ANTOLOGIA. QUIMICA II.

ANTOLOGIA DE QUIMICA II

ESTE TRABAJO FUE ELABORADO POR:

INTEGRANTES DE LA ACADEMIA ESTATAL DE QUIMICA 2012 1 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

INDICE PRIMER MOMENTO. “ESTEQUIOMETRIA” 1.1 REACCIÓN QUÍMICA _______________________________________________ 1.2 SIMBOLOS AUXILIARES ____________________________________________ 1.3 BALANCEO BALANCEO DE ECUACIONES ECUACIONES _____________ ___________________ _____________ ______________ _____________ ________ 1.3.1M 1.3.1MÉTO ÉTODO DO POR “TANT “TANTEO” EO” ___ ______ ______ ______ _______ _______ _______ _______ ______ ______ _______ ________ ______ __ 1.3. 1.3.2M 2MÉT ÉTOD ODO O DE ÓXID ÓXIDOO- REDU REDUCC CCIÓN IÓN__ ____ ____ ____ ____ ____ _____ _____ _____ _____ ____ ____ ____ ____ _____ ___ 1.3.3. 1.3.3. MÉTODO MÉTODO ALGEBRAICO. ALGEBRAICO.______ _____________ ______________ ______________ _____________ _____________ __________ ___ RETR RETROA OALI LIME MENT NTAC ACIÓ IÓN N TEMA TEMATI TICA CA ____ ______ ____ ____ ____ ____ _____ _____ ____ _____ _____ ____ ____ ____ _____ _____ PRACTICA NO. 1 “REACCION DE DESCOMPOSICIÒN” ________________________ PRACTICA No. 2 “REACCION DE DOBLE SUSTITUCIÒN” ______________________ RETR RETROA OALI LIME MENT NTAC ACIÓ IÓN N TEMA TEMATI TICA CA ____ ______ ____ ____ ____ ____ _____ _____ ____ _____ _____ ____ ____ ____ _____ _____ PRACTICA NO. 3 “BALANCEO DE ECUACIONES” ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ __ 1.5 ESTEQUIOME ESTEQUIOMETRIA TRIA _____________ ___________________ _____________ ______________ _____________ _____________ __________ ___ 1.5.1 UNIDADES UNIDADES QUIMICAS QUIMICAS _____________ ____________________ _____________ ______________ ______________ ___________ _____ 1.5.2 1.5.2 LEY LEY DE DE LA CONSER CONSERVAC VACIÓN IÓN DE LA LA MASA MASA O LEY DE LAVO LAVOISI ISIER ER ___ ______ ______ ___ 1.6 RELACI RELACIONE ONES S ESTEQ ESTEQUIO UIOMET METRIC RICAS AS ___ ______ ______ _______ _______ _______ _______ ______ ______ _______ ______ 1.6.1 RELACIÓN RELACIÓN MOL-MOL. MOL-MOL. ____________ __________________ _____________ ______________ ______________ _____________ ______ 1.6.2 RELACIÓN MASA-MASA __________________________________________ 1.6.3 1.6.3 VOLUME VOLUMEN N MOLAR MOLAR ___ ______ ______ ______ ______ _______ _______ _______ _______ ______ ______ _______ ________ _______ _____ 1.6.4. 1.6.4. RELACION RELACION MASA-VOLUME MASA-VOLUMEN N _____________ ___________________ _____________ _______________ _____________ _____ 1.6.5 1.6.5 RELACI RELACIÓN ÓN VOLUME VOLUMEN-V N-VOLU OLUMEN MEN ___ ______ ______ _______ _______ ______ ______ _______ _______ _______ ______ __ RETROA RETROALIM LIMENT ENTACI ACIÓN ÓN TEMATI TEMATICA CA ___ ______ ______ ______ _______ ________ _______ ______ ______ _______ _______ ___ ____________ PRACTICA “LEY DE LA CONSERVACIÒN CONSERVACIÒN DE LA MATERIA” MATERIA”

05 05 08 09 10 12 14 16 17 18 23 24 24 28 29 30 32 33 34 35 36 39

SEGUNDO MOMENTO; SOLUCIONES, ACIDOS Y BASES 2.1 CONCENTRA CONCENTRACIÓN CIÓN DE SOLUCIONES SOLUCIONES _____________ ____________________ _____________ ______________ ________

41 2.1.1 SOLUCIONES EMPÍRICAS _________________________________________ 42 2.1.2 SOLUCIONES TÉCNICAS O VALORADAS ___________________________ 42 2.2 SOLUCIONES SOLUCIONES EMPÍRICAS EMPÍRICAS _____________ ___________________ _____________ ______________ _____________ __________ ____ 42 2.2.1 SOLUCIÓN SOLUCIÓN DILUIDA DILUIDA _____________ ____________________ _____________ ______________ _______________ ____________ _____ 43 2.2.2 2.2.2 SOLUC SOLUCIÓN IÓN CONCEN CONCENTRA TRADA. DA. ___ ______ _______ _______ _______ _______ ______ ______ _______ ________ _______ _____ __ 44 2.2.3 2.2.3 SOLU SOLUCIÓ CIÓN N SATU SATURAD RADA. A. ____ _______ ______ _______ _______ ______ ______ _______ ________ _______ ______ ______ ______ ___ 44 2.2.4 2.2.4 SOLUCI SOLUCIÓN ÓN SOBRES SOBRESATU ATURAD RADA. A. ______ _________ ______ ______ _______ _______ _______ _______ ______ ______ _____ __ 44 PRACTICA “QUIMICA EN EL HOGAR” __________________________ 45 2.3 SOLUCIONES VALORADAS _________________________ ______________________________________ ______________________ _________ 46 2.3.1 2.3.1 SOLU SOLUCIÓ CIÓN N PORCE PORCENTU NTUAL AL ____ _______ _______ _______ ______ ______ _______ ________ _______ ______ ______ _______ ____ 48 2.3.2 SOLUCIÓN MOLAR. ______________________________________________ 51 2.3.3 SOLUCIÓN MOLAL. _______________________________________________ 54 2.3.4 SOLUCIÓN NORMAL. _____________________________________________ 56 RETR RETROA OALI LIME MENT NTAC ACIÓ IÓN N TEMA TEMATI TICA CA __ ____ ____ ____ ____ _____ _____ ____ _____ _____ _____ _____ ____ _____ _____ ____ __ 59 PRACTICA“SOLUCIONES VALORADAS” _______________________ 60 2.4 ACIDEZ Y BASICIDAD (ÁCIDOS Y BASES) ____________________________ 64

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2.4.1 TEORÍAS DE ÁCIDOS Y BASES_____________________________________

2.4.2 2.4.2 PH PH Y POH. POH. ____ _______ ______ _______ _______ _______ _______ ______ _______ _______ _______ _______ ______ ______ _______ _______ ___ 2.4.3 NEUTRALIZ NEUTRALIZACIÓN ACIÓN Y TITULACIÓ TITULACIÓN N _____________ ___________________ _____________ ______________ _________ __ RETROALIMENTACIÓN RETROALIMENTACIÓN TEMATICA __________________________ _______________________________________ ______________ _ _____ ________ ______ _______ _______ ______ _______ _______ _______ _______ ______ ______ _______ ________ _______ ___ PRACTICA

64 64 67 69 70

TERCER MOMENTO. QUIMICA DEL CARBONO

3.1.1 HIDROCARBUROS ACICLICOS _____________________________________ 74

RETROA RETROALIM LIMENT ENTACI ACIÒN ÒN TEMATI TEMATICA CA ___ ______ ______ ______ _______ ________ _______ ______ ______ _______ _______ ___ RETROA RETROALIM LIMENT ENTACI ACIÒN ÒN TEMATI TEMATICA CA ___ ______ ______ ______ _______ ________ _______ ______ ______ _______ _______ ___ RETROALIME RETROALIMENTAC NTACIÒN IÒN TEMATICA TEMATICA ____________ ___________________ ______________ _____________ __________ ____ RETROALIME RETROALIMENTAC NTACIÒN IÒN TEMATICA TEMATICA ____________ ___________________ ______________ _____________ __________ ____ 3.1.2 3.1.2 HIDROC HIDROCARB ARBUR UROS OS CICL CICLICO ICOS S ____ _______ _______ _______ ______ ______ _______ ________ _______ ______ ______ _____ RETROA RETROALIM LIMENT ENTACI ACIÒN ÒN TEMATI TEMATICA CA ___ ______ ______ ______ _______ ________ _______ ______ ______ _______ _______ ___ RETROA RETROALIM LIMENT ENTACI ACIÒN ÒN TEMATI TEMATICA CA ___ ______ ______ ______ _______ ________ _______ ______ ______ _______ _______ ___ 3.2.1 3.2.1 HALUR HALUROS OS O DERIVA DERIVADOS DOS HALOGEN HALOGENADO ADOS S _____ ________ ______ _______ ________ _______ _______ ______ RETROA RETROALIM LIMENT ENTACI ACIÒN ÒN TEMATI TEMATICA CA ___ ______ ______ ______ ______ _______ ________ _______ ______ ______ _______ ____ 3.2.2 3.2.2 ALCOHO ALCOHOLES LES ___ ______ ______ _______ _______ ______ ______ _______ _______ _______ _______ ______ _______ _______ _______ ______ __ RETROA RETROALIM LIMENT ENTACI ACIÒN ÒN TEMATI TEMATICA CA ___ ______ ______ ______ ______ _______ ________ _______ ______ ______ _______ ____ PRACTICA “FERMENTACIÒN” ___ _____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ ____ __ 3.2.3 3.2.3 ALDEHÍ ALDEHÍDOS DOS ___ ______ ______ ______ _______ _______ _______ _______ ______ ______ _______ ________ _______ ______ ______ _______ ____ RETROA RETROALIM LIMENT ENTACI ACIÒN ÒN TEMATI TEMATICA CA ___ ______ ______ ______ ______ _______ ________ _______ ______ ______ _______ ____

77 80 84 87 90 91 95 96 98 99 101 10 1033 104 106 3.2.4 CETONAS _______________________________________________________ 108 RETROA RETROALIM LIMENT ENTACI ACIÒN ÒN TEMATI TEMATICA CA ___ ______ ______ ______ ______ _______ ________ _______ ______ ______ _______ ____ 109 3.2.5 ÁCIDOS CARBOXÍLICOS __________________________________________ 111 RETROA RETROALIM LIMENT ENTACI ACIÒN ÒN TEMATI TEMATICA CA ___ ______ ______ ______ ______ _______ ________ _______ ______ ______ _______ ____ 112 3.2.6 3.2.6 ÉTERES ÉTERES ___ ______ ______ ______ _______ _______ ______ _______ _______ _______ _______ ______ ______ _______ ________ _______ ______ ___ 115 RETROA RETROALIM LIMENT ENTACI ACIÒN ÒN TEMATI TEMATICA CA ___ ______ ______ ______ ______ _______ ________ _______ ______ ______ _______ ____ 116 3.2.7. ÉSTERES Y SALES ORGÁNICAS ___________________________________ 118 RETROA RETROALIM LIMENT ENTACI ACIÒN ÒN TEMATI TEMATICA CA ___ ______ ______ ______ ______ _______ ________ _______ ______ ______ _______ ____ 119 122 PRACTICA "LA GRASA LIMPIADORA” _____________________________ 3.2.8 AMINAS 123

_________________________________________________________

RETROA RETROALIM LIMENT ENTACI ACIÒN ÒN TEMATI TEMATICA CA ___ ______ ______ ______ _______ _______ _______ _______ ______ _______ _______ ___

125 128

RETROA RETROALIM LIMENT ENTACI ACIÒN ÒN TEMATI TEMATICA CA

129

3.2.9 AMIDAS _________________________________________________________

______ ___ ______ ______ ______ _______ ________ _______ ______ ______ _______ ____


PRIMER MOMENTO.

ESTEQUIOMETRIA 4 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

Conceptos Básicos

En el laboratorio se realizan cálculos estequiomètricos en magnitudes pequeñas: gramos, mililitros y miligramos para conocer las cantidades iniciales (reactivos) y finales (productos) que habrá en una reacción. Esto significa que la utilidad que encontraras en la Estequiometrìa, es que podrás realizar experimentos a escala (nivel piloto), y una vez comprobado el funcionamiento y productividad del proceso, se podrá llevar a cabo a nivel industrial. Empezaremos entonces a definir algunos conceptos básicos: ¿Qué es lo que te dice la palabra estequiometria? El origen de este término proviene del griego sticheion que significa elemento y metròn, medida. La Estequiometria representa el estudio cuantitativo de reactivos y productos en una reacción química 1.1. Reacción química

Es un proceso en el que dos o más sustancias al interaccionar, cambian para formar una o mas sustancias nuevas. Esto es similar a lo que ocurre entre los alumnos en un salón de clases al inicio de un curso. Al interactuar entre ellos, se formaran amistades nuevas, otras se separaran por la influenc influencia ia de tercer terceros os y habr habráá quiene quieness haga hagann amista amistadd con mas de un compañe compañero, ro, experimentándose una serie de cambios en la dinámica del grupo. Las reacciones químicas se representan mediante de ecuaciones químicas. A través de símbolos se describe lo que ocurre en el laboratorio o en nuestro entorno cuando reaccionan las sustancias. Para entender lo que sucedió, las mostramos en papel por medio de ecuaciones químicas .Entonces decimos que: Ecuación Química Química es la representación de una reacción química mediante Una Ecuación símbolos y formulas (símbolos auxiliares). 1.2. SIMBOLOS AUXILIARES

Se emplean símbolos auxiliares para mostrar lo más exactamente posible una reacción química, el sentido y las condiciones en que se realiza. Estos son los siguientes: Una flecha hacia la derecha

indica que la reacción es irreversible 5

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Una Una flec flecha ha ha haci ciaa la de dere rech chaa y otra otra a la izqu izquie ierd rdaa indi indica ca qu quee la reac reacci ción ón es reversible, es decir, que puede realizarse de izquierda a derecha y viceversa, o que los productos puedan regresar a su estado original. Un triangulo encima de la flecha, indica que la reacción solo se realizara si se le suministra calor. CO3 CaO+CO2 Para indicar el estado físico de las sustancias se anota dentro de un paréntesis una (s) si la sustancia es un sólido, una (I) si es liquido, una (g) si la sustancia es un gas y (aq) si la reacción se realiza en agua. Una flecha hacia arriba indica un gas que se desprende. Una flecha hacia abajo indica un solidó que se precipita. .Si la reacción requiere energía luminosa, se escribirá sobre la flecha el símbolo

( λv). Que representa un cuanto de luz.

CH3 – CH3+Cl λv

CH3 – CH2 - Cl + HCl

( ≈ ) Este símbolo arriba de la flecha representa la electrolisis. ≈

2 H2O(l)

2 H2 (g) + O2 (g)

Para que una ecuación química esté correctamente escrita, debe cumplir con lo siguiente: 1. Los símbolos y formulas de reactivos y productos deben estar correctamente escritos. Por ejemplo ejemplo el gas hidrogeno hidrogeno (H2) puede reaccionar con el gas oxigeno (O2) para dar agua (H2O). La ecuación química se escribe: 2H2+O2

2H2O

El signo “+” se lee como “reacciona con” y la flecha significa “produce”. 2. Las formulas químicas escritas a la izquierda de la flecha representan las sustancias iniciales denominadas reactivos de la reacción. 3. Las formulas escritas a la derecha de la flecha son sustancias producidas en la reacción y son denominadas productos de la reacción 4. Lo Loss nú núme mero ross pe pequ queñ eños os qu quee ap apar arec ecen en ab abaj ajoo a la de dere rech chaa de los los elem elemen ento toss o compuestos se les llama llama subíndices, y estos, no deben ser modificados. H2, O2, N2, F2, CI2, Br , I2


5. Los números al lado izquierdo de las fórmulas son los coeficientes (el coeficiente 1 se omitite) om e).. Sólo Sólo los los elem element entos os ga gaseo seosos sos o ha haló lóge genos nos se pres presen enta tann como como mo molé lécul culas as diatómicas: H2, O2, N2, F2, CI2, Br , I2 COEFICIENTE

2H2 + O2 2H2O Reactivos Productos 6. la ecuación química debe cumplir con la Ley de la Conservación de la Materia de Lavoisier, es decir, una ecuación química debe tener el mismo número de átomos de cada elemento elemento a ambos lados de la flecha, flecha, tanto en reactivos reactivos como en productos, productos, puesto puesto que los átomos ni se crean, ni se destruyen durante una reacción química. Sí cualquier ecuación química cumple con esta condición, se dice que se encuentra balanceada. 2H2 + O2

2H2O

4H

4H, 2O

2O

1.3 BALANCEO DE ECUACIONES

Además de los aspectos estudiados en las reacciones químicas hay otro muy importante, el balanceo de las ecuaciones que las representan. Como vimos anteriormente, en todo reacción química existen reactivos y prod product uctos, os, los cual cuales es repr represe esent ntan an igua iguald ldad ad en cuant cuantoo al nú núme mero ro de sus sus átom átomos os moléculas. Al colocar una balanza por un lado dos átomos de Na y una molécula de CI2 (reactivos) y, por el otro, el producto do esta reacción (dos moléculas de (NaCI) la balanza estará en equilibrio, ya que tendrá el mismo numero de átomos de sodio y cloro en ambos lados. Para que una reacción química esté balanceada debe reunir dos requisitos: a) Ser coherent coherentee en la ley ley de la conservación conservación de de la masa masa b) Conservar la carga eléctrica total. ¿Qué es balancear una ecuación química? Es igualar el número de átomos de d e las moléculas, así como la carga eléctrica neta en ambos miembros de la ecuación, para que se cumpla la ley de la conservación de la masa. 7 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

Los métodos más comunes para balancear una ecuación química son por tanteo, óxido-reducción y algebraico. Sin embargo, antes de explicarlos debemos tener en cuenta los siguientes aspectos. a) Escribi Escribirr la ecua ecuació ciónn comple completa ta b) Poner los reactivos en el primer miembro de la ecuación y los productos en el segu segund ndo, o, sepa separá ránd ndol olos os me medi dian ante te el símb símbol oloo →, como como se ha me menc ncio iona nado do anteriormente. A+B → C+D 1.3.1 Método por “tanteo”

Es un método útil solo para ecuaciones sencillas, con no más de dos reactivos y productos. Consiste en encontrar “por tanteo” los coeficientes numéricos, que se colocan antes de cada átomo o molécula, de manera que su número sea igual en ambos lados de la ecuación. Balancear la ecuación que representa la reacción de hierro con el ácido clorhídrico por el método del “tanteo” Fe + HCI → FeCI2 + H2 Observamos en la ecuación que existen Como reactivos 1 átomo de Fe 1 átomo de H 1 átomo de CI

como productos 1 átomo de Fe 2 átomos de CI 2 átomos de H

Balanceando la ecuación tenemos: Como reactivos

Como productos

1 átomo de Fe 2 átomos de H 2 átomos de CI

1 átomo de Fe 2 átomos de CI 2 átomos de H

El coeficiente encontrado es el número 2, que permite que la ecuación quede balanceada; cumpliendo así con las condiciones ya mencionadas. Balanceando por el método de “tanteo” la siguiente ecuación química: H2O + N2O5 → HNO3 Como reactivos

2 átomos de H

Como productos

1 átomo de H


6 átomos de O 2 átomos de N

1 átomo de N 3 átomos de O

Ya balanceada la ecuación queda de la siguiente manera. Ahora tenemos:

H2O + N2O5 → 2HNO3

Como reactivos

2 átomos de H 6 átomos de O 2 átomos de N

Como productos

2 átomos de H 6 átomos de O 2 átomos de N

El coeficiente encontrado para la ecuación en 2, que se antepone a la molécula que representa al producto, quedando así la ecuación balanceada. 1.3.2 método de óxido- reducción reducción

El concepto de óxido reducción se emplea para describir la pérdida o ganancia de electrones de los elementos elementos que forman parte de reacciones difíciles de balancear por el método de tanteo. El término oxidación se utilizaba anteriormente para indicar la adición de oxígeno a elementos o compuestos; el de reducción, para indicar la eliminación del oxígeno en un compuesto. A medida que se avanzó en el estudio de estas reacciones, el significado de los términos cambió; ahora se utiliza el concepto de estado de oxidación como: La transferencia real de electrones de un átomo a otro. Es decir, cuando un átomo pierde electrones se dice que se oxida; cuando los gana, que se reduce. Este mecanismo es simultáneo, ya que cuando un átomo pierde electrones otro los gana. Para comprender mejor este tema, debemos tener presentes los conceptos de agente oxidante y reductor, número de oxidación y configuración electrónica. Agentes oxidantes y reductores.

El elemento que en la reacción suministra electrones y se oxida es el agente reductor; el que gana electrones y se reduce, agente oxidante. Si un elemento cede o gana ga na elec electr tron ones es fáci fácilm lmen ente te,, se dice dice qu quee es un age agent ntee reduc reducto torr u oxida oxidant ntee fuer fuerte te,, respectivamente. El número de oxidación se define como: El número de electrones ganados o perdidos por un elemento, el cual depende de los electrones desapareados que tiene un orbital. La configuración electrónica es la distribución de los electrones que un átomo tiene en sus niveles de energía. La configuración electrónica sirve para visualizar la forma en que los electrones del ión o elemento están distribuidos. Cabe señalar que el número atómico de un elemento corresponde al número de electrones o protones que tiene el átomo. Este debe tener el mismo número de cada una de dichas partículas para ser eléctricamente neutro; es decir, el número de cargas positivas debe ser igual al de cargas negativas. 9 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

Para ilustrar los conceptos anteriores, veamos el siguiente ejemplo: Determinar el número de oxidación del elemento Na. El número atómico es de 11. Esto significa que tiene 11 protones (+) y 11 electrones (-) y que su carga eléctrica es neutra, es decir, de 0. Su configuración electrónica es: Na = 1s2,2s2,2p6,3s1

11

Como se observa, en su configuración electrónica tiene un electrón en su último nivel. Si pierde dicho electrón, su carga eléctrica positiva será de +1, con lo cual el átomo se convierte en un ión positivo llamado catión Na+1. Esta carga de +1 es su número de oxidación. De lo Antenor, concluimos que el número de oxidación de un elemento depende del número de electrones desapareados, que un átomo tiene en su último nivel de energía. Cabe mencionar que estos electrones son los que se transfieren en el mecanismo de óxido –reducción. Reglas para la asignación de números de oxidación.

