de profundización: Averigua qué tipo de organismos vivos se utilizan en procesos como la limpieza de aguas contaminadas y en la lixiviación del cobre, y explica en forma simple estos conceptos. Tipos de industrias químicas
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Los procesos quiacutemicos
Los procesos quiacutemicos son una rama de los llamados procesos industriales que son el conjunto de transformaciones quiacutemicas y fiacutesicas destinadas a generar un producto final (manufacturado o no) distinto al inicial Este proceso industrial contempla una serie de etapas previas a la elaboracioacuten misma del producto final que pueden consistir tanto en cambios fiacutesicos como quiacutemicos
Hay una serie de procesos industriales en los cuales participan procesos quiacutemicos
Fabricacioacuten de alimentos
Purificacioacuten de metales
Limpieza de aguas
Investigacioacuten cientiacutefica
Elaboracioacuten de medicamentos
Elaboracioacuten de plaacutesticos
Manufactura de materiales de construccioacuten
iquestQueacute son los procesos quiacutemicos
Los procesos quiacutemicos son cambios que sufren las sustancias de variada iacutendole pudiendo ser transformadas por otras sustancias o por cambios en las condiciones en que se encuentran originalmente
Estos procesos que se fundamentan en las transformaciones quiacutemicas se llevan a cabo en reactores que son equipos o recipientes donde ocurre una reaccioacuten quiacutemica en forma controlada (se controla temperatura presioacuten cantidad de reactantes etc)
iquestCuaacuteles son los tipos de procesos quiacutemicos
1 Proceso metaluacutergico Como se dijo anteriormente la metalurgia es la ciencia y tecnologiacutea de la separacioacuten de los metales a partir de sus menas
Una aleacioacuten es un material metaacutelico compuesto por dos o maacutes elementos El proceso metaluacutergico involucra
varios procesos quiacutemicos entre los que se encuentra la reduccioacuten electroquiacutemica que es la forma de obtener un metal puro a traveacutes de la reduccioacuten de sus componentes (reduccioacuten es un proceso en el cual una sustancia
quiacutemica adquiere uno o maacutes electrones) Se usa como agente reductor (sustancia quiacutemica que provee de los electrones necesarios para el proceso de reduccioacuten) un metal maacutes electropositivo permitiendo asiacute la separacioacuten de los componentes o por electroacutelisis (proceso donde se induce una reaccioacuten no espontaacutenea) que se realiza en un dispositivo llamado celda electroliacutetica
2 Pirometalurgia son procesos quiacutemicos que utilizan temperaturas elevadas para modificar el mineral y reducirlo a metal libre
3 Electrometalurgia es el conjunto de procesos de reduccioacuten de menas metaacutelicas o de refinacioacuten de
metales basada en el proceso de electrolisis
4 Fabricacioacuten de alimentos hay gran cantidad de procesos quiacutemicos que involucran la participacioacuten de sustancias como saborizantes colorantes preservantes y otros
5 Existe un grupo de procesos quiacutemicos donde el reactor es un ser vivo Estos reactores bioloacutegicos los vemos en la limpieza de aguas contaminadas y en el proceso de lixiviacioacuten del cobre
Ejercicio de profundizacioacuten Averigua queacute tipo de organismos vivos se utilizan en procesos como la limpieza de aguas contaminadas y en la lixiviacioacuten del cobre y explica en forma simple estos conceptos
Tipos de industrias quiacutemicas
La industria quiacutemica puede ser clasificada dependiendo del tipo de material utilizado El siguiente esquema muestra los tipos de industria seguacuten los productos que generan
Clasificacioacuten de la industria quiacutemica
Industria quiacutemica de base Industria quiacutemica de transformacioacuten
Materias primas naturales
Producto quiacutemicos de base
Producto quiacutemicos finales
Agua Aire Rocas Madera Petroacuteleo Gas natural Etc
Aacutecido sulfuacuterico Hidroacutexido de sodio Amoniaco Naftaleno Tolueno Otros derivados orgaacutenicos
Plaacutesticos Pinturas Vidrio Explosivos Metales Perfumes Detergentes etc
Las industrias quiacutemicas de base trabajan con materias primas naturales y fabrican productos de base Las industrias quiacutemicas de transformacioacuten se encargan de convertir los productos de base en nuevos productos para su salida directa al mercado o para su empleo en otras industrias
El objetivo esencial de toda industria quiacutemica es fabricar un producto a bajo costo buena calidad y que no dantildee el medio ambiente
Transformaciones de las materias primas
Para obtener productos quiacutemicos a partir de las materias primas la industria quiacutemica utiliza complejos procedimientos que se resumen en un proceso que posee las siguientes etapas
Tratamiento fiacutesicos iniciales Las materias primas que van a reaccionar se preparan y arreglan a traveacutes
de la molienda Tratamiento quiacutemico Son un conjunto de reacciones quiacutemicas que tienen lugar en un reactor y que
trasforman las materias primas en productos Tratamientos fiacutesicos finales Etapa de purificacioacuten y de separacioacuten de los productos obtenidos Algunas teacutecnicas usadas en esta etapa son destilacioacuten sedimentacioacuten filtracioacuten etc
Los materiales
Los materiales son las sustancias que componen cualquier cosa o producto Desde el comienzo de la civilizacioacuten los materiales junto con la energiacutea han sido utilizados por el hombre para mejorar su nivel de vida Como los productos estaacuten fabricados a base de materiales estos se encuentran en cualquier parte alrededor nuestro Existen muchos tipos de materiales y uno solo tiene que mirar a su alrededor para darse cuenta de ello
Tipos de materiales
Por conveniencia la mayoriacutea de los materiales estaacuten divididos en cinco grupos principales materiales metaacutelicos electroacutenicos ceraacutemicos polimeacutericos y compuestos
Materiales metaacutelicos
Las propiedades fiacutesicas maacutes comunes de eacutestos son
1 Son soacutelidos a temperatura ambiente a excepcioacuten del mercurio que es un liacutequido
2 La mayoriacutea de los metales tienen puntos de ebullicioacuten y de fusioacuten altos
3 Son buenos conductores de la electricidad y el calor
4 Muchos metales son duacutectiles y maleables es decir con ellos se pueden hacer hilos y
laacuteminas
5 El medio ambiente en general corroe a los metales La corrosioacuten es la reaccioacuten del metal
con el oxiacutegeno del aire o del agua para formar una capa de oacutexido metaacutelico que altera sus
propiedades y su aspecto fiacutesico
Ejemplo Cobre molibdeno plata etc
Materiales electroacutenicos
Estaacuten formados por elementos no metaacutelicos que conducen la electricidad con un pequentildeo
aumento de temperatura Ejemplo El Silicio (Si) utilizado en los circuitos
computacionales
Materiales ceraacutemicos
Los materiales ceraacutemicos son compuestos ioacutenicos Esto significa que poseen iones
positivos y negativos en igual cantidad Esta estructura es riacutegida no permite el movimiento
de los iones Por esta razoacuten este tipo de material posee una baja conductividad eleacutectrica
Caracteriacutesticas de estas sustancias son
1 La unioacuten entre los iones es fuerte hace que estos materiales sean muy resistentes al
calentamiento es difiacutecil transformar estos soacutelidos en liacutequidos Por lo tanto son malos
conductores del calor
2 No se desgastan ni se deforman con facilidad
3 Todas las ceraacutemicas son duras y quebradizas
4 Son bastante inertes no son atacadas por aacutecidos ni bases fuertes
Ejemplo lozas se usan en la fabricacioacuten de hornos etc
Materiales polimeacutericos
Los poliacutemeros son macromoleacuteculas que estaacuten formadas por moleacuteculas maacutes pequentildeas que
se repiten denominadas monoacutemeros
Los poliacutemeros pueden ser de origen natural como los aacutecidos nucleiacutecos y las proteiacutenas o
sinteacuteticos como el poliestireno y el PVC
Existen poliacutemeros que contienen solamente moleacuteculas de hidrocarburos como el
poliestireno usado para hacer plumavit Y poliacutemeros que contienen ademaacutes de aacutetomos de
carbono e hidroacutegeno otros elementos por ej El PVC o cloruro de polivinilo que contiene
cloro
Cada poliacutemero tiene sus caracteriacutesticas propias pero las maacutes comunes a todos ellos son las
siguientes
1 El enlace entre los aacutetomos es covalente y por ello ocupan posiciones riacutegidas
2 Son malos conductores de la electricidad y el calor
2 Son bastante inertes no son atacadas por aacutecidos ni bases fuertes
3 Pueden ser aislantes teacutermicos y eleacutectricos
4 Son en general muy livianos
5 Pueden ser procesados de muchas maneras para obtener fibras y espumas
Materiales compuestos (composite)
Los materiales compuestos o ldquocompositerdquo (seguacuten su denominacioacuten en ingleacutes) estaacuten
constituidos por dos o maacutes fases diferentes de materiales que difieren en forma o
composicioacuten pero que se mantienen unidos y conservan sus identidades y propiedades Los
materiales que forman parte de un composite le proporcionan caracteriacutesticas especiacuteficas
mejoradas que no presentan los componentes solos Ejemplo de ellos son los modernos
materiales empleados en la construccioacuten como las maderas aglomeradas las placas de
yeso-cartoacuten etc
La quiacutemica estaacute iacutentimamente vinculada con los materiales y ha permitido conocer su
estructura composicioacuten y propiedades
Propiedades de la materia
Propiedades Fiacutesicas Son las que se pueden medir y apreciar sin producir ninguna
alteracioacuten en su estructura como por ejemplo el olor la densidad el punto de ebullicioacuten
del agua romper un vidrio etc
Propiedades Quiacutemicas Son todas aquellas en que la estructura de la materia se
transforma Como por ejemplo la oxidacioacuten de un metal quemar un papel la digestioacuten
etc
iquestQueacute ocurre en un cambio quiacutemico
En un cambio quiacutemico hay variaciones en las estructuras de la materia Los aacutetomos se
distribuyen en un orden distinto originando nuevos enlaces y con ello sustancias nuevas
La formacioacuten de un enlace quiacutemico ocurre a traveacutes de una reaccioacuten quiacutemica Una reaccioacuten
quiacutemica es un proceso en el cual se producen cambios profundos en las propiedades de las
sustancias que reaccionan porque se forman nuevas sustancias
iquestQueacute ocurre en un cambio fiacutesico
En un cambio fiacutesico no se alteran los enlaces que forman la moleacutecula solo cambia el estado
o la forma en que estas moleacuteculas se presentan Por ejemplo Si tenemos una tetera con
agua y la calentamos las moleacuteculas de agua absorben este calor y comienzan a vibrar Por
efecto de esta vibracioacuten las moleacuteculas van abandonando la estructura liquida y se deslizan
unas sobre otras transformaacutendose en vapor de agua las moleacuteculas de agua seguiraacuten
siendo las mismas en estado liacutequido y en estado gaseoso
Clasificacioacuten de la materia
La materia se clasifica en sustancias puras y mezclas la siguiente figura muestra un
resumen de los componentes de la materia y la relacioacuten entre ellas
Cambios de estados de la Materia
Teacutecnicas de separacioacuten de materiales
Los cientiacuteficos poseen diversas teacutecnicas para separar e identificar los componentes de una
mezcla sin alterar su composicioacuten Asiacute pueden establecer la importancia de cada uno de
ellos y con esta informacioacuten crear productos de mejores caracteriacutesticas Las teacutecnicas maacutes
usadas son la filtracioacuten la extraccioacuten la destilacioacuten el tamizado y la cromatografiacutea
Filtracioacuten
A traveacutes de materiales porosos como el papel filtro se puede separar un soacutelido que se
encuentra en suspensioacuten de un liacutequido Estos materiales permiten solamente el paso de
liacutequido y retienen el soacutelido
Extraccioacuten
Se basa en las diferentes afinidades de los componentes de la mezcla en dos solventes
distintos y no solubles entre siacute A traveacutes de esta teacutecnica se separan todos los componentes
en distintas fases extrayendo aquel que sea de maacutes importancia
Destilacioacuten
Esta teacutecnica se usa para purificar o separar los liacutequidos de una mezcla liacutequida Comprende
la transformacioacuten del liacutequido en vapor y luego la condensacioacuten del vapor
Tamizado
Este meacutetodo de separacioacuten es uno de los maacutes simples Consiste en hacer pasar una mezcla
de soacutelidos de distintos tamantildeos a traveacutes de un tamiz (cedazo de mallas perforadas) Los
soacutelidos maacutes pequentildeos atraviesan el tamiz y los maacutes grandes son retenidos
Cromatografiacutea
Esta teacutecnica permite la separacioacuten de los componentes de una mezcla al hacerla pasar a
traveacutes de un medio absorbente La maacutes conocida es la cromatografiacutea en papel que emplea
como medio absorbente papel filtro y como solvente un liacutequido Los distintos
componentes de la mezcla se separan debido a que cada uno de ellos manifiesta diferentes
afinidades por el papel filtro o por el solvente
Los conceptos de elemento compuesto y mezcla son fundamentales Refuerza tu
comprensioacuten de estos conceptos resolviendo el siguiente ejercicio
Clasifica en elementos compuestos y mezclas cloruro de sodio NaCl sacarosa o
azuacutecar comuacuten plata agua azucarada oacutexido de mercurio (II) HgO cobre aire y nitrato de
potasio KNO3 Fundamenta tu respuesta
Materia Clasificacioacuten Fundamentacioacuten
Cloruro de sodio
Sacarosa
Plata
Agua azucarada
Oacutexido de mercurio
(II)
Cobre
Aire
Nitrato de potasio
iquestQuedaste con alguna duda iquestTe gustariacutea profundizar maacutes A continuacioacuten te sugerimos
bibliografiacutea complementaria y sitios de Internet donde encontraraacutes maacutes informacioacuten sobre
los temas tratados en este moacutedulo asiacute como un glosario con los conceptos maacutes importantes
Bibliografiacutea
QuimCom Quiacutemica en la comunidad en su 2ordf edicioacuten en espantildeol (Addison Wesley 1998) Hay descritos
variados experimentos y se formulan muchas preguntas interesantes que deberaacutes responder a traveacutes de la
reflexioacuten y experimentacioacuten
Hill JW y Kolb DK Quiacutemica para el nuevo milenio 8a Edicioacuten Editorial Prentice Hall Pearson 2000
Es un libro escrito en estilo claro y ameno que posee buenas ilustraciones
Brown Le May y Bursten Quiacutemica La ciencia central Editorial Pearson- Prentice Hill Es un texto con
muchas imaacutegenes que trae un completo glosario y un CD como complemento
Raymond Chang Quiacutemica Editorial McGraw-Hill Es un texto que tiene todos los temas importantes y
fundamentales de la quiacutemica y ademaacutes posee capiacutetulos especiales relativos al agua el aire y la contaminacioacuten
Las uacuteltimas ediciones traen un CD para complementar las actividades propuestas en el texto
Tarbuck Edward y Lutgens Frederick Ciencias de la Tierra una introduccioacuten a la geologiacutea fiacutesica de la
Editorial Prentice Hill que tiene un tratamiento muy serio y completo acerca del suelo volcanes minerales
la Tierra etc Estaacute acompantildeado de un CD que contiene muchas imaacutegenes muy bien logradas
Bailey Philip y Bailey Christina Quiacutemica Orgaacutenica de la Editorial Pearson Education que en un lenguaje
faacutecil y claro expone la nomenclatura reacciones conceptos apoyados por figuras de moleacuteculas orgaacutenicas
que respetan la esteroquiacutemica
Chadwick Isabel et al Quiacutemica 1ordm Medio Editorial Mare Nostrum
Toro A y Gutieacuterrez S Quiacutemica 1ordm Medio Editorial Zig-Zag 2005 Es un libro completo y con gran
cantidad de ilustraciones
Izamit T Miranda M y Martiacutenez J C Quiacutemica 1ordm Medio Editorial Arrayaacuten Consta del texto para el
alumno y ademaacutes un texto para el profesor (Propuesta Didaacutectica) que presenta sugerencias pedagoacutegicas y
ejemplos de actividades experimentales
Guzmaacuten J Manual de preparacioacuten PSU Ciencias Moacutedulo comuacuten obligatorio de Quiacutemica Ediciones
Universidad Catoacutelica de Chile 2005 Posee varios ejercicios interesantes de la PSU ademaacutes de una clara y
concisa explicacioacuten de la materia
Aacuteguila Eugenia et al Ciencias Quiacutemicas I Editorial Santillana 1994
Sitios sugeridos
El agua
Un excelente trabajo sobre el agua con buenas animaciones llamado El agua una
moleacutecula extrantildea
httpwwwarrakises~lluengoaguahtml
Un completo trabajo sobre propiedades y aplicaciones del agua
httpwwwfortunecityesexpertosprofesor171aguahtml
Este artiacuteculo es para aquellos alumnos que quieran conocer nuevas formas de purificacioacuten
del agua Purificacioacuten del agua por oacutesmosis inversa
httpwwwexcelwatercomspab2cwater_tech_5phpWL_Session=4a04f4ac3076e3ae15
8cb470b829da3b
Completa descripcioacuten de agua
httpeswikipediaorgwikiAgua
El aire
Completa descripcioacuten del aire
httpeswikipediaorgwikiAire
Excelente trabajo sobre la contaminacioacuten del aire
httpwwwconamgobpeeducambcont_airehtm
Trabajo sobre la contaminacioacuten del aire
httpwww1ceitesasignaturasecologiahipertexto10CAtm1100ConAthtm
iquestQueacute es la contaminacioacuten del aire
httpwwwenvtoxucdaviseduCEHSTOXINSSPANISHairpollutionhtm
El efecto invernadero httpwwwgeocitiescomedu112veefectoihtml httpwwwsagan-
geaorghojaredHoja15htm
Informacioacuten sobre la capa de ozono
httpwwwedunetchactivitewallencyclopediepagozonoprincipalhtm
Video sobre la contaminacioacuten ambiental
httpdgtvesepgobmxtveprogramasvideo_semana030127_contaminacionhtm
El petroacuteleo
Aspectos baacutesicos sobre la exploracioacuten y explotacioacuten de recursos petroliacuteferos
httpwwwenapclframeareaaspt=deampcod=5ampcodsec=38ampcodsubsec=0
Paacutegina bastante completa en relacioacuten al petroacuteleo
httpwwwimpmxpetroleo
Todo lo que se debe saber del petroacuteleo
httpeswikipediaorgwikiPetrC3B3leo
Estudio sobre la destilacioacuten del petroacuteleo
httpwwwcoiimeswebenlacesHistoria20Industria_CD20Originaldestilac_petroleo
htm
Los suelos
Completo trabajo sobre los suelos
httpwwwfortunecityesexpertosprofesor171sueloshtml
El suelo y su relacioacuten con las plantas
httpwwwgeocitiescomrainforest4754sueloshtm
El suelo composicioacuten y formacioacuten httpnatureducaiespanaescienc_suelo_formachtm
Trabajo sobre los componentes y los tipos de suelo
httpwwwicaritoclicarito2000792linksuelohtml
Mineralogiacutea
httpenciclopediausesindexphpMineralogEDa
Galeriacutea de fotos de minerales
httpwwwmineraltowncomindexphpidioma=1
La estructura de los cristales
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Definicioacuten de cristales
httpeswikipediaorgwikiCristal
Un excelente trabajo sobre estructuras cristalinas
wwwacienciasgalileicomquipdf-quiestruct_cubicapdf
Trabajo sobre la mineriacutea chilena
wwwsonamiclexposicionesmarcos_limapdf
Principales procesos quiacutemicos en los suelos
httpwwwsagan-geaorghojaredsuelopaginas26hojahtml
Procesos quiacutemicos
Proceso quiacutemico en la fermentacioacuten y formacioacuten de pan
httpwwwangelfirecomde3pascual
Biolixiviacioacuten
httpwwwexploraclotrosbiotecbiolixihtml
Los materiales
Completo trabajo sobre los materiales
httpwwwmonografiascomtrabajos30materialesmaterialesshtml
Introduccioacuten a la Ciencia de Materiales
httpwwwmailxmailcomcursoexcelenciacienciamaterialescapitulo1htm
Resumen del curso ldquoTecnologiacutea de los materialesrdquo
httpwwwmonografiascomtrabajos14propiedadmaterialespropiedadmaterialesshtml
Trabajo sobre los poliacutemeros
httpwwwtextoscientificoscompolimeros
Glosario
Aacutecido Sustancia que libera iones hidroacutegeno (H+) cuando se disuelve en agua Es capaz de
donar un protoacuten y puede aceptar un par de electrones Adhesioacuten Atraccioacuten entre moleacuteculas
diferentes
Afinidad electroacutenica Cambio de energiacutea que se produce cuando un aacutetomo en estado
gaseoso acepta un electroacuten para formar un anioacuten
Agente oxidante Sustancia que puede aceptar electrones de otra sustancia o aumentar
el nuacutemero de oxidacioacuten de otras sustancias
Agente reductor Sustancia que puede donar electrones a otra sustancia o disminuir los
nuacutemero de oxidacioacuten de esta
Alcohol Compuesto orgaacutenico que contiene el hidroxilo -OH
Aleacioacuten Disolucioacuten soacutelida compuesta por 2 o maacutes metales o por un metal o metales y
uno o maacutes no metales
Aacutetomo Unidad fundamental de un elemento que puede intervenir en una combinacioacuten
quiacutemica
Base Sustancia que libera iones hidroacutexido (OH-) cuando se libera en agua Es capaz de
aceptar un protoacuten y donar un par de electrones
Calor Transferencia de energiacutea entre dos cuerpos que estaacuten a diferente
temperatura
Cero absoluto En teoriacutea la miacutenima temperatura que se puede alcanzar
(-273ordmC)
Cineacutetica quiacutemica Aacuterea de la quiacutemica relacionada con la velocidad o rapidez a la cual se
llevan a cabo las reacciones
Combustible foacutesil Sustancia de origen orgaacutenico que al quemarse produce energiacutea en
forma de luz y calor
Condensacioacuten Fenoacutemeno en el que se pasa del estado gaseoso al estado liacutequido
Corrosioacuten Deterioro de los metales por un proceso electroquiacutemico
Derivados del petroacuteleo Productos que se obtienen de la destilacioacuten fraccionada del
petroacuteleo Por ejemplo los combustibles la bencina y el queroseno
Desecho Cualquier producto desagradable o toacutexico que se destina al abandono o se arroja
al medio ambiente
Desertificacioacuten Empobrecimiento de los ecosistemas por el efecto combinado del
impacto de las actividades del hombre la erosioacuten y la sequiacutea
Ductibilidad Propiedad de las sustancias que se pueden estirar Se aplica a los metales que
pueden moldearse en alambre fino como el cobre Electronegatividad Capacidad de un
aacutetomo para atraer electrones hacia eacutel en un enlace quiacutemico
Erosioacuten Degradacioacuten o deformacioacuten gradual de la superficie terrestre causada por agentes
fiacutesicos como el agua y los vientos y por agentes quiacutemicos como la lluvia aacutecida
Evaporacioacuten Proceso en el que un liacutequido se transforma en gas tambieacuten se le denomina
vaporizacioacuten
Fertilizantes Sustancias orgaacutenicas o inorgaacutenicas que se antildeaden a los suelos agriacutecolas para
preservar la productividad de estos
Fuerzas intermoleculares Fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas Fuerzas
intramoleculares Fuerzas que mantienen unidos a los aacutetomos en una moleacutecula
Geosfera Parte soacutelida de la Tierra Su capa exterior o litoacutesfera constituye la corteza
terrestre
Hidrocarburos Compuestos orgaacutenicos formados uacutenicamente por aacutetomos
de carbono (C) e hidroacutegeno (H)
Humus Material de color oscuro que se va formando en el suelo como producto de la
descomposicioacuten gradual de la materia orgaacutenica proveniente de plantas y animales
Ioacuten Partiacutecula cargada que se forma cuando un aacutetomo o un grupo de aacutetomos neutros ganan
o pierden uno o maacutes electrones
Ley Enunciado conciso verbal o matemaacutetico de una relacioacuten entre fenoacutemenos que es
siempre igual en las mismas condiciones
Ligante Moleacutecula o ioacuten que estaacute unido al ioacuten metaacutelico de un ioacuten complejo
Masa Medida de la cantidad de materia que contiene un objeto Maleabilidad Propiedad
de las sustancias que se pueden moldear de diferentes formas Muchos metales como el
aluminio pueden extenderse en laacuteminas finas
Mena Mineral del cual puede extraerse un metal aprovechable Por ejemplo la
bauxita que se extrae del aluminio
Metales Elementos quiacutemicos con propiedades fiacutesicas caracteriacutesticas que los diferencian de
los no metales Poseen alta conductividad teacutermica y
eleacutectrica brillo maleabilidad y ductibilidad
Metalurgia La ciencia y la tecnologiacutea de la separacioacuten de los metales a partir de sus menas
y de las aleaciones que se forman
Mezcla Combinacioacuten de dos o maacutes sustancias en las que cada una conserva su
identidad
Mineral Sustancia de origen natural con una composicioacuten quiacutemica definida
Mol cantidad de sustancia que contiene 602 x 10 23 entidades elementales
(aacutetomos moleacuteculas u otras partiacuteculas)
Moleacutecula Agregado de por lo menos dos aacutetomos con una distribucioacuten definida que se
mantienen unidos por fuerzas especiales
No metal Elementos que por lo general son malos conductores del calor y electricidad
Nuacutecleo Corazoacuten de un aacutetomo
Nuacutemero atoacutemico (z) Nuacutemero de protones en un aacutetomo
Nuacutemero de oxidacioacuten Nuacutemero de cargas que tendriacutea un aacutetomo en una
moleacutecula si los electrones fueran transferidos completamente en la direccioacuten indicada
por la diferencia de electronegatividad
Onda Perturbacioacuten vibratoria mediante la cual se trasmite energiacutea Paramagneacutetico Que lo
atrae un imaacuten Una sustancia paramagneacutetica contiene uno o maacutes electrones desapareados
Peso Fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto
pH Logaritmo negativo de la concentracioacuten de protones
Poliacutemero Compuesto que se distingue por su alta masa molar la cual puede llegar a miles
o millones de gramos y estar formada por muchas unidades que se repiten
Precipitado Soacutelido insoluble que se separa por disolucioacuten
Presioacuten Fuerza aplicada por unidad de aacuterea
Propiedad fiacutesica Cualquier propiedad de una sustancia que se puede observar sin
transformarla en otra
Propiedad quiacutemica Cualquier propiedad de una sustancia que no puede estudiarse sin la
conversioacuten de dicha sustancia en otra
Protoacuten Partiacutecula subatoacutemica que tiene una carga eleacutectrica positiva unitaria La masa de un
protoacuten es aproximadamente 1840 veces la de un electroacuten
Quiacutemica Estudio de la materia y sus cambios
Radiacioacuten Emisioacuten y transmisioacuten de energiacutea a traveacutes del espacio en forma de ondas yo
partiacuteculas
Radiactividad Ruptura espontaacutenea de un aacutetomo emitiendo partiacuteculas yo radiacioacuten
Reaccioacuten quiacutemica Proceso durante el cual una sustancia (o sustancias)
cambian para formar una o maacutes sustancias nuevas
Reaccioacuten redox Reaccioacuten en la que hay transferencia de electrones o cambio en los
nuacutemeros de oxidacioacuten de las sustancias que forman parte de ella
Sal Compuesto ioacutenico formado por un catioacuten diferente al H+ y un anioacuten diferente al OH-
o O2-
Semiconductores Elementos que normalmente no conducen electricidad pero a los que
se les puede aumentar su conductividad elevando su
temperatura o adicionaacutendoles ciertas impurezas
Sistema Parte especiacutefica del universo bajo estudio
Soluto Sustancia presente en menor cantidad en una disolucioacuten
Sustancia Forma de materia que tiene una composicioacuten definida o constante (nuacutemero
y clase de unidades baacutesicas presentes) y propiedades que la diferencian
Tensioacuten superficial Cantidad de energiacutea que se requiere para extender o aumentar la
superficie de un liacutequido por unidad de aacuterea
Vidrio Producto oacuteptimamente transparente obtenido de la fusioacuten de
materiales inorgaacutenicos que se han enfriado a un estado riacutegido sin cristalizar
Viscosidad Medida de la resistencia de un liacutequido a fluir
Definiciones obtenidas de
AacuteGUILA Eugenia et al Ciencias Quiacutemicas I Educacioacuten Quiacutemica Editorial
Santillana 1994
CHANG R Quiacutemica Editorial McGraw-Hill 1999 Meacutexico
Disoluciones
El teacutermino disoluciones sugiere que en una mezcla debe existir una sustancia que se disuelva y otra que
disuelva a la anterior La sustancia que se disuelve se conoce con el nombre de soluto mientras la que disuelve al soluto es denominada solvente o disolvente Lo maacutes importante es que para que la mezcla sea una solucioacuten debe ser homogeacutenea es decir la composicioacuten debe ser igual en cada una de sus partes
Las soluciones pueden estar en los tres estados de la materia
Soacutelidas donde un ejemplo son las aleaciones
Liacutequidas en este caso el solvente debe ser liacutequido pero el soluto puede estar en cualquiera de los tres estados En el agua de mar el soluto (cloruro de sodio) estaacute en el estado soacutelido en el caso de un licor el soluto (etanol) estaacute en el estado liacutequido y finalmente en la soda el soluto estaacute en estado gaseoso (anhiacutedrido carboacutenico)
Gaseosas soluto y solvente son gases por ejemplo el aire cordillerano
Seguacuten cuaacutel sea la composicioacuten de la solucioacuten se podraacute distinguir una solucioacuten concentrada (que contiene mucho soluto formando parte de la solucioacuten) de una solucioacuten diluida (que contiene poco soluto en solucioacuten) Estos teacuterminos son cualitativos y en quiacutemica es necesario que se conozcan exactamente las cantidades que existen en la mezcla es decir una magnitud cuantitativa
Algunas magnitudes cuantitativas que sirven para calcular la composicioacuten de una solucioacuten son las siguientes
- El mol
Un mol es una unidad y equivale a 602 x 1023 entidades elementales que pueden ser aacutetomos moleacuteculas u otras partiacuteculas Este nuacutemero se denomina nuacutemero de Avogadro
Asiacute por ejemplo Un mol de aacutetomos de N contiene 602 x 1023 aacutetomos de nitroacutegeno Un mol de moleacuteculas de H2O contiene 602 x 1023 moleacuteculas de agua
Para calcular los moles se usa la siguiente foacutermula
Mol = masa (g) o n = m Masa molar mm
- Masa atoacutemica (ma)
Corresponde a la masa de 1 mol de aacutetomos de un elemento o de 602 x 1023 aacutetomos de un elemento medidas en gramos Ejemplo
La masa atoacutemica del H es 1008 gmol esto significa que la masa de 1 mol de aacutetomos de H contiene 602 x 1023 aacutetomos de H y su masa es de 1008 g
Las masas atoacutemicas en general aparecen en las tablas perioacutedicas con el inadecuado nombre de peso atoacutemico
- Masa molar (mm)
La masa molar corresponde a la masa de 1 mol de moleacuteculas o de 602 x 1023 moleacuteculas medidas en gramos La masa molar o molecular o peso molecular de un compuesto se obtiene sumando ponderadamente
las masas atoacutemicas de los elementos que conforman el compuesto Por ejemplo calcular la masa molar del H2O (masa atoacutemica H = 1 gmol O = 16 gmol)
mmH2O = 2 x ma (H) + 1x ma (O)
= 2 x 1 + 1 x16
= 2 + 16 mmH2O = 18 gmol
Por lo tanto la masa de 1 mol de H2O o de 602 x 1023 moleacuteculas de H2O es de 18 g
Para expresar la composicioacuten de la solucioacuten se utilizan unidades como porcentaje en masa (mm) porcentaje masa ndash volumen ( mv) porcentaje Volumen ndash volumen ( vv) molalidad (m) y molaridad (M)
Porcentaje en masa (mm) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto disuelto y la masa
de la disolucioacuten expresada en gramos mm = Masa de soluto times 100 Masa de la solucioacuten
Porcentaje en volumen (vv) Indica la relacioacuten porcentual del volumen del soluto disuelto respecto al
volumen de la disolucioacuten expresadas ambas en mililitros vv = Volumen de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten Porcentaje masa en volumen (mv) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto (en
gramos) y el volumen de la disolucioacuten (mililitros) mv = masa de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten
Molalidad (m) La molalidad se define como el nuacutemero de moles de soluto por cada Kilogramo de solvente La foacutermula general es
m = moles de soluto Kg Solvente
Molaridad (M) La molaridad se define como el nuacutemero de moles de soluto que se encuentra disueltos en un
litro de solucioacuten La foacutermula general es
Molaridad = moles de soluto o M = n Litro de solucioacuten V
Una propiedad intensiva importante de las sustancias es la densidad que se define como la cantidad de
masa en una unidad de volumen por lo que permite conocer la masa de un volumen determinado de sustancia y viceversa La formula general es
d = masa (g) Volumen (ml)
Se debe recordar que para expresar la cantidad de una sustancia quiacutemica se utiliza la unidad moles y que cada sustancia tiene una masa molar que expresa la masa de un mol en gramos
Teniendo presente estos conceptos es posible resolver los diferentes problemas de disoluciones Para ello se recomienda seguir la siguiente secuencia de pasos
1 Saber exactamente cuaacutel es el problema es decir conocer lo que se desea calcular 2 Analizar cada uno de los datos para asiacute saber con queacute antecedentes se cuenta para llegar a la
solucioacuten del problema 3 Realizar cada uno de los pasos que sean necesario para la solucioacuten del problema
Ejemplo Calculemos la molaridad del cloro domeacutestico si eacuteste contiene 149 g de hipoclorito de sodio (NaClO) por cada 1000 ml (1L) de disolucioacuten (Masa atoacutemica de Na=23 Cl=355 O=16)
Primero calculamos la masa molar del soluto
mm NaClO = 23x1 + 355 x 1 + 16 x 1 = 745 gmol
Segundo calculamos el nuacutemero de moles del soluto (n)
n = m mm
n = 149 g = 02 moles 745 gmol
Tercero calculamos la molaridad (M) seguacuten
Molaridad = n V
M = 02 mol = 02 mol L o 02 M (leacutease 02 molar) 1 L
Solubilidad
La solubilidad corresponde a la cantidad maacutexima de soluto que a una temperatura dada se disuelve en una determinada cantidad de solvente
Tabla de solubilidades de algunos soacutelidos en H2O a 20ordmC
KNO3 316 gl
NaCl 360 gl
Urea 1000 gl
CuSO4 207 gl
PbCl2 99 gl
La tabla nos presenta diferentes solubilidades de soluto en H2O asiacute por ejemplo si observamos el valor de la solubilidad de la urea significa que podemos disolver 1000 g de este soluto en 1 L de H2O a 20ordmC obtendremos asiacute una solucioacuten saturada esto quiere decir que la solucioacuten no puede aceptar maacutes soluto a esa temperatura si se agrega una cantidad mayor de soluto esta no se disolveraacute y nos quedaraacute una solucioacuten sobresaturada
En general una solucioacuten sobresaturada es aquella que contiene maacutes soluto que su solubilidad y una solucioacuten insaturada es aquella que contiene menos soluto que su solubilidad
Factores que afectan la solubilidad
- Naturaleza del soluto y solvente
El estudio de pares de sustancias que se mezclan y otras no han conducido a una importante generalizacioacuten sustancias con similares fuerzas de atraccioacuten entre partiacuteculas tienden a ser solubles entre ellas es decir las sustancias polares son solubles en solventes polares mientras que los solutos no polares son solubles en solventes no polares
- Temperatura
La temperatura es uno de los factores maacutes importantes que afectan la solubilidad en la mayoriacutea de los compuestos En general la adicioacuten de calor causa un aumento de la solubilidad en solutos que sean soacutelidos y liacutequidos mientras que en gases la solubilidad disminuye
- Presioacuten
Solo si el soluto es gas un aumento de presioacuten lleva a un aumento de la solubilidad de los gases en los liacutequidos Existe una relacioacuten de proporcionalidad directa entre la solubilidad de un gas y la presioacuten aplicada
El efecto de la presioacuten sobre la solubilidad es utilizado en la preparacioacuten de bebidas gaseosas Todas ellas embotelladas bajo una presioacuten de CO2 ligeramente superior a una atmoacutesfera Cuando las botellas son abiertas la presioacuten del CO2 sobre la solucioacuten disminuye y el gas burbujea fuera de la solucioacuten
Propiedades de las disoluciones
1 Propiedades coligativas de las disoluciones 2 Propiedades aacutecido-base de las soluciones
Propiedades coligativas de las disoluciones
El cambio de los puntos de congelacioacuten y de ebullicioacuten que experimenta un solvente cuando se agrega un soluto corresponde a propiedades que dependen de la cantidad de moleacuteculas de soluto agregado (composicioacuten de la solucioacuten) pero no del tipo o identidad del soluto Estas propiedades son las que se conocen como propiedades coligativas Otra propiedad coligativa es la presioacuten osmoacutetica
Las unidades maacutes adecuadas para expresar la concentracioacuten de la solucioacuten y que permiten explicar las propiedades coligativas son la molalidad m (que expresa los moles de soluto que se encuentran disueltos por cada kilogramo de solvente) y las fracciones molares que expresan la fraccioacuten de moles de soluto que hay en el total de moles que componen la solucioacuten
Elevacioacuten del punto de ebullicioacuten
El punto de ebullicioacuten se define como la temperatura a la cual la presioacuten de vapor de un liacutequido es igual a la presioacuten atmosfeacuterica
Cuando un solvente se mezcla homogeacuteneamente con un soluto no volaacutetil se observa un incremento de su punto de ebullicioacuten
Este incremento se puede explicar si consideramos que se aumentan las atracciones intermoleculares lo que se traduce en una disminucioacuten de la presioacuten de vapor por lo tanto se requiere aumentar maacutes la temperatura para lograr igualar la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con la presioacuten atmosfeacuterica
Existe una proporcionalidad directa entre el incremento del punto de ebullicioacuten y la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce con el nombre de ldquoconstante de ascenso ebulloscoacutepicordquo y es dependiente del solvente que se esteacute utilizando Matemaacuteticamente se expresa por
∆ Teb = Keb m
Keb= Constante ebulloscoacutepica m = molalidad
Disminucioacuten del punto de congelacioacuten
El punto de congelacioacuten de una solucioacuten es menor que el punto de congelacioacuten del solvente puro y la variacioacuten de este punto es directamente proporcional con la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce como constante de descenso crioscoacutepico
∆ Tc = Kc m
Kc= Constante crioscoacutepica m = molalidad
Presioacuten osmoacutetica
La osmosis es el movimiento de un solvente a traveacutes de una membrana semipermeable Este movimiento ocurre desde una regioacuten de menor concentracioacuten a una regioacuten de mayor concentracioacuten de soluto El paso del disolvente continuacutea hasta que ambas disoluciones alcanzan la misma concentracioacuten Cuando en uno de los lados de la membrana semipermeable el volumen de la disolucioacuten aumenta esta columna ejerce una presioacuten sobre la membrana semipermeable denominada presioacuten osmoacutetica que se define como la presioacuten que hay que aplicar a la solucioacuten para detener la osmosis en ese momento se establece un equilibrio entre el paso del disolvente desde la disolucioacuten mas diluida hacia la disolucioacuten maacutes concentrada y viceversa
La presioacuten osmoacutetica (Π) es directamente proporcional a la concentracioacuten de la disolucioacuten
Π =MRT
Π = Presioacuten osmoacutetica (atm) M = Molaridad de la solucioacuten (mol l) R =Constante de los gases =0082 atm l mol K T =Temperatura (K)
Propiedades aacutecido-base de las disoluciones
Seguacuten su comportamiento quiacutemico las sustancias pueden ser clasificadas como aacutecidos y bases Para explicar este comportamiento se han elaborado varias teoriacuteas dentro de las cuales cabe destacar
Teoriacutea de Arrhenius que indica que en solucioacuten acuosa seraacuten aacutecidos aquellas sustancias que al disociarse dejan libres iones hidroacutegeno H
+ mientras que seraacuten bases aquellas que dejan libres
iones hidroxilos OH-
Teoriacutea de Lowry-Broumlnsted quienes plantean que seraacuten aacutecidos las sustancias que son capaces de ceder H
+ mientras que las bases aceptaraacuten los H
+ con lo que se genera un sistema donor-aceptor
de H+ acute
Es importante que sepamos que entre un aacutecido y una base se produce una reaccioacuten que se conoce como reaccioacuten de neutralizacioacuten seguacuten Arrhenius y tal como su nombre lo sentildeala se produce una neutralizacioacuten de los iones hidroacutegeno con los iones hidroxilos que hay en la solucioacuten formando agua y sal
La concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno en la solucioacuten seraacute un iacutendice de la acidez de la solucioacuten la que puede ser expresada como pH
El pH corresponde a pH = - log [H+]
[H+] = Concentracioacuten molar de H
+
Ejemplo En una solucioacuten se tiene una concentracioacuten de protones H
+ igual a 10-3 M Calcular el pH de la solucioacuten
R pH = - log 10-3
pH = - -3 log 10 y log 10 = 1
pH = 3 1 pH = 3
Resentildea histoacuterica de los compuestos orgaacutenicos
El teacutermino orgaacutenico sugiere que esta rama de la quiacutemica estaacute relacionada con los organismos o cosas vivas En un principio la quiacutemica orgaacutenica se relacionaba uacutenicamente con las sustancias que se obteniacutean a partir de la materia viva Una gran motivacioacuten del estudio de los compuestos orgaacutenicos se encuentra en su aplicacioacuten en el aacuterea de la medicina lo que llevaba a los cientiacuteficos a estudiar meacutetodos de extraccioacuten obtencioacuten purificacioacuten y anaacutelisis de dichos compuestos
Los compuestos orgaacutenicos estaacuten constituidos por los elementos carbono hidroacutegeno comuacutenmente oxiacutegeno y nitroacutegeno y en algunos casos por azufre foacutesforo y haloacutegenos Por ser el carbono un elemento imprescindible en los compuestos orgaacutenicos a la quiacutemica de estos compuestos se le llamoacute quiacutemica del carbono
Originalmente se pensaba que no existiacutea relacioacuten entre la quiacutemica orgaacutenica y la inorgaacutenica pero fue Friedrich Wocirchler en 1828 quien accidentalmente preparoacute urea (compuesto orgaacutenico presente en la orina) a partir de una sustancia inorgaacutenica cianato de amonio
Reconocimiento y propiedades de los compuestos orgaacutenicos
La presencia de carbono en un compuesto es casi determinante del caraacutecter orgaacutenico de la materia y su presencia se puede comprobar mediante la propiedad que tienen las sustancias orgaacutenicas de reaccionar con el oxiacutegeno en la llamada reaccioacuten de combustioacuten
Combustioacuten de materia orgaacutenica
El carboacuten el petroacuteleo y el gas natural se conocen como combustibles foacutesiles y todos ellos se han formado a lo largo de millones de antildeos por la descomposicioacuten de plantas y animales
La combustioacuten es la reaccioacuten quiacutemica entre un combustible y un comburente O2 originando como productos una mezcla de monoacutexido de carbono y anhiacutedrido carboacutenico Cuando hay suficiente oxiacutegeno se produce la combustioacuten completa que lleva a la formacioacuten de anhiacutedrido carboacutenico en cambio cuando es poca la cantidad de oxiacutegeno se forma monoacutexido de carbono y la combustioacuten es incompleta Toda reaccioacuten de combustioacuten es exergoacutenica con energiacutea de activacioacuten esto quiere decir que se requiere de un aporte energeacutetico para iniciar la reaccioacuten pero el balance neto de energiacutea implica una liberacioacuten de ella
La reaccioacuten de combustioacuten del metano es la siguiente
CH4 + 2 O2 --------gt CO2 + 2 H2O
Se puede reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico por sus propiedades como su reaccioacuten con el agua de cal (solucioacuten acuosa de hidroacutexido de calcio)
Ca(OH) 2 + CO2 -------gt CaCO3 + H2O
La formacioacuten de carbonato de calcio CaCO3 soacutelido de color blanco es una prueba de la existencia del anhiacutedrido carboacutenico Otra forma de reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico como un producto de la combustioacuten es mediante la demostracioacuten experimental de sus propiedades como aacutecido vira el papel tornasol azul a rojo decolora una solucioacuten baacutesica que estaacute mezclada con fenolftaleiacutena produce la neutralizacioacuten de la base con el anhiacutedrido carboacutenico
El carbono
El carbono elemento de siacutembolo C y de nuacutemero atoacutemico 6 posee en su nuacutecleo 6 protones y 6 neutrones Sus 6 electrones se encuentran en los dos primeros niveles de energiacutea La configuracioacuten electroacutenica de este elemento es 1s
2 2s
2 2px
1 2py
1 tiene cuatro electrones de valencia (4 electrones en el segundo nivel el nivel
maacutes externo) lo que es responsable de la tetravalencia del carbono es decir de su facilidad para que cada aacutetomo de carbono forme cuatro enlaces
Los aacutetomos de carbono son uacutenicos por su capacidad para enlazarse unos con otros con tal fuerza que pueden formar cadenas muy largas Este proceso de formacioacuten de cadenas se llama concatenacioacuten Ninguacuten otro elemento puede formar cadenas tan bien como lo hace el carbono
Los hidrocarburos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno sus enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes muy poco polares debido a que la diferencia de electronegatividad entre ellos es 04 por lo que se produce una comparticioacuten de los pares electroacutenicos de enlace El enlace entre dos aacutetomos de carbono es covalente apolar dado que la diferencia de electronegatividad es 0
Clasificacioacuten de los compuestos orgaacutenicos
Existen varias clasificaciones para los hidrocarburos
1 Hidrocarburos alifaacuteticos son los que no contienen el grupo benceacutenico y seraacuten Hidrocarburos aromaacuteticos los que poseen uno o maacutes anillos benceacutenicos
2 Hidrocarburos aciacuteclicos son hidrocarburos de cadena abierta que puede ser ramificada o no y seraacuten Hidrocarburos ciacuteclicos aquellos hidrocarburos que posean ciclos en su estructura
3 Hidrocarburos saturados son aquellos en que los enlaces carbono-carbono son simples en cambio seraacuten Hidrocarburos insaturados aquellos que posean enlaces dobles o triples entre los aacutetomos de carbono
Cabe destacar como hidrocarburos maacutes simples los alcanos alquenos y alquinos
Alcanos cada aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces y cada aacutetomo de hidroacutegeno uno por tanto el alcano
maacutes simple es el metano de foacutermula CH4
Estructura de Lewis del metano
Estructura espacial de la moleacutecula de metano
Nombre de algunos alcanos
La distribucioacuten espacial de los aacutetomos de hidroacutegeno que estaacuten unidos covalentemente al carbono es de acuerdo a la figura de un tetraedro regular por lo que el aacutengulo de enlace hidroacutegeno-carbono-hidroacutegeno es 1095deg aseguraacutendose de esta manera que los aacutetomos de hidroacutegeno quedaraacuten lo maacutes separados posible unos de otros La moleacutecula de metano es simeacutetrica Los aacutetomos de carbono tienen una hibridacioacuten ldquosp
3rdquo
Un radical alquiacutelico tiene un aacutetomo de hidroacutegeno menos que el alcano del cual proviene y para determinar su nombre se cambia la terminacioacuten ldquoanordquo por ldquoilrdquo o ldquoilordquo
Grupos alquinos maacutes comunes
Alcano Nombre Grupo Alquilo
Nombre
CH4
Metano CH3- Metil (o)
CH3 - CH3
Etano CH3 - CH2- Etil (o)
CH3-CH2-CH3
Propano CH3-CH2-CH2-
CH3-CH - CH3
Propil (o)
Isopropil (o)
CH3-CH2-CH2-CH3 Butano CH3-CH2-CH2-CH2- CH3-CH-CH2-CH3
CH3 - C - CH3
CH3
CH3
CH3 - CH - CH2 -
Butil (o) sec-butil
Terbutil
isobutil
Todos los alcanos tienen como foacutermula global CnH2n+2 Para determinar el nombre de los alcanos se debe tener presente las siguientes reglas
1 Identificar la cadena carbonada maacutes larga 2 Numerar los aacutetomos de carbono asignando a las ramificaciones la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones de acuerdo a orden alfabeacutetico Cuando hay varias ramificaciones iguales
se utilizan los prefijos di(2) tri(3) tetra(4) etc Indicar el nuacutemero del aacutetomo de carbono de la cadena fundamental donde estaacute la ramificacioacuten
4 Sentildealar el nombre del alcano de la cadena fundamental Recuerda que el nuacutemero de aacutetomos de carbono se indica con un prefijo met(1) et(2) prop(3) but(4) para el resto se utilizan los prefijos griegos
5 Separar los nuacutemeros entre siacute por comas y los nuacutemeros de las palabras por un guioacuten
Ejemplos
Enlaces sigma y pi
Cuando se forma un enlace los aacutetomos se aproximan de tal manera que sus orbitales atoacutemicos se traslapan para formar el enlace
El enlace es ldquosigmardquo cuando en el traslape de los orbitales sigue una liacutenea imaginaria entre los nuacutecleos de
los aacutetomos
En cambio el enlace es ldquopirdquo cuando el traslape de las nubes electroacutenicas ocurre sobre y bajo la liacutenea de los nuacutecleos
El orbital hiacutebrido ldquosp3rdquo se forma con la participacioacuten de un orbital ldquosrdquo y de tres orbitales ldquoprdquo Cada uno de estos
orbitales hiacutebridos se dirige hacia los veacutertices de un tetraedro regular
La figura muestra el orbital sp3 y la orientacioacuten espacial del carbono en los alcanos
En el caso del metano hidrocarburo representante de los alcanos el orbital hibrido ldquosp3rdquo del carbono se
traslapa con el orbital ldquosrdquo del hidroacutegeno Cuando es posible unir los centros de los nuacutecleos de los aacutetomos enlazados mediante una liacutenea recta imaginaria se dice que el enlace es sigma σ
Alquenos son hidrocarburos de foacutermula global CnH2n y su caracteriacutestica fundamental es que poseen un
doble enlace entre dos aacutetomos de carbono
Cuando hay un doble enlace en un compuesto uno de los enlaces es sigma (σ) y el otro es pi (π)
En el caso del eteno (C2H4) se produce un traslape de las nubes electroacutenicas de los orbitales hiacutebridos ldquosp2rdquo
formaacutendose un enlace sigma Cuando se traslapan los orbitales ldquoprdquo no hibridados de cada aacutetomo de carbono se forma el enlace pi
El alqueno maacutes simple estaacute constituido por dos aacutetomos de carbono y cuatro aacutetomos de hidroacutegeno por lo que su foacutermula es C2H4 A cada aacutetomo de carbono estaacuten unidos dos aacutetomos de hidroacutegeno y entre ellos hay un doble enlace Los aacutetomos de carbono que poseen el doble enlace tienen hibridacioacuten ldquosp
2rdquo y el aacutengulo de
enlace H-C-H es de 120ordm
Estructura de Lewis del eteno o etileno
Estructura espacial del eteno
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
La industria quiacutemica puede ser clasificada dependiendo del tipo de material utilizado El siguiente esquema muestra los tipos de industria seguacuten los productos que generan
Clasificacioacuten de la industria quiacutemica
Industria quiacutemica de base Industria quiacutemica de transformacioacuten
Materias primas naturales
Producto quiacutemicos de base
Producto quiacutemicos finales
Agua Aire Rocas Madera Petroacuteleo Gas natural Etc
Aacutecido sulfuacuterico Hidroacutexido de sodio Amoniaco Naftaleno Tolueno Otros derivados orgaacutenicos
Plaacutesticos Pinturas Vidrio Explosivos Metales Perfumes Detergentes etc
Las industrias quiacutemicas de base trabajan con materias primas naturales y fabrican productos de base Las industrias quiacutemicas de transformacioacuten se encargan de convertir los productos de base en nuevos productos para su salida directa al mercado o para su empleo en otras industrias
El objetivo esencial de toda industria quiacutemica es fabricar un producto a bajo costo buena calidad y que no dantildee el medio ambiente
Transformaciones de las materias primas
Para obtener productos quiacutemicos a partir de las materias primas la industria quiacutemica utiliza complejos procedimientos que se resumen en un proceso que posee las siguientes etapas
Tratamiento fiacutesicos iniciales Las materias primas que van a reaccionar se preparan y arreglan a traveacutes
de la molienda Tratamiento quiacutemico Son un conjunto de reacciones quiacutemicas que tienen lugar en un reactor y que
trasforman las materias primas en productos Tratamientos fiacutesicos finales Etapa de purificacioacuten y de separacioacuten de los productos obtenidos Algunas teacutecnicas usadas en esta etapa son destilacioacuten sedimentacioacuten filtracioacuten etc
Los materiales
Los materiales son las sustancias que componen cualquier cosa o producto Desde el comienzo de la civilizacioacuten los materiales junto con la energiacutea han sido utilizados por el hombre para mejorar su nivel de vida Como los productos estaacuten fabricados a base de materiales estos se encuentran en cualquier parte alrededor nuestro Existen muchos tipos de materiales y uno solo tiene que mirar a su alrededor para darse cuenta de ello
Tipos de materiales
Por conveniencia la mayoriacutea de los materiales estaacuten divididos en cinco grupos principales materiales metaacutelicos electroacutenicos ceraacutemicos polimeacutericos y compuestos
Materiales metaacutelicos
Las propiedades fiacutesicas maacutes comunes de eacutestos son
1 Son soacutelidos a temperatura ambiente a excepcioacuten del mercurio que es un liacutequido
2 La mayoriacutea de los metales tienen puntos de ebullicioacuten y de fusioacuten altos
3 Son buenos conductores de la electricidad y el calor
4 Muchos metales son duacutectiles y maleables es decir con ellos se pueden hacer hilos y
laacuteminas
5 El medio ambiente en general corroe a los metales La corrosioacuten es la reaccioacuten del metal
con el oxiacutegeno del aire o del agua para formar una capa de oacutexido metaacutelico que altera sus
propiedades y su aspecto fiacutesico
Ejemplo Cobre molibdeno plata etc
Materiales electroacutenicos
Estaacuten formados por elementos no metaacutelicos que conducen la electricidad con un pequentildeo
aumento de temperatura Ejemplo El Silicio (Si) utilizado en los circuitos
computacionales
Materiales ceraacutemicos
Los materiales ceraacutemicos son compuestos ioacutenicos Esto significa que poseen iones
positivos y negativos en igual cantidad Esta estructura es riacutegida no permite el movimiento
de los iones Por esta razoacuten este tipo de material posee una baja conductividad eleacutectrica
Caracteriacutesticas de estas sustancias son
1 La unioacuten entre los iones es fuerte hace que estos materiales sean muy resistentes al
calentamiento es difiacutecil transformar estos soacutelidos en liacutequidos Por lo tanto son malos
conductores del calor
2 No se desgastan ni se deforman con facilidad
3 Todas las ceraacutemicas son duras y quebradizas
4 Son bastante inertes no son atacadas por aacutecidos ni bases fuertes
Ejemplo lozas se usan en la fabricacioacuten de hornos etc
Materiales polimeacutericos
Los poliacutemeros son macromoleacuteculas que estaacuten formadas por moleacuteculas maacutes pequentildeas que
se repiten denominadas monoacutemeros
Los poliacutemeros pueden ser de origen natural como los aacutecidos nucleiacutecos y las proteiacutenas o
sinteacuteticos como el poliestireno y el PVC
Existen poliacutemeros que contienen solamente moleacuteculas de hidrocarburos como el
poliestireno usado para hacer plumavit Y poliacutemeros que contienen ademaacutes de aacutetomos de
carbono e hidroacutegeno otros elementos por ej El PVC o cloruro de polivinilo que contiene
cloro
Cada poliacutemero tiene sus caracteriacutesticas propias pero las maacutes comunes a todos ellos son las
siguientes
1 El enlace entre los aacutetomos es covalente y por ello ocupan posiciones riacutegidas
2 Son malos conductores de la electricidad y el calor
2 Son bastante inertes no son atacadas por aacutecidos ni bases fuertes
3 Pueden ser aislantes teacutermicos y eleacutectricos
4 Son en general muy livianos
5 Pueden ser procesados de muchas maneras para obtener fibras y espumas
Materiales compuestos (composite)
Los materiales compuestos o ldquocompositerdquo (seguacuten su denominacioacuten en ingleacutes) estaacuten
constituidos por dos o maacutes fases diferentes de materiales que difieren en forma o
composicioacuten pero que se mantienen unidos y conservan sus identidades y propiedades Los
materiales que forman parte de un composite le proporcionan caracteriacutesticas especiacuteficas
mejoradas que no presentan los componentes solos Ejemplo de ellos son los modernos
materiales empleados en la construccioacuten como las maderas aglomeradas las placas de
yeso-cartoacuten etc
La quiacutemica estaacute iacutentimamente vinculada con los materiales y ha permitido conocer su
estructura composicioacuten y propiedades
Propiedades de la materia
Propiedades Fiacutesicas Son las que se pueden medir y apreciar sin producir ninguna
alteracioacuten en su estructura como por ejemplo el olor la densidad el punto de ebullicioacuten
del agua romper un vidrio etc
Propiedades Quiacutemicas Son todas aquellas en que la estructura de la materia se
transforma Como por ejemplo la oxidacioacuten de un metal quemar un papel la digestioacuten
etc
iquestQueacute ocurre en un cambio quiacutemico
En un cambio quiacutemico hay variaciones en las estructuras de la materia Los aacutetomos se
distribuyen en un orden distinto originando nuevos enlaces y con ello sustancias nuevas
La formacioacuten de un enlace quiacutemico ocurre a traveacutes de una reaccioacuten quiacutemica Una reaccioacuten
quiacutemica es un proceso en el cual se producen cambios profundos en las propiedades de las
sustancias que reaccionan porque se forman nuevas sustancias
iquestQueacute ocurre en un cambio fiacutesico
En un cambio fiacutesico no se alteran los enlaces que forman la moleacutecula solo cambia el estado
o la forma en que estas moleacuteculas se presentan Por ejemplo Si tenemos una tetera con
agua y la calentamos las moleacuteculas de agua absorben este calor y comienzan a vibrar Por
efecto de esta vibracioacuten las moleacuteculas van abandonando la estructura liquida y se deslizan
unas sobre otras transformaacutendose en vapor de agua las moleacuteculas de agua seguiraacuten
siendo las mismas en estado liacutequido y en estado gaseoso
Clasificacioacuten de la materia
La materia se clasifica en sustancias puras y mezclas la siguiente figura muestra un
resumen de los componentes de la materia y la relacioacuten entre ellas
Cambios de estados de la Materia
Teacutecnicas de separacioacuten de materiales
Los cientiacuteficos poseen diversas teacutecnicas para separar e identificar los componentes de una
mezcla sin alterar su composicioacuten Asiacute pueden establecer la importancia de cada uno de
ellos y con esta informacioacuten crear productos de mejores caracteriacutesticas Las teacutecnicas maacutes
usadas son la filtracioacuten la extraccioacuten la destilacioacuten el tamizado y la cromatografiacutea
Filtracioacuten
A traveacutes de materiales porosos como el papel filtro se puede separar un soacutelido que se
encuentra en suspensioacuten de un liacutequido Estos materiales permiten solamente el paso de
liacutequido y retienen el soacutelido
Extraccioacuten
Se basa en las diferentes afinidades de los componentes de la mezcla en dos solventes
distintos y no solubles entre siacute A traveacutes de esta teacutecnica se separan todos los componentes
en distintas fases extrayendo aquel que sea de maacutes importancia
Destilacioacuten
Esta teacutecnica se usa para purificar o separar los liacutequidos de una mezcla liacutequida Comprende
la transformacioacuten del liacutequido en vapor y luego la condensacioacuten del vapor
Tamizado
Este meacutetodo de separacioacuten es uno de los maacutes simples Consiste en hacer pasar una mezcla
de soacutelidos de distintos tamantildeos a traveacutes de un tamiz (cedazo de mallas perforadas) Los
soacutelidos maacutes pequentildeos atraviesan el tamiz y los maacutes grandes son retenidos
Cromatografiacutea
Esta teacutecnica permite la separacioacuten de los componentes de una mezcla al hacerla pasar a
traveacutes de un medio absorbente La maacutes conocida es la cromatografiacutea en papel que emplea
como medio absorbente papel filtro y como solvente un liacutequido Los distintos
componentes de la mezcla se separan debido a que cada uno de ellos manifiesta diferentes
afinidades por el papel filtro o por el solvente
Los conceptos de elemento compuesto y mezcla son fundamentales Refuerza tu
comprensioacuten de estos conceptos resolviendo el siguiente ejercicio
Clasifica en elementos compuestos y mezclas cloruro de sodio NaCl sacarosa o
azuacutecar comuacuten plata agua azucarada oacutexido de mercurio (II) HgO cobre aire y nitrato de
potasio KNO3 Fundamenta tu respuesta
Materia Clasificacioacuten Fundamentacioacuten
Cloruro de sodio
Sacarosa
Plata
Agua azucarada
Oacutexido de mercurio
(II)
Cobre
Aire
Nitrato de potasio
iquestQuedaste con alguna duda iquestTe gustariacutea profundizar maacutes A continuacioacuten te sugerimos
bibliografiacutea complementaria y sitios de Internet donde encontraraacutes maacutes informacioacuten sobre
los temas tratados en este moacutedulo asiacute como un glosario con los conceptos maacutes importantes
Bibliografiacutea
QuimCom Quiacutemica en la comunidad en su 2ordf edicioacuten en espantildeol (Addison Wesley 1998) Hay descritos
variados experimentos y se formulan muchas preguntas interesantes que deberaacutes responder a traveacutes de la
reflexioacuten y experimentacioacuten
Hill JW y Kolb DK Quiacutemica para el nuevo milenio 8a Edicioacuten Editorial Prentice Hall Pearson 2000
Es un libro escrito en estilo claro y ameno que posee buenas ilustraciones
Brown Le May y Bursten Quiacutemica La ciencia central Editorial Pearson- Prentice Hill Es un texto con
muchas imaacutegenes que trae un completo glosario y un CD como complemento
Raymond Chang Quiacutemica Editorial McGraw-Hill Es un texto que tiene todos los temas importantes y
fundamentales de la quiacutemica y ademaacutes posee capiacutetulos especiales relativos al agua el aire y la contaminacioacuten
Las uacuteltimas ediciones traen un CD para complementar las actividades propuestas en el texto
Tarbuck Edward y Lutgens Frederick Ciencias de la Tierra una introduccioacuten a la geologiacutea fiacutesica de la
Editorial Prentice Hill que tiene un tratamiento muy serio y completo acerca del suelo volcanes minerales
la Tierra etc Estaacute acompantildeado de un CD que contiene muchas imaacutegenes muy bien logradas
Bailey Philip y Bailey Christina Quiacutemica Orgaacutenica de la Editorial Pearson Education que en un lenguaje
faacutecil y claro expone la nomenclatura reacciones conceptos apoyados por figuras de moleacuteculas orgaacutenicas
que respetan la esteroquiacutemica
Chadwick Isabel et al Quiacutemica 1ordm Medio Editorial Mare Nostrum
Toro A y Gutieacuterrez S Quiacutemica 1ordm Medio Editorial Zig-Zag 2005 Es un libro completo y con gran
cantidad de ilustraciones
Izamit T Miranda M y Martiacutenez J C Quiacutemica 1ordm Medio Editorial Arrayaacuten Consta del texto para el
alumno y ademaacutes un texto para el profesor (Propuesta Didaacutectica) que presenta sugerencias pedagoacutegicas y
ejemplos de actividades experimentales
Guzmaacuten J Manual de preparacioacuten PSU Ciencias Moacutedulo comuacuten obligatorio de Quiacutemica Ediciones
Universidad Catoacutelica de Chile 2005 Posee varios ejercicios interesantes de la PSU ademaacutes de una clara y
concisa explicacioacuten de la materia
Aacuteguila Eugenia et al Ciencias Quiacutemicas I Editorial Santillana 1994
Sitios sugeridos
El agua
Un excelente trabajo sobre el agua con buenas animaciones llamado El agua una
moleacutecula extrantildea
httpwwwarrakises~lluengoaguahtml
Un completo trabajo sobre propiedades y aplicaciones del agua
httpwwwfortunecityesexpertosprofesor171aguahtml
Este artiacuteculo es para aquellos alumnos que quieran conocer nuevas formas de purificacioacuten
del agua Purificacioacuten del agua por oacutesmosis inversa
httpwwwexcelwatercomspab2cwater_tech_5phpWL_Session=4a04f4ac3076e3ae15
8cb470b829da3b
Completa descripcioacuten de agua
httpeswikipediaorgwikiAgua
El aire
Completa descripcioacuten del aire
httpeswikipediaorgwikiAire
Excelente trabajo sobre la contaminacioacuten del aire
httpwwwconamgobpeeducambcont_airehtm
Trabajo sobre la contaminacioacuten del aire
httpwww1ceitesasignaturasecologiahipertexto10CAtm1100ConAthtm
iquestQueacute es la contaminacioacuten del aire
httpwwwenvtoxucdaviseduCEHSTOXINSSPANISHairpollutionhtm
El efecto invernadero httpwwwgeocitiescomedu112veefectoihtml httpwwwsagan-
geaorghojaredHoja15htm
Informacioacuten sobre la capa de ozono
httpwwwedunetchactivitewallencyclopediepagozonoprincipalhtm
Video sobre la contaminacioacuten ambiental
httpdgtvesepgobmxtveprogramasvideo_semana030127_contaminacionhtm
El petroacuteleo
Aspectos baacutesicos sobre la exploracioacuten y explotacioacuten de recursos petroliacuteferos
httpwwwenapclframeareaaspt=deampcod=5ampcodsec=38ampcodsubsec=0
Paacutegina bastante completa en relacioacuten al petroacuteleo
httpwwwimpmxpetroleo
Todo lo que se debe saber del petroacuteleo
httpeswikipediaorgwikiPetrC3B3leo
Estudio sobre la destilacioacuten del petroacuteleo
httpwwwcoiimeswebenlacesHistoria20Industria_CD20Originaldestilac_petroleo
htm
Los suelos
Completo trabajo sobre los suelos
httpwwwfortunecityesexpertosprofesor171sueloshtml
El suelo y su relacioacuten con las plantas
httpwwwgeocitiescomrainforest4754sueloshtm
El suelo composicioacuten y formacioacuten httpnatureducaiespanaescienc_suelo_formachtm
Trabajo sobre los componentes y los tipos de suelo
httpwwwicaritoclicarito2000792linksuelohtml
Mineralogiacutea
httpenciclopediausesindexphpMineralogEDa
Galeriacutea de fotos de minerales
httpwwwmineraltowncomindexphpidioma=1
La estructura de los cristales
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Definicioacuten de cristales
httpeswikipediaorgwikiCristal
Un excelente trabajo sobre estructuras cristalinas
wwwacienciasgalileicomquipdf-quiestruct_cubicapdf
Trabajo sobre la mineriacutea chilena
wwwsonamiclexposicionesmarcos_limapdf
Principales procesos quiacutemicos en los suelos
httpwwwsagan-geaorghojaredsuelopaginas26hojahtml
Procesos quiacutemicos
Proceso quiacutemico en la fermentacioacuten y formacioacuten de pan
httpwwwangelfirecomde3pascual
Biolixiviacioacuten
httpwwwexploraclotrosbiotecbiolixihtml
Los materiales
Completo trabajo sobre los materiales
httpwwwmonografiascomtrabajos30materialesmaterialesshtml
Introduccioacuten a la Ciencia de Materiales
httpwwwmailxmailcomcursoexcelenciacienciamaterialescapitulo1htm
Resumen del curso ldquoTecnologiacutea de los materialesrdquo
httpwwwmonografiascomtrabajos14propiedadmaterialespropiedadmaterialesshtml
