Instituto Tecnológico de Ciudad Victoria INGENIERIA INDUSTRIAL
Docente: Hugo Pedro Castillo
Química
Compuestos Orgánicos e Inorgánicos
Alumnos: Luna Santiago Rogelio Armando Zapata Medina Hispania Yamileth
Cd. Victoria Tamps. 10 de diciembre 2018
ÍNDICE 1.
Clasificación y propiedades de los compuestos inorgánicos .................................................. 3
2. Óxidos ............................................................................................................................................. 4 3. Hidróxidos ...................................................................................................................................... 6 4. Ácidos ............................................................................................................................................. 9 5. Sales .............................................................................................................................................. 11 6. Hidruros ....................................................................................................................................... 11 7. Compuestos inorgánicos de impacto económico, industrial, ambiental y social en la región o en el país ........................................................................................................................................... 12 8. Clasificación y propiedades de los compuestos orgánicos ....................................................... 14 9. Hidrocarburos ............................................................................................................................. 15 10. Halogenuros ............................................................................................................................... 17 11. Alcoholes .................................................................................................................................... 17 12. Éteres .......................................................................................................................................... 19 13. Aldehídos – Cetonas Cetonas .................................................................................................................. 20 14-. Ácidos Carboxílicos ................................................................................................................. 21 15. Ésteres ........................................................................................................................................ 23 16. Aminas ........................................................................................................................................ 24 18. Compuestos orgánicos de impacto económico, industrial ambiental y social en la región o en el país ........................................................................................................................................... 27 Bibliografía ...................................................................................................................................... 32
1. Clasificación y propiedades de los compuestos inorgánicos Los compuestos inorgánicos son aquellos que están formados por distintos elementos, pero en los que su componente principal no siempre es el carbono, siendo el agua el mas abundante. En los compuestos inorgánicos se podría decir que participan casi la totalidad de elementos conocidos. En su origen los compuestos inorgánicos se forman ordinariamente por la acción de las fuerzas químicas: fusión, sublimación, difusión, electrolisis y reacciones químicas qu ímicas a diversas temperaturas. La energía solar, el oxígeno, o xígeno, el agua y el silicio han sido los principales agentes en la formación de estas sustancias. Los enlaces
que forman los compuestos Inorgánicos Inorgánicos suelen ser iónicos o covalentes
Ejemplos de compuestos Inorgánicos:
Cada molécula de cloruro de sodio (NaCI) esta compuesta por un átomo de sodio y otro de cloro.
Cada molécula de agua (H2O) esta compuesta por dos átomos de hidrogeno y uno de oxígeno.
Cada molécula de amoníaco (NH3) está compuesta por un átomo de nitrógeno y tres de hidrogeno.
El anhídrido carbónico se encuentra en la atmosfera en estado gaseoso y los seres vivos aerobios lo liberan hacia ella al realizar la respiración. Su formula química, CO2, indica que cada molécula de este compuesto esta formada por un átomo de carbono y dos de oxígeno. El CO2 es utilizado por algunos seres vivos autótrofos como las plantas en el proceso de fotosíntesis para fabricar glucosa. Aunque el CO2 contiene carbono, no se considera como un compuesto orgánico porque no contiene hidrogeno.