Entre los pasos pasos que se siguen para balancear balancear ecuaciones ecuaciones por el método de óxido reducción, figura la asignación de números de oxidación a las sustancias presentes en una ecua uacción ón.. Para realizarla es nece cessario conside derrar las siguiente ntes reglas: a) En todos los átomos libres existe siempre el mismo número de cargas eléctricas positivas y negativas. b) El número de oxidación de unión monoatómico es igual a su carga iónica. Ejemplos: Na+1, Ca+2, Al+3, Cl-1 c) El número de oxidación del hidrógeno es de +1, excepto cuando se combina con los elemen elementos tos metáli metálicos, cos, forman formando do los compues compuestos tos llamad llamados os hidrur hidruros, os, como el LiH (hidruro de litio), en los cuales el número de oxidación es de –1. d) El número de oxidación del oxígeno es –2. e) El grupo funcional o radical OH, llamado también hidroxilo u oxidrilo, tiene como número de oxidación –1 (OH-1). f) En toda molécula la suma de las cargas positivas debe ser igual a la suma de las negativas, para que la molécula sea eléctricamente neutra. Por ejemplo, en la molécula del ácido sulfúrico ó H2SO4 tenemos lo siguiente: elemento H S O

No. oxidación +1 +6 -2

No. De átomos x2 x1 x4

Suma de cargas = +2 = +6 = -8 0

Pasos para el balanceo por el método redox.

a) Escribir Escribir la ecuación ecuación completa completa de la reacción, tanto tanto en reactivos reactivos como en productos. productos. b) Asignar los los números números de oxidación oxidación a cada elemento, elemento, siguiendo siguiendo las las reglas ya descrit descritas. as. 10 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

c) Observar Observar que elementos elementos han cambiad cambiadoo su número de oxidació oxidaciónn al pasar de reactiv reactivos os a productos. Recuerda que sólo dos elementos sufren el cambio. d) Determinar Determinar cuántos cuántos electron electrones es han perdido perdido o ganado ganado esos elemento elementos. s. e) Subrayar Subrayar en la ecuación ecuación química química dichos elementos elementos f) Escribir Escribir el número número de electro electrones nes perdidos perdidos o ganados ganados por cada element elemento. o. g) Interc Intercambi ambiar ar dichos dichos núm número eros: s: el núm número ero del element elementoo que se oxida se coloca coloca al lado del que se reduce; el número del elemento que se reduce al lado del que se oxida. Esos números representan los coeficientes en las formulas de los compuestos que contienen a los elementos que sufrieron el cambio. h) A cont contin inua uaci ción, ón, con base en eso esoss nú núme mero ros, s, que ya no pue puede denn mo move vers rsee de dell luga lugar r asignado, se procede a balancear el resto de la ecuación por tanteo. Ejemplo: Empleando los pasos descritos para el balanceo por el método redox, resolver la siguiente ecuación: a) HNO3 +

Fe

b) H+1 N+5 O3 -2 +

Fe(NO3)2 + NO + H 2O

→

Fe0

→

Fe+2 (NO3)2 -1 + N+2 O-2 + H2+1 O-2

c) Se observa que los elementos que cambiaron de número de oxidación son: Fe, que como reactivo tiene número de oxidación 0 y como producto +2, y el nitrógeno, que como reactivo tiene número de oxidación de +5 y como producto +2. d) El Fe pasa de 0 a +2 (gana 2 electrones); el N pasa de +5 a +2 (pierde 3 electrones). e) HNO3 +

Fe

f) HNO3 +

Fe

g) HNO3 +

Fe

Fe(NO3)2 + NO + H 2O

→

→

→

h) 8 HNO3 + 2 Fe elemento H N Fe O

Fe(NO3)2 + NO + H2O 2 3 3 Fe(NO3)2 + 2 NO + H2O →

3 Fe(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O reactivos 8 átomos 8 átomos 2 átomos 24 átomos

productos 8 átomos 8 átomos 2 átomos 24 átomos

Con lo cual la ecuación queda balanceada.

1.3.3. Método algebraico.


No todas las ecuaciones pueden balancearse por los métodos de tanteo o redox, debido a que algunas son complejas, lo cual hace necesario emplear otro método basado en el algebra elemental; el algebraico. Reglas para balancear una ecuación química por el método algebraico.

a) Escribir la ecuación química completa. b) Asignar a cada fórmula una literal (a, b, c, etc.) c) Establecer tantas ecuaciones algebraicas como literales. d) Asignar un valor arbitrario a una literal en cualquier ecuación algebraica. e) Reso Resolv lver er el sist sistem emaa de ecua ecuaci cion ones es alge algebr brai aica cass po porr cual cualqu quie ierr proc proced edim imie ient ntoo (eliminación, sustitución, igualación, etc.) f) Al resolver el sistema de ecuaciones algebraicas, deben buscarse los valores de cada literal. Estos valores son los coeficientes de cada fórmula en la ecuación química ya balanceada. Ejemplo: Balancear por el método algebraico la siguiente ecuación química. a) HNO3 + Mg b) HNO3 + Mg a b

→

→

Mg(NO3)2

+

NO

+

H2O

Mg(NO3)2 c

+

NO d

+

H 2O e

c) El sistema de ecuaciones algebraicas puede establecerse de la siguiente manera. H está en N está en O está en Mg está en

a = 2c a= 2c + d 3a = 6c +d +e b=c

Ecuación 1 Ecuación 2 Ecuación 3 Ecuación 4

d) Se asigna el valor arbitrario de 2 a la literal “a”. Por lo tanto: a= 2 como consecuencia de la ecuación 1 a=2e y 2 = 2e luego e =2/2 = 1 Tomando la ecuación 2 a= 2c + d d =2-2c (ecuación 5) Sustituyendo este valor en la ecuación 3. 3a = 6c + d + e 3(2) = 6c + d + e 12 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

6 = 6c + d + e Tomando el valor de d de la ecuación 5: 6 = 6c + (2-2c) + e Como e = 1, simplificando términos tenemos: 6 - 3 = 4c 3 = 4c Donde: c = ¾ Como consecuencia de la ecuación 4. b = c, b = ¾ Tomando la ecuación 4 podemos calcular d: a = 2c + d 2 = 2(3/4) + d d = 2 - 6/4 d = 2/4 Con este último se han encontrado los valores de todas las literales de las ecuaciones algebraicas. a = 2 b = ¾ c = ¾ d = 2/4 e = 1 Como no debe haber fracciones de números de los coeficientes de las fórmulas, dichos valores deben convertirse a enteros. Para hacerlo, los multiplicamos por 4. a b c d e

= = = = =

2x4=8 ¾x4=3 ¾x4=3 2/4 x 4 = 2 1x4=4 Con ello la ecuación química queda balanceada como sigue:

8HNO3 + 3Mg

→

3Mg(NO3)2

+

2NO

+

4H2O


Retroalimentación Temática

I.- Para la siguiente reacción, escribe sobre la raya cuáles son los reactivos y cuáles los productos: C6H6 + O2 → CO2 + H2O Reactivos _______________________ Productos _______________________ II.- Relaciona las siguientes columnas. a) expresan que las sustancias se ( ) ( ac ) encu en cuen entr tran an en esta estado do sóli sólido do,, líqu líquid idoo o gaseoso. b)indica que la reacción es irreversible ( ) c)expresa que la sustancia está disuelta en agua d)símbolo para denotar que a la reacción se le debe suministrar calor e) expresa el número de moléculas moléculas que se encuentran en una reacción. f) puede expresar el número de átomos en el grupo iónico

( ) coeficiente ( ) s, l, g ( ) ( ) subíndice


IIII.- Contesta el siguiente cuestionario. 1) ¿Por qué qué es necesari necesarioo balancear balancear las las ecuaciones ecuaciones química químicas? s? __________________________________________________ 2) ¿Qué ley de conservació conservaciónn se satisf satisface ace al balancear balancear una ecuación ecuación química? química? __________________________________________________ 3) Subraya los coeficientes que balanceen cada una de las siguientes reacciones: HNO3 + NaOH → NaNO3 +H2O a) 1,1,1,2

b)1,1,2,1 c) 1,21,1 d) 1,1,1,1

Pb(NO3) + NaOH → NaNO3 + Pb(OH)2 a)1,2,3,1 b)1,2,2,1 c)1,2,2,2 d)1,3,2,1 Ca3P2+H2O →Ca(OH)2+PH3 a)1,6,3,1

b)1,3,3,2 c)1,6,3,2 d)2,6,3,2

NH3+O2→H2O+N2 a)4,3,6,2

b)4,3,6,1

c)4,3,3,2

d)2,3,6,2

IV) Analiza las reacciones siguientes y completa correctamente el coeficiente faltante. a) b) c) d) e)

PCI3+3H2O→H3PO3+_HCI H3PO4+_NaBr→Na3PO4+3HBr 2C2H6+_O2→4CO2+6H2O SO2+_H2S→2H2O+3S FeS+_HCI→FeCI2+H2S

VI) Balance por tanteo las siguientes ecuaciones: a) KCIO3+ S→ KCI+ SO2 b) AL2S3+ H2O→ AL(OH)3+ H2S c) P2O5+ H2O→ H3PO4 d) Fe(OH)3+ H2SO4→ Fe(HSO4)3+ H2O e) FeS + HCI→ HCI→ FeCI2+ H2S 15 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

f) B+ KOH→ K3BO3+ H2 g) H2O2→ H2O+ O2 h) H2SO4+ NaCI→ Na2SO4+ HCI i) SO2+ NaOH→ Na2SO3+ H2O j) Fe 2O3+ C→ Fe+CO VII.- Balancear por metodo algebraico 1) KIO4 + KI + HCl → HCl + I2 + H2O 2) HNO3 + I2 → NO2 + H20 + HIO3 3) Bi (OH)3 + K2SnO → Bi + K2SnO3 + H2O 4) Sb + HNO3 → Sb2O5 + NO + H2O 5) Na2 TeO3 + Na I + HCl → NaCl + Te + H2O + I2 6) CoSO4 + KI + KIO3 + H2O → Co(OH)2 + K2SO4 + I2 7) HNO3 + H2 SO4 + Hg → Hg2SO4 + H2O + NO 8) HNO3 + H2S → NO + H2O + H2SO4 9) Cu + HNO3 → H2O + NO + Cu (NO3)2 10) H3BO3 + Na2CO3 → Na2B4O7 + H2O + CO2 11) FeCl2 + H2O2 + HCl → FeCl3 + H2O 12) NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + HCl 13) Hg + HNO3 → Hg (NO3)2 + NO + H2O 14) CaO + SiO2 → Ca SiO3 15) As + NaClO + NaOH → Na3AsO4 + NaCl + H2O VIII.- Balancear por por mètodo mètodo redox 1) HNO3 + Fe → Fe (NO3)2 + NO + H2O 16 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

2) KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 → MnSO4 + K2SO4 +Fe2 (SO4)3 + H2O 3) HBrO3 + HNO2 → HNO3 + Br 2 + H2O 4) HNO3 + P4 + H2O → H3PO4 + NO 5) CuO + NH3 → N2 + Cu + H2O 6) HCl + MnO2 → MnCl2 + H2O + Cl2 7) Cu + HNO3 → Cu (NO3)2 + NO + H2O 8) KMnO4 + KCl + H 2SO4 → MnSO4 + KHSO4 + H2O + Cl2 9) CuS + HNO3 → Cu (NO3)2 + S + H2O + NO 10) K2Cr 2O7 + HCl → CrCl 3 + KCl + H2O + Cl2 11) Fe + H2SO4 → Fe2 (SO4)3 + SO2 + H2O 12) Na2Cr 2O7 + H2S +H2SO4 → Cr 2 (SO4)3 +NaHSO4 + S + H 2O 13) Na2SO3 + KMnO4 + HCl → Na 2SO4 + MnCl + KCl + H 2O 14) Mn (NO3)2 + NaBiO3 + HNO3 → HMnO4 + Bi (NO3)3 + NaNO3 + H2O 15) K2Cr 2O7 + SnCl2 + HCl → CrCl3 SnCl4 + KCl + H2O PRACTICA BALANCEO DE ECUACIONES

MATERIAL Y SUSTANCIAS 2 vasos de precipitado de 250 ml 1 popote 1 agitador 5 gr de cal (CaO) 100 ml de agua. PROCEDIMIENTO. 1.- disuelve aproximadamente 5 gr de cal (oxido de calcio) en 100 ml de agua. Deja en reposo unos minutos para que el exceso de CaO se asiente. 2.- coloca 30 ml de la solución transparente de cal en un vaso de precipitado de 250 ml o cualquier frasco pequeño; introduce un popote y sopla con cuidado durante seg. Ò más. 3.- ¿que aspecto tiene el agua de cal?_________________________________________ 4.- cuando respiramos, ¿Qué sustancia inhalamos? ______________________________ 17 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

5.- ¿Y que exhalamos? _____________________________________________________ 6.- ¿en donde encontramos este gas comúnmente?_______________________________ Explicación La respiración en los seres vivos es un proceso de oxido reducción, en el cual hay desprendimiento de moléculas de CO2 que al reaccionar completamente con el CaO, forma el carbonato de calcio. El oxido de calcio CaO contenido en el agua reacciona con el dióxido de carbono CO2 que se encuent encuentra ra en el alient alientoo que nuestros nuestros pulmon pulmones es exhalan exhalan cuando cuando respir respiramo amos, s, y se produce carbonato de calcio CaCO3, que es un polvo blanco y fino que es insoluble en agua. Ocurre una reacción química de síntesis.

CaO Oxido de calcio (cal)

+

CO2

→

Dióxido de carbono

CaCO3 Carbonato de calcio

1.4 ESTEQUIOMETRIA INTRODUCCION

La estequiometria es una palabra que proviene de los vocablos griegos stoicheon que significa elemento, y metron, medida, por lo tanto el significado etimológico de la palabra es medida de los elementos. Tomando en consideración lo anterior se puede decir que la estequiometria es: La parte de química encargada de estudiar las relaciones cuantitativas de las sustancias y de sus reacciones, tanto en peso como en volumen. Dicho de otra manera la estequiometria se encarga de estudiar la composición de los elementos que forman una sustancias y determinar las cantidades de reactivos y productos que intervienen en una reacción. 18 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

En la industria química o las relacionadas con ella, es importante saber que cant cantid idad ad de reac reactitivo voss son son ne neces cesar ario ioss pa para ra ob obte tene nerr un unaa dete determ rmin inad adaa cant cantid idad ad de productos. Por ejemplo para obtener una tonelada de fierro a partir de la hematita (Fe 2O3) se deben realizar ciertos ciertos cálculos para saber cual es la cantidad necesaria. A estos cálculos cálculos se les llama cálculos estequiometricos, mismos que tendrán como premisa fundamental la ley de la conservación de la masa. Si consid consider eram amos os una reac reacci ción ón hipoté hipotétitica ca A + B → C + D do dond ndee A y B son son los los reactivos y C y D son los productos, surgen unos cuestionamientos como: a) ¿ Cuanto se requiere requiere de A para para que reaccione reaccione con cierta cierta cantidad cantidad de B b) ¿Cuant ¿Cuantoo se produ produce ce de C y D en la reac reacción ción.. Las cantidades de estos elementos y/o compuestos de acuerdo a su estado de agregación, se pueden medir utilizando las unidades convencionales de masa y volumen, establecidas internacionalmente. En esta esta un unid idad ad se estu estudi diar aran an los los aspe aspect ctos os fund fundam amen enta tale less de los los cálc cálcul ulos os estequiometricos estableciendo las relaciones ponderales masa-masa, masa-volumen y volumen-volumen entre reactivos y productos. 1.4. 1.4.11 UNID UNIDAD ADES ES QUIM QUIMIC ICAS AS 1.4.2

Las unidades químicas se emplean para calcular (pesar, contar ) partículas muy pequeñas ( átomos, iones o moléculas), cada ves que ocurra una reacción química. Entre las principales unidades se encuentran: Peso atómico: El peso atómico atómico de un elemento es proporcional proporcional al peso real de un

átomo, es decir, es el peso promedio de los átomos de un elemento en relación con el peso de un átomo de carbono 12. Por ejemplo el magnesio tiene un peso de 24.312 uma, lo que significa que el magnesio pesa aproximadamente el doble que un átomo de carbono 12, este dato se obtiene de la tabla periódica. Peso molecular : Es igual a la suma de los pesos atómicos de los elementos que

forman una molécula. Por ejemplo:

El peso molecular del O2 es igual a 32 uma = 1(16) + 1(16) El peso molecular del H2O es igual a 18 uma = 2(1) + 1(16) El mol: Es una unidad de cantidad de partículas que equivale al peso atómico o

molecular de una sustancia, el numero de partículas que constituyen una mol es 6.02x1023 y tiene nombre propio, se conoce como numero de Avogadro. No podemos medir la masa de cada átomo individualmente, pero si podemos medir la masa de un grupo representativo de asomos y compararla con una masa de otro numero igual de un átomo distinto, entonces decimos que: 19 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

6.02x1023 partículas = 1 mol de átomos 6.02x1023particulas = 1 mol de moléculas Es importante subrayar que un mol representa cantidad de partículas, pero estas partículas van a pesar distinto dependiendo del tipo de sustancia, átomo, molécula o compuesto de que se trate, esto es: una mol de átomos posee 6.02x1023 partículas, pero estas partículas pesan lo que señala el peso atómico de la sustancia. Una mol de moléculas posee 6.02 x 1023 partículas y pesa lo que indica el peso molecular de la sustancia o compuesto. Por ejemplo: Nume Numero ro de pa part rtíc ícul ulas as qu quee Estas partículas pesan posee 1 mol de H2O

6.02 x 1023

18 gramos

1 mol de CO2 1 mol de S

6.02 x 1023

44 gramos

6.02 x 1023

32 gramos

6.02 x 1023

12 gramos

1 mol de C

Cálculos Químicos  



En este tema, conocerás los diferentes tipos de unidades químicas que se emplean para realizar cálculos estequiometricos. Es imprescindible el uso y manejo correcto de la Tabla Periódica, para obtención de los pesos atómicos de las sustancias y los pesos moleculares. Esto te permitirá resolver correctamente los ejercicios que proponen. El conocimiento de las unidades químicas facilitara la realización de diversos cálculos, como continuación se describen. Número de moles en “x” gramos de sustancia.

Si un mol es igual al peso molecular de la sustancia, entonces tenemos la siguiente formula: Número de moles (n) =

Número de moles (n) =

Gramos de una sustancia Peso molecular de la sustancia

Gramos de una sustancia 20


Peso atómico de la sustancia Ento Entonc nces es,, cuan cuando do se trat tratee de cono conoce cerr la cant cantid idad ad de mo mole less de un átom átomoo emplearemos la siguiente formula: g n= pa Cuando se trate de calcular la cantidad de moles de una molécula o compuesto, utilizaremos la siguiente formula: N=

g

pm En caso de que necesitemos calcular la masa de un determinado número de moles podemos utilizar: g = n pa o g = n pm Ejemplos: 1.- ¿Cuántos moles están contenidos en 170g de CO2? Datos:

n=x g = 170g pm CO2 = 44g/mol Formulas y desarrollo

n=

n=

g pm 170gr 44g/mol

n = 3.86 moles de CO2

2.- ¿Que cantidad de gramos existe en 1.5 moles de hidróxido de sodio (NaOH)? Datos:

G=x N = 1.5 moles de NaOH Pm de NaOH = 40g/mol Fórmulas y Desarrollo:

g 21 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

n=

pm

g = n x pm g = 1.5 moles x 40g/mol g = 60g

NUMERO DE ATOMOS O MOLECULAS EN “X” GRAMOS DE SUSTANCIA

1 mol = 6.02x1023 partículas (átomos o moléculas de una sustancia) 1 mol= peso atómico o peso molecular de una sustancia Entonces:

Numero de átomos o moléculas(N)= 6.02x1023 partículas x moles

N = 6.02x1023 x n Entonces: N = numero de átomos o moléculas de una sustancia = 6.02x1023 partículas x n n = numero de átomos o moléculas de una sust./ 6.02x1023 moléculas/mol Donde:

n = g / p.m.

EJEMPLOS: 1.- ¿Cuantas moléculas están contenidas en 38 gramos de CaO DATOS: g = 38 gramos p.m.= 56 gr./ mol Formula y desarrollo: N = n x 6.02x1023 moléculas / mol n = g/p.m. 22 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

N = 0.678 mol x 6.02 x 1023 moléculas/mol N = 4.08 x 1023moleculas 2.- ¿Cuantos moles hay en 15.078 x 1023 moléculas de NH3 DATOS: n=¿ Moléculas de NH3 = 15.078 X1023 Formula y desarrollo Numero de moléculas de una sustancia (N) = n x 6.02 x 1023 moléculas /mol n= numero de moléculas de una sustancia(N) /6.02X1023moleculas/mol n = 15.078x1023 moléculas / 6.02 x1023 moléculas/mol n = 2.5 moles LEYES PONDERALES

Para determinar la relación matemática entre peso y volumen de las sustancias que participan en una reacción química (reactivos y productos), se emplean formulas y leyes ponderales de la química. 1.4.2. Ley de la conservación de la masa o ley de Lavoisier:

Anteriormente se creía que la materia era destructible y se aducía como ejemplo la combustión de un trozo de carbón que después de arder, quedaba reducido a cenizas, con un peso muy inferior, sin embargo el uso de la balanza permitió al científico ingles Antonio Lavoisier, comprobar que si se recuperaban los gases formados en la combustión, el sistema pesaba igual, antes y después de la experiencia, por lo que dedujo que la materia era indestructible. La ley de la conservación de la masa señala que en una reacción química, la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos de la reacción (la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma). Por ejemplo para preparar un licuado de fresa, tus reactivos pueden ser 250 ml de leche, 100 fresas y una cucharada sopera de azúcar. Una vez que efectúas la mezcla el producto que obtienes es: 250 ml de leche, 100 fresas y una cucharada sopera de azúcar, pero mezclados, esto es no se creo ni se destruyo la materia, solo se transformo. Teóricamente esta ley se puede comprobar a partir de una ecuación balanceada, sumando los pesos moleculares de reactivos y productos. A Peso de A

+ B + Peso de B

= =

C Peso de C

+ D + Peso de D

Ejemplo: 2 NaOH + H2SO4 2 ( 23+16+1) + ( 1X2+32+16X4)

=

Na2SO4 + 2 H 2O = (23X2+32+16X4) + 2 (1X2+16 ) 23


80 GR.

+

98 GR. 178 GR.

= =

142 GR. + 178 GR.

36 GR.

1.5 RELACIONES ESTEQUIOMETRICAS

¿Qué información invisible hay en una ecuación química balanceada? La palabra estequiometría deriva del griego stcichión (elemento) y metro (medida). Se aplica a la medición de las cantidades de los elementos que intervienen en una reacción química. Así a estequimetría se define como: La rama de la química que estudia las relaciones de moles, masas y volúmenes que se dan entre los reactivos y los productos de una reacción Cuando se escribe una ecuación química y se balancea hay una gran cantidad de información invisible que se relaciona tanto con la teoría atómica como información que se obtiene de un laboratorio al hacer un análisis cuantitativo. En este punto aprenderemos cual es esa información que no es tan evidente. Moles

¿Qué información invisible tiene el coeficiente de una ecuación química? Para ver la parte invisible de la química necesitamos recurrir nuevamente a su esen esenci ciaa mo mole lecu cula lar. r. Del Del estu estudi dioo de la estr estruc uctu tura ra atóm atómic icaa (véa (véase se de dell átom átomoo a las las macromoléculas (química 2), págs. 9-12) aprendimos que los átomos son las partículas microscópica microscópicass de los elementos que al combinarse constituyen constituyen las moléculas. moléculas. El número de átomos de cada elemento que intervienen en la molécula lo representamos e la fórmula y aplicamos la ley de la conservación de la masa igualando el número de átomos de cada elemento antes y después de la reacción, ejemplo: 2C + O2 → 2 átomos de C 1 molécula de O2

2CO 2 moléculas de CO

Esta ecuación balanceada nos indica que 2 átomos de carbono reaccionan con 1 molécula de oxígeno para producir 2 moléculas de monóxido de carbono. ¿Cómo convertir la información de los modelos atómicos en información que maneje unidades unidades fáciles fáciles de medir o pesar como es el kilogramo kilogramo (Kg) propuesto propuesto por el Sistema Internacional (SI)? El qu quíímico mico no trab trabaj ajaa co conn mo molé lécu cula lass sino sino co conn co conj njun unttos de mo molléc écul ulas as,, consideremos qué sucede si manejamos conjuntos de 12 partículas. 2C + O2 2 docenas de 1 docena de Átomos de C molécula de O2

→

2CO 2 docenas de moléculas de CO 24


Observa que si se mantiene la misma proporción entre átomos, moléculas o docenas ni una sola molécula de reactivo que fuera del cambio químico. El conjunto de una docena de átomos o moléculas es tan pequeño que experimentalmente es imposible medir. LA ESTEQUIMETRÍA COMO RECETA DE COCINA.

Cualquiera entiende que si una receta para preparar 30 biscochitos pide 2 tasas de harina y 3 huevos (más otros ingredientes como azúcar, leche, etcétera) pero si en el refrigerador hay media docena de huevos te podrías preguntar ¿Cuántos biscochitos se pueden cocinar en total y cuánta harina se requiere? Esta pregunta la resuelves de manera sencilla si observas que los huevos equivalen a 2 veces la cantidad que pide la receta, por lo tanto se van a necesitar 2 veces la cantidad de biscochitos. Esta receta de cocina como ecuación química es: 2 tazas de harina + 3 huevos = 30 biscochitos Llamemos C al cociente de lo que se tiene (6 huevos) entre lo que pide la receta (3huevos): 6(cantidad que se tiene) C = = 2 3(cantidad requerida) 2(2 tazas de harían + 3 huevos) = 2(30 biscochitos) 4 tazas de harina + 6 huevos = 60 biscochitos Esta es la fórma más sencilla de resolver todos los problemas sean de cocina o de estequiometría.