Trabajo sobre los poliacutemeros
httpwwwtextoscientificoscompolimeros
Glosario
Aacutecido Sustancia que libera iones hidroacutegeno (H+) cuando se disuelve en agua Es capaz de
donar un protoacuten y puede aceptar un par de electrones Adhesioacuten Atraccioacuten entre moleacuteculas
diferentes
Afinidad electroacutenica Cambio de energiacutea que se produce cuando un aacutetomo en estado
gaseoso acepta un electroacuten para formar un anioacuten
Agente oxidante Sustancia que puede aceptar electrones de otra sustancia o aumentar
el nuacutemero de oxidacioacuten de otras sustancias
Agente reductor Sustancia que puede donar electrones a otra sustancia o disminuir los
nuacutemero de oxidacioacuten de esta
Alcohol Compuesto orgaacutenico que contiene el hidroxilo -OH
Aleacioacuten Disolucioacuten soacutelida compuesta por 2 o maacutes metales o por un metal o metales y
uno o maacutes no metales
Aacutetomo Unidad fundamental de un elemento que puede intervenir en una combinacioacuten
quiacutemica
Base Sustancia que libera iones hidroacutexido (OH-) cuando se libera en agua Es capaz de
aceptar un protoacuten y donar un par de electrones
Calor Transferencia de energiacutea entre dos cuerpos que estaacuten a diferente
temperatura
Cero absoluto En teoriacutea la miacutenima temperatura que se puede alcanzar
(-273ordmC)
Cineacutetica quiacutemica Aacuterea de la quiacutemica relacionada con la velocidad o rapidez a la cual se
llevan a cabo las reacciones
Combustible foacutesil Sustancia de origen orgaacutenico que al quemarse produce energiacutea en
forma de luz y calor
Condensacioacuten Fenoacutemeno en el que se pasa del estado gaseoso al estado liacutequido
Corrosioacuten Deterioro de los metales por un proceso electroquiacutemico
Derivados del petroacuteleo Productos que se obtienen de la destilacioacuten fraccionada del
petroacuteleo Por ejemplo los combustibles la bencina y el queroseno
Desecho Cualquier producto desagradable o toacutexico que se destina al abandono o se arroja
al medio ambiente
Desertificacioacuten Empobrecimiento de los ecosistemas por el efecto combinado del
impacto de las actividades del hombre la erosioacuten y la sequiacutea
Ductibilidad Propiedad de las sustancias que se pueden estirar Se aplica a los metales que
pueden moldearse en alambre fino como el cobre Electronegatividad Capacidad de un
aacutetomo para atraer electrones hacia eacutel en un enlace quiacutemico
Erosioacuten Degradacioacuten o deformacioacuten gradual de la superficie terrestre causada por agentes
fiacutesicos como el agua y los vientos y por agentes quiacutemicos como la lluvia aacutecida
Evaporacioacuten Proceso en el que un liacutequido se transforma en gas tambieacuten se le denomina
vaporizacioacuten
Fertilizantes Sustancias orgaacutenicas o inorgaacutenicas que se antildeaden a los suelos agriacutecolas para
preservar la productividad de estos
Fuerzas intermoleculares Fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas Fuerzas
intramoleculares Fuerzas que mantienen unidos a los aacutetomos en una moleacutecula
Geosfera Parte soacutelida de la Tierra Su capa exterior o litoacutesfera constituye la corteza
terrestre
Hidrocarburos Compuestos orgaacutenicos formados uacutenicamente por aacutetomos
de carbono (C) e hidroacutegeno (H)
Humus Material de color oscuro que se va formando en el suelo como producto de la
descomposicioacuten gradual de la materia orgaacutenica proveniente de plantas y animales
Ioacuten Partiacutecula cargada que se forma cuando un aacutetomo o un grupo de aacutetomos neutros ganan
o pierden uno o maacutes electrones
Ley Enunciado conciso verbal o matemaacutetico de una relacioacuten entre fenoacutemenos que es
siempre igual en las mismas condiciones
Ligante Moleacutecula o ioacuten que estaacute unido al ioacuten metaacutelico de un ioacuten complejo
Masa Medida de la cantidad de materia que contiene un objeto Maleabilidad Propiedad
de las sustancias que se pueden moldear de diferentes formas Muchos metales como el
aluminio pueden extenderse en laacuteminas finas
Mena Mineral del cual puede extraerse un metal aprovechable Por ejemplo la
bauxita que se extrae del aluminio
Metales Elementos quiacutemicos con propiedades fiacutesicas caracteriacutesticas que los diferencian de
los no metales Poseen alta conductividad teacutermica y
eleacutectrica brillo maleabilidad y ductibilidad
Metalurgia La ciencia y la tecnologiacutea de la separacioacuten de los metales a partir de sus menas
y de las aleaciones que se forman
Mezcla Combinacioacuten de dos o maacutes sustancias en las que cada una conserva su
identidad
Mineral Sustancia de origen natural con una composicioacuten quiacutemica definida
Mol cantidad de sustancia que contiene 602 x 10 23 entidades elementales
(aacutetomos moleacuteculas u otras partiacuteculas)
Moleacutecula Agregado de por lo menos dos aacutetomos con una distribucioacuten definida que se
mantienen unidos por fuerzas especiales
No metal Elementos que por lo general son malos conductores del calor y electricidad
Nuacutecleo Corazoacuten de un aacutetomo
Nuacutemero atoacutemico (z) Nuacutemero de protones en un aacutetomo
Nuacutemero de oxidacioacuten Nuacutemero de cargas que tendriacutea un aacutetomo en una
moleacutecula si los electrones fueran transferidos completamente en la direccioacuten indicada
por la diferencia de electronegatividad
Onda Perturbacioacuten vibratoria mediante la cual se trasmite energiacutea Paramagneacutetico Que lo
atrae un imaacuten Una sustancia paramagneacutetica contiene uno o maacutes electrones desapareados
Peso Fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto
pH Logaritmo negativo de la concentracioacuten de protones
Poliacutemero Compuesto que se distingue por su alta masa molar la cual puede llegar a miles
o millones de gramos y estar formada por muchas unidades que se repiten
Precipitado Soacutelido insoluble que se separa por disolucioacuten
Presioacuten Fuerza aplicada por unidad de aacuterea
Propiedad fiacutesica Cualquier propiedad de una sustancia que se puede observar sin
transformarla en otra
Propiedad quiacutemica Cualquier propiedad de una sustancia que no puede estudiarse sin la
conversioacuten de dicha sustancia en otra
Protoacuten Partiacutecula subatoacutemica que tiene una carga eleacutectrica positiva unitaria La masa de un
protoacuten es aproximadamente 1840 veces la de un electroacuten
Quiacutemica Estudio de la materia y sus cambios
Radiacioacuten Emisioacuten y transmisioacuten de energiacutea a traveacutes del espacio en forma de ondas yo
partiacuteculas
Radiactividad Ruptura espontaacutenea de un aacutetomo emitiendo partiacuteculas yo radiacioacuten
Reaccioacuten quiacutemica Proceso durante el cual una sustancia (o sustancias)
cambian para formar una o maacutes sustancias nuevas
Reaccioacuten redox Reaccioacuten en la que hay transferencia de electrones o cambio en los
nuacutemeros de oxidacioacuten de las sustancias que forman parte de ella
Sal Compuesto ioacutenico formado por un catioacuten diferente al H+ y un anioacuten diferente al OH-
o O2-
Semiconductores Elementos que normalmente no conducen electricidad pero a los que
se les puede aumentar su conductividad elevando su
temperatura o adicionaacutendoles ciertas impurezas
Sistema Parte especiacutefica del universo bajo estudio
Soluto Sustancia presente en menor cantidad en una disolucioacuten
Sustancia Forma de materia que tiene una composicioacuten definida o constante (nuacutemero
y clase de unidades baacutesicas presentes) y propiedades que la diferencian
Tensioacuten superficial Cantidad de energiacutea que se requiere para extender o aumentar la
superficie de un liacutequido por unidad de aacuterea
Vidrio Producto oacuteptimamente transparente obtenido de la fusioacuten de
materiales inorgaacutenicos que se han enfriado a un estado riacutegido sin cristalizar
Viscosidad Medida de la resistencia de un liacutequido a fluir
Definiciones obtenidas de
AacuteGUILA Eugenia et al Ciencias Quiacutemicas I Educacioacuten Quiacutemica Editorial
Santillana 1994
CHANG R Quiacutemica Editorial McGraw-Hill 1999 Meacutexico
Disoluciones
El teacutermino disoluciones sugiere que en una mezcla debe existir una sustancia que se disuelva y otra que
disuelva a la anterior La sustancia que se disuelve se conoce con el nombre de soluto mientras la que disuelve al soluto es denominada solvente o disolvente Lo maacutes importante es que para que la mezcla sea una solucioacuten debe ser homogeacutenea es decir la composicioacuten debe ser igual en cada una de sus partes
Las soluciones pueden estar en los tres estados de la materia
Soacutelidas donde un ejemplo son las aleaciones
Liacutequidas en este caso el solvente debe ser liacutequido pero el soluto puede estar en cualquiera de los tres estados En el agua de mar el soluto (cloruro de sodio) estaacute en el estado soacutelido en el caso de un licor el soluto (etanol) estaacute en el estado liacutequido y finalmente en la soda el soluto estaacute en estado gaseoso (anhiacutedrido carboacutenico)
Gaseosas soluto y solvente son gases por ejemplo el aire cordillerano
Seguacuten cuaacutel sea la composicioacuten de la solucioacuten se podraacute distinguir una solucioacuten concentrada (que contiene mucho soluto formando parte de la solucioacuten) de una solucioacuten diluida (que contiene poco soluto en solucioacuten) Estos teacuterminos son cualitativos y en quiacutemica es necesario que se conozcan exactamente las cantidades que existen en la mezcla es decir una magnitud cuantitativa
Algunas magnitudes cuantitativas que sirven para calcular la composicioacuten de una solucioacuten son las siguientes
- El mol
Un mol es una unidad y equivale a 602 x 1023 entidades elementales que pueden ser aacutetomos moleacuteculas u otras partiacuteculas Este nuacutemero se denomina nuacutemero de Avogadro
Asiacute por ejemplo Un mol de aacutetomos de N contiene 602 x 1023 aacutetomos de nitroacutegeno Un mol de moleacuteculas de H2O contiene 602 x 1023 moleacuteculas de agua
Para calcular los moles se usa la siguiente foacutermula
Mol = masa (g) o n = m Masa molar mm
- Masa atoacutemica (ma)
Corresponde a la masa de 1 mol de aacutetomos de un elemento o de 602 x 1023 aacutetomos de un elemento medidas en gramos Ejemplo
La masa atoacutemica del H es 1008 gmol esto significa que la masa de 1 mol de aacutetomos de H contiene 602 x 1023 aacutetomos de H y su masa es de 1008 g
Las masas atoacutemicas en general aparecen en las tablas perioacutedicas con el inadecuado nombre de peso atoacutemico
- Masa molar (mm)
La masa molar corresponde a la masa de 1 mol de moleacuteculas o de 602 x 1023 moleacuteculas medidas en gramos La masa molar o molecular o peso molecular de un compuesto se obtiene sumando ponderadamente
las masas atoacutemicas de los elementos que conforman el compuesto Por ejemplo calcular la masa molar del H2O (masa atoacutemica H = 1 gmol O = 16 gmol)
mmH2O = 2 x ma (H) + 1x ma (O)
= 2 x 1 + 1 x16
= 2 + 16 mmH2O = 18 gmol
Por lo tanto la masa de 1 mol de H2O o de 602 x 1023 moleacuteculas de H2O es de 18 g
Para expresar la composicioacuten de la solucioacuten se utilizan unidades como porcentaje en masa (mm) porcentaje masa ndash volumen ( mv) porcentaje Volumen ndash volumen ( vv) molalidad (m) y molaridad (M)
Porcentaje en masa (mm) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto disuelto y la masa
de la disolucioacuten expresada en gramos mm = Masa de soluto times 100 Masa de la solucioacuten
Porcentaje en volumen (vv) Indica la relacioacuten porcentual del volumen del soluto disuelto respecto al
volumen de la disolucioacuten expresadas ambas en mililitros vv = Volumen de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten Porcentaje masa en volumen (mv) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto (en
gramos) y el volumen de la disolucioacuten (mililitros) mv = masa de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten
Molalidad (m) La molalidad se define como el nuacutemero de moles de soluto por cada Kilogramo de solvente La foacutermula general es
m = moles de soluto Kg Solvente
Molaridad (M) La molaridad se define como el nuacutemero de moles de soluto que se encuentra disueltos en un
litro de solucioacuten La foacutermula general es
Molaridad = moles de soluto o M = n Litro de solucioacuten V
Una propiedad intensiva importante de las sustancias es la densidad que se define como la cantidad de
masa en una unidad de volumen por lo que permite conocer la masa de un volumen determinado de sustancia y viceversa La formula general es
d = masa (g) Volumen (ml)
Se debe recordar que para expresar la cantidad de una sustancia quiacutemica se utiliza la unidad moles y que cada sustancia tiene una masa molar que expresa la masa de un mol en gramos
Teniendo presente estos conceptos es posible resolver los diferentes problemas de disoluciones Para ello se recomienda seguir la siguiente secuencia de pasos
1 Saber exactamente cuaacutel es el problema es decir conocer lo que se desea calcular 2 Analizar cada uno de los datos para asiacute saber con queacute antecedentes se cuenta para llegar a la
solucioacuten del problema 3 Realizar cada uno de los pasos que sean necesario para la solucioacuten del problema
Ejemplo Calculemos la molaridad del cloro domeacutestico si eacuteste contiene 149 g de hipoclorito de sodio (NaClO) por cada 1000 ml (1L) de disolucioacuten (Masa atoacutemica de Na=23 Cl=355 O=16)
Primero calculamos la masa molar del soluto
mm NaClO = 23x1 + 355 x 1 + 16 x 1 = 745 gmol
Segundo calculamos el nuacutemero de moles del soluto (n)
n = m mm
n = 149 g = 02 moles 745 gmol
Tercero calculamos la molaridad (M) seguacuten
Molaridad = n V
M = 02 mol = 02 mol L o 02 M (leacutease 02 molar) 1 L
Solubilidad
La solubilidad corresponde a la cantidad maacutexima de soluto que a una temperatura dada se disuelve en una determinada cantidad de solvente
Tabla de solubilidades de algunos soacutelidos en H2O a 20ordmC
KNO3 316 gl
NaCl 360 gl
Urea 1000 gl
CuSO4 207 gl
PbCl2 99 gl
La tabla nos presenta diferentes solubilidades de soluto en H2O asiacute por ejemplo si observamos el valor de la solubilidad de la urea significa que podemos disolver 1000 g de este soluto en 1 L de H2O a 20ordmC obtendremos asiacute una solucioacuten saturada esto quiere decir que la solucioacuten no puede aceptar maacutes soluto a esa temperatura si se agrega una cantidad mayor de soluto esta no se disolveraacute y nos quedaraacute una solucioacuten sobresaturada
En general una solucioacuten sobresaturada es aquella que contiene maacutes soluto que su solubilidad y una solucioacuten insaturada es aquella que contiene menos soluto que su solubilidad
Factores que afectan la solubilidad
- Naturaleza del soluto y solvente
El estudio de pares de sustancias que se mezclan y otras no han conducido a una importante generalizacioacuten sustancias con similares fuerzas de atraccioacuten entre partiacuteculas tienden a ser solubles entre ellas es decir las sustancias polares son solubles en solventes polares mientras que los solutos no polares son solubles en solventes no polares
- Temperatura
La temperatura es uno de los factores maacutes importantes que afectan la solubilidad en la mayoriacutea de los compuestos En general la adicioacuten de calor causa un aumento de la solubilidad en solutos que sean soacutelidos y liacutequidos mientras que en gases la solubilidad disminuye
- Presioacuten
Solo si el soluto es gas un aumento de presioacuten lleva a un aumento de la solubilidad de los gases en los liacutequidos Existe una relacioacuten de proporcionalidad directa entre la solubilidad de un gas y la presioacuten aplicada
El efecto de la presioacuten sobre la solubilidad es utilizado en la preparacioacuten de bebidas gaseosas Todas ellas embotelladas bajo una presioacuten de CO2 ligeramente superior a una atmoacutesfera Cuando las botellas son abiertas la presioacuten del CO2 sobre la solucioacuten disminuye y el gas burbujea fuera de la solucioacuten
Propiedades de las disoluciones
1 Propiedades coligativas de las disoluciones 2 Propiedades aacutecido-base de las soluciones
Propiedades coligativas de las disoluciones
El cambio de los puntos de congelacioacuten y de ebullicioacuten que experimenta un solvente cuando se agrega un soluto corresponde a propiedades que dependen de la cantidad de moleacuteculas de soluto agregado (composicioacuten de la solucioacuten) pero no del tipo o identidad del soluto Estas propiedades son las que se conocen como propiedades coligativas Otra propiedad coligativa es la presioacuten osmoacutetica
Las unidades maacutes adecuadas para expresar la concentracioacuten de la solucioacuten y que permiten explicar las propiedades coligativas son la molalidad m (que expresa los moles de soluto que se encuentran disueltos por cada kilogramo de solvente) y las fracciones molares que expresan la fraccioacuten de moles de soluto que hay en el total de moles que componen la solucioacuten
Elevacioacuten del punto de ebullicioacuten
El punto de ebullicioacuten se define como la temperatura a la cual la presioacuten de vapor de un liacutequido es igual a la presioacuten atmosfeacuterica
Cuando un solvente se mezcla homogeacuteneamente con un soluto no volaacutetil se observa un incremento de su punto de ebullicioacuten
Este incremento se puede explicar si consideramos que se aumentan las atracciones intermoleculares lo que se traduce en una disminucioacuten de la presioacuten de vapor por lo tanto se requiere aumentar maacutes la temperatura para lograr igualar la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con la presioacuten atmosfeacuterica
Existe una proporcionalidad directa entre el incremento del punto de ebullicioacuten y la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce con el nombre de ldquoconstante de ascenso ebulloscoacutepicordquo y es dependiente del solvente que se esteacute utilizando Matemaacuteticamente se expresa por
∆ Teb = Keb m
Keb= Constante ebulloscoacutepica m = molalidad
Disminucioacuten del punto de congelacioacuten
El punto de congelacioacuten de una solucioacuten es menor que el punto de congelacioacuten del solvente puro y la variacioacuten de este punto es directamente proporcional con la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce como constante de descenso crioscoacutepico
∆ Tc = Kc m
Kc= Constante crioscoacutepica m = molalidad
Presioacuten osmoacutetica
La osmosis es el movimiento de un solvente a traveacutes de una membrana semipermeable Este movimiento ocurre desde una regioacuten de menor concentracioacuten a una regioacuten de mayor concentracioacuten de soluto El paso del disolvente continuacutea hasta que ambas disoluciones alcanzan la misma concentracioacuten Cuando en uno de los lados de la membrana semipermeable el volumen de la disolucioacuten aumenta esta columna ejerce una presioacuten sobre la membrana semipermeable denominada presioacuten osmoacutetica que se define como la presioacuten que hay que aplicar a la solucioacuten para detener la osmosis en ese momento se establece un equilibrio entre el paso del disolvente desde la disolucioacuten mas diluida hacia la disolucioacuten maacutes concentrada y viceversa
La presioacuten osmoacutetica (Π) es directamente proporcional a la concentracioacuten de la disolucioacuten
Π =MRT
Π = Presioacuten osmoacutetica (atm) M = Molaridad de la solucioacuten (mol l) R =Constante de los gases =0082 atm l mol K T =Temperatura (K)
Propiedades aacutecido-base de las disoluciones
Seguacuten su comportamiento quiacutemico las sustancias pueden ser clasificadas como aacutecidos y bases Para explicar este comportamiento se han elaborado varias teoriacuteas dentro de las cuales cabe destacar
Teoriacutea de Arrhenius que indica que en solucioacuten acuosa seraacuten aacutecidos aquellas sustancias que al disociarse dejan libres iones hidroacutegeno H
+ mientras que seraacuten bases aquellas que dejan libres
iones hidroxilos OH-
Teoriacutea de Lowry-Broumlnsted quienes plantean que seraacuten aacutecidos las sustancias que son capaces de ceder H
+ mientras que las bases aceptaraacuten los H
+ con lo que se genera un sistema donor-aceptor
de H+ acute
Es importante que sepamos que entre un aacutecido y una base se produce una reaccioacuten que se conoce como reaccioacuten de neutralizacioacuten seguacuten Arrhenius y tal como su nombre lo sentildeala se produce una neutralizacioacuten de los iones hidroacutegeno con los iones hidroxilos que hay en la solucioacuten formando agua y sal
La concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno en la solucioacuten seraacute un iacutendice de la acidez de la solucioacuten la que puede ser expresada como pH
El pH corresponde a pH = - log [H+]
[H+] = Concentracioacuten molar de H
+
Ejemplo En una solucioacuten se tiene una concentracioacuten de protones H
+ igual a 10-3 M Calcular el pH de la solucioacuten
R pH = - log 10-3
pH = - -3 log 10 y log 10 = 1
pH = 3 1 pH = 3
Resentildea histoacuterica de los compuestos orgaacutenicos
El teacutermino orgaacutenico sugiere que esta rama de la quiacutemica estaacute relacionada con los organismos o cosas vivas En un principio la quiacutemica orgaacutenica se relacionaba uacutenicamente con las sustancias que se obteniacutean a partir de la materia viva Una gran motivacioacuten del estudio de los compuestos orgaacutenicos se encuentra en su aplicacioacuten en el aacuterea de la medicina lo que llevaba a los cientiacuteficos a estudiar meacutetodos de extraccioacuten obtencioacuten purificacioacuten y anaacutelisis de dichos compuestos
Los compuestos orgaacutenicos estaacuten constituidos por los elementos carbono hidroacutegeno comuacutenmente oxiacutegeno y nitroacutegeno y en algunos casos por azufre foacutesforo y haloacutegenos Por ser el carbono un elemento imprescindible en los compuestos orgaacutenicos a la quiacutemica de estos compuestos se le llamoacute quiacutemica del carbono
Originalmente se pensaba que no existiacutea relacioacuten entre la quiacutemica orgaacutenica y la inorgaacutenica pero fue Friedrich Wocirchler en 1828 quien accidentalmente preparoacute urea (compuesto orgaacutenico presente en la orina) a partir de una sustancia inorgaacutenica cianato de amonio
Reconocimiento y propiedades de los compuestos orgaacutenicos
La presencia de carbono en un compuesto es casi determinante del caraacutecter orgaacutenico de la materia y su presencia se puede comprobar mediante la propiedad que tienen las sustancias orgaacutenicas de reaccionar con el oxiacutegeno en la llamada reaccioacuten de combustioacuten
Combustioacuten de materia orgaacutenica
El carboacuten el petroacuteleo y el gas natural se conocen como combustibles foacutesiles y todos ellos se han formado a lo largo de millones de antildeos por la descomposicioacuten de plantas y animales
La combustioacuten es la reaccioacuten quiacutemica entre un combustible y un comburente O2 originando como productos una mezcla de monoacutexido de carbono y anhiacutedrido carboacutenico Cuando hay suficiente oxiacutegeno se produce la combustioacuten completa que lleva a la formacioacuten de anhiacutedrido carboacutenico en cambio cuando es poca la cantidad de oxiacutegeno se forma monoacutexido de carbono y la combustioacuten es incompleta Toda reaccioacuten de combustioacuten es exergoacutenica con energiacutea de activacioacuten esto quiere decir que se requiere de un aporte energeacutetico para iniciar la reaccioacuten pero el balance neto de energiacutea implica una liberacioacuten de ella
La reaccioacuten de combustioacuten del metano es la siguiente
CH4 + 2 O2 --------gt CO2 + 2 H2O
Se puede reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico por sus propiedades como su reaccioacuten con el agua de cal (solucioacuten acuosa de hidroacutexido de calcio)
Ca(OH) 2 + CO2 -------gt CaCO3 + H2O
La formacioacuten de carbonato de calcio CaCO3 soacutelido de color blanco es una prueba de la existencia del anhiacutedrido carboacutenico Otra forma de reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico como un producto de la combustioacuten es mediante la demostracioacuten experimental de sus propiedades como aacutecido vira el papel tornasol azul a rojo decolora una solucioacuten baacutesica que estaacute mezclada con fenolftaleiacutena produce la neutralizacioacuten de la base con el anhiacutedrido carboacutenico
El carbono
El carbono elemento de siacutembolo C y de nuacutemero atoacutemico 6 posee en su nuacutecleo 6 protones y 6 neutrones Sus 6 electrones se encuentran en los dos primeros niveles de energiacutea La configuracioacuten electroacutenica de este elemento es 1s
2 2s
2 2px
1 2py
1 tiene cuatro electrones de valencia (4 electrones en el segundo nivel el nivel
maacutes externo) lo que es responsable de la tetravalencia del carbono es decir de su facilidad para que cada aacutetomo de carbono forme cuatro enlaces
Los aacutetomos de carbono son uacutenicos por su capacidad para enlazarse unos con otros con tal fuerza que pueden formar cadenas muy largas Este proceso de formacioacuten de cadenas se llama concatenacioacuten Ninguacuten otro elemento puede formar cadenas tan bien como lo hace el carbono
Los hidrocarburos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno sus enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes muy poco polares debido a que la diferencia de electronegatividad entre ellos es 04 por lo que se produce una comparticioacuten de los pares electroacutenicos de enlace El enlace entre dos aacutetomos de carbono es covalente apolar dado que la diferencia de electronegatividad es 0
Clasificacioacuten de los compuestos orgaacutenicos
Existen varias clasificaciones para los hidrocarburos
1 Hidrocarburos alifaacuteticos son los que no contienen el grupo benceacutenico y seraacuten Hidrocarburos aromaacuteticos los que poseen uno o maacutes anillos benceacutenicos
2 Hidrocarburos aciacuteclicos son hidrocarburos de cadena abierta que puede ser ramificada o no y seraacuten Hidrocarburos ciacuteclicos aquellos hidrocarburos que posean ciclos en su estructura
3 Hidrocarburos saturados son aquellos en que los enlaces carbono-carbono son simples en cambio seraacuten Hidrocarburos insaturados aquellos que posean enlaces dobles o triples entre los aacutetomos de carbono
Cabe destacar como hidrocarburos maacutes simples los alcanos alquenos y alquinos
Alcanos cada aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces y cada aacutetomo de hidroacutegeno uno por tanto el alcano
maacutes simple es el metano de foacutermula CH4
Estructura de Lewis del metano
Estructura espacial de la moleacutecula de metano
Nombre de algunos alcanos
La distribucioacuten espacial de los aacutetomos de hidroacutegeno que estaacuten unidos covalentemente al carbono es de acuerdo a la figura de un tetraedro regular por lo que el aacutengulo de enlace hidroacutegeno-carbono-hidroacutegeno es 1095deg aseguraacutendose de esta manera que los aacutetomos de hidroacutegeno quedaraacuten lo maacutes separados posible unos de otros La moleacutecula de metano es simeacutetrica Los aacutetomos de carbono tienen una hibridacioacuten ldquosp
3rdquo
Un radical alquiacutelico tiene un aacutetomo de hidroacutegeno menos que el alcano del cual proviene y para determinar su nombre se cambia la terminacioacuten ldquoanordquo por ldquoilrdquo o ldquoilordquo
Grupos alquinos maacutes comunes
Alcano Nombre Grupo Alquilo
Nombre
CH4
Metano CH3- Metil (o)
CH3 - CH3
Etano CH3 - CH2- Etil (o)
CH3-CH2-CH3
Propano CH3-CH2-CH2-
CH3-CH - CH3
Propil (o)
Isopropil (o)
CH3-CH2-CH2-CH3 Butano CH3-CH2-CH2-CH2- CH3-CH-CH2-CH3
CH3 - C - CH3
CH3
CH3
CH3 - CH - CH2 -
Butil (o) sec-butil
Terbutil
isobutil
Todos los alcanos tienen como foacutermula global CnH2n+2 Para determinar el nombre de los alcanos se debe tener presente las siguientes reglas
1 Identificar la cadena carbonada maacutes larga 2 Numerar los aacutetomos de carbono asignando a las ramificaciones la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones de acuerdo a orden alfabeacutetico Cuando hay varias ramificaciones iguales
se utilizan los prefijos di(2) tri(3) tetra(4) etc Indicar el nuacutemero del aacutetomo de carbono de la cadena fundamental donde estaacute la ramificacioacuten
4 Sentildealar el nombre del alcano de la cadena fundamental Recuerda que el nuacutemero de aacutetomos de carbono se indica con un prefijo met(1) et(2) prop(3) but(4) para el resto se utilizan los prefijos griegos
5 Separar los nuacutemeros entre siacute por comas y los nuacutemeros de las palabras por un guioacuten
Ejemplos
Enlaces sigma y pi
Cuando se forma un enlace los aacutetomos se aproximan de tal manera que sus orbitales atoacutemicos se traslapan para formar el enlace
El enlace es ldquosigmardquo cuando en el traslape de los orbitales sigue una liacutenea imaginaria entre los nuacutecleos de
los aacutetomos
En cambio el enlace es ldquopirdquo cuando el traslape de las nubes electroacutenicas ocurre sobre y bajo la liacutenea de los nuacutecleos
El orbital hiacutebrido ldquosp3rdquo se forma con la participacioacuten de un orbital ldquosrdquo y de tres orbitales ldquoprdquo Cada uno de estos
orbitales hiacutebridos se dirige hacia los veacutertices de un tetraedro regular
La figura muestra el orbital sp3 y la orientacioacuten espacial del carbono en los alcanos
En el caso del metano hidrocarburo representante de los alcanos el orbital hibrido ldquosp3rdquo del carbono se
traslapa con el orbital ldquosrdquo del hidroacutegeno Cuando es posible unir los centros de los nuacutecleos de los aacutetomos enlazados mediante una liacutenea recta imaginaria se dice que el enlace es sigma σ
Alquenos son hidrocarburos de foacutermula global CnH2n y su caracteriacutestica fundamental es que poseen un
doble enlace entre dos aacutetomos de carbono
Cuando hay un doble enlace en un compuesto uno de los enlaces es sigma (σ) y el otro es pi (π)
En el caso del eteno (C2H4) se produce un traslape de las nubes electroacutenicas de los orbitales hiacutebridos ldquosp2rdquo
formaacutendose un enlace sigma Cuando se traslapan los orbitales ldquoprdquo no hibridados de cada aacutetomo de carbono se forma el enlace pi
El alqueno maacutes simple estaacute constituido por dos aacutetomos de carbono y cuatro aacutetomos de hidroacutegeno por lo que su foacutermula es C2H4 A cada aacutetomo de carbono estaacuten unidos dos aacutetomos de hidroacutegeno y entre ellos hay un doble enlace Los aacutetomos de carbono que poseen el doble enlace tienen hibridacioacuten ldquosp
2rdquo y el aacutengulo de
enlace H-C-H es de 120ordm
Estructura de Lewis del eteno o etileno
Estructura espacial del eteno
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
laacuteminas
5 El medio ambiente en general corroe a los metales La corrosioacuten es la reaccioacuten del metal
con el oxiacutegeno del aire o del agua para formar una capa de oacutexido metaacutelico que altera sus
propiedades y su aspecto fiacutesico
Ejemplo Cobre molibdeno plata etc
Materiales electroacutenicos
Estaacuten formados por elementos no metaacutelicos que conducen la electricidad con un pequentildeo
aumento de temperatura Ejemplo El Silicio (Si) utilizado en los circuitos
computacionales
Materiales ceraacutemicos
Los materiales ceraacutemicos son compuestos ioacutenicos Esto significa que poseen iones
positivos y negativos en igual cantidad Esta estructura es riacutegida no permite el movimiento
de los iones Por esta razoacuten este tipo de material posee una baja conductividad eleacutectrica
Caracteriacutesticas de estas sustancias son
1 La unioacuten entre los iones es fuerte hace que estos materiales sean muy resistentes al
calentamiento es difiacutecil transformar estos soacutelidos en liacutequidos Por lo tanto son malos
conductores del calor
2 No se desgastan ni se deforman con facilidad
3 Todas las ceraacutemicas son duras y quebradizas
4 Son bastante inertes no son atacadas por aacutecidos ni bases fuertes
Ejemplo lozas se usan en la fabricacioacuten de hornos etc
Materiales polimeacutericos
Los poliacutemeros son macromoleacuteculas que estaacuten formadas por moleacuteculas maacutes pequentildeas que
se repiten denominadas monoacutemeros
Los poliacutemeros pueden ser de origen natural como los aacutecidos nucleiacutecos y las proteiacutenas o
sinteacuteticos como el poliestireno y el PVC
Existen poliacutemeros que contienen solamente moleacuteculas de hidrocarburos como el
poliestireno usado para hacer plumavit Y poliacutemeros que contienen ademaacutes de aacutetomos de
carbono e hidroacutegeno otros elementos por ej El PVC o cloruro de polivinilo que contiene
cloro
Cada poliacutemero tiene sus caracteriacutesticas propias pero las maacutes comunes a todos ellos son las
siguientes
1 El enlace entre los aacutetomos es covalente y por ello ocupan posiciones riacutegidas
2 Son malos conductores de la electricidad y el calor
2 Son bastante inertes no son atacadas por aacutecidos ni bases fuertes
3 Pueden ser aislantes teacutermicos y eleacutectricos
4 Son en general muy livianos
5 Pueden ser procesados de muchas maneras para obtener fibras y espumas
Materiales compuestos (composite)
Los materiales compuestos o ldquocompositerdquo (seguacuten su denominacioacuten en ingleacutes) estaacuten
constituidos por dos o maacutes fases diferentes de materiales que difieren en forma o
composicioacuten pero que se mantienen unidos y conservan sus identidades y propiedades Los
materiales que forman parte de un composite le proporcionan caracteriacutesticas especiacuteficas
mejoradas que no presentan los componentes solos Ejemplo de ellos son los modernos
materiales empleados en la construccioacuten como las maderas aglomeradas las placas de
yeso-cartoacuten etc
La quiacutemica estaacute iacutentimamente vinculada con los materiales y ha permitido conocer su
estructura composicioacuten y propiedades
Propiedades de la materia
Propiedades Fiacutesicas Son las que se pueden medir y apreciar sin producir ninguna
alteracioacuten en su estructura como por ejemplo el olor la densidad el punto de ebullicioacuten
del agua romper un vidrio etc
Propiedades Quiacutemicas Son todas aquellas en que la estructura de la materia se
transforma Como por ejemplo la oxidacioacuten de un metal quemar un papel la digestioacuten
etc
iquestQueacute ocurre en un cambio quiacutemico
En un cambio quiacutemico hay variaciones en las estructuras de la materia Los aacutetomos se
distribuyen en un orden distinto originando nuevos enlaces y con ello sustancias nuevas
La formacioacuten de un enlace quiacutemico ocurre a traveacutes de una reaccioacuten quiacutemica Una reaccioacuten
quiacutemica es un proceso en el cual se producen cambios profundos en las propiedades de las
sustancias que reaccionan porque se forman nuevas sustancias
iquestQueacute ocurre en un cambio fiacutesico
En un cambio fiacutesico no se alteran los enlaces que forman la moleacutecula solo cambia el estado
o la forma en que estas moleacuteculas se presentan Por ejemplo Si tenemos una tetera con
agua y la calentamos las moleacuteculas de agua absorben este calor y comienzan a vibrar Por
efecto de esta vibracioacuten las moleacuteculas van abandonando la estructura liquida y se deslizan
unas sobre otras transformaacutendose en vapor de agua las moleacuteculas de agua seguiraacuten
siendo las mismas en estado liacutequido y en estado gaseoso
Clasificacioacuten de la materia
La materia se clasifica en sustancias puras y mezclas la siguiente figura muestra un
resumen de los componentes de la materia y la relacioacuten entre ellas
Cambios de estados de la Materia
Teacutecnicas de separacioacuten de materiales
Los cientiacuteficos poseen diversas teacutecnicas para separar e identificar los componentes de una
mezcla sin alterar su composicioacuten Asiacute pueden establecer la importancia de cada uno de
ellos y con esta informacioacuten crear productos de mejores caracteriacutesticas Las teacutecnicas maacutes
usadas son la filtracioacuten la extraccioacuten la destilacioacuten el tamizado y la cromatografiacutea
Filtracioacuten
A traveacutes de materiales porosos como el papel filtro se puede separar un soacutelido que se
encuentra en suspensioacuten de un liacutequido Estos materiales permiten solamente el paso de
liacutequido y retienen el soacutelido
Extraccioacuten
Se basa en las diferentes afinidades de los componentes de la mezcla en dos solventes
distintos y no solubles entre siacute A traveacutes de esta teacutecnica se separan todos los componentes
en distintas fases extrayendo aquel que sea de maacutes importancia
Destilacioacuten
Esta teacutecnica se usa para purificar o separar los liacutequidos de una mezcla liacutequida Comprende
la transformacioacuten del liacutequido en vapor y luego la condensacioacuten del vapor
Tamizado
Este meacutetodo de separacioacuten es uno de los maacutes simples Consiste en hacer pasar una mezcla
de soacutelidos de distintos tamantildeos a traveacutes de un tamiz (cedazo de mallas perforadas) Los
soacutelidos maacutes pequentildeos atraviesan el tamiz y los maacutes grandes son retenidos
Cromatografiacutea
Esta teacutecnica permite la separacioacuten de los componentes de una mezcla al hacerla pasar a
traveacutes de un medio absorbente La maacutes conocida es la cromatografiacutea en papel que emplea
como medio absorbente papel filtro y como solvente un liacutequido Los distintos
componentes de la mezcla se separan debido a que cada uno de ellos manifiesta diferentes
afinidades por el papel filtro o por el solvente
Los conceptos de elemento compuesto y mezcla son fundamentales Refuerza tu
comprensioacuten de estos conceptos resolviendo el siguiente ejercicio
Clasifica en elementos compuestos y mezclas cloruro de sodio NaCl sacarosa o
azuacutecar comuacuten plata agua azucarada oacutexido de mercurio (II) HgO cobre aire y nitrato de
potasio KNO3 Fundamenta tu respuesta
Materia Clasificacioacuten Fundamentacioacuten
Cloruro de sodio
Sacarosa
Plata
Agua azucarada
Oacutexido de mercurio
(II)
Cobre
Aire
Nitrato de potasio
iquestQuedaste con alguna duda iquestTe gustariacutea profundizar maacutes A continuacioacuten te sugerimos
bibliografiacutea complementaria y sitios de Internet donde encontraraacutes maacutes informacioacuten sobre
los temas tratados en este moacutedulo asiacute como un glosario con los conceptos maacutes importantes
Bibliografiacutea
QuimCom Quiacutemica en la comunidad en su 2ordf edicioacuten en espantildeol (Addison Wesley 1998) Hay descritos
variados experimentos y se formulan muchas preguntas interesantes que deberaacutes responder a traveacutes de la
reflexioacuten y experimentacioacuten
Hill JW y Kolb DK Quiacutemica para el nuevo milenio 8a Edicioacuten Editorial Prentice Hall Pearson 2000
Es un libro escrito en estilo claro y ameno que posee buenas ilustraciones
Brown Le May y Bursten Quiacutemica La ciencia central Editorial Pearson- Prentice Hill Es un texto con
muchas imaacutegenes que trae un completo glosario y un CD como complemento
Raymond Chang Quiacutemica Editorial McGraw-Hill Es un texto que tiene todos los temas importantes y
fundamentales de la quiacutemica y ademaacutes posee capiacutetulos especiales relativos al agua el aire y la contaminacioacuten
Las uacuteltimas ediciones traen un CD para complementar las actividades propuestas en el texto
Tarbuck Edward y Lutgens Frederick Ciencias de la Tierra una introduccioacuten a la geologiacutea fiacutesica de la
Editorial Prentice Hill que tiene un tratamiento muy serio y completo acerca del suelo volcanes minerales
la Tierra etc Estaacute acompantildeado de un CD que contiene muchas imaacutegenes muy bien logradas
Bailey Philip y Bailey Christina Quiacutemica Orgaacutenica de la Editorial Pearson Education que en un lenguaje
faacutecil y claro expone la nomenclatura reacciones conceptos apoyados por figuras de moleacuteculas orgaacutenicas
que respetan la esteroquiacutemica
Chadwick Isabel et al Quiacutemica 1ordm Medio Editorial Mare Nostrum
Toro A y Gutieacuterrez S Quiacutemica 1ordm Medio Editorial Zig-Zag 2005 Es un libro completo y con gran
cantidad de ilustraciones
Izamit T Miranda M y Martiacutenez J C Quiacutemica 1ordm Medio Editorial Arrayaacuten Consta del texto para el
alumno y ademaacutes un texto para el profesor (Propuesta Didaacutectica) que presenta sugerencias pedagoacutegicas y
ejemplos de actividades experimentales
Guzmaacuten J Manual de preparacioacuten PSU Ciencias Moacutedulo comuacuten obligatorio de Quiacutemica Ediciones
Universidad Catoacutelica de Chile 2005 Posee varios ejercicios interesantes de la PSU ademaacutes de una clara y
concisa explicacioacuten de la materia
Aacuteguila Eugenia et al Ciencias Quiacutemicas I Editorial Santillana 1994
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Glosario
Aacutecido Sustancia que libera iones hidroacutegeno (H+) cuando se disuelve en agua Es capaz de
donar un protoacuten y puede aceptar un par de electrones Adhesioacuten Atraccioacuten entre moleacuteculas
diferentes
Afinidad electroacutenica Cambio de energiacutea que se produce cuando un aacutetomo en estado
gaseoso acepta un electroacuten para formar un anioacuten
Agente oxidante Sustancia que puede aceptar electrones de otra sustancia o aumentar
el nuacutemero de oxidacioacuten de otras sustancias
Agente reductor Sustancia que puede donar electrones a otra sustancia o disminuir los
nuacutemero de oxidacioacuten de esta
Alcohol Compuesto orgaacutenico que contiene el hidroxilo -OH
Aleacioacuten Disolucioacuten soacutelida compuesta por 2 o maacutes metales o por un metal o metales y
uno o maacutes no metales
Aacutetomo Unidad fundamental de un elemento que puede intervenir en una combinacioacuten
quiacutemica
Base Sustancia que libera iones hidroacutexido (OH-) cuando se libera en agua Es capaz de
aceptar un protoacuten y donar un par de electrones
Calor Transferencia de energiacutea entre dos cuerpos que estaacuten a diferente
temperatura
Cero absoluto En teoriacutea la miacutenima temperatura que se puede alcanzar
(-273ordmC)
Cineacutetica quiacutemica Aacuterea de la quiacutemica relacionada con la velocidad o rapidez a la cual se
llevan a cabo las reacciones
Combustible foacutesil Sustancia de origen orgaacutenico que al quemarse produce energiacutea en
forma de luz y calor
Condensacioacuten Fenoacutemeno en el que se pasa del estado gaseoso al estado liacutequido
Corrosioacuten Deterioro de los metales por un proceso electroquiacutemico
Derivados del petroacuteleo Productos que se obtienen de la destilacioacuten fraccionada del
petroacuteleo Por ejemplo los combustibles la bencina y el queroseno
Desecho Cualquier producto desagradable o toacutexico que se destina al abandono o se arroja
al medio ambiente
Desertificacioacuten Empobrecimiento de los ecosistemas por el efecto combinado del
impacto de las actividades del hombre la erosioacuten y la sequiacutea
Ductibilidad Propiedad de las sustancias que se pueden estirar Se aplica a los metales que
pueden moldearse en alambre fino como el cobre Electronegatividad Capacidad de un
aacutetomo para atraer electrones hacia eacutel en un enlace quiacutemico
Erosioacuten Degradacioacuten o deformacioacuten gradual de la superficie terrestre causada por agentes
fiacutesicos como el agua y los vientos y por agentes quiacutemicos como la lluvia aacutecida
Evaporacioacuten Proceso en el que un liacutequido se transforma en gas tambieacuten se le denomina
vaporizacioacuten
Fertilizantes Sustancias orgaacutenicas o inorgaacutenicas que se antildeaden a los suelos agriacutecolas para
preservar la productividad de estos
Fuerzas intermoleculares Fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas Fuerzas
intramoleculares Fuerzas que mantienen unidos a los aacutetomos en una moleacutecula
Geosfera Parte soacutelida de la Tierra Su capa exterior o litoacutesfera constituye la corteza
terrestre
Hidrocarburos Compuestos orgaacutenicos formados uacutenicamente por aacutetomos
de carbono (C) e hidroacutegeno (H)
Humus Material de color oscuro que se va formando en el suelo como producto de la
descomposicioacuten gradual de la materia orgaacutenica proveniente de plantas y animales
Ioacuten Partiacutecula cargada que se forma cuando un aacutetomo o un grupo de aacutetomos neutros ganan
o pierden uno o maacutes electrones
Ley Enunciado conciso verbal o matemaacutetico de una relacioacuten entre fenoacutemenos que es
siempre igual en las mismas condiciones
Ligante Moleacutecula o ioacuten que estaacute unido al ioacuten metaacutelico de un ioacuten complejo
Masa Medida de la cantidad de materia que contiene un objeto Maleabilidad Propiedad
de las sustancias que se pueden moldear de diferentes formas Muchos metales como el
aluminio pueden extenderse en laacuteminas finas
Mena Mineral del cual puede extraerse un metal aprovechable Por ejemplo la
bauxita que se extrae del aluminio
Metales Elementos quiacutemicos con propiedades fiacutesicas caracteriacutesticas que los diferencian de
los no metales Poseen alta conductividad teacutermica y
eleacutectrica brillo maleabilidad y ductibilidad
Metalurgia La ciencia y la tecnologiacutea de la separacioacuten de los metales a partir de sus menas
y de las aleaciones que se forman
Mezcla Combinacioacuten de dos o maacutes sustancias en las que cada una conserva su
identidad
Mineral Sustancia de origen natural con una composicioacuten quiacutemica definida
Mol cantidad de sustancia que contiene 602 x 10 23 entidades elementales
(aacutetomos moleacuteculas u otras partiacuteculas)
Moleacutecula Agregado de por lo menos dos aacutetomos con una distribucioacuten definida que se
mantienen unidos por fuerzas especiales
No metal Elementos que por lo general son malos conductores del calor y electricidad
Nuacutecleo Corazoacuten de un aacutetomo
Nuacutemero atoacutemico (z) Nuacutemero de protones en un aacutetomo
Nuacutemero de oxidacioacuten Nuacutemero de cargas que tendriacutea un aacutetomo en una
moleacutecula si los electrones fueran transferidos completamente en la direccioacuten indicada
por la diferencia de electronegatividad
Onda Perturbacioacuten vibratoria mediante la cual se trasmite energiacutea Paramagneacutetico Que lo
atrae un imaacuten Una sustancia paramagneacutetica contiene uno o maacutes electrones desapareados
Peso Fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto
pH Logaritmo negativo de la concentracioacuten de protones
Poliacutemero Compuesto que se distingue por su alta masa molar la cual puede llegar a miles
o millones de gramos y estar formada por muchas unidades que se repiten
Precipitado Soacutelido insoluble que se separa por disolucioacuten
Presioacuten Fuerza aplicada por unidad de aacuterea
Propiedad fiacutesica Cualquier propiedad de una sustancia que se puede observar sin
transformarla en otra
Propiedad quiacutemica Cualquier propiedad de una sustancia que no puede estudiarse sin la
conversioacuten de dicha sustancia en otra
Protoacuten Partiacutecula subatoacutemica que tiene una carga eleacutectrica positiva unitaria La masa de un
protoacuten es aproximadamente 1840 veces la de un electroacuten
Quiacutemica Estudio de la materia y sus cambios
Radiacioacuten Emisioacuten y transmisioacuten de energiacutea a traveacutes del espacio en forma de ondas yo
partiacuteculas
Radiactividad Ruptura espontaacutenea de un aacutetomo emitiendo partiacuteculas yo radiacioacuten
Reaccioacuten quiacutemica Proceso durante el cual una sustancia (o sustancias)
cambian para formar una o maacutes sustancias nuevas
Reaccioacuten redox Reaccioacuten en la que hay transferencia de electrones o cambio en los
nuacutemeros de oxidacioacuten de las sustancias que forman parte de ella
Sal Compuesto ioacutenico formado por un catioacuten diferente al H+ y un anioacuten diferente al OH-
o O2-
Semiconductores Elementos que normalmente no conducen electricidad pero a los que
se les puede aumentar su conductividad elevando su
temperatura o adicionaacutendoles ciertas impurezas
Sistema Parte especiacutefica del universo bajo estudio
Soluto Sustancia presente en menor cantidad en una disolucioacuten
Sustancia Forma de materia que tiene una composicioacuten definida o constante (nuacutemero
y clase de unidades baacutesicas presentes) y propiedades que la diferencian
Tensioacuten superficial Cantidad de energiacutea que se requiere para extender o aumentar la
superficie de un liacutequido por unidad de aacuterea
Vidrio Producto oacuteptimamente transparente obtenido de la fusioacuten de
materiales inorgaacutenicos que se han enfriado a un estado riacutegido sin cristalizar
Viscosidad Medida de la resistencia de un liacutequido a fluir
Definiciones obtenidas de
AacuteGUILA Eugenia et al Ciencias Quiacutemicas I Educacioacuten Quiacutemica Editorial
Santillana 1994
CHANG R Quiacutemica Editorial McGraw-Hill 1999 Meacutexico
Disoluciones
El teacutermino disoluciones sugiere que en una mezcla debe existir una sustancia que se disuelva y otra que
disuelva a la anterior La sustancia que se disuelve se conoce con el nombre de soluto mientras la que disuelve al soluto es denominada solvente o disolvente Lo maacutes importante es que para que la mezcla sea una solucioacuten debe ser homogeacutenea es decir la composicioacuten debe ser igual en cada una de sus partes
Las soluciones pueden estar en los tres estados de la materia
Soacutelidas donde un ejemplo son las aleaciones
Liacutequidas en este caso el solvente debe ser liacutequido pero el soluto puede estar en cualquiera de los tres estados En el agua de mar el soluto (cloruro de sodio) estaacute en el estado soacutelido en el caso de un licor el soluto (etanol) estaacute en el estado liacutequido y finalmente en la soda el soluto estaacute en estado gaseoso (anhiacutedrido carboacutenico)
Gaseosas soluto y solvente son gases por ejemplo el aire cordillerano
Seguacuten cuaacutel sea la composicioacuten de la solucioacuten se podraacute distinguir una solucioacuten concentrada (que contiene mucho soluto formando parte de la solucioacuten) de una solucioacuten diluida (que contiene poco soluto en solucioacuten) Estos teacuterminos son cualitativos y en quiacutemica es necesario que se conozcan exactamente las cantidades que existen en la mezcla es decir una magnitud cuantitativa
Algunas magnitudes cuantitativas que sirven para calcular la composicioacuten de una solucioacuten son las siguientes
- El mol
Un mol es una unidad y equivale a 602 x 1023 entidades elementales que pueden ser aacutetomos moleacuteculas u otras partiacuteculas Este nuacutemero se denomina nuacutemero de Avogadro
Asiacute por ejemplo Un mol de aacutetomos de N contiene 602 x 1023 aacutetomos de nitroacutegeno Un mol de moleacuteculas de H2O contiene 602 x 1023 moleacuteculas de agua
Para calcular los moles se usa la siguiente foacutermula
Mol = masa (g) o n = m Masa molar mm
- Masa atoacutemica (ma)
Corresponde a la masa de 1 mol de aacutetomos de un elemento o de 602 x 1023 aacutetomos de un elemento medidas en gramos Ejemplo
La masa atoacutemica del H es 1008 gmol esto significa que la masa de 1 mol de aacutetomos de H contiene 602 x 1023 aacutetomos de H y su masa es de 1008 g
Las masas atoacutemicas en general aparecen en las tablas perioacutedicas con el inadecuado nombre de peso atoacutemico
- Masa molar (mm)
La masa molar corresponde a la masa de 1 mol de moleacuteculas o de 602 x 1023 moleacuteculas medidas en gramos La masa molar o molecular o peso molecular de un compuesto se obtiene sumando ponderadamente
las masas atoacutemicas de los elementos que conforman el compuesto Por ejemplo calcular la masa molar del H2O (masa atoacutemica H = 1 gmol O = 16 gmol)
mmH2O = 2 x ma (H) + 1x ma (O)
= 2 x 1 + 1 x16
= 2 + 16 mmH2O = 18 gmol
Por lo tanto la masa de 1 mol de H2O o de 602 x 1023 moleacuteculas de H2O es de 18 g
Para expresar la composicioacuten de la solucioacuten se utilizan unidades como porcentaje en masa (mm) porcentaje masa ndash volumen ( mv) porcentaje Volumen ndash volumen ( vv) molalidad (m) y molaridad (M)
Porcentaje en masa (mm) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto disuelto y la masa
de la disolucioacuten expresada en gramos mm = Masa de soluto times 100 Masa de la solucioacuten
Porcentaje en volumen (vv) Indica la relacioacuten porcentual del volumen del soluto disuelto respecto al
volumen de la disolucioacuten expresadas ambas en mililitros vv = Volumen de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten Porcentaje masa en volumen (mv) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto (en
gramos) y el volumen de la disolucioacuten (mililitros) mv = masa de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten
Molalidad (m) La molalidad se define como el nuacutemero de moles de soluto por cada Kilogramo de solvente La foacutermula general es
m = moles de soluto Kg Solvente
Molaridad (M) La molaridad se define como el nuacutemero de moles de soluto que se encuentra disueltos en un
litro de solucioacuten La foacutermula general es
Molaridad = moles de soluto o M = n Litro de solucioacuten V
Una propiedad intensiva importante de las sustancias es la densidad que se define como la cantidad de
masa en una unidad de volumen por lo que permite conocer la masa de un volumen determinado de sustancia y viceversa La formula general es
d = masa (g) Volumen (ml)
Se debe recordar que para expresar la cantidad de una sustancia quiacutemica se utiliza la unidad moles y que cada sustancia tiene una masa molar que expresa la masa de un mol en gramos
Teniendo presente estos conceptos es posible resolver los diferentes problemas de disoluciones Para ello se recomienda seguir la siguiente secuencia de pasos
1 Saber exactamente cuaacutel es el problema es decir conocer lo que se desea calcular 2 Analizar cada uno de los datos para asiacute saber con queacute antecedentes se cuenta para llegar a la
solucioacuten del problema 3 Realizar cada uno de los pasos que sean necesario para la solucioacuten del problema
Ejemplo Calculemos la molaridad del cloro domeacutestico si eacuteste contiene 149 g de hipoclorito de sodio (NaClO) por cada 1000 ml (1L) de disolucioacuten (Masa atoacutemica de Na=23 Cl=355 O=16)
Primero calculamos la masa molar del soluto
mm NaClO = 23x1 + 355 x 1 + 16 x 1 = 745 gmol
Segundo calculamos el nuacutemero de moles del soluto (n)
n = m mm
n = 149 g = 02 moles 745 gmol
Tercero calculamos la molaridad (M) seguacuten
Molaridad = n V
M = 02 mol = 02 mol L o 02 M (leacutease 02 molar) 1 L
Solubilidad
La solubilidad corresponde a la cantidad maacutexima de soluto que a una temperatura dada se disuelve en una determinada cantidad de solvente
Tabla de solubilidades de algunos soacutelidos en H2O a 20ordmC
KNO3 316 gl
NaCl 360 gl
Urea 1000 gl
CuSO4 207 gl
PbCl2 99 gl
La tabla nos presenta diferentes solubilidades de soluto en H2O asiacute por ejemplo si observamos el valor de la solubilidad de la urea significa que podemos disolver 1000 g de este soluto en 1 L de H2O a 20ordmC obtendremos asiacute una solucioacuten saturada esto quiere decir que la solucioacuten no puede aceptar maacutes soluto a esa temperatura si se agrega una cantidad mayor de soluto esta no se disolveraacute y nos quedaraacute una solucioacuten sobresaturada
En general una solucioacuten sobresaturada es aquella que contiene maacutes soluto que su solubilidad y una solucioacuten insaturada es aquella que contiene menos soluto que su solubilidad
Factores que afectan la solubilidad
- Naturaleza del soluto y solvente
El estudio de pares de sustancias que se mezclan y otras no han conducido a una importante generalizacioacuten sustancias con similares fuerzas de atraccioacuten entre partiacuteculas tienden a ser solubles entre ellas es decir las sustancias polares son solubles en solventes polares mientras que los solutos no polares son solubles en solventes no polares
- Temperatura
La temperatura es uno de los factores maacutes importantes que afectan la solubilidad en la mayoriacutea de los compuestos En general la adicioacuten de calor causa un aumento de la solubilidad en solutos que sean soacutelidos y liacutequidos mientras que en gases la solubilidad disminuye
- Presioacuten
Solo si el soluto es gas un aumento de presioacuten lleva a un aumento de la solubilidad de los gases en los liacutequidos Existe una relacioacuten de proporcionalidad directa entre la solubilidad de un gas y la presioacuten aplicada
El efecto de la presioacuten sobre la solubilidad es utilizado en la preparacioacuten de bebidas gaseosas Todas ellas embotelladas bajo una presioacuten de CO2 ligeramente superior a una atmoacutesfera Cuando las botellas son abiertas la presioacuten del CO2 sobre la solucioacuten disminuye y el gas burbujea fuera de la solucioacuten
Propiedades de las disoluciones
1 Propiedades coligativas de las disoluciones 2 Propiedades aacutecido-base de las soluciones
Propiedades coligativas de las disoluciones
El cambio de los puntos de congelacioacuten y de ebullicioacuten que experimenta un solvente cuando se agrega un soluto corresponde a propiedades que dependen de la cantidad de moleacuteculas de soluto agregado (composicioacuten de la solucioacuten) pero no del tipo o identidad del soluto Estas propiedades son las que se conocen como propiedades coligativas Otra propiedad coligativa es la presioacuten osmoacutetica
Las unidades maacutes adecuadas para expresar la concentracioacuten de la solucioacuten y que permiten explicar las propiedades coligativas son la molalidad m (que expresa los moles de soluto que se encuentran disueltos por cada kilogramo de solvente) y las fracciones molares que expresan la fraccioacuten de moles de soluto que hay en el total de moles que componen la solucioacuten
Elevacioacuten del punto de ebullicioacuten
El punto de ebullicioacuten se define como la temperatura a la cual la presioacuten de vapor de un liacutequido es igual a la presioacuten atmosfeacuterica
Cuando un solvente se mezcla homogeacuteneamente con un soluto no volaacutetil se observa un incremento de su punto de ebullicioacuten
Este incremento se puede explicar si consideramos que se aumentan las atracciones intermoleculares lo que se traduce en una disminucioacuten de la presioacuten de vapor por lo tanto se requiere aumentar maacutes la temperatura para lograr igualar la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con la presioacuten atmosfeacuterica
Existe una proporcionalidad directa entre el incremento del punto de ebullicioacuten y la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce con el nombre de ldquoconstante de ascenso ebulloscoacutepicordquo y es dependiente del solvente que se esteacute utilizando Matemaacuteticamente se expresa por
∆ Teb = Keb m
Keb= Constante ebulloscoacutepica m = molalidad
Disminucioacuten del punto de congelacioacuten
El punto de congelacioacuten de una solucioacuten es menor que el punto de congelacioacuten del solvente puro y la variacioacuten de este punto es directamente proporcional con la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce como constante de descenso crioscoacutepico
∆ Tc = Kc m
Kc= Constante crioscoacutepica m = molalidad
Presioacuten osmoacutetica
La osmosis es el movimiento de un solvente a traveacutes de una membrana semipermeable Este movimiento ocurre desde una regioacuten de menor concentracioacuten a una regioacuten de mayor concentracioacuten de soluto El paso del disolvente continuacutea hasta que ambas disoluciones alcanzan la misma concentracioacuten Cuando en uno de los lados de la membrana semipermeable el volumen de la disolucioacuten aumenta esta columna ejerce una presioacuten sobre la membrana semipermeable denominada presioacuten osmoacutetica que se define como la presioacuten que hay que aplicar a la solucioacuten para detener la osmosis en ese momento se establece un equilibrio entre el paso del disolvente desde la disolucioacuten mas diluida hacia la disolucioacuten maacutes concentrada y viceversa
La presioacuten osmoacutetica (Π) es directamente proporcional a la concentracioacuten de la disolucioacuten
Π =MRT
Π = Presioacuten osmoacutetica (atm) M = Molaridad de la solucioacuten (mol l) R =Constante de los gases =0082 atm l mol K T =Temperatura (K)
Propiedades aacutecido-base de las disoluciones
Seguacuten su comportamiento quiacutemico las sustancias pueden ser clasificadas como aacutecidos y bases Para explicar este comportamiento se han elaborado varias teoriacuteas dentro de las cuales cabe destacar
Teoriacutea de Arrhenius que indica que en solucioacuten acuosa seraacuten aacutecidos aquellas sustancias que al disociarse dejan libres iones hidroacutegeno H
+ mientras que seraacuten bases aquellas que dejan libres
iones hidroxilos OH-
Teoriacutea de Lowry-Broumlnsted quienes plantean que seraacuten aacutecidos las sustancias que son capaces de ceder H
+ mientras que las bases aceptaraacuten los H
+ con lo que se genera un sistema donor-aceptor
de H+ acute
Es importante que sepamos que entre un aacutecido y una base se produce una reaccioacuten que se conoce como reaccioacuten de neutralizacioacuten seguacuten Arrhenius y tal como su nombre lo sentildeala se produce una neutralizacioacuten de los iones hidroacutegeno con los iones hidroxilos que hay en la solucioacuten formando agua y sal
La concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno en la solucioacuten seraacute un iacutendice de la acidez de la solucioacuten la que puede ser expresada como pH
El pH corresponde a pH = - log [H+]
[H+] = Concentracioacuten molar de H
+
Ejemplo En una solucioacuten se tiene una concentracioacuten de protones H
+ igual a 10-3 M Calcular el pH de la solucioacuten
R pH = - log 10-3
pH = - -3 log 10 y log 10 = 1
pH = 3 1 pH = 3
Resentildea histoacuterica de los compuestos orgaacutenicos
El teacutermino orgaacutenico sugiere que esta rama de la quiacutemica estaacute relacionada con los organismos o cosas vivas En un principio la quiacutemica orgaacutenica se relacionaba uacutenicamente con las sustancias que se obteniacutean a partir de la materia viva Una gran motivacioacuten del estudio de los compuestos orgaacutenicos se encuentra en su aplicacioacuten en el aacuterea de la medicina lo que llevaba a los cientiacuteficos a estudiar meacutetodos de extraccioacuten obtencioacuten purificacioacuten y anaacutelisis de dichos compuestos
Los compuestos orgaacutenicos estaacuten constituidos por los elementos carbono hidroacutegeno comuacutenmente oxiacutegeno y nitroacutegeno y en algunos casos por azufre foacutesforo y haloacutegenos Por ser el carbono un elemento imprescindible en los compuestos orgaacutenicos a la quiacutemica de estos compuestos se le llamoacute quiacutemica del carbono
Originalmente se pensaba que no existiacutea relacioacuten entre la quiacutemica orgaacutenica y la inorgaacutenica pero fue Friedrich Wocirchler en 1828 quien accidentalmente preparoacute urea (compuesto orgaacutenico presente en la orina) a partir de una sustancia inorgaacutenica cianato de amonio
Reconocimiento y propiedades de los compuestos orgaacutenicos
La presencia de carbono en un compuesto es casi determinante del caraacutecter orgaacutenico de la materia y su presencia se puede comprobar mediante la propiedad que tienen las sustancias orgaacutenicas de reaccionar con el oxiacutegeno en la llamada reaccioacuten de combustioacuten
Combustioacuten de materia orgaacutenica
El carboacuten el petroacuteleo y el gas natural se conocen como combustibles foacutesiles y todos ellos se han formado a lo largo de millones de antildeos por la descomposicioacuten de plantas y animales
La combustioacuten es la reaccioacuten quiacutemica entre un combustible y un comburente O2 originando como productos una mezcla de monoacutexido de carbono y anhiacutedrido carboacutenico Cuando hay suficiente oxiacutegeno se produce la combustioacuten completa que lleva a la formacioacuten de anhiacutedrido carboacutenico en cambio cuando es poca la cantidad de oxiacutegeno se forma monoacutexido de carbono y la combustioacuten es incompleta Toda reaccioacuten de combustioacuten es exergoacutenica con energiacutea de activacioacuten esto quiere decir que se requiere de un aporte energeacutetico para iniciar la reaccioacuten pero el balance neto de energiacutea implica una liberacioacuten de ella
La reaccioacuten de combustioacuten del metano es la siguiente
CH4 + 2 O2 --------gt CO2 + 2 H2O
Se puede reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico por sus propiedades como su reaccioacuten con el agua de cal (solucioacuten acuosa de hidroacutexido de calcio)
Ca(OH) 2 + CO2 -------gt CaCO3 + H2O
La formacioacuten de carbonato de calcio CaCO3 soacutelido de color blanco es una prueba de la existencia del anhiacutedrido carboacutenico Otra forma de reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico como un producto de la combustioacuten es mediante la demostracioacuten experimental de sus propiedades como aacutecido vira el papel tornasol azul a rojo decolora una solucioacuten baacutesica que estaacute mezclada con fenolftaleiacutena produce la neutralizacioacuten de la base con el anhiacutedrido carboacutenico
El carbono
El carbono elemento de siacutembolo C y de nuacutemero atoacutemico 6 posee en su nuacutecleo 6 protones y 6 neutrones Sus 6 electrones se encuentran en los dos primeros niveles de energiacutea La configuracioacuten electroacutenica de este elemento es 1s
2 2s
2 2px
1 2py
1 tiene cuatro electrones de valencia (4 electrones en el segundo nivel el nivel
maacutes externo) lo que es responsable de la tetravalencia del carbono es decir de su facilidad para que cada aacutetomo de carbono forme cuatro enlaces
Los aacutetomos de carbono son uacutenicos por su capacidad para enlazarse unos con otros con tal fuerza que pueden formar cadenas muy largas Este proceso de formacioacuten de cadenas se llama concatenacioacuten Ninguacuten otro elemento puede formar cadenas tan bien como lo hace el carbono
Los hidrocarburos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno sus enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes muy poco polares debido a que la diferencia de electronegatividad entre ellos es 04 por lo que se produce una comparticioacuten de los pares electroacutenicos de enlace El enlace entre dos aacutetomos de carbono es covalente apolar dado que la diferencia de electronegatividad es 0