De acuerdo con los elementos que los forman, los compuestos químicos inorgánicos se clasifican por grupos que poseen la misma característica ay comportamiento. Estos grupos, llamados también funciones, están estructurados de la siguiente manera: • Óxidos • Hidróxidos • Ácidos • Sales • Hidruros
2. Óxidos Los óxidos básicos son aquellos formados por la unión de un catión metálico con un dianión de oxígeno (O2-); suelen reaccionar con agua para formar bases, o con ácidos para formar sales. Por su fuerte electronegatividad, el oxígeno puede formar enlaces químicos estables con casi todos los elementos, resultando en diferentes tipos de compuesto. Uno de los compuestos más comunes que puede formar un dianión de oxígeno es el óxido. Los óxidos son compuestos químicos que contienen al menos un átomo de oxígeno junto a otro elemento en su fórmula; pueden generarse con metales o no-metales y en los tres estados de agregación de la materia (sólido, líquido y gaseoso). Por esto, presentan una gran cantidad de propiedades intrínsecas que pueden variar, incluso entre dos óxidos formados con el mismo metal y oxígeno (como óxido de hierro (II) y óxido de hierro (III), o ferroso y férrico, respectivamente). Cuando un oxígeno se une a un metal para formar un óxido metálico, se dice que se ha formado un óxido básico. Esto es porque forman una base al disolverse en agua o reaccionan como bases en ciertos procesos. Un ejemplo de esto es cuando compuestos como el CaO y el Na2O reaccionan con el agua y resultan en los hidróxidos Ca (OH)2 y 2NaOH, respectivamente.
Los óxidos básicos normalmente son de caracteres iónicos, volviéndose más covalentes mientras se habla de elementos hacia la derecha de la tabla periódica. También existen óxidos ácidos (formados a partir de no-metales) y óxidos anfóteros (formados a partir de elementos anfóteros).
Formación Los metales alcalinos y alcalinos térreos forman tres tipos distintos de compuestos binarios a partir del oxígeno. Aparte de los óxidos, también pueden darse los peróxidos (los cuales contienen iones peróxido, O22-) y los superóxidos (que poseen iones superóxido O2 – ). Todos los óxidos que se forman a partir de metales alcalinos pueden ser preparados a partir del calentamiento del nitrato correspondiente del metal con su metal elemental, como por ejemplo lo que se muestra a continuación, donde la letra M representa un metal: 2MNO3 + 10M + Calor → 6M2O + N2 En cambio, para preparar los óxidos básicos a partir de los metales alcalinos térreos se realiza un calentamiento de sus carbonatos correspondientes, como en la reacción siguiente: MCO3 + Calor → MO + CO2 También puede ocurrir la formación de óxidos básicos por el tratamiento con oxígeno, como en el caso de los sulfuros: 2MS + 3O2 + Calor → 2MO + 2SO2 Finalmente, puede ocurrir por oxidación de algunos metales con ácido nítrico, como ocurre en las siguientes reacciones:
2Cu + 8HNO3 + Calor → 2CuO + 8NO2 + 4H2O + O2 Sn + 4HNO3 + Calor → SnO2 + 4NO2 + 2H2O
Nomenclatura La nomenclatura de los óxidos básicos varía según su estequiometría y según los posibles números de oxidación que posea el elemento metálico involucrado. Es posible utilizar acá la fórmula general, la cual es metal + oxígeno, pero también existe una nomenclatura estequiométrica (o nomenclatura antigua de Stock) en la que los compuestos se nombran colocando la palabra “óxido”, seguida por el nombre del metal y su estado de oxidación en números romanos. Cuando se trata de la nomenclatura sistemática con prefijos, se utilizan las reglas generales con la palabra “óxido”, pero se le agregan los prefijos a cada elemento con el número de átomos en la fórmula, como en el caso de “trióxido de dihierro”. En la nomenclatura tradicional se utilizan los sufijos “–oso” e “–ico” para identificar los metales acompañantes de menor o mayor valencia en un óxido, además de que se conoce a los óxidos básicos como “anhídridos básicos” por su capacidad de formar hidróxidos básicos cuando a estos se les agrega agua.