1.5.1 Relación mol-mol.

En estos casos basta considerar que los coeficientes de la ecuación indican el número de moles de cada sustancia. Ejemplo 1 25 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

Se disuelven 5 moles de sodio en agua de acuerdo a la siguiente ecuación: 2Na(s) + 2H2O(l)

→

2NaOH(ac)

+

H2(g)

¿Cuántas moles de hidrógeno se desprenderán?

Solución: Método de la receta estequimetrica.

De la ecuación se observa que 2 moles de sodio (2Na) producen 1 mol de hidrógeno (H2). 5 mol Na

? mol H2

2Na + 2 H2O → 2NaOH + H2 2 mol Na ----------------------------------------------------------------------------- 1 mol H 2 C =

Cantidad dada en el problema Cantidad estequiometrica necesaria en la reacción C=

2.5(2Na 5Na

+ +

5 2 2 H2O

5 H2O

= 2.5 → →

2NaOH 5 NaOH

+

H2)

+ 2.5 H2

Resultado: 2.5 mol de hidrógeno. Método de la regla de tres.

De la ecuación se observa que 2 moles de sodio (2Na) producen 1 mol de hidrógeno (H2). 2Na + 2 H2O →

2 NaOH

+ H2

2 mol Na --------------------------- 1 mol H 2 5 mol Na ----------------------------- X

mol Na (1 mol H2) X= 2 mol Na

5 =

2

2.5


Ejercicios 1) de la ecua ecuaci ción ón:: HClO4 +

4 SO2

+ 4 H2O

→ 4 H2SO4

+ HCl

¿Cuántas moles de H2SO4 se pueden obtener haciendo reaccionar 6 moles de HClO4? ¿Cuántas moles de SO2 se requieren para preparar 8 moles de HCl? 2) de la ecua ecuaci ción ón:: C7H16 +

11

O2

→

7 CO2 + 8 H2O

¿Cuántas moles de H2O se obtienen con 30 moles de O2? ¿Cuántas moles de C7H16 se necesitan para producir 21 moles de CO2? 3) de la ecua ecuaci ción ón:: Pb(NO3)2 + 2 NaOH → 2NaNO3 + Pb(OH)2 ¿Cuántas moles de NaNO3 se obtienen de 7 moles de NaOH? ¿Cuántas moles de Pb(NO3)2 se requieren para producir 12 moles de Pb(OH)2? 1.5.2 Relación masa-masa ¿Cómo ver las masas de una ecuación química? Multiplica las moles (los coeficientes de la ecuación balanceada) por la masa molar de cada compuesto y obtienes la masa que reacciona. Ejemplo 1. 2Na(s) +

2 H2O(l)

→

2NaOH(ac) + H2(g)

Con base en la ecuación anterior determina ¿Cuántos gramos de hidrógeno se desprenden al disolver 100 gramos de sodio en agua? Solución: 27 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

a) determina las masas molares de los compuestos del problema. M Na = 23 g/mol

MH2 = 2(1) = 2 g/mol

b) convierte las moles en gramos multiplicando multiplicando cada coeficiente por su masa molar. 1 00 g Na

? g g H2

2 Na(s) + 2H2O(l) → 2NaOH(ac) + H2(g) 2 (23) 1(2) 46 2 c) el problema se termina de resolver fácilmente mediante una sencilla regla de tres. 2 Na(s) + 2H2O(l) → 2NaOH(ac) + H2(g) 2 (23) 1(2) 46 g Na -------------------------------------------------------2 g H2 100 g Na ---------------------------------------------------X 100 g Na (2 g H2) 200 X = = = 4.32 46 g Na 46 X = 4.32 g H2 El método de la receta de estequiometrica (fracción molar o porción de receta) tiene muchas ventajas por lo que vale la pena explicarlo para el mismo mismo caso. 10 0 g N a

? g g H2

2 Na(s) + Cantidad 2H2O(l) que → indica 2NaOH + H2(g) el(ac) problema 1(2) C =2 (23) 46 Cantidad en gramos de la ecuación balanceada 2

C=

100 g Na

= 2.16

46 (100 g es 2.16 veces la cantidad estequiomètrica de Na) 2.16 (2)= 4.32 g de hidrógeno Resultado: 4.32 g H2 1.5. 1.5.33 vo volu lume men n mo mola lar r


1.5.4

Tomando en consideración la hipótesis de Avogadro, para un mol de cualquier gas en condiciones normales de presión y temperatura, el volumen es el mismo, con lo que se establece el concepto de volumen molar. El volumen que ocupa 1 mol de cualquier gas a temperatura y presión normales (0º C y 1 atm.) está determinado por la ecuación del estado gaseoso: PV = nRT Donde: V = Volumen P = Presión n = Número Número de moles R = Constante de proporcionalidad Datos: V=? P = 1 atm. T = 273 ºK n = 1 mol R = 0.0821 lt-atm/mol-ºK

Fórmula PV = n RT

Sustitución Despeje nRT (1 mol) (0.0821 lt.-atm./mol.-ºK) Por lo tanto, en condiciones normales de temperatura y presión: (273ºK) V = V= = 22.4 lt. P 1 atm. 1 mol de NH3 → 22.4 lt → 1 mol de CO2 → 22.4 lt → 1 mol de O2 → 22.4 lt →

6.0022 x 1023 moléculas de NH3 6.0022 x 1023 moléculas de CO2 6.0022 x 1023 moléculas de O2

Es decir: En condiciones normales de presión y temperatura (TPN) un mol de cualquier gas ocupa un volumen de 22.4 litros. 1.5.4. RELACION MASA-VOLUMEN

En los cálculos de este tipo se encuentran problemas problemas donde se calcula calcula el volumen volumen gaseoso formado en una reacción, a partir de la ecuación balanceada. Dada la ecuación “ HCl(aq) + Zn(s) → H2(g) + ZnCl2(aq)


¿Cuántos ¿Cuántos litros de hidrógeno hidrógeno se pueden producir producir en la reacción reacción de 25 g de zinc co ácido clorhídrico en condiciones normales de temperatura y presión? Datos: W del Zn = 25 g P.M. del Zn = 65 g/mol De acuerdo a lo que plantea el problema se relacionaran los gramos de Zn con el volumen de H2 en las condiciones que se especifican. Por lo tanto, a partir de la ecuación tenemos: 2 HCl + Zn → H2 + 1 mol de Zn → (1 mol) (22.4 lt. H2)

ZnCl2

3) relación estequiométrica masa-volumen: 65 g de Zn ----------------------------- 22.4 lt de H2 25 g de Zn ----------------------------X

X=

(25 g de Zn) (22.4 lt de H2) 65 g de Zn

= 8.61 lt

Resultado: En la reacción de HCl con 25 g de Zn se producen 8.61 lt de H 2 en condiciones condiciones normales de temperatura y presión. 1.5.5 Relación volumen-volumen

En la reacción de combustión del gas metano (CH4), ¿Cuántos litros de oxígeno se obtienen, medido en condiciones normales de temperatura y presión, a partir de 10 l de metano? Dada la ecuación CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O Por cada mol de CH4 se necesitan dos moles de O2, es decir, por cada 22.4 lt de CH 4 se necesitan 44.8 l de O2, de acuerdo con la relación planteada en el problema tenemos: 30 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

22.4 l de CH4 → 44.8 l de O2 10 L de CH4 → X X = (10 L de CH4)(44.8 l de CO2)/ 22.4 l de CH4 = 20 l de O2 Resultado. En la combustión de 10 l de CH4 requieren 20 l de O2 en condiciones normales. Retroalimentación Temática I.- Cuantificación de las ecuaciones químicas

1.- Rama de la química que estudia las relaciones de moles, masas y volúmenes entre los reactivos y productos de una reacción._________________________________________ 2._El coeficiente de una reacción química no solo expresa el número de átomos o moléculas sino también el número de: _________________________________________ 3.- El número total de moles de reactivos presentes en la ecuación siguiente es: ( ) 2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2 a) 2 b) 4 c) 7 d) 3 4.- El número total de moles de los productos presentes en la siguiente reacción es:( ) MnO2 + 4 CHl → MnCl 2 + 2 H2O + Cl2 a) 5 b) 4 c) 9 d) 2 5.- La masa molar expresada en gramos de los siguientes compuestos es: I) CaCO3 (Ca: 40, C: 12, O: 16): a) 28 II) Na2SO3

b) 52

d) 68

(Na: 23, S: 32, O:16):

a) 126 III) NaOH

c) 100

b) 55 ( Na: 23, O:16,

a) 80

d) 71

H: 1:

V) H2SO4

b) 125.5 ( H:. 1, O: 16, S: 32):

e) Ninguno

c) 39

d) 17

d) 187.5

)

e) Ninguno (

c) 162.5

)

e) Ninguno (

IV) CU( NO3 )2 Cu: 63.5, N: 14, O:16): a) 93.5

)

( c) 48

b) 40

(

)

e) Ninguno ( ) 31


a) 17

b) 98

c) 49

d) 33

e) Ninguno

6.- Encuentra la cantidad faltante, expresada en gramos, para las siguientes reacciones Químicas: I) 2 Fe + 6 HCl → 2 FeCl3 + 3 H2 PESOS ATOMICOS ( Fe: 56, H: 1, Cl:35.5 ) 2 (56) + 6(36.5) 2(?) + 3(2) 112 219 ___ 6 II) Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe +3 CO2 PESOS ATOMICOS ATOMICOS ( Fe:56, C:12, O:16) 1(160) + 3(28) 2(56) + 3(?) 160 + 84 112 + ___

III) 2 Na + 2 H2O → 2 NaOH+ H2 PESOS ATOMICOS ( Na: 23, H:1, O:16) 2(23) + 2( ? ) 2(40) +1(2) 46 + ____ 80 +2 7.- Comprueba la ley de la conservación de la masa para la siguiente reacción: PESOS ATOMICOS (C:12, H:1, O:16) CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O ( ) + 2( ) = ( ) + 2 ( ) ______ = _______ 8.- De 2 C6H6 + 15 O2 → 12 CO2 + 6 H2O ¿Cuantos moles de benceno (C6H6) se requieren para producir 72 moles de CO2? 9.- De: Zn + 2 HCl → ZnCl 2 + H2 ¿Cuantos moles de H2 S se desprenden si se disuelven 10 moles de Zn en suficiente HCl? 10.- De: 2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2 ¿Que cantidad de oxido de Zinc se obtendrá si se queman 200 gr de sulfuro de zinc? 11.- De: AgNO3 + NaCl → AgCl + NaNO3 ¿Que cantidad de AgNO3 se requiere para producir 30 gr de AgCl? ______________________________________________________________________ 12.- De: 2 KCl + MgSO4 → K2SO4 + MgCl2 ¿Que cantidad de K2SO4 se obtendrá a partir de 500 kg de cloruro de potasio KCl? ______________________________________________________________________ 32 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

13.- De: 2ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2 ¿Que cantidad de sulfuro de zinc se requerirá para producir 500 toneladas de oxido de Zinc? _______________________________________________________________________ 14.- ¿Cuantas moles de dióxido de carbono (CO2) se producen a partir de 48 gr de carbono (C)? C + O2 → CO2 ______________________________________________________________________ 15.- En la reacción reacción de hidrogeno y cloro, dada la ecuación H2 + Cl2 → 2 HCl a) ¿Qué volumen de hidrogeno se combinara con 20 l de cloro para formar HCl? b) ¿Que volumen de HCl se producirá? 16.- ¿Qué volumen ocupan: a) 1 mol de O2 b) 0.655 moles de H2 c) 32 gr de O2 d) 1.31 gr de H2 17.- Dada la la ecuación 2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2 a) ¿Cuantos gramos de sodio se necesitan para producir 17 litros de hidrogeno en condiciones normales de temperatura y presión? b) ¿A cuantos moles equivalen? 18.- De acuerdo a la reacción FeS + 2 HCl → H 2S + FeCl2 ¿Cuantos ¿Cuantos gramos gramos de FeS se requieren para producir 250 gramos de H2S? 19.- ¿Qué cantidad de oxigeno se obtiene a partir de la descomposición de 8 gramos de KClO3 de acuerdo a la reacción 2 KClO3 → 2 KCl + 3 O2 20.20.- ¿Qué ¿Qué cantidad cantidad de cal viva viva (CaO) se puede prepara prepararr calentand calentandoo 400 gramos gramos de piedra caliza que contiene una pureza del 85% de CaCO3, dada la reacción: CaCO3 → CaO + CO2 21.- Calcular la cantidad de NaNO3 que se puede producir a partir de la reacción de 85 gr de Na2CO3 en la reacción siguiente:Na2CO3 + 2 HNO3 → 2 NaNO3 + H2O + CO2 22.- ¿Cuantos gramos de oxigeno se producen en la descomposición térmica de 1.5 moles de BaO2? De acuerdo a la reacción: BaO2 → Ba + O2 23.- ¿Cuántos gramos de oxigeno se se necesitan para preparar 25 gramos de NO2 a partir de la ecuación de NO con O2? Dada la ecuación balanceada 2 NO + O2→ 2 NO2 24.- Calcular el número de moles moles que se producen producen de SO2 cuando se queman 15 gramos de azufre. Dada la ecuación balanceada S+ O2→ SO2 33 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

25.- ¿Qué cantidad en gramos de Fe2(SO4)3 se producirán a partir de 95 gramos de Fe2O3? Dada la ecuación balanceada Fe2o3 + 3 H2SO4→ Fe2(SO4)3 + 3 H2O 26.26.- Dada Dada la ecuació ecuaciónn balancea balanceada da 3 MgO + 2 H3PO4→ Mg3(PO4)2 + H2O ¿ Cuantos gramos de fosfato de magnesio se pueden preparar con 900 gramos de oxido de magnesio? 27.27.- En condicio condiciones nes normales normales de temperat temperatura ura y pre presió siónn ¿Cuant ¿Cuantos os litros litros de CO2 se formaran en la reacción de 80 gramos de carbono con oxigeno? Dada la ecuación: C + O2 → CO2 28.- En la descompos descomposición ición térmi térmica ca de KClO KClO3 se produce O2 de acuerdo a la reacción 2 KClO3→ 2 KCl + 3 O 2 ¿Que volumen de oxigeno se producirá calentando 200 gramos de KClO3 en condiciones normales de temperatura y presión? 29.- Dada la ecuación CaCO3 → CaO + CO2 ¿Que cantidad en gramos de carbonato de calcio se requiere para producir 20 litros de CO2 ¿ 30.- ¿Qué volumen volumen de oxigeno en condiciones condiciones normales normales se puede obtener a partir de 4 moles de H2O2? Dada la ecuación 2 H2O2→ 2 H2O + O2 PRACTICA LEY DE LA CONSERVACIÒN DE LA MATERIA MATERIAL

3 gr. Bicarbonato de sodio 100 ml vinagre 1 globo 1 cuchara (o espátula) 1 botella chica vacía de 250 ml. Balanza granataria. PROCEDIMIENTO.

1.- pesa en la balanza la botella conteniendo 100 ml de vinagre, el globo y los 3 gr de bicarbonato de sodio. 2.- registra el peso total _________________________________ __________________________________________________ _________________ 3.- agrega a la botella que contiene los 100 ml de vinagre, los tres gramos de bicarbonato de sodio e inmediatamente tapa con el globo la botella. 4.- al terminar el burbujeo, vuelve a pesar todo (sin quitar el globo) y registra el peso obtenido ______________________________________________________________ 5.- escribe y compara el peso final con el peso inicial. 34 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

______________________________________________________________________ 6.- ¿Qué ¿Qué tipo de reacción se efectúo? ________________________________ ______________________________________ ______ 7.- ¿se cumplió con la ley de Lavoisier? ___________________________________ _____________________________________ __ 8.- ¿Por qué? __________________________________________________________

SEGUNDO MOMENTO

Embarcaciones. El mar, la arena, la neblina, son ejemplos de soluciones… 35 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk


SOLUCIONES, ACIDOS Y BASES 2.1 CONCENTRACIÓN DE SOLUCIONES PROP PROPÓS ÓSIT ITO: O: Cono Conoce cerr las las un unid idad ades es de co conc ncen entr trac ació ión n pa para ra ap apli lica carl rlas as en la preparación de soluciones.

Las mezclas están en todas partes. Si se observa detenidamente la tierra del jardín de una maceta, se verá que no todas las partículas sólidas que la componen son iguales estas varían en tamaño y color, lo mismo se observará en una ensalada, agua de frutas, etc. De igual forma, el aire contiene muchas sustancias, como son nitrógeno y oxígeno, el mar que tiene como característica sabor salado formado de sales disueltas en agua, etc. A estos ejemplos se les conoce como mezclas. Una mezcla. Es la unión de dos sustancias, en donde sus componentes conservan sus propiedades, y además estos se pueden separar por medios físicos (filtración, decantación, evaporación, etcétera). Se clasifica en: mezclas homogénea y heterogénea. DEFINICIONES Y EJEMPLOS. MEZCLA HOMOGÉNEA.- Son aquellas en donde sus componentes no se pueden

distinguir a simple vista, y además presentan una densidad uniforme. Como ejemplo podemos observar la homogeneidad del refresco, leche, aire, agua, etc.

MEZCLA HETEROGÉNEA.- Sus componentes se pueden distinguir a simple vista y

su densidad no es uniforme. Como ejemplo podemos observar una ensalada, la arena, la mezcla de aceite con agua, etc.


En la na nattural uralez ezaa ab abuund ndan an los ejem ejempl plos os de mez ezcl clas as,, de las cu cual ales es so sonn indispensables para el desarrollo de la vida y el bienestar de las sociedades modernas ¿Sabes qué partes integran la elaboración de una gelatina, una pasta de dientes, la mayonesa o un refresco? Todos los tipos de mezclas presentas presentas propiedades propiedades y característic características as particulares, particulares, estas características sirven para clasificarlas y agruparlas, a continuación se describen las características de las soluciones, para poder estudiar las propiedades de las mezclas. SOLUCION : Es la mezcla homogénea de dos o mas sustancias y está formada por

dos partes principales: una llamada soluto y otra llamada solvente. Cuando se mezcla azúcar y agua se forma forma una solución en la cuál no podemos podemos distinguir distinguir uno del otro, otro, los componentes de esta mezcla reciben el nombre del soluto y solvente.

Soluto.- Es la sustancia que se disuelve, disipa o dispersa y se encuentra en menor

cantidad.

Solvente.- Es la sustancia que disuelve, disipa o dispersa y se encuentra en mayor

cantidad.

CLASIFICACIÓN DE SOLUCIONES 2.1.1 SOLUCIONES EMPÍRICAS.- Son aquellas en donde la cantidad de soluto y

solvente no se cuantifican de manera precisa ni exacta, es decir, no se toman en cuenta cantidades exactas de soluto y de solvente, y estas son: • • •

Diluidas Saturadas Sobresaturadas.

2.1.2 2.1.2 SOLUCI SOLUCIONE ONES S TÉCNIC TÉCNICAS AS O VALORA VALORADAS DAS..- Son Son aq aque uellllas as en do dond ndee las las

cantidades de soluto y solvente son cuantificadas en forma precisa y exacta, es decir, donde si se toman en cuenta cantidades exactas tanto de soluto como de solvente, y estas son: 38 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

• • • • •

% Peso % Volumen Molar Molal Normal

( http://html.rincondelvago.com/quimica_45.html ) http://html.rincondelvago.com/quimica_45.html )

2.2 SOLUCIONES EMPÍRICAS. OBJETIVO ESPECÍFICO: Definir las soluciones empíricas y poder dar ejemplos de cada una.

En la mayoría de las reacciones químicas, las sustancias que intervienen se encuentran dispersas en agua, es decir, en forma de soluciones. Una solución es una mezcla homogénea cuyas partículas son menores de 10 ángstroms. En química, las soluciones más comunes son las binarias, es decir, las formadas por dos componentes: soluto y solvente. Soluto: Es la sustancia dispersa y es la que está en menor proporción. Solvente: Es el medio dispersor, por lo general el agua, y se encuentra en mayor

proporción.

El Soluto y el Solvente forman la Solución. En las soluciones empíricas, los conceptos de soluto y solvente san relativos, ya que en una solución formada por 80 ml de agua y 20 ml de alcohol, por estar en menor proporción; pero si la solución la forman cantidades iguales de agua y alcohol, pueden asignarse soluto y solvente, indistintamente, a uno a otro. Las soluciones soluciones empíricas empíricas son las soluciones soluciones en las que no se toman en cuenta cuenta cantidades exactas de soluto y solvente, y son:

Solución diluida Soluciones Empíricas:

Solución Concentrada


Solución saturada Solución sobresaturada


2.2.1 SOLUCIÓN DILUIDA.

Se forma cuando la cantidad de soluto es muy pequeña en relación con la cantidad de solvente. Por ejemplo, la disolver Ig de cloruro de sodio (NaCl) en un litro de solvente, se obtendrá una solución diluida.

2.2.2 SOLUCIÓN CONCENTRADA.

Se forma forma cuando la cantida cantidadd de soluto soluto es muy grande grande en compar comparaci ación ón con la cantidad de solvente, solvente, por ejemplo cuando se disuelven 20g de sal en un litro de de agua. Es necesario hacer notar que no hay un límite exacto entre una solución diluida y una solución concentrada.

2.2.3 SOLUCIÓN SATURADA.

e dice que una solución está saturada saturada si se aumenta aumenta la cantidad cantidad de soluto sólido sólido a temperatura constante, y se agita continuamente, formando una solución cada vez más concent conc entrad rada, a, hasta hasta que llega llega a un punto punto en el cual el solven solvente te ya no disuel disuelve ve más el soluto. Se establece un equilibrio entre el soluto disuelto y el que no lo está, ya que la velocidad de disolución es igual a la velocidad de precipitación, es decir, el número de partículas de soluto que entran en la solución por unidad de tiempo es igual al número de partículas que regresan al estado sólido por unidad de tiempo.

2.2.4 SOLUCIÓN SOBRESATURADA.

Es aquella que contiene más soluto disuelto que una solución saturada. Este tipo de solución es inestable y se forma al calentar una solución saturada; agregándole más soluto soluto se disolv disolverá erá mientra mientrass esté esté calien caliente, te, pero al enfria enfriarse rse volverá volverá a solidi solidific ficars arsee el soluto.


PRACTICA Química en el hogar. SOLUCIONES EMPÍRICAS

UNA BEBIDA EFERVESCENTE Una de las características que hace más atractivos los refrescos embotellados es que la mayoría de ellos tiene gas. Veamos cómo puedes fabricar refrescos efervescentes a partir de sustancias muy simples y aguas frescas hechas en casa. Objetivos específicos • • • •

Hacer operativos y afianzar los conceptos de soluciones empíricas. Emplear adecuadamente el material que necesita para la realización de la práctica. Elaborar una solución empírica. Realizar un informe sobre la experiencia.

Material •

• • • • • • •

6 cucharadas pequeñas de ácido cítrico (lo venden en las tiendas de materias primas para alimentos). 3 cucharadas pequeñas de bicarbonato de sodio. 1 tazón para mezclar. 1 cuchara 2 cucharadas de azúcar 1 frasco de vidrio. 1 etiqueta adhesiva con la leyenda: “polvo efervescente” Agua de la fruta que más te guste, de preferencia fría o hielo.

¿Cómo lo hacemos? 1. orga organi niza za un eq equi uipo po de tres tres inte integr gran ante tess y cons consiga igann el ma mate teririal al ne nece cesar sario io par paraa realizar la práctica. 2. Colo Coloqu quen en en el tazón tazón el ácid ácidoo cítr cítric icoo y el bicarb bicarbona onato to de sodi sodio, o, mézcle mézclenl nlos os y pulverícelos hasta que obtengan un polvo fino. 3. Agreguen Agreguen azúcar azúcar a la mezcla mezcla e intégrela intégrela muy bien. bien. 4. Acomode Acomode la mezcla mezcla en el frasco frasco de vidrio vidrio y pégue péguele le la etiquet etiqueta. a. 5. Añada dos cuchara cucharadas das pequeñas pequeñas de polvo polvo en un vaso y vierta viertann el agua de frutas frutas de su preferencia. 6. Pruebe la la bebida y si si sabe un poco poco amarga amarga o ácida, agregue agreguenn más azúcar azúcar al polvo. polvo. ¿Qué ocurrió? a. ¿Qué ocurre cuando se ponen en contacto el agua y el polvo que fabricaron? ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 42 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

b.