Clasificacioacuten de los compuestos orgaacutenicos
Existen varias clasificaciones para los hidrocarburos
1 Hidrocarburos alifaacuteticos son los que no contienen el grupo benceacutenico y seraacuten Hidrocarburos aromaacuteticos los que poseen uno o maacutes anillos benceacutenicos
2 Hidrocarburos aciacuteclicos son hidrocarburos de cadena abierta que puede ser ramificada o no y seraacuten Hidrocarburos ciacuteclicos aquellos hidrocarburos que posean ciclos en su estructura
3 Hidrocarburos saturados son aquellos en que los enlaces carbono-carbono son simples en cambio seraacuten Hidrocarburos insaturados aquellos que posean enlaces dobles o triples entre los aacutetomos de carbono
Cabe destacar como hidrocarburos maacutes simples los alcanos alquenos y alquinos
Alcanos cada aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces y cada aacutetomo de hidroacutegeno uno por tanto el alcano
maacutes simple es el metano de foacutermula CH4
Estructura de Lewis del metano
Estructura espacial de la moleacutecula de metano
Nombre de algunos alcanos
La distribucioacuten espacial de los aacutetomos de hidroacutegeno que estaacuten unidos covalentemente al carbono es de acuerdo a la figura de un tetraedro regular por lo que el aacutengulo de enlace hidroacutegeno-carbono-hidroacutegeno es 1095deg aseguraacutendose de esta manera que los aacutetomos de hidroacutegeno quedaraacuten lo maacutes separados posible unos de otros La moleacutecula de metano es simeacutetrica Los aacutetomos de carbono tienen una hibridacioacuten ldquosp
3rdquo
Un radical alquiacutelico tiene un aacutetomo de hidroacutegeno menos que el alcano del cual proviene y para determinar su nombre se cambia la terminacioacuten ldquoanordquo por ldquoilrdquo o ldquoilordquo
Grupos alquinos maacutes comunes
Alcano Nombre Grupo Alquilo
Nombre
CH4
Metano CH3- Metil (o)
CH3 - CH3
Etano CH3 - CH2- Etil (o)
CH3-CH2-CH3
Propano CH3-CH2-CH2-
CH3-CH - CH3
Propil (o)
Isopropil (o)
CH3-CH2-CH2-CH3 Butano CH3-CH2-CH2-CH2- CH3-CH-CH2-CH3
CH3 - C - CH3
CH3
CH3
CH3 - CH - CH2 -
Butil (o) sec-butil
Terbutil
isobutil
Todos los alcanos tienen como foacutermula global CnH2n+2 Para determinar el nombre de los alcanos se debe tener presente las siguientes reglas
1 Identificar la cadena carbonada maacutes larga 2 Numerar los aacutetomos de carbono asignando a las ramificaciones la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones de acuerdo a orden alfabeacutetico Cuando hay varias ramificaciones iguales
se utilizan los prefijos di(2) tri(3) tetra(4) etc Indicar el nuacutemero del aacutetomo de carbono de la cadena fundamental donde estaacute la ramificacioacuten
4 Sentildealar el nombre del alcano de la cadena fundamental Recuerda que el nuacutemero de aacutetomos de carbono se indica con un prefijo met(1) et(2) prop(3) but(4) para el resto se utilizan los prefijos griegos
5 Separar los nuacutemeros entre siacute por comas y los nuacutemeros de las palabras por un guioacuten
Ejemplos
Enlaces sigma y pi
Cuando se forma un enlace los aacutetomos se aproximan de tal manera que sus orbitales atoacutemicos se traslapan para formar el enlace
El enlace es ldquosigmardquo cuando en el traslape de los orbitales sigue una liacutenea imaginaria entre los nuacutecleos de
los aacutetomos
En cambio el enlace es ldquopirdquo cuando el traslape de las nubes electroacutenicas ocurre sobre y bajo la liacutenea de los nuacutecleos
El orbital hiacutebrido ldquosp3rdquo se forma con la participacioacuten de un orbital ldquosrdquo y de tres orbitales ldquoprdquo Cada uno de estos
orbitales hiacutebridos se dirige hacia los veacutertices de un tetraedro regular
La figura muestra el orbital sp3 y la orientacioacuten espacial del carbono en los alcanos
En el caso del metano hidrocarburo representante de los alcanos el orbital hibrido ldquosp3rdquo del carbono se
traslapa con el orbital ldquosrdquo del hidroacutegeno Cuando es posible unir los centros de los nuacutecleos de los aacutetomos enlazados mediante una liacutenea recta imaginaria se dice que el enlace es sigma σ
Alquenos son hidrocarburos de foacutermula global CnH2n y su caracteriacutestica fundamental es que poseen un
doble enlace entre dos aacutetomos de carbono
Cuando hay un doble enlace en un compuesto uno de los enlaces es sigma (σ) y el otro es pi (π)
En el caso del eteno (C2H4) se produce un traslape de las nubes electroacutenicas de los orbitales hiacutebridos ldquosp2rdquo
formaacutendose un enlace sigma Cuando se traslapan los orbitales ldquoprdquo no hibridados de cada aacutetomo de carbono se forma el enlace pi
El alqueno maacutes simple estaacute constituido por dos aacutetomos de carbono y cuatro aacutetomos de hidroacutegeno por lo que su foacutermula es C2H4 A cada aacutetomo de carbono estaacuten unidos dos aacutetomos de hidroacutegeno y entre ellos hay un doble enlace Los aacutetomos de carbono que poseen el doble enlace tienen hibridacioacuten ldquosp
2rdquo y el aacutengulo de
enlace H-C-H es de 120ordm
Estructura de Lewis del eteno o etileno
Estructura espacial del eteno
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
composicioacuten pero que se mantienen unidos y conservan sus identidades y propiedades Los
materiales que forman parte de un composite le proporcionan caracteriacutesticas especiacuteficas
mejoradas que no presentan los componentes solos Ejemplo de ellos son los modernos
materiales empleados en la construccioacuten como las maderas aglomeradas las placas de
yeso-cartoacuten etc
La quiacutemica estaacute iacutentimamente vinculada con los materiales y ha permitido conocer su
estructura composicioacuten y propiedades
Propiedades de la materia
Propiedades Fiacutesicas Son las que se pueden medir y apreciar sin producir ninguna
alteracioacuten en su estructura como por ejemplo el olor la densidad el punto de ebullicioacuten
del agua romper un vidrio etc
Propiedades Quiacutemicas Son todas aquellas en que la estructura de la materia se
transforma Como por ejemplo la oxidacioacuten de un metal quemar un papel la digestioacuten
etc
iquestQueacute ocurre en un cambio quiacutemico
En un cambio quiacutemico hay variaciones en las estructuras de la materia Los aacutetomos se
distribuyen en un orden distinto originando nuevos enlaces y con ello sustancias nuevas
La formacioacuten de un enlace quiacutemico ocurre a traveacutes de una reaccioacuten quiacutemica Una reaccioacuten
quiacutemica es un proceso en el cual se producen cambios profundos en las propiedades de las
sustancias que reaccionan porque se forman nuevas sustancias
iquestQueacute ocurre en un cambio fiacutesico
En un cambio fiacutesico no se alteran los enlaces que forman la moleacutecula solo cambia el estado
o la forma en que estas moleacuteculas se presentan Por ejemplo Si tenemos una tetera con
agua y la calentamos las moleacuteculas de agua absorben este calor y comienzan a vibrar Por
efecto de esta vibracioacuten las moleacuteculas van abandonando la estructura liquida y se deslizan
unas sobre otras transformaacutendose en vapor de agua las moleacuteculas de agua seguiraacuten
siendo las mismas en estado liacutequido y en estado gaseoso
Clasificacioacuten de la materia
La materia se clasifica en sustancias puras y mezclas la siguiente figura muestra un
resumen de los componentes de la materia y la relacioacuten entre ellas
Cambios de estados de la Materia
Teacutecnicas de separacioacuten de materiales
Los cientiacuteficos poseen diversas teacutecnicas para separar e identificar los componentes de una
mezcla sin alterar su composicioacuten Asiacute pueden establecer la importancia de cada uno de
ellos y con esta informacioacuten crear productos de mejores caracteriacutesticas Las teacutecnicas maacutes
usadas son la filtracioacuten la extraccioacuten la destilacioacuten el tamizado y la cromatografiacutea
Filtracioacuten
A traveacutes de materiales porosos como el papel filtro se puede separar un soacutelido que se
encuentra en suspensioacuten de un liacutequido Estos materiales permiten solamente el paso de
liacutequido y retienen el soacutelido
Extraccioacuten
Se basa en las diferentes afinidades de los componentes de la mezcla en dos solventes
distintos y no solubles entre siacute A traveacutes de esta teacutecnica se separan todos los componentes
en distintas fases extrayendo aquel que sea de maacutes importancia
Destilacioacuten
Esta teacutecnica se usa para purificar o separar los liacutequidos de una mezcla liacutequida Comprende
la transformacioacuten del liacutequido en vapor y luego la condensacioacuten del vapor
Tamizado
Este meacutetodo de separacioacuten es uno de los maacutes simples Consiste en hacer pasar una mezcla
de soacutelidos de distintos tamantildeos a traveacutes de un tamiz (cedazo de mallas perforadas) Los
soacutelidos maacutes pequentildeos atraviesan el tamiz y los maacutes grandes son retenidos
Cromatografiacutea
Esta teacutecnica permite la separacioacuten de los componentes de una mezcla al hacerla pasar a
traveacutes de un medio absorbente La maacutes conocida es la cromatografiacutea en papel que emplea
como medio absorbente papel filtro y como solvente un liacutequido Los distintos
componentes de la mezcla se separan debido a que cada uno de ellos manifiesta diferentes
afinidades por el papel filtro o por el solvente
Los conceptos de elemento compuesto y mezcla son fundamentales Refuerza tu
comprensioacuten de estos conceptos resolviendo el siguiente ejercicio
Clasifica en elementos compuestos y mezclas cloruro de sodio NaCl sacarosa o
azuacutecar comuacuten plata agua azucarada oacutexido de mercurio (II) HgO cobre aire y nitrato de
potasio KNO3 Fundamenta tu respuesta
Materia Clasificacioacuten Fundamentacioacuten
Cloruro de sodio
Sacarosa
Plata
Agua azucarada
Oacutexido de mercurio
(II)
Cobre
Aire
Nitrato de potasio
iquestQuedaste con alguna duda iquestTe gustariacutea profundizar maacutes A continuacioacuten te sugerimos
bibliografiacutea complementaria y sitios de Internet donde encontraraacutes maacutes informacioacuten sobre
los temas tratados en este moacutedulo asiacute como un glosario con los conceptos maacutes importantes
Bibliografiacutea
QuimCom Quiacutemica en la comunidad en su 2ordf edicioacuten en espantildeol (Addison Wesley 1998) Hay descritos
variados experimentos y se formulan muchas preguntas interesantes que deberaacutes responder a traveacutes de la
reflexioacuten y experimentacioacuten
Hill JW y Kolb DK Quiacutemica para el nuevo milenio 8a Edicioacuten Editorial Prentice Hall Pearson 2000
Es un libro escrito en estilo claro y ameno que posee buenas ilustraciones
Brown Le May y Bursten Quiacutemica La ciencia central Editorial Pearson- Prentice Hill Es un texto con
muchas imaacutegenes que trae un completo glosario y un CD como complemento
Raymond Chang Quiacutemica Editorial McGraw-Hill Es un texto que tiene todos los temas importantes y
fundamentales de la quiacutemica y ademaacutes posee capiacutetulos especiales relativos al agua el aire y la contaminacioacuten
Las uacuteltimas ediciones traen un CD para complementar las actividades propuestas en el texto
Tarbuck Edward y Lutgens Frederick Ciencias de la Tierra una introduccioacuten a la geologiacutea fiacutesica de la
Editorial Prentice Hill que tiene un tratamiento muy serio y completo acerca del suelo volcanes minerales
la Tierra etc Estaacute acompantildeado de un CD que contiene muchas imaacutegenes muy bien logradas
Bailey Philip y Bailey Christina Quiacutemica Orgaacutenica de la Editorial Pearson Education que en un lenguaje
faacutecil y claro expone la nomenclatura reacciones conceptos apoyados por figuras de moleacuteculas orgaacutenicas
que respetan la esteroquiacutemica
Chadwick Isabel et al Quiacutemica 1ordm Medio Editorial Mare Nostrum
Toro A y Gutieacuterrez S Quiacutemica 1ordm Medio Editorial Zig-Zag 2005 Es un libro completo y con gran
cantidad de ilustraciones
Izamit T Miranda M y Martiacutenez J C Quiacutemica 1ordm Medio Editorial Arrayaacuten Consta del texto para el
alumno y ademaacutes un texto para el profesor (Propuesta Didaacutectica) que presenta sugerencias pedagoacutegicas y
ejemplos de actividades experimentales
Guzmaacuten J Manual de preparacioacuten PSU Ciencias Moacutedulo comuacuten obligatorio de Quiacutemica Ediciones
Universidad Catoacutelica de Chile 2005 Posee varios ejercicios interesantes de la PSU ademaacutes de una clara y
concisa explicacioacuten de la materia
Aacuteguila Eugenia et al Ciencias Quiacutemicas I Editorial Santillana 1994
Sitios sugeridos
El agua
Un excelente trabajo sobre el agua con buenas animaciones llamado El agua una
moleacutecula extrantildea
httpwwwarrakises~lluengoaguahtml
Un completo trabajo sobre propiedades y aplicaciones del agua
httpwwwfortunecityesexpertosprofesor171aguahtml
Este artiacuteculo es para aquellos alumnos que quieran conocer nuevas formas de purificacioacuten
del agua Purificacioacuten del agua por oacutesmosis inversa
httpwwwexcelwatercomspab2cwater_tech_5phpWL_Session=4a04f4ac3076e3ae15
8cb470b829da3b
Completa descripcioacuten de agua
httpeswikipediaorgwikiAgua
El aire
Completa descripcioacuten del aire
httpeswikipediaorgwikiAire
Excelente trabajo sobre la contaminacioacuten del aire
httpwwwconamgobpeeducambcont_airehtm
Trabajo sobre la contaminacioacuten del aire
httpwww1ceitesasignaturasecologiahipertexto10CAtm1100ConAthtm
iquestQueacute es la contaminacioacuten del aire
httpwwwenvtoxucdaviseduCEHSTOXINSSPANISHairpollutionhtm
El efecto invernadero httpwwwgeocitiescomedu112veefectoihtml httpwwwsagan-
geaorghojaredHoja15htm
Informacioacuten sobre la capa de ozono
httpwwwedunetchactivitewallencyclopediepagozonoprincipalhtm
Video sobre la contaminacioacuten ambiental
httpdgtvesepgobmxtveprogramasvideo_semana030127_contaminacionhtm
El petroacuteleo
Aspectos baacutesicos sobre la exploracioacuten y explotacioacuten de recursos petroliacuteferos
httpwwwenapclframeareaaspt=deampcod=5ampcodsec=38ampcodsubsec=0
Paacutegina bastante completa en relacioacuten al petroacuteleo
httpwwwimpmxpetroleo
Todo lo que se debe saber del petroacuteleo
httpeswikipediaorgwikiPetrC3B3leo
Estudio sobre la destilacioacuten del petroacuteleo
httpwwwcoiimeswebenlacesHistoria20Industria_CD20Originaldestilac_petroleo
htm
Los suelos
Completo trabajo sobre los suelos
httpwwwfortunecityesexpertosprofesor171sueloshtml
El suelo y su relacioacuten con las plantas
httpwwwgeocitiescomrainforest4754sueloshtm
El suelo composicioacuten y formacioacuten httpnatureducaiespanaescienc_suelo_formachtm
Trabajo sobre los componentes y los tipos de suelo
httpwwwicaritoclicarito2000792linksuelohtml
Mineralogiacutea
httpenciclopediausesindexphpMineralogEDa
Galeriacutea de fotos de minerales
httpwwwmineraltowncomindexphpidioma=1
La estructura de los cristales
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Definicioacuten de cristales
httpeswikipediaorgwikiCristal
Un excelente trabajo sobre estructuras cristalinas
wwwacienciasgalileicomquipdf-quiestruct_cubicapdf
Trabajo sobre la mineriacutea chilena
wwwsonamiclexposicionesmarcos_limapdf
Principales procesos quiacutemicos en los suelos
httpwwwsagan-geaorghojaredsuelopaginas26hojahtml
Procesos quiacutemicos
Proceso quiacutemico en la fermentacioacuten y formacioacuten de pan
httpwwwangelfirecomde3pascual
Biolixiviacioacuten
httpwwwexploraclotrosbiotecbiolixihtml
Los materiales
Completo trabajo sobre los materiales
httpwwwmonografiascomtrabajos30materialesmaterialesshtml
Introduccioacuten a la Ciencia de Materiales
httpwwwmailxmailcomcursoexcelenciacienciamaterialescapitulo1htm
Resumen del curso ldquoTecnologiacutea de los materialesrdquo
httpwwwmonografiascomtrabajos14propiedadmaterialespropiedadmaterialesshtml
Trabajo sobre los poliacutemeros
httpwwwtextoscientificoscompolimeros
Glosario
Aacutecido Sustancia que libera iones hidroacutegeno (H+) cuando se disuelve en agua Es capaz de
donar un protoacuten y puede aceptar un par de electrones Adhesioacuten Atraccioacuten entre moleacuteculas
diferentes
Afinidad electroacutenica Cambio de energiacutea que se produce cuando un aacutetomo en estado
gaseoso acepta un electroacuten para formar un anioacuten
Agente oxidante Sustancia que puede aceptar electrones de otra sustancia o aumentar
el nuacutemero de oxidacioacuten de otras sustancias
Agente reductor Sustancia que puede donar electrones a otra sustancia o disminuir los
nuacutemero de oxidacioacuten de esta
Alcohol Compuesto orgaacutenico que contiene el hidroxilo -OH
Aleacioacuten Disolucioacuten soacutelida compuesta por 2 o maacutes metales o por un metal o metales y
uno o maacutes no metales
Aacutetomo Unidad fundamental de un elemento que puede intervenir en una combinacioacuten
quiacutemica
Base Sustancia que libera iones hidroacutexido (OH-) cuando se libera en agua Es capaz de
aceptar un protoacuten y donar un par de electrones
Calor Transferencia de energiacutea entre dos cuerpos que estaacuten a diferente
temperatura
Cero absoluto En teoriacutea la miacutenima temperatura que se puede alcanzar
(-273ordmC)
Cineacutetica quiacutemica Aacuterea de la quiacutemica relacionada con la velocidad o rapidez a la cual se
llevan a cabo las reacciones
Combustible foacutesil Sustancia de origen orgaacutenico que al quemarse produce energiacutea en
forma de luz y calor
Condensacioacuten Fenoacutemeno en el que se pasa del estado gaseoso al estado liacutequido
Corrosioacuten Deterioro de los metales por un proceso electroquiacutemico
Derivados del petroacuteleo Productos que se obtienen de la destilacioacuten fraccionada del
petroacuteleo Por ejemplo los combustibles la bencina y el queroseno
Desecho Cualquier producto desagradable o toacutexico que se destina al abandono o se arroja
al medio ambiente
Desertificacioacuten Empobrecimiento de los ecosistemas por el efecto combinado del
impacto de las actividades del hombre la erosioacuten y la sequiacutea
Ductibilidad Propiedad de las sustancias que se pueden estirar Se aplica a los metales que
pueden moldearse en alambre fino como el cobre Electronegatividad Capacidad de un
aacutetomo para atraer electrones hacia eacutel en un enlace quiacutemico
Erosioacuten Degradacioacuten o deformacioacuten gradual de la superficie terrestre causada por agentes
fiacutesicos como el agua y los vientos y por agentes quiacutemicos como la lluvia aacutecida
Evaporacioacuten Proceso en el que un liacutequido se transforma en gas tambieacuten se le denomina
vaporizacioacuten
Fertilizantes Sustancias orgaacutenicas o inorgaacutenicas que se antildeaden a los suelos agriacutecolas para
preservar la productividad de estos
Fuerzas intermoleculares Fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas Fuerzas
intramoleculares Fuerzas que mantienen unidos a los aacutetomos en una moleacutecula
Geosfera Parte soacutelida de la Tierra Su capa exterior o litoacutesfera constituye la corteza
terrestre
Hidrocarburos Compuestos orgaacutenicos formados uacutenicamente por aacutetomos
de carbono (C) e hidroacutegeno (H)
Humus Material de color oscuro que se va formando en el suelo como producto de la
descomposicioacuten gradual de la materia orgaacutenica proveniente de plantas y animales
Ioacuten Partiacutecula cargada que se forma cuando un aacutetomo o un grupo de aacutetomos neutros ganan
o pierden uno o maacutes electrones
Ley Enunciado conciso verbal o matemaacutetico de una relacioacuten entre fenoacutemenos que es
siempre igual en las mismas condiciones
Ligante Moleacutecula o ioacuten que estaacute unido al ioacuten metaacutelico de un ioacuten complejo
Masa Medida de la cantidad de materia que contiene un objeto Maleabilidad Propiedad
de las sustancias que se pueden moldear de diferentes formas Muchos metales como el
aluminio pueden extenderse en laacuteminas finas
Mena Mineral del cual puede extraerse un metal aprovechable Por ejemplo la
bauxita que se extrae del aluminio
Metales Elementos quiacutemicos con propiedades fiacutesicas caracteriacutesticas que los diferencian de
los no metales Poseen alta conductividad teacutermica y
eleacutectrica brillo maleabilidad y ductibilidad
Metalurgia La ciencia y la tecnologiacutea de la separacioacuten de los metales a partir de sus menas
y de las aleaciones que se forman
Mezcla Combinacioacuten de dos o maacutes sustancias en las que cada una conserva su
identidad
Mineral Sustancia de origen natural con una composicioacuten quiacutemica definida
Mol cantidad de sustancia que contiene 602 x 10 23 entidades elementales
(aacutetomos moleacuteculas u otras partiacuteculas)
Moleacutecula Agregado de por lo menos dos aacutetomos con una distribucioacuten definida que se
mantienen unidos por fuerzas especiales
No metal Elementos que por lo general son malos conductores del calor y electricidad
Nuacutecleo Corazoacuten de un aacutetomo
Nuacutemero atoacutemico (z) Nuacutemero de protones en un aacutetomo
Nuacutemero de oxidacioacuten Nuacutemero de cargas que tendriacutea un aacutetomo en una
moleacutecula si los electrones fueran transferidos completamente en la direccioacuten indicada
por la diferencia de electronegatividad
Onda Perturbacioacuten vibratoria mediante la cual se trasmite energiacutea Paramagneacutetico Que lo
atrae un imaacuten Una sustancia paramagneacutetica contiene uno o maacutes electrones desapareados
Peso Fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto
pH Logaritmo negativo de la concentracioacuten de protones
Poliacutemero Compuesto que se distingue por su alta masa molar la cual puede llegar a miles
o millones de gramos y estar formada por muchas unidades que se repiten
Precipitado Soacutelido insoluble que se separa por disolucioacuten
Presioacuten Fuerza aplicada por unidad de aacuterea
Propiedad fiacutesica Cualquier propiedad de una sustancia que se puede observar sin
transformarla en otra
Propiedad quiacutemica Cualquier propiedad de una sustancia que no puede estudiarse sin la
conversioacuten de dicha sustancia en otra
Protoacuten Partiacutecula subatoacutemica que tiene una carga eleacutectrica positiva unitaria La masa de un
protoacuten es aproximadamente 1840 veces la de un electroacuten
Quiacutemica Estudio de la materia y sus cambios
Radiacioacuten Emisioacuten y transmisioacuten de energiacutea a traveacutes del espacio en forma de ondas yo
partiacuteculas
Radiactividad Ruptura espontaacutenea de un aacutetomo emitiendo partiacuteculas yo radiacioacuten
Reaccioacuten quiacutemica Proceso durante el cual una sustancia (o sustancias)
cambian para formar una o maacutes sustancias nuevas
Reaccioacuten redox Reaccioacuten en la que hay transferencia de electrones o cambio en los
nuacutemeros de oxidacioacuten de las sustancias que forman parte de ella
Sal Compuesto ioacutenico formado por un catioacuten diferente al H+ y un anioacuten diferente al OH-
o O2-
Semiconductores Elementos que normalmente no conducen electricidad pero a los que
se les puede aumentar su conductividad elevando su
temperatura o adicionaacutendoles ciertas impurezas
Sistema Parte especiacutefica del universo bajo estudio
Soluto Sustancia presente en menor cantidad en una disolucioacuten
Sustancia Forma de materia que tiene una composicioacuten definida o constante (nuacutemero
y clase de unidades baacutesicas presentes) y propiedades que la diferencian
Tensioacuten superficial Cantidad de energiacutea que se requiere para extender o aumentar la
superficie de un liacutequido por unidad de aacuterea
Vidrio Producto oacuteptimamente transparente obtenido de la fusioacuten de
materiales inorgaacutenicos que se han enfriado a un estado riacutegido sin cristalizar
Viscosidad Medida de la resistencia de un liacutequido a fluir
Definiciones obtenidas de
AacuteGUILA Eugenia et al Ciencias Quiacutemicas I Educacioacuten Quiacutemica Editorial
Santillana 1994
CHANG R Quiacutemica Editorial McGraw-Hill 1999 Meacutexico
Disoluciones
El teacutermino disoluciones sugiere que en una mezcla debe existir una sustancia que se disuelva y otra que
disuelva a la anterior La sustancia que se disuelve se conoce con el nombre de soluto mientras la que disuelve al soluto es denominada solvente o disolvente Lo maacutes importante es que para que la mezcla sea una solucioacuten debe ser homogeacutenea es decir la composicioacuten debe ser igual en cada una de sus partes
Las soluciones pueden estar en los tres estados de la materia
Soacutelidas donde un ejemplo son las aleaciones
Liacutequidas en este caso el solvente debe ser liacutequido pero el soluto puede estar en cualquiera de los tres estados En el agua de mar el soluto (cloruro de sodio) estaacute en el estado soacutelido en el caso de un licor el soluto (etanol) estaacute en el estado liacutequido y finalmente en la soda el soluto estaacute en estado gaseoso (anhiacutedrido carboacutenico)
Gaseosas soluto y solvente son gases por ejemplo el aire cordillerano
Seguacuten cuaacutel sea la composicioacuten de la solucioacuten se podraacute distinguir una solucioacuten concentrada (que contiene mucho soluto formando parte de la solucioacuten) de una solucioacuten diluida (que contiene poco soluto en solucioacuten) Estos teacuterminos son cualitativos y en quiacutemica es necesario que se conozcan exactamente las cantidades que existen en la mezcla es decir una magnitud cuantitativa
Algunas magnitudes cuantitativas que sirven para calcular la composicioacuten de una solucioacuten son las siguientes
- El mol
Un mol es una unidad y equivale a 602 x 1023 entidades elementales que pueden ser aacutetomos moleacuteculas u otras partiacuteculas Este nuacutemero se denomina nuacutemero de Avogadro
Asiacute por ejemplo Un mol de aacutetomos de N contiene 602 x 1023 aacutetomos de nitroacutegeno Un mol de moleacuteculas de H2O contiene 602 x 1023 moleacuteculas de agua
Para calcular los moles se usa la siguiente foacutermula
Mol = masa (g) o n = m Masa molar mm
- Masa atoacutemica (ma)
Corresponde a la masa de 1 mol de aacutetomos de un elemento o de 602 x 1023 aacutetomos de un elemento medidas en gramos Ejemplo
La masa atoacutemica del H es 1008 gmol esto significa que la masa de 1 mol de aacutetomos de H contiene 602 x 1023 aacutetomos de H y su masa es de 1008 g
Las masas atoacutemicas en general aparecen en las tablas perioacutedicas con el inadecuado nombre de peso atoacutemico
- Masa molar (mm)
La masa molar corresponde a la masa de 1 mol de moleacuteculas o de 602 x 1023 moleacuteculas medidas en gramos La masa molar o molecular o peso molecular de un compuesto se obtiene sumando ponderadamente
las masas atoacutemicas de los elementos que conforman el compuesto Por ejemplo calcular la masa molar del H2O (masa atoacutemica H = 1 gmol O = 16 gmol)
mmH2O = 2 x ma (H) + 1x ma (O)
= 2 x 1 + 1 x16
= 2 + 16 mmH2O = 18 gmol
Por lo tanto la masa de 1 mol de H2O o de 602 x 1023 moleacuteculas de H2O es de 18 g
Para expresar la composicioacuten de la solucioacuten se utilizan unidades como porcentaje en masa (mm) porcentaje masa ndash volumen ( mv) porcentaje Volumen ndash volumen ( vv) molalidad (m) y molaridad (M)
Porcentaje en masa (mm) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto disuelto y la masa
de la disolucioacuten expresada en gramos mm = Masa de soluto times 100 Masa de la solucioacuten
Porcentaje en volumen (vv) Indica la relacioacuten porcentual del volumen del soluto disuelto respecto al
volumen de la disolucioacuten expresadas ambas en mililitros vv = Volumen de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten Porcentaje masa en volumen (mv) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto (en
gramos) y el volumen de la disolucioacuten (mililitros) mv = masa de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten
Molalidad (m) La molalidad se define como el nuacutemero de moles de soluto por cada Kilogramo de solvente La foacutermula general es
m = moles de soluto Kg Solvente
Molaridad (M) La molaridad se define como el nuacutemero de moles de soluto que se encuentra disueltos en un
litro de solucioacuten La foacutermula general es
Molaridad = moles de soluto o M = n Litro de solucioacuten V
Una propiedad intensiva importante de las sustancias es la densidad que se define como la cantidad de
masa en una unidad de volumen por lo que permite conocer la masa de un volumen determinado de sustancia y viceversa La formula general es
d = masa (g) Volumen (ml)
Se debe recordar que para expresar la cantidad de una sustancia quiacutemica se utiliza la unidad moles y que cada sustancia tiene una masa molar que expresa la masa de un mol en gramos
Teniendo presente estos conceptos es posible resolver los diferentes problemas de disoluciones Para ello se recomienda seguir la siguiente secuencia de pasos
1 Saber exactamente cuaacutel es el problema es decir conocer lo que se desea calcular 2 Analizar cada uno de los datos para asiacute saber con queacute antecedentes se cuenta para llegar a la
solucioacuten del problema 3 Realizar cada uno de los pasos que sean necesario para la solucioacuten del problema
Ejemplo Calculemos la molaridad del cloro domeacutestico si eacuteste contiene 149 g de hipoclorito de sodio (NaClO) por cada 1000 ml (1L) de disolucioacuten (Masa atoacutemica de Na=23 Cl=355 O=16)
Primero calculamos la masa molar del soluto
mm NaClO = 23x1 + 355 x 1 + 16 x 1 = 745 gmol
Segundo calculamos el nuacutemero de moles del soluto (n)
n = m mm
n = 149 g = 02 moles 745 gmol
Tercero calculamos la molaridad (M) seguacuten
Molaridad = n V
M = 02 mol = 02 mol L o 02 M (leacutease 02 molar) 1 L
Solubilidad
La solubilidad corresponde a la cantidad maacutexima de soluto que a una temperatura dada se disuelve en una determinada cantidad de solvente
Tabla de solubilidades de algunos soacutelidos en H2O a 20ordmC
KNO3 316 gl
NaCl 360 gl
Urea 1000 gl
CuSO4 207 gl
PbCl2 99 gl
La tabla nos presenta diferentes solubilidades de soluto en H2O asiacute por ejemplo si observamos el valor de la solubilidad de la urea significa que podemos disolver 1000 g de este soluto en 1 L de H2O a 20ordmC obtendremos asiacute una solucioacuten saturada esto quiere decir que la solucioacuten no puede aceptar maacutes soluto a esa temperatura si se agrega una cantidad mayor de soluto esta no se disolveraacute y nos quedaraacute una solucioacuten sobresaturada
En general una solucioacuten sobresaturada es aquella que contiene maacutes soluto que su solubilidad y una solucioacuten insaturada es aquella que contiene menos soluto que su solubilidad
Factores que afectan la solubilidad
- Naturaleza del soluto y solvente
El estudio de pares de sustancias que se mezclan y otras no han conducido a una importante generalizacioacuten sustancias con similares fuerzas de atraccioacuten entre partiacuteculas tienden a ser solubles entre ellas es decir las sustancias polares son solubles en solventes polares mientras que los solutos no polares son solubles en solventes no polares
- Temperatura
La temperatura es uno de los factores maacutes importantes que afectan la solubilidad en la mayoriacutea de los compuestos En general la adicioacuten de calor causa un aumento de la solubilidad en solutos que sean soacutelidos y liacutequidos mientras que en gases la solubilidad disminuye
- Presioacuten
Solo si el soluto es gas un aumento de presioacuten lleva a un aumento de la solubilidad de los gases en los liacutequidos Existe una relacioacuten de proporcionalidad directa entre la solubilidad de un gas y la presioacuten aplicada
El efecto de la presioacuten sobre la solubilidad es utilizado en la preparacioacuten de bebidas gaseosas Todas ellas embotelladas bajo una presioacuten de CO2 ligeramente superior a una atmoacutesfera Cuando las botellas son abiertas la presioacuten del CO2 sobre la solucioacuten disminuye y el gas burbujea fuera de la solucioacuten
Propiedades de las disoluciones
1 Propiedades coligativas de las disoluciones 2 Propiedades aacutecido-base de las soluciones
Propiedades coligativas de las disoluciones
El cambio de los puntos de congelacioacuten y de ebullicioacuten que experimenta un solvente cuando se agrega un soluto corresponde a propiedades que dependen de la cantidad de moleacuteculas de soluto agregado (composicioacuten de la solucioacuten) pero no del tipo o identidad del soluto Estas propiedades son las que se conocen como propiedades coligativas Otra propiedad coligativa es la presioacuten osmoacutetica
Las unidades maacutes adecuadas para expresar la concentracioacuten de la solucioacuten y que permiten explicar las propiedades coligativas son la molalidad m (que expresa los moles de soluto que se encuentran disueltos por cada kilogramo de solvente) y las fracciones molares que expresan la fraccioacuten de moles de soluto que hay en el total de moles que componen la solucioacuten
Elevacioacuten del punto de ebullicioacuten
El punto de ebullicioacuten se define como la temperatura a la cual la presioacuten de vapor de un liacutequido es igual a la presioacuten atmosfeacuterica
Cuando un solvente se mezcla homogeacuteneamente con un soluto no volaacutetil se observa un incremento de su punto de ebullicioacuten
Este incremento se puede explicar si consideramos que se aumentan las atracciones intermoleculares lo que se traduce en una disminucioacuten de la presioacuten de vapor por lo tanto se requiere aumentar maacutes la temperatura para lograr igualar la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con la presioacuten atmosfeacuterica
Existe una proporcionalidad directa entre el incremento del punto de ebullicioacuten y la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce con el nombre de ldquoconstante de ascenso ebulloscoacutepicordquo y es dependiente del solvente que se esteacute utilizando Matemaacuteticamente se expresa por
∆ Teb = Keb m
Keb= Constante ebulloscoacutepica m = molalidad
Disminucioacuten del punto de congelacioacuten
El punto de congelacioacuten de una solucioacuten es menor que el punto de congelacioacuten del solvente puro y la variacioacuten de este punto es directamente proporcional con la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce como constante de descenso crioscoacutepico
∆ Tc = Kc m
Kc= Constante crioscoacutepica m = molalidad
Presioacuten osmoacutetica
La osmosis es el movimiento de un solvente a traveacutes de una membrana semipermeable Este movimiento ocurre desde una regioacuten de menor concentracioacuten a una regioacuten de mayor concentracioacuten de soluto El paso del disolvente continuacutea hasta que ambas disoluciones alcanzan la misma concentracioacuten Cuando en uno de los lados de la membrana semipermeable el volumen de la disolucioacuten aumenta esta columna ejerce una presioacuten sobre la membrana semipermeable denominada presioacuten osmoacutetica que se define como la presioacuten que hay que aplicar a la solucioacuten para detener la osmosis en ese momento se establece un equilibrio entre el paso del disolvente desde la disolucioacuten mas diluida hacia la disolucioacuten maacutes concentrada y viceversa
La presioacuten osmoacutetica (Π) es directamente proporcional a la concentracioacuten de la disolucioacuten
Π =MRT
Π = Presioacuten osmoacutetica (atm) M = Molaridad de la solucioacuten (mol l) R =Constante de los gases =0082 atm l mol K T =Temperatura (K)
Propiedades aacutecido-base de las disoluciones
Seguacuten su comportamiento quiacutemico las sustancias pueden ser clasificadas como aacutecidos y bases Para explicar este comportamiento se han elaborado varias teoriacuteas dentro de las cuales cabe destacar
Teoriacutea de Arrhenius que indica que en solucioacuten acuosa seraacuten aacutecidos aquellas sustancias que al disociarse dejan libres iones hidroacutegeno H
+ mientras que seraacuten bases aquellas que dejan libres
iones hidroxilos OH-
Teoriacutea de Lowry-Broumlnsted quienes plantean que seraacuten aacutecidos las sustancias que son capaces de ceder H
+ mientras que las bases aceptaraacuten los H
+ con lo que se genera un sistema donor-aceptor
de H+ acute
Es importante que sepamos que entre un aacutecido y una base se produce una reaccioacuten que se conoce como reaccioacuten de neutralizacioacuten seguacuten Arrhenius y tal como su nombre lo sentildeala se produce una neutralizacioacuten de los iones hidroacutegeno con los iones hidroxilos que hay en la solucioacuten formando agua y sal
La concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno en la solucioacuten seraacute un iacutendice de la acidez de la solucioacuten la que puede ser expresada como pH
El pH corresponde a pH = - log [H+]
[H+] = Concentracioacuten molar de H
+
Ejemplo En una solucioacuten se tiene una concentracioacuten de protones H
+ igual a 10-3 M Calcular el pH de la solucioacuten
R pH = - log 10-3
pH = - -3 log 10 y log 10 = 1
pH = 3 1 pH = 3
Resentildea histoacuterica de los compuestos orgaacutenicos
El teacutermino orgaacutenico sugiere que esta rama de la quiacutemica estaacute relacionada con los organismos o cosas vivas En un principio la quiacutemica orgaacutenica se relacionaba uacutenicamente con las sustancias que se obteniacutean a partir de la materia viva Una gran motivacioacuten del estudio de los compuestos orgaacutenicos se encuentra en su aplicacioacuten en el aacuterea de la medicina lo que llevaba a los cientiacuteficos a estudiar meacutetodos de extraccioacuten obtencioacuten purificacioacuten y anaacutelisis de dichos compuestos
Los compuestos orgaacutenicos estaacuten constituidos por los elementos carbono hidroacutegeno comuacutenmente oxiacutegeno y nitroacutegeno y en algunos casos por azufre foacutesforo y haloacutegenos Por ser el carbono un elemento imprescindible en los compuestos orgaacutenicos a la quiacutemica de estos compuestos se le llamoacute quiacutemica del carbono
Originalmente se pensaba que no existiacutea relacioacuten entre la quiacutemica orgaacutenica y la inorgaacutenica pero fue Friedrich Wocirchler en 1828 quien accidentalmente preparoacute urea (compuesto orgaacutenico presente en la orina) a partir de una sustancia inorgaacutenica cianato de amonio
Reconocimiento y propiedades de los compuestos orgaacutenicos
La presencia de carbono en un compuesto es casi determinante del caraacutecter orgaacutenico de la materia y su presencia se puede comprobar mediante la propiedad que tienen las sustancias orgaacutenicas de reaccionar con el oxiacutegeno en la llamada reaccioacuten de combustioacuten
Combustioacuten de materia orgaacutenica
El carboacuten el petroacuteleo y el gas natural se conocen como combustibles foacutesiles y todos ellos se han formado a lo largo de millones de antildeos por la descomposicioacuten de plantas y animales
La combustioacuten es la reaccioacuten quiacutemica entre un combustible y un comburente O2 originando como productos una mezcla de monoacutexido de carbono y anhiacutedrido carboacutenico Cuando hay suficiente oxiacutegeno se produce la combustioacuten completa que lleva a la formacioacuten de anhiacutedrido carboacutenico en cambio cuando es poca la cantidad de oxiacutegeno se forma monoacutexido de carbono y la combustioacuten es incompleta Toda reaccioacuten de combustioacuten es exergoacutenica con energiacutea de activacioacuten esto quiere decir que se requiere de un aporte energeacutetico para iniciar la reaccioacuten pero el balance neto de energiacutea implica una liberacioacuten de ella
La reaccioacuten de combustioacuten del metano es la siguiente
CH4 + 2 O2 --------gt CO2 + 2 H2O
Se puede reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico por sus propiedades como su reaccioacuten con el agua de cal (solucioacuten acuosa de hidroacutexido de calcio)
Ca(OH) 2 + CO2 -------gt CaCO3 + H2O
La formacioacuten de carbonato de calcio CaCO3 soacutelido de color blanco es una prueba de la existencia del anhiacutedrido carboacutenico Otra forma de reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico como un producto de la combustioacuten es mediante la demostracioacuten experimental de sus propiedades como aacutecido vira el papel tornasol azul a rojo decolora una solucioacuten baacutesica que estaacute mezclada con fenolftaleiacutena produce la neutralizacioacuten de la base con el anhiacutedrido carboacutenico
El carbono
El carbono elemento de siacutembolo C y de nuacutemero atoacutemico 6 posee en su nuacutecleo 6 protones y 6 neutrones Sus 6 electrones se encuentran en los dos primeros niveles de energiacutea La configuracioacuten electroacutenica de este elemento es 1s
2 2s
2 2px
1 2py
1 tiene cuatro electrones de valencia (4 electrones en el segundo nivel el nivel
maacutes externo) lo que es responsable de la tetravalencia del carbono es decir de su facilidad para que cada aacutetomo de carbono forme cuatro enlaces
Los aacutetomos de carbono son uacutenicos por su capacidad para enlazarse unos con otros con tal fuerza que pueden formar cadenas muy largas Este proceso de formacioacuten de cadenas se llama concatenacioacuten Ninguacuten otro elemento puede formar cadenas tan bien como lo hace el carbono
Los hidrocarburos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno sus enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes muy poco polares debido a que la diferencia de electronegatividad entre ellos es 04 por lo que se produce una comparticioacuten de los pares electroacutenicos de enlace El enlace entre dos aacutetomos de carbono es covalente apolar dado que la diferencia de electronegatividad es 0
Clasificacioacuten de los compuestos orgaacutenicos
Existen varias clasificaciones para los hidrocarburos
1 Hidrocarburos alifaacuteticos son los que no contienen el grupo benceacutenico y seraacuten Hidrocarburos aromaacuteticos los que poseen uno o maacutes anillos benceacutenicos
2 Hidrocarburos aciacuteclicos son hidrocarburos de cadena abierta que puede ser ramificada o no y seraacuten Hidrocarburos ciacuteclicos aquellos hidrocarburos que posean ciclos en su estructura
3 Hidrocarburos saturados son aquellos en que los enlaces carbono-carbono son simples en cambio seraacuten Hidrocarburos insaturados aquellos que posean enlaces dobles o triples entre los aacutetomos de carbono
Cabe destacar como hidrocarburos maacutes simples los alcanos alquenos y alquinos
Alcanos cada aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces y cada aacutetomo de hidroacutegeno uno por tanto el alcano
maacutes simple es el metano de foacutermula CH4
Estructura de Lewis del metano
Estructura espacial de la moleacutecula de metano
Nombre de algunos alcanos
La distribucioacuten espacial de los aacutetomos de hidroacutegeno que estaacuten unidos covalentemente al carbono es de acuerdo a la figura de un tetraedro regular por lo que el aacutengulo de enlace hidroacutegeno-carbono-hidroacutegeno es 1095deg aseguraacutendose de esta manera que los aacutetomos de hidroacutegeno quedaraacuten lo maacutes separados posible unos de otros La moleacutecula de metano es simeacutetrica Los aacutetomos de carbono tienen una hibridacioacuten ldquosp
3rdquo
Un radical alquiacutelico tiene un aacutetomo de hidroacutegeno menos que el alcano del cual proviene y para determinar su nombre se cambia la terminacioacuten ldquoanordquo por ldquoilrdquo o ldquoilordquo
Grupos alquinos maacutes comunes
Alcano Nombre Grupo Alquilo
Nombre
CH4
Metano CH3- Metil (o)
CH3 - CH3
Etano CH3 - CH2- Etil (o)
CH3-CH2-CH3
Propano CH3-CH2-CH2-
CH3-CH - CH3
Propil (o)
Isopropil (o)
CH3-CH2-CH2-CH3 Butano CH3-CH2-CH2-CH2- CH3-CH-CH2-CH3
CH3 - C - CH3
CH3
CH3
CH3 - CH - CH2 -
Butil (o) sec-butil
Terbutil
isobutil
Todos los alcanos tienen como foacutermula global CnH2n+2 Para determinar el nombre de los alcanos se debe tener presente las siguientes reglas
1 Identificar la cadena carbonada maacutes larga 2 Numerar los aacutetomos de carbono asignando a las ramificaciones la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones de acuerdo a orden alfabeacutetico Cuando hay varias ramificaciones iguales
se utilizan los prefijos di(2) tri(3) tetra(4) etc Indicar el nuacutemero del aacutetomo de carbono de la cadena fundamental donde estaacute la ramificacioacuten
4 Sentildealar el nombre del alcano de la cadena fundamental Recuerda que el nuacutemero de aacutetomos de carbono se indica con un prefijo met(1) et(2) prop(3) but(4) para el resto se utilizan los prefijos griegos
5 Separar los nuacutemeros entre siacute por comas y los nuacutemeros de las palabras por un guioacuten
Ejemplos
Enlaces sigma y pi
Cuando se forma un enlace los aacutetomos se aproximan de tal manera que sus orbitales atoacutemicos se traslapan para formar el enlace
El enlace es ldquosigmardquo cuando en el traslape de los orbitales sigue una liacutenea imaginaria entre los nuacutecleos de
los aacutetomos
En cambio el enlace es ldquopirdquo cuando el traslape de las nubes electroacutenicas ocurre sobre y bajo la liacutenea de los nuacutecleos
El orbital hiacutebrido ldquosp3rdquo se forma con la participacioacuten de un orbital ldquosrdquo y de tres orbitales ldquoprdquo Cada uno de estos
orbitales hiacutebridos se dirige hacia los veacutertices de un tetraedro regular
La figura muestra el orbital sp3 y la orientacioacuten espacial del carbono en los alcanos
En el caso del metano hidrocarburo representante de los alcanos el orbital hibrido ldquosp3rdquo del carbono se
traslapa con el orbital ldquosrdquo del hidroacutegeno Cuando es posible unir los centros de los nuacutecleos de los aacutetomos enlazados mediante una liacutenea recta imaginaria se dice que el enlace es sigma σ
Alquenos son hidrocarburos de foacutermula global CnH2n y su caracteriacutestica fundamental es que poseen un
doble enlace entre dos aacutetomos de carbono
Cuando hay un doble enlace en un compuesto uno de los enlaces es sigma (σ) y el otro es pi (π)
En el caso del eteno (C2H4) se produce un traslape de las nubes electroacutenicas de los orbitales hiacutebridos ldquosp2rdquo
formaacutendose un enlace sigma Cuando se traslapan los orbitales ldquoprdquo no hibridados de cada aacutetomo de carbono se forma el enlace pi
El alqueno maacutes simple estaacute constituido por dos aacutetomos de carbono y cuatro aacutetomos de hidroacutegeno por lo que su foacutermula es C2H4 A cada aacutetomo de carbono estaacuten unidos dos aacutetomos de hidroacutegeno y entre ellos hay un doble enlace Los aacutetomos de carbono que poseen el doble enlace tienen hibridacioacuten ldquosp
2rdquo y el aacutengulo de
enlace H-C-H es de 120ordm
Estructura de Lewis del eteno o etileno
Estructura espacial del eteno
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
Cambios de estados de la Materia
Teacutecnicas de separacioacuten de materiales
Los cientiacuteficos poseen diversas teacutecnicas para separar e identificar los componentes de una
mezcla sin alterar su composicioacuten Asiacute pueden establecer la importancia de cada uno de
ellos y con esta informacioacuten crear productos de mejores caracteriacutesticas Las teacutecnicas maacutes
usadas son la filtracioacuten la extraccioacuten la destilacioacuten el tamizado y la cromatografiacutea
Filtracioacuten
A traveacutes de materiales porosos como el papel filtro se puede separar un soacutelido que se
encuentra en suspensioacuten de un liacutequido Estos materiales permiten solamente el paso de
liacutequido y retienen el soacutelido
Extraccioacuten
Se basa en las diferentes afinidades de los componentes de la mezcla en dos solventes
distintos y no solubles entre siacute A traveacutes de esta teacutecnica se separan todos los componentes
en distintas fases extrayendo aquel que sea de maacutes importancia
Destilacioacuten
Esta teacutecnica se usa para purificar o separar los liacutequidos de una mezcla liacutequida Comprende
la transformacioacuten del liacutequido en vapor y luego la condensacioacuten del vapor
Tamizado
Este meacutetodo de separacioacuten es uno de los maacutes simples Consiste en hacer pasar una mezcla
de soacutelidos de distintos tamantildeos a traveacutes de un tamiz (cedazo de mallas perforadas) Los
soacutelidos maacutes pequentildeos atraviesan el tamiz y los maacutes grandes son retenidos
Cromatografiacutea
Esta teacutecnica permite la separacioacuten de los componentes de una mezcla al hacerla pasar a
traveacutes de un medio absorbente La maacutes conocida es la cromatografiacutea en papel que emplea
como medio absorbente papel filtro y como solvente un liacutequido Los distintos
componentes de la mezcla se separan debido a que cada uno de ellos manifiesta diferentes
afinidades por el papel filtro o por el solvente
Los conceptos de elemento compuesto y mezcla son fundamentales Refuerza tu
comprensioacuten de estos conceptos resolviendo el siguiente ejercicio
Clasifica en elementos compuestos y mezclas cloruro de sodio NaCl sacarosa o
azuacutecar comuacuten plata agua azucarada oacutexido de mercurio (II) HgO cobre aire y nitrato de
potasio KNO3 Fundamenta tu respuesta
Materia Clasificacioacuten Fundamentacioacuten
Cloruro de sodio
Sacarosa
Plata
Agua azucarada
Oacutexido de mercurio
(II)
Cobre
Aire
Nitrato de potasio
iquestQuedaste con alguna duda iquestTe gustariacutea profundizar maacutes A continuacioacuten te sugerimos
bibliografiacutea complementaria y sitios de Internet donde encontraraacutes maacutes informacioacuten sobre
los temas tratados en este moacutedulo asiacute como un glosario con los conceptos maacutes importantes
Bibliografiacutea
QuimCom Quiacutemica en la comunidad en su 2ordf edicioacuten en espantildeol (Addison Wesley 1998) Hay descritos
variados experimentos y se formulan muchas preguntas interesantes que deberaacutes responder a traveacutes de la
reflexioacuten y experimentacioacuten
Hill JW y Kolb DK Quiacutemica para el nuevo milenio 8a Edicioacuten Editorial Prentice Hall Pearson 2000
Es un libro escrito en estilo claro y ameno que posee buenas ilustraciones
Brown Le May y Bursten Quiacutemica La ciencia central Editorial Pearson- Prentice Hill Es un texto con
muchas imaacutegenes que trae un completo glosario y un CD como complemento
Raymond Chang Quiacutemica Editorial McGraw-Hill Es un texto que tiene todos los temas importantes y
fundamentales de la quiacutemica y ademaacutes posee capiacutetulos especiales relativos al agua el aire y la contaminacioacuten
Las uacuteltimas ediciones traen un CD para complementar las actividades propuestas en el texto
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Editorial Prentice Hill que tiene un tratamiento muy serio y completo acerca del suelo volcanes minerales
la Tierra etc Estaacute acompantildeado de un CD que contiene muchas imaacutegenes muy bien logradas
Bailey Philip y Bailey Christina Quiacutemica Orgaacutenica de la Editorial Pearson Education que en un lenguaje
faacutecil y claro expone la nomenclatura reacciones conceptos apoyados por figuras de moleacuteculas orgaacutenicas
que respetan la esteroquiacutemica
Chadwick Isabel et al Quiacutemica 1ordm Medio Editorial Mare Nostrum
Toro A y Gutieacuterrez S Quiacutemica 1ordm Medio Editorial Zig-Zag 2005 Es un libro completo y con gran
cantidad de ilustraciones
Izamit T Miranda M y Martiacutenez J C Quiacutemica 1ordm Medio Editorial Arrayaacuten Consta del texto para el
alumno y ademaacutes un texto para el profesor (Propuesta Didaacutectica) que presenta sugerencias pedagoacutegicas y
ejemplos de actividades experimentales
Guzmaacuten J Manual de preparacioacuten PSU Ciencias Moacutedulo comuacuten obligatorio de Quiacutemica Ediciones
Universidad Catoacutelica de Chile 2005 Posee varios ejercicios interesantes de la PSU ademaacutes de una clara y
concisa explicacioacuten de la materia
Aacuteguila Eugenia et al Ciencias Quiacutemicas I Editorial Santillana 1994
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Glosario
Aacutecido Sustancia que libera iones hidroacutegeno (H+) cuando se disuelve en agua Es capaz de
donar un protoacuten y puede aceptar un par de electrones Adhesioacuten Atraccioacuten entre moleacuteculas
diferentes
Afinidad electroacutenica Cambio de energiacutea que se produce cuando un aacutetomo en estado
gaseoso acepta un electroacuten para formar un anioacuten
Agente oxidante Sustancia que puede aceptar electrones de otra sustancia o aumentar
el nuacutemero de oxidacioacuten de otras sustancias
Agente reductor Sustancia que puede donar electrones a otra sustancia o disminuir los
nuacutemero de oxidacioacuten de esta
Alcohol Compuesto orgaacutenico que contiene el hidroxilo -OH
Aleacioacuten Disolucioacuten soacutelida compuesta por 2 o maacutes metales o por un metal o metales y
uno o maacutes no metales
Aacutetomo Unidad fundamental de un elemento que puede intervenir en una combinacioacuten
quiacutemica
Base Sustancia que libera iones hidroacutexido (OH-) cuando se libera en agua Es capaz de
aceptar un protoacuten y donar un par de electrones
Calor Transferencia de energiacutea entre dos cuerpos que estaacuten a diferente
temperatura
Cero absoluto En teoriacutea la miacutenima temperatura que se puede alcanzar
(-273ordmC)
Cineacutetica quiacutemica Aacuterea de la quiacutemica relacionada con la velocidad o rapidez a la cual se
llevan a cabo las reacciones
Combustible foacutesil Sustancia de origen orgaacutenico que al quemarse produce energiacutea en
forma de luz y calor
Condensacioacuten Fenoacutemeno en el que se pasa del estado gaseoso al estado liacutequido
Corrosioacuten Deterioro de los metales por un proceso electroquiacutemico
Derivados del petroacuteleo Productos que se obtienen de la destilacioacuten fraccionada del
petroacuteleo Por ejemplo los combustibles la bencina y el queroseno
Desecho Cualquier producto desagradable o toacutexico que se destina al abandono o se arroja
al medio ambiente
Desertificacioacuten Empobrecimiento de los ecosistemas por el efecto combinado del
impacto de las actividades del hombre la erosioacuten y la sequiacutea
Ductibilidad Propiedad de las sustancias que se pueden estirar Se aplica a los metales que
pueden moldearse en alambre fino como el cobre Electronegatividad Capacidad de un
aacutetomo para atraer electrones hacia eacutel en un enlace quiacutemico
Erosioacuten Degradacioacuten o deformacioacuten gradual de la superficie terrestre causada por agentes
fiacutesicos como el agua y los vientos y por agentes quiacutemicos como la lluvia aacutecida
Evaporacioacuten Proceso en el que un liacutequido se transforma en gas tambieacuten se le denomina
vaporizacioacuten
Fertilizantes Sustancias orgaacutenicas o inorgaacutenicas que se antildeaden a los suelos agriacutecolas para
preservar la productividad de estos
Fuerzas intermoleculares Fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas Fuerzas
intramoleculares Fuerzas que mantienen unidos a los aacutetomos en una moleacutecula
Geosfera Parte soacutelida de la Tierra Su capa exterior o litoacutesfera constituye la corteza
terrestre
Hidrocarburos Compuestos orgaacutenicos formados uacutenicamente por aacutetomos
de carbono (C) e hidroacutegeno (H)
Humus Material de color oscuro que se va formando en el suelo como producto de la
descomposicioacuten gradual de la materia orgaacutenica proveniente de plantas y animales
Ioacuten Partiacutecula cargada que se forma cuando un aacutetomo o un grupo de aacutetomos neutros ganan
o pierden uno o maacutes electrones
Ley Enunciado conciso verbal o matemaacutetico de una relacioacuten entre fenoacutemenos que es
siempre igual en las mismas condiciones
Ligante Moleacutecula o ioacuten que estaacute unido al ioacuten metaacutelico de un ioacuten complejo
Masa Medida de la cantidad de materia que contiene un objeto Maleabilidad Propiedad
de las sustancias que se pueden moldear de diferentes formas Muchos metales como el
aluminio pueden extenderse en laacuteminas finas
Mena Mineral del cual puede extraerse un metal aprovechable Por ejemplo la
bauxita que se extrae del aluminio
Metales Elementos quiacutemicos con propiedades fiacutesicas caracteriacutesticas que los diferencian de
los no metales Poseen alta conductividad teacutermica y
eleacutectrica brillo maleabilidad y ductibilidad
Metalurgia La ciencia y la tecnologiacutea de la separacioacuten de los metales a partir de sus menas
y de las aleaciones que se forman
Mezcla Combinacioacuten de dos o maacutes sustancias en las que cada una conserva su
identidad
Mineral Sustancia de origen natural con una composicioacuten quiacutemica definida
Mol cantidad de sustancia que contiene 602 x 10 23 entidades elementales
(aacutetomos moleacuteculas u otras partiacuteculas)
Moleacutecula Agregado de por lo menos dos aacutetomos con una distribucioacuten definida que se
mantienen unidos por fuerzas especiales
No metal Elementos que por lo general son malos conductores del calor y electricidad
Nuacutecleo Corazoacuten de un aacutetomo
Nuacutemero atoacutemico (z) Nuacutemero de protones en un aacutetomo
Nuacutemero de oxidacioacuten Nuacutemero de cargas que tendriacutea un aacutetomo en una
moleacutecula si los electrones fueran transferidos completamente en la direccioacuten indicada
por la diferencia de electronegatividad
Onda Perturbacioacuten vibratoria mediante la cual se trasmite energiacutea Paramagneacutetico Que lo
atrae un imaacuten Una sustancia paramagneacutetica contiene uno o maacutes electrones desapareados
Peso Fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto
pH Logaritmo negativo de la concentracioacuten de protones
Poliacutemero Compuesto que se distingue por su alta masa molar la cual puede llegar a miles
o millones de gramos y estar formada por muchas unidades que se repiten
Precipitado Soacutelido insoluble que se separa por disolucioacuten
Presioacuten Fuerza aplicada por unidad de aacuterea
Propiedad fiacutesica Cualquier propiedad de una sustancia que se puede observar sin
transformarla en otra
Propiedad quiacutemica Cualquier propiedad de una sustancia que no puede estudiarse sin la
conversioacuten de dicha sustancia en otra
Protoacuten Partiacutecula subatoacutemica que tiene una carga eleacutectrica positiva unitaria La masa de un
protoacuten es aproximadamente 1840 veces la de un electroacuten
Quiacutemica Estudio de la materia y sus cambios
Radiacioacuten Emisioacuten y transmisioacuten de energiacutea a traveacutes del espacio en forma de ondas yo
partiacuteculas
Radiactividad Ruptura espontaacutenea de un aacutetomo emitiendo partiacuteculas yo radiacioacuten
Reaccioacuten quiacutemica Proceso durante el cual una sustancia (o sustancias)
cambian para formar una o maacutes sustancias nuevas
Reaccioacuten redox Reaccioacuten en la que hay transferencia de electrones o cambio en los
nuacutemeros de oxidacioacuten de las sustancias que forman parte de ella
Sal Compuesto ioacutenico formado por un catioacuten diferente al H+ y un anioacuten diferente al OH-
o O2-
Semiconductores Elementos que normalmente no conducen electricidad pero a los que
se les puede aumentar su conductividad elevando su
temperatura o adicionaacutendoles ciertas impurezas
Sistema Parte especiacutefica del universo bajo estudio
Soluto Sustancia presente en menor cantidad en una disolucioacuten
Sustancia Forma de materia que tiene una composicioacuten definida o constante (nuacutemero
y clase de unidades baacutesicas presentes) y propiedades que la diferencian
Tensioacuten superficial Cantidad de energiacutea que se requiere para extender o aumentar la
superficie de un liacutequido por unidad de aacuterea
Vidrio Producto oacuteptimamente transparente obtenido de la fusioacuten de
materiales inorgaacutenicos que se han enfriado a un estado riacutegido sin cristalizar
Viscosidad Medida de la resistencia de un liacutequido a fluir
Definiciones obtenidas de
AacuteGUILA Eugenia et al Ciencias Quiacutemicas I Educacioacuten Quiacutemica Editorial
Santillana 1994
CHANG R Quiacutemica Editorial McGraw-Hill 1999 Meacutexico
Disoluciones
El teacutermino disoluciones sugiere que en una mezcla debe existir una sustancia que se disuelva y otra que
disuelva a la anterior La sustancia que se disuelve se conoce con el nombre de soluto mientras la que disuelve al soluto es denominada solvente o disolvente Lo maacutes importante es que para que la mezcla sea una solucioacuten debe ser homogeacutenea es decir la composicioacuten debe ser igual en cada una de sus partes
Las soluciones pueden estar en los tres estados de la materia
Soacutelidas donde un ejemplo son las aleaciones
Liacutequidas en este caso el solvente debe ser liacutequido pero el soluto puede estar en cualquiera de los tres estados En el agua de mar el soluto (cloruro de sodio) estaacute en el estado soacutelido en el caso de un licor el soluto (etanol) estaacute en el estado liacutequido y finalmente en la soda el soluto estaacute en estado gaseoso (anhiacutedrido carboacutenico)
Gaseosas soluto y solvente son gases por ejemplo el aire cordillerano
Seguacuten cuaacutel sea la composicioacuten de la solucioacuten se podraacute distinguir una solucioacuten concentrada (que contiene mucho soluto formando parte de la solucioacuten) de una solucioacuten diluida (que contiene poco soluto en solucioacuten) Estos teacuterminos son cualitativos y en quiacutemica es necesario que se conozcan exactamente las cantidades que existen en la mezcla es decir una magnitud cuantitativa
Algunas magnitudes cuantitativas que sirven para calcular la composicioacuten de una solucioacuten son las siguientes
- El mol
Un mol es una unidad y equivale a 602 x 1023 entidades elementales que pueden ser aacutetomos moleacuteculas u otras partiacuteculas Este nuacutemero se denomina nuacutemero de Avogadro
Asiacute por ejemplo Un mol de aacutetomos de N contiene 602 x 1023 aacutetomos de nitroacutegeno Un mol de moleacuteculas de H2O contiene 602 x 1023 moleacuteculas de agua
Para calcular los moles se usa la siguiente foacutermula
Mol = masa (g) o n = m Masa molar mm
- Masa atoacutemica (ma)
Corresponde a la masa de 1 mol de aacutetomos de un elemento o de 602 x 1023 aacutetomos de un elemento medidas en gramos Ejemplo
La masa atoacutemica del H es 1008 gmol esto significa que la masa de 1 mol de aacutetomos de H contiene 602 x 1023 aacutetomos de H y su masa es de 1008 g
Las masas atoacutemicas en general aparecen en las tablas perioacutedicas con el inadecuado nombre de peso atoacutemico
- Masa molar (mm)
La masa molar corresponde a la masa de 1 mol de moleacuteculas o de 602 x 1023 moleacuteculas medidas en gramos La masa molar o molecular o peso molecular de un compuesto se obtiene sumando ponderadamente
las masas atoacutemicas de los elementos que conforman el compuesto Por ejemplo calcular la masa molar del H2O (masa atoacutemica H = 1 gmol O = 16 gmol)
mmH2O = 2 x ma (H) + 1x ma (O)
= 2 x 1 + 1 x16
= 2 + 16 mmH2O = 18 gmol
Por lo tanto la masa de 1 mol de H2O o de 602 x 1023 moleacuteculas de H2O es de 18 g
Para expresar la composicioacuten de la solucioacuten se utilizan unidades como porcentaje en masa (mm) porcentaje masa ndash volumen ( mv) porcentaje Volumen ndash volumen ( vv) molalidad (m) y molaridad (M)
Porcentaje en masa (mm) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto disuelto y la masa
de la disolucioacuten expresada en gramos mm = Masa de soluto times 100 Masa de la solucioacuten
Porcentaje en volumen (vv) Indica la relacioacuten porcentual del volumen del soluto disuelto respecto al
volumen de la disolucioacuten expresadas ambas en mililitros vv = Volumen de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten Porcentaje masa en volumen (mv) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto (en
gramos) y el volumen de la disolucioacuten (mililitros) mv = masa de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten
Molalidad (m) La molalidad se define como el nuacutemero de moles de soluto por cada Kilogramo de solvente La foacutermula general es
m = moles de soluto Kg Solvente
Molaridad (M) La molaridad se define como el nuacutemero de moles de soluto que se encuentra disueltos en un
litro de solucioacuten La foacutermula general es
Molaridad = moles de soluto o M = n Litro de solucioacuten V
Una propiedad intensiva importante de las sustancias es la densidad que se define como la cantidad de
masa en una unidad de volumen por lo que permite conocer la masa de un volumen determinado de sustancia y viceversa La formula general es
d = masa (g) Volumen (ml)
Se debe recordar que para expresar la cantidad de una sustancia quiacutemica se utiliza la unidad moles y que cada sustancia tiene una masa molar que expresa la masa de un mol en gramos
Teniendo presente estos conceptos es posible resolver los diferentes problemas de disoluciones Para ello se recomienda seguir la siguiente secuencia de pasos
1 Saber exactamente cuaacutel es el problema es decir conocer lo que se desea calcular 2 Analizar cada uno de los datos para asiacute saber con queacute antecedentes se cuenta para llegar a la
solucioacuten del problema 3 Realizar cada uno de los pasos que sean necesario para la solucioacuten del problema
Ejemplo Calculemos la molaridad del cloro domeacutestico si eacuteste contiene 149 g de hipoclorito de sodio (NaClO) por cada 1000 ml (1L) de disolucioacuten (Masa atoacutemica de Na=23 Cl=355 O=16)
Primero calculamos la masa molar del soluto
mm NaClO = 23x1 + 355 x 1 + 16 x 1 = 745 gmol
Segundo calculamos el nuacutemero de moles del soluto (n)
n = m mm
n = 149 g = 02 moles 745 gmol
Tercero calculamos la molaridad (M) seguacuten
Molaridad = n V
M = 02 mol = 02 mol L o 02 M (leacutease 02 molar) 1 L
Solubilidad
La solubilidad corresponde a la cantidad maacutexima de soluto que a una temperatura dada se disuelve en una determinada cantidad de solvente
Tabla de solubilidades de algunos soacutelidos en H2O a 20ordmC
KNO3 316 gl
NaCl 360 gl
Urea 1000 gl
CuSO4 207 gl
PbCl2 99 gl
La tabla nos presenta diferentes solubilidades de soluto en H2O asiacute por ejemplo si observamos el valor de la solubilidad de la urea significa que podemos disolver 1000 g de este soluto en 1 L de H2O a 20ordmC obtendremos asiacute una solucioacuten saturada esto quiere decir que la solucioacuten no puede aceptar maacutes soluto a esa temperatura si se agrega una cantidad mayor de soluto esta no se disolveraacute y nos quedaraacute una solucioacuten sobresaturada
En general una solucioacuten sobresaturada es aquella que contiene maacutes soluto que su solubilidad y una solucioacuten insaturada es aquella que contiene menos soluto que su solubilidad
Factores que afectan la solubilidad