3. Hidróxidos El nombre de estos compuestos se debe a que en ellos siempre aparece el ion hidróxido: OH – . Este es un anión hetero poliatómico, derivado de una molécula de agua, por pérdida de un protón (H+), por lo que su estructura es: Anión-hidróxido Debido a la pérdida del protón (en rigor, se debería denominar hidrón), el oxígeno adquiere una carga negativa (pues se queda con el electrón del hidrógeno saliente). Por ello, sería más lógico representarlo como HO – , para indicar que la carga recae sobre el oxígeno, y no sobre el hidrógeno. Además, de esta manera se respetaría el orden de la secuencia de elementos que hemos empleado en otras ocasiones (el oxígeno, más electronegativo, debería situarse después del hidrógeno). Sin embargo, la costumbre de escribir OH – está tan arraigada que es
de uso habitual, y en pocas ocasiones nos encontraremos con la otra opción (al menos en este tipo de compuestos).
Formación El anión hidróxido actúa como un único grupo con número de oxidación – I, por lo que se combina con cationes de naturaleza, fundamentalmente, metálica, es decir, con número de oxidación positivo. Según esto: La fórmula general de un hidróxido es M(OH)n, donde M es el símbolo químico del metal y n se corresponde con su número de oxidación. Según la IUPAC, las agrupaciones de átomos deben ir entre paréntesis en la fórmula, aunque su uso no es obligatorio en iones de uso común, como es el caso del anión hidróxido, salvo que al paréntesis de cierre le siga un subíndice multiplicador, en cuyo caso es siempre necesario. Así, cuando el anión hidróxido se asocia con el cobre, este puede participar con dos números de oxidación distintos: con el número de oxidación I, el hidróxido sería CuOH o Cu (OH); con el número de oxidación II, el hidróxido sería Cu (OH)2. Téngase en cuenta que, si en este segundo caso obviáramos el paréntesis, la fórmula CuOH2 parecería indicar que hay dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, y no dos de cada elemento agrupados en sendos aniones como realmente ocurre
Nomenclatura Como decíamos, los hidróxidos se nombran de manera similar a los compuestos binarios, pues al considerar el anión como un grupo que tiene un nombre propio y posee una carga determinada, podemos leer fácilmente la fórmula de derecha a izquierda como en anteriores ocasiones: Los hidróxidos se nombran con la palabra hidróxido seguida de la preposición “de” y el nombre del metal.
Se indica mediante un prefijo multiplicador (di – , tri – , tetra – , etc.) el número de iones hidróxido que aparecen en la molécula. Puede indicarse el número de oxidación del metal, inmediatamente después de nombrarlo (sin espacio), entre paréntesis y en números romanos. También puede señalarse el número de carga del metal, a continuación de su nombre (sin espacios), entre paréntesis y en números arábigos (añadiendo el signo).
Los siguientes ejemplos aclararán lo anterior:
Fórmula-nomenclatura-hidróxidos
4. Ácidos Son compuestos ternarios, formados por la combinación de tres elementos distintos, Hidrógeno, Oxígeno y otro elemento, que por ahora llamaremos E, y que en la mayoría de los casos es no metálico . La fórmula general de los oxoácidos es: HaEbOc Ácidos Anhídrido + Agua à Ácido Oxácido Anhídrido Nitroso N2O3 (g)
+ Agua
+ H2O (l)
Anhídrido Sulfúrico + Agua SO3 (g)
à
Ácido Nitroso
à H2N2O4 à HNO2 (ac)
à
+ H2O (l) à
Ácido Sulfúrico H2SO4 (ac)
En nomenclatura tradicional se puede nombrar el ácido calculando primero el número de oxidación del no metal, para ello, se debe sumar los números de oxidación de todos los elementos que forman el compuesto, multiplicados por su respectivo subíndice e igualarlos a cero, y de esta ecuación despejar el valor del número de oxidación. Ejemplo: H2SO4 - Este es uno de los posibles ácidos del Azufre (S), si p planteo la ecuación: 2(+1) +(x)+4(-2)=0 2+x – 8=0 x-6=0 x= +6
⇒
El número de oxidación del S es +6. Por tanto, se trata de la mayor valencia, y se establece el sufijo.” ico” es entonces el Ácido Sulfúrico
Oxácidos Del Grupo Halógenos: Los halógenos que forman oxoácidos son: cloro, bromo y yodo. En los tres casos los números de oxidación pueden ser +I, +III, +V y +VII. Al tener
más de dos estados de oxidación junto a las terminaciones – oso e – ico, utilizaremos los prefijos hipo – (que quiere decir menos que) y per – (que significa superior), tendremos así los siguientes oxoácidos:
Oxoácidos del grupo VA. Los ácidos más comunes del nitrógeno son el ácido nitroso y el ácido nítrico en los que el nitrógeno presenta número de oxidación +III y +V, respectivamente.