¿Qué ¿Qué pa pape pell jueg juegaa el bica bicarb rbon onat atoo de sodi sodioo en esta esta be bebi bida da efer eferve vesc scen ente te?? ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________

¿Consideras que el refresco elaborado es una solución empírica? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ tu respuesta es sí, ¿que características tiene para afirmarlo?: d. Si __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________

c.

2.3 SOLUCIONES VALORADAS. OBJETIVO ESPECÍFICO: Aplicar sus conocimientos en la preparación de soluciones valoradas. Las soluciones valoradas son aquellas donde se expresa cuantitativamente la rela relaci ción ón de so solu luto to y so solv lven ente te en un unaa so solu luci ción ón o co conc ncen entr traci ación ón de la mi mism sma, a, definiéndose la concentración de una solución como la masa de soluto disuelta en la unidad del solvente de la solución. Se clasifica en:

Porcentual Molaridad Soluciones Valoradas

Molalidad Normalidad

2.3.1 SOLUCIÓN PORCENTUAL. PORCENTAJES EN MASA Y VOLUMEN

La obtención de éstos es un proceso matemático relativamente sencillo, el cual sirve para conocer la cantidad de alguna sustancia que se va a disolver en otra; por ejemplo: cuando se acude a una farmacia donde se hacen preparaciones como la del 43 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

yodo disuelto en alcohol (antiséptica) o bien en el caso de bebidas alcohólicas como la cerveza, ron, vino de mesa y sidra, para saber la cantidad de alcohol disuelto en ellas. Cuando se ingiere ingiere una bebida alcohólica alcohólica (cerveza, ron, pulque, tequila, etc.), se toma de ella alcohol (etanol). La concentración de éste varía según la bebida. Los grados GL (Gay Lussac) indican el porcentaje en volumen de etanol; cuanto mayor es el número, mayor es la concentración de alcohol; por ejemplo: una cerveza tiene, generalmente, menos de 6° GL. La cantidad de alcohol en la sangre está determinada por: • • •

La cantidad ingerida. Velocidad con la que el etanol pasa del estómago a la sangre. Tiempo que tarda el organismo (principalmente el hígado) en metabolizarlo.

La ebriedad se produce cuando se incrementa la cantidad de alcohol en la sangre, la cual al llegar al cerebro produce comportamientos anormales. La concentración de una disolución hace referencia a las siguientes variables: masa, volumen y número de partículas de soluto presentes en una determinada cantidad de disolvente. Así se habla de porcentaje en masa, porcentaje en volumen y concentración molar o molaridad, respectivamente. Porcentaje Porcentaje en masa. Se refiere refiere al cociente cociente de la masa del soluto dividida entre la masa de la disolución y multiplicado por cien. Porcentaje en volumen. Se obtiene como el volumen del soluto dividido entre el de la disolución multiplicado por cien. Porce Porcent ntaje aje en volu volume menn = Volu Volume menn de soluto/Volumen de disolución x 100 Ejemplos de coloides en los alimentos Los coloides son sustancias intermedias entre las disoluciones y suspensiones, y constituidas por dos fases: la dispersa y la dispersadora. Las par partítícu cula lass colo coloid idal ales es son son tan tan pe peque queña ñass que no pu pued eden en obs obser erva vars rsee en el microscopio ordinario y representan una transición entre las soluciones (homogéneas) y las las susp suspen ensi sion ones es (het (heter erog ogén énea eas) s).. Sin Sin em emba barg rgo, o, se cons consid ider eran an ge gene nera ralm lmen ente te homogéneas, siendo el medio o disolvente una fase llamada dispersora y la sustancia o soluto una fase dispersa. Exceptuando a los gases, que se mezclan íntimamente en todas proporciones formando soluciones, se tienen diferentes tipos de coloides en los distintos estados de agregación. 44 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

La leche es el alimento coloidal por excelencia ya que su composición varía según su origen. De la leche se obtiene la crema, mantequilla, yogur, quesos, etc.; por ejemplo: la composición, aproximada, de la leche de vaca es agua 87%, sólidos 13%, grasa 4%, sólidos no grasos 9%, proteínas 3.5%, lactosa 4.9%, 0.8% sales y 0.3 vitaminas. Ejemplos de suspensiones en los medicamentos Se denominan suspensiones a aquellas mezclas cuyas partículas son de mayor tamaño que en los coloides. La interacción entre las partículas de las suspensiones es afectada por la fuerza de gravedad, así que éstas acaban por sedimentarse y presentar dos fases, formando una mezcla heterogénea. Por ello los medicamentos en suspensión y las bebidas con pulpa de fruta fruta llevan llevan la leyenda: Agítese antes de tomarse, tomarse, para que se repartan los componentes sedimentados en el líquido. Otro ejemplo es el agua turbia de los ríos, las que contienen partículas en suspensión que al depositarse en lugares donde la corriente es más lenta, forman sedimentaciones de arena y pequeñas piedras. Algunas propiedades características de las suspensiones son: • • •

Su turbidez Que las partículas dispersas en ellas se sedimentan fácilmente Reflejan la luz

Sus fases pueden ser separadas por medios físicos como decantación o filtración. Porcentual

Estas soluciones pueden ser saparadas por medios físicos como decantación o filtración. Porcentaje en peso Se define como los gramos de soluto disueltos en 100 g de solución. %en peso

=

g de soluto x 100 g de solución

Donde g de solución = g de soluto + solvente Porcentaje en volumen:

Se define como los mililitros de soluto disueltos en 100 mililitros de solución. 45 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

%en volumen

=

ml de soluto x100 ml de solución

Donde ml de solución = ml. de soluto + solvente.


Porcentaje en Peso – Volumen

Se define como los gramos de soluto en 100 mililitros de solución. %en peso

−

volumen

=

g de soluto x100 ml de solución

Donde de solución = ml. de soluto + solvente. Ejemplos: 1.- Cuando se evapora 50 gramos de solución de sulfato de sodio (Na2 SO4) hasta sequedad, se producen 20 gramos de sal. ¿Cuál es el porcentaje de sal en la solución? Datos:

g de soluto = 20 g g de solución = 50 g

Formulas y desarrollo g de soluto x 100 % en peso = _________________ g de solución

20 g x 100 % en peso = __________________ = 40% 50 g

2.- Si se disuelve 20 de alcohol en 80 ml. de agua, ¿Cuál es el porcentaje de alcohol en la solución? Datos:

ml soluto = 20 ml ml solvente = 80 ml ml solución = 100 ml

Fórmula y desarrollo ml de soluto x 100

20 ml x 100

% en volumen = _____________________ % en volumen = ________________ = 20% ml de solución

100 ml 47


3.- ¿Cuántos ¿Cuántos gramos de NaOH se necesitan para preparar preparar 200 g de una solución al 10% de NaOH? Datos:

g de solución = 200 g % = 10 g de soluto =

Fórmula y desarrollo g de NaOH x 100 % en peso = _____________________ g de solución % en peso x gramos en solución % en peso = ______________________________ 100 10 x 200g solución g de NaOH = ___________________ = 20g 100

4. Si 30 gramos de azúcar se disuelven disuelven en 100 gramos de agua, ¿Cuál es el porcentaje de azúcar en la solución? Datos:

g de soluto = 30 g g de solvente = 100g g de solución = 130g

Fórmula y desarrollo g de soluto x 100 % en peso = _____________________ g de solución

30g x 100 % en peso = ________________ = 23.07% 130 48


2.3.2 SOLUCIÓN MOLAR. MOLARIDAD (M)

Se define como los moles (moléculas gramo) de soluto disueltos en un litro de solución. n M = ___________ V

M = Moláridad en mol / l n = Núm. de moles V = Volúmenes en litros

Como se vio anteriormente, el número de moles (n) se puede calcular por la siguiente relación. g n = ___________ PM

n = Núm. de moles g = Masa en gramos PM = Peso molecular en g/mol

Así, una solución uno molar (1M) de hidróxido de sodio (NAOH) es aquella que contiene 40g de hidróxido disuelto en cada litro de solución, ya que el peso molecular de dicha sustancia es 40 y por lo tanto una mol pesa 40 gramos. De acuerdo con esto, una solución de 2 M será la que contenga 80g de NaOH por litro de solución. Ejemplos: 1.- ¿Qué molaridad tiene una solución de ácido sulfúrico (H2So4), si 600 ml de la solución contiene 50g del ácido?

50g n =____= 0.51 mol 98 g/mol 0.51 mol M = ______= 0.85 mol/L M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

0.61

49

2- ¿Cuántos gramos de hidróxido de calcio (Ca (OH)2) se necesitan para preparar 750 ml de una Solución 0.15 M? Fórmulas y desarrollo Datos g=

n M = _______

V = 0.75 L

V

M = 0.15 mol / L

n=MxV

PM = 74 g / mol

g _________ =M x V PM g = M x V x PM g = 0.15 mol /L x 0.75 L x 74 g / mol g = 8.325 g

3 ¿Cuál es la molaridad de una solución que contiene 64 g de metanol (CH3OH), en 500 de solución? Fórmulas y desarrollo g = M x V x PM Datos

g

M=

M = _______

g = 64 g V = 0.500L PM = 32 g / mol

V x PM 64g M = _______________ 0.500 L x 32g / mol M = 4 mol / L 50


4 ¿Si se desea obtener una solución 0.5 M de KOH disolviendo 50g de hidróxido, ¿qué volumen de solución se obtendrá?

Datos

Fórmulas y desarrollo n

M = 0.5 mol /L g = 50 g

M = _______ V

PM = 56 g / mol

n

50g n =______=0.893 56g / mol

V = ______ M 0.892 mol V = ____________ 0.5 mol / L V = 1.784 L

2.3.3 SOLUCIÓN MOLAL.

MOLALIDAD (m)

m = molalidad en mol / Kg Se defines como el número de moles de soluto disueltos en un kilogramo de solvente. n = núm. de moles de soluto Matemáticamente se puede expresar Si despejamos la fórmula mediante la siguiente relación: n m = ________ Kg solvente M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

n = m x kg solvente g ______= m x Kg solvente

51

Ejemplos:

1- ¿Cuál es la molalidad de una solución que contiene 40g de azúcar C 12 H22 O 11 disueltos en 150 g de agua?

Fórmulas y desarrollo Datos

g = m x Kg solvente x PM

m=x

m = _____g_______

g = 40g Kg solvente = 150g = 0.150 Kg PM = 342 g/mol

kg solvente x PM m = _____40g_______ 0.150kg x 342 g / mol m = 0.779 mol/kg

2- ¿Una solución de alcohol etílico ( C 2H5OH) en agua es 1.6 molal. ¿Cuántos gramos de alcohol están disueltos en 2000g de agua?


Datos m = 1.6 mol/Kg solvente g=x Kg solvente = 2 Kg PM = 46 g/mol

2.3.4 SOLUCIÓN NORMAL. Normalidad (N).

Se define como el nùmero de equivalenes –gramo de soluto contenido en un litro de solución. Matemáticamente se expresa como: Normalidad

( N )

N =

=

nùmero equivalent e − gramo litros de soluciòn

nùm . eq . g V

Nùm . eq . g

NxV

=

=

g VxPeq .

NxV

=

g Peq .

g = NxVxPeq .

Donde:

N=Normalidad V=Volumen de la solución en litros g=gramos Peq.=Peso equivalente gramo

El equivalente gramo de una sustancia es igual al peso equivalente expresado en gramos. 53 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

El peso equivalente generalmente es un submúltiplo de la fórmula molecular y podemos determinarlo matemáticamente, mediante la siguiente fórmula. Peq . =

peso molecular nùm total de c arg as

( +) o ( −)

Ejemplo 1.

2

58

2

+

−

Peq. Mg ( OH ) 2 3

=

3

+

−

Peq. Al ( OH ) 3 3

=

3

+

−

Peq . H 3 PO 4 2

=

2

+

−

Peq . Na 2 SO 4

=

2

78 3

98 3

=29 g /eq. g

=

=

142 142 2

26 g / eq.g

32.66 g / eq. g

=

71 g / eq. g

El peso equivalente de un ácido o una base se puede determinar dividiendo el peso molecular molecular entre el número de hidrógenos hidrógenos en el caso de los ácidos (H+), y entre el número de OH en el caso de las bases. −

Peq de un ácido . =

Peq de una base . =

peso molecular nùm total de H

+

peso molecular nùm total de OH

−

Ejemplo 2.


¿Qué normalidad tendrá una solución, si 600 ml de la misma contienen 60 gramos de ácido fosfórico? Datos N= ?

Fórmula y desarrollo Peq de un ácido . =

Solución N=3.06eq.g/l

peso molecular nùm total de H

+

V=600 ml=0.6 l 3

3

+

g=60g Peq.=32.66g/eq.g

−

Peq . H 3 PO 4

N =

N

=

98 3

=

32.66 g / eq. g

g VxPeq .

=

60 g 0.6 lx 32 .66 g / eq . g

¿Cual es la normalidad de una solución que resulta resu lta al disolver 49.05 g de H2SO4 en 500 ml de solución? Datos N=?

Fórmula y desarrollo 2

2

+

−

Peq . H 2 SO4

=

V=500 ml=0.5 l g=49.05 g Peq.=49g/eq.g

N =

N

98 2

=

49 g / eq. g

Solución N=2 eq.g/l

g VxPeq . 49 .05 g

=

PM=98g/mol

0.5 lx 49 g / eq . g

¿Cuántos gramos de nitrato de sodio NaNO3 son necesarios para preparar 300 ml de una solución de 1.5 N? Datos N=1.5 eq.g/l

Fórmula y desarrollo

V=300 ml=0.3 l

g

g = NxVxPeq .

Solución gramos=38.25g

1.5eq . g / lx 0.3lx 85 g / eq . g

=

g=? Peq.=85 g/eq.g PM=85g/mol

¿Cuántos litros de una solución de 0.5 N se pueden preparar a partir de 80g de HNO3? 55 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

Datos N=0.5 eq.g/l

Fórmula y desarrollo V

=

V

=

g

Solución V=2.539 litros

NxPeq .

V=? g=80 g

80 g 0.5eq . g / lx 63 g / eq . g

Peq.=63 g/eq.g PM=63g/mol Retroalimentación Temática Actividad 1. Porcentaje de masa.

Calcular el porcentaje de soluto en cada una de las siguientes soluciones: a) b) c) d) e) f)

8.50 g de de cloruro cloruro de sodio (NaCl) (NaCl) en 95.0 95.0 g de solución solución.. 25.2g de carbonato de potasio en (K2CO3) 100 g de agua. 3.88g de cloruro de calcio (CaCl2) en 78.50 gramos de agua. 13.7 g de de cloruro cloruro de sodio (NaCl) (NaCl) en 110g 110g de solución. solución. 12.4 g de cloruro de bario (BaCl2) en 80.7 g de agua. 0.155g de fenol (C6H6O) en 15.00 g de glicerol (C3H8O3)

Calcule los gramos de soluto que debe disolverse en: a) 350 g de agua agua para preparar preparar una una solución solución de sulfato sulfato de potasio potasio al al 17.0 % b) 15.0g de agua agua para para preparar preparar una solución solución de cloruro cloruro de sodio al al 12.0% Calcule los gramos de agua que debe añadirse a: a) 16.0g de azúcar (C12H22O11) para preparar una solución al 23% b) 4.00g de yoduro yoduro de potasio potasio para para preparar preparar una una solución solución al 1.90% 1.90%

Actividad 2. Porcentaje en volumen

1. Se preparó preparó una solución solución con con 20 ml de destapacaños destapacaños mezclados mezclados en 200 ml de agua. ¿Cuál es el porcentaje en volumen del destapacaños? 2. ¿Cuá ¿Cuáll es el po porc rcen enta taje je en volu volume menn de dell ácid ácidoo acét acétic icoo en un unaa solu soluci ción ón de un limpiador de vidrio, que contiene 40 ml de ácido acético en 650 ml de solución? 3. Calc Calcul ulaa el porcen porcenta taje je en volu volume menn de una solu soluci ción ón que cont contie iene ne 3 ml de etan etanol ol (alcohol de caña), mezclados en 350 ml de agua.


4. Se sabe que un blanqueador de ropa posee una concentración de 20% de hipoclorito hipoclorito de sodio en volumen. ¿Cuánto hipoclorito hipoclorito de sodio hay en tres litros de solución? Actividad 3. Molaridad

Calcular la molaridad de cada una de las siguientes soluciones. a) b) c) d) e) f)

75.5 g de alcohol etìlico (C2H6O) en 450 ml de solución. 2.65 gramos gramos de cloruro cloruro de de sodio (NaCl) (NaCl) en en 40 ml de solución solución.. 20.8 g de azúcar (C12H22O11) en 275ml de solución. 22.0 g de bromuro bromuro de sodio sodio (NaBr) (NaBr) en 850 ml ml de solución. solución. 12.0g de Cloruro de Calcio (CaCl2) en 640 ml de solución. 15g de bromuro de bario (BaBr 2) en 1150 ml de solución.

Calcule la cantidad de gramos de soluto que se necesitan para preparar las siguientes soluciones acuosas. Explique como preparar cada solución. a) 500 ml de una una solución solución de hidróxido hidróxido de sodio (NaOH) (NaOH) al 0.110 M b) 250 ml de una solución de cloruro de calcio (CaCl2) al 0.220 M c) 100 ml de una solución de sulfato de sodio (Na2SO4) al 0.115M Actividad 4. Molalidad

Calcule la molalidad de cada una de las siguientes soluciones: a) b) c) d) e) f)

170 g de alcohol etìlico (C2H6O) en 650 g de agua. 3.50 g de ácido sulfúrico (H2SO4) en 12.0 g de agua. 2.60 g de glucosa (C6H12O6) en 110 g de agua. 12.6 g de etilenglicol (C2H6O2) en 485 g de agua. 28.0 g de cloruro de calcio (CaCl2) en 620 g de agua. 2.40 mol de azúcar (C12H22O11) en 860 g de agua.

Calcule la cantidad de gramos de soluto que se necesitan para preparar las siguientes soluciones acuosas: a) 400 g de una solución de alcohol etìlico (C2H6O) en 0.400 molal. b) 700 g de una solución de ácido sulfúrico (H2SO4) en 0.500 molal. c) 425g de una solución de etilenglicol (C2H6O2) en 3.20 molal. Actividad 5. Normalidad

Calcule la normalidad de cada una de las siguientes soluciones: a) 8.85g de de hidróxido hidróxido de de sodio (NaOH) (NaOH) en 400 400 ml de solución. solución. b) 2.10g de hidróxido de bario [ Ba ( OH ) 2 ] en 500 ml de solución que se utiliza en reacciones en donde se remplazan los 2 iones hidróxido. 57 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

c) 65.5g de ácido fosfórico (H3PO4) en 250 ml de solución que se utiliza en reacciones en donde se desplazan los 3 iones hidrógeno. d) 12.1 g de ácido sulfúrico (H2SO4) en 750 ml de solución que se utiliza en reacciones en las cuales se remplazan 2 iones hidrógeno. e) 14.1g de sulfato de sodio (Na2SO4) en 625 ml de solución que se utilizan en reacciones donde se remplazan 2 iones sodio. f) 11.2g de cloruro de calcio (CaCl2) en 700 ml de solución que se utiliza en reacciones en las cuales se remplaza 2 iones cloro. Calcule la cantidad de gramos de soluto para preparar las siguientes soluciones acuosas: a) 260 ml de una solución de ácido sulfúrico (H2SO4) en 0.0100 Normal Normal que se utiliza en reacciones en las que se remplazan 2 iones hidrógeno. b) 145 ml de una solución de ácido fosfórico (H3PO4) en 0.80 Normal que se utiliza en reacciones en las que se remplazan 3 iones hidrógeno. c) 255 ml de una solución de cloruro de calcio (CaCl2) en 0.0500 Normal que se utilizan en reacciones en las que se remplazan 2 iones cloruro. PRACTICA SOLUCIONES VALORADAS

ELABORACIÓN DE UNA PASTA DE DIENTES

La pasta de dientes es un producto higiénico que, junto con el cepillo dental, ayuda a conservar limpias y sanas las dentaduras de las personas de todo el mundo. Este producto consta de una fase sólida suspendida en un medio líquido, la fase sólida tiene como propósito pulir los dientes, el medio líquido sirve para dispersar las partículas del pulidor, un agente suspensor evita que las fases se separen dentro del tubo. Objetivos específicos • • • •

Hacer operativos y afianzar los conceptos de soluciones valoradas. Emplear adecuadamente el material que necesita para la realización de la práctica. Elaborar una solución valorada. Realizar un informe sobre la experiencia.

Material • • • • • • •

100g de carbonato de calcio (CaCO3). 1 mortero para mezclar o molcajete. 70g de glicerina 1 frasco con tapa, para guardar la pasta. 9g de talco sin perfume. 2g de esencia de menta. Agua destilada. 58


• • •

Alcohol etílico. Balanza granataria. Probeta

¿Cómo lo hacemos?

1. Mezcla todos los ingredientes en el mortero (molcajete) y muélelos hasta obtener una pasta homogénea. 2. Adicione agua poco a poco hasta obtener la consistencia adecuada. 3. Llena el frasco con la pasta. ¿Qué ocurrió?

1) Coloca un poco poco de pasta sobre sobre tu cepill cepilloo de dientes y prueba prueba la la efectividad efectividad de ésta. ésta. 2) Señal ñala en qué se parece con las pastas comerciale ales y en qué se dif diferencia de ellas.______________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 3) Identifica Identifica en la pasta pasta las sustancias sustancias pulidoras pulidoras y el medio medio dispersor dispersor de la pasta que preparaste preparaste.. __________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 4) ¿Consideras que la pasta elaborada es una solución valorada? ____________________________ Si tu respuesta es sí, ¿que características tiene para afirmarlo?: _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ Calc Calcul ulaa el porce porcent ntaj ajee del del carb carbon onat atoo de calci calcio, o, talc talco, o, ment mentaa y glic glicer erin inaa que que util utiliz izas aste te en la elaboración de la pasta.


ÁCIDOS Y BASES

Algunos ácidos y bases que encontramos en el hogar: Melox (un antiácido que contiene hidróxidos de magnesio y aluminio), Vinagre (una solución diluida de ácido acético), un limón (contiene ácido cítrico), Polvo de hornear (carbonato ácido de sodio o bicarbonato) y 7-up (contiene ácido carbónico y ácido cítrico).


2.4 ACIDEZ Y BASICIDAD (ÁCIDOS Y BASES)

ÁCIDO.- Es aquella sustancia que en solución acuosa posee un sabor agrio, tiñe de rojo el papel tornasol azul, reacciona con los metales activos (grupos IA y IIA), con desprendimiento de H2 y neutraliza a las bases. BASE.- Es aquella sustancia que en solución acuosa posee un sabor amargo o salobre, tiñe de azul el papel tornasol rojo, tiene consistencia jabonosa y neutraliza a los ácidos. 2.4.1 TEORÍAS DE ÁCIDOS Y BASES TEORÍA DE ARRHENIUS

ÁCIDO.- Es aquella sustancia que en solución acuosa produce iones H+ e iones hidronio (H3O)+. BASE.- Es aquella sustancia que en solución acuosa produce iones hidróxido u oxidrilo OH-. TEORÍA DE BRÖNSTED - LOWRY

ÁCIDO.- Es aquella sustancia donadora de protones (p+). BASE.- Es aquella sustancia aceptora de protones (p+). Pares Conjugados de Brönsted - Lowry. TEORÍA DE LEWIS

ÁCIDO de LEWIS.- Es aquella sustancia que contiene un átomo capaz de absorber un par de e-. BASE de LEWIS.- Es aquella aquella sustancia que contiene contiene un átomo capaz de ceder un par de e-. Cuando un ácido y una base de Lewis se combinan, el producto es una sal y la producción de cierta cantidad de agua. En este caso se habla de neutralización. 2.4.2 PH Y POH. Potencial de Hidrógeno. Se define como el logaritmo negativo de la concentración

de ión hidronio o hidrógeno. Este valor define define una escala escala en la cual se puede observar observar el grado de acidez o basicidad de una u na sustancia determinada.