- Naturaleza del soluto y solvente
El estudio de pares de sustancias que se mezclan y otras no han conducido a una importante generalizacioacuten sustancias con similares fuerzas de atraccioacuten entre partiacuteculas tienden a ser solubles entre ellas es decir las sustancias polares son solubles en solventes polares mientras que los solutos no polares son solubles en solventes no polares
- Temperatura
La temperatura es uno de los factores maacutes importantes que afectan la solubilidad en la mayoriacutea de los compuestos En general la adicioacuten de calor causa un aumento de la solubilidad en solutos que sean soacutelidos y liacutequidos mientras que en gases la solubilidad disminuye
- Presioacuten
Solo si el soluto es gas un aumento de presioacuten lleva a un aumento de la solubilidad de los gases en los liacutequidos Existe una relacioacuten de proporcionalidad directa entre la solubilidad de un gas y la presioacuten aplicada
El efecto de la presioacuten sobre la solubilidad es utilizado en la preparacioacuten de bebidas gaseosas Todas ellas embotelladas bajo una presioacuten de CO2 ligeramente superior a una atmoacutesfera Cuando las botellas son abiertas la presioacuten del CO2 sobre la solucioacuten disminuye y el gas burbujea fuera de la solucioacuten
Propiedades de las disoluciones
1 Propiedades coligativas de las disoluciones 2 Propiedades aacutecido-base de las soluciones
Propiedades coligativas de las disoluciones
El cambio de los puntos de congelacioacuten y de ebullicioacuten que experimenta un solvente cuando se agrega un soluto corresponde a propiedades que dependen de la cantidad de moleacuteculas de soluto agregado (composicioacuten de la solucioacuten) pero no del tipo o identidad del soluto Estas propiedades son las que se conocen como propiedades coligativas Otra propiedad coligativa es la presioacuten osmoacutetica
Las unidades maacutes adecuadas para expresar la concentracioacuten de la solucioacuten y que permiten explicar las propiedades coligativas son la molalidad m (que expresa los moles de soluto que se encuentran disueltos por cada kilogramo de solvente) y las fracciones molares que expresan la fraccioacuten de moles de soluto que hay en el total de moles que componen la solucioacuten
Elevacioacuten del punto de ebullicioacuten
El punto de ebullicioacuten se define como la temperatura a la cual la presioacuten de vapor de un liacutequido es igual a la presioacuten atmosfeacuterica
Cuando un solvente se mezcla homogeacuteneamente con un soluto no volaacutetil se observa un incremento de su punto de ebullicioacuten
Este incremento se puede explicar si consideramos que se aumentan las atracciones intermoleculares lo que se traduce en una disminucioacuten de la presioacuten de vapor por lo tanto se requiere aumentar maacutes la temperatura para lograr igualar la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con la presioacuten atmosfeacuterica
Existe una proporcionalidad directa entre el incremento del punto de ebullicioacuten y la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce con el nombre de ldquoconstante de ascenso ebulloscoacutepicordquo y es dependiente del solvente que se esteacute utilizando Matemaacuteticamente se expresa por
∆ Teb = Keb m
Keb= Constante ebulloscoacutepica m = molalidad
Disminucioacuten del punto de congelacioacuten
El punto de congelacioacuten de una solucioacuten es menor que el punto de congelacioacuten del solvente puro y la variacioacuten de este punto es directamente proporcional con la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce como constante de descenso crioscoacutepico
∆ Tc = Kc m
Kc= Constante crioscoacutepica m = molalidad
Presioacuten osmoacutetica
La osmosis es el movimiento de un solvente a traveacutes de una membrana semipermeable Este movimiento ocurre desde una regioacuten de menor concentracioacuten a una regioacuten de mayor concentracioacuten de soluto El paso del disolvente continuacutea hasta que ambas disoluciones alcanzan la misma concentracioacuten Cuando en uno de los lados de la membrana semipermeable el volumen de la disolucioacuten aumenta esta columna ejerce una presioacuten sobre la membrana semipermeable denominada presioacuten osmoacutetica que se define como la presioacuten que hay que aplicar a la solucioacuten para detener la osmosis en ese momento se establece un equilibrio entre el paso del disolvente desde la disolucioacuten mas diluida hacia la disolucioacuten maacutes concentrada y viceversa
La presioacuten osmoacutetica (Π) es directamente proporcional a la concentracioacuten de la disolucioacuten
Π =MRT
Π = Presioacuten osmoacutetica (atm) M = Molaridad de la solucioacuten (mol l) R =Constante de los gases =0082 atm l mol K T =Temperatura (K)
Propiedades aacutecido-base de las disoluciones
Seguacuten su comportamiento quiacutemico las sustancias pueden ser clasificadas como aacutecidos y bases Para explicar este comportamiento se han elaborado varias teoriacuteas dentro de las cuales cabe destacar
Teoriacutea de Arrhenius que indica que en solucioacuten acuosa seraacuten aacutecidos aquellas sustancias que al disociarse dejan libres iones hidroacutegeno H
+ mientras que seraacuten bases aquellas que dejan libres
iones hidroxilos OH-
Teoriacutea de Lowry-Broumlnsted quienes plantean que seraacuten aacutecidos las sustancias que son capaces de ceder H
+ mientras que las bases aceptaraacuten los H
+ con lo que se genera un sistema donor-aceptor
de H+ acute
Es importante que sepamos que entre un aacutecido y una base se produce una reaccioacuten que se conoce como reaccioacuten de neutralizacioacuten seguacuten Arrhenius y tal como su nombre lo sentildeala se produce una neutralizacioacuten de los iones hidroacutegeno con los iones hidroxilos que hay en la solucioacuten formando agua y sal
La concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno en la solucioacuten seraacute un iacutendice de la acidez de la solucioacuten la que puede ser expresada como pH
El pH corresponde a pH = - log [H+]
[H+] = Concentracioacuten molar de H
+
Ejemplo En una solucioacuten se tiene una concentracioacuten de protones H
+ igual a 10-3 M Calcular el pH de la solucioacuten
R pH = - log 10-3
pH = - -3 log 10 y log 10 = 1
pH = 3 1 pH = 3
Resentildea histoacuterica de los compuestos orgaacutenicos
El teacutermino orgaacutenico sugiere que esta rama de la quiacutemica estaacute relacionada con los organismos o cosas vivas En un principio la quiacutemica orgaacutenica se relacionaba uacutenicamente con las sustancias que se obteniacutean a partir de la materia viva Una gran motivacioacuten del estudio de los compuestos orgaacutenicos se encuentra en su aplicacioacuten en el aacuterea de la medicina lo que llevaba a los cientiacuteficos a estudiar meacutetodos de extraccioacuten obtencioacuten purificacioacuten y anaacutelisis de dichos compuestos
Los compuestos orgaacutenicos estaacuten constituidos por los elementos carbono hidroacutegeno comuacutenmente oxiacutegeno y nitroacutegeno y en algunos casos por azufre foacutesforo y haloacutegenos Por ser el carbono un elemento imprescindible en los compuestos orgaacutenicos a la quiacutemica de estos compuestos se le llamoacute quiacutemica del carbono
Originalmente se pensaba que no existiacutea relacioacuten entre la quiacutemica orgaacutenica y la inorgaacutenica pero fue Friedrich Wocirchler en 1828 quien accidentalmente preparoacute urea (compuesto orgaacutenico presente en la orina) a partir de una sustancia inorgaacutenica cianato de amonio
Reconocimiento y propiedades de los compuestos orgaacutenicos
La presencia de carbono en un compuesto es casi determinante del caraacutecter orgaacutenico de la materia y su presencia se puede comprobar mediante la propiedad que tienen las sustancias orgaacutenicas de reaccionar con el oxiacutegeno en la llamada reaccioacuten de combustioacuten
Combustioacuten de materia orgaacutenica
El carboacuten el petroacuteleo y el gas natural se conocen como combustibles foacutesiles y todos ellos se han formado a lo largo de millones de antildeos por la descomposicioacuten de plantas y animales
La combustioacuten es la reaccioacuten quiacutemica entre un combustible y un comburente O2 originando como productos una mezcla de monoacutexido de carbono y anhiacutedrido carboacutenico Cuando hay suficiente oxiacutegeno se produce la combustioacuten completa que lleva a la formacioacuten de anhiacutedrido carboacutenico en cambio cuando es poca la cantidad de oxiacutegeno se forma monoacutexido de carbono y la combustioacuten es incompleta Toda reaccioacuten de combustioacuten es exergoacutenica con energiacutea de activacioacuten esto quiere decir que se requiere de un aporte energeacutetico para iniciar la reaccioacuten pero el balance neto de energiacutea implica una liberacioacuten de ella
La reaccioacuten de combustioacuten del metano es la siguiente
CH4 + 2 O2 --------gt CO2 + 2 H2O
Se puede reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico por sus propiedades como su reaccioacuten con el agua de cal (solucioacuten acuosa de hidroacutexido de calcio)
Ca(OH) 2 + CO2 -------gt CaCO3 + H2O
La formacioacuten de carbonato de calcio CaCO3 soacutelido de color blanco es una prueba de la existencia del anhiacutedrido carboacutenico Otra forma de reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico como un producto de la combustioacuten es mediante la demostracioacuten experimental de sus propiedades como aacutecido vira el papel tornasol azul a rojo decolora una solucioacuten baacutesica que estaacute mezclada con fenolftaleiacutena produce la neutralizacioacuten de la base con el anhiacutedrido carboacutenico
El carbono
El carbono elemento de siacutembolo C y de nuacutemero atoacutemico 6 posee en su nuacutecleo 6 protones y 6 neutrones Sus 6 electrones se encuentran en los dos primeros niveles de energiacutea La configuracioacuten electroacutenica de este elemento es 1s
2 2s
2 2px
1 2py
1 tiene cuatro electrones de valencia (4 electrones en el segundo nivel el nivel
maacutes externo) lo que es responsable de la tetravalencia del carbono es decir de su facilidad para que cada aacutetomo de carbono forme cuatro enlaces
Los aacutetomos de carbono son uacutenicos por su capacidad para enlazarse unos con otros con tal fuerza que pueden formar cadenas muy largas Este proceso de formacioacuten de cadenas se llama concatenacioacuten Ninguacuten otro elemento puede formar cadenas tan bien como lo hace el carbono
Los hidrocarburos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno sus enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes muy poco polares debido a que la diferencia de electronegatividad entre ellos es 04 por lo que se produce una comparticioacuten de los pares electroacutenicos de enlace El enlace entre dos aacutetomos de carbono es covalente apolar dado que la diferencia de electronegatividad es 0
Clasificacioacuten de los compuestos orgaacutenicos
Existen varias clasificaciones para los hidrocarburos
1 Hidrocarburos alifaacuteticos son los que no contienen el grupo benceacutenico y seraacuten Hidrocarburos aromaacuteticos los que poseen uno o maacutes anillos benceacutenicos
2 Hidrocarburos aciacuteclicos son hidrocarburos de cadena abierta que puede ser ramificada o no y seraacuten Hidrocarburos ciacuteclicos aquellos hidrocarburos que posean ciclos en su estructura
3 Hidrocarburos saturados son aquellos en que los enlaces carbono-carbono son simples en cambio seraacuten Hidrocarburos insaturados aquellos que posean enlaces dobles o triples entre los aacutetomos de carbono
Cabe destacar como hidrocarburos maacutes simples los alcanos alquenos y alquinos
Alcanos cada aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces y cada aacutetomo de hidroacutegeno uno por tanto el alcano
maacutes simple es el metano de foacutermula CH4
Estructura de Lewis del metano
Estructura espacial de la moleacutecula de metano
Nombre de algunos alcanos
La distribucioacuten espacial de los aacutetomos de hidroacutegeno que estaacuten unidos covalentemente al carbono es de acuerdo a la figura de un tetraedro regular por lo que el aacutengulo de enlace hidroacutegeno-carbono-hidroacutegeno es 1095deg aseguraacutendose de esta manera que los aacutetomos de hidroacutegeno quedaraacuten lo maacutes separados posible unos de otros La moleacutecula de metano es simeacutetrica Los aacutetomos de carbono tienen una hibridacioacuten ldquosp
3rdquo
Un radical alquiacutelico tiene un aacutetomo de hidroacutegeno menos que el alcano del cual proviene y para determinar su nombre se cambia la terminacioacuten ldquoanordquo por ldquoilrdquo o ldquoilordquo
Grupos alquinos maacutes comunes
Alcano Nombre Grupo Alquilo
Nombre
CH4
Metano CH3- Metil (o)
CH3 - CH3
Etano CH3 - CH2- Etil (o)
CH3-CH2-CH3
Propano CH3-CH2-CH2-
CH3-CH - CH3
Propil (o)
Isopropil (o)
CH3-CH2-CH2-CH3 Butano CH3-CH2-CH2-CH2- CH3-CH-CH2-CH3
CH3 - C - CH3
CH3
CH3
CH3 - CH - CH2 -
Butil (o) sec-butil
Terbutil
isobutil
Todos los alcanos tienen como foacutermula global CnH2n+2 Para determinar el nombre de los alcanos se debe tener presente las siguientes reglas
1 Identificar la cadena carbonada maacutes larga 2 Numerar los aacutetomos de carbono asignando a las ramificaciones la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones de acuerdo a orden alfabeacutetico Cuando hay varias ramificaciones iguales
se utilizan los prefijos di(2) tri(3) tetra(4) etc Indicar el nuacutemero del aacutetomo de carbono de la cadena fundamental donde estaacute la ramificacioacuten
4 Sentildealar el nombre del alcano de la cadena fundamental Recuerda que el nuacutemero de aacutetomos de carbono se indica con un prefijo met(1) et(2) prop(3) but(4) para el resto se utilizan los prefijos griegos
5 Separar los nuacutemeros entre siacute por comas y los nuacutemeros de las palabras por un guioacuten
Ejemplos
Enlaces sigma y pi
Cuando se forma un enlace los aacutetomos se aproximan de tal manera que sus orbitales atoacutemicos se traslapan para formar el enlace
El enlace es ldquosigmardquo cuando en el traslape de los orbitales sigue una liacutenea imaginaria entre los nuacutecleos de
los aacutetomos
En cambio el enlace es ldquopirdquo cuando el traslape de las nubes electroacutenicas ocurre sobre y bajo la liacutenea de los nuacutecleos
El orbital hiacutebrido ldquosp3rdquo se forma con la participacioacuten de un orbital ldquosrdquo y de tres orbitales ldquoprdquo Cada uno de estos
orbitales hiacutebridos se dirige hacia los veacutertices de un tetraedro regular
La figura muestra el orbital sp3 y la orientacioacuten espacial del carbono en los alcanos
En el caso del metano hidrocarburo representante de los alcanos el orbital hibrido ldquosp3rdquo del carbono se
traslapa con el orbital ldquosrdquo del hidroacutegeno Cuando es posible unir los centros de los nuacutecleos de los aacutetomos enlazados mediante una liacutenea recta imaginaria se dice que el enlace es sigma σ
Alquenos son hidrocarburos de foacutermula global CnH2n y su caracteriacutestica fundamental es que poseen un
doble enlace entre dos aacutetomos de carbono
Cuando hay un doble enlace en un compuesto uno de los enlaces es sigma (σ) y el otro es pi (π)
En el caso del eteno (C2H4) se produce un traslape de las nubes electroacutenicas de los orbitales hiacutebridos ldquosp2rdquo
formaacutendose un enlace sigma Cuando se traslapan los orbitales ldquoprdquo no hibridados de cada aacutetomo de carbono se forma el enlace pi
El alqueno maacutes simple estaacute constituido por dos aacutetomos de carbono y cuatro aacutetomos de hidroacutegeno por lo que su foacutermula es C2H4 A cada aacutetomo de carbono estaacuten unidos dos aacutetomos de hidroacutegeno y entre ellos hay un doble enlace Los aacutetomos de carbono que poseen el doble enlace tienen hibridacioacuten ldquosp
2rdquo y el aacutengulo de
enlace H-C-H es de 120ordm
Estructura de Lewis del eteno o etileno
Estructura espacial del eteno
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
ellos y con esta informacioacuten crear productos de mejores caracteriacutesticas Las teacutecnicas maacutes
usadas son la filtracioacuten la extraccioacuten la destilacioacuten el tamizado y la cromatografiacutea
Filtracioacuten
A traveacutes de materiales porosos como el papel filtro se puede separar un soacutelido que se
encuentra en suspensioacuten de un liacutequido Estos materiales permiten solamente el paso de
liacutequido y retienen el soacutelido
Extraccioacuten
Se basa en las diferentes afinidades de los componentes de la mezcla en dos solventes
distintos y no solubles entre siacute A traveacutes de esta teacutecnica se separan todos los componentes
en distintas fases extrayendo aquel que sea de maacutes importancia
Destilacioacuten
Esta teacutecnica se usa para purificar o separar los liacutequidos de una mezcla liacutequida Comprende
la transformacioacuten del liacutequido en vapor y luego la condensacioacuten del vapor
Tamizado
Este meacutetodo de separacioacuten es uno de los maacutes simples Consiste en hacer pasar una mezcla
de soacutelidos de distintos tamantildeos a traveacutes de un tamiz (cedazo de mallas perforadas) Los
soacutelidos maacutes pequentildeos atraviesan el tamiz y los maacutes grandes son retenidos
Cromatografiacutea
Esta teacutecnica permite la separacioacuten de los componentes de una mezcla al hacerla pasar a
traveacutes de un medio absorbente La maacutes conocida es la cromatografiacutea en papel que emplea
como medio absorbente papel filtro y como solvente un liacutequido Los distintos
componentes de la mezcla se separan debido a que cada uno de ellos manifiesta diferentes
afinidades por el papel filtro o por el solvente
Los conceptos de elemento compuesto y mezcla son fundamentales Refuerza tu
comprensioacuten de estos conceptos resolviendo el siguiente ejercicio
Clasifica en elementos compuestos y mezclas cloruro de sodio NaCl sacarosa o
azuacutecar comuacuten plata agua azucarada oacutexido de mercurio (II) HgO cobre aire y nitrato de
potasio KNO3 Fundamenta tu respuesta
Materia Clasificacioacuten Fundamentacioacuten
Cloruro de sodio
Sacarosa
Plata
Agua azucarada
Oacutexido de mercurio
(II)
Cobre
Aire
Nitrato de potasio
iquestQuedaste con alguna duda iquestTe gustariacutea profundizar maacutes A continuacioacuten te sugerimos
bibliografiacutea complementaria y sitios de Internet donde encontraraacutes maacutes informacioacuten sobre
los temas tratados en este moacutedulo asiacute como un glosario con los conceptos maacutes importantes
Bibliografiacutea
QuimCom Quiacutemica en la comunidad en su 2ordf edicioacuten en espantildeol (Addison Wesley 1998) Hay descritos
variados experimentos y se formulan muchas preguntas interesantes que deberaacutes responder a traveacutes de la
reflexioacuten y experimentacioacuten
Hill JW y Kolb DK Quiacutemica para el nuevo milenio 8a Edicioacuten Editorial Prentice Hall Pearson 2000
Es un libro escrito en estilo claro y ameno que posee buenas ilustraciones
Brown Le May y Bursten Quiacutemica La ciencia central Editorial Pearson- Prentice Hill Es un texto con
muchas imaacutegenes que trae un completo glosario y un CD como complemento
Raymond Chang Quiacutemica Editorial McGraw-Hill Es un texto que tiene todos los temas importantes y
fundamentales de la quiacutemica y ademaacutes posee capiacutetulos especiales relativos al agua el aire y la contaminacioacuten
Las uacuteltimas ediciones traen un CD para complementar las actividades propuestas en el texto
Tarbuck Edward y Lutgens Frederick Ciencias de la Tierra una introduccioacuten a la geologiacutea fiacutesica de la
Editorial Prentice Hill que tiene un tratamiento muy serio y completo acerca del suelo volcanes minerales
la Tierra etc Estaacute acompantildeado de un CD que contiene muchas imaacutegenes muy bien logradas
Bailey Philip y Bailey Christina Quiacutemica Orgaacutenica de la Editorial Pearson Education que en un lenguaje
faacutecil y claro expone la nomenclatura reacciones conceptos apoyados por figuras de moleacuteculas orgaacutenicas
que respetan la esteroquiacutemica
Chadwick Isabel et al Quiacutemica 1ordm Medio Editorial Mare Nostrum
Toro A y Gutieacuterrez S Quiacutemica 1ordm Medio Editorial Zig-Zag 2005 Es un libro completo y con gran
cantidad de ilustraciones
Izamit T Miranda M y Martiacutenez J C Quiacutemica 1ordm Medio Editorial Arrayaacuten Consta del texto para el
alumno y ademaacutes un texto para el profesor (Propuesta Didaacutectica) que presenta sugerencias pedagoacutegicas y
ejemplos de actividades experimentales
Guzmaacuten J Manual de preparacioacuten PSU Ciencias Moacutedulo comuacuten obligatorio de Quiacutemica Ediciones
Universidad Catoacutelica de Chile 2005 Posee varios ejercicios interesantes de la PSU ademaacutes de una clara y
concisa explicacioacuten de la materia
Aacuteguila Eugenia et al Ciencias Quiacutemicas I Editorial Santillana 1994
Sitios sugeridos
El agua
Un excelente trabajo sobre el agua con buenas animaciones llamado El agua una
moleacutecula extrantildea
httpwwwarrakises~lluengoaguahtml
Un completo trabajo sobre propiedades y aplicaciones del agua
httpwwwfortunecityesexpertosprofesor171aguahtml
Este artiacuteculo es para aquellos alumnos que quieran conocer nuevas formas de purificacioacuten
del agua Purificacioacuten del agua por oacutesmosis inversa
httpwwwexcelwatercomspab2cwater_tech_5phpWL_Session=4a04f4ac3076e3ae15
8cb470b829da3b
Completa descripcioacuten de agua
httpeswikipediaorgwikiAgua
El aire
Completa descripcioacuten del aire
httpeswikipediaorgwikiAire
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Trabajo sobre la contaminacioacuten del aire
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iquestQueacute es la contaminacioacuten del aire
httpwwwenvtoxucdaviseduCEHSTOXINSSPANISHairpollutionhtm
El efecto invernadero httpwwwgeocitiescomedu112veefectoihtml httpwwwsagan-
geaorghojaredHoja15htm
Informacioacuten sobre la capa de ozono
httpwwwedunetchactivitewallencyclopediepagozonoprincipalhtm
Video sobre la contaminacioacuten ambiental
httpdgtvesepgobmxtveprogramasvideo_semana030127_contaminacionhtm
El petroacuteleo
Aspectos baacutesicos sobre la exploracioacuten y explotacioacuten de recursos petroliacuteferos
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Paacutegina bastante completa en relacioacuten al petroacuteleo
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Todo lo que se debe saber del petroacuteleo
httpeswikipediaorgwikiPetrC3B3leo
Estudio sobre la destilacioacuten del petroacuteleo
httpwwwcoiimeswebenlacesHistoria20Industria_CD20Originaldestilac_petroleo
htm
Los suelos
Completo trabajo sobre los suelos
httpwwwfortunecityesexpertosprofesor171sueloshtml
El suelo y su relacioacuten con las plantas
httpwwwgeocitiescomrainforest4754sueloshtm
El suelo composicioacuten y formacioacuten httpnatureducaiespanaescienc_suelo_formachtm
Trabajo sobre los componentes y los tipos de suelo
httpwwwicaritoclicarito2000792linksuelohtml
Mineralogiacutea
httpenciclopediausesindexphpMineralogEDa
Galeriacutea de fotos de minerales
httpwwwmineraltowncomindexphpidioma=1
La estructura de los cristales
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Definicioacuten de cristales
httpeswikipediaorgwikiCristal
Un excelente trabajo sobre estructuras cristalinas
wwwacienciasgalileicomquipdf-quiestruct_cubicapdf
Trabajo sobre la mineriacutea chilena
wwwsonamiclexposicionesmarcos_limapdf
Principales procesos quiacutemicos en los suelos
httpwwwsagan-geaorghojaredsuelopaginas26hojahtml
Procesos quiacutemicos
Proceso quiacutemico en la fermentacioacuten y formacioacuten de pan
httpwwwangelfirecomde3pascual
Biolixiviacioacuten
httpwwwexploraclotrosbiotecbiolixihtml
Los materiales
Completo trabajo sobre los materiales
httpwwwmonografiascomtrabajos30materialesmaterialesshtml
Introduccioacuten a la Ciencia de Materiales
httpwwwmailxmailcomcursoexcelenciacienciamaterialescapitulo1htm
Resumen del curso ldquoTecnologiacutea de los materialesrdquo
httpwwwmonografiascomtrabajos14propiedadmaterialespropiedadmaterialesshtml
Trabajo sobre los poliacutemeros
httpwwwtextoscientificoscompolimeros
Glosario
Aacutecido Sustancia que libera iones hidroacutegeno (H+) cuando se disuelve en agua Es capaz de
donar un protoacuten y puede aceptar un par de electrones Adhesioacuten Atraccioacuten entre moleacuteculas
diferentes
Afinidad electroacutenica Cambio de energiacutea que se produce cuando un aacutetomo en estado
gaseoso acepta un electroacuten para formar un anioacuten
Agente oxidante Sustancia que puede aceptar electrones de otra sustancia o aumentar
el nuacutemero de oxidacioacuten de otras sustancias
Agente reductor Sustancia que puede donar electrones a otra sustancia o disminuir los
nuacutemero de oxidacioacuten de esta
Alcohol Compuesto orgaacutenico que contiene el hidroxilo -OH
Aleacioacuten Disolucioacuten soacutelida compuesta por 2 o maacutes metales o por un metal o metales y
uno o maacutes no metales
Aacutetomo Unidad fundamental de un elemento que puede intervenir en una combinacioacuten
quiacutemica
Base Sustancia que libera iones hidroacutexido (OH-) cuando se libera en agua Es capaz de
aceptar un protoacuten y donar un par de electrones
Calor Transferencia de energiacutea entre dos cuerpos que estaacuten a diferente
temperatura
Cero absoluto En teoriacutea la miacutenima temperatura que se puede alcanzar
(-273ordmC)
Cineacutetica quiacutemica Aacuterea de la quiacutemica relacionada con la velocidad o rapidez a la cual se
llevan a cabo las reacciones
Combustible foacutesil Sustancia de origen orgaacutenico que al quemarse produce energiacutea en
forma de luz y calor
Condensacioacuten Fenoacutemeno en el que se pasa del estado gaseoso al estado liacutequido
Corrosioacuten Deterioro de los metales por un proceso electroquiacutemico
Derivados del petroacuteleo Productos que se obtienen de la destilacioacuten fraccionada del
petroacuteleo Por ejemplo los combustibles la bencina y el queroseno
Desecho Cualquier producto desagradable o toacutexico que se destina al abandono o se arroja
al medio ambiente
Desertificacioacuten Empobrecimiento de los ecosistemas por el efecto combinado del
impacto de las actividades del hombre la erosioacuten y la sequiacutea
Ductibilidad Propiedad de las sustancias que se pueden estirar Se aplica a los metales que
pueden moldearse en alambre fino como el cobre Electronegatividad Capacidad de un
aacutetomo para atraer electrones hacia eacutel en un enlace quiacutemico
Erosioacuten Degradacioacuten o deformacioacuten gradual de la superficie terrestre causada por agentes
fiacutesicos como el agua y los vientos y por agentes quiacutemicos como la lluvia aacutecida
Evaporacioacuten Proceso en el que un liacutequido se transforma en gas tambieacuten se le denomina
vaporizacioacuten
Fertilizantes Sustancias orgaacutenicas o inorgaacutenicas que se antildeaden a los suelos agriacutecolas para
preservar la productividad de estos
Fuerzas intermoleculares Fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas Fuerzas
intramoleculares Fuerzas que mantienen unidos a los aacutetomos en una moleacutecula
Geosfera Parte soacutelida de la Tierra Su capa exterior o litoacutesfera constituye la corteza
terrestre
Hidrocarburos Compuestos orgaacutenicos formados uacutenicamente por aacutetomos
de carbono (C) e hidroacutegeno (H)
Humus Material de color oscuro que se va formando en el suelo como producto de la
descomposicioacuten gradual de la materia orgaacutenica proveniente de plantas y animales
Ioacuten Partiacutecula cargada que se forma cuando un aacutetomo o un grupo de aacutetomos neutros ganan
o pierden uno o maacutes electrones
Ley Enunciado conciso verbal o matemaacutetico de una relacioacuten entre fenoacutemenos que es
siempre igual en las mismas condiciones
Ligante Moleacutecula o ioacuten que estaacute unido al ioacuten metaacutelico de un ioacuten complejo
Masa Medida de la cantidad de materia que contiene un objeto Maleabilidad Propiedad
de las sustancias que se pueden moldear de diferentes formas Muchos metales como el
aluminio pueden extenderse en laacuteminas finas
Mena Mineral del cual puede extraerse un metal aprovechable Por ejemplo la
bauxita que se extrae del aluminio
Metales Elementos quiacutemicos con propiedades fiacutesicas caracteriacutesticas que los diferencian de
los no metales Poseen alta conductividad teacutermica y
eleacutectrica brillo maleabilidad y ductibilidad
Metalurgia La ciencia y la tecnologiacutea de la separacioacuten de los metales a partir de sus menas
y de las aleaciones que se forman
Mezcla Combinacioacuten de dos o maacutes sustancias en las que cada una conserva su
identidad
Mineral Sustancia de origen natural con una composicioacuten quiacutemica definida
Mol cantidad de sustancia que contiene 602 x 10 23 entidades elementales
(aacutetomos moleacuteculas u otras partiacuteculas)
Moleacutecula Agregado de por lo menos dos aacutetomos con una distribucioacuten definida que se
mantienen unidos por fuerzas especiales
No metal Elementos que por lo general son malos conductores del calor y electricidad
Nuacutecleo Corazoacuten de un aacutetomo
Nuacutemero atoacutemico (z) Nuacutemero de protones en un aacutetomo
Nuacutemero de oxidacioacuten Nuacutemero de cargas que tendriacutea un aacutetomo en una
moleacutecula si los electrones fueran transferidos completamente en la direccioacuten indicada
por la diferencia de electronegatividad
Onda Perturbacioacuten vibratoria mediante la cual se trasmite energiacutea Paramagneacutetico Que lo
atrae un imaacuten Una sustancia paramagneacutetica contiene uno o maacutes electrones desapareados
Peso Fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto
pH Logaritmo negativo de la concentracioacuten de protones
Poliacutemero Compuesto que se distingue por su alta masa molar la cual puede llegar a miles
o millones de gramos y estar formada por muchas unidades que se repiten
Precipitado Soacutelido insoluble que se separa por disolucioacuten
Presioacuten Fuerza aplicada por unidad de aacuterea
Propiedad fiacutesica Cualquier propiedad de una sustancia que se puede observar sin
transformarla en otra
Propiedad quiacutemica Cualquier propiedad de una sustancia que no puede estudiarse sin la
conversioacuten de dicha sustancia en otra
Protoacuten Partiacutecula subatoacutemica que tiene una carga eleacutectrica positiva unitaria La masa de un
protoacuten es aproximadamente 1840 veces la de un electroacuten
Quiacutemica Estudio de la materia y sus cambios
Radiacioacuten Emisioacuten y transmisioacuten de energiacutea a traveacutes del espacio en forma de ondas yo
partiacuteculas
Radiactividad Ruptura espontaacutenea de un aacutetomo emitiendo partiacuteculas yo radiacioacuten
Reaccioacuten quiacutemica Proceso durante el cual una sustancia (o sustancias)
cambian para formar una o maacutes sustancias nuevas
Reaccioacuten redox Reaccioacuten en la que hay transferencia de electrones o cambio en los
nuacutemeros de oxidacioacuten de las sustancias que forman parte de ella
Sal Compuesto ioacutenico formado por un catioacuten diferente al H+ y un anioacuten diferente al OH-
o O2-
Semiconductores Elementos que normalmente no conducen electricidad pero a los que
se les puede aumentar su conductividad elevando su
temperatura o adicionaacutendoles ciertas impurezas
Sistema Parte especiacutefica del universo bajo estudio
Soluto Sustancia presente en menor cantidad en una disolucioacuten
Sustancia Forma de materia que tiene una composicioacuten definida o constante (nuacutemero
y clase de unidades baacutesicas presentes) y propiedades que la diferencian
Tensioacuten superficial Cantidad de energiacutea que se requiere para extender o aumentar la
superficie de un liacutequido por unidad de aacuterea
Vidrio Producto oacuteptimamente transparente obtenido de la fusioacuten de
materiales inorgaacutenicos que se han enfriado a un estado riacutegido sin cristalizar
Viscosidad Medida de la resistencia de un liacutequido a fluir
Definiciones obtenidas de
AacuteGUILA Eugenia et al Ciencias Quiacutemicas I Educacioacuten Quiacutemica Editorial
Santillana 1994
CHANG R Quiacutemica Editorial McGraw-Hill 1999 Meacutexico
Disoluciones
El teacutermino disoluciones sugiere que en una mezcla debe existir una sustancia que se disuelva y otra que
disuelva a la anterior La sustancia que se disuelve se conoce con el nombre de soluto mientras la que disuelve al soluto es denominada solvente o disolvente Lo maacutes importante es que para que la mezcla sea una solucioacuten debe ser homogeacutenea es decir la composicioacuten debe ser igual en cada una de sus partes
Las soluciones pueden estar en los tres estados de la materia
Soacutelidas donde un ejemplo son las aleaciones
Liacutequidas en este caso el solvente debe ser liacutequido pero el soluto puede estar en cualquiera de los tres estados En el agua de mar el soluto (cloruro de sodio) estaacute en el estado soacutelido en el caso de un licor el soluto (etanol) estaacute en el estado liacutequido y finalmente en la soda el soluto estaacute en estado gaseoso (anhiacutedrido carboacutenico)
Gaseosas soluto y solvente son gases por ejemplo el aire cordillerano
Seguacuten cuaacutel sea la composicioacuten de la solucioacuten se podraacute distinguir una solucioacuten concentrada (que contiene mucho soluto formando parte de la solucioacuten) de una solucioacuten diluida (que contiene poco soluto en solucioacuten) Estos teacuterminos son cualitativos y en quiacutemica es necesario que se conozcan exactamente las cantidades que existen en la mezcla es decir una magnitud cuantitativa
Algunas magnitudes cuantitativas que sirven para calcular la composicioacuten de una solucioacuten son las siguientes
- El mol
Un mol es una unidad y equivale a 602 x 1023 entidades elementales que pueden ser aacutetomos moleacuteculas u otras partiacuteculas Este nuacutemero se denomina nuacutemero de Avogadro
Asiacute por ejemplo Un mol de aacutetomos de N contiene 602 x 1023 aacutetomos de nitroacutegeno Un mol de moleacuteculas de H2O contiene 602 x 1023 moleacuteculas de agua
Para calcular los moles se usa la siguiente foacutermula
Mol = masa (g) o n = m Masa molar mm
- Masa atoacutemica (ma)
Corresponde a la masa de 1 mol de aacutetomos de un elemento o de 602 x 1023 aacutetomos de un elemento medidas en gramos Ejemplo
La masa atoacutemica del H es 1008 gmol esto significa que la masa de 1 mol de aacutetomos de H contiene 602 x 1023 aacutetomos de H y su masa es de 1008 g
Las masas atoacutemicas en general aparecen en las tablas perioacutedicas con el inadecuado nombre de peso atoacutemico
- Masa molar (mm)
La masa molar corresponde a la masa de 1 mol de moleacuteculas o de 602 x 1023 moleacuteculas medidas en gramos La masa molar o molecular o peso molecular de un compuesto se obtiene sumando ponderadamente
las masas atoacutemicas de los elementos que conforman el compuesto Por ejemplo calcular la masa molar del H2O (masa atoacutemica H = 1 gmol O = 16 gmol)
mmH2O = 2 x ma (H) + 1x ma (O)
= 2 x 1 + 1 x16
= 2 + 16 mmH2O = 18 gmol
Por lo tanto la masa de 1 mol de H2O o de 602 x 1023 moleacuteculas de H2O es de 18 g
Para expresar la composicioacuten de la solucioacuten se utilizan unidades como porcentaje en masa (mm) porcentaje masa ndash volumen ( mv) porcentaje Volumen ndash volumen ( vv) molalidad (m) y molaridad (M)
Porcentaje en masa (mm) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto disuelto y la masa
de la disolucioacuten expresada en gramos mm = Masa de soluto times 100 Masa de la solucioacuten
Porcentaje en volumen (vv) Indica la relacioacuten porcentual del volumen del soluto disuelto respecto al
volumen de la disolucioacuten expresadas ambas en mililitros vv = Volumen de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten Porcentaje masa en volumen (mv) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto (en
gramos) y el volumen de la disolucioacuten (mililitros) mv = masa de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten
Molalidad (m) La molalidad se define como el nuacutemero de moles de soluto por cada Kilogramo de solvente La foacutermula general es
m = moles de soluto Kg Solvente
Molaridad (M) La molaridad se define como el nuacutemero de moles de soluto que se encuentra disueltos en un
litro de solucioacuten La foacutermula general es
Molaridad = moles de soluto o M = n Litro de solucioacuten V
Una propiedad intensiva importante de las sustancias es la densidad que se define como la cantidad de
masa en una unidad de volumen por lo que permite conocer la masa de un volumen determinado de sustancia y viceversa La formula general es
d = masa (g) Volumen (ml)
Se debe recordar que para expresar la cantidad de una sustancia quiacutemica se utiliza la unidad moles y que cada sustancia tiene una masa molar que expresa la masa de un mol en gramos
Teniendo presente estos conceptos es posible resolver los diferentes problemas de disoluciones Para ello se recomienda seguir la siguiente secuencia de pasos
1 Saber exactamente cuaacutel es el problema es decir conocer lo que se desea calcular 2 Analizar cada uno de los datos para asiacute saber con queacute antecedentes se cuenta para llegar a la
solucioacuten del problema 3 Realizar cada uno de los pasos que sean necesario para la solucioacuten del problema
Ejemplo Calculemos la molaridad del cloro domeacutestico si eacuteste contiene 149 g de hipoclorito de sodio (NaClO) por cada 1000 ml (1L) de disolucioacuten (Masa atoacutemica de Na=23 Cl=355 O=16)
Primero calculamos la masa molar del soluto
mm NaClO = 23x1 + 355 x 1 + 16 x 1 = 745 gmol
Segundo calculamos el nuacutemero de moles del soluto (n)
n = m mm
n = 149 g = 02 moles 745 gmol
Tercero calculamos la molaridad (M) seguacuten
Molaridad = n V
M = 02 mol = 02 mol L o 02 M (leacutease 02 molar) 1 L
Solubilidad
La solubilidad corresponde a la cantidad maacutexima de soluto que a una temperatura dada se disuelve en una determinada cantidad de solvente
Tabla de solubilidades de algunos soacutelidos en H2O a 20ordmC
KNO3 316 gl
NaCl 360 gl
Urea 1000 gl
CuSO4 207 gl
PbCl2 99 gl
La tabla nos presenta diferentes solubilidades de soluto en H2O asiacute por ejemplo si observamos el valor de la solubilidad de la urea significa que podemos disolver 1000 g de este soluto en 1 L de H2O a 20ordmC obtendremos asiacute una solucioacuten saturada esto quiere decir que la solucioacuten no puede aceptar maacutes soluto a esa temperatura si se agrega una cantidad mayor de soluto esta no se disolveraacute y nos quedaraacute una solucioacuten sobresaturada
En general una solucioacuten sobresaturada es aquella que contiene maacutes soluto que su solubilidad y una solucioacuten insaturada es aquella que contiene menos soluto que su solubilidad
Factores que afectan la solubilidad
- Naturaleza del soluto y solvente
El estudio de pares de sustancias que se mezclan y otras no han conducido a una importante generalizacioacuten sustancias con similares fuerzas de atraccioacuten entre partiacuteculas tienden a ser solubles entre ellas es decir las sustancias polares son solubles en solventes polares mientras que los solutos no polares son solubles en solventes no polares
- Temperatura
La temperatura es uno de los factores maacutes importantes que afectan la solubilidad en la mayoriacutea de los compuestos En general la adicioacuten de calor causa un aumento de la solubilidad en solutos que sean soacutelidos y liacutequidos mientras que en gases la solubilidad disminuye
- Presioacuten
Solo si el soluto es gas un aumento de presioacuten lleva a un aumento de la solubilidad de los gases en los liacutequidos Existe una relacioacuten de proporcionalidad directa entre la solubilidad de un gas y la presioacuten aplicada
El efecto de la presioacuten sobre la solubilidad es utilizado en la preparacioacuten de bebidas gaseosas Todas ellas embotelladas bajo una presioacuten de CO2 ligeramente superior a una atmoacutesfera Cuando las botellas son abiertas la presioacuten del CO2 sobre la solucioacuten disminuye y el gas burbujea fuera de la solucioacuten
Propiedades de las disoluciones
1 Propiedades coligativas de las disoluciones 2 Propiedades aacutecido-base de las soluciones
Propiedades coligativas de las disoluciones
El cambio de los puntos de congelacioacuten y de ebullicioacuten que experimenta un solvente cuando se agrega un soluto corresponde a propiedades que dependen de la cantidad de moleacuteculas de soluto agregado (composicioacuten de la solucioacuten) pero no del tipo o identidad del soluto Estas propiedades son las que se conocen como propiedades coligativas Otra propiedad coligativa es la presioacuten osmoacutetica
Las unidades maacutes adecuadas para expresar la concentracioacuten de la solucioacuten y que permiten explicar las propiedades coligativas son la molalidad m (que expresa los moles de soluto que se encuentran disueltos por cada kilogramo de solvente) y las fracciones molares que expresan la fraccioacuten de moles de soluto que hay en el total de moles que componen la solucioacuten
Elevacioacuten del punto de ebullicioacuten
El punto de ebullicioacuten se define como la temperatura a la cual la presioacuten de vapor de un liacutequido es igual a la presioacuten atmosfeacuterica
Cuando un solvente se mezcla homogeacuteneamente con un soluto no volaacutetil se observa un incremento de su punto de ebullicioacuten
Este incremento se puede explicar si consideramos que se aumentan las atracciones intermoleculares lo que se traduce en una disminucioacuten de la presioacuten de vapor por lo tanto se requiere aumentar maacutes la temperatura para lograr igualar la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con la presioacuten atmosfeacuterica
Existe una proporcionalidad directa entre el incremento del punto de ebullicioacuten y la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce con el nombre de ldquoconstante de ascenso ebulloscoacutepicordquo y es dependiente del solvente que se esteacute utilizando Matemaacuteticamente se expresa por
∆ Teb = Keb m
Keb= Constante ebulloscoacutepica m = molalidad
Disminucioacuten del punto de congelacioacuten
El punto de congelacioacuten de una solucioacuten es menor que el punto de congelacioacuten del solvente puro y la variacioacuten de este punto es directamente proporcional con la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce como constante de descenso crioscoacutepico
∆ Tc = Kc m
Kc= Constante crioscoacutepica m = molalidad
Presioacuten osmoacutetica
La osmosis es el movimiento de un solvente a traveacutes de una membrana semipermeable Este movimiento ocurre desde una regioacuten de menor concentracioacuten a una regioacuten de mayor concentracioacuten de soluto El paso del disolvente continuacutea hasta que ambas disoluciones alcanzan la misma concentracioacuten Cuando en uno de los lados de la membrana semipermeable el volumen de la disolucioacuten aumenta esta columna ejerce una presioacuten sobre la membrana semipermeable denominada presioacuten osmoacutetica que se define como la presioacuten que hay que aplicar a la solucioacuten para detener la osmosis en ese momento se establece un equilibrio entre el paso del disolvente desde la disolucioacuten mas diluida hacia la disolucioacuten maacutes concentrada y viceversa
La presioacuten osmoacutetica (Π) es directamente proporcional a la concentracioacuten de la disolucioacuten
Π =MRT
Π = Presioacuten osmoacutetica (atm) M = Molaridad de la solucioacuten (mol l) R =Constante de los gases =0082 atm l mol K T =Temperatura (K)
Propiedades aacutecido-base de las disoluciones
Seguacuten su comportamiento quiacutemico las sustancias pueden ser clasificadas como aacutecidos y bases Para explicar este comportamiento se han elaborado varias teoriacuteas dentro de las cuales cabe destacar
Teoriacutea de Arrhenius que indica que en solucioacuten acuosa seraacuten aacutecidos aquellas sustancias que al disociarse dejan libres iones hidroacutegeno H
+ mientras que seraacuten bases aquellas que dejan libres
iones hidroxilos OH-
Teoriacutea de Lowry-Broumlnsted quienes plantean que seraacuten aacutecidos las sustancias que son capaces de ceder H
+ mientras que las bases aceptaraacuten los H
+ con lo que se genera un sistema donor-aceptor
de H+ acute
Es importante que sepamos que entre un aacutecido y una base se produce una reaccioacuten que se conoce como reaccioacuten de neutralizacioacuten seguacuten Arrhenius y tal como su nombre lo sentildeala se produce una neutralizacioacuten de los iones hidroacutegeno con los iones hidroxilos que hay en la solucioacuten formando agua y sal
La concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno en la solucioacuten seraacute un iacutendice de la acidez de la solucioacuten la que puede ser expresada como pH
El pH corresponde a pH = - log [H+]
[H+] = Concentracioacuten molar de H
+
Ejemplo En una solucioacuten se tiene una concentracioacuten de protones H
+ igual a 10-3 M Calcular el pH de la solucioacuten
R pH = - log 10-3
pH = - -3 log 10 y log 10 = 1
pH = 3 1 pH = 3
Resentildea histoacuterica de los compuestos orgaacutenicos
El teacutermino orgaacutenico sugiere que esta rama de la quiacutemica estaacute relacionada con los organismos o cosas vivas En un principio la quiacutemica orgaacutenica se relacionaba uacutenicamente con las sustancias que se obteniacutean a partir de la materia viva Una gran motivacioacuten del estudio de los compuestos orgaacutenicos se encuentra en su aplicacioacuten en el aacuterea de la medicina lo que llevaba a los cientiacuteficos a estudiar meacutetodos de extraccioacuten obtencioacuten purificacioacuten y anaacutelisis de dichos compuestos
Los compuestos orgaacutenicos estaacuten constituidos por los elementos carbono hidroacutegeno comuacutenmente oxiacutegeno y nitroacutegeno y en algunos casos por azufre foacutesforo y haloacutegenos Por ser el carbono un elemento imprescindible en los compuestos orgaacutenicos a la quiacutemica de estos compuestos se le llamoacute quiacutemica del carbono
Originalmente se pensaba que no existiacutea relacioacuten entre la quiacutemica orgaacutenica y la inorgaacutenica pero fue Friedrich Wocirchler en 1828 quien accidentalmente preparoacute urea (compuesto orgaacutenico presente en la orina) a partir de una sustancia inorgaacutenica cianato de amonio
Reconocimiento y propiedades de los compuestos orgaacutenicos
La presencia de carbono en un compuesto es casi determinante del caraacutecter orgaacutenico de la materia y su presencia se puede comprobar mediante la propiedad que tienen las sustancias orgaacutenicas de reaccionar con el oxiacutegeno en la llamada reaccioacuten de combustioacuten
Combustioacuten de materia orgaacutenica
El carboacuten el petroacuteleo y el gas natural se conocen como combustibles foacutesiles y todos ellos se han formado a lo largo de millones de antildeos por la descomposicioacuten de plantas y animales
La combustioacuten es la reaccioacuten quiacutemica entre un combustible y un comburente O2 originando como productos una mezcla de monoacutexido de carbono y anhiacutedrido carboacutenico Cuando hay suficiente oxiacutegeno se produce la combustioacuten completa que lleva a la formacioacuten de anhiacutedrido carboacutenico en cambio cuando es poca la cantidad de oxiacutegeno se forma monoacutexido de carbono y la combustioacuten es incompleta Toda reaccioacuten de combustioacuten es exergoacutenica con energiacutea de activacioacuten esto quiere decir que se requiere de un aporte energeacutetico para iniciar la reaccioacuten pero el balance neto de energiacutea implica una liberacioacuten de ella
La reaccioacuten de combustioacuten del metano es la siguiente
CH4 + 2 O2 --------gt CO2 + 2 H2O
Se puede reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico por sus propiedades como su reaccioacuten con el agua de cal (solucioacuten acuosa de hidroacutexido de calcio)
Ca(OH) 2 + CO2 -------gt CaCO3 + H2O
La formacioacuten de carbonato de calcio CaCO3 soacutelido de color blanco es una prueba de la existencia del anhiacutedrido carboacutenico Otra forma de reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico como un producto de la combustioacuten es mediante la demostracioacuten experimental de sus propiedades como aacutecido vira el papel tornasol azul a rojo decolora una solucioacuten baacutesica que estaacute mezclada con fenolftaleiacutena produce la neutralizacioacuten de la base con el anhiacutedrido carboacutenico
El carbono
El carbono elemento de siacutembolo C y de nuacutemero atoacutemico 6 posee en su nuacutecleo 6 protones y 6 neutrones Sus 6 electrones se encuentran en los dos primeros niveles de energiacutea La configuracioacuten electroacutenica de este elemento es 1s
2 2s
2 2px
1 2py
1 tiene cuatro electrones de valencia (4 electrones en el segundo nivel el nivel
maacutes externo) lo que es responsable de la tetravalencia del carbono es decir de su facilidad para que cada aacutetomo de carbono forme cuatro enlaces
Los aacutetomos de carbono son uacutenicos por su capacidad para enlazarse unos con otros con tal fuerza que pueden formar cadenas muy largas Este proceso de formacioacuten de cadenas se llama concatenacioacuten Ninguacuten otro elemento puede formar cadenas tan bien como lo hace el carbono
Los hidrocarburos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno sus enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes muy poco polares debido a que la diferencia de electronegatividad entre ellos es 04 por lo que se produce una comparticioacuten de los pares electroacutenicos de enlace El enlace entre dos aacutetomos de carbono es covalente apolar dado que la diferencia de electronegatividad es 0
Clasificacioacuten de los compuestos orgaacutenicos
Existen varias clasificaciones para los hidrocarburos
1 Hidrocarburos alifaacuteticos son los que no contienen el grupo benceacutenico y seraacuten Hidrocarburos aromaacuteticos los que poseen uno o maacutes anillos benceacutenicos
2 Hidrocarburos aciacuteclicos son hidrocarburos de cadena abierta que puede ser ramificada o no y seraacuten Hidrocarburos ciacuteclicos aquellos hidrocarburos que posean ciclos en su estructura
3 Hidrocarburos saturados son aquellos en que los enlaces carbono-carbono son simples en cambio seraacuten Hidrocarburos insaturados aquellos que posean enlaces dobles o triples entre los aacutetomos de carbono
Cabe destacar como hidrocarburos maacutes simples los alcanos alquenos y alquinos
Alcanos cada aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces y cada aacutetomo de hidroacutegeno uno por tanto el alcano
maacutes simple es el metano de foacutermula CH4
Estructura de Lewis del metano
Estructura espacial de la moleacutecula de metano
Nombre de algunos alcanos
La distribucioacuten espacial de los aacutetomos de hidroacutegeno que estaacuten unidos covalentemente al carbono es de acuerdo a la figura de un tetraedro regular por lo que el aacutengulo de enlace hidroacutegeno-carbono-hidroacutegeno es 1095deg aseguraacutendose de esta manera que los aacutetomos de hidroacutegeno quedaraacuten lo maacutes separados posible unos de otros La moleacutecula de metano es simeacutetrica Los aacutetomos de carbono tienen una hibridacioacuten ldquosp
3rdquo
Un radical alquiacutelico tiene un aacutetomo de hidroacutegeno menos que el alcano del cual proviene y para determinar su nombre se cambia la terminacioacuten ldquoanordquo por ldquoilrdquo o ldquoilordquo
Grupos alquinos maacutes comunes
Alcano Nombre Grupo Alquilo
Nombre
CH4
Metano CH3- Metil (o)
CH3 - CH3
Etano CH3 - CH2- Etil (o)
CH3-CH2-CH3
Propano CH3-CH2-CH2-
CH3-CH - CH3
Propil (o)
Isopropil (o)
CH3-CH2-CH2-CH3 Butano CH3-CH2-CH2-CH2- CH3-CH-CH2-CH3
CH3 - C - CH3
CH3
CH3
CH3 - CH - CH2 -
Butil (o) sec-butil
Terbutil
isobutil
Todos los alcanos tienen como foacutermula global CnH2n+2 Para determinar el nombre de los alcanos se debe tener presente las siguientes reglas
1 Identificar la cadena carbonada maacutes larga 2 Numerar los aacutetomos de carbono asignando a las ramificaciones la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones de acuerdo a orden alfabeacutetico Cuando hay varias ramificaciones iguales
se utilizan los prefijos di(2) tri(3) tetra(4) etc Indicar el nuacutemero del aacutetomo de carbono de la cadena fundamental donde estaacute la ramificacioacuten
4 Sentildealar el nombre del alcano de la cadena fundamental Recuerda que el nuacutemero de aacutetomos de carbono se indica con un prefijo met(1) et(2) prop(3) but(4) para el resto se utilizan los prefijos griegos
5 Separar los nuacutemeros entre siacute por comas y los nuacutemeros de las palabras por un guioacuten
Ejemplos
Enlaces sigma y pi
Cuando se forma un enlace los aacutetomos se aproximan de tal manera que sus orbitales atoacutemicos se traslapan para formar el enlace
El enlace es ldquosigmardquo cuando en el traslape de los orbitales sigue una liacutenea imaginaria entre los nuacutecleos de
los aacutetomos
En cambio el enlace es ldquopirdquo cuando el traslape de las nubes electroacutenicas ocurre sobre y bajo la liacutenea de los nuacutecleos
El orbital hiacutebrido ldquosp3rdquo se forma con la participacioacuten de un orbital ldquosrdquo y de tres orbitales ldquoprdquo Cada uno de estos
orbitales hiacutebridos se dirige hacia los veacutertices de un tetraedro regular
La figura muestra el orbital sp3 y la orientacioacuten espacial del carbono en los alcanos
En el caso del metano hidrocarburo representante de los alcanos el orbital hibrido ldquosp3rdquo del carbono se
traslapa con el orbital ldquosrdquo del hidroacutegeno Cuando es posible unir los centros de los nuacutecleos de los aacutetomos enlazados mediante una liacutenea recta imaginaria se dice que el enlace es sigma σ
Alquenos son hidrocarburos de foacutermula global CnH2n y su caracteriacutestica fundamental es que poseen un
doble enlace entre dos aacutetomos de carbono
Cuando hay un doble enlace en un compuesto uno de los enlaces es sigma (σ) y el otro es pi (π)
En el caso del eteno (C2H4) se produce un traslape de las nubes electroacutenicas de los orbitales hiacutebridos ldquosp2rdquo
formaacutendose un enlace sigma Cuando se traslapan los orbitales ldquoprdquo no hibridados de cada aacutetomo de carbono se forma el enlace pi
El alqueno maacutes simple estaacute constituido por dos aacutetomos de carbono y cuatro aacutetomos de hidroacutegeno por lo que su foacutermula es C2H4 A cada aacutetomo de carbono estaacuten unidos dos aacutetomos de hidroacutegeno y entre ellos hay un doble enlace Los aacutetomos de carbono que poseen el doble enlace tienen hibridacioacuten ldquosp
2rdquo y el aacutengulo de
enlace H-C-H es de 120ordm
Estructura de Lewis del eteno o etileno
Estructura espacial del eteno
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
Bibliografiacutea
QuimCom Quiacutemica en la comunidad en su 2ordf edicioacuten en espantildeol (Addison Wesley 1998) Hay descritos
variados experimentos y se formulan muchas preguntas interesantes que deberaacutes responder a traveacutes de la
reflexioacuten y experimentacioacuten
Hill JW y Kolb DK Quiacutemica para el nuevo milenio 8a Edicioacuten Editorial Prentice Hall Pearson 2000
Es un libro escrito en estilo claro y ameno que posee buenas ilustraciones
Brown Le May y Bursten Quiacutemica La ciencia central Editorial Pearson- Prentice Hill Es un texto con
muchas imaacutegenes que trae un completo glosario y un CD como complemento
Raymond Chang Quiacutemica Editorial McGraw-Hill Es un texto que tiene todos los temas importantes y
fundamentales de la quiacutemica y ademaacutes posee capiacutetulos especiales relativos al agua el aire y la contaminacioacuten
Las uacuteltimas ediciones traen un CD para complementar las actividades propuestas en el texto
Tarbuck Edward y Lutgens Frederick Ciencias de la Tierra una introduccioacuten a la geologiacutea fiacutesica de la
Editorial Prentice Hill que tiene un tratamiento muy serio y completo acerca del suelo volcanes minerales
la Tierra etc Estaacute acompantildeado de un CD que contiene muchas imaacutegenes muy bien logradas
Bailey Philip y Bailey Christina Quiacutemica Orgaacutenica de la Editorial Pearson Education que en un lenguaje
faacutecil y claro expone la nomenclatura reacciones conceptos apoyados por figuras de moleacuteculas orgaacutenicas
que respetan la esteroquiacutemica
Chadwick Isabel et al Quiacutemica 1ordm Medio Editorial Mare Nostrum
Toro A y Gutieacuterrez S Quiacutemica 1ordm Medio Editorial Zig-Zag 2005 Es un libro completo y con gran
cantidad de ilustraciones
Izamit T Miranda M y Martiacutenez J C Quiacutemica 1ordm Medio Editorial Arrayaacuten Consta del texto para el
alumno y ademaacutes un texto para el profesor (Propuesta Didaacutectica) que presenta sugerencias pedagoacutegicas y
ejemplos de actividades experimentales
Guzmaacuten J Manual de preparacioacuten PSU Ciencias Moacutedulo comuacuten obligatorio de Quiacutemica Ediciones
Universidad Catoacutelica de Chile 2005 Posee varios ejercicios interesantes de la PSU ademaacutes de una clara y
concisa explicacioacuten de la materia
Aacuteguila Eugenia et al Ciencias Quiacutemicas I Editorial Santillana 1994
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Glosario
Aacutecido Sustancia que libera iones hidroacutegeno (H+) cuando se disuelve en agua Es capaz de
donar un protoacuten y puede aceptar un par de electrones Adhesioacuten Atraccioacuten entre moleacuteculas
diferentes
Afinidad electroacutenica Cambio de energiacutea que se produce cuando un aacutetomo en estado
gaseoso acepta un electroacuten para formar un anioacuten
Agente oxidante Sustancia que puede aceptar electrones de otra sustancia o aumentar
el nuacutemero de oxidacioacuten de otras sustancias
Agente reductor Sustancia que puede donar electrones a otra sustancia o disminuir los
nuacutemero de oxidacioacuten de esta
Alcohol Compuesto orgaacutenico que contiene el hidroxilo -OH
Aleacioacuten Disolucioacuten soacutelida compuesta por 2 o maacutes metales o por un metal o metales y
uno o maacutes no metales
Aacutetomo Unidad fundamental de un elemento que puede intervenir en una combinacioacuten
quiacutemica
Base Sustancia que libera iones hidroacutexido (OH-) cuando se libera en agua Es capaz de
aceptar un protoacuten y donar un par de electrones
Calor Transferencia de energiacutea entre dos cuerpos que estaacuten a diferente
temperatura
Cero absoluto En teoriacutea la miacutenima temperatura que se puede alcanzar
(-273ordmC)
Cineacutetica quiacutemica Aacuterea de la quiacutemica relacionada con la velocidad o rapidez a la cual se
llevan a cabo las reacciones
Combustible foacutesil Sustancia de origen orgaacutenico que al quemarse produce energiacutea en
forma de luz y calor
Condensacioacuten Fenoacutemeno en el que se pasa del estado gaseoso al estado liacutequido
Corrosioacuten Deterioro de los metales por un proceso electroquiacutemico
Derivados del petroacuteleo Productos que se obtienen de la destilacioacuten fraccionada del
petroacuteleo Por ejemplo los combustibles la bencina y el queroseno
Desecho Cualquier producto desagradable o toacutexico que se destina al abandono o se arroja
al medio ambiente
Desertificacioacuten Empobrecimiento de los ecosistemas por el efecto combinado del
impacto de las actividades del hombre la erosioacuten y la sequiacutea
Ductibilidad Propiedad de las sustancias que se pueden estirar Se aplica a los metales que
pueden moldearse en alambre fino como el cobre Electronegatividad Capacidad de un
aacutetomo para atraer electrones hacia eacutel en un enlace quiacutemico
Erosioacuten Degradacioacuten o deformacioacuten gradual de la superficie terrestre causada por agentes
fiacutesicos como el agua y los vientos y por agentes quiacutemicos como la lluvia aacutecida
Evaporacioacuten Proceso en el que un liacutequido se transforma en gas tambieacuten se le denomina
vaporizacioacuten
Fertilizantes Sustancias orgaacutenicas o inorgaacutenicas que se antildeaden a los suelos agriacutecolas para
preservar la productividad de estos
Fuerzas intermoleculares Fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas Fuerzas
intramoleculares Fuerzas que mantienen unidos a los aacutetomos en una moleacutecula
Geosfera Parte soacutelida de la Tierra Su capa exterior o litoacutesfera constituye la corteza
terrestre
Hidrocarburos Compuestos orgaacutenicos formados uacutenicamente por aacutetomos
de carbono (C) e hidroacutegeno (H)
Humus Material de color oscuro que se va formando en el suelo como producto de la
descomposicioacuten gradual de la materia orgaacutenica proveniente de plantas y animales
Ioacuten Partiacutecula cargada que se forma cuando un aacutetomo o un grupo de aacutetomos neutros ganan
o pierden uno o maacutes electrones
Ley Enunciado conciso verbal o matemaacutetico de una relacioacuten entre fenoacutemenos que es
siempre igual en las mismas condiciones
Ligante Moleacutecula o ioacuten que estaacute unido al ioacuten metaacutelico de un ioacuten complejo
Masa Medida de la cantidad de materia que contiene un objeto Maleabilidad Propiedad
de las sustancias que se pueden moldear de diferentes formas Muchos metales como el
aluminio pueden extenderse en laacuteminas finas
Mena Mineral del cual puede extraerse un metal aprovechable Por ejemplo la
bauxita que se extrae del aluminio
Metales Elementos quiacutemicos con propiedades fiacutesicas caracteriacutesticas que los diferencian de
los no metales Poseen alta conductividad teacutermica y
eleacutectrica brillo maleabilidad y ductibilidad
Metalurgia La ciencia y la tecnologiacutea de la separacioacuten de los metales a partir de sus menas
y de las aleaciones que se forman
Mezcla Combinacioacuten de dos o maacutes sustancias en las que cada una conserva su
identidad
Mineral Sustancia de origen natural con una composicioacuten quiacutemica definida
Mol cantidad de sustancia que contiene 602 x 10 23 entidades elementales
(aacutetomos moleacuteculas u otras partiacuteculas)
Moleacutecula Agregado de por lo menos dos aacutetomos con una distribucioacuten definida que se
mantienen unidos por fuerzas especiales
No metal Elementos que por lo general son malos conductores del calor y electricidad
Nuacutecleo Corazoacuten de un aacutetomo
Nuacutemero atoacutemico (z) Nuacutemero de protones en un aacutetomo
Nuacutemero de oxidacioacuten Nuacutemero de cargas que tendriacutea un aacutetomo en una
moleacutecula si los electrones fueran transferidos completamente en la direccioacuten indicada
por la diferencia de electronegatividad
Onda Perturbacioacuten vibratoria mediante la cual se trasmite energiacutea Paramagneacutetico Que lo
atrae un imaacuten Una sustancia paramagneacutetica contiene uno o maacutes electrones desapareados
Peso Fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto
pH Logaritmo negativo de la concentracioacuten de protones
Poliacutemero Compuesto que se distingue por su alta masa molar la cual puede llegar a miles
o millones de gramos y estar formada por muchas unidades que se repiten
Precipitado Soacutelido insoluble que se separa por disolucioacuten
Presioacuten Fuerza aplicada por unidad de aacuterea
Propiedad fiacutesica Cualquier propiedad de una sustancia que se puede observar sin
transformarla en otra
Propiedad quiacutemica Cualquier propiedad de una sustancia que no puede estudiarse sin la
conversioacuten de dicha sustancia en otra
Protoacuten Partiacutecula subatoacutemica que tiene una carga eleacutectrica positiva unitaria La masa de un
protoacuten es aproximadamente 1840 veces la de un electroacuten
Quiacutemica Estudio de la materia y sus cambios
Radiacioacuten Emisioacuten y transmisioacuten de energiacutea a traveacutes del espacio en forma de ondas yo
partiacuteculas
Radiactividad Ruptura espontaacutenea de un aacutetomo emitiendo partiacuteculas yo radiacioacuten
Reaccioacuten quiacutemica Proceso durante el cual una sustancia (o sustancias)
cambian para formar una o maacutes sustancias nuevas
Reaccioacuten redox Reaccioacuten en la que hay transferencia de electrones o cambio en los
nuacutemeros de oxidacioacuten de las sustancias que forman parte de ella
Sal Compuesto ioacutenico formado por un catioacuten diferente al H+ y un anioacuten diferente al OH-
o O2-
Semiconductores Elementos que normalmente no conducen electricidad pero a los que
se les puede aumentar su conductividad elevando su
temperatura o adicionaacutendoles ciertas impurezas
Sistema Parte especiacutefica del universo bajo estudio
Soluto Sustancia presente en menor cantidad en una disolucioacuten
Sustancia Forma de materia que tiene una composicioacuten definida o constante (nuacutemero
y clase de unidades baacutesicas presentes) y propiedades que la diferencian
Tensioacuten superficial Cantidad de energiacutea que se requiere para extender o aumentar la
superficie de un liacutequido por unidad de aacuterea
Vidrio Producto oacuteptimamente transparente obtenido de la fusioacuten de
materiales inorgaacutenicos que se han enfriado a un estado riacutegido sin cristalizar
Viscosidad Medida de la resistencia de un liacutequido a fluir
Definiciones obtenidas de
AacuteGUILA Eugenia et al Ciencias Quiacutemicas I Educacioacuten Quiacutemica Editorial
Santillana 1994
CHANG R Quiacutemica Editorial McGraw-Hill 1999 Meacutexico
Disoluciones
El teacutermino disoluciones sugiere que en una mezcla debe existir una sustancia que se disuelva y otra que
disuelva a la anterior La sustancia que se disuelve se conoce con el nombre de soluto mientras la que disuelve al soluto es denominada solvente o disolvente Lo maacutes importante es que para que la mezcla sea una solucioacuten debe ser homogeacutenea es decir la composicioacuten debe ser igual en cada una de sus partes
Las soluciones pueden estar en los tres estados de la materia
Soacutelidas donde un ejemplo son las aleaciones
Liacutequidas en este caso el solvente debe ser liacutequido pero el soluto puede estar en cualquiera de los tres estados En el agua de mar el soluto (cloruro de sodio) estaacute en el estado soacutelido en el caso de un licor el soluto (etanol) estaacute en el estado liacutequido y finalmente en la soda el soluto estaacute en estado gaseoso (anhiacutedrido carboacutenico)
Gaseosas soluto y solvente son gases por ejemplo el aire cordillerano