Escala de pH: soluciones comunes

Escala de pH: soluciones comunes

El pH de una solución es una medida de la concentración de iones hidrógeno en mol/l/lilitr mo tro. o. Una Una pe pequ queñ eñaa varia ariaci ción ón en el pH sign signifific icaa un impo import rtan ante te camb cambio io en la concentración de los iones hidrógeno. Por ejemplo, la concentración de iones hidrógeno en los jugos gástricos (pH = 1) es casi un millón de veces mayor que la del agua pura (pH = 7). El pOH de una solución es una medida de la concentración de iones oxidrilo en mol/litro. Conceptos de pH y pOH.

Muchas reacciones químicas ya sean industrializadas o biológicas, ocurren en solu soluci cion ones es acuos acuosas as y se requ requie iere renn me medi didas das prec precisa isass de la conc concent entra raci ción ón de ione ioness hidrógeno. Todas las soluciones acuosas tienen una cantidad básica y una cantidad básica; solo el agua tiene la misma cantidad de iones hidronio y oxidrilo, por lo que se considera neutra. La ionización del agua de iones H3O+ e iones OH- por lo que la constante de ionización del agua para esta reacción, representada por Kw, es igual al producto de las concentraciones molares de los iones H3O+ y OH-. 62 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

kw = H 3 O

+

OH

−

Se ha encontrado experimentalmente que a 25ºC Kw tiene un valor de 1x10-14. Aplicando los principios de estequiometría, en el equilibrio, las concentraciones H3O+ y OH-en el agua deben ser iguales, por lo tanto: kw = H 3O OH =1x10-14 El agua, o las soluciones donde kw = [ H 3O ] = [OH ] =1x10-7, se dice que son neutras, es decir, que ni son ácidas ni básicas. En las soluciones ácidas la concentración H3O+es mayor y en las soluciones básicas la concentración OH- es mayor. Como los valores de las concentraciones son muy pequeños se acostumbra expresar dichos valores en una escala logarítmica. Si la constante de ionización del agua se transforma en funciones logarítmicas se tiene: +

−

+

kw = [ H 3 O

+

−

] [OH ]

log Kw = log H 3 O

−

+

OH

−

Como el logaritmo de un producto es igual a la suma de los factores entonces: log Kw = log H 3 O

+

+

log OH

−

Si sustituimos log por p obtenemos:

pKw = p[ H 3 O

+

]

+

p [OH

−

]

Igual a: pKw pkw

=

=

pH pH

+

pOH

Para cualquier solución acuosa tenemos que la escala de pH va de 0 a 14, es decir: pOH =log1x10-14=14 Al aumentar el PH de una solución acuosa, disminuirá el pOH, y viceversa.

pH pH

+

Valores de pH 0 1 2 Acidez

3

4 ←

5

6

7 8 neutra

9 1 0 11 12 13 14 → basicidad o alcalinidad

En el cuadro aparece el valor de pH de algunas sustancias. A C I D O S B A S E S

Sustancia Acido clorhídrico Jugo gástrico Jugo de limón Café negro Orina Leche Agua pura Sangre Clara de huevo Tums antiácidos Amoniaco doméstico Hidr Hidróx óxid idoo de sodi sodioo

pH 0.0 1.4 2.1 0.5 6.0 6.9 7.0 7.4 8.0 10.0 11.9

Fuerza Muy fuerte Fuerte Fuerte Fuerte Débil Muy débil Neutra Muy débil Débil Fuerte Fuerte

14.0 14 .0 Muy Muy fuer fuerte te 63


EJERCICIOS:

Calcular el pH y el pOH de una solución de HCl 4.9x10-4 Molar (mol/l). Datos pH=? H3O+=4.9x10-4 mol/l pOH=?

Fórmula y desarrollo pH

= −

pH pH

log log H 3 O

Solución pH=3.31

+

log 4.9 x10

=−

4

−

pOH=10.69

=-(-3.31)=3.31

pOH=pkw-pH pOH=14-3.31=10.69

Calcular el pH de una solución y el pOH de un limpiador para baños que tiene una concentración de iones oxidrilo (OH)- de 1.6x10-3 mol/l . Datos pH=? OH-=1.6x10-3 mol/l pOH=?

Fórmula y desarrollo pOH

pOH

log OH

=−

log 1.6 x10

=−

Solución pOH=2.796

−

3

−

pH=11.204

=-(-2.796)=2.796

pH=pkw-pOH pH=14-2.796=11.204 2.4.3 NEUTRALIZACIÓN Y TITULACIÓN.

Hay sustancias sustancias que al contacto contacto con un ácido o base cambian o varían su color. Se llam llaman an indi indicad cador ores. es. Lo Loss indi indica cador dores es son son ácid ácidoo o ba base sess orgá orgánic nicos os mu muyy déb débililes es qu quee cambian de color con la acidez o basicidad de las sustancias. Los indicadores mas comu comune ness se indi indica cann en el cuad cuadro ro,, de acue acuerd rdoo con con los los colo colore ress qu quee toma tomann en las las disoluciones ácidas y básicas. Indicadores Intervalo de pH Anar Anaran anja jado do de 3.1-4.0 Metilo 4.5-8.3

Ácido Rojo

Neutro Naranja

Base Amarillo

Rojo

Púrpura

Azul 64


Papel tornasol

8.3-10.0

Incoloro

Rosado

Rojo

Fenolftaleína

Neutralización y titulación ácido-base.

Neutralización. Cuando mezclamos un ácido fuerte y una base fuerte (hidróxido metálico), metálico), si son cantidades cantidades equivalentes, equivalentes, los iones hidronio hidronio del ácido (H3O+) y los iones oxidri oxidrilo lo del hidróxi hidróxido do (OH-) se comb combin inan an form forman ando do sal sal y ag agua ua,, ocu ocurr rrie iend ndoo así un unaa neutralización. El análisis volumétrico volumétrico es un método utilizado utilizado para la determinación determinación de cantidades cantidades de sustancias que componen una muestra, mediante una operación llamada titulación. La reac reacci ción ón pu pued edee ser ser ácid ácidoo-ba base se,, oxid oxidac ació iónn-re redu ducc cció iónn o form formac ació iónn de comp comple lejo jos. s. Se determinará experimentalmente la composición de una solución dada aplicando la técnica de titulación ácido-base. En las titulaciones ácido-base se mide una solución de un ácido y se agrega gota a gota una solución de una base hasta que se neutralice exactamente. La concentración del ácido o de la base se calcula utilizando la reacción entre los productos del volumen por la normalidad, que es igual para todas las soluciones que reaccionan completamente. Esta relación se expresa de la siguiente manera: V acido x N acido = Vbase x N base Va x Na = Vb xNb

Ejemplos: ¿Qué volumen de HBr de 0.25 Normal será necesario para neutralizar 50 ml de KOH al 0.20 Normal? Datos VHBr =? =?

Fórmula y desarrollo Va x Na = Vb xNb

Solución V HBr

=

40 ml


N HBr =0.25eq/l=0.25 =0.25eq/l=0.25 meq/ml

V a

=

V b xN xN b N a

VKOH=50 ml N KOH=0.20eq/l=0.20 meq/ml

V HBr

V KOH xN xN KOH

=

V HBr

=

N HBe 50 mlx 0.20 meq / ml 0.25 meq / ml

=

40 ml

¿Cuál es el volumen de una solución de hidróxido de sodio 0.5Normal que se requiere para neutralizar 20 ml de una solución de 0.3 Normal de HCl?

Datos VNaOH=?


N NaOH=0.5eq/l=0.5 meq/ml

V b

=

VH=20 ml N KOH=0.3 eq/l=0.3 meq/ml

V NaOH

V NaOH

Solución V HBr

=

12 ml

V a xN xN a N b

=

=

V HCl xN xN HCl N NaOH 20 mlx 0.30 meq / ml 0.5meq / ml

12 ml

=

¿Cuál es la normalidad de una solución de HNO3, si 20 ml de dicho ácido se neutralizan con 40 ml de una solución al 0.2 Normal de NaOH?

Datos N HNO 3 V HNO3

=

=

?


20 ml

N a

=

N HNO 3

=

0.2meq meq / ml

V b xN b V a

V NaOH=40ml N NaOH=0.2meq/ml

Solución

N HNO 3

=

40 mlx 0.2meq / ml 20 ml

=

0.2meq / ml


Retroalimentación Temática ACTIVIDAD 1. pH y pOH.

a) Calc Calcul ulaa el pH de un unaa so solu luci ción ón de jugo jugo de limón imón,, la cuá uáll tien tienee un unaa + concentración de iones hidronio (H3O ) de 0.005 mol/l. b) Calcula el pH de una solución de bicarbonato de sodio (NaHCO3) que tiene una concentración de iones oxidrilo (OH-) de 3.2 x 10 -11mol/l. c) Calcula el pOH de un shampoo, que tiene una concentración de iones hidronio (H3O+) de 2.2x10-3 mol/l. d) Calcula el pH de una muestra de orina, que tiene una concentración de iones hidronio (H3O+) de 5.4x10-6.

ACTIVIDAD 2. Neutralización y titulación.

a) ¿Qué volumen de ácido bromhídrico (HBr) 0.35 N será necesario para neutralizar 48 ml de Ca(OH)2 al 0.2 Normal? b) ¿Cuá ¿Cuáll es la normal normalid idad ad de una solui soluión ón de HNO HNO3, si 40 ml de este ácido se neutralizaron con 18 ml de una solución al 0.5 N de NaOH? c) ¿Qué volumen volumen de de KOH al 0.15 0.15 Normal Normal se necesita necesita para para neutralizar neutralizar 20 20 ml de HCl HCl al 0.3 Normal?


PRACTICA ÁCIDOS-BASES

Identifica un ácido y una base. Objetivos específicos • • •

Hacer operativos y afianzar los conceptos de ácido, base, pH, disolución reguladora. Emplear adecuadamente el material que necesita para la realización de la práctica. Elaborar un informe sobre la experiencia realizada.

Material • • • •

9 tubos de ensayo Acido clorhídrico, Agua destilada, Hidróxido de sodio, Limón, jabón, vinagre, salsa y leche. 1 vidrio de reloj papel indicador

I) Comparación del pH de diversas disoluciones

Prepara 3 tubos de ensayo con co n las sustancias que se indican:

En un vidrio de reloj, reloj, pon tres trozos de papel de papel indicador , sin que se toquen. Utilizando una varilla de vidrio o una pipeta para cada tubo). ¿Qué pH tienen?


Rellena la siguiente tabla con los datos obtenidos: Ácido pH con indicador

Agua

Base

papel

Prepara ahora los siguientes tubos de ensayo, con las disoluciones acuosas de las sustancias que se indican:

Y mide el pH, con papel indicador. LIMÓN

JABÒN

VINAGRE SALSA

LECHE

pH con papel indicador

Prueba el limón, tócalo y contesta. a) ¿Qué sabor tiene?______ tiene?______________ _______________ _______________ ________________ _______________ ______________ _______ b) ¿Cómo se siente siente al tacto?_ tacto?_________ ________________ _______________ _______________ ________________ _____________ _____ c) ¿De acuerdo a las características que presenta es un ácido o una bas base? _____________________________________________________________ Prueba el jabón, tócalo y contesta. d) ¿Qué sabor sabor tiene? tiene?___ _______ ________ ________ ________ ________ _______ _______ ________ ________ ________ ________ _______ _____ __ e) ¿Cómo se se siente siente al tacto?______ tacto?______________ ________________ _______________ _______________ ________________ ________ 69 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

f) ¿De acuerdo a las características que presenta es un ácido o una bas base? _____________________________________________________________ Prueba el vinagre, tócalo y contesta. g) ¿Qué sabor sabor tiene?_ tiene?________ _______________ ________________ _______________ _______________ ________________ ____________ ____ h) ¿Cómo se siente siente al tacto?___ tacto?__________ _______________ ________________ _______________ _______________ ____________ ____ i) ¿De acuerdo a las características que presenta es un ácido o una bas base? _____________________________________________________________

Prueba la salsa, tócalo y contesta. j) ¿Qué sabor tiene?______ tiene?______________ _______________ _______________ ________________ _______________ ______________ _______ k) ¿Cómo se siente siente al tacto?___ tacto?__________ _______________ ________________ _______________ _______________ ____________ ____ l) ¿De acuerdo a las características que presenta es un ácido o una bas base? _____________________________________________________________ Prueba la leche, tócalo y contesta. m) ¿Qué sabor tiene?______ tiene?______________ _______________ _______________ ________________ _______________ ______________ _______ n) ¿Cómo se siente siente al tacto?___ tacto?__________ _______________ ________________ _______________ _______________ ____________ ____ o) ¿De acuerdo a las características que presenta es un ácido o una bas base? _____________________________________________________________

Nota: En esta actividad es posible probar p robar las sustancias señaladas porque el tipo y la cantidad de estas no son dañinos. Sin embargo, es importante destacar que no es recomendable probarlas o tocarlas en todas las actividades porque muchas mucha s de las sustancias utilizadas son peligrosas para la salud.


TERCER MOMENTO

QUIMICA DEL CARBONO 71 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

3.1.1 HIDROCARBUROS ACICLICOS

La pa pala labr braa hidrocarburos sign signifific icaa qu quee los los comp compue uest stos os está estánn form formad ados os excl exclus usiv ivam amen ente te po porr carb carbon onoo e hidr hidrog ogeno eno.. El term termin inoo ACIC ACICLI LICO COS S indi indica ca que en su estructura molecular, presentan cadena abierta. Los hidrocarburos se clasifican en: ALCANOS ALQUENOS ALQUINOS

Dentro de los hidrocarburos hidrocarburos hay grados y tipos diferentes de reactividad química. Se clasifican de acuerdo con el numero de enlaces covalentes formados entre átomos de carbono de los compuestos. Si en la composición solo intervienen enlaces sencillos carbono – carbono, se nombran como ALCANOS (parafinas) ó hidrocarburos saturados, ya que solo un par de electrones es compartido entre los carbonos. Los compuestos que contienen dobles enlaces de carbono – carbono se llaman llaman ALQUENOS (olefinas), y los compuestos que contienen triples enlaces de carbono – carbono se llaman ALQUINOS (acetilenos). A continuación se describen cada uno de estos hidrocarburos acíclicos o de cadena abierta. ALCANOS

La fuente principal de alcanos es el petróleo, junto con el gas natural que lo acompaña. La putrefacción y las tensiones geológicas han transformado, en el transcurso de millones de años, compuestos orgánicos complejos, que alguna vez constituyeron plantas o animales vivos, en una mezcla de alcanos de 1 hasta 30 ó 40 carbonos. Junto a ellos, y particularmente abundantes en el petróleo de California, se encuentran los cicloalcanos, que en la industria petrolera se conocen como naftenos. A veces nos referimos a los alcanos con el nombre anticuado de parafinas. Este nombre proviene del latin: “parum affinis” que significa sin afinidad afinidad suficiente. Se les llamo de esa forma para describir lo que parecía una reactividad baja de estos hidrocarburos, sin embargo, la reactividad de éstos depende de la elección del reactivo. Ciertas Ciertas levaduras levaduras se alimentan alimentan perfectamente perfectamente de alcanos alcanos para producir proteínas, lo que sin duda, es una reacción química. La reacción de los alcanos con el oxigeno para formar dióxido de carbono, agua y lo más importante calor, es la principal reacción que se desarrolla en una maquina de combust combustión ión intern internaa (au (autom tomóvi óviles) les):: su tremen tremenda da import importanci anciaa prá prácti ctica ca es eviden evidente. te. El mecanismo mecanismo de esta reacción es muy complicado complicado y aun no se conoce bien. Es un proceso isotérmico y, sin embargo, para su iniciación se requiere una temperatura muy elevada, como la una llama. 72 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

Un factor de compresión más elevado ha hecho el motor de gasolina más eficiente que los antiguos, pero ha creado, al mismo tiempo, un problema: en ciertas condiciones, la explosión suave de la mezcla combustible – aire es reemplazada en el cilindro por un golpeteo que reduce considerablemente la potencia del motor. La fracc fracció iónn de acei aceite te lubr lubric icant ante, e, esp espec ecia ialm lment entee la proc proced edent entee de crud crudos os de pennsilvania (petróleo de base parafinita), a menudo contiene grandes cantidades de alcanos de cadena larga (C20 – C34), con puntos de fisión bastantes altos. Si éstos permanecieran en el aceite, en días fríos podrían cristalizar en forma de sólidos cerosos en los oleoductos; para prevenirlo se enfría el el aceite y se separa la cera parafinita (p.f. 50 – 55°C) una vez purificada, o bien se emplea como gelatina de petrolato (vaselina) el asfalto se emplea para impermeabilizar techos y en la pavimentación de carretera. El metano es el primer alcano, también se le denomina como gas de los pantanos y formeno. En las minas de carbón suele formar mezclas explosivas con el aire, y se le da el nombre nom bre de grisú. grisú. El peligro peligro del gas grisú grisú no solo se debe a los efectos efectos mecánico mecánicoss y térmicos térmicos de la explosión, sino también al enrarecimie enrarecimiento nto del aire por escasez de oxigeno oxigeno (asfixia), y además, por la formación de monóxido de carbono (CO) que es latamente toxico. El etano es el segundo alcano, se encuentra en cantidad apreciable en el gas natural, y constituye el primer homologo del metano. El gas en cilindros usado en nuestra economía es, principalmente, una mezcla de butano y propano (algo de etano y metano). Los alcanos son hidrocarburos saturados, la cadena abierta (aciclicos). Su formula general es CnH2n + 2. Se les llama también parafinas porque son los menos reactivos ya que para producir un cambio en la estructura de un alcano se requiere de temperaturas elevada. Los cuatro primeros alcanos son gaseosos a presión atmosférica normal. A partir del pentano hasta el hexadecano son líquidos; los alcanos de más de 16 átomos de carbono son sólidos, son insolubles en agua, pero miscibles (solubles) en disolventes orgánicos. CH4 H │ H─C─H │ H Metano

CH3 ─ CH3 H H │ │ H ─C─ C ─ H │ │ H H Etano

CH3 ─ CH2 ─ CH3 H H H │ │ │ H ─C─ C ─C─H │ │ │ H H H Propano

CH3 ─ CH2 ─ CH2 ─ CH3

H H H H │ │ │ │ H ─ C ─ C ─ C ─ C ─H ─H │ │ │ │ H H H H

Butano

NOMECLATURA

De acuerdo con las reglas establecidas por la IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada), los 4 primeros términos de la serie de alcanos lineales reciben 73 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

nombres especiales. A partir del quinto carbono se emplean prefijos que indican el número de átomos de carbono que forman la cadena y la terminación ano. Ejemplos:

Fórm Fórmul ulaa Est Estruct ructur ural al Sem Semiide desa sarr rrol olla lada da CH4 CH3 ─ CH3 CH3 ─ CH2 ─ CH3 CH3 ─ CH2 ─ CH2 ─ CH3 CH3 ─ (CH2)3 ─ CH3 CH3 ─ (CH2)4 ─ CH3 CH3 ─ (CH2)5 ─ CH3 CH3 ─ (CH2)6 ─ CH3 CH3 ─ (CH2)7 ─ CH3 CH3 ─ (CH2)8 ─ CH3 CH3 ─ (CH2)9 ─ CH3 CH3 ─ (CH2)12 ─ CH3 CH3 ─ (CH2)16 ─ CH3 CH3 ─ (CH2)18 ─ CH3 CH3 ─ (CH2)28 ─ CH3 CH3 ─ (CH2)33 ─ CH3 CH3 ─ (CH2)58 ─ CH3 CH3 ─ (CH2)68 ─ CH3 CH3 ─ (CH2)78 ─ CH3 CH3 ─ (CH2)88 ─ CH3 CH3 ─ (CH2)98 ─ CH3

Nom Nombre bre sist sistem emát átic icoo IUP IUPAC AC Metano Etano Propano Butano Pentano Hexano Heptano Octano Nonano Decano Undecano Tetradecano Octadecano Eicosano Triacontano Pentatriacontano Hexacontano Heptacontano Octacontano Nanocontano Hectadecano

RADICALES ALQUILO

Si a un alcano se le elimina un átomo de de hidrogeno, se forma un radical alquilo, que se representa con la letra R. estos radicales no existen libres, siempre están unidos a cadenas de hidrocarburos o formando parte de un compuesto como una ramificación Los átomos de carbono de una cadena se clasifican en primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios. CARBONO PRIMARIO

R ─ CH3

EL CARBONO ESTA UNIDO A OTRO ATOMO DE CARBONO

CARBONO SECUNDARIO

R ─ CH2 ─ R

EL CARBONO ESTA UNIDO A DOS ATOMOS DE CARBONO

CARBONO TERCIARIO

R ─ CH ─ R │ R

EL CARBONO ESTA U NIDO A TRES ATOMOS DE CARBONO 74


CARBONO CUATERNARIO

R │ R─C─R │ R

EL CARBONO ESTA U NIDO A CUATRO ATOMOS DE CARBONO

Los nombres de los radicales alquilo se forman cambiando la terminación ano por

“il” o “ilo”

RADICALES ALQUILO Formula

Nombre

CH3-

Metil o metilo

CH3 - CH –2

Etil o Etilo

CH3 - CH2 - CH–2

Propil o propilo

CH3 - CH2 - CH2 - CH–2

Butil o butilo

CH3 ─ CH2 ─ CH ─ │ CH3 CH3 ─ CH ─ CH ─ CH2 ─ │ CH3 │ CH3 ─ C ─ C ─ CH3 │ CH3

Secbutil o Secbutilo

Isobutil o isobutilo

Terbutil o Terbutilo



Retroalimentación temática

1.- Escribe la formula y nombre de los primeros 10 alcanos en forma semidesarrollada y la formula y nombre de los primeros 10 alquilos. ALCANOS Nombre 1. 2. 3 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. RADICALES ALQUIL O ALQUILOS Nombre 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Formula

Formula

2.- Escribe que tipo de carbono es: H H CH3 H │ │ │ │ H ─ C ─ H H ─ C ─ C ─ CH3 H ─ C ─ │ │ │ │ H H CH3 H 1 2 3

H H CH3 ─CH ─CH2 ─ CH ─CH 3 │ │ │ C─C─H CH3 │ │ 4 H H

Primarios: _______________________________________________ Secundarios: _____________________________________________ Terciarios: _______________________________________________ Cuaternarios: _____________________________________________


3.- Escribe la formula o el nombre del compuesto según se te pide: a) Tetradecano

b) Eicosano

c) Octano

d) Pentano

e) Etano

f) Butano

g) CH3-

h) CH3 ─ (CH2)98 ─ CH3

i) CH3 - CH2 -

j) Propil

m) CH3 ─ CH2 ─ CH3

k) Isopropil

l) Terbutil

n) CH3 ─ (CH2)7 ─ CH3

o) Neopentil

Alcanos Arborescentes NOMENCLATURA

Para nombrar alcanos arborescentes se emplea el sistema el sistema IUPAC, cuyas reglas son las siguientes: 1.- se selecciona la cadena mas larga posible de átomos de carbono (cadena principal). 2.2.- se nu nume mera ra esta esta cade cadena na prin princi cipa pall em empe peza zand ndoo po porr el extr extrem emoo qu quee teng tengaa las las ramificacion ramificaciones es o arborescencias arborescencias más próximas. próximas. En caso de que haya 2 arborescenci arborescencias as a la misma distancia, se escoge la que tenga mayor número de carbonos. 3.- Se nombran nombran las arborescenci arborescencias as por orden alfabetico, alfabetico, sin tomar en cuenta los prefijos, indicando con un número la posición que ocupa en la cadena principal. 4.- Si en la cadena se encuentra mas de una vez el mismo radical alquilo, se indica con los prefijos: di, tri, tetra, penta, etc., unido al a l nombre del radical. Ejemplo: dimetil (dos metilos), tetraetil (cuatro etilos), etc. 5.- Se nombra el alcano con una sola palabra, separando los nombres de los nùmeros, con guiones y los numeros entre sì con comas. El nombre del último radical mecionado se emplea como prefijo del alcano principal. Ejemplos: a) CH3 ─ CH ─ CH ─ CH2 ─ CH ─ CH2 ─ CH2 ─ CH2 ─ CH3 │ │ CH3 CH3

2,4 dimetiloctano 78


CH3 │ b) CH3 ─ C ─ C ─ CH2 ─ CH2 ─ CH ─ CH ─ CH2 ─ CH3 │ │ CH3 CH2 ─ CH3 5-etil-2,2-dimetilheptano

CH3 CH3 │ │ c) CH3 ─ C ─ C ─ CH2 ─ CH ─ CH ─ CH ─ CH ─ CH2 ─ CH ─ CH2 ─ CH ─ CH2 ─ CH ─ CH2 ─ CH3 │ │ │ CH3 CH2 ─ CH3 CH ─ CH ─ CH3 │ CH3 5-etil-2,2,4-trimetil-8-secpropilundecano Nota: cuando tengas que escribir la formula estructural de un compuesto orgánico a partir del nombre de éste, se sugiere lo siguiente: a) identifica identifica el nombre de de la cadena cadena principal, principal, que que se escribe escribe al final. final. b) Escribe Escribe el esquele esqueleto to de carbonos carbonos con el total total de èstos èstos en linea horizo horizonta ntall y enumerala. c) De acuerdo acuerdo a la numeraci numeración ón que indique indique el nombre nombre del compuest compuesto, o, comienza comienza a colocar las ramifi ramificacione cacioness (radicales (radicales alquilo) alquilo) en el numero numero del carbono carbono correspondiente a lo largo de la cadena principal. Una vez que quedaron colocadas las arborescencias o ramificaciones, completa la estructura agregando los hidrogenos que se requieran, considerando que todos los carbonos tendran cuatro enlaces a su alrededor, ya sean sencillos, dobles o triples.


1.- Escribe la formula semidesarrollada de los siguientes compuestos: a) 3-me 3-metitilp lpen enta tano no b) 2,2,3, 2,2,3,3-t 3-tetr etramet ametilh ilhexan exanoo 79 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

c) d) e) f)

3-etil-2, 3-etil -2,2-d 2-dime imetil tilhept heptano ano 5-etil-6-i 5-etil-6-isoprop sopropil-2, il-2,4,4-t 4,4-trimet rimetilnona ilnonano no 8-etil-3,6-dimetildodecano 5-terbutil5-terbutil-3-eti 3-etil-7-i l-7-isopropi sopropil-2, l-2,7-dime 7-dimetilde tildecano cano

2.- escribe el nombre de los siguientes compuestos en la nomenclatura IUPAC CH3 │ a) CH3 ─ C ─ C ─ CH2 ─ CH3 │ CH3 _____________________________ b) CH3 ─ CH2 ─ CH ─ CH ─ CH ─ CH2 ─ CH3 │ │ CH3 CH3

_____________________________

CH2 ─ CH2 ─ CH3 │ c) CH3 ─ CH ─ CH ─ CH2 ─ CH2 ─ CH ─ CH ─ CH3 │ CH3

_____________________________

CH2 ─ CH2 ─ CH3 │ c) CH3 ─ CH ─ CH ─ CH2 ─ CH ─ CH ─ CH2 ─ C ─ CH2 ─ CH3 │ │ CH3 ─ C ─ CH3 CH3 │ CH3

_____________________________

3.- Resuelve correctamente lo que se te pide: a) Se pueden escribir hasta cinco estructuras distintas que corresponden a la formula molecular C6H14, escribe las estructuras estructuras de solo cuatro compuestos compuestos que se pueden formar y nombrarlos de acuerdo con las normas de la IUPAC. b) 1.-

formula

nombre

2.3.-


4.5.-

c) Un estudi estudiant antee nom nombró bró incorr incorrect ectame amente nte la estruc estructur turaa indica indicada da a con contin tinuaci uación ón utilizando el nombre 2-metil-2-etilpropano. Indica porque es incorrecto ese nombre y asigna al compuesto el nombre completo. CH3 │ CH3 ─ C ─ C ─ CH2 ─ CH3 │ CH2 ─ CH3

_________________________________________

d) los nombres dados a continuación son incorrectos, escribe en cada caso por què y da el nombre correcto.

I. 2-metil-3-etilbutano

_______________________________________ ________________________________ _______ ______________________________________

II. 4-metilpentano

_______________________________________ ________________________________ _______ _______________________________________

III. 3-5-5,trimetilhexano

_______________________________________ _______________________________________

e) Escribe Escribe las formula formulass para los los siguientes siguientes compuestos. compuestos. I.- 2-metilbutano 81 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

II.- 2,2,4-trimetilhexano

ALQUENOS

El etileno que es la olefina más simple, recibió el nombre de gas oleificante, (del latin: oleum, aceite y facere, hacer) debido a que el etileno gaseoso (C2H4), al reaccionar con el cloro forma cloruro de etileno C 2H4Cl2 (1,2-dicloroetano), el cual es una sustancia de consistencia aceitosa. Es un gas incoloro de olor suave agradable. El etileno es muy empleado en la industria. Se emplea como anestésico en cirugía, y en gran escala para la maduración de frutas, como limones, manzanas, toronjas, plátanos, etc. El etil etilen enoo exhi exhibe be prop propie ieda dade dess seme semeja jant ntes es a las las ho horm rmon onas as,, acel aceler eran ando do el crecimiento de varios tubérculos, como la papa. Grandes cantidades de etileno se consumen en la preparación de dicloruro de etileno, el cual se emplea como solvente solvente en la manufactura manufactura de insecticidas, así como en la producción del tikol que es un sustituto del hule, y el etilenglicol usado en la producción del dulux. Los alquenos son hidrocarburos de cadena abierta (aciclicos), no saturados, ya que contienen un doble enlace entre sus átomos de carbono adyacentes. Su formula general es: CnH2n. Los alquenos de 2 a 4 carbonos son gaseosos a temperatura y presión ambiental, a partir del carbono 5 hasta el 18 son líquidos y del carbono 19 en adelante son sólidos. Son insolubles en agua, pero solubles en solventes orgánicos. 1 2 3 4 CH3 ─ CH ═ CH ─ CH3 2-buteno

1 2 3 4 CH3 ═ CH ─ CH2 ─ CH3 1-buteno

Son mucho más reactivos que los alcanos; presentan reacciones de adición y de polimerización, siendo fácilmente oxidantes. NOMENCLATURA

Se em empl plea eann las las mism mismas as reg egla lass qu quee se usan usan pa para ra los los alca alcano nos, s, con con lige ligera rass modificaciones. 82 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

1.- Se selecciona la cadena mas larga que contiene la doble ligadura. 2.- Se numera empezando por el extremo más próxima esta. 3.- Se indica la posición de la doble ligadura, mediante el número del primero de los átomos en que se apoya. 4.- Si en el alqueno se presenta una arborescencia y una doble ligadura a la misma distancia de los extremos, tiene preferencia la doble ligadura. 5.- La doble ligadura se nombra con la terminación eno. 6.- Cuando existan dos o tres dobles ligaduras ligaduras en la cadena principal, principal, se nombran como: dienos, tirenos, etc.

Formulas semidesarrolladas

Nombre IUPAC

CH2 ═ CH2

Eteno ò etileno

CH3 ─ CH ═ CH2

Propeno

CH2 ═ CH ─ CH ─ CH2 ─ CH2 ─ CH2 ─ CH3

1-hexeno

CH3 ─ CH ═ CH ─ CH3

2-buteno

CH3 ─ C ═ C ═ CH ─ CH ─ CH3 │ CH3 CH3 ─ CH ═ CH ─ CH2 ─ CH3

2-metil-2-buteno

CH3 │ CH3 ─ CH ═ CH ═ CH ─ CH ─ C ─ C ─ CH2 ─ CH3 │ CH3 CH3 │ CH2 ═ C ─ CH ─ CH ═ CH ─ CH ─ CH3 CH3 CH3 │ │ CH3 ─C ═ ─C ═ CH ─ CH ─ CH ═ CH ─ CH ─ CH ═ CH ═ C ─ C ─ CH3 CH2 ═ CH ─ CH ─ CH ═ CH2 CH3 │ CH2 ═C─CH ═C─CH2 ─ (CH2)3 ─ CH2 ─ CH2 ─ CH3 CH2 ─ CH3 │ CH2 ═ C ─ C ─ CH2 ─ CH ─ CH2 ─ CH2 ─ CH3

2-penteno

4,4-dimetil-2-hexeno

2-metil-1,3-pentadieno

2,7-dimetil-2,4,6-octadrieno 1,3- butadieno 2-metil-1-noneno

2-etil-4-metil-1-hepteno 83


│ CH3



Resuelve correctamente lo que se te pide 1.- nombra las siguientes estructuras según las normas de la IUPAC a) CH3 ─ CH ═ CH ─ CH ─ CH2 ─ CH2 ─ CH3

_________________________________

b) CH3 ─ CH2 ─ CH ═ CH ─ CH ─ CH3

__________________________________

c) CH3 ─ CH ═ CH ─ CH ─ CH3

__________________________________

d) CH3 ─ (CH2)2 ─ CH ═ CH ─ CH ─ CH3

__________________________________

e) CH3 ─ (CH2)2 ─ CH2 ─ CH ═ CH2

__________________________________

2.- Escribe las formulas estructurales para los siguientes compuestos: a) propeno

b) 1,3-butadieno

c) 1,3-pentadieno

d) 2-octeno

e) 2-metilpropeno

f) 3-metil-2-penteno

g) 2,3-hexadieno

h) 2-buteno

i) 2,4-dimetil-1-penteno

3.- ¿còmo se nombra el siguiente compuesto? CH3 │ CH3 ─ C ─ CH3 │ CH ─ CH ─ CH3 │ CH2 │ CH3

a) b) c) d)

2,2,3-trimetil-pentano 3,4,4-trimetil-1-pentano 2-etil 2-e til-3-3-met metilil-pen pentan tanoo Ninguno de los anteriores

___________________________________


ALQUINOS

El primero de estos es el etino o acetileno, el cual es un combustible, que arde en el aire con flama muy luminosa, por lo que se uso mucho tiempo como manantial de luz (lámpara de acetileno). En su combustión desarrolla mucho calor, y cuando arde en oxigeno (soplete (soplete oxiacetilenito) oxiacetilenito) produce produce temperatur temperaturas as de 3000 º C, por lo cual se emplea extensamente para soldar y cortar laminas de acero, como chapas de blindaje, hasta de 23 cm de espesor. El acetileno acetileno (etino) actúa como narcótico; narcótico; en forma pura no es toxico por lo que se le pudiera utilizar como anestésico. Pero tiene el limitante que al efectuarse las mezclas del etino con aire o con oxigeno, éstas resultan muy explosivas (3 % en volumen de acetileno en el aire, constituye ya una mezcla explosiva) Se le vende en tubos de acero que tienen una capa interior de asbesto embebido en acetona (la cual lo disuelve), ya que en estado líquido (licuado a presión) es muy peligroso, pues fácilmente se descompone ya que estalla. A los alquinos en ocasiones se les nombran derivados del etino ò acetileno, puesto que es el primero de estos hidrocarburos. Son de cadena abierta (aciclicos), no saturados, con un triple enlace entre sus átomos de carbono adyacentes. Su formula general es: CnH2n – 2 Son gaseosos hasta el carbono 4, líquidos hasta el carbono 15 y solidos del carbono 16 en adelante. Poseen puntos de ebullición más altos que los alquenos. Presentan reacciones de adición y de polimerización y son fácilmente oxidables. NOMENCLATURA.

Es similar a la de los alquenos, con algunas modificaciones. 1.- La presencia de una triple ligadura se señala con la terminación ino. 2.- Si la cadena tiene varias triples ligaduras, se nombran como dinos, trinos, etc. 3.- Cuando están presentes dobles o triples enlaces, los dobles enlaces tienen preferencia y el número más bajo se asigna a la doble unión.


Ejemplos: Formula desarrollada

Nombre IUPAC

CH Ξ CH

Etino o acetileno

CH Ξ C ─ CH3

Propino

CH Ξ C ─ CH2 ─ CH3

1-butino

CH3 ─ C Ξ C─ CH3

2-butino

CH3 ─ CH2 ─ C ─ C Ξ C ─ CH2 ─ CH ─ CH3 │ CH3

6-metil-3-heptino

CH3 ─ C Ξ C ─ CH2 ─ CH3

2-pentino

CH Ξ C ─ CH ─ CH ─ CH2 ─ CH2 ─ CH3 │ CH3

3-metil-1-hexino

CH3 ─ CH═ CH ─ C Ξ CH

Penta-2-eno-4-ino

CH2 ═ CH ─ CH ─ C Ξ C─ CH2 ─ CH3

Hexa-1-eno-3-ino


I.- Nombra las estructuras según las normas de la IUPAC. a) CH3 ─ CH2 ─ C Ξ C ─ CH3

____________________________________

b) CH3 ─ C Ξ C ─ CH3

____________________________________

c) CH Ξ CH

____________________________________

d) CH3 ─ C Ξ CH

____________________________________

II.- Escribe las formulas estructuras para los siguientes compuestos. 87 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

a) 2-pe 2-pent ntin inoo

b) 6-me 6-metitil-l-33-he hept ptin inoo

c) Octa Octa-2 -2-e -enono-55-ino ino

d) 3-me 3-metitil-l-11-but butin inoo

e) 3-he 3-hept ptin inoo

f) 3,63,6-di dime metitil-l-11-oc octitino no

g) 3-p 3-prop ropilil-1,4 1,4-pe -penta ntadin dinoo

III.- contesta correctamente: 1.- explica la importancia de los hidrocarburos ________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 2.- ¿Cuáles son los principales usos de los hidrocarburos? ________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 3.- Investiga como en México se produce industrialmente el metano, el eteno (etileno) y el etino (acetileno) ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 88 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

4.- ¿Qué es el gas natural? ______________________________________________________________________ 5.- ¿Cuáles son los principales componentes del gas natural? ______________________________________________________________________ 6.- ¿Cuál es la composición del gas domestico? ______________________________________________________________________ 7.- ¿Cuál es la importancia del petróleo, desde el punto de vista económico-político? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 8.- ¿Qué es la industria petroquímica? ________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ 9.- Elabora una lista de cinco productos petroquímicos producidos por PEMEX ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 10.- describe algunas de las consecuencias de la contaminación producida por ciertos compuestos orgánicos. IV.- Realiza lo que se te pide 1.- Nombra las siguientes estructuras según las normas de la IUPAC: a) CH Ξ C ─ CH2 ─ CH2 ─ CH3 ___________________________________________ b) CH 3 ─ CH2 ─ CH2 ─ CH2 ─ C Ξ CH ______________________________________ 2.- Escribe las formulas estructurales para los siguientes compuestos:


a) 1-pentino

b) 3-metil-1-pentino

c) propino

d) 3-eno-1- butano

e) 2-pentino

f) etino ò acetileno

g) 2-butino

h) hexa-1-eno-3-ino

i) 6-metil-3-heptino

3.- En los espacios en blanco completa el concepto: a) También se les llaman olefinas _________________________________ ________________________________________ _______ b) Formula de los alquenos

________________________________________ _____________________________ ___________

c) Es el primero de los alquenos

________________________________________ ______________________________ __________

d) Formula de los alquinos

________________________________________ ______________________________ __________

e) Es el primero de los alquinos

_________________________________________ ______________________________ ___________

f) Se les llaman parafinas

________________________________________ ____________________________________ ____ 3.1.2 HIDROCARBUROS CICLICOS

En 1985 los investigadores Richard E. Smalley y Robert F. Curl, descubrieron accide acc identa ntalme lmente nte los fuller fulleros, os, mientr mientras as rea realiz lizaban aban trabaj trabajos os de astrof astrofísi ísica, ca, busc buscando ando moléculas de carbono desconocidas. De apariencia espectacular, los fullerenos son moléculas de carbono de estructura tridimensional cerrada, con diferentes números de carbono, que va desde 18 hasta centenares e incluso millares. El carbono 60 (C60), tiene una extraordinaria estabilidad y una estructura perfectamente ordenada debido a sus 60 átomos de carbono, que le dan forma forma esférica, esférica, muy parecid parecidaa a un balón de fútbol fútbol microsc microscópi ópico co (algun (algunos os le llaman llaman “futbolenos”), con 12 pentágonos y 20 hexágonos unidos, en en cuyos vértices se sitúa cada àtomo. El C60 es el que mas atrae la atención de los científicos, aunque existe el carbono 70 (C70) que tiene forma parecida a un balón de rugby. 90 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

Esta Esta nu nuev evaa fami famililiaa de mo molé lécu cula lass reci recibe be su no nomb mbre re en ho hono norr al arqu arquititec ecto to estadunidence R. Buckminter Fuller, quien construyo domos geodésicos de estructura similar a los fulleros o futbolenos. Esta Estass mo molé lécu culas las pod podrí rían an ser el orig origen en de un unaa nu nuev evaa ga gama ma de ma mate teririal ales es y compuestos orgánicos, cuyas aplicaciones tendrían un impacto similar al que obtuvo en el siglo pasado el benceno (C6H6), base de materiales indispensables en la vida de la sociedad actual. Definición

Los hidrocarburos cíclicos son sustancias de cadena cerrada, su formula general es CnH2n y existen dos tipos: Homogéneos y heterogéneos y ambos pueden ser aliciclicos o aromáticos. Homogéneos

a) aliciclicos: aliciclicos: compuestos compuestos con propiedades propiedades de cadena abiert abiertaa b) Aromaticos: Aromaticos: Compuestos Compuestos derivados derivados den bbenceno. enceno. NOMENCLATURA

Los Hidrocarburos Homogéneos cíclicos se nombran igual que los hidrocarburos (alcanos, alquenos o alquinos) del mismo numero de átomos de carbono, pero anteponiendo el prefijo “ciclo” CH2 / \ CH2 ─ CH2

Ciclopropano

CH2 ─ CH2 │ │ CH2 ─ CH2

Ciclobutano

CH2 / \ CH2 CH2 │ │

Ciclopentano


CH2 ─ CH2 CH2 ─ CH2 CH2

CH2

Ciclohexano

CH2 ─ CH2 CH3 │ CH / \ CH3 CH2 C │ CH3 CH2 ─ CH2

CH3 │

CH3 CH3

1,2,2-trimetil-ciclopentano


1.- Nombra las siguientes formulas: a)

____________________________ CH3 │

b)

c)

CH3 CH2 ─ CH3

CH3

CH3

CH3

CH2 ─ CH3

_____________________________

____________________________

2.- Formula las siguientes sustancias a) Cicloheptano

________________________________ 92


b) 3-etil-1-metil-5-propil-ciclopentano 3-etil-1-metil-5-propil-ciclopentano

_________________________________

c) 1, 1, 2-trimetil, 4-propil-ciclohexano

______________________________

d) Ciclopropano

_____________________________

e) 1-etil-1-metil-ciclobutano

______________________________

Hidrocarburos Homogéneos derivados del Benceno

Se les conoce como aromático. aromático. Su formula formula molecular es C6H6 y se representan de la siguiente forma: Varios Varios hidroc hidrocarb arburo uross cíclic cíclicos os insatu insaturad rados, os, se enc encuent uentran ran en algunos algunos aceites aceites naturales aromáticos y se destilan de los materiales vegetales. Esos hidrocarburos se llaman terpenos e incluyen al pineno (en la trementina) y el limoneno (en los aceites del limón y naranja). Contienen un anillo cerrado de átomos de carbono Otro ejemplo puede ser el para-diclorobenceno, que se usa en los inodoros de nuestros baños para “matar los malos olores”. Pueden ser líquidos o solidos, son insolubles en agua pero solubles en la mayor parte de los disolventes orgánicos y presentan un olor agradable y característico. Por la estabilidad del anillo, difícilmente presentan reacciones de adición. Sus reacciones más importantes son las de sustitución. NOMENCLATURA

Se no nomb mbra rann en la nom nomenc encla latu tura ra IUPA IUPAC, C, como como der deriv ivado adoss mo monos nosust ustititui uido dos, s, derivados disustituidos y derivados polisustituidos. Derivados Monosustituidos En estos se antepone el nombre del sustituyente a la palabra benceno. Ejemplo. CH3 │

CH2 ─ CH3 │

Cl │

OH │ 93


Metilbenceno tolueno NO2 │

ò etilbenceno

Clorobenceno NH2 │

Nitrobenceno

Aminobenceno o anilina

Hidroxibenceno ò fenol CH3 ─ CH2 ─ CH3 │

isopropilbenceno

La IUPAC acepta nombres triviales de algunos compuestos aromàticos como: CHO │

Benzaldehido

COOH │

Àcido Benzoico

Derivados Disustituidos

Cuando hay dos sustituyentes unidos al núcleo bencénico podemos nombrarlos de dos formas después de enumerar los carbonos del anillo del 1 al 16. 1) señalar con un número la posisicòn que ocupa cada sustituyente del ainillo. 2) Indicar la posición con los prefijos orto, meta o para dependiendo de los sustitu sustituyent yentes es que encu encuent entren ren en átomos átomos de carbon carbonoo ady adyacen acentes tes (1,2), (1,2), alternados (1,3) o diametralmente opuestos (1,4) ─

orto – (o)

meta – (m)

para – (p)

Si el compuesto se nombra como derivado del benceno, los sustituyentes se citan en orden alfabético, considerándose el grupo al que corresponde la prioridad alfabética insertado en el carbono 1. Si se encuentra unido al anillo del alcohol, aldehído, amina u otro grupo funcional, este este gru grupo po tiene prefere preferenci nciaa en la nom nomencl enclatu atura ra y en la num numera eració ción. n. Esta forma forma de nomenclatura nomenclatura solo se aplica cuando el segundo sustituyente sustituyente es distinto distinto al ya presente, el compuesto debe nombrarse como derivado del benceno. 94 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

CH3 │

CH3

CH3 │

NO2

2-nitrotolueno o-nitrotolueno CH2 ─ CH3 │ CH2 ─ CH3 1,3-dietilbenceno m- dietilbenceno CH3 │ │ CH3 1,4-dimetilbenceno p-dimetilbenceno

3-nitrotolueno m-nitrotolueno

NO2

CH3

1,3-dimetilbenceno m-dimetilbenceno

CH3

│ NO2 4-nitrotolueno p-nitrotolueno CHO │ Cl 3-clorobenzaldehido m-clorobenzaldehido

CH2 ─ CH3 │ CH2 ─ CH2 ─CH3 1-etil-3-propilbenceno m-etilpropilbenceno

Derivados polisustituidos

Se numeran las posiciones del anillo del 1 al 6, procurando que los sustituyentes queden en los átomos de carbono de cifras inferiores. Sin embargo, si se encuentran unido al anillo un grupo metilo, oxhidrilo, amino, carbonilo o carboxilo, dicho grupo tiene preferencia en la numeración, y en este caso el nombre del compuesto se deriva del nombre común del producto monosustituido. Los sustituyentes se nombran en orden alfabetico, como prefijos del nombre.


CH3

│ I

Cl

Cl

Cl

3-coloro-4-yodotolueno CH3 NO2 NO2 │ NO2 2,4,6-trinitrotolueno CH3

NO2

Cl

1,2,3-triclorobenceno COOH

NO2

NO2

Acido-3,5-dinitrobenzoico CH3 CH3 CH3

Br

2-bromo-5-nitrotolueno

│ CH3 1,2,4,6-tetrametilbenceno


Escribe la formula de los siguientes compuestos: a) 1,2-dibromobenceno

b) o-diclorobenceno

c) p-dinitrobenceno

d) m-nitroanilina


e) p-nitrotolueno

f) o-bromofenol

g) tolueno

h ) f eno l

i) anilina

j) benzaldehido

k) acido benzoico

l) p-dimetilbenceno

3.2.1 HALUROS O DERIVADOS HALOGENADOS

Dentro de los compuestos halogenados, se encuentran los clorofluorocarbonos, que son son mo molé lécu cula lass pe pequ queñ eñas as ga gase seos osas as qu quee cont contie iene nenn carb carbon ono, o, fluo fluorr y clor cloro; o; fuer fueron on desarrollados a principios de la década de 1930 por químicos que buscaban un nuevo refrigerante para sustituir el amoniaco y el dioxido de azufre, tóxicos que entonces se usaban. Los clorofluorocarburos (CFC), fueron utilizados ampliamente como refrigerantes para congeladores, refrigeradores y unidades de aire acondicionado, como disolventes en latas de aerosoles aerosoles para suministrar suministrar muchos productos de consumo, consumo, como desodorantes, desodorantes, fijadores de cabello, inhalantes en dosis medidas y limpiadores de ventanas, dos ejemplos de estos compuestos son el freòn 11 (CCl3F) y el freòn 12 (CCl2F2) Debido a sus estabilidad, los CFC no se biodegradan ni se destruyen químicamente con facilidad después de su uso en la superficie de la tierra. Se difunden lentamente hacia la atmósfera.