Seguacuten cuaacutel sea la composicioacuten de la solucioacuten se podraacute distinguir una solucioacuten concentrada (que contiene mucho soluto formando parte de la solucioacuten) de una solucioacuten diluida (que contiene poco soluto en solucioacuten) Estos teacuterminos son cualitativos y en quiacutemica es necesario que se conozcan exactamente las cantidades que existen en la mezcla es decir una magnitud cuantitativa
Algunas magnitudes cuantitativas que sirven para calcular la composicioacuten de una solucioacuten son las siguientes
- El mol
Un mol es una unidad y equivale a 602 x 1023 entidades elementales que pueden ser aacutetomos moleacuteculas u otras partiacuteculas Este nuacutemero se denomina nuacutemero de Avogadro
Asiacute por ejemplo Un mol de aacutetomos de N contiene 602 x 1023 aacutetomos de nitroacutegeno Un mol de moleacuteculas de H2O contiene 602 x 1023 moleacuteculas de agua
Para calcular los moles se usa la siguiente foacutermula
Mol = masa (g) o n = m Masa molar mm
- Masa atoacutemica (ma)
Corresponde a la masa de 1 mol de aacutetomos de un elemento o de 602 x 1023 aacutetomos de un elemento medidas en gramos Ejemplo
La masa atoacutemica del H es 1008 gmol esto significa que la masa de 1 mol de aacutetomos de H contiene 602 x 1023 aacutetomos de H y su masa es de 1008 g
Las masas atoacutemicas en general aparecen en las tablas perioacutedicas con el inadecuado nombre de peso atoacutemico
- Masa molar (mm)
La masa molar corresponde a la masa de 1 mol de moleacuteculas o de 602 x 1023 moleacuteculas medidas en gramos La masa molar o molecular o peso molecular de un compuesto se obtiene sumando ponderadamente
las masas atoacutemicas de los elementos que conforman el compuesto Por ejemplo calcular la masa molar del H2O (masa atoacutemica H = 1 gmol O = 16 gmol)
mmH2O = 2 x ma (H) + 1x ma (O)
= 2 x 1 + 1 x16
= 2 + 16 mmH2O = 18 gmol
Por lo tanto la masa de 1 mol de H2O o de 602 x 1023 moleacuteculas de H2O es de 18 g
Para expresar la composicioacuten de la solucioacuten se utilizan unidades como porcentaje en masa (mm) porcentaje masa ndash volumen ( mv) porcentaje Volumen ndash volumen ( vv) molalidad (m) y molaridad (M)
Porcentaje en masa (mm) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto disuelto y la masa
de la disolucioacuten expresada en gramos mm = Masa de soluto times 100 Masa de la solucioacuten
Porcentaje en volumen (vv) Indica la relacioacuten porcentual del volumen del soluto disuelto respecto al
volumen de la disolucioacuten expresadas ambas en mililitros vv = Volumen de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten Porcentaje masa en volumen (mv) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto (en
gramos) y el volumen de la disolucioacuten (mililitros) mv = masa de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten
Molalidad (m) La molalidad se define como el nuacutemero de moles de soluto por cada Kilogramo de solvente La foacutermula general es
m = moles de soluto Kg Solvente
Molaridad (M) La molaridad se define como el nuacutemero de moles de soluto que se encuentra disueltos en un
litro de solucioacuten La foacutermula general es
Molaridad = moles de soluto o M = n Litro de solucioacuten V
Una propiedad intensiva importante de las sustancias es la densidad que se define como la cantidad de
masa en una unidad de volumen por lo que permite conocer la masa de un volumen determinado de sustancia y viceversa La formula general es
d = masa (g) Volumen (ml)
Se debe recordar que para expresar la cantidad de una sustancia quiacutemica se utiliza la unidad moles y que cada sustancia tiene una masa molar que expresa la masa de un mol en gramos
Teniendo presente estos conceptos es posible resolver los diferentes problemas de disoluciones Para ello se recomienda seguir la siguiente secuencia de pasos
1 Saber exactamente cuaacutel es el problema es decir conocer lo que se desea calcular 2 Analizar cada uno de los datos para asiacute saber con queacute antecedentes se cuenta para llegar a la
solucioacuten del problema 3 Realizar cada uno de los pasos que sean necesario para la solucioacuten del problema
Ejemplo Calculemos la molaridad del cloro domeacutestico si eacuteste contiene 149 g de hipoclorito de sodio (NaClO) por cada 1000 ml (1L) de disolucioacuten (Masa atoacutemica de Na=23 Cl=355 O=16)
Primero calculamos la masa molar del soluto
mm NaClO = 23x1 + 355 x 1 + 16 x 1 = 745 gmol
Segundo calculamos el nuacutemero de moles del soluto (n)
n = m mm
n = 149 g = 02 moles 745 gmol
Tercero calculamos la molaridad (M) seguacuten
Molaridad = n V
M = 02 mol = 02 mol L o 02 M (leacutease 02 molar) 1 L
Solubilidad
La solubilidad corresponde a la cantidad maacutexima de soluto que a una temperatura dada se disuelve en una determinada cantidad de solvente
Tabla de solubilidades de algunos soacutelidos en H2O a 20ordmC
KNO3 316 gl
NaCl 360 gl
Urea 1000 gl
CuSO4 207 gl
PbCl2 99 gl
La tabla nos presenta diferentes solubilidades de soluto en H2O asiacute por ejemplo si observamos el valor de la solubilidad de la urea significa que podemos disolver 1000 g de este soluto en 1 L de H2O a 20ordmC obtendremos asiacute una solucioacuten saturada esto quiere decir que la solucioacuten no puede aceptar maacutes soluto a esa temperatura si se agrega una cantidad mayor de soluto esta no se disolveraacute y nos quedaraacute una solucioacuten sobresaturada
En general una solucioacuten sobresaturada es aquella que contiene maacutes soluto que su solubilidad y una solucioacuten insaturada es aquella que contiene menos soluto que su solubilidad
Factores que afectan la solubilidad
- Naturaleza del soluto y solvente
El estudio de pares de sustancias que se mezclan y otras no han conducido a una importante generalizacioacuten sustancias con similares fuerzas de atraccioacuten entre partiacuteculas tienden a ser solubles entre ellas es decir las sustancias polares son solubles en solventes polares mientras que los solutos no polares son solubles en solventes no polares
- Temperatura
La temperatura es uno de los factores maacutes importantes que afectan la solubilidad en la mayoriacutea de los compuestos En general la adicioacuten de calor causa un aumento de la solubilidad en solutos que sean soacutelidos y liacutequidos mientras que en gases la solubilidad disminuye
- Presioacuten
Solo si el soluto es gas un aumento de presioacuten lleva a un aumento de la solubilidad de los gases en los liacutequidos Existe una relacioacuten de proporcionalidad directa entre la solubilidad de un gas y la presioacuten aplicada
El efecto de la presioacuten sobre la solubilidad es utilizado en la preparacioacuten de bebidas gaseosas Todas ellas embotelladas bajo una presioacuten de CO2 ligeramente superior a una atmoacutesfera Cuando las botellas son abiertas la presioacuten del CO2 sobre la solucioacuten disminuye y el gas burbujea fuera de la solucioacuten
Propiedades de las disoluciones
1 Propiedades coligativas de las disoluciones 2 Propiedades aacutecido-base de las soluciones
Propiedades coligativas de las disoluciones
El cambio de los puntos de congelacioacuten y de ebullicioacuten que experimenta un solvente cuando se agrega un soluto corresponde a propiedades que dependen de la cantidad de moleacuteculas de soluto agregado (composicioacuten de la solucioacuten) pero no del tipo o identidad del soluto Estas propiedades son las que se conocen como propiedades coligativas Otra propiedad coligativa es la presioacuten osmoacutetica
Las unidades maacutes adecuadas para expresar la concentracioacuten de la solucioacuten y que permiten explicar las propiedades coligativas son la molalidad m (que expresa los moles de soluto que se encuentran disueltos por cada kilogramo de solvente) y las fracciones molares que expresan la fraccioacuten de moles de soluto que hay en el total de moles que componen la solucioacuten
Elevacioacuten del punto de ebullicioacuten
El punto de ebullicioacuten se define como la temperatura a la cual la presioacuten de vapor de un liacutequido es igual a la presioacuten atmosfeacuterica
Cuando un solvente se mezcla homogeacuteneamente con un soluto no volaacutetil se observa un incremento de su punto de ebullicioacuten
Este incremento se puede explicar si consideramos que se aumentan las atracciones intermoleculares lo que se traduce en una disminucioacuten de la presioacuten de vapor por lo tanto se requiere aumentar maacutes la temperatura para lograr igualar la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con la presioacuten atmosfeacuterica
Existe una proporcionalidad directa entre el incremento del punto de ebullicioacuten y la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce con el nombre de ldquoconstante de ascenso ebulloscoacutepicordquo y es dependiente del solvente que se esteacute utilizando Matemaacuteticamente se expresa por
∆ Teb = Keb m
Keb= Constante ebulloscoacutepica m = molalidad
Disminucioacuten del punto de congelacioacuten
El punto de congelacioacuten de una solucioacuten es menor que el punto de congelacioacuten del solvente puro y la variacioacuten de este punto es directamente proporcional con la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce como constante de descenso crioscoacutepico
∆ Tc = Kc m
Kc= Constante crioscoacutepica m = molalidad
Presioacuten osmoacutetica
La osmosis es el movimiento de un solvente a traveacutes de una membrana semipermeable Este movimiento ocurre desde una regioacuten de menor concentracioacuten a una regioacuten de mayor concentracioacuten de soluto El paso del disolvente continuacutea hasta que ambas disoluciones alcanzan la misma concentracioacuten Cuando en uno de los lados de la membrana semipermeable el volumen de la disolucioacuten aumenta esta columna ejerce una presioacuten sobre la membrana semipermeable denominada presioacuten osmoacutetica que se define como la presioacuten que hay que aplicar a la solucioacuten para detener la osmosis en ese momento se establece un equilibrio entre el paso del disolvente desde la disolucioacuten mas diluida hacia la disolucioacuten maacutes concentrada y viceversa
La presioacuten osmoacutetica (Π) es directamente proporcional a la concentracioacuten de la disolucioacuten
Π =MRT
Π = Presioacuten osmoacutetica (atm) M = Molaridad de la solucioacuten (mol l) R =Constante de los gases =0082 atm l mol K T =Temperatura (K)
Propiedades aacutecido-base de las disoluciones
Seguacuten su comportamiento quiacutemico las sustancias pueden ser clasificadas como aacutecidos y bases Para explicar este comportamiento se han elaborado varias teoriacuteas dentro de las cuales cabe destacar
Teoriacutea de Arrhenius que indica que en solucioacuten acuosa seraacuten aacutecidos aquellas sustancias que al disociarse dejan libres iones hidroacutegeno H
+ mientras que seraacuten bases aquellas que dejan libres
iones hidroxilos OH-
Teoriacutea de Lowry-Broumlnsted quienes plantean que seraacuten aacutecidos las sustancias que son capaces de ceder H
+ mientras que las bases aceptaraacuten los H
+ con lo que se genera un sistema donor-aceptor
de H+ acute
Es importante que sepamos que entre un aacutecido y una base se produce una reaccioacuten que se conoce como reaccioacuten de neutralizacioacuten seguacuten Arrhenius y tal como su nombre lo sentildeala se produce una neutralizacioacuten de los iones hidroacutegeno con los iones hidroxilos que hay en la solucioacuten formando agua y sal
La concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno en la solucioacuten seraacute un iacutendice de la acidez de la solucioacuten la que puede ser expresada como pH
El pH corresponde a pH = - log [H+]
[H+] = Concentracioacuten molar de H
+
Ejemplo En una solucioacuten se tiene una concentracioacuten de protones H
+ igual a 10-3 M Calcular el pH de la solucioacuten
R pH = - log 10-3
pH = - -3 log 10 y log 10 = 1
pH = 3 1 pH = 3
Resentildea histoacuterica de los compuestos orgaacutenicos
El teacutermino orgaacutenico sugiere que esta rama de la quiacutemica estaacute relacionada con los organismos o cosas vivas En un principio la quiacutemica orgaacutenica se relacionaba uacutenicamente con las sustancias que se obteniacutean a partir de la materia viva Una gran motivacioacuten del estudio de los compuestos orgaacutenicos se encuentra en su aplicacioacuten en el aacuterea de la medicina lo que llevaba a los cientiacuteficos a estudiar meacutetodos de extraccioacuten obtencioacuten purificacioacuten y anaacutelisis de dichos compuestos
Los compuestos orgaacutenicos estaacuten constituidos por los elementos carbono hidroacutegeno comuacutenmente oxiacutegeno y nitroacutegeno y en algunos casos por azufre foacutesforo y haloacutegenos Por ser el carbono un elemento imprescindible en los compuestos orgaacutenicos a la quiacutemica de estos compuestos se le llamoacute quiacutemica del carbono
Originalmente se pensaba que no existiacutea relacioacuten entre la quiacutemica orgaacutenica y la inorgaacutenica pero fue Friedrich Wocirchler en 1828 quien accidentalmente preparoacute urea (compuesto orgaacutenico presente en la orina) a partir de una sustancia inorgaacutenica cianato de amonio
Reconocimiento y propiedades de los compuestos orgaacutenicos
La presencia de carbono en un compuesto es casi determinante del caraacutecter orgaacutenico de la materia y su presencia se puede comprobar mediante la propiedad que tienen las sustancias orgaacutenicas de reaccionar con el oxiacutegeno en la llamada reaccioacuten de combustioacuten
Combustioacuten de materia orgaacutenica
El carboacuten el petroacuteleo y el gas natural se conocen como combustibles foacutesiles y todos ellos se han formado a lo largo de millones de antildeos por la descomposicioacuten de plantas y animales
La combustioacuten es la reaccioacuten quiacutemica entre un combustible y un comburente O2 originando como productos una mezcla de monoacutexido de carbono y anhiacutedrido carboacutenico Cuando hay suficiente oxiacutegeno se produce la combustioacuten completa que lleva a la formacioacuten de anhiacutedrido carboacutenico en cambio cuando es poca la cantidad de oxiacutegeno se forma monoacutexido de carbono y la combustioacuten es incompleta Toda reaccioacuten de combustioacuten es exergoacutenica con energiacutea de activacioacuten esto quiere decir que se requiere de un aporte energeacutetico para iniciar la reaccioacuten pero el balance neto de energiacutea implica una liberacioacuten de ella
La reaccioacuten de combustioacuten del metano es la siguiente
CH4 + 2 O2 --------gt CO2 + 2 H2O
Se puede reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico por sus propiedades como su reaccioacuten con el agua de cal (solucioacuten acuosa de hidroacutexido de calcio)
Ca(OH) 2 + CO2 -------gt CaCO3 + H2O
La formacioacuten de carbonato de calcio CaCO3 soacutelido de color blanco es una prueba de la existencia del anhiacutedrido carboacutenico Otra forma de reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico como un producto de la combustioacuten es mediante la demostracioacuten experimental de sus propiedades como aacutecido vira el papel tornasol azul a rojo decolora una solucioacuten baacutesica que estaacute mezclada con fenolftaleiacutena produce la neutralizacioacuten de la base con el anhiacutedrido carboacutenico
El carbono
El carbono elemento de siacutembolo C y de nuacutemero atoacutemico 6 posee en su nuacutecleo 6 protones y 6 neutrones Sus 6 electrones se encuentran en los dos primeros niveles de energiacutea La configuracioacuten electroacutenica de este elemento es 1s
2 2s
2 2px
1 2py
1 tiene cuatro electrones de valencia (4 electrones en el segundo nivel el nivel
maacutes externo) lo que es responsable de la tetravalencia del carbono es decir de su facilidad para que cada aacutetomo de carbono forme cuatro enlaces
Los aacutetomos de carbono son uacutenicos por su capacidad para enlazarse unos con otros con tal fuerza que pueden formar cadenas muy largas Este proceso de formacioacuten de cadenas se llama concatenacioacuten Ninguacuten otro elemento puede formar cadenas tan bien como lo hace el carbono
Los hidrocarburos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno sus enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes muy poco polares debido a que la diferencia de electronegatividad entre ellos es 04 por lo que se produce una comparticioacuten de los pares electroacutenicos de enlace El enlace entre dos aacutetomos de carbono es covalente apolar dado que la diferencia de electronegatividad es 0
Clasificacioacuten de los compuestos orgaacutenicos
Existen varias clasificaciones para los hidrocarburos
1 Hidrocarburos alifaacuteticos son los que no contienen el grupo benceacutenico y seraacuten Hidrocarburos aromaacuteticos los que poseen uno o maacutes anillos benceacutenicos
2 Hidrocarburos aciacuteclicos son hidrocarburos de cadena abierta que puede ser ramificada o no y seraacuten Hidrocarburos ciacuteclicos aquellos hidrocarburos que posean ciclos en su estructura
3 Hidrocarburos saturados son aquellos en que los enlaces carbono-carbono son simples en cambio seraacuten Hidrocarburos insaturados aquellos que posean enlaces dobles o triples entre los aacutetomos de carbono
Cabe destacar como hidrocarburos maacutes simples los alcanos alquenos y alquinos
Alcanos cada aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces y cada aacutetomo de hidroacutegeno uno por tanto el alcano
maacutes simple es el metano de foacutermula CH4
Estructura de Lewis del metano
Estructura espacial de la moleacutecula de metano
Nombre de algunos alcanos
La distribucioacuten espacial de los aacutetomos de hidroacutegeno que estaacuten unidos covalentemente al carbono es de acuerdo a la figura de un tetraedro regular por lo que el aacutengulo de enlace hidroacutegeno-carbono-hidroacutegeno es 1095deg aseguraacutendose de esta manera que los aacutetomos de hidroacutegeno quedaraacuten lo maacutes separados posible unos de otros La moleacutecula de metano es simeacutetrica Los aacutetomos de carbono tienen una hibridacioacuten ldquosp
3rdquo
Un radical alquiacutelico tiene un aacutetomo de hidroacutegeno menos que el alcano del cual proviene y para determinar su nombre se cambia la terminacioacuten ldquoanordquo por ldquoilrdquo o ldquoilordquo
Grupos alquinos maacutes comunes
Alcano Nombre Grupo Alquilo
Nombre
CH4
Metano CH3- Metil (o)
CH3 - CH3
Etano CH3 - CH2- Etil (o)
CH3-CH2-CH3
Propano CH3-CH2-CH2-
CH3-CH - CH3
Propil (o)
Isopropil (o)
CH3-CH2-CH2-CH3 Butano CH3-CH2-CH2-CH2- CH3-CH-CH2-CH3
CH3 - C - CH3
CH3
CH3
CH3 - CH - CH2 -
Butil (o) sec-butil
Terbutil
isobutil
Todos los alcanos tienen como foacutermula global CnH2n+2 Para determinar el nombre de los alcanos se debe tener presente las siguientes reglas
1 Identificar la cadena carbonada maacutes larga 2 Numerar los aacutetomos de carbono asignando a las ramificaciones la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones de acuerdo a orden alfabeacutetico Cuando hay varias ramificaciones iguales
se utilizan los prefijos di(2) tri(3) tetra(4) etc Indicar el nuacutemero del aacutetomo de carbono de la cadena fundamental donde estaacute la ramificacioacuten
4 Sentildealar el nombre del alcano de la cadena fundamental Recuerda que el nuacutemero de aacutetomos de carbono se indica con un prefijo met(1) et(2) prop(3) but(4) para el resto se utilizan los prefijos griegos
5 Separar los nuacutemeros entre siacute por comas y los nuacutemeros de las palabras por un guioacuten
Ejemplos
Enlaces sigma y pi
Cuando se forma un enlace los aacutetomos se aproximan de tal manera que sus orbitales atoacutemicos se traslapan para formar el enlace
El enlace es ldquosigmardquo cuando en el traslape de los orbitales sigue una liacutenea imaginaria entre los nuacutecleos de
los aacutetomos
En cambio el enlace es ldquopirdquo cuando el traslape de las nubes electroacutenicas ocurre sobre y bajo la liacutenea de los nuacutecleos
El orbital hiacutebrido ldquosp3rdquo se forma con la participacioacuten de un orbital ldquosrdquo y de tres orbitales ldquoprdquo Cada uno de estos
orbitales hiacutebridos se dirige hacia los veacutertices de un tetraedro regular
La figura muestra el orbital sp3 y la orientacioacuten espacial del carbono en los alcanos
En el caso del metano hidrocarburo representante de los alcanos el orbital hibrido ldquosp3rdquo del carbono se
traslapa con el orbital ldquosrdquo del hidroacutegeno Cuando es posible unir los centros de los nuacutecleos de los aacutetomos enlazados mediante una liacutenea recta imaginaria se dice que el enlace es sigma σ
Alquenos son hidrocarburos de foacutermula global CnH2n y su caracteriacutestica fundamental es que poseen un
doble enlace entre dos aacutetomos de carbono
Cuando hay un doble enlace en un compuesto uno de los enlaces es sigma (σ) y el otro es pi (π)
En el caso del eteno (C2H4) se produce un traslape de las nubes electroacutenicas de los orbitales hiacutebridos ldquosp2rdquo
formaacutendose un enlace sigma Cuando se traslapan los orbitales ldquoprdquo no hibridados de cada aacutetomo de carbono se forma el enlace pi
El alqueno maacutes simple estaacute constituido por dos aacutetomos de carbono y cuatro aacutetomos de hidroacutegeno por lo que su foacutermula es C2H4 A cada aacutetomo de carbono estaacuten unidos dos aacutetomos de hidroacutegeno y entre ellos hay un doble enlace Los aacutetomos de carbono que poseen el doble enlace tienen hibridacioacuten ldquosp
2rdquo y el aacutengulo de
enlace H-C-H es de 120ordm
Estructura de Lewis del eteno o etileno
Estructura espacial del eteno
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
Trabajo sobre la contaminacioacuten del aire
httpwww1ceitesasignaturasecologiahipertexto10CAtm1100ConAthtm
iquestQueacute es la contaminacioacuten del aire
httpwwwenvtoxucdaviseduCEHSTOXINSSPANISHairpollutionhtm
El efecto invernadero httpwwwgeocitiescomedu112veefectoihtml httpwwwsagan-
geaorghojaredHoja15htm
Informacioacuten sobre la capa de ozono
httpwwwedunetchactivitewallencyclopediepagozonoprincipalhtm
Video sobre la contaminacioacuten ambiental
httpdgtvesepgobmxtveprogramasvideo_semana030127_contaminacionhtm
El petroacuteleo
Aspectos baacutesicos sobre la exploracioacuten y explotacioacuten de recursos petroliacuteferos
httpwwwenapclframeareaaspt=deampcod=5ampcodsec=38ampcodsubsec=0
Paacutegina bastante completa en relacioacuten al petroacuteleo
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Todo lo que se debe saber del petroacuteleo
httpeswikipediaorgwikiPetrC3B3leo
Estudio sobre la destilacioacuten del petroacuteleo
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htm
Los suelos
Completo trabajo sobre los suelos
httpwwwfortunecityesexpertosprofesor171sueloshtml
El suelo y su relacioacuten con las plantas
httpwwwgeocitiescomrainforest4754sueloshtm
El suelo composicioacuten y formacioacuten httpnatureducaiespanaescienc_suelo_formachtm
Trabajo sobre los componentes y los tipos de suelo
httpwwwicaritoclicarito2000792linksuelohtml
Mineralogiacutea
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Galeriacutea de fotos de minerales
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La estructura de los cristales
httpwwwxtaliqfrcsicesCristalografiaparte_01html
Definicioacuten de cristales
httpeswikipediaorgwikiCristal
Un excelente trabajo sobre estructuras cristalinas
wwwacienciasgalileicomquipdf-quiestruct_cubicapdf
Trabajo sobre la mineriacutea chilena
wwwsonamiclexposicionesmarcos_limapdf
Principales procesos quiacutemicos en los suelos
httpwwwsagan-geaorghojaredsuelopaginas26hojahtml
Procesos quiacutemicos
Proceso quiacutemico en la fermentacioacuten y formacioacuten de pan
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Biolixiviacioacuten
httpwwwexploraclotrosbiotecbiolixihtml
Los materiales
Completo trabajo sobre los materiales
httpwwwmonografiascomtrabajos30materialesmaterialesshtml
Introduccioacuten a la Ciencia de Materiales
httpwwwmailxmailcomcursoexcelenciacienciamaterialescapitulo1htm
Resumen del curso ldquoTecnologiacutea de los materialesrdquo
httpwwwmonografiascomtrabajos14propiedadmaterialespropiedadmaterialesshtml
Trabajo sobre los poliacutemeros
httpwwwtextoscientificoscompolimeros
Glosario
Aacutecido Sustancia que libera iones hidroacutegeno (H+) cuando se disuelve en agua Es capaz de
donar un protoacuten y puede aceptar un par de electrones Adhesioacuten Atraccioacuten entre moleacuteculas
diferentes
Afinidad electroacutenica Cambio de energiacutea que se produce cuando un aacutetomo en estado
gaseoso acepta un electroacuten para formar un anioacuten
Agente oxidante Sustancia que puede aceptar electrones de otra sustancia o aumentar
el nuacutemero de oxidacioacuten de otras sustancias
Agente reductor Sustancia que puede donar electrones a otra sustancia o disminuir los
nuacutemero de oxidacioacuten de esta
Alcohol Compuesto orgaacutenico que contiene el hidroxilo -OH
Aleacioacuten Disolucioacuten soacutelida compuesta por 2 o maacutes metales o por un metal o metales y
uno o maacutes no metales
Aacutetomo Unidad fundamental de un elemento que puede intervenir en una combinacioacuten
quiacutemica
Base Sustancia que libera iones hidroacutexido (OH-) cuando se libera en agua Es capaz de
aceptar un protoacuten y donar un par de electrones
Calor Transferencia de energiacutea entre dos cuerpos que estaacuten a diferente
temperatura
Cero absoluto En teoriacutea la miacutenima temperatura que se puede alcanzar
(-273ordmC)
Cineacutetica quiacutemica Aacuterea de la quiacutemica relacionada con la velocidad o rapidez a la cual se
llevan a cabo las reacciones
Combustible foacutesil Sustancia de origen orgaacutenico que al quemarse produce energiacutea en
forma de luz y calor
Condensacioacuten Fenoacutemeno en el que se pasa del estado gaseoso al estado liacutequido
Corrosioacuten Deterioro de los metales por un proceso electroquiacutemico
Derivados del petroacuteleo Productos que se obtienen de la destilacioacuten fraccionada del
petroacuteleo Por ejemplo los combustibles la bencina y el queroseno
Desecho Cualquier producto desagradable o toacutexico que se destina al abandono o se arroja
al medio ambiente
Desertificacioacuten Empobrecimiento de los ecosistemas por el efecto combinado del
impacto de las actividades del hombre la erosioacuten y la sequiacutea
Ductibilidad Propiedad de las sustancias que se pueden estirar Se aplica a los metales que
pueden moldearse en alambre fino como el cobre Electronegatividad Capacidad de un
aacutetomo para atraer electrones hacia eacutel en un enlace quiacutemico
Erosioacuten Degradacioacuten o deformacioacuten gradual de la superficie terrestre causada por agentes
fiacutesicos como el agua y los vientos y por agentes quiacutemicos como la lluvia aacutecida
Evaporacioacuten Proceso en el que un liacutequido se transforma en gas tambieacuten se le denomina
vaporizacioacuten
Fertilizantes Sustancias orgaacutenicas o inorgaacutenicas que se antildeaden a los suelos agriacutecolas para
preservar la productividad de estos
Fuerzas intermoleculares Fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas Fuerzas
intramoleculares Fuerzas que mantienen unidos a los aacutetomos en una moleacutecula
Geosfera Parte soacutelida de la Tierra Su capa exterior o litoacutesfera constituye la corteza
terrestre
Hidrocarburos Compuestos orgaacutenicos formados uacutenicamente por aacutetomos
de carbono (C) e hidroacutegeno (H)
Humus Material de color oscuro que se va formando en el suelo como producto de la
descomposicioacuten gradual de la materia orgaacutenica proveniente de plantas y animales
Ioacuten Partiacutecula cargada que se forma cuando un aacutetomo o un grupo de aacutetomos neutros ganan
o pierden uno o maacutes electrones
Ley Enunciado conciso verbal o matemaacutetico de una relacioacuten entre fenoacutemenos que es
siempre igual en las mismas condiciones
Ligante Moleacutecula o ioacuten que estaacute unido al ioacuten metaacutelico de un ioacuten complejo
Masa Medida de la cantidad de materia que contiene un objeto Maleabilidad Propiedad
de las sustancias que se pueden moldear de diferentes formas Muchos metales como el
aluminio pueden extenderse en laacuteminas finas
Mena Mineral del cual puede extraerse un metal aprovechable Por ejemplo la
bauxita que se extrae del aluminio
Metales Elementos quiacutemicos con propiedades fiacutesicas caracteriacutesticas que los diferencian de
los no metales Poseen alta conductividad teacutermica y
eleacutectrica brillo maleabilidad y ductibilidad
Metalurgia La ciencia y la tecnologiacutea de la separacioacuten de los metales a partir de sus menas
y de las aleaciones que se forman
Mezcla Combinacioacuten de dos o maacutes sustancias en las que cada una conserva su
identidad
Mineral Sustancia de origen natural con una composicioacuten quiacutemica definida
Mol cantidad de sustancia que contiene 602 x 10 23 entidades elementales
(aacutetomos moleacuteculas u otras partiacuteculas)
Moleacutecula Agregado de por lo menos dos aacutetomos con una distribucioacuten definida que se
mantienen unidos por fuerzas especiales
No metal Elementos que por lo general son malos conductores del calor y electricidad
Nuacutecleo Corazoacuten de un aacutetomo
Nuacutemero atoacutemico (z) Nuacutemero de protones en un aacutetomo
Nuacutemero de oxidacioacuten Nuacutemero de cargas que tendriacutea un aacutetomo en una
moleacutecula si los electrones fueran transferidos completamente en la direccioacuten indicada
por la diferencia de electronegatividad
Onda Perturbacioacuten vibratoria mediante la cual se trasmite energiacutea Paramagneacutetico Que lo
atrae un imaacuten Una sustancia paramagneacutetica contiene uno o maacutes electrones desapareados
Peso Fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto
pH Logaritmo negativo de la concentracioacuten de protones
Poliacutemero Compuesto que se distingue por su alta masa molar la cual puede llegar a miles
o millones de gramos y estar formada por muchas unidades que se repiten
Precipitado Soacutelido insoluble que se separa por disolucioacuten
Presioacuten Fuerza aplicada por unidad de aacuterea
Propiedad fiacutesica Cualquier propiedad de una sustancia que se puede observar sin
transformarla en otra
Propiedad quiacutemica Cualquier propiedad de una sustancia que no puede estudiarse sin la
conversioacuten de dicha sustancia en otra
Protoacuten Partiacutecula subatoacutemica que tiene una carga eleacutectrica positiva unitaria La masa de un
protoacuten es aproximadamente 1840 veces la de un electroacuten
Quiacutemica Estudio de la materia y sus cambios
Radiacioacuten Emisioacuten y transmisioacuten de energiacutea a traveacutes del espacio en forma de ondas yo
partiacuteculas
Radiactividad Ruptura espontaacutenea de un aacutetomo emitiendo partiacuteculas yo radiacioacuten
Reaccioacuten quiacutemica Proceso durante el cual una sustancia (o sustancias)
cambian para formar una o maacutes sustancias nuevas
Reaccioacuten redox Reaccioacuten en la que hay transferencia de electrones o cambio en los
nuacutemeros de oxidacioacuten de las sustancias que forman parte de ella
Sal Compuesto ioacutenico formado por un catioacuten diferente al H+ y un anioacuten diferente al OH-
o O2-
Semiconductores Elementos que normalmente no conducen electricidad pero a los que
se les puede aumentar su conductividad elevando su
temperatura o adicionaacutendoles ciertas impurezas
Sistema Parte especiacutefica del universo bajo estudio
Soluto Sustancia presente en menor cantidad en una disolucioacuten
Sustancia Forma de materia que tiene una composicioacuten definida o constante (nuacutemero
y clase de unidades baacutesicas presentes) y propiedades que la diferencian
Tensioacuten superficial Cantidad de energiacutea que se requiere para extender o aumentar la
superficie de un liacutequido por unidad de aacuterea
Vidrio Producto oacuteptimamente transparente obtenido de la fusioacuten de
materiales inorgaacutenicos que se han enfriado a un estado riacutegido sin cristalizar
Viscosidad Medida de la resistencia de un liacutequido a fluir
Definiciones obtenidas de
AacuteGUILA Eugenia et al Ciencias Quiacutemicas I Educacioacuten Quiacutemica Editorial
Santillana 1994
CHANG R Quiacutemica Editorial McGraw-Hill 1999 Meacutexico
Disoluciones
El teacutermino disoluciones sugiere que en una mezcla debe existir una sustancia que se disuelva y otra que
disuelva a la anterior La sustancia que se disuelve se conoce con el nombre de soluto mientras la que disuelve al soluto es denominada solvente o disolvente Lo maacutes importante es que para que la mezcla sea una solucioacuten debe ser homogeacutenea es decir la composicioacuten debe ser igual en cada una de sus partes
Las soluciones pueden estar en los tres estados de la materia
Soacutelidas donde un ejemplo son las aleaciones
Liacutequidas en este caso el solvente debe ser liacutequido pero el soluto puede estar en cualquiera de los tres estados En el agua de mar el soluto (cloruro de sodio) estaacute en el estado soacutelido en el caso de un licor el soluto (etanol) estaacute en el estado liacutequido y finalmente en la soda el soluto estaacute en estado gaseoso (anhiacutedrido carboacutenico)
Gaseosas soluto y solvente son gases por ejemplo el aire cordillerano
Seguacuten cuaacutel sea la composicioacuten de la solucioacuten se podraacute distinguir una solucioacuten concentrada (que contiene mucho soluto formando parte de la solucioacuten) de una solucioacuten diluida (que contiene poco soluto en solucioacuten) Estos teacuterminos son cualitativos y en quiacutemica es necesario que se conozcan exactamente las cantidades que existen en la mezcla es decir una magnitud cuantitativa
Algunas magnitudes cuantitativas que sirven para calcular la composicioacuten de una solucioacuten son las siguientes
- El mol
Un mol es una unidad y equivale a 602 x 1023 entidades elementales que pueden ser aacutetomos moleacuteculas u otras partiacuteculas Este nuacutemero se denomina nuacutemero de Avogadro
Asiacute por ejemplo Un mol de aacutetomos de N contiene 602 x 1023 aacutetomos de nitroacutegeno Un mol de moleacuteculas de H2O contiene 602 x 1023 moleacuteculas de agua
Para calcular los moles se usa la siguiente foacutermula
Mol = masa (g) o n = m Masa molar mm
- Masa atoacutemica (ma)
Corresponde a la masa de 1 mol de aacutetomos de un elemento o de 602 x 1023 aacutetomos de un elemento medidas en gramos Ejemplo
La masa atoacutemica del H es 1008 gmol esto significa que la masa de 1 mol de aacutetomos de H contiene 602 x 1023 aacutetomos de H y su masa es de 1008 g
Las masas atoacutemicas en general aparecen en las tablas perioacutedicas con el inadecuado nombre de peso atoacutemico
- Masa molar (mm)
La masa molar corresponde a la masa de 1 mol de moleacuteculas o de 602 x 1023 moleacuteculas medidas en gramos La masa molar o molecular o peso molecular de un compuesto se obtiene sumando ponderadamente
las masas atoacutemicas de los elementos que conforman el compuesto Por ejemplo calcular la masa molar del H2O (masa atoacutemica H = 1 gmol O = 16 gmol)
mmH2O = 2 x ma (H) + 1x ma (O)
= 2 x 1 + 1 x16
= 2 + 16 mmH2O = 18 gmol
Por lo tanto la masa de 1 mol de H2O o de 602 x 1023 moleacuteculas de H2O es de 18 g
Para expresar la composicioacuten de la solucioacuten se utilizan unidades como porcentaje en masa (mm) porcentaje masa ndash volumen ( mv) porcentaje Volumen ndash volumen ( vv) molalidad (m) y molaridad (M)
Porcentaje en masa (mm) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto disuelto y la masa
de la disolucioacuten expresada en gramos mm = Masa de soluto times 100 Masa de la solucioacuten
Porcentaje en volumen (vv) Indica la relacioacuten porcentual del volumen del soluto disuelto respecto al
volumen de la disolucioacuten expresadas ambas en mililitros vv = Volumen de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten Porcentaje masa en volumen (mv) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto (en
gramos) y el volumen de la disolucioacuten (mililitros) mv = masa de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten
Molalidad (m) La molalidad se define como el nuacutemero de moles de soluto por cada Kilogramo de solvente La foacutermula general es
m = moles de soluto Kg Solvente
Molaridad (M) La molaridad se define como el nuacutemero de moles de soluto que se encuentra disueltos en un
litro de solucioacuten La foacutermula general es
Molaridad = moles de soluto o M = n Litro de solucioacuten V
Una propiedad intensiva importante de las sustancias es la densidad que se define como la cantidad de
masa en una unidad de volumen por lo que permite conocer la masa de un volumen determinado de sustancia y viceversa La formula general es
d = masa (g) Volumen (ml)
Se debe recordar que para expresar la cantidad de una sustancia quiacutemica se utiliza la unidad moles y que cada sustancia tiene una masa molar que expresa la masa de un mol en gramos
Teniendo presente estos conceptos es posible resolver los diferentes problemas de disoluciones Para ello se recomienda seguir la siguiente secuencia de pasos
1 Saber exactamente cuaacutel es el problema es decir conocer lo que se desea calcular 2 Analizar cada uno de los datos para asiacute saber con queacute antecedentes se cuenta para llegar a la
solucioacuten del problema 3 Realizar cada uno de los pasos que sean necesario para la solucioacuten del problema
Ejemplo Calculemos la molaridad del cloro domeacutestico si eacuteste contiene 149 g de hipoclorito de sodio (NaClO) por cada 1000 ml (1L) de disolucioacuten (Masa atoacutemica de Na=23 Cl=355 O=16)
Primero calculamos la masa molar del soluto
mm NaClO = 23x1 + 355 x 1 + 16 x 1 = 745 gmol
Segundo calculamos el nuacutemero de moles del soluto (n)
n = m mm
n = 149 g = 02 moles 745 gmol
Tercero calculamos la molaridad (M) seguacuten
Molaridad = n V
M = 02 mol = 02 mol L o 02 M (leacutease 02 molar) 1 L
Solubilidad
La solubilidad corresponde a la cantidad maacutexima de soluto que a una temperatura dada se disuelve en una determinada cantidad de solvente
Tabla de solubilidades de algunos soacutelidos en H2O a 20ordmC
KNO3 316 gl
NaCl 360 gl
Urea 1000 gl
CuSO4 207 gl
PbCl2 99 gl
La tabla nos presenta diferentes solubilidades de soluto en H2O asiacute por ejemplo si observamos el valor de la solubilidad de la urea significa que podemos disolver 1000 g de este soluto en 1 L de H2O a 20ordmC obtendremos asiacute una solucioacuten saturada esto quiere decir que la solucioacuten no puede aceptar maacutes soluto a esa temperatura si se agrega una cantidad mayor de soluto esta no se disolveraacute y nos quedaraacute una solucioacuten sobresaturada
En general una solucioacuten sobresaturada es aquella que contiene maacutes soluto que su solubilidad y una solucioacuten insaturada es aquella que contiene menos soluto que su solubilidad
Factores que afectan la solubilidad
- Naturaleza del soluto y solvente
El estudio de pares de sustancias que se mezclan y otras no han conducido a una importante generalizacioacuten sustancias con similares fuerzas de atraccioacuten entre partiacuteculas tienden a ser solubles entre ellas es decir las sustancias polares son solubles en solventes polares mientras que los solutos no polares son solubles en solventes no polares
- Temperatura
La temperatura es uno de los factores maacutes importantes que afectan la solubilidad en la mayoriacutea de los compuestos En general la adicioacuten de calor causa un aumento de la solubilidad en solutos que sean soacutelidos y liacutequidos mientras que en gases la solubilidad disminuye
- Presioacuten
Solo si el soluto es gas un aumento de presioacuten lleva a un aumento de la solubilidad de los gases en los liacutequidos Existe una relacioacuten de proporcionalidad directa entre la solubilidad de un gas y la presioacuten aplicada
El efecto de la presioacuten sobre la solubilidad es utilizado en la preparacioacuten de bebidas gaseosas Todas ellas embotelladas bajo una presioacuten de CO2 ligeramente superior a una atmoacutesfera Cuando las botellas son abiertas la presioacuten del CO2 sobre la solucioacuten disminuye y el gas burbujea fuera de la solucioacuten
Propiedades de las disoluciones
1 Propiedades coligativas de las disoluciones 2 Propiedades aacutecido-base de las soluciones
Propiedades coligativas de las disoluciones
El cambio de los puntos de congelacioacuten y de ebullicioacuten que experimenta un solvente cuando se agrega un soluto corresponde a propiedades que dependen de la cantidad de moleacuteculas de soluto agregado (composicioacuten de la solucioacuten) pero no del tipo o identidad del soluto Estas propiedades son las que se conocen como propiedades coligativas Otra propiedad coligativa es la presioacuten osmoacutetica
Las unidades maacutes adecuadas para expresar la concentracioacuten de la solucioacuten y que permiten explicar las propiedades coligativas son la molalidad m (que expresa los moles de soluto que se encuentran disueltos por cada kilogramo de solvente) y las fracciones molares que expresan la fraccioacuten de moles de soluto que hay en el total de moles que componen la solucioacuten
Elevacioacuten del punto de ebullicioacuten
El punto de ebullicioacuten se define como la temperatura a la cual la presioacuten de vapor de un liacutequido es igual a la presioacuten atmosfeacuterica
Cuando un solvente se mezcla homogeacuteneamente con un soluto no volaacutetil se observa un incremento de su punto de ebullicioacuten
Este incremento se puede explicar si consideramos que se aumentan las atracciones intermoleculares lo que se traduce en una disminucioacuten de la presioacuten de vapor por lo tanto se requiere aumentar maacutes la temperatura para lograr igualar la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con la presioacuten atmosfeacuterica
Existe una proporcionalidad directa entre el incremento del punto de ebullicioacuten y la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce con el nombre de ldquoconstante de ascenso ebulloscoacutepicordquo y es dependiente del solvente que se esteacute utilizando Matemaacuteticamente se expresa por
∆ Teb = Keb m
Keb= Constante ebulloscoacutepica m = molalidad
Disminucioacuten del punto de congelacioacuten
El punto de congelacioacuten de una solucioacuten es menor que el punto de congelacioacuten del solvente puro y la variacioacuten de este punto es directamente proporcional con la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce como constante de descenso crioscoacutepico
∆ Tc = Kc m
Kc= Constante crioscoacutepica m = molalidad
Presioacuten osmoacutetica
La osmosis es el movimiento de un solvente a traveacutes de una membrana semipermeable Este movimiento ocurre desde una regioacuten de menor concentracioacuten a una regioacuten de mayor concentracioacuten de soluto El paso del disolvente continuacutea hasta que ambas disoluciones alcanzan la misma concentracioacuten Cuando en uno de los lados de la membrana semipermeable el volumen de la disolucioacuten aumenta esta columna ejerce una presioacuten sobre la membrana semipermeable denominada presioacuten osmoacutetica que se define como la presioacuten que hay que aplicar a la solucioacuten para detener la osmosis en ese momento se establece un equilibrio entre el paso del disolvente desde la disolucioacuten mas diluida hacia la disolucioacuten maacutes concentrada y viceversa
La presioacuten osmoacutetica (Π) es directamente proporcional a la concentracioacuten de la disolucioacuten
Π =MRT
Π = Presioacuten osmoacutetica (atm) M = Molaridad de la solucioacuten (mol l) R =Constante de los gases =0082 atm l mol K T =Temperatura (K)
Propiedades aacutecido-base de las disoluciones
Seguacuten su comportamiento quiacutemico las sustancias pueden ser clasificadas como aacutecidos y bases Para explicar este comportamiento se han elaborado varias teoriacuteas dentro de las cuales cabe destacar
Teoriacutea de Arrhenius que indica que en solucioacuten acuosa seraacuten aacutecidos aquellas sustancias que al disociarse dejan libres iones hidroacutegeno H
+ mientras que seraacuten bases aquellas que dejan libres
iones hidroxilos OH-
Teoriacutea de Lowry-Broumlnsted quienes plantean que seraacuten aacutecidos las sustancias que son capaces de ceder H
+ mientras que las bases aceptaraacuten los H
+ con lo que se genera un sistema donor-aceptor
de H+ acute
Es importante que sepamos que entre un aacutecido y una base se produce una reaccioacuten que se conoce como reaccioacuten de neutralizacioacuten seguacuten Arrhenius y tal como su nombre lo sentildeala se produce una neutralizacioacuten de los iones hidroacutegeno con los iones hidroxilos que hay en la solucioacuten formando agua y sal
La concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno en la solucioacuten seraacute un iacutendice de la acidez de la solucioacuten la que puede ser expresada como pH
El pH corresponde a pH = - log [H+]
[H+] = Concentracioacuten molar de H
+
Ejemplo En una solucioacuten se tiene una concentracioacuten de protones H
+ igual a 10-3 M Calcular el pH de la solucioacuten
R pH = - log 10-3
pH = - -3 log 10 y log 10 = 1
pH = 3 1 pH = 3
Resentildea histoacuterica de los compuestos orgaacutenicos
El teacutermino orgaacutenico sugiere que esta rama de la quiacutemica estaacute relacionada con los organismos o cosas vivas En un principio la quiacutemica orgaacutenica se relacionaba uacutenicamente con las sustancias que se obteniacutean a partir de la materia viva Una gran motivacioacuten del estudio de los compuestos orgaacutenicos se encuentra en su aplicacioacuten en el aacuterea de la medicina lo que llevaba a los cientiacuteficos a estudiar meacutetodos de extraccioacuten obtencioacuten purificacioacuten y anaacutelisis de dichos compuestos
Los compuestos orgaacutenicos estaacuten constituidos por los elementos carbono hidroacutegeno comuacutenmente oxiacutegeno y nitroacutegeno y en algunos casos por azufre foacutesforo y haloacutegenos Por ser el carbono un elemento imprescindible en los compuestos orgaacutenicos a la quiacutemica de estos compuestos se le llamoacute quiacutemica del carbono
Originalmente se pensaba que no existiacutea relacioacuten entre la quiacutemica orgaacutenica y la inorgaacutenica pero fue Friedrich Wocirchler en 1828 quien accidentalmente preparoacute urea (compuesto orgaacutenico presente en la orina) a partir de una sustancia inorgaacutenica cianato de amonio
Reconocimiento y propiedades de los compuestos orgaacutenicos
La presencia de carbono en un compuesto es casi determinante del caraacutecter orgaacutenico de la materia y su presencia se puede comprobar mediante la propiedad que tienen las sustancias orgaacutenicas de reaccionar con el oxiacutegeno en la llamada reaccioacuten de combustioacuten
Combustioacuten de materia orgaacutenica
El carboacuten el petroacuteleo y el gas natural se conocen como combustibles foacutesiles y todos ellos se han formado a lo largo de millones de antildeos por la descomposicioacuten de plantas y animales
La combustioacuten es la reaccioacuten quiacutemica entre un combustible y un comburente O2 originando como productos una mezcla de monoacutexido de carbono y anhiacutedrido carboacutenico Cuando hay suficiente oxiacutegeno se produce la combustioacuten completa que lleva a la formacioacuten de anhiacutedrido carboacutenico en cambio cuando es poca la cantidad de oxiacutegeno se forma monoacutexido de carbono y la combustioacuten es incompleta Toda reaccioacuten de combustioacuten es exergoacutenica con energiacutea de activacioacuten esto quiere decir que se requiere de un aporte energeacutetico para iniciar la reaccioacuten pero el balance neto de energiacutea implica una liberacioacuten de ella
La reaccioacuten de combustioacuten del metano es la siguiente
CH4 + 2 O2 --------gt CO2 + 2 H2O
Se puede reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico por sus propiedades como su reaccioacuten con el agua de cal (solucioacuten acuosa de hidroacutexido de calcio)
Ca(OH) 2 + CO2 -------gt CaCO3 + H2O
La formacioacuten de carbonato de calcio CaCO3 soacutelido de color blanco es una prueba de la existencia del anhiacutedrido carboacutenico Otra forma de reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico como un producto de la combustioacuten es mediante la demostracioacuten experimental de sus propiedades como aacutecido vira el papel tornasol azul a rojo decolora una solucioacuten baacutesica que estaacute mezclada con fenolftaleiacutena produce la neutralizacioacuten de la base con el anhiacutedrido carboacutenico
El carbono
El carbono elemento de siacutembolo C y de nuacutemero atoacutemico 6 posee en su nuacutecleo 6 protones y 6 neutrones Sus 6 electrones se encuentran en los dos primeros niveles de energiacutea La configuracioacuten electroacutenica de este elemento es 1s
2 2s
2 2px
1 2py
1 tiene cuatro electrones de valencia (4 electrones en el segundo nivel el nivel
maacutes externo) lo que es responsable de la tetravalencia del carbono es decir de su facilidad para que cada aacutetomo de carbono forme cuatro enlaces
Los aacutetomos de carbono son uacutenicos por su capacidad para enlazarse unos con otros con tal fuerza que pueden formar cadenas muy largas Este proceso de formacioacuten de cadenas se llama concatenacioacuten Ninguacuten otro elemento puede formar cadenas tan bien como lo hace el carbono
Los hidrocarburos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno sus enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes muy poco polares debido a que la diferencia de electronegatividad entre ellos es 04 por lo que se produce una comparticioacuten de los pares electroacutenicos de enlace El enlace entre dos aacutetomos de carbono es covalente apolar dado que la diferencia de electronegatividad es 0
Clasificacioacuten de los compuestos orgaacutenicos
Existen varias clasificaciones para los hidrocarburos
1 Hidrocarburos alifaacuteticos son los que no contienen el grupo benceacutenico y seraacuten Hidrocarburos aromaacuteticos los que poseen uno o maacutes anillos benceacutenicos
2 Hidrocarburos aciacuteclicos son hidrocarburos de cadena abierta que puede ser ramificada o no y seraacuten Hidrocarburos ciacuteclicos aquellos hidrocarburos que posean ciclos en su estructura
3 Hidrocarburos saturados son aquellos en que los enlaces carbono-carbono son simples en cambio seraacuten Hidrocarburos insaturados aquellos que posean enlaces dobles o triples entre los aacutetomos de carbono
Cabe destacar como hidrocarburos maacutes simples los alcanos alquenos y alquinos
Alcanos cada aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces y cada aacutetomo de hidroacutegeno uno por tanto el alcano
maacutes simple es el metano de foacutermula CH4
Estructura de Lewis del metano
Estructura espacial de la moleacutecula de metano
Nombre de algunos alcanos
La distribucioacuten espacial de los aacutetomos de hidroacutegeno que estaacuten unidos covalentemente al carbono es de acuerdo a la figura de un tetraedro regular por lo que el aacutengulo de enlace hidroacutegeno-carbono-hidroacutegeno es 1095deg aseguraacutendose de esta manera que los aacutetomos de hidroacutegeno quedaraacuten lo maacutes separados posible unos de otros La moleacutecula de metano es simeacutetrica Los aacutetomos de carbono tienen una hibridacioacuten ldquosp
3rdquo
Un radical alquiacutelico tiene un aacutetomo de hidroacutegeno menos que el alcano del cual proviene y para determinar su nombre se cambia la terminacioacuten ldquoanordquo por ldquoilrdquo o ldquoilordquo
Grupos alquinos maacutes comunes
Alcano Nombre Grupo Alquilo
Nombre
CH4
Metano CH3- Metil (o)
CH3 - CH3
Etano CH3 - CH2- Etil (o)
CH3-CH2-CH3
Propano CH3-CH2-CH2-
CH3-CH - CH3
Propil (o)
Isopropil (o)
CH3-CH2-CH2-CH3 Butano CH3-CH2-CH2-CH2- CH3-CH-CH2-CH3
CH3 - C - CH3
CH3
CH3
CH3 - CH - CH2 -
Butil (o) sec-butil
Terbutil
isobutil
Todos los alcanos tienen como foacutermula global CnH2n+2 Para determinar el nombre de los alcanos se debe tener presente las siguientes reglas
1 Identificar la cadena carbonada maacutes larga 2 Numerar los aacutetomos de carbono asignando a las ramificaciones la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones de acuerdo a orden alfabeacutetico Cuando hay varias ramificaciones iguales
se utilizan los prefijos di(2) tri(3) tetra(4) etc Indicar el nuacutemero del aacutetomo de carbono de la cadena fundamental donde estaacute la ramificacioacuten
4 Sentildealar el nombre del alcano de la cadena fundamental Recuerda que el nuacutemero de aacutetomos de carbono se indica con un prefijo met(1) et(2) prop(3) but(4) para el resto se utilizan los prefijos griegos
5 Separar los nuacutemeros entre siacute por comas y los nuacutemeros de las palabras por un guioacuten
Ejemplos
Enlaces sigma y pi
Cuando se forma un enlace los aacutetomos se aproximan de tal manera que sus orbitales atoacutemicos se traslapan para formar el enlace
El enlace es ldquosigmardquo cuando en el traslape de los orbitales sigue una liacutenea imaginaria entre los nuacutecleos de
los aacutetomos
En cambio el enlace es ldquopirdquo cuando el traslape de las nubes electroacutenicas ocurre sobre y bajo la liacutenea de los nuacutecleos
El orbital hiacutebrido ldquosp3rdquo se forma con la participacioacuten de un orbital ldquosrdquo y de tres orbitales ldquoprdquo Cada uno de estos
orbitales hiacutebridos se dirige hacia los veacutertices de un tetraedro regular
La figura muestra el orbital sp3 y la orientacioacuten espacial del carbono en los alcanos
En el caso del metano hidrocarburo representante de los alcanos el orbital hibrido ldquosp3rdquo del carbono se
traslapa con el orbital ldquosrdquo del hidroacutegeno Cuando es posible unir los centros de los nuacutecleos de los aacutetomos enlazados mediante una liacutenea recta imaginaria se dice que el enlace es sigma σ
Alquenos son hidrocarburos de foacutermula global CnH2n y su caracteriacutestica fundamental es que poseen un
doble enlace entre dos aacutetomos de carbono
Cuando hay un doble enlace en un compuesto uno de los enlaces es sigma (σ) y el otro es pi (π)
En el caso del eteno (C2H4) se produce un traslape de las nubes electroacutenicas de los orbitales hiacutebridos ldquosp2rdquo
formaacutendose un enlace sigma Cuando se traslapan los orbitales ldquoprdquo no hibridados de cada aacutetomo de carbono se forma el enlace pi
El alqueno maacutes simple estaacute constituido por dos aacutetomos de carbono y cuatro aacutetomos de hidroacutegeno por lo que su foacutermula es C2H4 A cada aacutetomo de carbono estaacuten unidos dos aacutetomos de hidroacutegeno y entre ellos hay un doble enlace Los aacutetomos de carbono que poseen el doble enlace tienen hibridacioacuten ldquosp
2rdquo y el aacutengulo de
enlace H-C-H es de 120ordm
Estructura de Lewis del eteno o etileno
Estructura espacial del eteno
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
Procesos quiacutemicos
Proceso quiacutemico en la fermentacioacuten y formacioacuten de pan
httpwwwangelfirecomde3pascual
Biolixiviacioacuten
httpwwwexploraclotrosbiotecbiolixihtml
Los materiales
Completo trabajo sobre los materiales
httpwwwmonografiascomtrabajos30materialesmaterialesshtml
Introduccioacuten a la Ciencia de Materiales
httpwwwmailxmailcomcursoexcelenciacienciamaterialescapitulo1htm
Resumen del curso ldquoTecnologiacutea de los materialesrdquo
httpwwwmonografiascomtrabajos14propiedadmaterialespropiedadmaterialesshtml
Trabajo sobre los poliacutemeros
httpwwwtextoscientificoscompolimeros
Glosario
Aacutecido Sustancia que libera iones hidroacutegeno (H+) cuando se disuelve en agua Es capaz de
donar un protoacuten y puede aceptar un par de electrones Adhesioacuten Atraccioacuten entre moleacuteculas
diferentes
Afinidad electroacutenica Cambio de energiacutea que se produce cuando un aacutetomo en estado
gaseoso acepta un electroacuten para formar un anioacuten
Agente oxidante Sustancia que puede aceptar electrones de otra sustancia o aumentar
el nuacutemero de oxidacioacuten de otras sustancias
Agente reductor Sustancia que puede donar electrones a otra sustancia o disminuir los
nuacutemero de oxidacioacuten de esta
Alcohol Compuesto orgaacutenico que contiene el hidroxilo -OH
Aleacioacuten Disolucioacuten soacutelida compuesta por 2 o maacutes metales o por un metal o metales y
uno o maacutes no metales
Aacutetomo Unidad fundamental de un elemento que puede intervenir en una combinacioacuten
quiacutemica
Base Sustancia que libera iones hidroacutexido (OH-) cuando se libera en agua Es capaz de
aceptar un protoacuten y donar un par de electrones
Calor Transferencia de energiacutea entre dos cuerpos que estaacuten a diferente
temperatura
Cero absoluto En teoriacutea la miacutenima temperatura que se puede alcanzar
(-273ordmC)
Cineacutetica quiacutemica Aacuterea de la quiacutemica relacionada con la velocidad o rapidez a la cual se
llevan a cabo las reacciones
Combustible foacutesil Sustancia de origen orgaacutenico que al quemarse produce energiacutea en
forma de luz y calor
Condensacioacuten Fenoacutemeno en el que se pasa del estado gaseoso al estado liacutequido
Corrosioacuten Deterioro de los metales por un proceso electroquiacutemico
Derivados del petroacuteleo Productos que se obtienen de la destilacioacuten fraccionada del
petroacuteleo Por ejemplo los combustibles la bencina y el queroseno
Desecho Cualquier producto desagradable o toacutexico que se destina al abandono o se arroja
al medio ambiente
Desertificacioacuten Empobrecimiento de los ecosistemas por el efecto combinado del
impacto de las actividades del hombre la erosioacuten y la sequiacutea
Ductibilidad Propiedad de las sustancias que se pueden estirar Se aplica a los metales que
pueden moldearse en alambre fino como el cobre Electronegatividad Capacidad de un
aacutetomo para atraer electrones hacia eacutel en un enlace quiacutemico
Erosioacuten Degradacioacuten o deformacioacuten gradual de la superficie terrestre causada por agentes
fiacutesicos como el agua y los vientos y por agentes quiacutemicos como la lluvia aacutecida
Evaporacioacuten Proceso en el que un liacutequido se transforma en gas tambieacuten se le denomina
vaporizacioacuten
Fertilizantes Sustancias orgaacutenicas o inorgaacutenicas que se antildeaden a los suelos agriacutecolas para
preservar la productividad de estos
Fuerzas intermoleculares Fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas Fuerzas
intramoleculares Fuerzas que mantienen unidos a los aacutetomos en una moleacutecula
Geosfera Parte soacutelida de la Tierra Su capa exterior o litoacutesfera constituye la corteza
terrestre
Hidrocarburos Compuestos orgaacutenicos formados uacutenicamente por aacutetomos
de carbono (C) e hidroacutegeno (H)
Humus Material de color oscuro que se va formando en el suelo como producto de la
descomposicioacuten gradual de la materia orgaacutenica proveniente de plantas y animales
Ioacuten Partiacutecula cargada que se forma cuando un aacutetomo o un grupo de aacutetomos neutros ganan
o pierden uno o maacutes electrones
Ley Enunciado conciso verbal o matemaacutetico de una relacioacuten entre fenoacutemenos que es
siempre igual en las mismas condiciones
Ligante Moleacutecula o ioacuten que estaacute unido al ioacuten metaacutelico de un ioacuten complejo
Masa Medida de la cantidad de materia que contiene un objeto Maleabilidad Propiedad
de las sustancias que se pueden moldear de diferentes formas Muchos metales como el
aluminio pueden extenderse en laacuteminas finas
Mena Mineral del cual puede extraerse un metal aprovechable Por ejemplo la
bauxita que se extrae del aluminio
Metales Elementos quiacutemicos con propiedades fiacutesicas caracteriacutesticas que los diferencian de
los no metales Poseen alta conductividad teacutermica y
eleacutectrica brillo maleabilidad y ductibilidad
Metalurgia La ciencia y la tecnologiacutea de la separacioacuten de los metales a partir de sus menas
y de las aleaciones que se forman
Mezcla Combinacioacuten de dos o maacutes sustancias en las que cada una conserva su
identidad
Mineral Sustancia de origen natural con una composicioacuten quiacutemica definida
Mol cantidad de sustancia que contiene 602 x 10 23 entidades elementales
(aacutetomos moleacuteculas u otras partiacuteculas)
Moleacutecula Agregado de por lo menos dos aacutetomos con una distribucioacuten definida que se
mantienen unidos por fuerzas especiales
No metal Elementos que por lo general son malos conductores del calor y electricidad
Nuacutecleo Corazoacuten de un aacutetomo
Nuacutemero atoacutemico (z) Nuacutemero de protones en un aacutetomo
Nuacutemero de oxidacioacuten Nuacutemero de cargas que tendriacutea un aacutetomo en una
moleacutecula si los electrones fueran transferidos completamente en la direccioacuten indicada
por la diferencia de electronegatividad
Onda Perturbacioacuten vibratoria mediante la cual se trasmite energiacutea Paramagneacutetico Que lo
atrae un imaacuten Una sustancia paramagneacutetica contiene uno o maacutes electrones desapareados
Peso Fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto
pH Logaritmo negativo de la concentracioacuten de protones
Poliacutemero Compuesto que se distingue por su alta masa molar la cual puede llegar a miles
o millones de gramos y estar formada por muchas unidades que se repiten
Precipitado Soacutelido insoluble que se separa por disolucioacuten
Presioacuten Fuerza aplicada por unidad de aacuterea
Propiedad fiacutesica Cualquier propiedad de una sustancia que se puede observar sin
transformarla en otra
Propiedad quiacutemica Cualquier propiedad de una sustancia que no puede estudiarse sin la
conversioacuten de dicha sustancia en otra
Protoacuten Partiacutecula subatoacutemica que tiene una carga eleacutectrica positiva unitaria La masa de un
protoacuten es aproximadamente 1840 veces la de un electroacuten
Quiacutemica Estudio de la materia y sus cambios
Radiacioacuten Emisioacuten y transmisioacuten de energiacutea a traveacutes del espacio en forma de ondas yo
partiacuteculas
Radiactividad Ruptura espontaacutenea de un aacutetomo emitiendo partiacuteculas yo radiacioacuten
Reaccioacuten quiacutemica Proceso durante el cual una sustancia (o sustancias)
cambian para formar una o maacutes sustancias nuevas
Reaccioacuten redox Reaccioacuten en la que hay transferencia de electrones o cambio en los
nuacutemeros de oxidacioacuten de las sustancias que forman parte de ella
Sal Compuesto ioacutenico formado por un catioacuten diferente al H+ y un anioacuten diferente al OH-
o O2-
Semiconductores Elementos que normalmente no conducen electricidad pero a los que
se les puede aumentar su conductividad elevando su
temperatura o adicionaacutendoles ciertas impurezas
Sistema Parte especiacutefica del universo bajo estudio
Soluto Sustancia presente en menor cantidad en una disolucioacuten
Sustancia Forma de materia que tiene una composicioacuten definida o constante (nuacutemero
y clase de unidades baacutesicas presentes) y propiedades que la diferencian
Tensioacuten superficial Cantidad de energiacutea que se requiere para extender o aumentar la
superficie de un liacutequido por unidad de aacuterea
Vidrio Producto oacuteptimamente transparente obtenido de la fusioacuten de
materiales inorgaacutenicos que se han enfriado a un estado riacutegido sin cristalizar
Viscosidad Medida de la resistencia de un liacutequido a fluir
Definiciones obtenidas de
AacuteGUILA Eugenia et al Ciencias Quiacutemicas I Educacioacuten Quiacutemica Editorial
Santillana 1994
CHANG R Quiacutemica Editorial McGraw-Hill 1999 Meacutexico
Disoluciones
El teacutermino disoluciones sugiere que en una mezcla debe existir una sustancia que se disuelva y otra que
disuelva a la anterior La sustancia que se disuelve se conoce con el nombre de soluto mientras la que disuelve al soluto es denominada solvente o disolvente Lo maacutes importante es que para que la mezcla sea una solucioacuten debe ser homogeacutenea es decir la composicioacuten debe ser igual en cada una de sus partes
Las soluciones pueden estar en los tres estados de la materia
Soacutelidas donde un ejemplo son las aleaciones
Liacutequidas en este caso el solvente debe ser liacutequido pero el soluto puede estar en cualquiera de los tres estados En el agua de mar el soluto (cloruro de sodio) estaacute en el estado soacutelido en el caso de un licor el soluto (etanol) estaacute en el estado liacutequido y finalmente en la soda el soluto estaacute en estado gaseoso (anhiacutedrido carboacutenico)
Gaseosas soluto y solvente son gases por ejemplo el aire cordillerano
Seguacuten cuaacutel sea la composicioacuten de la solucioacuten se podraacute distinguir una solucioacuten concentrada (que contiene mucho soluto formando parte de la solucioacuten) de una solucioacuten diluida (que contiene poco soluto en solucioacuten) Estos teacuterminos son cualitativos y en quiacutemica es necesario que se conozcan exactamente las cantidades que existen en la mezcla es decir una magnitud cuantitativa
Algunas magnitudes cuantitativas que sirven para calcular la composicioacuten de una solucioacuten son las siguientes
- El mol
Un mol es una unidad y equivale a 602 x 1023 entidades elementales que pueden ser aacutetomos moleacuteculas u otras partiacuteculas Este nuacutemero se denomina nuacutemero de Avogadro
Asiacute por ejemplo Un mol de aacutetomos de N contiene 602 x 1023 aacutetomos de nitroacutegeno Un mol de moleacuteculas de H2O contiene 602 x 1023 moleacuteculas de agua
Para calcular los moles se usa la siguiente foacutermula
Mol = masa (g) o n = m Masa molar mm
- Masa atoacutemica (ma)
Corresponde a la masa de 1 mol de aacutetomos de un elemento o de 602 x 1023 aacutetomos de un elemento medidas en gramos Ejemplo
La masa atoacutemica del H es 1008 gmol esto significa que la masa de 1 mol de aacutetomos de H contiene 602 x 1023 aacutetomos de H y su masa es de 1008 g
Las masas atoacutemicas en general aparecen en las tablas perioacutedicas con el inadecuado nombre de peso atoacutemico
- Masa molar (mm)
La masa molar corresponde a la masa de 1 mol de moleacuteculas o de 602 x 1023 moleacuteculas medidas en gramos La masa molar o molecular o peso molecular de un compuesto se obtiene sumando ponderadamente
las masas atoacutemicas de los elementos que conforman el compuesto Por ejemplo calcular la masa molar del H2O (masa atoacutemica H = 1 gmol O = 16 gmol)
mmH2O = 2 x ma (H) + 1x ma (O)
= 2 x 1 + 1 x16
= 2 + 16 mmH2O = 18 gmol
Por lo tanto la masa de 1 mol de H2O o de 602 x 1023 moleacuteculas de H2O es de 18 g
Para expresar la composicioacuten de la solucioacuten se utilizan unidades como porcentaje en masa (mm) porcentaje masa ndash volumen ( mv) porcentaje Volumen ndash volumen ( vv) molalidad (m) y molaridad (M)
Porcentaje en masa (mm) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto disuelto y la masa
de la disolucioacuten expresada en gramos mm = Masa de soluto times 100 Masa de la solucioacuten
Porcentaje en volumen (vv) Indica la relacioacuten porcentual del volumen del soluto disuelto respecto al
volumen de la disolucioacuten expresadas ambas en mililitros vv = Volumen de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten Porcentaje masa en volumen (mv) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto (en
gramos) y el volumen de la disolucioacuten (mililitros) mv = masa de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten
Molalidad (m) La molalidad se define como el nuacutemero de moles de soluto por cada Kilogramo de solvente La foacutermula general es
m = moles de soluto Kg Solvente
Molaridad (M) La molaridad se define como el nuacutemero de moles de soluto que se encuentra disueltos en un
litro de solucioacuten La foacutermula general es
Molaridad = moles de soluto o M = n Litro de solucioacuten V
Una propiedad intensiva importante de las sustancias es la densidad que se define como la cantidad de
masa en una unidad de volumen por lo que permite conocer la masa de un volumen determinado de sustancia y viceversa La formula general es
d = masa (g) Volumen (ml)
Se debe recordar que para expresar la cantidad de una sustancia quiacutemica se utiliza la unidad moles y que cada sustancia tiene una masa molar que expresa la masa de un mol en gramos
Teniendo presente estos conceptos es posible resolver los diferentes problemas de disoluciones Para ello se recomienda seguir la siguiente secuencia de pasos
1 Saber exactamente cuaacutel es el problema es decir conocer lo que se desea calcular 2 Analizar cada uno de los datos para asiacute saber con queacute antecedentes se cuenta para llegar a la
solucioacuten del problema 3 Realizar cada uno de los pasos que sean necesario para la solucioacuten del problema
Ejemplo Calculemos la molaridad del cloro domeacutestico si eacuteste contiene 149 g de hipoclorito de sodio (NaClO) por cada 1000 ml (1L) de disolucioacuten (Masa atoacutemica de Na=23 Cl=355 O=16)
Primero calculamos la masa molar del soluto
mm NaClO = 23x1 + 355 x 1 + 16 x 1 = 745 gmol
Segundo calculamos el nuacutemero de moles del soluto (n)
n = m mm
n = 149 g = 02 moles 745 gmol
Tercero calculamos la molaridad (M) seguacuten
Molaridad = n V
M = 02 mol = 02 mol L o 02 M (leacutease 02 molar) 1 L
Solubilidad
La solubilidad corresponde a la cantidad maacutexima de soluto que a una temperatura dada se disuelve en una determinada cantidad de solvente
Tabla de solubilidades de algunos soacutelidos en H2O a 20ordmC
KNO3 316 gl
NaCl 360 gl
Urea 1000 gl
CuSO4 207 gl
PbCl2 99 gl
La tabla nos presenta diferentes solubilidades de soluto en H2O asiacute por ejemplo si observamos el valor de la solubilidad de la urea significa que podemos disolver 1000 g de este soluto en 1 L de H2O a 20ordmC obtendremos asiacute una solucioacuten saturada esto quiere decir que la solucioacuten no puede aceptar maacutes soluto a esa temperatura si se agrega una cantidad mayor de soluto esta no se disolveraacute y nos quedaraacute una solucioacuten sobresaturada
En general una solucioacuten sobresaturada es aquella que contiene maacutes soluto que su solubilidad y una solucioacuten insaturada es aquella que contiene menos soluto que su solubilidad
Factores que afectan la solubilidad
- Naturaleza del soluto y solvente
El estudio de pares de sustancias que se mezclan y otras no han conducido a una importante generalizacioacuten sustancias con similares fuerzas de atraccioacuten entre partiacuteculas tienden a ser solubles entre ellas es decir las sustancias polares son solubles en solventes polares mientras que los solutos no polares son solubles en solventes no polares
- Temperatura
La temperatura es uno de los factores maacutes importantes que afectan la solubilidad en la mayoriacutea de los compuestos En general la adicioacuten de calor causa un aumento de la solubilidad en solutos que sean soacutelidos y liacutequidos mientras que en gases la solubilidad disminuye
- Presioacuten
Solo si el soluto es gas un aumento de presioacuten lleva a un aumento de la solubilidad de los gases en los liacutequidos Existe una relacioacuten de proporcionalidad directa entre la solubilidad de un gas y la presioacuten aplicada
El efecto de la presioacuten sobre la solubilidad es utilizado en la preparacioacuten de bebidas gaseosas Todas ellas embotelladas bajo una presioacuten de CO2 ligeramente superior a una atmoacutesfera Cuando las botellas son abiertas la presioacuten del CO2 sobre la solucioacuten disminuye y el gas burbujea fuera de la solucioacuten
Propiedades de las disoluciones
1 Propiedades coligativas de las disoluciones 2 Propiedades aacutecido-base de las soluciones
Propiedades coligativas de las disoluciones
El cambio de los puntos de congelacioacuten y de ebullicioacuten que experimenta un solvente cuando se agrega un soluto corresponde a propiedades que dependen de la cantidad de moleacuteculas de soluto agregado (composicioacuten de la solucioacuten) pero no del tipo o identidad del soluto Estas propiedades son las que se conocen como propiedades coligativas Otra propiedad coligativa es la presioacuten osmoacutetica
Las unidades maacutes adecuadas para expresar la concentracioacuten de la solucioacuten y que permiten explicar las propiedades coligativas son la molalidad m (que expresa los moles de soluto que se encuentran disueltos por cada kilogramo de solvente) y las fracciones molares que expresan la fraccioacuten de moles de soluto que hay en el total de moles que componen la solucioacuten
Elevacioacuten del punto de ebullicioacuten
El punto de ebullicioacuten se define como la temperatura a la cual la presioacuten de vapor de un liacutequido es igual a la presioacuten atmosfeacuterica
Cuando un solvente se mezcla homogeacuteneamente con un soluto no volaacutetil se observa un incremento de su punto de ebullicioacuten
Este incremento se puede explicar si consideramos que se aumentan las atracciones intermoleculares lo que se traduce en una disminucioacuten de la presioacuten de vapor por lo tanto se requiere aumentar maacutes la temperatura para lograr igualar la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con la presioacuten atmosfeacuterica
Existe una proporcionalidad directa entre el incremento del punto de ebullicioacuten y la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce con el nombre de ldquoconstante de ascenso ebulloscoacutepicordquo y es dependiente del solvente que se esteacute utilizando Matemaacuteticamente se expresa por
∆ Teb = Keb m
Keb= Constante ebulloscoacutepica m = molalidad
Disminucioacuten del punto de congelacioacuten
El punto de congelacioacuten de una solucioacuten es menor que el punto de congelacioacuten del solvente puro y la variacioacuten de este punto es directamente proporcional con la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce como constante de descenso crioscoacutepico
∆ Tc = Kc m
Kc= Constante crioscoacutepica m = molalidad
Presioacuten osmoacutetica
La osmosis es el movimiento de un solvente a traveacutes de una membrana semipermeable Este movimiento ocurre desde una regioacuten de menor concentracioacuten a una regioacuten de mayor concentracioacuten de soluto El paso del disolvente continuacutea hasta que ambas disoluciones alcanzan la misma concentracioacuten Cuando en uno de los lados de la membrana semipermeable el volumen de la disolucioacuten aumenta esta columna ejerce una presioacuten sobre la membrana semipermeable denominada presioacuten osmoacutetica que se define como la presioacuten que hay que aplicar a la solucioacuten para detener la osmosis en ese momento se establece un equilibrio entre el paso del disolvente desde la disolucioacuten mas diluida hacia la disolucioacuten maacutes concentrada y viceversa
La presioacuten osmoacutetica (Π) es directamente proporcional a la concentracioacuten de la disolucioacuten
Π =MRT
Π = Presioacuten osmoacutetica (atm) M = Molaridad de la solucioacuten (mol l) R =Constante de los gases =0082 atm l mol K T =Temperatura (K)
Propiedades aacutecido-base de las disoluciones
Seguacuten su comportamiento quiacutemico las sustancias pueden ser clasificadas como aacutecidos y bases Para explicar este comportamiento se han elaborado varias teoriacuteas dentro de las cuales cabe destacar
Teoriacutea de Arrhenius que indica que en solucioacuten acuosa seraacuten aacutecidos aquellas sustancias que al disociarse dejan libres iones hidroacutegeno H
+ mientras que seraacuten bases aquellas que dejan libres
iones hidroxilos OH-
Teoriacutea de Lowry-Broumlnsted quienes plantean que seraacuten aacutecidos las sustancias que son capaces de ceder H
+ mientras que las bases aceptaraacuten los H
+ con lo que se genera un sistema donor-aceptor
de H+ acute
Es importante que sepamos que entre un aacutecido y una base se produce una reaccioacuten que se conoce como reaccioacuten de neutralizacioacuten seguacuten Arrhenius y tal como su nombre lo sentildeala se produce una neutralizacioacuten de los iones hidroacutegeno con los iones hidroxilos que hay en la solucioacuten formando agua y sal
La concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno en la solucioacuten seraacute un iacutendice de la acidez de la solucioacuten la que puede ser expresada como pH
El pH corresponde a pH = - log [H+]
[H+] = Concentracioacuten molar de H
+
Ejemplo En una solucioacuten se tiene una concentracioacuten de protones H
+ igual a 10-3 M Calcular el pH de la solucioacuten
R pH = - log 10-3
pH = - -3 log 10 y log 10 = 1
pH = 3 1 pH = 3
Resentildea histoacuterica de los compuestos orgaacutenicos
El teacutermino orgaacutenico sugiere que esta rama de la quiacutemica estaacute relacionada con los organismos o cosas vivas En un principio la quiacutemica orgaacutenica se relacionaba uacutenicamente con las sustancias que se obteniacutean a partir de la materia viva Una gran motivacioacuten del estudio de los compuestos orgaacutenicos se encuentra en su aplicacioacuten en el aacuterea de la medicina lo que llevaba a los cientiacuteficos a estudiar meacutetodos de extraccioacuten obtencioacuten purificacioacuten y anaacutelisis de dichos compuestos
Los compuestos orgaacutenicos estaacuten constituidos por los elementos carbono hidroacutegeno comuacutenmente oxiacutegeno y nitroacutegeno y en algunos casos por azufre foacutesforo y haloacutegenos Por ser el carbono un elemento imprescindible en los compuestos orgaacutenicos a la quiacutemica de estos compuestos se le llamoacute quiacutemica del carbono
Originalmente se pensaba que no existiacutea relacioacuten entre la quiacutemica orgaacutenica y la inorgaacutenica pero fue Friedrich Wocirchler en 1828 quien accidentalmente preparoacute urea (compuesto orgaacutenico presente en la orina) a partir de una sustancia inorgaacutenica cianato de amonio
Reconocimiento y propiedades de los compuestos orgaacutenicos
La presencia de carbono en un compuesto es casi determinante del caraacutecter orgaacutenico de la materia y su presencia se puede comprobar mediante la propiedad que tienen las sustancias orgaacutenicas de reaccionar con el oxiacutegeno en la llamada reaccioacuten de combustioacuten
Combustioacuten de materia orgaacutenica
El carboacuten el petroacuteleo y el gas natural se conocen como combustibles foacutesiles y todos ellos se han formado a lo largo de millones de antildeos por la descomposicioacuten de plantas y animales
La combustioacuten es la reaccioacuten quiacutemica entre un combustible y un comburente O2 originando como productos una mezcla de monoacutexido de carbono y anhiacutedrido carboacutenico Cuando hay suficiente oxiacutegeno se produce la combustioacuten completa que lleva a la formacioacuten de anhiacutedrido carboacutenico en cambio cuando es poca la cantidad de oxiacutegeno se forma monoacutexido de carbono y la combustioacuten es incompleta Toda reaccioacuten de combustioacuten es exergoacutenica con energiacutea de activacioacuten esto quiere decir que se requiere de un aporte energeacutetico para iniciar la reaccioacuten pero el balance neto de energiacutea implica una liberacioacuten de ella
La reaccioacuten de combustioacuten del metano es la siguiente
CH4 + 2 O2 --------gt CO2 + 2 H2O
Se puede reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico por sus propiedades como su reaccioacuten con el agua de cal (solucioacuten acuosa de hidroacutexido de calcio)
Ca(OH) 2 + CO2 -------gt CaCO3 + H2O
La formacioacuten de carbonato de calcio CaCO3 soacutelido de color blanco es una prueba de la existencia del anhiacutedrido carboacutenico Otra forma de reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico como un producto de la combustioacuten es mediante la demostracioacuten experimental de sus propiedades como aacutecido vira el papel tornasol azul a rojo decolora una solucioacuten baacutesica que estaacute mezclada con fenolftaleiacutena produce la neutralizacioacuten de la base con el anhiacutedrido carboacutenico
El carbono
El carbono elemento de siacutembolo C y de nuacutemero atoacutemico 6 posee en su nuacutecleo 6 protones y 6 neutrones Sus 6 electrones se encuentran en los dos primeros niveles de energiacutea La configuracioacuten electroacutenica de este elemento es 1s
2 2s
2 2px
1 2py
1 tiene cuatro electrones de valencia (4 electrones en el segundo nivel el nivel
maacutes externo) lo que es responsable de la tetravalencia del carbono es decir de su facilidad para que cada aacutetomo de carbono forme cuatro enlaces
Los aacutetomos de carbono son uacutenicos por su capacidad para enlazarse unos con otros con tal fuerza que pueden formar cadenas muy largas Este proceso de formacioacuten de cadenas se llama concatenacioacuten Ninguacuten otro elemento puede formar cadenas tan bien como lo hace el carbono
Los hidrocarburos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno sus enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes muy poco polares debido a que la diferencia de electronegatividad entre ellos es 04 por lo que se produce una comparticioacuten de los pares electroacutenicos de enlace El enlace entre dos aacutetomos de carbono es covalente apolar dado que la diferencia de electronegatividad es 0
Clasificacioacuten de los compuestos orgaacutenicos
Existen varias clasificaciones para los hidrocarburos
1 Hidrocarburos alifaacuteticos son los que no contienen el grupo benceacutenico y seraacuten Hidrocarburos aromaacuteticos los que poseen uno o maacutes anillos benceacutenicos
2 Hidrocarburos aciacuteclicos son hidrocarburos de cadena abierta que puede ser ramificada o no y seraacuten Hidrocarburos ciacuteclicos aquellos hidrocarburos que posean ciclos en su estructura
3 Hidrocarburos saturados son aquellos en que los enlaces carbono-carbono son simples en cambio seraacuten Hidrocarburos insaturados aquellos que posean enlaces dobles o triples entre los aacutetomos de carbono
Cabe destacar como hidrocarburos maacutes simples los alcanos alquenos y alquinos
Alcanos cada aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces y cada aacutetomo de hidroacutegeno uno por tanto el alcano
maacutes simple es el metano de foacutermula CH4
Estructura de Lewis del metano
Estructura espacial de la moleacutecula de metano
Nombre de algunos alcanos
La distribucioacuten espacial de los aacutetomos de hidroacutegeno que estaacuten unidos covalentemente al carbono es de acuerdo a la figura de un tetraedro regular por lo que el aacutengulo de enlace hidroacutegeno-carbono-hidroacutegeno es 1095deg aseguraacutendose de esta manera que los aacutetomos de hidroacutegeno quedaraacuten lo maacutes separados posible unos de otros La moleacutecula de metano es simeacutetrica Los aacutetomos de carbono tienen una hibridacioacuten ldquosp
3rdquo
Un radical alquiacutelico tiene un aacutetomo de hidroacutegeno menos que el alcano del cual proviene y para determinar su nombre se cambia la terminacioacuten ldquoanordquo por ldquoilrdquo o ldquoilordquo
Grupos alquinos maacutes comunes
Alcano Nombre Grupo Alquilo
Nombre
CH4
Metano CH3- Metil (o)
CH3 - CH3
Etano CH3 - CH2- Etil (o)
CH3-CH2-CH3
Propano CH3-CH2-CH2-
CH3-CH - CH3
Propil (o)
Isopropil (o)
CH3-CH2-CH2-CH3 Butano CH3-CH2-CH2-CH2- CH3-CH-CH2-CH3
CH3 - C - CH3
CH3
CH3
CH3 - CH - CH2 -
Butil (o) sec-butil
Terbutil
isobutil
Todos los alcanos tienen como foacutermula global CnH2n+2 Para determinar el nombre de los alcanos se debe tener presente las siguientes reglas
1 Identificar la cadena carbonada maacutes larga 2 Numerar los aacutetomos de carbono asignando a las ramificaciones la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones de acuerdo a orden alfabeacutetico Cuando hay varias ramificaciones iguales
se utilizan los prefijos di(2) tri(3) tetra(4) etc Indicar el nuacutemero del aacutetomo de carbono de la cadena fundamental donde estaacute la ramificacioacuten
4 Sentildealar el nombre del alcano de la cadena fundamental Recuerda que el nuacutemero de aacutetomos de carbono se indica con un prefijo met(1) et(2) prop(3) but(4) para el resto se utilizan los prefijos griegos
5 Separar los nuacutemeros entre siacute por comas y los nuacutemeros de las palabras por un guioacuten
Ejemplos
Enlaces sigma y pi
Cuando se forma un enlace los aacutetomos se aproximan de tal manera que sus orbitales atoacutemicos se traslapan para formar el enlace
El enlace es ldquosigmardquo cuando en el traslape de los orbitales sigue una liacutenea imaginaria entre los nuacutecleos de
los aacutetomos
En cambio el enlace es ldquopirdquo cuando el traslape de las nubes electroacutenicas ocurre sobre y bajo la liacutenea de los nuacutecleos
El orbital hiacutebrido ldquosp3rdquo se forma con la participacioacuten de un orbital ldquosrdquo y de tres orbitales ldquoprdquo Cada uno de estos
orbitales hiacutebridos se dirige hacia los veacutertices de un tetraedro regular
La figura muestra el orbital sp3 y la orientacioacuten espacial del carbono en los alcanos
En el caso del metano hidrocarburo representante de los alcanos el orbital hibrido ldquosp3rdquo del carbono se
traslapa con el orbital ldquosrdquo del hidroacutegeno Cuando es posible unir los centros de los nuacutecleos de los aacutetomos enlazados mediante una liacutenea recta imaginaria se dice que el enlace es sigma σ
Alquenos son hidrocarburos de foacutermula global CnH2n y su caracteriacutestica fundamental es que poseen un
doble enlace entre dos aacutetomos de carbono
Cuando hay un doble enlace en un compuesto uno de los enlaces es sigma (σ) y el otro es pi (π)
En el caso del eteno (C2H4) se produce un traslape de las nubes electroacutenicas de los orbitales hiacutebridos ldquosp2rdquo
formaacutendose un enlace sigma Cuando se traslapan los orbitales ldquoprdquo no hibridados de cada aacutetomo de carbono se forma el enlace pi
El alqueno maacutes simple estaacute constituido por dos aacutetomos de carbono y cuatro aacutetomos de hidroacutegeno por lo que su foacutermula es C2H4 A cada aacutetomo de carbono estaacuten unidos dos aacutetomos de hidroacutegeno y entre ellos hay un doble enlace Los aacutetomos de carbono que poseen el doble enlace tienen hibridacioacuten ldquosp
2rdquo y el aacutengulo de
enlace H-C-H es de 120ordm
Estructura de Lewis del eteno o etileno
Estructura espacial del eteno
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
Desecho Cualquier producto desagradable o toacutexico que se destina al abandono o se arroja
al medio ambiente
Desertificacioacuten Empobrecimiento de los ecosistemas por el efecto combinado del
impacto de las actividades del hombre la erosioacuten y la sequiacutea
Ductibilidad Propiedad de las sustancias que se pueden estirar Se aplica a los metales que
pueden moldearse en alambre fino como el cobre Electronegatividad Capacidad de un
aacutetomo para atraer electrones hacia eacutel en un enlace quiacutemico
Erosioacuten Degradacioacuten o deformacioacuten gradual de la superficie terrestre causada por agentes
fiacutesicos como el agua y los vientos y por agentes quiacutemicos como la lluvia aacutecida
Evaporacioacuten Proceso en el que un liacutequido se transforma en gas tambieacuten se le denomina
vaporizacioacuten
Fertilizantes Sustancias orgaacutenicas o inorgaacutenicas que se antildeaden a los suelos agriacutecolas para
preservar la productividad de estos
Fuerzas intermoleculares Fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas Fuerzas
intramoleculares Fuerzas que mantienen unidos a los aacutetomos en una moleacutecula
Geosfera Parte soacutelida de la Tierra Su capa exterior o litoacutesfera constituye la corteza
terrestre
Hidrocarburos Compuestos orgaacutenicos formados uacutenicamente por aacutetomos
de carbono (C) e hidroacutegeno (H)
Humus Material de color oscuro que se va formando en el suelo como producto de la
descomposicioacuten gradual de la materia orgaacutenica proveniente de plantas y animales
Ioacuten Partiacutecula cargada que se forma cuando un aacutetomo o un grupo de aacutetomos neutros ganan
o pierden uno o maacutes electrones
Ley Enunciado conciso verbal o matemaacutetico de una relacioacuten entre fenoacutemenos que es
siempre igual en las mismas condiciones
Ligante Moleacutecula o ioacuten que estaacute unido al ioacuten metaacutelico de un ioacuten complejo
Masa Medida de la cantidad de materia que contiene un objeto Maleabilidad Propiedad
de las sustancias que se pueden moldear de diferentes formas Muchos metales como el
aluminio pueden extenderse en laacuteminas finas
Mena Mineral del cual puede extraerse un metal aprovechable Por ejemplo la
bauxita que se extrae del aluminio
Metales Elementos quiacutemicos con propiedades fiacutesicas caracteriacutesticas que los diferencian de
los no metales Poseen alta conductividad teacutermica y
eleacutectrica brillo maleabilidad y ductibilidad
Metalurgia La ciencia y la tecnologiacutea de la separacioacuten de los metales a partir de sus menas
y de las aleaciones que se forman
Mezcla Combinacioacuten de dos o maacutes sustancias en las que cada una conserva su
identidad
Mineral Sustancia de origen natural con una composicioacuten quiacutemica definida
Mol cantidad de sustancia que contiene 602 x 10 23 entidades elementales
(aacutetomos moleacuteculas u otras partiacuteculas)
Moleacutecula Agregado de por lo menos dos aacutetomos con una distribucioacuten definida que se
mantienen unidos por fuerzas especiales
No metal Elementos que por lo general son malos conductores del calor y electricidad
Nuacutecleo Corazoacuten de un aacutetomo
Nuacutemero atoacutemico (z) Nuacutemero de protones en un aacutetomo
Nuacutemero de oxidacioacuten Nuacutemero de cargas que tendriacutea un aacutetomo en una
moleacutecula si los electrones fueran transferidos completamente en la direccioacuten indicada
por la diferencia de electronegatividad
Onda Perturbacioacuten vibratoria mediante la cual se trasmite energiacutea Paramagneacutetico Que lo
atrae un imaacuten Una sustancia paramagneacutetica contiene uno o maacutes electrones desapareados
Peso Fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto
pH Logaritmo negativo de la concentracioacuten de protones
Poliacutemero Compuesto que se distingue por su alta masa molar la cual puede llegar a miles
o millones de gramos y estar formada por muchas unidades que se repiten
Precipitado Soacutelido insoluble que se separa por disolucioacuten
Presioacuten Fuerza aplicada por unidad de aacuterea
Propiedad fiacutesica Cualquier propiedad de una sustancia que se puede observar sin
transformarla en otra
Propiedad quiacutemica Cualquier propiedad de una sustancia que no puede estudiarse sin la
conversioacuten de dicha sustancia en otra
Protoacuten Partiacutecula subatoacutemica que tiene una carga eleacutectrica positiva unitaria La masa de un
protoacuten es aproximadamente 1840 veces la de un electroacuten
Quiacutemica Estudio de la materia y sus cambios
Radiacioacuten Emisioacuten y transmisioacuten de energiacutea a traveacutes del espacio en forma de ondas yo
partiacuteculas
Radiactividad Ruptura espontaacutenea de un aacutetomo emitiendo partiacuteculas yo radiacioacuten
Reaccioacuten quiacutemica Proceso durante el cual una sustancia (o sustancias)
cambian para formar una o maacutes sustancias nuevas
Reaccioacuten redox Reaccioacuten en la que hay transferencia de electrones o cambio en los
nuacutemeros de oxidacioacuten de las sustancias que forman parte de ella
Sal Compuesto ioacutenico formado por un catioacuten diferente al H+ y un anioacuten diferente al OH-
o O2-
Semiconductores Elementos que normalmente no conducen electricidad pero a los que
se les puede aumentar su conductividad elevando su
temperatura o adicionaacutendoles ciertas impurezas
Sistema Parte especiacutefica del universo bajo estudio
Soluto Sustancia presente en menor cantidad en una disolucioacuten
Sustancia Forma de materia que tiene una composicioacuten definida o constante (nuacutemero
y clase de unidades baacutesicas presentes) y propiedades que la diferencian
Tensioacuten superficial Cantidad de energiacutea que se requiere para extender o aumentar la
superficie de un liacutequido por unidad de aacuterea
Vidrio Producto oacuteptimamente transparente obtenido de la fusioacuten de
materiales inorgaacutenicos que se han enfriado a un estado riacutegido sin cristalizar
Viscosidad Medida de la resistencia de un liacutequido a fluir
Definiciones obtenidas de
AacuteGUILA Eugenia et al Ciencias Quiacutemicas I Educacioacuten Quiacutemica Editorial
Santillana 1994
CHANG R Quiacutemica Editorial McGraw-Hill 1999 Meacutexico
Disoluciones
El teacutermino disoluciones sugiere que en una mezcla debe existir una sustancia que se disuelva y otra que
disuelva a la anterior La sustancia que se disuelve se conoce con el nombre de soluto mientras la que disuelve al soluto es denominada solvente o disolvente Lo maacutes importante es que para que la mezcla sea una solucioacuten debe ser homogeacutenea es decir la composicioacuten debe ser igual en cada una de sus partes
Las soluciones pueden estar en los tres estados de la materia
Soacutelidas donde un ejemplo son las aleaciones
Liacutequidas en este caso el solvente debe ser liacutequido pero el soluto puede estar en cualquiera de los tres estados En el agua de mar el soluto (cloruro de sodio) estaacute en el estado soacutelido en el caso de un licor el soluto (etanol) estaacute en el estado liacutequido y finalmente en la soda el soluto estaacute en estado gaseoso (anhiacutedrido carboacutenico)
Gaseosas soluto y solvente son gases por ejemplo el aire cordillerano
Seguacuten cuaacutel sea la composicioacuten de la solucioacuten se podraacute distinguir una solucioacuten concentrada (que contiene mucho soluto formando parte de la solucioacuten) de una solucioacuten diluida (que contiene poco soluto en solucioacuten) Estos teacuterminos son cualitativos y en quiacutemica es necesario que se conozcan exactamente las cantidades que existen en la mezcla es decir una magnitud cuantitativa
Algunas magnitudes cuantitativas que sirven para calcular la composicioacuten de una solucioacuten son las siguientes
- El mol
Un mol es una unidad y equivale a 602 x 1023 entidades elementales que pueden ser aacutetomos moleacuteculas u otras partiacuteculas Este nuacutemero se denomina nuacutemero de Avogadro
Asiacute por ejemplo Un mol de aacutetomos de N contiene 602 x 1023 aacutetomos de nitroacutegeno Un mol de moleacuteculas de H2O contiene 602 x 1023 moleacuteculas de agua
Para calcular los moles se usa la siguiente foacutermula
Mol = masa (g) o n = m Masa molar mm
- Masa atoacutemica (ma)
Corresponde a la masa de 1 mol de aacutetomos de un elemento o de 602 x 1023 aacutetomos de un elemento medidas en gramos Ejemplo
La masa atoacutemica del H es 1008 gmol esto significa que la masa de 1 mol de aacutetomos de H contiene 602 x 1023 aacutetomos de H y su masa es de 1008 g
Las masas atoacutemicas en general aparecen en las tablas perioacutedicas con el inadecuado nombre de peso atoacutemico
- Masa molar (mm)
La masa molar corresponde a la masa de 1 mol de moleacuteculas o de 602 x 1023 moleacuteculas medidas en gramos La masa molar o molecular o peso molecular de un compuesto se obtiene sumando ponderadamente
las masas atoacutemicas de los elementos que conforman el compuesto Por ejemplo calcular la masa molar del H2O (masa atoacutemica H = 1 gmol O = 16 gmol)
mmH2O = 2 x ma (H) + 1x ma (O)
= 2 x 1 + 1 x16
= 2 + 16 mmH2O = 18 gmol
Por lo tanto la masa de 1 mol de H2O o de 602 x 1023 moleacuteculas de H2O es de 18 g
Para expresar la composicioacuten de la solucioacuten se utilizan unidades como porcentaje en masa (mm) porcentaje masa ndash volumen ( mv) porcentaje Volumen ndash volumen ( vv) molalidad (m) y molaridad (M)
Porcentaje en masa (mm) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto disuelto y la masa
de la disolucioacuten expresada en gramos mm = Masa de soluto times 100 Masa de la solucioacuten
Porcentaje en volumen (vv) Indica la relacioacuten porcentual del volumen del soluto disuelto respecto al
volumen de la disolucioacuten expresadas ambas en mililitros vv = Volumen de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten Porcentaje masa en volumen (mv) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto (en
gramos) y el volumen de la disolucioacuten (mililitros) mv = masa de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten
Molalidad (m) La molalidad se define como el nuacutemero de moles de soluto por cada Kilogramo de solvente La foacutermula general es
m = moles de soluto Kg Solvente
Molaridad (M) La molaridad se define como el nuacutemero de moles de soluto que se encuentra disueltos en un
litro de solucioacuten La foacutermula general es
Molaridad = moles de soluto o M = n Litro de solucioacuten V
Una propiedad intensiva importante de las sustancias es la densidad que se define como la cantidad de
masa en una unidad de volumen por lo que permite conocer la masa de un volumen determinado de sustancia y viceversa La formula general es
d = masa (g) Volumen (ml)
Se debe recordar que para expresar la cantidad de una sustancia quiacutemica se utiliza la unidad moles y que cada sustancia tiene una masa molar que expresa la masa de un mol en gramos
Teniendo presente estos conceptos es posible resolver los diferentes problemas de disoluciones Para ello se recomienda seguir la siguiente secuencia de pasos
1 Saber exactamente cuaacutel es el problema es decir conocer lo que se desea calcular 2 Analizar cada uno de los datos para asiacute saber con queacute antecedentes se cuenta para llegar a la
solucioacuten del problema 3 Realizar cada uno de los pasos que sean necesario para la solucioacuten del problema
Ejemplo Calculemos la molaridad del cloro domeacutestico si eacuteste contiene 149 g de hipoclorito de sodio (NaClO) por cada 1000 ml (1L) de disolucioacuten (Masa atoacutemica de Na=23 Cl=355 O=16)
Primero calculamos la masa molar del soluto
mm NaClO = 23x1 + 355 x 1 + 16 x 1 = 745 gmol
Segundo calculamos el nuacutemero de moles del soluto (n)
n = m mm
n = 149 g = 02 moles 745 gmol
Tercero calculamos la molaridad (M) seguacuten
Molaridad = n V
M = 02 mol = 02 mol L o 02 M (leacutease 02 molar) 1 L
Solubilidad
La solubilidad corresponde a la cantidad maacutexima de soluto que a una temperatura dada se disuelve en una determinada cantidad de solvente
Tabla de solubilidades de algunos soacutelidos en H2O a 20ordmC
KNO3 316 gl
NaCl 360 gl
Urea 1000 gl
CuSO4 207 gl
PbCl2 99 gl
La tabla nos presenta diferentes solubilidades de soluto en H2O asiacute por ejemplo si observamos el valor de la solubilidad de la urea significa que podemos disolver 1000 g de este soluto en 1 L de H2O a 20ordmC obtendremos asiacute una solucioacuten saturada esto quiere decir que la solucioacuten no puede aceptar maacutes soluto a esa temperatura si se agrega una cantidad mayor de soluto esta no se disolveraacute y nos quedaraacute una solucioacuten sobresaturada
En general una solucioacuten sobresaturada es aquella que contiene maacutes soluto que su solubilidad y una solucioacuten insaturada es aquella que contiene menos soluto que su solubilidad
Factores que afectan la solubilidad
- Naturaleza del soluto y solvente
El estudio de pares de sustancias que se mezclan y otras no han conducido a una importante generalizacioacuten sustancias con similares fuerzas de atraccioacuten entre partiacuteculas tienden a ser solubles entre ellas es decir las sustancias polares son solubles en solventes polares mientras que los solutos no polares son solubles en solventes no polares
- Temperatura
La temperatura es uno de los factores maacutes importantes que afectan la solubilidad en la mayoriacutea de los compuestos En general la adicioacuten de calor causa un aumento de la solubilidad en solutos que sean soacutelidos y liacutequidos mientras que en gases la solubilidad disminuye
- Presioacuten
Solo si el soluto es gas un aumento de presioacuten lleva a un aumento de la solubilidad de los gases en los liacutequidos Existe una relacioacuten de proporcionalidad directa entre la solubilidad de un gas y la presioacuten aplicada
El efecto de la presioacuten sobre la solubilidad es utilizado en la preparacioacuten de bebidas gaseosas Todas ellas embotelladas bajo una presioacuten de CO2 ligeramente superior a una atmoacutesfera Cuando las botellas son abiertas la presioacuten del CO2 sobre la solucioacuten disminuye y el gas burbujea fuera de la solucioacuten
Propiedades de las disoluciones
1 Propiedades coligativas de las disoluciones 2 Propiedades aacutecido-base de las soluciones
Propiedades coligativas de las disoluciones
El cambio de los puntos de congelacioacuten y de ebullicioacuten que experimenta un solvente cuando se agrega un soluto corresponde a propiedades que dependen de la cantidad de moleacuteculas de soluto agregado (composicioacuten de la solucioacuten) pero no del tipo o identidad del soluto Estas propiedades son las que se conocen como propiedades coligativas Otra propiedad coligativa es la presioacuten osmoacutetica
Las unidades maacutes adecuadas para expresar la concentracioacuten de la solucioacuten y que permiten explicar las propiedades coligativas son la molalidad m (que expresa los moles de soluto que se encuentran disueltos por cada kilogramo de solvente) y las fracciones molares que expresan la fraccioacuten de moles de soluto que hay en el total de moles que componen la solucioacuten
Elevacioacuten del punto de ebullicioacuten
El punto de ebullicioacuten se define como la temperatura a la cual la presioacuten de vapor de un liacutequido es igual a la presioacuten atmosfeacuterica
Cuando un solvente se mezcla homogeacuteneamente con un soluto no volaacutetil se observa un incremento de su punto de ebullicioacuten
Este incremento se puede explicar si consideramos que se aumentan las atracciones intermoleculares lo que se traduce en una disminucioacuten de la presioacuten de vapor por lo tanto se requiere aumentar maacutes la temperatura para lograr igualar la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con la presioacuten atmosfeacuterica
Existe una proporcionalidad directa entre el incremento del punto de ebullicioacuten y la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce con el nombre de ldquoconstante de ascenso ebulloscoacutepicordquo y es dependiente del solvente que se esteacute utilizando Matemaacuteticamente se expresa por
∆ Teb = Keb m
Keb= Constante ebulloscoacutepica m = molalidad
Disminucioacuten del punto de congelacioacuten
El punto de congelacioacuten de una solucioacuten es menor que el punto de congelacioacuten del solvente puro y la variacioacuten de este punto es directamente proporcional con la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce como constante de descenso crioscoacutepico
∆ Tc = Kc m
Kc= Constante crioscoacutepica m = molalidad
Presioacuten osmoacutetica
La osmosis es el movimiento de un solvente a traveacutes de una membrana semipermeable Este movimiento ocurre desde una regioacuten de menor concentracioacuten a una regioacuten de mayor concentracioacuten de soluto El paso del disolvente continuacutea hasta que ambas disoluciones alcanzan la misma concentracioacuten Cuando en uno de los lados de la membrana semipermeable el volumen de la disolucioacuten aumenta esta columna ejerce una presioacuten sobre la membrana semipermeable denominada presioacuten osmoacutetica que se define como la presioacuten que hay que aplicar a la solucioacuten para detener la osmosis en ese momento se establece un equilibrio entre el paso del disolvente desde la disolucioacuten mas diluida hacia la disolucioacuten maacutes concentrada y viceversa
La presioacuten osmoacutetica (Π) es directamente proporcional a la concentracioacuten de la disolucioacuten
Π =MRT
Π = Presioacuten osmoacutetica (atm) M = Molaridad de la solucioacuten (mol l) R =Constante de los gases =0082 atm l mol K T =Temperatura (K)
Propiedades aacutecido-base de las disoluciones
Seguacuten su comportamiento quiacutemico las sustancias pueden ser clasificadas como aacutecidos y bases Para explicar este comportamiento se han elaborado varias teoriacuteas dentro de las cuales cabe destacar
Teoriacutea de Arrhenius que indica que en solucioacuten acuosa seraacuten aacutecidos aquellas sustancias que al disociarse dejan libres iones hidroacutegeno H
+ mientras que seraacuten bases aquellas que dejan libres
iones hidroxilos OH-
Teoriacutea de Lowry-Broumlnsted quienes plantean que seraacuten aacutecidos las sustancias que son capaces de ceder H
+ mientras que las bases aceptaraacuten los H
+ con lo que se genera un sistema donor-aceptor
de H+ acute
Es importante que sepamos que entre un aacutecido y una base se produce una reaccioacuten que se conoce como reaccioacuten de neutralizacioacuten seguacuten Arrhenius y tal como su nombre lo sentildeala se produce una neutralizacioacuten de los iones hidroacutegeno con los iones hidroxilos que hay en la solucioacuten formando agua y sal
La concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno en la solucioacuten seraacute un iacutendice de la acidez de la solucioacuten la que puede ser expresada como pH
El pH corresponde a pH = - log [H+]
[H+] = Concentracioacuten molar de H
+
Ejemplo En una solucioacuten se tiene una concentracioacuten de protones H
+ igual a 10-3 M Calcular el pH de la solucioacuten
R pH = - log 10-3
pH = - -3 log 10 y log 10 = 1
pH = 3 1 pH = 3
Resentildea histoacuterica de los compuestos orgaacutenicos
El teacutermino orgaacutenico sugiere que esta rama de la quiacutemica estaacute relacionada con los organismos o cosas vivas En un principio la quiacutemica orgaacutenica se relacionaba uacutenicamente con las sustancias que se obteniacutean a partir de la materia viva Una gran motivacioacuten del estudio de los compuestos orgaacutenicos se encuentra en su aplicacioacuten en el aacuterea de la medicina lo que llevaba a los cientiacuteficos a estudiar meacutetodos de extraccioacuten obtencioacuten purificacioacuten y anaacutelisis de dichos compuestos
Los compuestos orgaacutenicos estaacuten constituidos por los elementos carbono hidroacutegeno comuacutenmente oxiacutegeno y nitroacutegeno y en algunos casos por azufre foacutesforo y haloacutegenos Por ser el carbono un elemento imprescindible en los compuestos orgaacutenicos a la quiacutemica de estos compuestos se le llamoacute quiacutemica del carbono
Originalmente se pensaba que no existiacutea relacioacuten entre la quiacutemica orgaacutenica y la inorgaacutenica pero fue Friedrich Wocirchler en 1828 quien accidentalmente preparoacute urea (compuesto orgaacutenico presente en la orina) a partir de una sustancia inorgaacutenica cianato de amonio
Reconocimiento y propiedades de los compuestos orgaacutenicos
La presencia de carbono en un compuesto es casi determinante del caraacutecter orgaacutenico de la materia y su presencia se puede comprobar mediante la propiedad que tienen las sustancias orgaacutenicas de reaccionar con el oxiacutegeno en la llamada reaccioacuten de combustioacuten
Combustioacuten de materia orgaacutenica
El carboacuten el petroacuteleo y el gas natural se conocen como combustibles foacutesiles y todos ellos se han formado a lo largo de millones de antildeos por la descomposicioacuten de plantas y animales
La combustioacuten es la reaccioacuten quiacutemica entre un combustible y un comburente O2 originando como productos una mezcla de monoacutexido de carbono y anhiacutedrido carboacutenico Cuando hay suficiente oxiacutegeno se produce la combustioacuten completa que lleva a la formacioacuten de anhiacutedrido carboacutenico en cambio cuando es poca la cantidad de oxiacutegeno se forma monoacutexido de carbono y la combustioacuten es incompleta Toda reaccioacuten de combustioacuten es exergoacutenica con energiacutea de activacioacuten esto quiere decir que se requiere de un aporte energeacutetico para iniciar la reaccioacuten pero el balance neto de energiacutea implica una liberacioacuten de ella
La reaccioacuten de combustioacuten del metano es la siguiente
CH4 + 2 O2 --------gt CO2 + 2 H2O
Se puede reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico por sus propiedades como su reaccioacuten con el agua de cal (solucioacuten acuosa de hidroacutexido de calcio)
Ca(OH) 2 + CO2 -------gt CaCO3 + H2O
La formacioacuten de carbonato de calcio CaCO3 soacutelido de color blanco es una prueba de la existencia del anhiacutedrido carboacutenico Otra forma de reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico como un producto de la combustioacuten es mediante la demostracioacuten experimental de sus propiedades como aacutecido vira el papel tornasol azul a rojo decolora una solucioacuten baacutesica que estaacute mezclada con fenolftaleiacutena produce la neutralizacioacuten de la base con el anhiacutedrido carboacutenico
El carbono
El carbono elemento de siacutembolo C y de nuacutemero atoacutemico 6 posee en su nuacutecleo 6 protones y 6 neutrones Sus 6 electrones se encuentran en los dos primeros niveles de energiacutea La configuracioacuten electroacutenica de este elemento es 1s
2 2s
2 2px
1 2py
1 tiene cuatro electrones de valencia (4 electrones en el segundo nivel el nivel
maacutes externo) lo que es responsable de la tetravalencia del carbono es decir de su facilidad para que cada aacutetomo de carbono forme cuatro enlaces
Los aacutetomos de carbono son uacutenicos por su capacidad para enlazarse unos con otros con tal fuerza que pueden formar cadenas muy largas Este proceso de formacioacuten de cadenas se llama concatenacioacuten Ninguacuten otro elemento puede formar cadenas tan bien como lo hace el carbono
Los hidrocarburos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno sus enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes muy poco polares debido a que la diferencia de electronegatividad entre ellos es 04 por lo que se produce una comparticioacuten de los pares electroacutenicos de enlace El enlace entre dos aacutetomos de carbono es covalente apolar dado que la diferencia de electronegatividad es 0
Clasificacioacuten de los compuestos orgaacutenicos
Existen varias clasificaciones para los hidrocarburos
1 Hidrocarburos alifaacuteticos son los que no contienen el grupo benceacutenico y seraacuten Hidrocarburos aromaacuteticos los que poseen uno o maacutes anillos benceacutenicos
2 Hidrocarburos aciacuteclicos son hidrocarburos de cadena abierta que puede ser ramificada o no y seraacuten Hidrocarburos ciacuteclicos aquellos hidrocarburos que posean ciclos en su estructura
3 Hidrocarburos saturados son aquellos en que los enlaces carbono-carbono son simples en cambio seraacuten Hidrocarburos insaturados aquellos que posean enlaces dobles o triples entre los aacutetomos de carbono
Cabe destacar como hidrocarburos maacutes simples los alcanos alquenos y alquinos
Alcanos cada aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces y cada aacutetomo de hidroacutegeno uno por tanto el alcano
maacutes simple es el metano de foacutermula CH4
Estructura de Lewis del metano
Estructura espacial de la moleacutecula de metano
Nombre de algunos alcanos
La distribucioacuten espacial de los aacutetomos de hidroacutegeno que estaacuten unidos covalentemente al carbono es de acuerdo a la figura de un tetraedro regular por lo que el aacutengulo de enlace hidroacutegeno-carbono-hidroacutegeno es 1095deg aseguraacutendose de esta manera que los aacutetomos de hidroacutegeno quedaraacuten lo maacutes separados posible unos de otros La moleacutecula de metano es simeacutetrica Los aacutetomos de carbono tienen una hibridacioacuten ldquosp
3rdquo
Un radical alquiacutelico tiene un aacutetomo de hidroacutegeno menos que el alcano del cual proviene y para determinar su nombre se cambia la terminacioacuten ldquoanordquo por ldquoilrdquo o ldquoilordquo
Grupos alquinos maacutes comunes
Alcano Nombre Grupo Alquilo
Nombre
CH4
Metano CH3- Metil (o)
CH3 - CH3
Etano CH3 - CH2- Etil (o)
CH3-CH2-CH3
Propano CH3-CH2-CH2-
CH3-CH - CH3
Propil (o)
Isopropil (o)
CH3-CH2-CH2-CH3 Butano CH3-CH2-CH2-CH2- CH3-CH-CH2-CH3
CH3 - C - CH3
CH3
CH3
CH3 - CH - CH2 -
Butil (o) sec-butil
Terbutil
isobutil
Todos los alcanos tienen como foacutermula global CnH2n+2 Para determinar el nombre de los alcanos se debe tener presente las siguientes reglas
1 Identificar la cadena carbonada maacutes larga 2 Numerar los aacutetomos de carbono asignando a las ramificaciones la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones de acuerdo a orden alfabeacutetico Cuando hay varias ramificaciones iguales
se utilizan los prefijos di(2) tri(3) tetra(4) etc Indicar el nuacutemero del aacutetomo de carbono de la cadena fundamental donde estaacute la ramificacioacuten
4 Sentildealar el nombre del alcano de la cadena fundamental Recuerda que el nuacutemero de aacutetomos de carbono se indica con un prefijo met(1) et(2) prop(3) but(4) para el resto se utilizan los prefijos griegos
5 Separar los nuacutemeros entre siacute por comas y los nuacutemeros de las palabras por un guioacuten
Ejemplos
Enlaces sigma y pi
Cuando se forma un enlace los aacutetomos se aproximan de tal manera que sus orbitales atoacutemicos se traslapan para formar el enlace
El enlace es ldquosigmardquo cuando en el traslape de los orbitales sigue una liacutenea imaginaria entre los nuacutecleos de
los aacutetomos
En cambio el enlace es ldquopirdquo cuando el traslape de las nubes electroacutenicas ocurre sobre y bajo la liacutenea de los nuacutecleos
El orbital hiacutebrido ldquosp3rdquo se forma con la participacioacuten de un orbital ldquosrdquo y de tres orbitales ldquoprdquo Cada uno de estos
orbitales hiacutebridos se dirige hacia los veacutertices de un tetraedro regular
La figura muestra el orbital sp3 y la orientacioacuten espacial del carbono en los alcanos
En el caso del metano hidrocarburo representante de los alcanos el orbital hibrido ldquosp3rdquo del carbono se
traslapa con el orbital ldquosrdquo del hidroacutegeno Cuando es posible unir los centros de los nuacutecleos de los aacutetomos enlazados mediante una liacutenea recta imaginaria se dice que el enlace es sigma σ
Alquenos son hidrocarburos de foacutermula global CnH2n y su caracteriacutestica fundamental es que poseen un
doble enlace entre dos aacutetomos de carbono
Cuando hay un doble enlace en un compuesto uno de los enlaces es sigma (σ) y el otro es pi (π)
En el caso del eteno (C2H4) se produce un traslape de las nubes electroacutenicas de los orbitales hiacutebridos ldquosp2rdquo
formaacutendose un enlace sigma Cuando se traslapan los orbitales ldquoprdquo no hibridados de cada aacutetomo de carbono se forma el enlace pi
El alqueno maacutes simple estaacute constituido por dos aacutetomos de carbono y cuatro aacutetomos de hidroacutegeno por lo que su foacutermula es C2H4 A cada aacutetomo de carbono estaacuten unidos dos aacutetomos de hidroacutegeno y entre ellos hay un doble enlace Los aacutetomos de carbono que poseen el doble enlace tienen hibridacioacuten ldquosp
2rdquo y el aacutengulo de
enlace H-C-H es de 120ordm
Estructura de Lewis del eteno o etileno
Estructura espacial del eteno
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
Nuacutemero de oxidacioacuten Nuacutemero de cargas que tendriacutea un aacutetomo en una
moleacutecula si los electrones fueran transferidos completamente en la direccioacuten indicada
por la diferencia de electronegatividad
Onda Perturbacioacuten vibratoria mediante la cual se trasmite energiacutea Paramagneacutetico Que lo
atrae un imaacuten Una sustancia paramagneacutetica contiene uno o maacutes electrones desapareados
Peso Fuerza que ejerce la gravedad sobre un objeto
pH Logaritmo negativo de la concentracioacuten de protones
Poliacutemero Compuesto que se distingue por su alta masa molar la cual puede llegar a miles
o millones de gramos y estar formada por muchas unidades que se repiten
Precipitado Soacutelido insoluble que se separa por disolucioacuten
Presioacuten Fuerza aplicada por unidad de aacuterea
Propiedad fiacutesica Cualquier propiedad de una sustancia que se puede observar sin
transformarla en otra
Propiedad quiacutemica Cualquier propiedad de una sustancia que no puede estudiarse sin la
conversioacuten de dicha sustancia en otra
Protoacuten Partiacutecula subatoacutemica que tiene una carga eleacutectrica positiva unitaria La masa de un
protoacuten es aproximadamente 1840 veces la de un electroacuten
Quiacutemica Estudio de la materia y sus cambios
Radiacioacuten Emisioacuten y transmisioacuten de energiacutea a traveacutes del espacio en forma de ondas yo
partiacuteculas
Radiactividad Ruptura espontaacutenea de un aacutetomo emitiendo partiacuteculas yo radiacioacuten
Reaccioacuten quiacutemica Proceso durante el cual una sustancia (o sustancias)
cambian para formar una o maacutes sustancias nuevas
Reaccioacuten redox Reaccioacuten en la que hay transferencia de electrones o cambio en los
nuacutemeros de oxidacioacuten de las sustancias que forman parte de ella
Sal Compuesto ioacutenico formado por un catioacuten diferente al H+ y un anioacuten diferente al OH-
o O2-
Semiconductores Elementos que normalmente no conducen electricidad pero a los que
se les puede aumentar su conductividad elevando su
temperatura o adicionaacutendoles ciertas impurezas
Sistema Parte especiacutefica del universo bajo estudio
Soluto Sustancia presente en menor cantidad en una disolucioacuten
Sustancia Forma de materia que tiene una composicioacuten definida o constante (nuacutemero
y clase de unidades baacutesicas presentes) y propiedades que la diferencian
Tensioacuten superficial Cantidad de energiacutea que se requiere para extender o aumentar la
superficie de un liacutequido por unidad de aacuterea
Vidrio Producto oacuteptimamente transparente obtenido de la fusioacuten de
materiales inorgaacutenicos que se han enfriado a un estado riacutegido sin cristalizar
Viscosidad Medida de la resistencia de un liacutequido a fluir
Definiciones obtenidas de
AacuteGUILA Eugenia et al Ciencias Quiacutemicas I Educacioacuten Quiacutemica Editorial
Santillana 1994
CHANG R Quiacutemica Editorial McGraw-Hill 1999 Meacutexico
Disoluciones
El teacutermino disoluciones sugiere que en una mezcla debe existir una sustancia que se disuelva y otra que
disuelva a la anterior La sustancia que se disuelve se conoce con el nombre de soluto mientras la que disuelve al soluto es denominada solvente o disolvente Lo maacutes importante es que para que la mezcla sea una solucioacuten debe ser homogeacutenea es decir la composicioacuten debe ser igual en cada una de sus partes
Las soluciones pueden estar en los tres estados de la materia
Soacutelidas donde un ejemplo son las aleaciones
Liacutequidas en este caso el solvente debe ser liacutequido pero el soluto puede estar en cualquiera de los tres estados En el agua de mar el soluto (cloruro de sodio) estaacute en el estado soacutelido en el caso de un licor el soluto (etanol) estaacute en el estado liacutequido y finalmente en la soda el soluto estaacute en estado gaseoso (anhiacutedrido carboacutenico)
Gaseosas soluto y solvente son gases por ejemplo el aire cordillerano
Seguacuten cuaacutel sea la composicioacuten de la solucioacuten se podraacute distinguir una solucioacuten concentrada (que contiene mucho soluto formando parte de la solucioacuten) de una solucioacuten diluida (que contiene poco soluto en solucioacuten) Estos teacuterminos son cualitativos y en quiacutemica es necesario que se conozcan exactamente las cantidades que existen en la mezcla es decir una magnitud cuantitativa
Algunas magnitudes cuantitativas que sirven para calcular la composicioacuten de una solucioacuten son las siguientes
- El mol
Un mol es una unidad y equivale a 602 x 1023 entidades elementales que pueden ser aacutetomos moleacuteculas u otras partiacuteculas Este nuacutemero se denomina nuacutemero de Avogadro
Asiacute por ejemplo Un mol de aacutetomos de N contiene 602 x 1023 aacutetomos de nitroacutegeno Un mol de moleacuteculas de H2O contiene 602 x 1023 moleacuteculas de agua
Para calcular los moles se usa la siguiente foacutermula
Mol = masa (g) o n = m Masa molar mm
- Masa atoacutemica (ma)
Corresponde a la masa de 1 mol de aacutetomos de un elemento o de 602 x 1023 aacutetomos de un elemento medidas en gramos Ejemplo
La masa atoacutemica del H es 1008 gmol esto significa que la masa de 1 mol de aacutetomos de H contiene 602 x 1023 aacutetomos de H y su masa es de 1008 g
Las masas atoacutemicas en general aparecen en las tablas perioacutedicas con el inadecuado nombre de peso atoacutemico
- Masa molar (mm)
La masa molar corresponde a la masa de 1 mol de moleacuteculas o de 602 x 1023 moleacuteculas medidas en gramos La masa molar o molecular o peso molecular de un compuesto se obtiene sumando ponderadamente
las masas atoacutemicas de los elementos que conforman el compuesto Por ejemplo calcular la masa molar del H2O (masa atoacutemica H = 1 gmol O = 16 gmol)
mmH2O = 2 x ma (H) + 1x ma (O)
= 2 x 1 + 1 x16
= 2 + 16 mmH2O = 18 gmol
Por lo tanto la masa de 1 mol de H2O o de 602 x 1023 moleacuteculas de H2O es de 18 g
Para expresar la composicioacuten de la solucioacuten se utilizan unidades como porcentaje en masa (mm) porcentaje masa ndash volumen ( mv) porcentaje Volumen ndash volumen ( vv) molalidad (m) y molaridad (M)
Porcentaje en masa (mm) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto disuelto y la masa
de la disolucioacuten expresada en gramos mm = Masa de soluto times 100 Masa de la solucioacuten
Porcentaje en volumen (vv) Indica la relacioacuten porcentual del volumen del soluto disuelto respecto al
volumen de la disolucioacuten expresadas ambas en mililitros vv = Volumen de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten Porcentaje masa en volumen (mv) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto (en
gramos) y el volumen de la disolucioacuten (mililitros) mv = masa de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten
Molalidad (m) La molalidad se define como el nuacutemero de moles de soluto por cada Kilogramo de solvente La foacutermula general es
m = moles de soluto Kg Solvente
Molaridad (M) La molaridad se define como el nuacutemero de moles de soluto que se encuentra disueltos en un
litro de solucioacuten La foacutermula general es
Molaridad = moles de soluto o M = n Litro de solucioacuten V
Una propiedad intensiva importante de las sustancias es la densidad que se define como la cantidad de
masa en una unidad de volumen por lo que permite conocer la masa de un volumen determinado de sustancia y viceversa La formula general es
d = masa (g) Volumen (ml)
Se debe recordar que para expresar la cantidad de una sustancia quiacutemica se utiliza la unidad moles y que cada sustancia tiene una masa molar que expresa la masa de un mol en gramos
Teniendo presente estos conceptos es posible resolver los diferentes problemas de disoluciones Para ello se recomienda seguir la siguiente secuencia de pasos
1 Saber exactamente cuaacutel es el problema es decir conocer lo que se desea calcular 2 Analizar cada uno de los datos para asiacute saber con queacute antecedentes se cuenta para llegar a la
solucioacuten del problema 3 Realizar cada uno de los pasos que sean necesario para la solucioacuten del problema
Ejemplo Calculemos la molaridad del cloro domeacutestico si eacuteste contiene 149 g de hipoclorito de sodio (NaClO) por cada 1000 ml (1L) de disolucioacuten (Masa atoacutemica de Na=23 Cl=355 O=16)
Primero calculamos la masa molar del soluto
mm NaClO = 23x1 + 355 x 1 + 16 x 1 = 745 gmol
Segundo calculamos el nuacutemero de moles del soluto (n)
n = m mm
n = 149 g = 02 moles 745 gmol
Tercero calculamos la molaridad (M) seguacuten
Molaridad = n V
M = 02 mol = 02 mol L o 02 M (leacutease 02 molar) 1 L
Solubilidad
La solubilidad corresponde a la cantidad maacutexima de soluto que a una temperatura dada se disuelve en una determinada cantidad de solvente
Tabla de solubilidades de algunos soacutelidos en H2O a 20ordmC
KNO3 316 gl
NaCl 360 gl
Urea 1000 gl
CuSO4 207 gl
PbCl2 99 gl
La tabla nos presenta diferentes solubilidades de soluto en H2O asiacute por ejemplo si observamos el valor de la solubilidad de la urea significa que podemos disolver 1000 g de este soluto en 1 L de H2O a 20ordmC obtendremos asiacute una solucioacuten saturada esto quiere decir que la solucioacuten no puede aceptar maacutes soluto a esa temperatura si se agrega una cantidad mayor de soluto esta no se disolveraacute y nos quedaraacute una solucioacuten sobresaturada
En general una solucioacuten sobresaturada es aquella que contiene maacutes soluto que su solubilidad y una solucioacuten insaturada es aquella que contiene menos soluto que su solubilidad
Factores que afectan la solubilidad
- Naturaleza del soluto y solvente
El estudio de pares de sustancias que se mezclan y otras no han conducido a una importante generalizacioacuten sustancias con similares fuerzas de atraccioacuten entre partiacuteculas tienden a ser solubles entre ellas es decir las sustancias polares son solubles en solventes polares mientras que los solutos no polares son solubles en solventes no polares
- Temperatura
La temperatura es uno de los factores maacutes importantes que afectan la solubilidad en la mayoriacutea de los compuestos En general la adicioacuten de calor causa un aumento de la solubilidad en solutos que sean soacutelidos y liacutequidos mientras que en gases la solubilidad disminuye
- Presioacuten
Solo si el soluto es gas un aumento de presioacuten lleva a un aumento de la solubilidad de los gases en los liacutequidos Existe una relacioacuten de proporcionalidad directa entre la solubilidad de un gas y la presioacuten aplicada
El efecto de la presioacuten sobre la solubilidad es utilizado en la preparacioacuten de bebidas gaseosas Todas ellas embotelladas bajo una presioacuten de CO2 ligeramente superior a una atmoacutesfera Cuando las botellas son abiertas la presioacuten del CO2 sobre la solucioacuten disminuye y el gas burbujea fuera de la solucioacuten
Propiedades de las disoluciones
1 Propiedades coligativas de las disoluciones 2 Propiedades aacutecido-base de las soluciones
Propiedades coligativas de las disoluciones
El cambio de los puntos de congelacioacuten y de ebullicioacuten que experimenta un solvente cuando se agrega un soluto corresponde a propiedades que dependen de la cantidad de moleacuteculas de soluto agregado (composicioacuten de la solucioacuten) pero no del tipo o identidad del soluto Estas propiedades son las que se conocen como propiedades coligativas Otra propiedad coligativa es la presioacuten osmoacutetica
Las unidades maacutes adecuadas para expresar la concentracioacuten de la solucioacuten y que permiten explicar las propiedades coligativas son la molalidad m (que expresa los moles de soluto que se encuentran disueltos por cada kilogramo de solvente) y las fracciones molares que expresan la fraccioacuten de moles de soluto que hay en el total de moles que componen la solucioacuten
Elevacioacuten del punto de ebullicioacuten
El punto de ebullicioacuten se define como la temperatura a la cual la presioacuten de vapor de un liacutequido es igual a la presioacuten atmosfeacuterica
Cuando un solvente se mezcla homogeacuteneamente con un soluto no volaacutetil se observa un incremento de su punto de ebullicioacuten
Este incremento se puede explicar si consideramos que se aumentan las atracciones intermoleculares lo que se traduce en una disminucioacuten de la presioacuten de vapor por lo tanto se requiere aumentar maacutes la temperatura para lograr igualar la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con la presioacuten atmosfeacuterica
Existe una proporcionalidad directa entre el incremento del punto de ebullicioacuten y la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce con el nombre de ldquoconstante de ascenso ebulloscoacutepicordquo y es dependiente del solvente que se esteacute utilizando Matemaacuteticamente se expresa por
∆ Teb = Keb m
Keb= Constante ebulloscoacutepica m = molalidad
Disminucioacuten del punto de congelacioacuten
El punto de congelacioacuten de una solucioacuten es menor que el punto de congelacioacuten del solvente puro y la variacioacuten de este punto es directamente proporcional con la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce como constante de descenso crioscoacutepico
∆ Tc = Kc m
Kc= Constante crioscoacutepica m = molalidad
Presioacuten osmoacutetica
La osmosis es el movimiento de un solvente a traveacutes de una membrana semipermeable Este movimiento ocurre desde una regioacuten de menor concentracioacuten a una regioacuten de mayor concentracioacuten de soluto El paso del disolvente continuacutea hasta que ambas disoluciones alcanzan la misma concentracioacuten Cuando en uno de los lados de la membrana semipermeable el volumen de la disolucioacuten aumenta esta columna ejerce una presioacuten sobre la membrana semipermeable denominada presioacuten osmoacutetica que se define como la presioacuten que hay que aplicar a la solucioacuten para detener la osmosis en ese momento se establece un equilibrio entre el paso del disolvente desde la disolucioacuten mas diluida hacia la disolucioacuten maacutes concentrada y viceversa
La presioacuten osmoacutetica (Π) es directamente proporcional a la concentracioacuten de la disolucioacuten
Π =MRT
Π = Presioacuten osmoacutetica (atm) M = Molaridad de la solucioacuten (mol l) R =Constante de los gases =0082 atm l mol K T =Temperatura (K)
Propiedades aacutecido-base de las disoluciones
Seguacuten su comportamiento quiacutemico las sustancias pueden ser clasificadas como aacutecidos y bases Para explicar este comportamiento se han elaborado varias teoriacuteas dentro de las cuales cabe destacar
Teoriacutea de Arrhenius que indica que en solucioacuten acuosa seraacuten aacutecidos aquellas sustancias que al disociarse dejan libres iones hidroacutegeno H
+ mientras que seraacuten bases aquellas que dejan libres
iones hidroxilos OH-
Teoriacutea de Lowry-Broumlnsted quienes plantean que seraacuten aacutecidos las sustancias que son capaces de ceder H
+ mientras que las bases aceptaraacuten los H
+ con lo que se genera un sistema donor-aceptor
de H+ acute
Es importante que sepamos que entre un aacutecido y una base se produce una reaccioacuten que se conoce como reaccioacuten de neutralizacioacuten seguacuten Arrhenius y tal como su nombre lo sentildeala se produce una neutralizacioacuten de los iones hidroacutegeno con los iones hidroxilos que hay en la solucioacuten formando agua y sal
La concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno en la solucioacuten seraacute un iacutendice de la acidez de la solucioacuten la que puede ser expresada como pH
El pH corresponde a pH = - log [H+]
[H+] = Concentracioacuten molar de H
+
Ejemplo En una solucioacuten se tiene una concentracioacuten de protones H
+ igual a 10-3 M Calcular el pH de la solucioacuten
R pH = - log 10-3
pH = - -3 log 10 y log 10 = 1
pH = 3 1 pH = 3
Resentildea histoacuterica de los compuestos orgaacutenicos
El teacutermino orgaacutenico sugiere que esta rama de la quiacutemica estaacute relacionada con los organismos o cosas vivas En un principio la quiacutemica orgaacutenica se relacionaba uacutenicamente con las sustancias que se obteniacutean a partir de la materia viva Una gran motivacioacuten del estudio de los compuestos orgaacutenicos se encuentra en su aplicacioacuten en el aacuterea de la medicina lo que llevaba a los cientiacuteficos a estudiar meacutetodos de extraccioacuten obtencioacuten purificacioacuten y anaacutelisis de dichos compuestos
Los compuestos orgaacutenicos estaacuten constituidos por los elementos carbono hidroacutegeno comuacutenmente oxiacutegeno y nitroacutegeno y en algunos casos por azufre foacutesforo y haloacutegenos Por ser el carbono un elemento imprescindible en los compuestos orgaacutenicos a la quiacutemica de estos compuestos se le llamoacute quiacutemica del carbono
Originalmente se pensaba que no existiacutea relacioacuten entre la quiacutemica orgaacutenica y la inorgaacutenica pero fue Friedrich Wocirchler en 1828 quien accidentalmente preparoacute urea (compuesto orgaacutenico presente en la orina) a partir de una sustancia inorgaacutenica cianato de amonio
Reconocimiento y propiedades de los compuestos orgaacutenicos
La presencia de carbono en un compuesto es casi determinante del caraacutecter orgaacutenico de la materia y su presencia se puede comprobar mediante la propiedad que tienen las sustancias orgaacutenicas de reaccionar con el oxiacutegeno en la llamada reaccioacuten de combustioacuten
Combustioacuten de materia orgaacutenica
El carboacuten el petroacuteleo y el gas natural se conocen como combustibles foacutesiles y todos ellos se han formado a lo largo de millones de antildeos por la descomposicioacuten de plantas y animales