A la mitad de la estratosfera estratosfera,, a unos 13 o 48 km arriba de la superficie superficie del planeta, hay una capa de ozono (O3), que es una forma de oxigeno elemental, y tiene un espesor de aproximadamente 32 km. Este ozono absorbe ciertos niveles de radiación ultravioleta, y al hacerlo, protege a la tierra de los efectos nocivos de los rayos ultravioleta. Conforme absorbe abso rbe la luz UV, el ozono se conviert conviertee en oxigen oxigenoo molecular molecular (O2) y en átomos de oxigeno libre. La recombinación de estos y otros átomos de oxigeno que se forman de manera natural genera el ozono. O3 → O2 + O La luz ultravioleta también provoca que los CFC se separan, produciéndose átomos de cloro, es decir, radicales libres de cloro. En la estratosfera, estos átomos de cloro reaccionan con el ozono para formar monóxido de cloro y oxigeno molecular, provocando la destrucci destrucción ón de una una molécula molécula de ozon ozono. o. Posterior Posteriormente mente el el monóxido monóxido de cloro cloro (Cl2O) reacciona con átomos de oxigeno de origen natural para regenerar el radical cloro original original y el oxigeno molecular, sin embargo este nuevo átomo de cloro puede atacar y destruir una molécula adicional de ozono. Se inicia entonces una reacción en cadena de radicales libres libres por cada cada molécula molécula de CFC que se separa, separa, y cada cadena cadena da por result resultado ado la destrucción de miles de moléculas de ozono. El agotamiento de la capa de ozono y el aumento por consiguiente de la radiación ultravioleta que alcanza la superficie de la tierra son asuntos serios. Un agotamiento de poca magnitud del ozono, puede causar incrementos significativos de quemaduras de la piel por la luz solar, cáncer cutáneo y afecciones oculares. Esto tan bien afecta la vida veget vegetal al y acuát acuátic ica, a, po porr ejem ejempl plo, o, algu alguno noss ha hallllaz azgo goss reci recient entes es repor reporta tann que cier cierta tass poblaciones de ranas van en descenso a causa de los efectos mortales de la radiación sobre los huevos, los cuales flotan cerca de la superficie sup erficie de las masas de agua. El papel de los CFC en el agotamiento de la capa de ozono se conoce desde 1970, y las mediciones científicas desde aviones y satélites confirman la acumulación de estos en la estratosfera y las perdidas de ozono a lo largo de un año. En la segunda mitad de la década de 1980 se descubrió que unos agotamientos graves del ozono localizados en la Antàrtida, Antàrtida, prácticamente prácticamente formaban agujeros regionales regionales en el escudo del ozono. Estudios Estudios recientes en el ártico demostraron un agotamiento del ozono, lo que ha suscitado temores de agujeros agujeros sobre ambos ambos polos y riesgos crecientes crecientes de agotamient agotamientoo del ozono sobre áreas pobladas. En 1987, 24 países firmaron firmaron el protocolo de Montreal, Montreal, cuyo prepósito prepósito es limitar limitar la producción y uso de CFC con el establecimiento final de una prohibición mundial. Ciertos países y algunas industrias han descontinuado la producción y uso de compuestos que agotan el ozono como el bromuro bromuro de metilo (fumigante (fumigante-agrí -agrícola) cola) y los halones (se usan contra incendios), ya que se ha comprobado que los CFC que ya se han emitido a la atmósfera les permitirá resistir y causar daño por muchos años más. No se sabe con certeza cuanto tardara el medio ambiente en recuperarse del daño que ya se le ha causado. 98 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

Definición

Cuando en un hidrocarburo se sustituyen uno o varios hidrógenos por cualquiera de los cuatro halógenos; F, Cl, Br, I, se obtienen sustancias que se llaman haluros o halogenuros de alquilo (fluoruros, (fluoruros, cloruros, bromuros y yoduros). yoduros). Las sustitución de un solo átomo de hidrogeno en un hidrocarburo por un átomo de halógeno, forma los compuestos monohalogenados; la sustitución de dos, da origen a los compuestos dihalogenados y la sustitución de tres átomos de hidrogeno por tres átomos de halógeno, forman los compuestos trihalogenados. La formula general para los derivados monohalogenados es: R-X, donde R es un radical alquilo y X representa el halógeno. El fluorometano, el clorometano, el bromoetano, el fluorometano, el cloroetano, son gases a temperatura ambiente; el resto de los derivados monohalogenados son líquidos ò sólidos. Todos los derivados halogenados son insolubles en agua.

NOMENCLATURA

Segú Segúnn la IUPA IUPAC, C, se les les no nomb mbra ra como como de deririva vado doss de los los hidr hidroc ocar arbu buro ross con con sustitución de uno o más hidrógenos por halógenos y se indica pro medio de prefijos la posición, posición, el número y la naturaleza naturaleza de los átomos del halógeno, los cuales se nombrarán nombrarán en el siguiente orden del grupo F, Cl, Br, I. La numeración de los carbonos comienza por el extremo más próximo al halógeno. En la nomenclatura tradicional o común se nombran nombran sales con la terminación uro al nombrar el halógeno, la preposición de, y la terminación ilo para el hidrocarbur hidrocarburoo del cual procede.

ejemplo

IUPAC

Tradiconal o comùn

CH─3 Cl

Clorometano

Cloruro de metilo

CH3 ─ CH2─ Br

1-bromoetano

Bromuro de etilo

CH3 ─ CH ─ CH ─ CH3 │ Cl CH3 ─ C ═ C ─ CH3 │ │ Br Br Cl Cl

2-cloropropano

Cloruro de isopropilo

2,3-dibromo-2-buteno


│ │ CH3 ─ C ─ C ─ C ─ CH3 │ │ Cl Cl CH3 ─ CH2 ─ C ═ CH3 │ Cl CH3 ─ CH─ 2 Cl

2,2,3,3-tetraclorobutano

2-cloro-1-buteno Cloroetano

Cloruro de etilo

CHCl3

Triclorometano

Cloroformo

CCl4

Tetraclorometano

Tetracloruro de carbono

CHI3

Triyodometano

Yodoformo


Escribe la formula o el nombre de los siguientes compuestos: a) Clorometano ______________________________________________ b) Bromuro de isopropilo __________________________________ _____________________________________________ ___________ c) 2-cloro-3-penteno

______________________________________________

d) 2-cloro-3-metilbutano ______________________________________________ e) 1,2,4,4-tetrabromopentano __________________________________________ f) Yodopropano

______________________________________________

g) 2-bromo-1,3-butadieno _____________________________________________ 3.2.2 ALCOHOLES

Los tres alcoholes que encontramos con mayor frecuencia en la vida diaria son el metanol metanol (alcohol metílico), metílico), etanol etanol (alcohol etílico etílico y el 2- propanol (alcohol (alcohol isopropilico) isopropilico).. Todos ellos son precursores de otras sustancias químicas, tienen usos variados y se producen en grandes cantidades. El alcohol metilico o metanol (CH3 – OH), se llama también alcohol de Madera. En griego griego methe significo significo vino y xilo quiere decir madera, es decir, “vino de madera”, madera”, que se 100 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

producía hasta principios del siglo veinte, de la destilación destructiva de madera en ausencia de aire para impedir la ignición. Todos los alcoholes son depresores del sistema nervioso. Afectan la transmisión de señales nerviosas y conducen en ultimo termino a un bloquea de la respiración. Esto por si mismo, es parte de su toxicidad. El metanol se oxida fácilmente a metanal (Formaldehído) y luego a àcido metanòico (acido (acido formico), formico), produciendo produciendo un trastorno trastorno llamado acidosis acidosis metabólica. metabólica. Los productos productos de oxidación oxidación también también atacan el nervio óptico, óptico, lo que produce a la ceguera, ceguera, e incluso puede provocar la muerte. El etilenglicol, un anticongelante, se convierte en acido atanodioico, el cual forma “cálculos” (piedras) (piedras) insolubles, insolubles, son los iones de calcio en circulación. circulación. El acido etanodioico (acido oxálico) se encuentra en la espinaca, la cual a pesar de tener un alto contenido contenido de vitaminas vitaminas y minerales, minerales, puede convertirse convertirse en un problema si se consume en exceso. ¿Por qué podemos entonces consumir cantidades limitadas de etanol? El atanol es un depresor respiratorio tan potente como cualquier alcohol. Han ocur ocurrirido do mu much chas as mu muer erte tess po porr be beber ber rápi rápida dame ment ntee grand grandes es cant cantida idades des.. Cuan Cuando do se consume en cantidades moderadas, el etanol se convierte en etanal (acetaldehído) y luego en ácido etanòico (àcido acético) el ácido etanòico puede entrar en el ciclo de krebs y actuar como fuente de combustible para el cuerpo, si no se necesita, se puede convertir en grasa. Sin embargo se dice que su contenido calórico es (vacío), porque no contiene vitaminas, vitaminas, minerales, minerales, proteínas, proteínas, carbohidratos, carbohidratos, ni lípidos. Un alcohólico puede consumir hasta el 75 % de sus necesidades calóricas diarias tan solo a través del etanol. Lo que deja al organismo deficiente en nutrimentos indispensables. El estado de ebriedad es el factor principal en mas de la mitad de los accidentes de transito mortales y el alcoholismo cuesta a países como los estados unidos miles de mill millone oness de dó dólar lares es an anual uales es en produ product ctiv ivida idadd pe perd rdid ida. a. Los alco alcohó hólilico coss tien tienen en un unaa expectativa de vida baja (de 10 a 15 años menos) debido a la degeneración de hígado y a facciones cardiovasculares. En especial si fuman. Debido a que el etanol es un disolvente orgáni org ánico co exc excele elente nte,, cruza cruza con facili facilidad dad la bar barrer reraa hem hemato atoenc encefà efàlic licaa y la membra membrana na placentaria, por lo cual pone en peligro a los fetos de mujeres embarazadas. e mbarazadas. Los síntomas del síndrome del alcohol fetal (SAF) incluyen rasgos faciales aplanados, tamaño cerebral inferior al normal, incapacidad para aprender y desarrollo físico retardado. El alcohol isopropìlico, es el alcohol común para fricciones que se venden en las farmacias. Es un antiséptico aun más eficaz que el alcohol etílico.

Definiciones.

La estructura de los alcoholes es similar a la de los hidrocarburos, en los que se sustituyo un o más átomos de hidrogeno por grupos “hidroxilo” – OH, por esto se les considera considera derivados derivados de un hidrocarbur hidrocarburo, o, por sustitución sustitución de un átomo de hidrogeno por el grupo (- OH). Los alcoholes son compuestos muy polares debido a la presencia del grupo hidroxilo. La formula general es CnH2n + 2 O ó CnH2n + 1 OH.


Según la posición del carbono que contenga el grupo – OH, los alcoholes se denominan primarios, secundarios o terciarios. tipo Alcohol primario

Alcohol secundario

Alcohol terciario

estructura

ejemplos

H │ R ─ C ─ OH │ H R

│ R ─ C ─ OH │ H R

│ R ─ C ─ OH │ R

H │ CH3 ─ C ─ OH │ H

etanol

CH3 │ CH3 CH2 ─ C ─ OH │ H

2 - butanol

CH3 │ CH3 ─C─ OH 2-metil - 2 - propanol │ CH3

A temperatura temperatura ambiente ambiente hasta el carbono carbono 11 son líquidos; líquidos; los de 12 o mas átomos de Carbono so n sólidos. Los primeros son miscibles en agua en todas proporciones, los que siguen tiene una solubilidad limitada. Los alcoholes sólidos son insolubles en agua. Pueden comportar comportarse se como bases o ácidos débiles y experimentan experimentan reacciones reacciones de sustitución y son fácilmente oxidables. NOMENCLATURA

Se nombran como los hidrocarburos de los que proceden, pero con la terminación “ol”, e indicando con un numero (el mas bajo posible), la posición del grupo alcohólico. También se puede nombrar con la palabra alcohol seguida del nombre del grupo alquilico con la terminación ico. Si en la molécula hay más de un grupo – OH se utiliza la terminación “diol”, “triol”. Etc. Indicando con números las posiciones donde se encuentran esos grupos. Hay importantes poli alcoholes como la glicerina “propanotriol” la glucosa y otros hidratos de carbono. Ejemplos:


compuesto CH3 ─ OH CH3 ─ CH2

IUPAC Metanol ─ OH

E t an o l

CH3 ─ CH2 ─ CH2 ─ OH

1 - propanol

Tradicional o comun Alcohol metilico Alcohol etilico Alcohol propilico

CH3 ─ CH ─ CH3 │ OH CH3 ─ (CH2 )3 ─ OH

2- propanol

Alcohol isopropilico

1 - butanol

Alcohol n - butilico

CH3 ─ (CH2 )2 ─ CH ─ CH ─ OH │ CH2 ─ CH3 OH ─ CH2 ─ CH2 ─ OH

3- hexanol

CH2 ─ CH ─ CH2 │ │ │ OH OH OH

1,2,3 -propanotriol

1,2 - etanodiol

Etilen - glicol Glicerol o glicerina


1.- nombra las siguientes formulas a) CH3 ─ CH ─ CH ─ CH3 │ │ ______________________________________________ ___________________________________ ___________ OH OH b) CH3 ─ CH2 ─ CH2 ─ CH2 OH __________________________________________ c) CH3 ─ CH2 ─ CH2 ─ CH ─ CH 3 │ OH

______________________________________

d) CH3 ─ (CH2)4 ─ CH2 OH _____________________________________________ e) CH3 ─ CH ─ CH2 │ │ │ ___________________________________________________ OH OH OH f) CH2 ─ CH ─ CH ─ CH2 ─ CH ─ CH3 │ │ │ ______________________________ ______________________________________________ ________________ 103 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

OH

CH3

OH

g) CH3 ─ CH2 ─ OH ____________________________________________________

h) CH3 ─ (CH2)2 ─ CH2 OH _______________________________________________ i)

CH3 ─ OH ______ _____________ _______________ ________________ ________________ ________________ ________________ _____________ _____

j) CH2 ─ CH ─ CH ─ (CH2)2 ─ CH ─ CH3 │ │ ________________________________________________________ OH CH3 2.- escribe la formula de las siguientes sustancias a) 2,3 2,3 – buta butano nodi diol ol b) 2 – bu butan anool c) methanol d) 2, 3 – pentanodiol e) 3 – he hexano noll f) 2 – me metal – 1,4 1,4 – pentanediol g) alcoh ohol ol eti etilico h) alcoh alcohol ol isopr isopropi opililico co i) 3 – heptanol j) j) 2,3, 2,3,44 – octa octano notr trio ioll

__________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ _________________________________________________ _________________________________________________ ___ ________ ________ ____ ________ ________ ____ ________ ________ ____ ________ ________ ___ _ __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________

PRACTICA


“FERMENTACIÓN…. Y SE HIZO EL VINO” Reacción química. Fermentación Material y Sustancias

1 frasco de 250 ml con tapa 1 agitador de vidrio 5 gr de levadura 100 gr de uvas machacadas

Procedimiento

1.- En un frasco de 250 ml coloca las uvas machacadas y agrega 5 gr de levadura. 2.- Con el agitador mezcla bien y procura que la levadura se disuelva perfectamente. Tapa el frasco. Déjalo 24 horas en reposo. Después del tiempo estimado observa nuevamente. 3.- ¿Qué tipo de cambio se efectúa? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 4.- ¿Qué tipo de fenómeno químico se dio al mezclar las uvas con co n la levadura? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Explicación

La fermentación es un proceso de transformación química que sufren algunos alimentos y sustancias de origen orgánico debido a la acción catalítica de cantidades muy pequeñas de otras sustancias, conocidas como fermentos o enzimas, contenidas en microorganismos (hongos, bacterias y levaduras) o que son agregadas por los seres vivos. En este experimento las enzimas producidas por cierto tipo de levadura actúan sobre el extracto de uva produciendo una serie de reacciones complejas, pero finalmente se producen alcohol y CO2, con desprendimiento de energía, este tipo de fermentación es alcohólica y se caracteriza por ser anaerobia, porque no requiere de oxigeno. La fermentación alcohólica se utiliza en la producción de vinos, pulque, cerveza y alcohol etílico.


3.2.3 ALDEHÍDOS

La escritura, el habla, la música, el arte, los teléfonos, la radio, la televisión y las computadoras computadoras,, son medios de transmisión transmisión de información información y comunicación comunicación humana. Pero ¿cómo se comunican los organismos menos inteligentes? ¿Cómo forman las hormigas domésticas esos ejércitos para seguir el mismo camino hacia el alimento derramado? ¿Cómo saben las abejas como seguir a su reina, construir un panal, defender su comunidad y reproducirse? Estos tipos de comportamiento son provocados por sustancias químicas llamadas feromonas. Una feromona es una sustancia que cuando es secretada por un individuo de alguna especie, puede generar un cierto tipo de comportamiento o cambio fisiológico en otro otross indi indivi vidduo uos. s. La Lass fero ferom mon onas as se ha hann clas clasifific icaado de ac acue uerrdo co conn el tipo ipo de comp compor orta tami mien ento to qu quee prod produce ucen; n; exist existen en fero feromo mona nass de alar alarma ma,, de recl reclut utam amien iento to,, imprimadoras y sexuales, entre otras. Las feromonas de alarma advierten respecto a un peligro. La feromona de alarma de la abeja común (se encuentra en la glándula del aguijón) es acetato de isoamilo el cual tiene un olor característico a plátano. Varias especies de hormigas secretan aldehídos y cetonas sencillos, como el 2- hexanal. . Las feromonas de reclutamiento, agrupación o rastreo, orientan a otros miembros de la especie hacia una fuente de alimento. Las feromonas sexuales (llamadas (llamadas atractores atractores sexuales) atraen al sexo opuesto y fomentan el comportamiento sexual. Cantidades extremadamente pequeñas de estas feromonas pueden causar este tipo de respuestas. Por ejemplo, 0.01 g de periplanona B (alqueno-cetona), que es la feromona de la cucaracha americana, es suficiente para excitar a cien mil millones de cucarachas con un peso combinado de aproximadamente 10,000 toneladas. La garrapata hembra del África Oriental atrae a las garrapatas macho con fenol y pmetilfenol (compuesto aromático). La mosca doméstica común (Musca doméstica), utiliza un alqueno llamado "muscalu" como atractor sexual. Las feromonas sexuales pueden ser bastante útiles para el control de insectos. insectos. Se pueden usar como cebo en trampas para atraer un gran número de insectos, los cuales después se destruyen eficientemente con insecticidas químicos. Como alternativa, las feromonas rociadas en el aire pueden provocar tanta confusión en los insectos macho que les resulta imposible localizar hembras con las cuales aparearse. Se piensa que los mamíferos (incluso quizá los seres humanos), tambíén pueden comunicarse químicamente. Por ejemplo, el p-hidroxilbenzoato de metilo, que secreta la vagina de las perras en celo, excita sexualmente a los perros. El disulfuro de dimetilo (compuesto aromático) parece ser un atractor sexual para los hámster macho. Hay indicios de que las feromonas sexuales desempeñan un papel incluso en la comunicación entre los géneros masculino y femenino de las plantas durante la reproducción.


Las feromonas imprimadoras son utilizadas por los insectos sociales para regular su sistema de castas. Gran parte del poder regulador del que disfruta la abeja reina se atribuye al trans-9-oxo-2-decanoico (formado por una cetona, un alqueno y un ácido carboxílico). Si una reina muere o abandona la colmena, la ausencia de la feromona real causa que las abejas obreras produzcan una nueva reina. El ácido láctico que producen los seres humanos, atrae al mosquito exportador de la fiebre amarilla y el farneseno (alquenotetraeno) de la cáscara de manzana atrae a la polilla mimosa. Las sustancias químicas que le confieren a las flores sus aromas atraen a los insectos polinizadores. Para los insectos dichas sustancias indican una fuente de néctar. Definición

Los Aldehí Aldehídos dos y cetona cetonass se caract caracteri erizan zan estructura:

por tener tener el el grupo grupo carboni carbonilo lo en su

C=O En los aldehídos se localiza en un extremo de la cadena y en las cetonas en medio de la cadena. Son compuestos compuestos acíclicos acíclicos saturados saturados y corresponden corresponden a la fórmula general: general: CnH2n+O O La formula general de los aldehídos es H ─ CHO R ─ R ─ C ─ H O

La formula general de las cetonas es R ─ R ─ CO ─ CO ─ R R1

R ─ C ─ C ─ R 1

Aldehídos

Los aldehídos se pueden definir como les primeros primeros productos de la oxidación oxidación de los alcoholes primarios para formar ácidos carboxílicos. Las cetonas son el producto de la oxidación de alcoholes secundarios. Los aldehídos y cetonas hasta de 4 átomos de carbono son solubles en agua. Poseen Puntos de ebullición menores a la de los alcoholes. Presentan reacciones de adición. Nomenclatura de los Aldehídos


Se cuenta el número total de carbonos que contiene la cadena mas larga, incluyendo el del grupo carbonilo, y se nombra como si fuera alcano, sustituyendo la terminación ano por al.