La combustioacuten es la reaccioacuten quiacutemica entre un combustible y un comburente O2 originando como productos una mezcla de monoacutexido de carbono y anhiacutedrido carboacutenico Cuando hay suficiente oxiacutegeno se produce la combustioacuten completa que lleva a la formacioacuten de anhiacutedrido carboacutenico en cambio cuando es poca la cantidad de oxiacutegeno se forma monoacutexido de carbono y la combustioacuten es incompleta Toda reaccioacuten de combustioacuten es exergoacutenica con energiacutea de activacioacuten esto quiere decir que se requiere de un aporte energeacutetico para iniciar la reaccioacuten pero el balance neto de energiacutea implica una liberacioacuten de ella
La reaccioacuten de combustioacuten del metano es la siguiente
CH4 + 2 O2 --------gt CO2 + 2 H2O
Se puede reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico por sus propiedades como su reaccioacuten con el agua de cal (solucioacuten acuosa de hidroacutexido de calcio)
Ca(OH) 2 + CO2 -------gt CaCO3 + H2O
La formacioacuten de carbonato de calcio CaCO3 soacutelido de color blanco es una prueba de la existencia del anhiacutedrido carboacutenico Otra forma de reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico como un producto de la combustioacuten es mediante la demostracioacuten experimental de sus propiedades como aacutecido vira el papel tornasol azul a rojo decolora una solucioacuten baacutesica que estaacute mezclada con fenolftaleiacutena produce la neutralizacioacuten de la base con el anhiacutedrido carboacutenico
El carbono
El carbono elemento de siacutembolo C y de nuacutemero atoacutemico 6 posee en su nuacutecleo 6 protones y 6 neutrones Sus 6 electrones se encuentran en los dos primeros niveles de energiacutea La configuracioacuten electroacutenica de este elemento es 1s
2 2s
2 2px
1 2py
1 tiene cuatro electrones de valencia (4 electrones en el segundo nivel el nivel
maacutes externo) lo que es responsable de la tetravalencia del carbono es decir de su facilidad para que cada aacutetomo de carbono forme cuatro enlaces
Los aacutetomos de carbono son uacutenicos por su capacidad para enlazarse unos con otros con tal fuerza que pueden formar cadenas muy largas Este proceso de formacioacuten de cadenas se llama concatenacioacuten Ninguacuten otro elemento puede formar cadenas tan bien como lo hace el carbono
Los hidrocarburos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno sus enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes muy poco polares debido a que la diferencia de electronegatividad entre ellos es 04 por lo que se produce una comparticioacuten de los pares electroacutenicos de enlace El enlace entre dos aacutetomos de carbono es covalente apolar dado que la diferencia de electronegatividad es 0
Clasificacioacuten de los compuestos orgaacutenicos
Existen varias clasificaciones para los hidrocarburos
1 Hidrocarburos alifaacuteticos son los que no contienen el grupo benceacutenico y seraacuten Hidrocarburos aromaacuteticos los que poseen uno o maacutes anillos benceacutenicos
2 Hidrocarburos aciacuteclicos son hidrocarburos de cadena abierta que puede ser ramificada o no y seraacuten Hidrocarburos ciacuteclicos aquellos hidrocarburos que posean ciclos en su estructura
3 Hidrocarburos saturados son aquellos en que los enlaces carbono-carbono son simples en cambio seraacuten Hidrocarburos insaturados aquellos que posean enlaces dobles o triples entre los aacutetomos de carbono
Cabe destacar como hidrocarburos maacutes simples los alcanos alquenos y alquinos
Alcanos cada aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces y cada aacutetomo de hidroacutegeno uno por tanto el alcano
maacutes simple es el metano de foacutermula CH4
Estructura de Lewis del metano
Estructura espacial de la moleacutecula de metano
Nombre de algunos alcanos
La distribucioacuten espacial de los aacutetomos de hidroacutegeno que estaacuten unidos covalentemente al carbono es de acuerdo a la figura de un tetraedro regular por lo que el aacutengulo de enlace hidroacutegeno-carbono-hidroacutegeno es 1095deg aseguraacutendose de esta manera que los aacutetomos de hidroacutegeno quedaraacuten lo maacutes separados posible unos de otros La moleacutecula de metano es simeacutetrica Los aacutetomos de carbono tienen una hibridacioacuten ldquosp
3rdquo
Un radical alquiacutelico tiene un aacutetomo de hidroacutegeno menos que el alcano del cual proviene y para determinar su nombre se cambia la terminacioacuten ldquoanordquo por ldquoilrdquo o ldquoilordquo
Grupos alquinos maacutes comunes
Alcano Nombre Grupo Alquilo
Nombre
CH4
Metano CH3- Metil (o)
CH3 - CH3
Etano CH3 - CH2- Etil (o)
CH3-CH2-CH3
Propano CH3-CH2-CH2-
CH3-CH - CH3
Propil (o)
Isopropil (o)
CH3-CH2-CH2-CH3 Butano CH3-CH2-CH2-CH2- CH3-CH-CH2-CH3
CH3 - C - CH3
CH3
CH3
CH3 - CH - CH2 -
Butil (o) sec-butil
Terbutil
isobutil
Todos los alcanos tienen como foacutermula global CnH2n+2 Para determinar el nombre de los alcanos se debe tener presente las siguientes reglas
1 Identificar la cadena carbonada maacutes larga 2 Numerar los aacutetomos de carbono asignando a las ramificaciones la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones de acuerdo a orden alfabeacutetico Cuando hay varias ramificaciones iguales
se utilizan los prefijos di(2) tri(3) tetra(4) etc Indicar el nuacutemero del aacutetomo de carbono de la cadena fundamental donde estaacute la ramificacioacuten
4 Sentildealar el nombre del alcano de la cadena fundamental Recuerda que el nuacutemero de aacutetomos de carbono se indica con un prefijo met(1) et(2) prop(3) but(4) para el resto se utilizan los prefijos griegos
5 Separar los nuacutemeros entre siacute por comas y los nuacutemeros de las palabras por un guioacuten
Ejemplos
Enlaces sigma y pi
Cuando se forma un enlace los aacutetomos se aproximan de tal manera que sus orbitales atoacutemicos se traslapan para formar el enlace
El enlace es ldquosigmardquo cuando en el traslape de los orbitales sigue una liacutenea imaginaria entre los nuacutecleos de
los aacutetomos
En cambio el enlace es ldquopirdquo cuando el traslape de las nubes electroacutenicas ocurre sobre y bajo la liacutenea de los nuacutecleos
El orbital hiacutebrido ldquosp3rdquo se forma con la participacioacuten de un orbital ldquosrdquo y de tres orbitales ldquoprdquo Cada uno de estos
orbitales hiacutebridos se dirige hacia los veacutertices de un tetraedro regular
La figura muestra el orbital sp3 y la orientacioacuten espacial del carbono en los alcanos
En el caso del metano hidrocarburo representante de los alcanos el orbital hibrido ldquosp3rdquo del carbono se
traslapa con el orbital ldquosrdquo del hidroacutegeno Cuando es posible unir los centros de los nuacutecleos de los aacutetomos enlazados mediante una liacutenea recta imaginaria se dice que el enlace es sigma σ
Alquenos son hidrocarburos de foacutermula global CnH2n y su caracteriacutestica fundamental es que poseen un
doble enlace entre dos aacutetomos de carbono
Cuando hay un doble enlace en un compuesto uno de los enlaces es sigma (σ) y el otro es pi (π)
En el caso del eteno (C2H4) se produce un traslape de las nubes electroacutenicas de los orbitales hiacutebridos ldquosp2rdquo
formaacutendose un enlace sigma Cuando se traslapan los orbitales ldquoprdquo no hibridados de cada aacutetomo de carbono se forma el enlace pi
El alqueno maacutes simple estaacute constituido por dos aacutetomos de carbono y cuatro aacutetomos de hidroacutegeno por lo que su foacutermula es C2H4 A cada aacutetomo de carbono estaacuten unidos dos aacutetomos de hidroacutegeno y entre ellos hay un doble enlace Los aacutetomos de carbono que poseen el doble enlace tienen hibridacioacuten ldquosp
2rdquo y el aacutengulo de
enlace H-C-H es de 120ordm
Estructura de Lewis del eteno o etileno
Estructura espacial del eteno
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
Disoluciones
El teacutermino disoluciones sugiere que en una mezcla debe existir una sustancia que se disuelva y otra que
disuelva a la anterior La sustancia que se disuelve se conoce con el nombre de soluto mientras la que disuelve al soluto es denominada solvente o disolvente Lo maacutes importante es que para que la mezcla sea una solucioacuten debe ser homogeacutenea es decir la composicioacuten debe ser igual en cada una de sus partes
Las soluciones pueden estar en los tres estados de la materia
Soacutelidas donde un ejemplo son las aleaciones
Liacutequidas en este caso el solvente debe ser liacutequido pero el soluto puede estar en cualquiera de los tres estados En el agua de mar el soluto (cloruro de sodio) estaacute en el estado soacutelido en el caso de un licor el soluto (etanol) estaacute en el estado liacutequido y finalmente en la soda el soluto estaacute en estado gaseoso (anhiacutedrido carboacutenico)
Gaseosas soluto y solvente son gases por ejemplo el aire cordillerano
Seguacuten cuaacutel sea la composicioacuten de la solucioacuten se podraacute distinguir una solucioacuten concentrada (que contiene mucho soluto formando parte de la solucioacuten) de una solucioacuten diluida (que contiene poco soluto en solucioacuten) Estos teacuterminos son cualitativos y en quiacutemica es necesario que se conozcan exactamente las cantidades que existen en la mezcla es decir una magnitud cuantitativa
Algunas magnitudes cuantitativas que sirven para calcular la composicioacuten de una solucioacuten son las siguientes
- El mol
Un mol es una unidad y equivale a 602 x 1023 entidades elementales que pueden ser aacutetomos moleacuteculas u otras partiacuteculas Este nuacutemero se denomina nuacutemero de Avogadro
Asiacute por ejemplo Un mol de aacutetomos de N contiene 602 x 1023 aacutetomos de nitroacutegeno Un mol de moleacuteculas de H2O contiene 602 x 1023 moleacuteculas de agua
Para calcular los moles se usa la siguiente foacutermula
Mol = masa (g) o n = m Masa molar mm
- Masa atoacutemica (ma)
Corresponde a la masa de 1 mol de aacutetomos de un elemento o de 602 x 1023 aacutetomos de un elemento medidas en gramos Ejemplo
La masa atoacutemica del H es 1008 gmol esto significa que la masa de 1 mol de aacutetomos de H contiene 602 x 1023 aacutetomos de H y su masa es de 1008 g
Las masas atoacutemicas en general aparecen en las tablas perioacutedicas con el inadecuado nombre de peso atoacutemico
- Masa molar (mm)
La masa molar corresponde a la masa de 1 mol de moleacuteculas o de 602 x 1023 moleacuteculas medidas en gramos La masa molar o molecular o peso molecular de un compuesto se obtiene sumando ponderadamente
las masas atoacutemicas de los elementos que conforman el compuesto Por ejemplo calcular la masa molar del H2O (masa atoacutemica H = 1 gmol O = 16 gmol)
mmH2O = 2 x ma (H) + 1x ma (O)
= 2 x 1 + 1 x16
= 2 + 16 mmH2O = 18 gmol
Por lo tanto la masa de 1 mol de H2O o de 602 x 1023 moleacuteculas de H2O es de 18 g
Para expresar la composicioacuten de la solucioacuten se utilizan unidades como porcentaje en masa (mm) porcentaje masa ndash volumen ( mv) porcentaje Volumen ndash volumen ( vv) molalidad (m) y molaridad (M)
Porcentaje en masa (mm) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto disuelto y la masa
de la disolucioacuten expresada en gramos mm = Masa de soluto times 100 Masa de la solucioacuten
Porcentaje en volumen (vv) Indica la relacioacuten porcentual del volumen del soluto disuelto respecto al
volumen de la disolucioacuten expresadas ambas en mililitros vv = Volumen de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten Porcentaje masa en volumen (mv) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto (en
gramos) y el volumen de la disolucioacuten (mililitros) mv = masa de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten
Molalidad (m) La molalidad se define como el nuacutemero de moles de soluto por cada Kilogramo de solvente La foacutermula general es
m = moles de soluto Kg Solvente
Molaridad (M) La molaridad se define como el nuacutemero de moles de soluto que se encuentra disueltos en un
litro de solucioacuten La foacutermula general es
Molaridad = moles de soluto o M = n Litro de solucioacuten V
Una propiedad intensiva importante de las sustancias es la densidad que se define como la cantidad de
masa en una unidad de volumen por lo que permite conocer la masa de un volumen determinado de sustancia y viceversa La formula general es
d = masa (g) Volumen (ml)
Se debe recordar que para expresar la cantidad de una sustancia quiacutemica se utiliza la unidad moles y que cada sustancia tiene una masa molar que expresa la masa de un mol en gramos
Teniendo presente estos conceptos es posible resolver los diferentes problemas de disoluciones Para ello se recomienda seguir la siguiente secuencia de pasos
1 Saber exactamente cuaacutel es el problema es decir conocer lo que se desea calcular 2 Analizar cada uno de los datos para asiacute saber con queacute antecedentes se cuenta para llegar a la
solucioacuten del problema 3 Realizar cada uno de los pasos que sean necesario para la solucioacuten del problema
Ejemplo Calculemos la molaridad del cloro domeacutestico si eacuteste contiene 149 g de hipoclorito de sodio (NaClO) por cada 1000 ml (1L) de disolucioacuten (Masa atoacutemica de Na=23 Cl=355 O=16)
Primero calculamos la masa molar del soluto
mm NaClO = 23x1 + 355 x 1 + 16 x 1 = 745 gmol
Segundo calculamos el nuacutemero de moles del soluto (n)
n = m mm
n = 149 g = 02 moles 745 gmol
Tercero calculamos la molaridad (M) seguacuten
Molaridad = n V
M = 02 mol = 02 mol L o 02 M (leacutease 02 molar) 1 L
Solubilidad
La solubilidad corresponde a la cantidad maacutexima de soluto que a una temperatura dada se disuelve en una determinada cantidad de solvente
Tabla de solubilidades de algunos soacutelidos en H2O a 20ordmC
KNO3 316 gl
NaCl 360 gl
Urea 1000 gl
CuSO4 207 gl
PbCl2 99 gl
La tabla nos presenta diferentes solubilidades de soluto en H2O asiacute por ejemplo si observamos el valor de la solubilidad de la urea significa que podemos disolver 1000 g de este soluto en 1 L de H2O a 20ordmC obtendremos asiacute una solucioacuten saturada esto quiere decir que la solucioacuten no puede aceptar maacutes soluto a esa temperatura si se agrega una cantidad mayor de soluto esta no se disolveraacute y nos quedaraacute una solucioacuten sobresaturada
En general una solucioacuten sobresaturada es aquella que contiene maacutes soluto que su solubilidad y una solucioacuten insaturada es aquella que contiene menos soluto que su solubilidad
Factores que afectan la solubilidad
- Naturaleza del soluto y solvente
El estudio de pares de sustancias que se mezclan y otras no han conducido a una importante generalizacioacuten sustancias con similares fuerzas de atraccioacuten entre partiacuteculas tienden a ser solubles entre ellas es decir las sustancias polares son solubles en solventes polares mientras que los solutos no polares son solubles en solventes no polares
- Temperatura
La temperatura es uno de los factores maacutes importantes que afectan la solubilidad en la mayoriacutea de los compuestos En general la adicioacuten de calor causa un aumento de la solubilidad en solutos que sean soacutelidos y liacutequidos mientras que en gases la solubilidad disminuye
- Presioacuten
Solo si el soluto es gas un aumento de presioacuten lleva a un aumento de la solubilidad de los gases en los liacutequidos Existe una relacioacuten de proporcionalidad directa entre la solubilidad de un gas y la presioacuten aplicada
El efecto de la presioacuten sobre la solubilidad es utilizado en la preparacioacuten de bebidas gaseosas Todas ellas embotelladas bajo una presioacuten de CO2 ligeramente superior a una atmoacutesfera Cuando las botellas son abiertas la presioacuten del CO2 sobre la solucioacuten disminuye y el gas burbujea fuera de la solucioacuten
Propiedades de las disoluciones
1 Propiedades coligativas de las disoluciones 2 Propiedades aacutecido-base de las soluciones
Propiedades coligativas de las disoluciones
El cambio de los puntos de congelacioacuten y de ebullicioacuten que experimenta un solvente cuando se agrega un soluto corresponde a propiedades que dependen de la cantidad de moleacuteculas de soluto agregado (composicioacuten de la solucioacuten) pero no del tipo o identidad del soluto Estas propiedades son las que se conocen como propiedades coligativas Otra propiedad coligativa es la presioacuten osmoacutetica
Las unidades maacutes adecuadas para expresar la concentracioacuten de la solucioacuten y que permiten explicar las propiedades coligativas son la molalidad m (que expresa los moles de soluto que se encuentran disueltos por cada kilogramo de solvente) y las fracciones molares que expresan la fraccioacuten de moles de soluto que hay en el total de moles que componen la solucioacuten
Elevacioacuten del punto de ebullicioacuten
El punto de ebullicioacuten se define como la temperatura a la cual la presioacuten de vapor de un liacutequido es igual a la presioacuten atmosfeacuterica
Cuando un solvente se mezcla homogeacuteneamente con un soluto no volaacutetil se observa un incremento de su punto de ebullicioacuten
Este incremento se puede explicar si consideramos que se aumentan las atracciones intermoleculares lo que se traduce en una disminucioacuten de la presioacuten de vapor por lo tanto se requiere aumentar maacutes la temperatura para lograr igualar la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con la presioacuten atmosfeacuterica
Existe una proporcionalidad directa entre el incremento del punto de ebullicioacuten y la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce con el nombre de ldquoconstante de ascenso ebulloscoacutepicordquo y es dependiente del solvente que se esteacute utilizando Matemaacuteticamente se expresa por
∆ Teb = Keb m
Keb= Constante ebulloscoacutepica m = molalidad
Disminucioacuten del punto de congelacioacuten
El punto de congelacioacuten de una solucioacuten es menor que el punto de congelacioacuten del solvente puro y la variacioacuten de este punto es directamente proporcional con la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce como constante de descenso crioscoacutepico
∆ Tc = Kc m
Kc= Constante crioscoacutepica m = molalidad
Presioacuten osmoacutetica
La osmosis es el movimiento de un solvente a traveacutes de una membrana semipermeable Este movimiento ocurre desde una regioacuten de menor concentracioacuten a una regioacuten de mayor concentracioacuten de soluto El paso del disolvente continuacutea hasta que ambas disoluciones alcanzan la misma concentracioacuten Cuando en uno de los lados de la membrana semipermeable el volumen de la disolucioacuten aumenta esta columna ejerce una presioacuten sobre la membrana semipermeable denominada presioacuten osmoacutetica que se define como la presioacuten que hay que aplicar a la solucioacuten para detener la osmosis en ese momento se establece un equilibrio entre el paso del disolvente desde la disolucioacuten mas diluida hacia la disolucioacuten maacutes concentrada y viceversa
La presioacuten osmoacutetica (Π) es directamente proporcional a la concentracioacuten de la disolucioacuten
Π =MRT
Π = Presioacuten osmoacutetica (atm) M = Molaridad de la solucioacuten (mol l) R =Constante de los gases =0082 atm l mol K T =Temperatura (K)
Propiedades aacutecido-base de las disoluciones
Seguacuten su comportamiento quiacutemico las sustancias pueden ser clasificadas como aacutecidos y bases Para explicar este comportamiento se han elaborado varias teoriacuteas dentro de las cuales cabe destacar
Teoriacutea de Arrhenius que indica que en solucioacuten acuosa seraacuten aacutecidos aquellas sustancias que al disociarse dejan libres iones hidroacutegeno H
+ mientras que seraacuten bases aquellas que dejan libres
iones hidroxilos OH-
Teoriacutea de Lowry-Broumlnsted quienes plantean que seraacuten aacutecidos las sustancias que son capaces de ceder H
+ mientras que las bases aceptaraacuten los H
+ con lo que se genera un sistema donor-aceptor
de H+ acute
Es importante que sepamos que entre un aacutecido y una base se produce una reaccioacuten que se conoce como reaccioacuten de neutralizacioacuten seguacuten Arrhenius y tal como su nombre lo sentildeala se produce una neutralizacioacuten de los iones hidroacutegeno con los iones hidroxilos que hay en la solucioacuten formando agua y sal
La concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno en la solucioacuten seraacute un iacutendice de la acidez de la solucioacuten la que puede ser expresada como pH
El pH corresponde a pH = - log [H+]
[H+] = Concentracioacuten molar de H
+
Ejemplo En una solucioacuten se tiene una concentracioacuten de protones H
+ igual a 10-3 M Calcular el pH de la solucioacuten
R pH = - log 10-3
pH = - -3 log 10 y log 10 = 1
pH = 3 1 pH = 3
Resentildea histoacuterica de los compuestos orgaacutenicos
El teacutermino orgaacutenico sugiere que esta rama de la quiacutemica estaacute relacionada con los organismos o cosas vivas En un principio la quiacutemica orgaacutenica se relacionaba uacutenicamente con las sustancias que se obteniacutean a partir de la materia viva Una gran motivacioacuten del estudio de los compuestos orgaacutenicos se encuentra en su aplicacioacuten en el aacuterea de la medicina lo que llevaba a los cientiacuteficos a estudiar meacutetodos de extraccioacuten obtencioacuten purificacioacuten y anaacutelisis de dichos compuestos
Los compuestos orgaacutenicos estaacuten constituidos por los elementos carbono hidroacutegeno comuacutenmente oxiacutegeno y nitroacutegeno y en algunos casos por azufre foacutesforo y haloacutegenos Por ser el carbono un elemento imprescindible en los compuestos orgaacutenicos a la quiacutemica de estos compuestos se le llamoacute quiacutemica del carbono
Originalmente se pensaba que no existiacutea relacioacuten entre la quiacutemica orgaacutenica y la inorgaacutenica pero fue Friedrich Wocirchler en 1828 quien accidentalmente preparoacute urea (compuesto orgaacutenico presente en la orina) a partir de una sustancia inorgaacutenica cianato de amonio
Reconocimiento y propiedades de los compuestos orgaacutenicos
La presencia de carbono en un compuesto es casi determinante del caraacutecter orgaacutenico de la materia y su presencia se puede comprobar mediante la propiedad que tienen las sustancias orgaacutenicas de reaccionar con el oxiacutegeno en la llamada reaccioacuten de combustioacuten
Combustioacuten de materia orgaacutenica
El carboacuten el petroacuteleo y el gas natural se conocen como combustibles foacutesiles y todos ellos se han formado a lo largo de millones de antildeos por la descomposicioacuten de plantas y animales
La combustioacuten es la reaccioacuten quiacutemica entre un combustible y un comburente O2 originando como productos una mezcla de monoacutexido de carbono y anhiacutedrido carboacutenico Cuando hay suficiente oxiacutegeno se produce la combustioacuten completa que lleva a la formacioacuten de anhiacutedrido carboacutenico en cambio cuando es poca la cantidad de oxiacutegeno se forma monoacutexido de carbono y la combustioacuten es incompleta Toda reaccioacuten de combustioacuten es exergoacutenica con energiacutea de activacioacuten esto quiere decir que se requiere de un aporte energeacutetico para iniciar la reaccioacuten pero el balance neto de energiacutea implica una liberacioacuten de ella
La reaccioacuten de combustioacuten del metano es la siguiente
CH4 + 2 O2 --------gt CO2 + 2 H2O
Se puede reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico por sus propiedades como su reaccioacuten con el agua de cal (solucioacuten acuosa de hidroacutexido de calcio)
Ca(OH) 2 + CO2 -------gt CaCO3 + H2O
La formacioacuten de carbonato de calcio CaCO3 soacutelido de color blanco es una prueba de la existencia del anhiacutedrido carboacutenico Otra forma de reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico como un producto de la combustioacuten es mediante la demostracioacuten experimental de sus propiedades como aacutecido vira el papel tornasol azul a rojo decolora una solucioacuten baacutesica que estaacute mezclada con fenolftaleiacutena produce la neutralizacioacuten de la base con el anhiacutedrido carboacutenico
El carbono
El carbono elemento de siacutembolo C y de nuacutemero atoacutemico 6 posee en su nuacutecleo 6 protones y 6 neutrones Sus 6 electrones se encuentran en los dos primeros niveles de energiacutea La configuracioacuten electroacutenica de este elemento es 1s
2 2s
2 2px
1 2py
1 tiene cuatro electrones de valencia (4 electrones en el segundo nivel el nivel
maacutes externo) lo que es responsable de la tetravalencia del carbono es decir de su facilidad para que cada aacutetomo de carbono forme cuatro enlaces
Los aacutetomos de carbono son uacutenicos por su capacidad para enlazarse unos con otros con tal fuerza que pueden formar cadenas muy largas Este proceso de formacioacuten de cadenas se llama concatenacioacuten Ninguacuten otro elemento puede formar cadenas tan bien como lo hace el carbono
Los hidrocarburos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno sus enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes muy poco polares debido a que la diferencia de electronegatividad entre ellos es 04 por lo que se produce una comparticioacuten de los pares electroacutenicos de enlace El enlace entre dos aacutetomos de carbono es covalente apolar dado que la diferencia de electronegatividad es 0
Clasificacioacuten de los compuestos orgaacutenicos
Existen varias clasificaciones para los hidrocarburos
1 Hidrocarburos alifaacuteticos son los que no contienen el grupo benceacutenico y seraacuten Hidrocarburos aromaacuteticos los que poseen uno o maacutes anillos benceacutenicos
2 Hidrocarburos aciacuteclicos son hidrocarburos de cadena abierta que puede ser ramificada o no y seraacuten Hidrocarburos ciacuteclicos aquellos hidrocarburos que posean ciclos en su estructura
3 Hidrocarburos saturados son aquellos en que los enlaces carbono-carbono son simples en cambio seraacuten Hidrocarburos insaturados aquellos que posean enlaces dobles o triples entre los aacutetomos de carbono
Cabe destacar como hidrocarburos maacutes simples los alcanos alquenos y alquinos
Alcanos cada aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces y cada aacutetomo de hidroacutegeno uno por tanto el alcano
maacutes simple es el metano de foacutermula CH4
Estructura de Lewis del metano
Estructura espacial de la moleacutecula de metano
Nombre de algunos alcanos
La distribucioacuten espacial de los aacutetomos de hidroacutegeno que estaacuten unidos covalentemente al carbono es de acuerdo a la figura de un tetraedro regular por lo que el aacutengulo de enlace hidroacutegeno-carbono-hidroacutegeno es 1095deg aseguraacutendose de esta manera que los aacutetomos de hidroacutegeno quedaraacuten lo maacutes separados posible unos de otros La moleacutecula de metano es simeacutetrica Los aacutetomos de carbono tienen una hibridacioacuten ldquosp
3rdquo
Un radical alquiacutelico tiene un aacutetomo de hidroacutegeno menos que el alcano del cual proviene y para determinar su nombre se cambia la terminacioacuten ldquoanordquo por ldquoilrdquo o ldquoilordquo
Grupos alquinos maacutes comunes
Alcano Nombre Grupo Alquilo
Nombre
CH4
Metano CH3- Metil (o)
CH3 - CH3
Etano CH3 - CH2- Etil (o)
CH3-CH2-CH3
Propano CH3-CH2-CH2-
CH3-CH - CH3
Propil (o)
Isopropil (o)
CH3-CH2-CH2-CH3 Butano CH3-CH2-CH2-CH2- CH3-CH-CH2-CH3
CH3 - C - CH3
CH3
CH3
CH3 - CH - CH2 -
Butil (o) sec-butil
Terbutil
isobutil
Todos los alcanos tienen como foacutermula global CnH2n+2 Para determinar el nombre de los alcanos se debe tener presente las siguientes reglas
1 Identificar la cadena carbonada maacutes larga 2 Numerar los aacutetomos de carbono asignando a las ramificaciones la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones de acuerdo a orden alfabeacutetico Cuando hay varias ramificaciones iguales
se utilizan los prefijos di(2) tri(3) tetra(4) etc Indicar el nuacutemero del aacutetomo de carbono de la cadena fundamental donde estaacute la ramificacioacuten
4 Sentildealar el nombre del alcano de la cadena fundamental Recuerda que el nuacutemero de aacutetomos de carbono se indica con un prefijo met(1) et(2) prop(3) but(4) para el resto se utilizan los prefijos griegos
5 Separar los nuacutemeros entre siacute por comas y los nuacutemeros de las palabras por un guioacuten
Ejemplos
Enlaces sigma y pi
Cuando se forma un enlace los aacutetomos se aproximan de tal manera que sus orbitales atoacutemicos se traslapan para formar el enlace
El enlace es ldquosigmardquo cuando en el traslape de los orbitales sigue una liacutenea imaginaria entre los nuacutecleos de
los aacutetomos
En cambio el enlace es ldquopirdquo cuando el traslape de las nubes electroacutenicas ocurre sobre y bajo la liacutenea de los nuacutecleos
El orbital hiacutebrido ldquosp3rdquo se forma con la participacioacuten de un orbital ldquosrdquo y de tres orbitales ldquoprdquo Cada uno de estos
orbitales hiacutebridos se dirige hacia los veacutertices de un tetraedro regular
La figura muestra el orbital sp3 y la orientacioacuten espacial del carbono en los alcanos
En el caso del metano hidrocarburo representante de los alcanos el orbital hibrido ldquosp3rdquo del carbono se
traslapa con el orbital ldquosrdquo del hidroacutegeno Cuando es posible unir los centros de los nuacutecleos de los aacutetomos enlazados mediante una liacutenea recta imaginaria se dice que el enlace es sigma σ
Alquenos son hidrocarburos de foacutermula global CnH2n y su caracteriacutestica fundamental es que poseen un
doble enlace entre dos aacutetomos de carbono
Cuando hay un doble enlace en un compuesto uno de los enlaces es sigma (σ) y el otro es pi (π)
En el caso del eteno (C2H4) se produce un traslape de las nubes electroacutenicas de los orbitales hiacutebridos ldquosp2rdquo
formaacutendose un enlace sigma Cuando se traslapan los orbitales ldquoprdquo no hibridados de cada aacutetomo de carbono se forma el enlace pi
El alqueno maacutes simple estaacute constituido por dos aacutetomos de carbono y cuatro aacutetomos de hidroacutegeno por lo que su foacutermula es C2H4 A cada aacutetomo de carbono estaacuten unidos dos aacutetomos de hidroacutegeno y entre ellos hay un doble enlace Los aacutetomos de carbono que poseen el doble enlace tienen hibridacioacuten ldquosp
2rdquo y el aacutengulo de
enlace H-C-H es de 120ordm
Estructura de Lewis del eteno o etileno
Estructura espacial del eteno
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
las masas atoacutemicas de los elementos que conforman el compuesto Por ejemplo calcular la masa molar del H2O (masa atoacutemica H = 1 gmol O = 16 gmol)
mmH2O = 2 x ma (H) + 1x ma (O)
= 2 x 1 + 1 x16
= 2 + 16 mmH2O = 18 gmol
Por lo tanto la masa de 1 mol de H2O o de 602 x 1023 moleacuteculas de H2O es de 18 g
Para expresar la composicioacuten de la solucioacuten se utilizan unidades como porcentaje en masa (mm) porcentaje masa ndash volumen ( mv) porcentaje Volumen ndash volumen ( vv) molalidad (m) y molaridad (M)
Porcentaje en masa (mm) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto disuelto y la masa
de la disolucioacuten expresada en gramos mm = Masa de soluto times 100 Masa de la solucioacuten
Porcentaje en volumen (vv) Indica la relacioacuten porcentual del volumen del soluto disuelto respecto al
volumen de la disolucioacuten expresadas ambas en mililitros vv = Volumen de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten Porcentaje masa en volumen (mv) Corresponde a la relacioacuten porcentual entre la masa del soluto (en
gramos) y el volumen de la disolucioacuten (mililitros) mv = masa de soluto times 100 Volumen de la solucioacuten
Molalidad (m) La molalidad se define como el nuacutemero de moles de soluto por cada Kilogramo de solvente La foacutermula general es
m = moles de soluto Kg Solvente
Molaridad (M) La molaridad se define como el nuacutemero de moles de soluto que se encuentra disueltos en un
litro de solucioacuten La foacutermula general es
Molaridad = moles de soluto o M = n Litro de solucioacuten V
Una propiedad intensiva importante de las sustancias es la densidad que se define como la cantidad de
masa en una unidad de volumen por lo que permite conocer la masa de un volumen determinado de sustancia y viceversa La formula general es
d = masa (g) Volumen (ml)
Se debe recordar que para expresar la cantidad de una sustancia quiacutemica se utiliza la unidad moles y que cada sustancia tiene una masa molar que expresa la masa de un mol en gramos
Teniendo presente estos conceptos es posible resolver los diferentes problemas de disoluciones Para ello se recomienda seguir la siguiente secuencia de pasos
1 Saber exactamente cuaacutel es el problema es decir conocer lo que se desea calcular 2 Analizar cada uno de los datos para asiacute saber con queacute antecedentes se cuenta para llegar a la
solucioacuten del problema 3 Realizar cada uno de los pasos que sean necesario para la solucioacuten del problema
Ejemplo Calculemos la molaridad del cloro domeacutestico si eacuteste contiene 149 g de hipoclorito de sodio (NaClO) por cada 1000 ml (1L) de disolucioacuten (Masa atoacutemica de Na=23 Cl=355 O=16)
Primero calculamos la masa molar del soluto
mm NaClO = 23x1 + 355 x 1 + 16 x 1 = 745 gmol
Segundo calculamos el nuacutemero de moles del soluto (n)
n = m mm
n = 149 g = 02 moles 745 gmol
Tercero calculamos la molaridad (M) seguacuten
Molaridad = n V
M = 02 mol = 02 mol L o 02 M (leacutease 02 molar) 1 L
Solubilidad
La solubilidad corresponde a la cantidad maacutexima de soluto que a una temperatura dada se disuelve en una determinada cantidad de solvente
Tabla de solubilidades de algunos soacutelidos en H2O a 20ordmC
KNO3 316 gl
NaCl 360 gl
Urea 1000 gl
CuSO4 207 gl
PbCl2 99 gl
La tabla nos presenta diferentes solubilidades de soluto en H2O asiacute por ejemplo si observamos el valor de la solubilidad de la urea significa que podemos disolver 1000 g de este soluto en 1 L de H2O a 20ordmC obtendremos asiacute una solucioacuten saturada esto quiere decir que la solucioacuten no puede aceptar maacutes soluto a esa temperatura si se agrega una cantidad mayor de soluto esta no se disolveraacute y nos quedaraacute una solucioacuten sobresaturada
En general una solucioacuten sobresaturada es aquella que contiene maacutes soluto que su solubilidad y una solucioacuten insaturada es aquella que contiene menos soluto que su solubilidad
Factores que afectan la solubilidad
- Naturaleza del soluto y solvente
El estudio de pares de sustancias que se mezclan y otras no han conducido a una importante generalizacioacuten sustancias con similares fuerzas de atraccioacuten entre partiacuteculas tienden a ser solubles entre ellas es decir las sustancias polares son solubles en solventes polares mientras que los solutos no polares son solubles en solventes no polares
- Temperatura
La temperatura es uno de los factores maacutes importantes que afectan la solubilidad en la mayoriacutea de los compuestos En general la adicioacuten de calor causa un aumento de la solubilidad en solutos que sean soacutelidos y liacutequidos mientras que en gases la solubilidad disminuye
- Presioacuten
Solo si el soluto es gas un aumento de presioacuten lleva a un aumento de la solubilidad de los gases en los liacutequidos Existe una relacioacuten de proporcionalidad directa entre la solubilidad de un gas y la presioacuten aplicada
El efecto de la presioacuten sobre la solubilidad es utilizado en la preparacioacuten de bebidas gaseosas Todas ellas embotelladas bajo una presioacuten de CO2 ligeramente superior a una atmoacutesfera Cuando las botellas son abiertas la presioacuten del CO2 sobre la solucioacuten disminuye y el gas burbujea fuera de la solucioacuten
Propiedades de las disoluciones
1 Propiedades coligativas de las disoluciones 2 Propiedades aacutecido-base de las soluciones
Propiedades coligativas de las disoluciones
El cambio de los puntos de congelacioacuten y de ebullicioacuten que experimenta un solvente cuando se agrega un soluto corresponde a propiedades que dependen de la cantidad de moleacuteculas de soluto agregado (composicioacuten de la solucioacuten) pero no del tipo o identidad del soluto Estas propiedades son las que se conocen como propiedades coligativas Otra propiedad coligativa es la presioacuten osmoacutetica
Las unidades maacutes adecuadas para expresar la concentracioacuten de la solucioacuten y que permiten explicar las propiedades coligativas son la molalidad m (que expresa los moles de soluto que se encuentran disueltos por cada kilogramo de solvente) y las fracciones molares que expresan la fraccioacuten de moles de soluto que hay en el total de moles que componen la solucioacuten
Elevacioacuten del punto de ebullicioacuten
El punto de ebullicioacuten se define como la temperatura a la cual la presioacuten de vapor de un liacutequido es igual a la presioacuten atmosfeacuterica
Cuando un solvente se mezcla homogeacuteneamente con un soluto no volaacutetil se observa un incremento de su punto de ebullicioacuten
Este incremento se puede explicar si consideramos que se aumentan las atracciones intermoleculares lo que se traduce en una disminucioacuten de la presioacuten de vapor por lo tanto se requiere aumentar maacutes la temperatura para lograr igualar la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con la presioacuten atmosfeacuterica
Existe una proporcionalidad directa entre el incremento del punto de ebullicioacuten y la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce con el nombre de ldquoconstante de ascenso ebulloscoacutepicordquo y es dependiente del solvente que se esteacute utilizando Matemaacuteticamente se expresa por
∆ Teb = Keb m
Keb= Constante ebulloscoacutepica m = molalidad
Disminucioacuten del punto de congelacioacuten
El punto de congelacioacuten de una solucioacuten es menor que el punto de congelacioacuten del solvente puro y la variacioacuten de este punto es directamente proporcional con la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce como constante de descenso crioscoacutepico
∆ Tc = Kc m
Kc= Constante crioscoacutepica m = molalidad
Presioacuten osmoacutetica
La osmosis es el movimiento de un solvente a traveacutes de una membrana semipermeable Este movimiento ocurre desde una regioacuten de menor concentracioacuten a una regioacuten de mayor concentracioacuten de soluto El paso del disolvente continuacutea hasta que ambas disoluciones alcanzan la misma concentracioacuten Cuando en uno de los lados de la membrana semipermeable el volumen de la disolucioacuten aumenta esta columna ejerce una presioacuten sobre la membrana semipermeable denominada presioacuten osmoacutetica que se define como la presioacuten que hay que aplicar a la solucioacuten para detener la osmosis en ese momento se establece un equilibrio entre el paso del disolvente desde la disolucioacuten mas diluida hacia la disolucioacuten maacutes concentrada y viceversa
La presioacuten osmoacutetica (Π) es directamente proporcional a la concentracioacuten de la disolucioacuten
Π =MRT
Π = Presioacuten osmoacutetica (atm) M = Molaridad de la solucioacuten (mol l) R =Constante de los gases =0082 atm l mol K T =Temperatura (K)
Propiedades aacutecido-base de las disoluciones
Seguacuten su comportamiento quiacutemico las sustancias pueden ser clasificadas como aacutecidos y bases Para explicar este comportamiento se han elaborado varias teoriacuteas dentro de las cuales cabe destacar
Teoriacutea de Arrhenius que indica que en solucioacuten acuosa seraacuten aacutecidos aquellas sustancias que al disociarse dejan libres iones hidroacutegeno H
+ mientras que seraacuten bases aquellas que dejan libres
iones hidroxilos OH-
Teoriacutea de Lowry-Broumlnsted quienes plantean que seraacuten aacutecidos las sustancias que son capaces de ceder H
+ mientras que las bases aceptaraacuten los H
+ con lo que se genera un sistema donor-aceptor
de H+ acute
Es importante que sepamos que entre un aacutecido y una base se produce una reaccioacuten que se conoce como reaccioacuten de neutralizacioacuten seguacuten Arrhenius y tal como su nombre lo sentildeala se produce una neutralizacioacuten de los iones hidroacutegeno con los iones hidroxilos que hay en la solucioacuten formando agua y sal
La concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno en la solucioacuten seraacute un iacutendice de la acidez de la solucioacuten la que puede ser expresada como pH
El pH corresponde a pH = - log [H+]
[H+] = Concentracioacuten molar de H
+
Ejemplo En una solucioacuten se tiene una concentracioacuten de protones H
+ igual a 10-3 M Calcular el pH de la solucioacuten
R pH = - log 10-3
pH = - -3 log 10 y log 10 = 1
pH = 3 1 pH = 3
Resentildea histoacuterica de los compuestos orgaacutenicos
El teacutermino orgaacutenico sugiere que esta rama de la quiacutemica estaacute relacionada con los organismos o cosas vivas En un principio la quiacutemica orgaacutenica se relacionaba uacutenicamente con las sustancias que se obteniacutean a partir de la materia viva Una gran motivacioacuten del estudio de los compuestos orgaacutenicos se encuentra en su aplicacioacuten en el aacuterea de la medicina lo que llevaba a los cientiacuteficos a estudiar meacutetodos de extraccioacuten obtencioacuten purificacioacuten y anaacutelisis de dichos compuestos
Los compuestos orgaacutenicos estaacuten constituidos por los elementos carbono hidroacutegeno comuacutenmente oxiacutegeno y nitroacutegeno y en algunos casos por azufre foacutesforo y haloacutegenos Por ser el carbono un elemento imprescindible en los compuestos orgaacutenicos a la quiacutemica de estos compuestos se le llamoacute quiacutemica del carbono
Originalmente se pensaba que no existiacutea relacioacuten entre la quiacutemica orgaacutenica y la inorgaacutenica pero fue Friedrich Wocirchler en 1828 quien accidentalmente preparoacute urea (compuesto orgaacutenico presente en la orina) a partir de una sustancia inorgaacutenica cianato de amonio
Reconocimiento y propiedades de los compuestos orgaacutenicos
La presencia de carbono en un compuesto es casi determinante del caraacutecter orgaacutenico de la materia y su presencia se puede comprobar mediante la propiedad que tienen las sustancias orgaacutenicas de reaccionar con el oxiacutegeno en la llamada reaccioacuten de combustioacuten
Combustioacuten de materia orgaacutenica
El carboacuten el petroacuteleo y el gas natural se conocen como combustibles foacutesiles y todos ellos se han formado a lo largo de millones de antildeos por la descomposicioacuten de plantas y animales
La combustioacuten es la reaccioacuten quiacutemica entre un combustible y un comburente O2 originando como productos una mezcla de monoacutexido de carbono y anhiacutedrido carboacutenico Cuando hay suficiente oxiacutegeno se produce la combustioacuten completa que lleva a la formacioacuten de anhiacutedrido carboacutenico en cambio cuando es poca la cantidad de oxiacutegeno se forma monoacutexido de carbono y la combustioacuten es incompleta Toda reaccioacuten de combustioacuten es exergoacutenica con energiacutea de activacioacuten esto quiere decir que se requiere de un aporte energeacutetico para iniciar la reaccioacuten pero el balance neto de energiacutea implica una liberacioacuten de ella
La reaccioacuten de combustioacuten del metano es la siguiente
CH4 + 2 O2 --------gt CO2 + 2 H2O
Se puede reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico por sus propiedades como su reaccioacuten con el agua de cal (solucioacuten acuosa de hidroacutexido de calcio)
Ca(OH) 2 + CO2 -------gt CaCO3 + H2O
La formacioacuten de carbonato de calcio CaCO3 soacutelido de color blanco es una prueba de la existencia del anhiacutedrido carboacutenico Otra forma de reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico como un producto de la combustioacuten es mediante la demostracioacuten experimental de sus propiedades como aacutecido vira el papel tornasol azul a rojo decolora una solucioacuten baacutesica que estaacute mezclada con fenolftaleiacutena produce la neutralizacioacuten de la base con el anhiacutedrido carboacutenico
El carbono
El carbono elemento de siacutembolo C y de nuacutemero atoacutemico 6 posee en su nuacutecleo 6 protones y 6 neutrones Sus 6 electrones se encuentran en los dos primeros niveles de energiacutea La configuracioacuten electroacutenica de este elemento es 1s
2 2s
2 2px
1 2py
1 tiene cuatro electrones de valencia (4 electrones en el segundo nivel el nivel
maacutes externo) lo que es responsable de la tetravalencia del carbono es decir de su facilidad para que cada aacutetomo de carbono forme cuatro enlaces
Los aacutetomos de carbono son uacutenicos por su capacidad para enlazarse unos con otros con tal fuerza que pueden formar cadenas muy largas Este proceso de formacioacuten de cadenas se llama concatenacioacuten Ninguacuten otro elemento puede formar cadenas tan bien como lo hace el carbono
Los hidrocarburos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno sus enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes muy poco polares debido a que la diferencia de electronegatividad entre ellos es 04 por lo que se produce una comparticioacuten de los pares electroacutenicos de enlace El enlace entre dos aacutetomos de carbono es covalente apolar dado que la diferencia de electronegatividad es 0
Clasificacioacuten de los compuestos orgaacutenicos
Existen varias clasificaciones para los hidrocarburos
1 Hidrocarburos alifaacuteticos son los que no contienen el grupo benceacutenico y seraacuten Hidrocarburos aromaacuteticos los que poseen uno o maacutes anillos benceacutenicos
2 Hidrocarburos aciacuteclicos son hidrocarburos de cadena abierta que puede ser ramificada o no y seraacuten Hidrocarburos ciacuteclicos aquellos hidrocarburos que posean ciclos en su estructura
3 Hidrocarburos saturados son aquellos en que los enlaces carbono-carbono son simples en cambio seraacuten Hidrocarburos insaturados aquellos que posean enlaces dobles o triples entre los aacutetomos de carbono
Cabe destacar como hidrocarburos maacutes simples los alcanos alquenos y alquinos
Alcanos cada aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces y cada aacutetomo de hidroacutegeno uno por tanto el alcano
maacutes simple es el metano de foacutermula CH4
Estructura de Lewis del metano
Estructura espacial de la moleacutecula de metano
Nombre de algunos alcanos
La distribucioacuten espacial de los aacutetomos de hidroacutegeno que estaacuten unidos covalentemente al carbono es de acuerdo a la figura de un tetraedro regular por lo que el aacutengulo de enlace hidroacutegeno-carbono-hidroacutegeno es 1095deg aseguraacutendose de esta manera que los aacutetomos de hidroacutegeno quedaraacuten lo maacutes separados posible unos de otros La moleacutecula de metano es simeacutetrica Los aacutetomos de carbono tienen una hibridacioacuten ldquosp
3rdquo
Un radical alquiacutelico tiene un aacutetomo de hidroacutegeno menos que el alcano del cual proviene y para determinar su nombre se cambia la terminacioacuten ldquoanordquo por ldquoilrdquo o ldquoilordquo
Grupos alquinos maacutes comunes
Alcano Nombre Grupo Alquilo
Nombre
CH4
Metano CH3- Metil (o)
CH3 - CH3
Etano CH3 - CH2- Etil (o)
CH3-CH2-CH3
Propano CH3-CH2-CH2-
CH3-CH - CH3
Propil (o)
Isopropil (o)
CH3-CH2-CH2-CH3 Butano CH3-CH2-CH2-CH2- CH3-CH-CH2-CH3
CH3 - C - CH3
CH3
CH3
CH3 - CH - CH2 -
Butil (o) sec-butil
Terbutil
isobutil
Todos los alcanos tienen como foacutermula global CnH2n+2 Para determinar el nombre de los alcanos se debe tener presente las siguientes reglas
1 Identificar la cadena carbonada maacutes larga 2 Numerar los aacutetomos de carbono asignando a las ramificaciones la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones de acuerdo a orden alfabeacutetico Cuando hay varias ramificaciones iguales
se utilizan los prefijos di(2) tri(3) tetra(4) etc Indicar el nuacutemero del aacutetomo de carbono de la cadena fundamental donde estaacute la ramificacioacuten
4 Sentildealar el nombre del alcano de la cadena fundamental Recuerda que el nuacutemero de aacutetomos de carbono se indica con un prefijo met(1) et(2) prop(3) but(4) para el resto se utilizan los prefijos griegos
5 Separar los nuacutemeros entre siacute por comas y los nuacutemeros de las palabras por un guioacuten
Ejemplos
Enlaces sigma y pi
Cuando se forma un enlace los aacutetomos se aproximan de tal manera que sus orbitales atoacutemicos se traslapan para formar el enlace
El enlace es ldquosigmardquo cuando en el traslape de los orbitales sigue una liacutenea imaginaria entre los nuacutecleos de
los aacutetomos
En cambio el enlace es ldquopirdquo cuando el traslape de las nubes electroacutenicas ocurre sobre y bajo la liacutenea de los nuacutecleos
El orbital hiacutebrido ldquosp3rdquo se forma con la participacioacuten de un orbital ldquosrdquo y de tres orbitales ldquoprdquo Cada uno de estos
orbitales hiacutebridos se dirige hacia los veacutertices de un tetraedro regular
La figura muestra el orbital sp3 y la orientacioacuten espacial del carbono en los alcanos
En el caso del metano hidrocarburo representante de los alcanos el orbital hibrido ldquosp3rdquo del carbono se
traslapa con el orbital ldquosrdquo del hidroacutegeno Cuando es posible unir los centros de los nuacutecleos de los aacutetomos enlazados mediante una liacutenea recta imaginaria se dice que el enlace es sigma σ
Alquenos son hidrocarburos de foacutermula global CnH2n y su caracteriacutestica fundamental es que poseen un
doble enlace entre dos aacutetomos de carbono
Cuando hay un doble enlace en un compuesto uno de los enlaces es sigma (σ) y el otro es pi (π)
En el caso del eteno (C2H4) se produce un traslape de las nubes electroacutenicas de los orbitales hiacutebridos ldquosp2rdquo
formaacutendose un enlace sigma Cuando se traslapan los orbitales ldquoprdquo no hibridados de cada aacutetomo de carbono se forma el enlace pi
El alqueno maacutes simple estaacute constituido por dos aacutetomos de carbono y cuatro aacutetomos de hidroacutegeno por lo que su foacutermula es C2H4 A cada aacutetomo de carbono estaacuten unidos dos aacutetomos de hidroacutegeno y entre ellos hay un doble enlace Los aacutetomos de carbono que poseen el doble enlace tienen hibridacioacuten ldquosp
2rdquo y el aacutengulo de
enlace H-C-H es de 120ordm
Estructura de Lewis del eteno o etileno
Estructura espacial del eteno
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
Teniendo presente estos conceptos es posible resolver los diferentes problemas de disoluciones Para ello se recomienda seguir la siguiente secuencia de pasos
1 Saber exactamente cuaacutel es el problema es decir conocer lo que se desea calcular 2 Analizar cada uno de los datos para asiacute saber con queacute antecedentes se cuenta para llegar a la
solucioacuten del problema 3 Realizar cada uno de los pasos que sean necesario para la solucioacuten del problema
Ejemplo Calculemos la molaridad del cloro domeacutestico si eacuteste contiene 149 g de hipoclorito de sodio (NaClO) por cada 1000 ml (1L) de disolucioacuten (Masa atoacutemica de Na=23 Cl=355 O=16)
Primero calculamos la masa molar del soluto
mm NaClO = 23x1 + 355 x 1 + 16 x 1 = 745 gmol
Segundo calculamos el nuacutemero de moles del soluto (n)
n = m mm
n = 149 g = 02 moles 745 gmol
Tercero calculamos la molaridad (M) seguacuten
Molaridad = n V
M = 02 mol = 02 mol L o 02 M (leacutease 02 molar) 1 L
Solubilidad
La solubilidad corresponde a la cantidad maacutexima de soluto que a una temperatura dada se disuelve en una determinada cantidad de solvente
Tabla de solubilidades de algunos soacutelidos en H2O a 20ordmC
KNO3 316 gl
NaCl 360 gl
Urea 1000 gl
CuSO4 207 gl
PbCl2 99 gl
La tabla nos presenta diferentes solubilidades de soluto en H2O asiacute por ejemplo si observamos el valor de la solubilidad de la urea significa que podemos disolver 1000 g de este soluto en 1 L de H2O a 20ordmC obtendremos asiacute una solucioacuten saturada esto quiere decir que la solucioacuten no puede aceptar maacutes soluto a esa temperatura si se agrega una cantidad mayor de soluto esta no se disolveraacute y nos quedaraacute una solucioacuten sobresaturada
En general una solucioacuten sobresaturada es aquella que contiene maacutes soluto que su solubilidad y una solucioacuten insaturada es aquella que contiene menos soluto que su solubilidad
Factores que afectan la solubilidad
- Naturaleza del soluto y solvente
El estudio de pares de sustancias que se mezclan y otras no han conducido a una importante generalizacioacuten sustancias con similares fuerzas de atraccioacuten entre partiacuteculas tienden a ser solubles entre ellas es decir las sustancias polares son solubles en solventes polares mientras que los solutos no polares son solubles en solventes no polares
- Temperatura
La temperatura es uno de los factores maacutes importantes que afectan la solubilidad en la mayoriacutea de los compuestos En general la adicioacuten de calor causa un aumento de la solubilidad en solutos que sean soacutelidos y liacutequidos mientras que en gases la solubilidad disminuye
- Presioacuten
Solo si el soluto es gas un aumento de presioacuten lleva a un aumento de la solubilidad de los gases en los liacutequidos Existe una relacioacuten de proporcionalidad directa entre la solubilidad de un gas y la presioacuten aplicada
El efecto de la presioacuten sobre la solubilidad es utilizado en la preparacioacuten de bebidas gaseosas Todas ellas embotelladas bajo una presioacuten de CO2 ligeramente superior a una atmoacutesfera Cuando las botellas son abiertas la presioacuten del CO2 sobre la solucioacuten disminuye y el gas burbujea fuera de la solucioacuten
Propiedades de las disoluciones
1 Propiedades coligativas de las disoluciones 2 Propiedades aacutecido-base de las soluciones
Propiedades coligativas de las disoluciones
El cambio de los puntos de congelacioacuten y de ebullicioacuten que experimenta un solvente cuando se agrega un soluto corresponde a propiedades que dependen de la cantidad de moleacuteculas de soluto agregado (composicioacuten de la solucioacuten) pero no del tipo o identidad del soluto Estas propiedades son las que se conocen como propiedades coligativas Otra propiedad coligativa es la presioacuten osmoacutetica
Las unidades maacutes adecuadas para expresar la concentracioacuten de la solucioacuten y que permiten explicar las propiedades coligativas son la molalidad m (que expresa los moles de soluto que se encuentran disueltos por cada kilogramo de solvente) y las fracciones molares que expresan la fraccioacuten de moles de soluto que hay en el total de moles que componen la solucioacuten
Elevacioacuten del punto de ebullicioacuten
El punto de ebullicioacuten se define como la temperatura a la cual la presioacuten de vapor de un liacutequido es igual a la presioacuten atmosfeacuterica
Cuando un solvente se mezcla homogeacuteneamente con un soluto no volaacutetil se observa un incremento de su punto de ebullicioacuten
Este incremento se puede explicar si consideramos que se aumentan las atracciones intermoleculares lo que se traduce en una disminucioacuten de la presioacuten de vapor por lo tanto se requiere aumentar maacutes la temperatura para lograr igualar la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con la presioacuten atmosfeacuterica
Existe una proporcionalidad directa entre el incremento del punto de ebullicioacuten y la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce con el nombre de ldquoconstante de ascenso ebulloscoacutepicordquo y es dependiente del solvente que se esteacute utilizando Matemaacuteticamente se expresa por
∆ Teb = Keb m
Keb= Constante ebulloscoacutepica m = molalidad
Disminucioacuten del punto de congelacioacuten
El punto de congelacioacuten de una solucioacuten es menor que el punto de congelacioacuten del solvente puro y la variacioacuten de este punto es directamente proporcional con la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce como constante de descenso crioscoacutepico
∆ Tc = Kc m
Kc= Constante crioscoacutepica m = molalidad
Presioacuten osmoacutetica
La osmosis es el movimiento de un solvente a traveacutes de una membrana semipermeable Este movimiento ocurre desde una regioacuten de menor concentracioacuten a una regioacuten de mayor concentracioacuten de soluto El paso del disolvente continuacutea hasta que ambas disoluciones alcanzan la misma concentracioacuten Cuando en uno de los lados de la membrana semipermeable el volumen de la disolucioacuten aumenta esta columna ejerce una presioacuten sobre la membrana semipermeable denominada presioacuten osmoacutetica que se define como la presioacuten que hay que aplicar a la solucioacuten para detener la osmosis en ese momento se establece un equilibrio entre el paso del disolvente desde la disolucioacuten mas diluida hacia la disolucioacuten maacutes concentrada y viceversa
La presioacuten osmoacutetica (Π) es directamente proporcional a la concentracioacuten de la disolucioacuten
Π =MRT
Π = Presioacuten osmoacutetica (atm) M = Molaridad de la solucioacuten (mol l) R =Constante de los gases =0082 atm l mol K T =Temperatura (K)
Propiedades aacutecido-base de las disoluciones
Seguacuten su comportamiento quiacutemico las sustancias pueden ser clasificadas como aacutecidos y bases Para explicar este comportamiento se han elaborado varias teoriacuteas dentro de las cuales cabe destacar
Teoriacutea de Arrhenius que indica que en solucioacuten acuosa seraacuten aacutecidos aquellas sustancias que al disociarse dejan libres iones hidroacutegeno H
+ mientras que seraacuten bases aquellas que dejan libres
iones hidroxilos OH-
Teoriacutea de Lowry-Broumlnsted quienes plantean que seraacuten aacutecidos las sustancias que son capaces de ceder H
+ mientras que las bases aceptaraacuten los H
+ con lo que se genera un sistema donor-aceptor
de H+ acute
Es importante que sepamos que entre un aacutecido y una base se produce una reaccioacuten que se conoce como reaccioacuten de neutralizacioacuten seguacuten Arrhenius y tal como su nombre lo sentildeala se produce una neutralizacioacuten de los iones hidroacutegeno con los iones hidroxilos que hay en la solucioacuten formando agua y sal
La concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno en la solucioacuten seraacute un iacutendice de la acidez de la solucioacuten la que puede ser expresada como pH
El pH corresponde a pH = - log [H+]
[H+] = Concentracioacuten molar de H
+
Ejemplo En una solucioacuten se tiene una concentracioacuten de protones H
+ igual a 10-3 M Calcular el pH de la solucioacuten
R pH = - log 10-3
pH = - -3 log 10 y log 10 = 1
pH = 3 1 pH = 3
Resentildea histoacuterica de los compuestos orgaacutenicos
El teacutermino orgaacutenico sugiere que esta rama de la quiacutemica estaacute relacionada con los organismos o cosas vivas En un principio la quiacutemica orgaacutenica se relacionaba uacutenicamente con las sustancias que se obteniacutean a partir de la materia viva Una gran motivacioacuten del estudio de los compuestos orgaacutenicos se encuentra en su aplicacioacuten en el aacuterea de la medicina lo que llevaba a los cientiacuteficos a estudiar meacutetodos de extraccioacuten obtencioacuten purificacioacuten y anaacutelisis de dichos compuestos
Los compuestos orgaacutenicos estaacuten constituidos por los elementos carbono hidroacutegeno comuacutenmente oxiacutegeno y nitroacutegeno y en algunos casos por azufre foacutesforo y haloacutegenos Por ser el carbono un elemento imprescindible en los compuestos orgaacutenicos a la quiacutemica de estos compuestos se le llamoacute quiacutemica del carbono
Originalmente se pensaba que no existiacutea relacioacuten entre la quiacutemica orgaacutenica y la inorgaacutenica pero fue Friedrich Wocirchler en 1828 quien accidentalmente preparoacute urea (compuesto orgaacutenico presente en la orina) a partir de una sustancia inorgaacutenica cianato de amonio
Reconocimiento y propiedades de los compuestos orgaacutenicos
La presencia de carbono en un compuesto es casi determinante del caraacutecter orgaacutenico de la materia y su presencia se puede comprobar mediante la propiedad que tienen las sustancias orgaacutenicas de reaccionar con el oxiacutegeno en la llamada reaccioacuten de combustioacuten
Combustioacuten de materia orgaacutenica
El carboacuten el petroacuteleo y el gas natural se conocen como combustibles foacutesiles y todos ellos se han formado a lo largo de millones de antildeos por la descomposicioacuten de plantas y animales
La combustioacuten es la reaccioacuten quiacutemica entre un combustible y un comburente O2 originando como productos una mezcla de monoacutexido de carbono y anhiacutedrido carboacutenico Cuando hay suficiente oxiacutegeno se produce la combustioacuten completa que lleva a la formacioacuten de anhiacutedrido carboacutenico en cambio cuando es poca la cantidad de oxiacutegeno se forma monoacutexido de carbono y la combustioacuten es incompleta Toda reaccioacuten de combustioacuten es exergoacutenica con energiacutea de activacioacuten esto quiere decir que se requiere de un aporte energeacutetico para iniciar la reaccioacuten pero el balance neto de energiacutea implica una liberacioacuten de ella
La reaccioacuten de combustioacuten del metano es la siguiente
CH4 + 2 O2 --------gt CO2 + 2 H2O
Se puede reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico por sus propiedades como su reaccioacuten con el agua de cal (solucioacuten acuosa de hidroacutexido de calcio)
Ca(OH) 2 + CO2 -------gt CaCO3 + H2O
La formacioacuten de carbonato de calcio CaCO3 soacutelido de color blanco es una prueba de la existencia del anhiacutedrido carboacutenico Otra forma de reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico como un producto de la combustioacuten es mediante la demostracioacuten experimental de sus propiedades como aacutecido vira el papel tornasol azul a rojo decolora una solucioacuten baacutesica que estaacute mezclada con fenolftaleiacutena produce la neutralizacioacuten de la base con el anhiacutedrido carboacutenico
El carbono
El carbono elemento de siacutembolo C y de nuacutemero atoacutemico 6 posee en su nuacutecleo 6 protones y 6 neutrones Sus 6 electrones se encuentran en los dos primeros niveles de energiacutea La configuracioacuten electroacutenica de este elemento es 1s
2 2s
2 2px
1 2py
1 tiene cuatro electrones de valencia (4 electrones en el segundo nivel el nivel
maacutes externo) lo que es responsable de la tetravalencia del carbono es decir de su facilidad para que cada aacutetomo de carbono forme cuatro enlaces
Los aacutetomos de carbono son uacutenicos por su capacidad para enlazarse unos con otros con tal fuerza que pueden formar cadenas muy largas Este proceso de formacioacuten de cadenas se llama concatenacioacuten Ninguacuten otro elemento puede formar cadenas tan bien como lo hace el carbono
Los hidrocarburos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno sus enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes muy poco polares debido a que la diferencia de electronegatividad entre ellos es 04 por lo que se produce una comparticioacuten de los pares electroacutenicos de enlace El enlace entre dos aacutetomos de carbono es covalente apolar dado que la diferencia de electronegatividad es 0
Clasificacioacuten de los compuestos orgaacutenicos
Existen varias clasificaciones para los hidrocarburos
1 Hidrocarburos alifaacuteticos son los que no contienen el grupo benceacutenico y seraacuten Hidrocarburos aromaacuteticos los que poseen uno o maacutes anillos benceacutenicos
2 Hidrocarburos aciacuteclicos son hidrocarburos de cadena abierta que puede ser ramificada o no y seraacuten Hidrocarburos ciacuteclicos aquellos hidrocarburos que posean ciclos en su estructura
3 Hidrocarburos saturados son aquellos en que los enlaces carbono-carbono son simples en cambio seraacuten Hidrocarburos insaturados aquellos que posean enlaces dobles o triples entre los aacutetomos de carbono
Cabe destacar como hidrocarburos maacutes simples los alcanos alquenos y alquinos
Alcanos cada aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces y cada aacutetomo de hidroacutegeno uno por tanto el alcano
maacutes simple es el metano de foacutermula CH4
Estructura de Lewis del metano
Estructura espacial de la moleacutecula de metano
Nombre de algunos alcanos
La distribucioacuten espacial de los aacutetomos de hidroacutegeno que estaacuten unidos covalentemente al carbono es de acuerdo a la figura de un tetraedro regular por lo que el aacutengulo de enlace hidroacutegeno-carbono-hidroacutegeno es 1095deg aseguraacutendose de esta manera que los aacutetomos de hidroacutegeno quedaraacuten lo maacutes separados posible unos de otros La moleacutecula de metano es simeacutetrica Los aacutetomos de carbono tienen una hibridacioacuten ldquosp
3rdquo
Un radical alquiacutelico tiene un aacutetomo de hidroacutegeno menos que el alcano del cual proviene y para determinar su nombre se cambia la terminacioacuten ldquoanordquo por ldquoilrdquo o ldquoilordquo
Grupos alquinos maacutes comunes
Alcano Nombre Grupo Alquilo
Nombre
CH4
Metano CH3- Metil (o)
CH3 - CH3
Etano CH3 - CH2- Etil (o)
CH3-CH2-CH3
Propano CH3-CH2-CH2-
CH3-CH - CH3
Propil (o)
Isopropil (o)
CH3-CH2-CH2-CH3 Butano CH3-CH2-CH2-CH2- CH3-CH-CH2-CH3
CH3 - C - CH3
CH3
CH3
CH3 - CH - CH2 -
Butil (o) sec-butil
Terbutil
isobutil
Todos los alcanos tienen como foacutermula global CnH2n+2 Para determinar el nombre de los alcanos se debe tener presente las siguientes reglas
1 Identificar la cadena carbonada maacutes larga 2 Numerar los aacutetomos de carbono asignando a las ramificaciones la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones de acuerdo a orden alfabeacutetico Cuando hay varias ramificaciones iguales
se utilizan los prefijos di(2) tri(3) tetra(4) etc Indicar el nuacutemero del aacutetomo de carbono de la cadena fundamental donde estaacute la ramificacioacuten
4 Sentildealar el nombre del alcano de la cadena fundamental Recuerda que el nuacutemero de aacutetomos de carbono se indica con un prefijo met(1) et(2) prop(3) but(4) para el resto se utilizan los prefijos griegos
5 Separar los nuacutemeros entre siacute por comas y los nuacutemeros de las palabras por un guioacuten
Ejemplos
Enlaces sigma y pi
Cuando se forma un enlace los aacutetomos se aproximan de tal manera que sus orbitales atoacutemicos se traslapan para formar el enlace
El enlace es ldquosigmardquo cuando en el traslape de los orbitales sigue una liacutenea imaginaria entre los nuacutecleos de
los aacutetomos
En cambio el enlace es ldquopirdquo cuando el traslape de las nubes electroacutenicas ocurre sobre y bajo la liacutenea de los nuacutecleos
El orbital hiacutebrido ldquosp3rdquo se forma con la participacioacuten de un orbital ldquosrdquo y de tres orbitales ldquoprdquo Cada uno de estos
orbitales hiacutebridos se dirige hacia los veacutertices de un tetraedro regular
La figura muestra el orbital sp3 y la orientacioacuten espacial del carbono en los alcanos
En el caso del metano hidrocarburo representante de los alcanos el orbital hibrido ldquosp3rdquo del carbono se
traslapa con el orbital ldquosrdquo del hidroacutegeno Cuando es posible unir los centros de los nuacutecleos de los aacutetomos enlazados mediante una liacutenea recta imaginaria se dice que el enlace es sigma σ
Alquenos son hidrocarburos de foacutermula global CnH2n y su caracteriacutestica fundamental es que poseen un
doble enlace entre dos aacutetomos de carbono
Cuando hay un doble enlace en un compuesto uno de los enlaces es sigma (σ) y el otro es pi (π)
En el caso del eteno (C2H4) se produce un traslape de las nubes electroacutenicas de los orbitales hiacutebridos ldquosp2rdquo
formaacutendose un enlace sigma Cuando se traslapan los orbitales ldquoprdquo no hibridados de cada aacutetomo de carbono se forma el enlace pi
El alqueno maacutes simple estaacute constituido por dos aacutetomos de carbono y cuatro aacutetomos de hidroacutegeno por lo que su foacutermula es C2H4 A cada aacutetomo de carbono estaacuten unidos dos aacutetomos de hidroacutegeno y entre ellos hay un doble enlace Los aacutetomos de carbono que poseen el doble enlace tienen hibridacioacuten ldquosp
2rdquo y el aacutengulo de
enlace H-C-H es de 120ordm
Estructura de Lewis del eteno o etileno
Estructura espacial del eteno
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
Factores que afectan la solubilidad
- Naturaleza del soluto y solvente
El estudio de pares de sustancias que se mezclan y otras no han conducido a una importante generalizacioacuten sustancias con similares fuerzas de atraccioacuten entre partiacuteculas tienden a ser solubles entre ellas es decir las sustancias polares son solubles en solventes polares mientras que los solutos no polares son solubles en solventes no polares
- Temperatura
La temperatura es uno de los factores maacutes importantes que afectan la solubilidad en la mayoriacutea de los compuestos En general la adicioacuten de calor causa un aumento de la solubilidad en solutos que sean soacutelidos y liacutequidos mientras que en gases la solubilidad disminuye
- Presioacuten
Solo si el soluto es gas un aumento de presioacuten lleva a un aumento de la solubilidad de los gases en los liacutequidos Existe una relacioacuten de proporcionalidad directa entre la solubilidad de un gas y la presioacuten aplicada
El efecto de la presioacuten sobre la solubilidad es utilizado en la preparacioacuten de bebidas gaseosas Todas ellas embotelladas bajo una presioacuten de CO2 ligeramente superior a una atmoacutesfera Cuando las botellas son abiertas la presioacuten del CO2 sobre la solucioacuten disminuye y el gas burbujea fuera de la solucioacuten
Propiedades de las disoluciones
1 Propiedades coligativas de las disoluciones 2 Propiedades aacutecido-base de las soluciones
Propiedades coligativas de las disoluciones
El cambio de los puntos de congelacioacuten y de ebullicioacuten que experimenta un solvente cuando se agrega un soluto corresponde a propiedades que dependen de la cantidad de moleacuteculas de soluto agregado (composicioacuten de la solucioacuten) pero no del tipo o identidad del soluto Estas propiedades son las que se conocen como propiedades coligativas Otra propiedad coligativa es la presioacuten osmoacutetica
Las unidades maacutes adecuadas para expresar la concentracioacuten de la solucioacuten y que permiten explicar las propiedades coligativas son la molalidad m (que expresa los moles de soluto que se encuentran disueltos por cada kilogramo de solvente) y las fracciones molares que expresan la fraccioacuten de moles de soluto que hay en el total de moles que componen la solucioacuten
Elevacioacuten del punto de ebullicioacuten
El punto de ebullicioacuten se define como la temperatura a la cual la presioacuten de vapor de un liacutequido es igual a la presioacuten atmosfeacuterica
Cuando un solvente se mezcla homogeacuteneamente con un soluto no volaacutetil se observa un incremento de su punto de ebullicioacuten
Este incremento se puede explicar si consideramos que se aumentan las atracciones intermoleculares lo que se traduce en una disminucioacuten de la presioacuten de vapor por lo tanto se requiere aumentar maacutes la temperatura para lograr igualar la presioacuten de vapor de la disolucioacuten con la presioacuten atmosfeacuterica
Existe una proporcionalidad directa entre el incremento del punto de ebullicioacuten y la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce con el nombre de ldquoconstante de ascenso ebulloscoacutepicordquo y es dependiente del solvente que se esteacute utilizando Matemaacuteticamente se expresa por
∆ Teb = Keb m
Keb= Constante ebulloscoacutepica m = molalidad
Disminucioacuten del punto de congelacioacuten
El punto de congelacioacuten de una solucioacuten es menor que el punto de congelacioacuten del solvente puro y la variacioacuten de este punto es directamente proporcional con la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce como constante de descenso crioscoacutepico
∆ Tc = Kc m
Kc= Constante crioscoacutepica m = molalidad
Presioacuten osmoacutetica
La osmosis es el movimiento de un solvente a traveacutes de una membrana semipermeable Este movimiento ocurre desde una regioacuten de menor concentracioacuten a una regioacuten de mayor concentracioacuten de soluto El paso del disolvente continuacutea hasta que ambas disoluciones alcanzan la misma concentracioacuten Cuando en uno de los lados de la membrana semipermeable el volumen de la disolucioacuten aumenta esta columna ejerce una presioacuten sobre la membrana semipermeable denominada presioacuten osmoacutetica que se define como la presioacuten que hay que aplicar a la solucioacuten para detener la osmosis en ese momento se establece un equilibrio entre el paso del disolvente desde la disolucioacuten mas diluida hacia la disolucioacuten maacutes concentrada y viceversa
La presioacuten osmoacutetica (Π) es directamente proporcional a la concentracioacuten de la disolucioacuten
Π =MRT
Π = Presioacuten osmoacutetica (atm) M = Molaridad de la solucioacuten (mol l) R =Constante de los gases =0082 atm l mol K T =Temperatura (K)
Propiedades aacutecido-base de las disoluciones
Seguacuten su comportamiento quiacutemico las sustancias pueden ser clasificadas como aacutecidos y bases Para explicar este comportamiento se han elaborado varias teoriacuteas dentro de las cuales cabe destacar
Teoriacutea de Arrhenius que indica que en solucioacuten acuosa seraacuten aacutecidos aquellas sustancias que al disociarse dejan libres iones hidroacutegeno H
+ mientras que seraacuten bases aquellas que dejan libres
iones hidroxilos OH-
Teoriacutea de Lowry-Broumlnsted quienes plantean que seraacuten aacutecidos las sustancias que son capaces de ceder H
+ mientras que las bases aceptaraacuten los H
+ con lo que se genera un sistema donor-aceptor
de H+ acute
Es importante que sepamos que entre un aacutecido y una base se produce una reaccioacuten que se conoce como reaccioacuten de neutralizacioacuten seguacuten Arrhenius y tal como su nombre lo sentildeala se produce una neutralizacioacuten de los iones hidroacutegeno con los iones hidroxilos que hay en la solucioacuten formando agua y sal
La concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno en la solucioacuten seraacute un iacutendice de la acidez de la solucioacuten la que puede ser expresada como pH
El pH corresponde a pH = - log [H+]
[H+] = Concentracioacuten molar de H
+
Ejemplo En una solucioacuten se tiene una concentracioacuten de protones H
+ igual a 10-3 M Calcular el pH de la solucioacuten
R pH = - log 10-3
pH = - -3 log 10 y log 10 = 1
pH = 3 1 pH = 3
Resentildea histoacuterica de los compuestos orgaacutenicos
El teacutermino orgaacutenico sugiere que esta rama de la quiacutemica estaacute relacionada con los organismos o cosas vivas En un principio la quiacutemica orgaacutenica se relacionaba uacutenicamente con las sustancias que se obteniacutean a partir de la materia viva Una gran motivacioacuten del estudio de los compuestos orgaacutenicos se encuentra en su aplicacioacuten en el aacuterea de la medicina lo que llevaba a los cientiacuteficos a estudiar meacutetodos de extraccioacuten obtencioacuten purificacioacuten y anaacutelisis de dichos compuestos
Los compuestos orgaacutenicos estaacuten constituidos por los elementos carbono hidroacutegeno comuacutenmente oxiacutegeno y nitroacutegeno y en algunos casos por azufre foacutesforo y haloacutegenos Por ser el carbono un elemento imprescindible en los compuestos orgaacutenicos a la quiacutemica de estos compuestos se le llamoacute quiacutemica del carbono
Originalmente se pensaba que no existiacutea relacioacuten entre la quiacutemica orgaacutenica y la inorgaacutenica pero fue Friedrich Wocirchler en 1828 quien accidentalmente preparoacute urea (compuesto orgaacutenico presente en la orina) a partir de una sustancia inorgaacutenica cianato de amonio
Reconocimiento y propiedades de los compuestos orgaacutenicos
La presencia de carbono en un compuesto es casi determinante del caraacutecter orgaacutenico de la materia y su presencia se puede comprobar mediante la propiedad que tienen las sustancias orgaacutenicas de reaccionar con el oxiacutegeno en la llamada reaccioacuten de combustioacuten
Combustioacuten de materia orgaacutenica
El carboacuten el petroacuteleo y el gas natural se conocen como combustibles foacutesiles y todos ellos se han formado a lo largo de millones de antildeos por la descomposicioacuten de plantas y animales
La combustioacuten es la reaccioacuten quiacutemica entre un combustible y un comburente O2 originando como productos una mezcla de monoacutexido de carbono y anhiacutedrido carboacutenico Cuando hay suficiente oxiacutegeno se produce la combustioacuten completa que lleva a la formacioacuten de anhiacutedrido carboacutenico en cambio cuando es poca la cantidad de oxiacutegeno se forma monoacutexido de carbono y la combustioacuten es incompleta Toda reaccioacuten de combustioacuten es exergoacutenica con energiacutea de activacioacuten esto quiere decir que se requiere de un aporte energeacutetico para iniciar la reaccioacuten pero el balance neto de energiacutea implica una liberacioacuten de ella
La reaccioacuten de combustioacuten del metano es la siguiente
CH4 + 2 O2 --------gt CO2 + 2 H2O
Se puede reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico por sus propiedades como su reaccioacuten con el agua de cal (solucioacuten acuosa de hidroacutexido de calcio)
Ca(OH) 2 + CO2 -------gt CaCO3 + H2O
La formacioacuten de carbonato de calcio CaCO3 soacutelido de color blanco es una prueba de la existencia del anhiacutedrido carboacutenico Otra forma de reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico como un producto de la combustioacuten es mediante la demostracioacuten experimental de sus propiedades como aacutecido vira el papel tornasol azul a rojo decolora una solucioacuten baacutesica que estaacute mezclada con fenolftaleiacutena produce la neutralizacioacuten de la base con el anhiacutedrido carboacutenico
El carbono
El carbono elemento de siacutembolo C y de nuacutemero atoacutemico 6 posee en su nuacutecleo 6 protones y 6 neutrones Sus 6 electrones se encuentran en los dos primeros niveles de energiacutea La configuracioacuten electroacutenica de este elemento es 1s
2 2s
2 2px
1 2py
1 tiene cuatro electrones de valencia (4 electrones en el segundo nivel el nivel
maacutes externo) lo que es responsable de la tetravalencia del carbono es decir de su facilidad para que cada aacutetomo de carbono forme cuatro enlaces
Los aacutetomos de carbono son uacutenicos por su capacidad para enlazarse unos con otros con tal fuerza que pueden formar cadenas muy largas Este proceso de formacioacuten de cadenas se llama concatenacioacuten Ninguacuten otro elemento puede formar cadenas tan bien como lo hace el carbono
Los hidrocarburos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno sus enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes muy poco polares debido a que la diferencia de electronegatividad entre ellos es 04 por lo que se produce una comparticioacuten de los pares electroacutenicos de enlace El enlace entre dos aacutetomos de carbono es covalente apolar dado que la diferencia de electronegatividad es 0
Clasificacioacuten de los compuestos orgaacutenicos
Existen varias clasificaciones para los hidrocarburos
1 Hidrocarburos alifaacuteticos son los que no contienen el grupo benceacutenico y seraacuten Hidrocarburos aromaacuteticos los que poseen uno o maacutes anillos benceacutenicos
2 Hidrocarburos aciacuteclicos son hidrocarburos de cadena abierta que puede ser ramificada o no y seraacuten Hidrocarburos ciacuteclicos aquellos hidrocarburos que posean ciclos en su estructura
3 Hidrocarburos saturados son aquellos en que los enlaces carbono-carbono son simples en cambio seraacuten Hidrocarburos insaturados aquellos que posean enlaces dobles o triples entre los aacutetomos de carbono
Cabe destacar como hidrocarburos maacutes simples los alcanos alquenos y alquinos
Alcanos cada aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces y cada aacutetomo de hidroacutegeno uno por tanto el alcano
maacutes simple es el metano de foacutermula CH4
Estructura de Lewis del metano
Estructura espacial de la moleacutecula de metano
Nombre de algunos alcanos
La distribucioacuten espacial de los aacutetomos de hidroacutegeno que estaacuten unidos covalentemente al carbono es de acuerdo a la figura de un tetraedro regular por lo que el aacutengulo de enlace hidroacutegeno-carbono-hidroacutegeno es 1095deg aseguraacutendose de esta manera que los aacutetomos de hidroacutegeno quedaraacuten lo maacutes separados posible unos de otros La moleacutecula de metano es simeacutetrica Los aacutetomos de carbono tienen una hibridacioacuten ldquosp
3rdquo
Un radical alquiacutelico tiene un aacutetomo de hidroacutegeno menos que el alcano del cual proviene y para determinar su nombre se cambia la terminacioacuten ldquoanordquo por ldquoilrdquo o ldquoilordquo
Grupos alquinos maacutes comunes
Alcano Nombre Grupo Alquilo
Nombre
CH4
Metano CH3- Metil (o)
CH3 - CH3
Etano CH3 - CH2- Etil (o)
CH3-CH2-CH3
Propano CH3-CH2-CH2-
CH3-CH - CH3
Propil (o)
Isopropil (o)
CH3-CH2-CH2-CH3 Butano CH3-CH2-CH2-CH2- CH3-CH-CH2-CH3
CH3 - C - CH3
CH3
CH3
CH3 - CH - CH2 -
Butil (o) sec-butil
Terbutil
isobutil
Todos los alcanos tienen como foacutermula global CnH2n+2 Para determinar el nombre de los alcanos se debe tener presente las siguientes reglas
1 Identificar la cadena carbonada maacutes larga 2 Numerar los aacutetomos de carbono asignando a las ramificaciones la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones de acuerdo a orden alfabeacutetico Cuando hay varias ramificaciones iguales
se utilizan los prefijos di(2) tri(3) tetra(4) etc Indicar el nuacutemero del aacutetomo de carbono de la cadena fundamental donde estaacute la ramificacioacuten
4 Sentildealar el nombre del alcano de la cadena fundamental Recuerda que el nuacutemero de aacutetomos de carbono se indica con un prefijo met(1) et(2) prop(3) but(4) para el resto se utilizan los prefijos griegos
5 Separar los nuacutemeros entre siacute por comas y los nuacutemeros de las palabras por un guioacuten
Ejemplos
Enlaces sigma y pi
Cuando se forma un enlace los aacutetomos se aproximan de tal manera que sus orbitales atoacutemicos se traslapan para formar el enlace
El enlace es ldquosigmardquo cuando en el traslape de los orbitales sigue una liacutenea imaginaria entre los nuacutecleos de
los aacutetomos
En cambio el enlace es ldquopirdquo cuando el traslape de las nubes electroacutenicas ocurre sobre y bajo la liacutenea de los nuacutecleos
El orbital hiacutebrido ldquosp3rdquo se forma con la participacioacuten de un orbital ldquosrdquo y de tres orbitales ldquoprdquo Cada uno de estos
orbitales hiacutebridos se dirige hacia los veacutertices de un tetraedro regular
La figura muestra el orbital sp3 y la orientacioacuten espacial del carbono en los alcanos
En el caso del metano hidrocarburo representante de los alcanos el orbital hibrido ldquosp3rdquo del carbono se
traslapa con el orbital ldquosrdquo del hidroacutegeno Cuando es posible unir los centros de los nuacutecleos de los aacutetomos enlazados mediante una liacutenea recta imaginaria se dice que el enlace es sigma σ
Alquenos son hidrocarburos de foacutermula global CnH2n y su caracteriacutestica fundamental es que poseen un
doble enlace entre dos aacutetomos de carbono
Cuando hay un doble enlace en un compuesto uno de los enlaces es sigma (σ) y el otro es pi (π)
En el caso del eteno (C2H4) se produce un traslape de las nubes electroacutenicas de los orbitales hiacutebridos ldquosp2rdquo
formaacutendose un enlace sigma Cuando se traslapan los orbitales ldquoprdquo no hibridados de cada aacutetomo de carbono se forma el enlace pi
El alqueno maacutes simple estaacute constituido por dos aacutetomos de carbono y cuatro aacutetomos de hidroacutegeno por lo que su foacutermula es C2H4 A cada aacutetomo de carbono estaacuten unidos dos aacutetomos de hidroacutegeno y entre ellos hay un doble enlace Los aacutetomos de carbono que poseen el doble enlace tienen hibridacioacuten ldquosp
2rdquo y el aacutengulo de
enlace H-C-H es de 120ordm
Estructura de Lewis del eteno o etileno
Estructura espacial del eteno
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
Existe una proporcionalidad directa entre el incremento del punto de ebullicioacuten y la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce con el nombre de ldquoconstante de ascenso ebulloscoacutepicordquo y es dependiente del solvente que se esteacute utilizando Matemaacuteticamente se expresa por
∆ Teb = Keb m
Keb= Constante ebulloscoacutepica m = molalidad
Disminucioacuten del punto de congelacioacuten
El punto de congelacioacuten de una solucioacuten es menor que el punto de congelacioacuten del solvente puro y la variacioacuten de este punto es directamente proporcional con la concentracioacuten molal de la solucioacuten La constante de proporcionalidad se conoce como constante de descenso crioscoacutepico
∆ Tc = Kc m
Kc= Constante crioscoacutepica m = molalidad
Presioacuten osmoacutetica
La osmosis es el movimiento de un solvente a traveacutes de una membrana semipermeable Este movimiento ocurre desde una regioacuten de menor concentracioacuten a una regioacuten de mayor concentracioacuten de soluto El paso del disolvente continuacutea hasta que ambas disoluciones alcanzan la misma concentracioacuten Cuando en uno de los lados de la membrana semipermeable el volumen de la disolucioacuten aumenta esta columna ejerce una presioacuten sobre la membrana semipermeable denominada presioacuten osmoacutetica que se define como la presioacuten que hay que aplicar a la solucioacuten para detener la osmosis en ese momento se establece un equilibrio entre el paso del disolvente desde la disolucioacuten mas diluida hacia la disolucioacuten maacutes concentrada y viceversa
La presioacuten osmoacutetica (Π) es directamente proporcional a la concentracioacuten de la disolucioacuten
Π =MRT
Π = Presioacuten osmoacutetica (atm) M = Molaridad de la solucioacuten (mol l) R =Constante de los gases =0082 atm l mol K T =Temperatura (K)
Propiedades aacutecido-base de las disoluciones
Seguacuten su comportamiento quiacutemico las sustancias pueden ser clasificadas como aacutecidos y bases Para explicar este comportamiento se han elaborado varias teoriacuteas dentro de las cuales cabe destacar
Teoriacutea de Arrhenius que indica que en solucioacuten acuosa seraacuten aacutecidos aquellas sustancias que al disociarse dejan libres iones hidroacutegeno H
+ mientras que seraacuten bases aquellas que dejan libres
iones hidroxilos OH-
Teoriacutea de Lowry-Broumlnsted quienes plantean que seraacuten aacutecidos las sustancias que son capaces de ceder H
+ mientras que las bases aceptaraacuten los H
+ con lo que se genera un sistema donor-aceptor
de H+ acute
Es importante que sepamos que entre un aacutecido y una base se produce una reaccioacuten que se conoce como reaccioacuten de neutralizacioacuten seguacuten Arrhenius y tal como su nombre lo sentildeala se produce una neutralizacioacuten de los iones hidroacutegeno con los iones hidroxilos que hay en la solucioacuten formando agua y sal
La concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno en la solucioacuten seraacute un iacutendice de la acidez de la solucioacuten la que puede ser expresada como pH
El pH corresponde a pH = - log [H+]
[H+] = Concentracioacuten molar de H
+
Ejemplo En una solucioacuten se tiene una concentracioacuten de protones H
+ igual a 10-3 M Calcular el pH de la solucioacuten
R pH = - log 10-3
pH = - -3 log 10 y log 10 = 1
pH = 3 1 pH = 3
Resentildea histoacuterica de los compuestos orgaacutenicos
El teacutermino orgaacutenico sugiere que esta rama de la quiacutemica estaacute relacionada con los organismos o cosas vivas En un principio la quiacutemica orgaacutenica se relacionaba uacutenicamente con las sustancias que se obteniacutean a partir de la materia viva Una gran motivacioacuten del estudio de los compuestos orgaacutenicos se encuentra en su aplicacioacuten en el aacuterea de la medicina lo que llevaba a los cientiacuteficos a estudiar meacutetodos de extraccioacuten obtencioacuten purificacioacuten y anaacutelisis de dichos compuestos
Los compuestos orgaacutenicos estaacuten constituidos por los elementos carbono hidroacutegeno comuacutenmente oxiacutegeno y nitroacutegeno y en algunos casos por azufre foacutesforo y haloacutegenos Por ser el carbono un elemento imprescindible en los compuestos orgaacutenicos a la quiacutemica de estos compuestos se le llamoacute quiacutemica del carbono
Originalmente se pensaba que no existiacutea relacioacuten entre la quiacutemica orgaacutenica y la inorgaacutenica pero fue Friedrich Wocirchler en 1828 quien accidentalmente preparoacute urea (compuesto orgaacutenico presente en la orina) a partir de una sustancia inorgaacutenica cianato de amonio
Reconocimiento y propiedades de los compuestos orgaacutenicos
La presencia de carbono en un compuesto es casi determinante del caraacutecter orgaacutenico de la materia y su presencia se puede comprobar mediante la propiedad que tienen las sustancias orgaacutenicas de reaccionar con el oxiacutegeno en la llamada reaccioacuten de combustioacuten
Combustioacuten de materia orgaacutenica
El carboacuten el petroacuteleo y el gas natural se conocen como combustibles foacutesiles y todos ellos se han formado a lo largo de millones de antildeos por la descomposicioacuten de plantas y animales
La combustioacuten es la reaccioacuten quiacutemica entre un combustible y un comburente O2 originando como productos una mezcla de monoacutexido de carbono y anhiacutedrido carboacutenico Cuando hay suficiente oxiacutegeno se produce la combustioacuten completa que lleva a la formacioacuten de anhiacutedrido carboacutenico en cambio cuando es poca la cantidad de oxiacutegeno se forma monoacutexido de carbono y la combustioacuten es incompleta Toda reaccioacuten de combustioacuten es exergoacutenica con energiacutea de activacioacuten esto quiere decir que se requiere de un aporte energeacutetico para iniciar la reaccioacuten pero el balance neto de energiacutea implica una liberacioacuten de ella
La reaccioacuten de combustioacuten del metano es la siguiente
CH4 + 2 O2 --------gt CO2 + 2 H2O
Se puede reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico por sus propiedades como su reaccioacuten con el agua de cal (solucioacuten acuosa de hidroacutexido de calcio)
Ca(OH) 2 + CO2 -------gt CaCO3 + H2O
La formacioacuten de carbonato de calcio CaCO3 soacutelido de color blanco es una prueba de la existencia del anhiacutedrido carboacutenico Otra forma de reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico como un producto de la combustioacuten es mediante la demostracioacuten experimental de sus propiedades como aacutecido vira el papel tornasol azul a rojo decolora una solucioacuten baacutesica que estaacute mezclada con fenolftaleiacutena produce la neutralizacioacuten de la base con el anhiacutedrido carboacutenico
El carbono
El carbono elemento de siacutembolo C y de nuacutemero atoacutemico 6 posee en su nuacutecleo 6 protones y 6 neutrones Sus 6 electrones se encuentran en los dos primeros niveles de energiacutea La configuracioacuten electroacutenica de este elemento es 1s
2 2s
2 2px
1 2py
1 tiene cuatro electrones de valencia (4 electrones en el segundo nivel el nivel
maacutes externo) lo que es responsable de la tetravalencia del carbono es decir de su facilidad para que cada aacutetomo de carbono forme cuatro enlaces
Los aacutetomos de carbono son uacutenicos por su capacidad para enlazarse unos con otros con tal fuerza que pueden formar cadenas muy largas Este proceso de formacioacuten de cadenas se llama concatenacioacuten Ninguacuten otro elemento puede formar cadenas tan bien como lo hace el carbono
Los hidrocarburos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno sus enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes muy poco polares debido a que la diferencia de electronegatividad entre ellos es 04 por lo que se produce una comparticioacuten de los pares electroacutenicos de enlace El enlace entre dos aacutetomos de carbono es covalente apolar dado que la diferencia de electronegatividad es 0
Clasificacioacuten de los compuestos orgaacutenicos
Existen varias clasificaciones para los hidrocarburos
1 Hidrocarburos alifaacuteticos son los que no contienen el grupo benceacutenico y seraacuten Hidrocarburos aromaacuteticos los que poseen uno o maacutes anillos benceacutenicos
2 Hidrocarburos aciacuteclicos son hidrocarburos de cadena abierta que puede ser ramificada o no y seraacuten Hidrocarburos ciacuteclicos aquellos hidrocarburos que posean ciclos en su estructura
3 Hidrocarburos saturados son aquellos en que los enlaces carbono-carbono son simples en cambio seraacuten Hidrocarburos insaturados aquellos que posean enlaces dobles o triples entre los aacutetomos de carbono
Cabe destacar como hidrocarburos maacutes simples los alcanos alquenos y alquinos
Alcanos cada aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces y cada aacutetomo de hidroacutegeno uno por tanto el alcano
maacutes simple es el metano de foacutermula CH4
Estructura de Lewis del metano
Estructura espacial de la moleacutecula de metano
Nombre de algunos alcanos
La distribucioacuten espacial de los aacutetomos de hidroacutegeno que estaacuten unidos covalentemente al carbono es de acuerdo a la figura de un tetraedro regular por lo que el aacutengulo de enlace hidroacutegeno-carbono-hidroacutegeno es 1095deg aseguraacutendose de esta manera que los aacutetomos de hidroacutegeno quedaraacuten lo maacutes separados posible unos de otros La moleacutecula de metano es simeacutetrica Los aacutetomos de carbono tienen una hibridacioacuten ldquosp
3rdquo
Un radical alquiacutelico tiene un aacutetomo de hidroacutegeno menos que el alcano del cual proviene y para determinar su nombre se cambia la terminacioacuten ldquoanordquo por ldquoilrdquo o ldquoilordquo
Grupos alquinos maacutes comunes
Alcano Nombre Grupo Alquilo
Nombre
CH4
Metano CH3- Metil (o)
CH3 - CH3
Etano CH3 - CH2- Etil (o)
CH3-CH2-CH3
Propano CH3-CH2-CH2-
CH3-CH - CH3
Propil (o)
Isopropil (o)
CH3-CH2-CH2-CH3 Butano CH3-CH2-CH2-CH2- CH3-CH-CH2-CH3
CH3 - C - CH3
CH3
CH3
CH3 - CH - CH2 -
Butil (o) sec-butil
Terbutil
isobutil
Todos los alcanos tienen como foacutermula global CnH2n+2 Para determinar el nombre de los alcanos se debe tener presente las siguientes reglas
1 Identificar la cadena carbonada maacutes larga 2 Numerar los aacutetomos de carbono asignando a las ramificaciones la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones de acuerdo a orden alfabeacutetico Cuando hay varias ramificaciones iguales
se utilizan los prefijos di(2) tri(3) tetra(4) etc Indicar el nuacutemero del aacutetomo de carbono de la cadena fundamental donde estaacute la ramificacioacuten
4 Sentildealar el nombre del alcano de la cadena fundamental Recuerda que el nuacutemero de aacutetomos de carbono se indica con un prefijo met(1) et(2) prop(3) but(4) para el resto se utilizan los prefijos griegos
5 Separar los nuacutemeros entre siacute por comas y los nuacutemeros de las palabras por un guioacuten
Ejemplos
Enlaces sigma y pi
Cuando se forma un enlace los aacutetomos se aproximan de tal manera que sus orbitales atoacutemicos se traslapan para formar el enlace
El enlace es ldquosigmardquo cuando en el traslape de los orbitales sigue una liacutenea imaginaria entre los nuacutecleos de
los aacutetomos
En cambio el enlace es ldquopirdquo cuando el traslape de las nubes electroacutenicas ocurre sobre y bajo la liacutenea de los nuacutecleos
El orbital hiacutebrido ldquosp3rdquo se forma con la participacioacuten de un orbital ldquosrdquo y de tres orbitales ldquoprdquo Cada uno de estos
orbitales hiacutebridos se dirige hacia los veacutertices de un tetraedro regular
La figura muestra el orbital sp3 y la orientacioacuten espacial del carbono en los alcanos
En el caso del metano hidrocarburo representante de los alcanos el orbital hibrido ldquosp3rdquo del carbono se
traslapa con el orbital ldquosrdquo del hidroacutegeno Cuando es posible unir los centros de los nuacutecleos de los aacutetomos enlazados mediante una liacutenea recta imaginaria se dice que el enlace es sigma σ
Alquenos son hidrocarburos de foacutermula global CnH2n y su caracteriacutestica fundamental es que poseen un
doble enlace entre dos aacutetomos de carbono
Cuando hay un doble enlace en un compuesto uno de los enlaces es sigma (σ) y el otro es pi (π)
En el caso del eteno (C2H4) se produce un traslape de las nubes electroacutenicas de los orbitales hiacutebridos ldquosp2rdquo
formaacutendose un enlace sigma Cuando se traslapan los orbitales ldquoprdquo no hibridados de cada aacutetomo de carbono se forma el enlace pi
El alqueno maacutes simple estaacute constituido por dos aacutetomos de carbono y cuatro aacutetomos de hidroacutegeno por lo que su foacutermula es C2H4 A cada aacutetomo de carbono estaacuten unidos dos aacutetomos de hidroacutegeno y entre ellos hay un doble enlace Los aacutetomos de carbono que poseen el doble enlace tienen hibridacioacuten ldquosp
2rdquo y el aacutengulo de
enlace H-C-H es de 120ordm
Estructura de Lewis del eteno o etileno
Estructura espacial del eteno
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
Es importante que sepamos que entre un aacutecido y una base se produce una reaccioacuten que se conoce como reaccioacuten de neutralizacioacuten seguacuten Arrhenius y tal como su nombre lo sentildeala se produce una neutralizacioacuten de los iones hidroacutegeno con los iones hidroxilos que hay en la solucioacuten formando agua y sal
La concentracioacuten molar de los iones hidroacutegeno en la solucioacuten seraacute un iacutendice de la acidez de la solucioacuten la que puede ser expresada como pH
El pH corresponde a pH = - log [H+]
[H+] = Concentracioacuten molar de H
+
Ejemplo En una solucioacuten se tiene una concentracioacuten de protones H
+ igual a 10-3 M Calcular el pH de la solucioacuten
R pH = - log 10-3
pH = - -3 log 10 y log 10 = 1
pH = 3 1 pH = 3
Resentildea histoacuterica de los compuestos orgaacutenicos
El teacutermino orgaacutenico sugiere que esta rama de la quiacutemica estaacute relacionada con los organismos o cosas vivas En un principio la quiacutemica orgaacutenica se relacionaba uacutenicamente con las sustancias que se obteniacutean a partir de la materia viva Una gran motivacioacuten del estudio de los compuestos orgaacutenicos se encuentra en su aplicacioacuten en el aacuterea de la medicina lo que llevaba a los cientiacuteficos a estudiar meacutetodos de extraccioacuten obtencioacuten purificacioacuten y anaacutelisis de dichos compuestos
Los compuestos orgaacutenicos estaacuten constituidos por los elementos carbono hidroacutegeno comuacutenmente oxiacutegeno y nitroacutegeno y en algunos casos por azufre foacutesforo y haloacutegenos Por ser el carbono un elemento imprescindible en los compuestos orgaacutenicos a la quiacutemica de estos compuestos se le llamoacute quiacutemica del carbono
Originalmente se pensaba que no existiacutea relacioacuten entre la quiacutemica orgaacutenica y la inorgaacutenica pero fue Friedrich Wocirchler en 1828 quien accidentalmente preparoacute urea (compuesto orgaacutenico presente en la orina) a partir de una sustancia inorgaacutenica cianato de amonio
Reconocimiento y propiedades de los compuestos orgaacutenicos
La presencia de carbono en un compuesto es casi determinante del caraacutecter orgaacutenico de la materia y su presencia se puede comprobar mediante la propiedad que tienen las sustancias orgaacutenicas de reaccionar con el oxiacutegeno en la llamada reaccioacuten de combustioacuten
Combustioacuten de materia orgaacutenica
El carboacuten el petroacuteleo y el gas natural se conocen como combustibles foacutesiles y todos ellos se han formado a lo largo de millones de antildeos por la descomposicioacuten de plantas y animales
La combustioacuten es la reaccioacuten quiacutemica entre un combustible y un comburente O2 originando como productos una mezcla de monoacutexido de carbono y anhiacutedrido carboacutenico Cuando hay suficiente oxiacutegeno se produce la combustioacuten completa que lleva a la formacioacuten de anhiacutedrido carboacutenico en cambio cuando es poca la cantidad de oxiacutegeno se forma monoacutexido de carbono y la combustioacuten es incompleta Toda reaccioacuten de combustioacuten es exergoacutenica con energiacutea de activacioacuten esto quiere decir que se requiere de un aporte energeacutetico para iniciar la reaccioacuten pero el balance neto de energiacutea implica una liberacioacuten de ella
La reaccioacuten de combustioacuten del metano es la siguiente
CH4 + 2 O2 --------gt CO2 + 2 H2O
Se puede reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico por sus propiedades como su reaccioacuten con el agua de cal (solucioacuten acuosa de hidroacutexido de calcio)
Ca(OH) 2 + CO2 -------gt CaCO3 + H2O
La formacioacuten de carbonato de calcio CaCO3 soacutelido de color blanco es una prueba de la existencia del anhiacutedrido carboacutenico Otra forma de reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico como un producto de la combustioacuten es mediante la demostracioacuten experimental de sus propiedades como aacutecido vira el papel tornasol azul a rojo decolora una solucioacuten baacutesica que estaacute mezclada con fenolftaleiacutena produce la neutralizacioacuten de la base con el anhiacutedrido carboacutenico
El carbono
El carbono elemento de siacutembolo C y de nuacutemero atoacutemico 6 posee en su nuacutecleo 6 protones y 6 neutrones Sus 6 electrones se encuentran en los dos primeros niveles de energiacutea La configuracioacuten electroacutenica de este elemento es 1s
2 2s
2 2px
1 2py
1 tiene cuatro electrones de valencia (4 electrones en el segundo nivel el nivel
maacutes externo) lo que es responsable de la tetravalencia del carbono es decir de su facilidad para que cada aacutetomo de carbono forme cuatro enlaces
Los aacutetomos de carbono son uacutenicos por su capacidad para enlazarse unos con otros con tal fuerza que pueden formar cadenas muy largas Este proceso de formacioacuten de cadenas se llama concatenacioacuten Ninguacuten otro elemento puede formar cadenas tan bien como lo hace el carbono
Los hidrocarburos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno sus enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes muy poco polares debido a que la diferencia de electronegatividad entre ellos es 04 por lo que se produce una comparticioacuten de los pares electroacutenicos de enlace El enlace entre dos aacutetomos de carbono es covalente apolar dado que la diferencia de electronegatividad es 0
Clasificacioacuten de los compuestos orgaacutenicos
Existen varias clasificaciones para los hidrocarburos
1 Hidrocarburos alifaacuteticos son los que no contienen el grupo benceacutenico y seraacuten Hidrocarburos aromaacuteticos los que poseen uno o maacutes anillos benceacutenicos
2 Hidrocarburos aciacuteclicos son hidrocarburos de cadena abierta que puede ser ramificada o no y seraacuten Hidrocarburos ciacuteclicos aquellos hidrocarburos que posean ciclos en su estructura
3 Hidrocarburos saturados son aquellos en que los enlaces carbono-carbono son simples en cambio seraacuten Hidrocarburos insaturados aquellos que posean enlaces dobles o triples entre los aacutetomos de carbono
Cabe destacar como hidrocarburos maacutes simples los alcanos alquenos y alquinos
Alcanos cada aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces y cada aacutetomo de hidroacutegeno uno por tanto el alcano
maacutes simple es el metano de foacutermula CH4
Estructura de Lewis del metano
Estructura espacial de la moleacutecula de metano
Nombre de algunos alcanos
La distribucioacuten espacial de los aacutetomos de hidroacutegeno que estaacuten unidos covalentemente al carbono es de acuerdo a la figura de un tetraedro regular por lo que el aacutengulo de enlace hidroacutegeno-carbono-hidroacutegeno es 1095deg aseguraacutendose de esta manera que los aacutetomos de hidroacutegeno quedaraacuten lo maacutes separados posible unos de otros La moleacutecula de metano es simeacutetrica Los aacutetomos de carbono tienen una hibridacioacuten ldquosp
3rdquo
Un radical alquiacutelico tiene un aacutetomo de hidroacutegeno menos que el alcano del cual proviene y para determinar su nombre se cambia la terminacioacuten ldquoanordquo por ldquoilrdquo o ldquoilordquo
Grupos alquinos maacutes comunes
Alcano Nombre Grupo Alquilo
Nombre
CH4
Metano CH3- Metil (o)
CH3 - CH3
Etano CH3 - CH2- Etil (o)
CH3-CH2-CH3
Propano CH3-CH2-CH2-
CH3-CH - CH3
Propil (o)
Isopropil (o)
CH3-CH2-CH2-CH3 Butano CH3-CH2-CH2-CH2- CH3-CH-CH2-CH3
CH3 - C - CH3
CH3
CH3
CH3 - CH - CH2 -
Butil (o) sec-butil
Terbutil
isobutil
Todos los alcanos tienen como foacutermula global CnH2n+2 Para determinar el nombre de los alcanos se debe tener presente las siguientes reglas
1 Identificar la cadena carbonada maacutes larga 2 Numerar los aacutetomos de carbono asignando a las ramificaciones la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones de acuerdo a orden alfabeacutetico Cuando hay varias ramificaciones iguales
se utilizan los prefijos di(2) tri(3) tetra(4) etc Indicar el nuacutemero del aacutetomo de carbono de la cadena fundamental donde estaacute la ramificacioacuten
4 Sentildealar el nombre del alcano de la cadena fundamental Recuerda que el nuacutemero de aacutetomos de carbono se indica con un prefijo met(1) et(2) prop(3) but(4) para el resto se utilizan los prefijos griegos
5 Separar los nuacutemeros entre siacute por comas y los nuacutemeros de las palabras por un guioacuten
Ejemplos
Enlaces sigma y pi
Cuando se forma un enlace los aacutetomos se aproximan de tal manera que sus orbitales atoacutemicos se traslapan para formar el enlace
El enlace es ldquosigmardquo cuando en el traslape de los orbitales sigue una liacutenea imaginaria entre los nuacutecleos de
los aacutetomos
En cambio el enlace es ldquopirdquo cuando el traslape de las nubes electroacutenicas ocurre sobre y bajo la liacutenea de los nuacutecleos
El orbital hiacutebrido ldquosp3rdquo se forma con la participacioacuten de un orbital ldquosrdquo y de tres orbitales ldquoprdquo Cada uno de estos
orbitales hiacutebridos se dirige hacia los veacutertices de un tetraedro regular
La figura muestra el orbital sp3 y la orientacioacuten espacial del carbono en los alcanos
En el caso del metano hidrocarburo representante de los alcanos el orbital hibrido ldquosp3rdquo del carbono se
traslapa con el orbital ldquosrdquo del hidroacutegeno Cuando es posible unir los centros de los nuacutecleos de los aacutetomos enlazados mediante una liacutenea recta imaginaria se dice que el enlace es sigma σ
Alquenos son hidrocarburos de foacutermula global CnH2n y su caracteriacutestica fundamental es que poseen un
doble enlace entre dos aacutetomos de carbono
Cuando hay un doble enlace en un compuesto uno de los enlaces es sigma (σ) y el otro es pi (π)
En el caso del eteno (C2H4) se produce un traslape de las nubes electroacutenicas de los orbitales hiacutebridos ldquosp2rdquo
formaacutendose un enlace sigma Cuando se traslapan los orbitales ldquoprdquo no hibridados de cada aacutetomo de carbono se forma el enlace pi
El alqueno maacutes simple estaacute constituido por dos aacutetomos de carbono y cuatro aacutetomos de hidroacutegeno por lo que su foacutermula es C2H4 A cada aacutetomo de carbono estaacuten unidos dos aacutetomos de hidroacutegeno y entre ellos hay un doble enlace Los aacutetomos de carbono que poseen el doble enlace tienen hibridacioacuten ldquosp
2rdquo y el aacutengulo de
enlace H-C-H es de 120ordm
Estructura de Lewis del eteno o etileno
Estructura espacial del eteno
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
La combustioacuten es la reaccioacuten quiacutemica entre un combustible y un comburente O2 originando como productos una mezcla de monoacutexido de carbono y anhiacutedrido carboacutenico Cuando hay suficiente oxiacutegeno se produce la combustioacuten completa que lleva a la formacioacuten de anhiacutedrido carboacutenico en cambio cuando es poca la cantidad de oxiacutegeno se forma monoacutexido de carbono y la combustioacuten es incompleta Toda reaccioacuten de combustioacuten es exergoacutenica con energiacutea de activacioacuten esto quiere decir que se requiere de un aporte energeacutetico para iniciar la reaccioacuten pero el balance neto de energiacutea implica una liberacioacuten de ella
La reaccioacuten de combustioacuten del metano es la siguiente
CH4 + 2 O2 --------gt CO2 + 2 H2O
Se puede reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico por sus propiedades como su reaccioacuten con el agua de cal (solucioacuten acuosa de hidroacutexido de calcio)
Ca(OH) 2 + CO2 -------gt CaCO3 + H2O
La formacioacuten de carbonato de calcio CaCO3 soacutelido de color blanco es una prueba de la existencia del anhiacutedrido carboacutenico Otra forma de reconocer la presencia de anhiacutedrido carboacutenico como un producto de la combustioacuten es mediante la demostracioacuten experimental de sus propiedades como aacutecido vira el papel tornasol azul a rojo decolora una solucioacuten baacutesica que estaacute mezclada con fenolftaleiacutena produce la neutralizacioacuten de la base con el anhiacutedrido carboacutenico
El carbono
El carbono elemento de siacutembolo C y de nuacutemero atoacutemico 6 posee en su nuacutecleo 6 protones y 6 neutrones Sus 6 electrones se encuentran en los dos primeros niveles de energiacutea La configuracioacuten electroacutenica de este elemento es 1s
2 2s
2 2px
1 2py
1 tiene cuatro electrones de valencia (4 electrones en el segundo nivel el nivel
maacutes externo) lo que es responsable de la tetravalencia del carbono es decir de su facilidad para que cada aacutetomo de carbono forme cuatro enlaces
Los aacutetomos de carbono son uacutenicos por su capacidad para enlazarse unos con otros con tal fuerza que pueden formar cadenas muy largas Este proceso de formacioacuten de cadenas se llama concatenacioacuten Ninguacuten otro elemento puede formar cadenas tan bien como lo hace el carbono
Los hidrocarburos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno sus enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes muy poco polares debido a que la diferencia de electronegatividad entre ellos es 04 por lo que se produce una comparticioacuten de los pares electroacutenicos de enlace El enlace entre dos aacutetomos de carbono es covalente apolar dado que la diferencia de electronegatividad es 0
Clasificacioacuten de los compuestos orgaacutenicos
Existen varias clasificaciones para los hidrocarburos
1 Hidrocarburos alifaacuteticos son los que no contienen el grupo benceacutenico y seraacuten Hidrocarburos aromaacuteticos los que poseen uno o maacutes anillos benceacutenicos
2 Hidrocarburos aciacuteclicos son hidrocarburos de cadena abierta que puede ser ramificada o no y seraacuten Hidrocarburos ciacuteclicos aquellos hidrocarburos que posean ciclos en su estructura
3 Hidrocarburos saturados son aquellos en que los enlaces carbono-carbono son simples en cambio seraacuten Hidrocarburos insaturados aquellos que posean enlaces dobles o triples entre los aacutetomos de carbono
Cabe destacar como hidrocarburos maacutes simples los alcanos alquenos y alquinos
Alcanos cada aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces y cada aacutetomo de hidroacutegeno uno por tanto el alcano
maacutes simple es el metano de foacutermula CH4
Estructura de Lewis del metano
Estructura espacial de la moleacutecula de metano
Nombre de algunos alcanos
La distribucioacuten espacial de los aacutetomos de hidroacutegeno que estaacuten unidos covalentemente al carbono es de acuerdo a la figura de un tetraedro regular por lo que el aacutengulo de enlace hidroacutegeno-carbono-hidroacutegeno es 1095deg aseguraacutendose de esta manera que los aacutetomos de hidroacutegeno quedaraacuten lo maacutes separados posible unos de otros La moleacutecula de metano es simeacutetrica Los aacutetomos de carbono tienen una hibridacioacuten ldquosp
3rdquo
Un radical alquiacutelico tiene un aacutetomo de hidroacutegeno menos que el alcano del cual proviene y para determinar su nombre se cambia la terminacioacuten ldquoanordquo por ldquoilrdquo o ldquoilordquo
Grupos alquinos maacutes comunes
Alcano Nombre Grupo Alquilo
Nombre
CH4
Metano CH3- Metil (o)
CH3 - CH3
Etano CH3 - CH2- Etil (o)
CH3-CH2-CH3
Propano CH3-CH2-CH2-
CH3-CH - CH3
Propil (o)
Isopropil (o)
CH3-CH2-CH2-CH3 Butano CH3-CH2-CH2-CH2- CH3-CH-CH2-CH3
CH3 - C - CH3
CH3
CH3
CH3 - CH - CH2 -
Butil (o) sec-butil
Terbutil
isobutil
Todos los alcanos tienen como foacutermula global CnH2n+2 Para determinar el nombre de los alcanos se debe tener presente las siguientes reglas
1 Identificar la cadena carbonada maacutes larga 2 Numerar los aacutetomos de carbono asignando a las ramificaciones la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones de acuerdo a orden alfabeacutetico Cuando hay varias ramificaciones iguales
se utilizan los prefijos di(2) tri(3) tetra(4) etc Indicar el nuacutemero del aacutetomo de carbono de la cadena fundamental donde estaacute la ramificacioacuten
4 Sentildealar el nombre del alcano de la cadena fundamental Recuerda que el nuacutemero de aacutetomos de carbono se indica con un prefijo met(1) et(2) prop(3) but(4) para el resto se utilizan los prefijos griegos
5 Separar los nuacutemeros entre siacute por comas y los nuacutemeros de las palabras por un guioacuten
Ejemplos
Enlaces sigma y pi
Cuando se forma un enlace los aacutetomos se aproximan de tal manera que sus orbitales atoacutemicos se traslapan para formar el enlace
El enlace es ldquosigmardquo cuando en el traslape de los orbitales sigue una liacutenea imaginaria entre los nuacutecleos de
los aacutetomos
En cambio el enlace es ldquopirdquo cuando el traslape de las nubes electroacutenicas ocurre sobre y bajo la liacutenea de los nuacutecleos
El orbital hiacutebrido ldquosp3rdquo se forma con la participacioacuten de un orbital ldquosrdquo y de tres orbitales ldquoprdquo Cada uno de estos
orbitales hiacutebridos se dirige hacia los veacutertices de un tetraedro regular
La figura muestra el orbital sp3 y la orientacioacuten espacial del carbono en los alcanos
En el caso del metano hidrocarburo representante de los alcanos el orbital hibrido ldquosp3rdquo del carbono se
traslapa con el orbital ldquosrdquo del hidroacutegeno Cuando es posible unir los centros de los nuacutecleos de los aacutetomos enlazados mediante una liacutenea recta imaginaria se dice que el enlace es sigma σ
Alquenos son hidrocarburos de foacutermula global CnH2n y su caracteriacutestica fundamental es que poseen un
doble enlace entre dos aacutetomos de carbono
Cuando hay un doble enlace en un compuesto uno de los enlaces es sigma (σ) y el otro es pi (π)
En el caso del eteno (C2H4) se produce un traslape de las nubes electroacutenicas de los orbitales hiacutebridos ldquosp2rdquo
formaacutendose un enlace sigma Cuando se traslapan los orbitales ldquoprdquo no hibridados de cada aacutetomo de carbono se forma el enlace pi
El alqueno maacutes simple estaacute constituido por dos aacutetomos de carbono y cuatro aacutetomos de hidroacutegeno por lo que su foacutermula es C2H4 A cada aacutetomo de carbono estaacuten unidos dos aacutetomos de hidroacutegeno y entre ellos hay un doble enlace Los aacutetomos de carbono que poseen el doble enlace tienen hibridacioacuten ldquosp
2rdquo y el aacutengulo de
enlace H-C-H es de 120ordm
Estructura de Lewis del eteno o etileno
Estructura espacial del eteno
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
Cabe destacar como hidrocarburos maacutes simples los alcanos alquenos y alquinos
Alcanos cada aacutetomo de carbono forma cuatro enlaces y cada aacutetomo de hidroacutegeno uno por tanto el alcano
maacutes simple es el metano de foacutermula CH4
Estructura de Lewis del metano
Estructura espacial de la moleacutecula de metano
Nombre de algunos alcanos
La distribucioacuten espacial de los aacutetomos de hidroacutegeno que estaacuten unidos covalentemente al carbono es de acuerdo a la figura de un tetraedro regular por lo que el aacutengulo de enlace hidroacutegeno-carbono-hidroacutegeno es 1095deg aseguraacutendose de esta manera que los aacutetomos de hidroacutegeno quedaraacuten lo maacutes separados posible unos de otros La moleacutecula de metano es simeacutetrica Los aacutetomos de carbono tienen una hibridacioacuten ldquosp
3rdquo
Un radical alquiacutelico tiene un aacutetomo de hidroacutegeno menos que el alcano del cual proviene y para determinar su nombre se cambia la terminacioacuten ldquoanordquo por ldquoilrdquo o ldquoilordquo
Grupos alquinos maacutes comunes
Alcano Nombre Grupo Alquilo
Nombre
CH4
Metano CH3- Metil (o)
CH3 - CH3
Etano CH3 - CH2- Etil (o)
CH3-CH2-CH3
Propano CH3-CH2-CH2-
CH3-CH - CH3
Propil (o)
Isopropil (o)
CH3-CH2-CH2-CH3 Butano CH3-CH2-CH2-CH2- CH3-CH-CH2-CH3
CH3 - C - CH3
CH3
CH3
CH3 - CH - CH2 -
Butil (o) sec-butil
Terbutil
isobutil
Todos los alcanos tienen como foacutermula global CnH2n+2 Para determinar el nombre de los alcanos se debe tener presente las siguientes reglas
1 Identificar la cadena carbonada maacutes larga 2 Numerar los aacutetomos de carbono asignando a las ramificaciones la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones de acuerdo a orden alfabeacutetico Cuando hay varias ramificaciones iguales
se utilizan los prefijos di(2) tri(3) tetra(4) etc Indicar el nuacutemero del aacutetomo de carbono de la cadena fundamental donde estaacute la ramificacioacuten
4 Sentildealar el nombre del alcano de la cadena fundamental Recuerda que el nuacutemero de aacutetomos de carbono se indica con un prefijo met(1) et(2) prop(3) but(4) para el resto se utilizan los prefijos griegos
5 Separar los nuacutemeros entre siacute por comas y los nuacutemeros de las palabras por un guioacuten
Ejemplos
Enlaces sigma y pi
Cuando se forma un enlace los aacutetomos se aproximan de tal manera que sus orbitales atoacutemicos se traslapan para formar el enlace
El enlace es ldquosigmardquo cuando en el traslape de los orbitales sigue una liacutenea imaginaria entre los nuacutecleos de
los aacutetomos
En cambio el enlace es ldquopirdquo cuando el traslape de las nubes electroacutenicas ocurre sobre y bajo la liacutenea de los nuacutecleos
El orbital hiacutebrido ldquosp3rdquo se forma con la participacioacuten de un orbital ldquosrdquo y de tres orbitales ldquoprdquo Cada uno de estos
orbitales hiacutebridos se dirige hacia los veacutertices de un tetraedro regular
La figura muestra el orbital sp3 y la orientacioacuten espacial del carbono en los alcanos
En el caso del metano hidrocarburo representante de los alcanos el orbital hibrido ldquosp3rdquo del carbono se
traslapa con el orbital ldquosrdquo del hidroacutegeno Cuando es posible unir los centros de los nuacutecleos de los aacutetomos enlazados mediante una liacutenea recta imaginaria se dice que el enlace es sigma σ
Alquenos son hidrocarburos de foacutermula global CnH2n y su caracteriacutestica fundamental es que poseen un
doble enlace entre dos aacutetomos de carbono
Cuando hay un doble enlace en un compuesto uno de los enlaces es sigma (σ) y el otro es pi (π)
En el caso del eteno (C2H4) se produce un traslape de las nubes electroacutenicas de los orbitales hiacutebridos ldquosp2rdquo
formaacutendose un enlace sigma Cuando se traslapan los orbitales ldquoprdquo no hibridados de cada aacutetomo de carbono se forma el enlace pi
El alqueno maacutes simple estaacute constituido por dos aacutetomos de carbono y cuatro aacutetomos de hidroacutegeno por lo que su foacutermula es C2H4 A cada aacutetomo de carbono estaacuten unidos dos aacutetomos de hidroacutegeno y entre ellos hay un doble enlace Los aacutetomos de carbono que poseen el doble enlace tienen hibridacioacuten ldquosp
2rdquo y el aacutengulo de
enlace H-C-H es de 120ordm
Estructura de Lewis del eteno o etileno
Estructura espacial del eteno
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
Grupos alquinos maacutes comunes
Alcano Nombre Grupo Alquilo
Nombre
CH4
Metano CH3- Metil (o)
CH3 - CH3
Etano CH3 - CH2- Etil (o)
CH3-CH2-CH3
Propano CH3-CH2-CH2-
CH3-CH - CH3
Propil (o)
Isopropil (o)
CH3-CH2-CH2-CH3 Butano CH3-CH2-CH2-CH2- CH3-CH-CH2-CH3
CH3 - C - CH3
CH3
CH3
CH3 - CH - CH2 -
Butil (o) sec-butil
Terbutil
isobutil
Todos los alcanos tienen como foacutermula global CnH2n+2 Para determinar el nombre de los alcanos se debe tener presente las siguientes reglas
1 Identificar la cadena carbonada maacutes larga 2 Numerar los aacutetomos de carbono asignando a las ramificaciones la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones de acuerdo a orden alfabeacutetico Cuando hay varias ramificaciones iguales
se utilizan los prefijos di(2) tri(3) tetra(4) etc Indicar el nuacutemero del aacutetomo de carbono de la cadena fundamental donde estaacute la ramificacioacuten
4 Sentildealar el nombre del alcano de la cadena fundamental Recuerda que el nuacutemero de aacutetomos de carbono se indica con un prefijo met(1) et(2) prop(3) but(4) para el resto se utilizan los prefijos griegos
5 Separar los nuacutemeros entre siacute por comas y los nuacutemeros de las palabras por un guioacuten
Ejemplos
Enlaces sigma y pi
Cuando se forma un enlace los aacutetomos se aproximan de tal manera que sus orbitales atoacutemicos se traslapan para formar el enlace
El enlace es ldquosigmardquo cuando en el traslape de los orbitales sigue una liacutenea imaginaria entre los nuacutecleos de
los aacutetomos
En cambio el enlace es ldquopirdquo cuando el traslape de las nubes electroacutenicas ocurre sobre y bajo la liacutenea de los nuacutecleos
El orbital hiacutebrido ldquosp3rdquo se forma con la participacioacuten de un orbital ldquosrdquo y de tres orbitales ldquoprdquo Cada uno de estos
orbitales hiacutebridos se dirige hacia los veacutertices de un tetraedro regular
La figura muestra el orbital sp3 y la orientacioacuten espacial del carbono en los alcanos
En el caso del metano hidrocarburo representante de los alcanos el orbital hibrido ldquosp3rdquo del carbono se
traslapa con el orbital ldquosrdquo del hidroacutegeno Cuando es posible unir los centros de los nuacutecleos de los aacutetomos enlazados mediante una liacutenea recta imaginaria se dice que el enlace es sigma σ
Alquenos son hidrocarburos de foacutermula global CnH2n y su caracteriacutestica fundamental es que poseen un
doble enlace entre dos aacutetomos de carbono
Cuando hay un doble enlace en un compuesto uno de los enlaces es sigma (σ) y el otro es pi (π)
En el caso del eteno (C2H4) se produce un traslape de las nubes electroacutenicas de los orbitales hiacutebridos ldquosp2rdquo
formaacutendose un enlace sigma Cuando se traslapan los orbitales ldquoprdquo no hibridados de cada aacutetomo de carbono se forma el enlace pi
El alqueno maacutes simple estaacute constituido por dos aacutetomos de carbono y cuatro aacutetomos de hidroacutegeno por lo que su foacutermula es C2H4 A cada aacutetomo de carbono estaacuten unidos dos aacutetomos de hidroacutegeno y entre ellos hay un doble enlace Los aacutetomos de carbono que poseen el doble enlace tienen hibridacioacuten ldquosp
2rdquo y el aacutengulo de
enlace H-C-H es de 120ordm
Estructura de Lewis del eteno o etileno
Estructura espacial del eteno
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
Enlaces sigma y pi
Cuando se forma un enlace los aacutetomos se aproximan de tal manera que sus orbitales atoacutemicos se traslapan para formar el enlace
El enlace es ldquosigmardquo cuando en el traslape de los orbitales sigue una liacutenea imaginaria entre los nuacutecleos de
los aacutetomos
En cambio el enlace es ldquopirdquo cuando el traslape de las nubes electroacutenicas ocurre sobre y bajo la liacutenea de los nuacutecleos
El orbital hiacutebrido ldquosp3rdquo se forma con la participacioacuten de un orbital ldquosrdquo y de tres orbitales ldquoprdquo Cada uno de estos
orbitales hiacutebridos se dirige hacia los veacutertices de un tetraedro regular
La figura muestra el orbital sp3 y la orientacioacuten espacial del carbono en los alcanos
En el caso del metano hidrocarburo representante de los alcanos el orbital hibrido ldquosp3rdquo del carbono se
traslapa con el orbital ldquosrdquo del hidroacutegeno Cuando es posible unir los centros de los nuacutecleos de los aacutetomos enlazados mediante una liacutenea recta imaginaria se dice que el enlace es sigma σ
Alquenos son hidrocarburos de foacutermula global CnH2n y su caracteriacutestica fundamental es que poseen un
doble enlace entre dos aacutetomos de carbono
Cuando hay un doble enlace en un compuesto uno de los enlaces es sigma (σ) y el otro es pi (π)
En el caso del eteno (C2H4) se produce un traslape de las nubes electroacutenicas de los orbitales hiacutebridos ldquosp2rdquo
formaacutendose un enlace sigma Cuando se traslapan los orbitales ldquoprdquo no hibridados de cada aacutetomo de carbono se forma el enlace pi
El alqueno maacutes simple estaacute constituido por dos aacutetomos de carbono y cuatro aacutetomos de hidroacutegeno por lo que su foacutermula es C2H4 A cada aacutetomo de carbono estaacuten unidos dos aacutetomos de hidroacutegeno y entre ellos hay un doble enlace Los aacutetomos de carbono que poseen el doble enlace tienen hibridacioacuten ldquosp
2rdquo y el aacutengulo de
enlace H-C-H es de 120ordm
Estructura de Lewis del eteno o etileno
Estructura espacial del eteno
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
Alquenos son hidrocarburos de foacutermula global CnH2n y su caracteriacutestica fundamental es que poseen un
doble enlace entre dos aacutetomos de carbono
Cuando hay un doble enlace en un compuesto uno de los enlaces es sigma (σ) y el otro es pi (π)
En el caso del eteno (C2H4) se produce un traslape de las nubes electroacutenicas de los orbitales hiacutebridos ldquosp2rdquo
formaacutendose un enlace sigma Cuando se traslapan los orbitales ldquoprdquo no hibridados de cada aacutetomo de carbono se forma el enlace pi
El alqueno maacutes simple estaacute constituido por dos aacutetomos de carbono y cuatro aacutetomos de hidroacutegeno por lo que su foacutermula es C2H4 A cada aacutetomo de carbono estaacuten unidos dos aacutetomos de hidroacutegeno y entre ellos hay un doble enlace Los aacutetomos de carbono que poseen el doble enlace tienen hibridacioacuten ldquosp
2rdquo y el aacutengulo de
enlace H-C-H es de 120ordm
Estructura de Lewis del eteno o etileno
Estructura espacial del eteno
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
Para determinar el nombre de un alqueno se debe tener presente las siguientes reglas
1 Seleccionar la cadena fundamental que debe ser la maacutes larga que contiene el doble enlace 2 Numerar los aacutetomos de carbono de la cadena fundamental asignaacutendole al carbono que tiene el
doble enlace la enumeracioacuten maacutes baja 3 Nombrar las ramificaciones por orden alfabeacutetico y luego el nombre del alqueno sentildealando el nuacutemero
del aacutetomo de carbono que posee el doble enlace
Ejemplos
Alquinos El alquino maacutes simple es el etino o acetileno de foacutermula C2H2
Los aacutetomos de carbono que poseen el triple enlace tienen hibridacioacuten ldquosprdquo y para que los aacutetomos de hidroacutegeno esteacuten lo maacutes separados posibles el aacutengulo es de 180ordm Entre carbono y carbono existe un enlace sigma y dos enlaces pi
Estructura de Lewis del etino
Estructura espacial del etino
Cada guioacuten representa un par electroacutenico
Los alquinos tienen como foacutermula general CnH2n-2 El nombre de cada uno de ellos se obtiene indicando el nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacuten las ramificaciones seguido del nuacutemero del aacutetomo de carbono donde estaacute el triple enlace y finalmente el nombre del alquino
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
Ejemplos
Tambieacuten debes tener en cuenta que cuando en un hidrocarburo existen un doble y un triple enlace simultaacuteneamente la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero y en el caso de que existan maacutes de un enlace doble o triple se agregan los sufijos di tri etc
Hidrocarburos ciacuteclicos son compuestos constituidos por carbono e hidroacutegeno donde los aacutetomos de carbono
estaacuten conformando un ciclo Estos compuestos ciacuteclicos pueden tener enlaces simples doble enlace o bien triple enlace La prioridad para numerar los aacutetomos de carbono la tienen el doble sobre el triple enlace y luego las ramificaciones
Ejemplos
Cuando en un hidrocarburo existe un doble y un triple enlace la preferencia la tiene el doble enlace es decir a este carbono se le debe asignar el menor nuacutemero
Ejemplos
Hidrocarburos aromaacuteticos
El hidrocarburo que caracteriza a los compuestos aromaacuteticos es el benceno y ello se debe fundamentalmente a sus propiedades quiacutemicas especiales y sobre todo a su gran estabilidad
El benceno es un hidrocarburo constituido por seis aacutetomos de hidroacutegeno y seis aacutetomos de carbono formando un ciclo y con tres dobles enlaces alternados
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
El benceno es una moleacutecula plana cada aacutetomo de carbono se dirige hacia los veacutertices de un hexaacutegono regular
La longitud de todos los enlaces carbono-carbono es ideacutentica y mide 139 Aordm que es intermedia entre un enlace simple y un doble enlace
Cada aacutetomo de carbono tiene una hibridacioacuten sp2 y el orbital ldquoprdquo forma el doble enlace Se plantean
estructuras resonantes donde cambian los carbonos que poseen los dobles enlaces Kekuleacute representoacute la nube electroacutenica deslocalizada por un ciacuterculo dentro del hexaacutegono
Estructuras resonantes para el benceno
Estructura espacial donde estaacuten representadas las nubes electroacutenicas
Solubilidad
Dado que los hidrocarburos son compuestos constituidos por los elementos carbono e hidroacutegeno los enlaces carbono-carbono son covalentes apolares y los enlaces carbono-hidroacutegeno son covalentes poco polares lo que da como resultado que los hidrocarburos en general sean covalentes apolar o poco polar
Estos compuestos orgaacutenicos son poco solubles en agua y solubles en compuestos orgaacutenicos lo que se debe a que la polaridad de las moleacuteculas es parecida Se cumple que ldquolo semejante se disuelve en lo semejanterdquo
Isomeriacutea
Dos compuestos son isoacutemeros estructurales cuando tienen igual foacutermula global pero diferente estructura Dentro de estos isoacutemeros cabe mencionar
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
1 Isoacutemeros de cadena o esqueleto que difieren en el largo de la cadena o bien en la posicioacuten de las
ramificaciones
Ejemplo de isoacutemeros de esqueleto del C5H12
2 Isoacutemeros de posicioacuten en ellos cambia la posicioacuten de doble o el triple enlace o el grupo funcional o el grupo alquilo
Ejemplo de isoacutemeros de posicioacuten del C4H8
3 Isoacutemeros de funcioacuten lo que cambia es el grupo funcional mantenieacutendose la foacutermula global
Ejemplo de isoacutemeros de funcioacuten
Foacutermula general C4H8O
CH3-CO-CH2- CH3 CH3-CH2-CH2 - CHO 2- butanona butanal
Isoacutemeros geomeacutetricos
Esta isomeriacutea se refiere a moleacuteculas que presentan el mismo orden de unioacuten de los aacutetomos pero diferente ubicacioacuten espacial de los aacutetomos
Un ejemplo de la isomeriacutea geomeacutetrica tambieacuten denominada cis-trans es en el compuesto 2-buteno que dado el doble enlace no permite la rotacioacuten de los aacutetomos existiendo el cis-2-buteno y el trans-2-buteno
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
En los compuestos ciacuteclicos tambieacuten es posible distinguir los isoacutemeros geomeacutetricos cis y trans como es el caso del 12-dimetilciclopentano
Estos isoacutemeros geomeacutetricos son sumamente importantes Por ejemplo la conversioacuten del cis-retinal en trans-retinal mediante la enzima isomerasa retinal y la luz desencadena una respuesta nerviosa de las ceacutelulas de bastoacuten que se transmite al cerebro lo que percibimos como visioacuten
Cuadro de funciones orgaacutenicas oxigenadas