Ejemplos: Compuesto

IUPAC

Tradicional o Común

H CHO ICH3 CHO CH3 CH2 CI-!O CH3 (CH2)6 CHO

metanal etanal propanal octanal

Formaldehído o formol acetaldehído propionaldehido caprilaldehído

Retroalimetaciòn tematica

1.-Nombra las siguientes fórmulas: a) CH3 ─CH2 ─CH2 ─CHO b) H─CHO c) CH3 ─CH ─CHO │ CH3 d)

CH3 │ CH3 ─ CH2 ─C ─CHO │ CH3

e)

CH3 ─ (CH2)5 ─CHO

f)

CH3 │ CH3 ─CH2 ─CH ─CH ─ CHO │ CH3

g)

CH3 ─ (CH2)7 ─CHO

___________________________ ___________________________

___________________________

___________________________ ___________________________

___________________________ ___________________________ 108


h)

CH3 ─ CHO

i)

CH3 ─CH ─CH2 ─CHO │ CH3

k)

CH3 ─CH2 ─CHO

___________________________

___________________________ ___________________________

2.- Escribe las fórmulas de las siguientes sustancias: a) 2-metil ventanal

____________________________

b) metanal

____________________________

c) propanal

____________________________

d) 2-etilhexanal

____________________________

e) he hexanal

____________________________

f) 2,2-dimetilpentanal

____________________________

g) butanal

____________________________

h) heptanal

____________________________

i) 22-metiloctanal

____________________________

j) octanal

____________________________ 109


3.2.4 CETONAS Nomenclatura de Cetonas

1. Se cuenta el número total de carbonos, incluyendo el del grupo carbonilo cetó cetóní níco co CO y e no nomb mbra ra reempl reemplaza azand ndoo la termi termina naci ción ón o por la termi terminaci nación ón ona características de las cetonas. 2. En el caso de que las cetonas tengan 4 o más átomos de carbono, a dicho nombre nom bre se le añade la posició posiciónn donde se encuentr encuentraa el gru grupo po carbonil carboniloo con el número más bajo posible. Ejemplo: Compuesto

IUPAC

CH3 ─CO ─ CH3

propanona

CH3 ─CO ─ CH2 ─ CH3

2-butanona

CH3 ─ CO ─CH2 ─CH2 ─CH3

2-pentanona

dimetilcetona (acetona) etilmetilcetona metilpropilcetona

ciclohexanona

=O


1. Nombra las siguientes fórmulas: a) CH3 ─CH2 ─CO ─CH2 ─CH3

____________________________

b) CH3 ─CH2 ─CO ─CH ─CH3 │ CH3

___________________________

c) CH3 ─CH2 ─CH ─CO ─CH3 │ CH2 ─CH3

_____________________________


d) CH3 ─CO ─ CH2

─CH3

_____________________________

e) CH3 ─CO ─CH ─CH3 │ CH3

_____________________________

f) CH3 ─CO ─CH3

_____________________________

g) CH3 ─CH ─CO ─CH ─CH3 │ │ CH3 CH3 h) CH3 ─CH2 ─CO─(CH2)4 ─CH3 i)

j)

CH2 ─CO ─CH ─CH3 │ CH3

_____________________________ _____________________________

_____________________________

CH3 ─ (CH2)6 ─CH2 ─CO ─CH3

_____________________________

2,-Escribe la formula de las siguientes sustancias: a) Dietilcetona

________________________________________

b) 2-metil-3-octanona

________________________________________

c) 3-heptanona

________________________________________

d) 4,4-dietil4,4-dietil-3-oct 3-octanona anona

_____________ _____________________ ________________ _______________ ___________ ____

e) propanona

________________________________________

f) 3-etil-2-pentanona

________________________________________


g) 2-pentanona

________________________________________

h) 4-metil-2-pentanona

_________________________________________

i) 2-octanona

________________________________________

j) 5-metil-25-metil-2-decanon decanonaa

_______ ______________ _______________ _______________ ______________ ___________ ____

3.2.5 ÁCIDOS CARBOXÍLICOS

Los ácidos carboxílicos y las sales de estos se emplean en una amplia variedad de alim alimen enttos proc proces esad ados os co como mo co cons nser erva vaddores ores de los los mismo ismos, s, pu pues es retar etarda dann la descomposición de los alimentos inhibiendo o impidiendo el crecimiento de bacterias, hongos y otros microorganismos. Dentro de las sales de los ácidos carboxílicos se puede reconocer el propionato de calcio, que se agrega al pan para impedir el enmohecimiento; el benzoato de sodio que es un aditivo común en jugos cítricos y bebidas embotelladas que no se refrigeren; refrigeren; y el glutamato glutamato monosódico, que también se emplea para mejorar el sabor. Ya que las sales de los ácidos carboxílicos carboxílicos impiden él crecimiento crecimiento de bacterias bacterias en los alimentos, no es sorprendente encontrar algunas otras aplicaciones relacionadas. Los undecilatos de calcio y zinc, por ejemplo, son componentes de ciertos talcos para pies y para bebes, donde retardan el crecimiento de bacterias y hongos. Los jabones son sales sódicas de ácidos grasos de cadenas larga, derivados de grasas y aceites. Definición

Los ácidos carboxílicos se caracterizan por tener el grupo "carboxilo" -COOH en el extremo de la cadena. Su fórmula general es: CnH2n02. Los ácidos son compuestos que se producen por oxidación de los aldehídos. Al igual que los aldehídos y cetonas, los ácidos carboxílicos de bajo peso molecular son muy polares y, por tanto, muy solubles en agua. Los de bajo peso molecular son líquidos líquidos y los superiores superiores son sólidos. sólidos. Los tres primeros primeros términos son solubles en agua. A partir de 8 carbonos o más el ácido carboxílico es insoluble en agua. Poseen las mismas propiedades propiedades que los ácidos en gener general, al, es decir, decir, tiñen de rojo el papel tornasol, dan reacciones de neutralización con las bases, atacan a los metales desprendiendo hidrógeno, etc. Químicamente actúan como ácidos débiles y experimentan reacciones de sustitución, de las que resultan sales, ésteres, amidas, etc. 112 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

Nomenclatura de Acidos carboxílicos

1. Se cuenta el número total de átomos de carbono, incluyendo el del grupo carboxilo. 2. Se nombran anteponiendo la palabra "ácido" al nombre del hidrocarburo del que proceden y con la terminación "-ico". 3. Los ácidos orgánicos también tienen nombres triviales, ya que se conocen desde hace mucho tiempo, pero solo se recomienda nombrarlos de esa forma para los ácidos más comunes. A con contitinua nuaci ción ón se mue muest stra rann algu alguno noss ejem ejempl plos, os, siend siendoo el prim primer er no nomb mbre re qu quee aparece en el cuadro, el que se sugiere manejar.

Compuesto

IUPAC

Trivial o común

H COOH CH3 ─COOH

ácido metanoico ácido Etanoico

CH3 ─CH2─ COOH

ácido propanoico

CH3 ─ (CH2)2 COOH

ácido butanoico

ácido fórmico ácido acético (vinagre ) ácido propiónico ácido butírico

CH3 (CH2)3 ─COOH

ácido pentanoico

ácido pentírico

CH3 ─ (CH2)4 ─COOH

ácido hexanoico

ácido hexírico

CH3 ─ ─ (CH2)5─COOH

ácido heptanoico

ácido enántico

metano carboxílico etano carboxílico propano carboxílico butano carboxílico pentano carboxílico hexano carboxílico


1. Escribe la fórmula de los siguientes ácidos carboxílicos: a) Ácido Butanoico

______________________________________ __________________________________ ____

b) Ác Ácido Pr Propanoico

_______________________________________ 113


c) Ácido Hexadec ecaanoico

______ ________ ____ ________ ________ ____ ____ ______ _______ ______ ____ __

d) Ácido Decanoico

_______________________________________

e) Ácido Hexanoico

_______________________________________

f) Ácido Metanoico

_______________________________________

g) Ác Ácido Pe Pentanoico

_______________________________________

h) Acido Etanoico

______________________________________

2. Nombra las siguientes fórmulas: a) CH3 ─CH2 ─CH2 ─COOH

________________________________

b) CH3 ─COOH

________________________________

c) CH3 ─CH2 ─COOH

________________________________

d) CH3 ─ (CH2)3 ─COOH

________________________________

e) H ─ COOH

________________________________

f) CH3 ─ (CH2)12 ─COOH

________________________________

g) CH3 ─ (CH2)5 ─COOH

________________________________

h) CH3 ─ (CH2)7 ─COOH

________________________________

i) CH3 ─ (CH2)16 ─COOH

________________________________

j) CH3 ─ (CH2)1O ─COOH

________________________________

3. Investiga las propiedades y los usos del ácido etanoico y del ácido metanoico


4.- Contesta correctamente lo que se te pide.

1) El grupo funcional COOH se denomina:

a) Carbonilo.

b) Aldehído. c) Carboxilo. d) Ninguno de ellos.

2) Escribe la fórmula estructural de los siguientes compuestos:

a) ácido propanoico b) ácido butanoico. b) ácido ácido 2-etil2-etil-hexa hexanoi noico. co.

d) 3-butenoico

3) Escribe dentro del paréntesis la letra que relacione correctamente el nombre con la estructura semidesarrollada de los siguientes ácidos carboxílicos

a) ácido propanoico

H─ COOH

( )

b) ácido decanoico

CH3 ─COOH

( )

e) ácido hexadecanoico CH3 ─CH2 ─CH2 ─COOH

( ) 115


d) ácido etanoico


( )

e) ácido butanoico


( )

f)

CH3 ─CH2 ─CH2 ─CH2 ─COOH

( )

g) ácido hexanoico

CH3 ─CH2 ─COOH

( )

h) ácido pentanoico

CH3 (─CH2)8 ─COOH

( )

ácido metanoico

3.2. 6 ÉTERES

Los éteres son compuestos orgánicos que tienen Como fórmula general CnH2n+2O y su estructura se expresa por R-O-R'. Se consideran el producto de la deshidratación de dos moléculas de alcohol, por lo que pueden clasificarse como derivados de los alcoholes, o bien pueden formarse por la sustitución de los hidrógenos del agua por dos radicales alquilo, los cuales pueden ser (éteres simples) o diferentes (éteres mixtos) Los primeros 2 éteres son gaseosos a temperatura ambiente, los demás son sólidos o líquidos. Son incoloros, más ligeros que el agua y de olor agradable; son poco solubles en agua y excelentes disolventes. Los más sencillos son muy volátiles e inflamables. Los éteres son muy poco reactivos a excepción de los epóxidos, por lo que se utilizan como disolventes. Son compuestos que resultan de la unión de dos radicales alquílicos o aromáticos a través de un puente de oxígeno R -0- R NOMENCLATURA

Se tienen varias formas para nombrar a los éteres: 1. De acuerdo con la IUPAC, se nombran los radicales ligados al oxígeno, unidos con la palabra oxi, nombrando primero al radical más simple. metoxietano CH3 - O - CH 2 - CH3 metoxipropano CH3 - O - CH2 - CH2 - CH3 2. Considerándolos como óxidos de los radicales unidos al oxígeno, cuando estos son iguales. óxido de metilo CH3 -O -GH3 óxido de etilo CH3 - CH2 – O - CH2 - CH3 3. Se nombran los grupos alquilo unidos al oxígeno, seguido por la palabra éter.. 116 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

metiletileter CH3 - O - CH2 - CH3 dimetileter CH3 - O - CH3

Ejemplo:

Compuesto CH3 ─ O ─CH3 CH3 ─CH2 ─O ─ CH2 ─CH3 CH3 ─ O ─ CH ─ CH3 │ CH3 CH3 ─ O ─CH2 ─CH3 CH3 ─CH ─O ─CH2 ─CH ─ CH3 │ │ CH3 CH3

Nombres IUPAC dimetiléter Metoxi-metano Oxido de de me metilo dietileter Etoxi-etano Oxido de etilo metilisopropileter metoxiisopropilo metiletileter isop isopro ropi pililiso sobu buttilet ileter er

metoxietano isop isopro ropo poxxiiso iisobbutil utiloo


1. Formula las siguientes sustancias: a) dietiléter

_____________________________________________ ___________________________________ __________

b) etilisopropiléter.

_____________________________________________ __________________________________ ___________

e) isopropilmetileter

_____________________________________________ __________________________________ ___________

d) metoximetano

_____________________________________________ ______________________________________ _______

e) dietileter

_____________________________________________ _________________________________ ____________

2. Nombra las siguientes fórmulas. a) CH3 ─ CH ─O ─CH2 ─CH3 │ CH3 _____________________________________________ 117 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

b) CH3 ─ O ─CH2 ─CH3 _____________________________________________ c) CH3 ─ ─ O─CH ─ CH3 │ CH3 _____________________________________________ d) CH3 ─O ─CH2 ─ (CH2)3 ─CH3 _____________________________________________ e) CH3 ─ CH2 ─ CH2 ─O ─ CH2 ─CH3 _____________________________________________

3.- Investiga los usos del etoxietano y del dimetil éter Contesta correctamente lo que se te pide

1) ¿Cuál es el grupo funcional de un éter? _________________________________ 2) Un éter es el producto de la deshidratación de

a) Dos ácidos.

b) Dos alcoholes. e) Un ácido y un alcohol. d) Dos cetonas.

3) Escribe las fórmulas de los siguientes compuestos:

a) etoxipropano

_____________________________________________

b) óxido de metilo

_____________________________________________

c) dietiléter d) metoxibutano.

_____________________________________________ _____________________________________________


4) ¿Cuál de los siguientes elementos es un éter?___________________

a)

b)

O ││ R─ C ─N(CH3)2 │ H

H O H │ ││ │ R ─ C ─C ─O ─C ─ R │ │ H H

C) H H │ │ R─C ─O ─ C ─R │ │ H H

3.2.7. ÉSTERES Y SALES ORGÁNICAS

Much Muchos os éste éstere ress tien tienen en un olor olor cara caract cter erís ístitico co,, lo qu quee ha hace ce qu quee se util utilic icen en ampliamente como saborizantes y fragancias artificiales. Por ejemplo: El metil butanoato: olor a piña El metil salicilato (aceite de siempre verde): olor de las pomadas GermoleneTM y RalgexTM El etil metanoato: olor a frambuesa El pentil etanoato: olor a plátano El etil pentanoato: olor a manzana El pentil butanoato: olor a pera o a durazno El octil etanoato: olor a naranja. Si deshidratamos un alcohol y un ácido, obtenemos sustancias llamadas ésteres. Su grupo funcional es - COO Son líquidos, y los primeros términos poseen olor a frutas y a flores. Numerosos ésteres se emplean para elaborar perfumes; son solventes de numerosos compuestos orgánicos y son muy reactivos. Nomenclatura de ésteres

1. Se cuenta el número de carbonos incluyendo el carbono del grupo funcional COO- y se nombra con la terminación ato 2. Enseguida se escribe la palabra de y al final el nombre del radical con la terminación ilo.


3. En el caso de las sales orgánicas al final se escribe el nombre del metal.

Ejemplo:

Compuesto

Nombre IUPAC

H ─ COO ─CH3

Metanoato de metilo

CH3 ─ COO ─ COO ─ CH2 ─CH3

etanoato de etilo o acetato de etilo

(CH3 ─ COO)2 ─Pb

acetato ó etanoato de plomo II

CH3 ─COO ─ Na

acetato ó etanoato de sodio

CH3 ─CH2 ─ COO─ ─ COO─ K

propanoatode potasio


1.-Nombra las siguientes fórmulas: a) CH3 ─ COO ─ CH3 b) CH3

__________________________

─ (CH2)14 ─ COO ─ CH3

c) CH3 ─ CH

─ COO

__________________________

─ CH3

CH3

__________________________

d) CH3 ─ CH2 ─ COO ─ CH ─ CH3 120 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

CH3

_________________________

e) CH3 ─ (CH2)12 ─ COO ─ Ca

_________________________

f) CH3 ─ CH2 ─ CH2 ─ COO ─ CH3

_________________________

g) CH3 ─ CH ─ CH2 ─COO ─ CH3 CH3

h) CH3 ─ CH2 ─ COO ─ COO ─ K

i) CH3 ─ (CH2)16 ─ COO ─ CH3

j) CH3 ─ COO ─ Ca

_________________________

________________________

_________________________

_________________________

2.- Formula las siguientes sustancias: a) Etanoato de metilo

____________________________________

b) Propanoato de etilo

____________________________________

c) Metanoato de metilo

___________________________________ _________________________________ __

d) Etanoato de etilo (acetato)

____________________________________

e) Butanoato de sodio

____________________________________

f) Propanoato de potasio

____________________________________ ___________________________________ _

g) Hexadecanoato de sodio

____________________________________ ___________________________________ _ 121


h) Propanoato de metilo

____________________________________ __________________________________ __

i) Butanoato de calcio

____________________________________ ___________________________________ _

j) Pentanoato de metilo

____________________________________ ___________________________________ _

3.- Investiga los usos de los ésteres y donde se encuentran.

Curiosidades de los Ésteres

Los ésteres tienen aroma de frutas y flores, por los que se les emplean para elaborar perfumes, así como aromatizantes para los alimentos (olor y sabor a piña, plátano, naranja, etc.). A partir del octadecanoato de etilo en presencia de KOH ó NaOH se produce una sal orgánica (octadecanoato de potasio o sodio) mejor conocido como JABÓN.


La preparación de jabón es una de las más antiguas reacciones químicas de las que se tiene noticias; probablemente la segunda, después de la fermentación del mosto para obtener vino. Fue conocido por los griegos y romanos, ya que se han encontrado restos de una fábrica de jabón entre las ruinas de Pompeya, quienes seguramente s eguramente lo usaron como cosmético.

Durante siglos, la elaboración de jabón fue una tarea principalmente casera en la quee se em qu empl plea eaban ban como como ma mate teririas as prim primas as cen ceniza izass veget vegetal ales es y grasa grasass anima animales les o vegetales. El proceso industrial difiere un poco del casero: las cenizas se sustituyen por hidróxido de sodio o potasio. La combinación de uno u otro hidróxido puede ser con diferentes grasas C0mo cebo, aceite de oliva, de palma, de coco, etc. Producen diferentes tipos dejabones, según el uso al que se destinan. 3.2.8 AMINAS

Todos valoramos el aerosol que alivia el dolor de una fuerte quemadura de solo la inyección que adormece la boca para un trabajo dental. Estos son anestésicos locales, es decir, compuestos que pueden causar pérdida de sensación en el área en la cual se aplican. aplican. Las formulacion formulaciones es más comunes que se venden sin receta incluyen benzocaína, anbe an benso nsol,l, lama lamacan cane, e, solar solarca cain ine, e, xilo xilocaí caína na y tetr tetraca acain inaa (cet (cetac acain aine) e).. La Lass pa past stililla lass y aerosoles para la garganta, así como el caramelo dietético Ayds, también contienen benzocaína. El anestésico Novacain es procaína. Los medicamentos que se toman para la tos también pueden contener anestésicos locales. Todos estos compuestos son aminas. Es probable que el anestésico local de más mala fama en la actualidad sea la cocaína. Se utiliza como auxiliar en cirugía nasal, ya que paraliza los nervios periféricos, sin embargo, también se abusa de este compuesto por sus efectos sobre el sistema nervioso central ya que provoca euforia, actitud abierta, seguridad en uno mismo y estimulación general, produciendo su empleo dependencia. Se puede fumar, inhalar, inyectar o frotar en las encías. La planta de coca era tan venerada por los incas que solo se permitía su uso a sacerdotes y aristócratas. Los españoles invasores la llevaron a Europa, donde se cultivaba a principios del siglo diecinueve. La cocaína (C16H2104N), se aísla de las hojas de Erythroxylon coca, que crece a gran altitud en las montañas de los Andes de Bolivia, Colombia y Perú. Las hojas de la planta, de forma ovalada, se pueden cosechar de cuatro a cinco veces al año. Los nativos de Sudamérica mezclan mezclan las hojas con ceniza e introducen introducen la mezcla entre la mejilla mejilla y las encías. Este procedimiento causa una absorción muy lenta del compuesto activo y es 'estimulante, aunque ordinariamente no produce euforia. Su propósito es ayudar en la adaptación a las grandes altitudes y al trabajo duro y servil. 123 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

El aislamiento de cocaína pura se puede llevar a cabo en condiciones ácidas, las cuales producen una forma de sal. La extracción con un disolvente no polar, como éter dietílico, permite volatilizar fácilmente la sustancia (a esto Se le llama "liberación de la base"). La liberación de la b8se por adición de bicarbonato conduce a un8 forma sólida, con aspecto de roca, la cual, cuando se quema, produce un sonido de estallido debido a la liberación de CO2 del bicarbonato. Esta es la cocaína "crack", siendo estas formas purificadas las que pueden producir rápidamente adicción. El uso excesivo produce hipertensión, delirio, elevación de la temperatura corporal, ataques e insuficiencia cardiaca excesiva, la cual puede conducir a muerte repentina, incluso al usarse una sola vez. Definición

Las aminas poseen el grupo amino en su estructura. Son compuestos derivados del amoníaco, o derivados orgánicos del nitrógeno; presentan propiedades básicas (alcalinas). Se clasifican como primarias, secundarias o terciarias, segÚn el grado de sustitución del átomo de nitrógeno.

NH3

NH2

NH

Amoniaco

Amina primaria

Amina secundaria

NAmina terciaria

N+ Sal de tetraalquilamonio.

Las primeras tienen olor amoniacal o a pescado. Las soluciones acuosas de las aminas presentan reacciones básicas y con los ácidos dan sales.

Nomenclatura de aminas

1. Se identifica identifica como cadena principal principal aquella que posea el mayor número de átomos de carbono y que contenga el grupo amino. 2. Se escribe la terminación amina al final del nombre del hidrocarburo que constituye la cadena principal. 3. Cuando al grupo amino contenga varios grupos diferentes, estos se nombra empezando por el más pequeño y terminando con el mayor. 124 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

4. También se pueden nombrar empleando el término amino, señalando con un número la posición del carbono en la que se encuentra y después el nombre del hidrocarburo del que se deriva la amina. Ejemplo: Compuesto

Nombre

CH3 ─CH ─CH3 I NH2

2-aminopropano

CH3 ─ NH2

metilamina o aminometano

CH3 ─NH ─CH3

dimetilamina Metilaminometano

CH3 ─CH2 ─NH ─ (CH2)2 ─ CH3

etil-propil-amina o etil-aminoPropano

CH3 ─N ─CH3 I CH3 CH2 CH COOH I NH2 I COOH

o

trimetilamina ácido 2-aminopropanoico

NH2

ácido aminobenzoico

NH2 CH3 I I CH3 ─ CH ─CH2 ─ CH ─ CH3

2-amino-4-metilpenta no

CH3 ─NH ─CH2 ─CH3

metiletilamina


1.- Escribe el nombre de las siguientes aminas 125 M is carpetas para compartir.lnk compartir.lnk

a) CH3 ─ CH2 ─CH2 ─NH─ CH3

________________________________

b) CH3 ─ (CH2) 2 ─NH ─CH2 ─CH3 ________________________________ c)

CH3 ─ (CH2) 2 ─N ─ CH2 ─ CH3 I CH3

________________________________

d) CH3 ─NH─CH3

________________________________

e) CH3 ─ CH2 ─CH ─NH2 I CH3

________________________________

f) CH3 ─ (CH2) 2 ─NH ─CH2 ─CH3

g) CH3 ─ CH2 ─N ─CH3 I CH3 h) CH3 ─CH2 ─NH ─CH3 i) CH3 ─CH ─NH─CH3 I CH3 j) CH3 ─CH2 ─NH2

________________________________

________________________________

________________________________

________________________________ ________________________________

2.- Escribe las formulas estructurales semidesarrolladas de:

a) etilamina

_______________________________ 126


b) metiletilpropilamina

_______________________________

e) aminoetano

_______________________________

d) 2-aminobutano

_______________________________

e). 3-aminooctano

_______________________________

i) butilaminao aminobutano _______________________________

3.-.¿Cuál es el grupo funcional de una amina?

__________________________________________________________________

4.- Las aminas son derivadas funcionales de: ________________________________ 1) Los aldeh{dos 2) El amoniaco 3) Los ácidos carboxflicos. 4) Las cetonas. . 5.- Escribe las fórmulas de los siguientes compuestos:

1) etanoamina.

___________________________

2) trietilamina

___________________________

3) metanoamina.

___________________________

4) 2-aminopropano

___________________________

5)

propanoamina

__________________________


d) ¿Cuál de los siguientes elementos es una amina?:________________________

a)

b) H I R ─ N─ H

c)

H O H I II I R ─ C ─ C O ─ C ─R I I H H

H I R─ C ─O─ I H

H I C─ R I H

3.2.9 AMIDAS

Las amidas son comunes en la naturaleza, y una de las más conocidas es la urea, una diamida que no contiene hidrocarburos. hidrocarburos. Las proteínas y los péptidos están formados por amidas. Un ejemplo de poliamida de cadena larga es el nailon. Las amidas también se utilizan mucho en la industria farmacéutica. Las amidas son derivados funcionales de los ácidos carboxílicos, en los que se ha sust sustititui uido do el grup grupoo OH po porr el grup grupoo NH2, H2,NH-R o R'-N R'-N-R -R,, con con lo qu quee resu resultltan an,, respectivamente, las llamadas amidas primarias, secundarias o terciarias, que también se llam llaman an am amid idas as senc sencililla las, s, N-su N-sust stititui uida dass o N-di N-disu sust stititui uida das. s. El grup grupo. o. am amin inoo es el constituyente principal de las proteínas. La fórmula general de las amidas es R-CONH2.

Nomenclatura de amidas


Se nombran como el ácido del que provienen, pero con la terminación"-amida". Fórmunla

Nombre

CH3 - CONH2

etanoamida

CH3-CH2-CONH2

propanoamida

CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CONH2

hexanoamida

CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CONH2

heptanoamida

CH3-CH2-CH2-CH2-CONH2

pentanoamida

CH3-CH2-CH2-CONH2

butanoamida


A. Nombra las siguientes fórmulas: a) CH3-CH2-CH2-CH2-CONH2

___________________________________

b) CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CONH2

___________________________________

e) CH3-CONH2

___________________________________

d) H-CONH2

___________________________________ 129


e) CH3-CH2-CH2-CONH2

___________________________________

f) CH3-CH2-CH2-CH2-CONH2

___________________________________

B. Formula las siguientes sustancias: a) Propanoamida

___________________________________ _____________________________ ______

b) Octanoamida

___________________________________ _______________________________ ____

c) Metanoamida

___________________________________

d) Butanoamida

___________________________________ ______________________________ _____

e) Decanoamida

___________________________________ ______________________________ _____

f) Heptanoamida

__________________________________


ANTOLOGIA. QUIMICA II.

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