Los ácidos de fósforo más comunes son el fosfónico (antes llamado fosforoso, en el que el fósforo presenta número de oxidación +III) y el fosfórico (número de oxidación +V). Ambos ácidos son en realidad orto ácidos, es decir, contienen tres moléculas de agua en su formación.
Oxoácidos del carbono y del silicio El estado de oxidación, en ambos casos, es de +IV. Los más comunes son:
5. Sales Una sal es el producto de la reacción entre un ácido y una base: en esta reacción también se produce agua: en términos muy generales, este tipo de reacción se puede escribir como:
Se observa que el ácido dona un H+ a cada OH- de la base para formar H2O y segundo que la combinación eléctricamente neutra del ion positivo Na+, de la base y el ion negativo del ácido, Cl-, es lo que constituye la sal. Es importante tener en cuenta que el elemento metálico, Na+, se escribe primero y luego el no metálico, Cl-. También se considera una sal a el compuesto resultante de sustituir total o parcialmente los hidrógenos (H+) de un ácido por metales: las sales se dividen en sales neutras, sales haloideas o haluros, oxisales, sales ácidas y sales básicas.
6. Hidruros Son combinaciones binarias del hidrógeno con los metales, alcalinos, alcalinotérreos y metales de transición, en las que el H tiene número de oxidación – 1. Nomenclatura de composición (usando números de oxidación): Se nombran con las palabras “hidruro de” y el nombre del metal. El número de hidrógenos coincide con el número de oxidación del metal.
7. Compuestos inorgánicos de impacto económico, industrial, ambiental y social en la región o en el país En la actualidad se sabe que los compuestos orgánicos se forman de manera natural mientras que uno inorgánico se forma de manera ordinaria por la acción de varios fenómenos físicos y químicos: electrólisis, fusión, etc. También podrían considerarse agentes de la creación de estas sustancias a la energía solar, el agua, el oxígeno. Los enlaces que forman los compuestos inorgánicos suelen ser iónicos o covalentes: Ejemplos de compuestos inorgánicos: Cada molécula de cloruro de sodio (NaCl) está compuesta por un átomo de sodio y otro cloro. Cada molécula de agua (H2O) está compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno de …ver más… Son fácilmente licuables a una presión baja y pueden transportarse en estado líquido en recipientes metálicos ligeros. Son utilizados como gases domésticos en las regiones donde no existe distribución de gas del alumbrado.
Hidrógeno: El hidrógeno puro, generalmente producido por electrólisis del agua, no se utiliza como combustible más que en soldadura autógena y en la fabricación de piedras preciosas
sintéticas. En este caso es irreemplazable: como no contiene carbono, no existe el peligro de que altere la transparencia de las piedras. Acetileno: Se obtiene por acción del agua sobre el carburo de calcio. Da una llama muy caliente y muy brillante. Se emplea en soldadura y para el alumbrado; pero estas son aplicaciones accesorias: el acetileno es, sobre todo, un intermediario importante en numerosas síntesis químicas industriales. Impacto industrial Nitruros, grupo de compuestos inorgánicos, formados por nitrógeno y otro elemento más electropositivo (que tiende a ceder electrones), a excepción de los halógenos y el hidrógeno. Los nitruros de metales alcalinos como el nitruro de sodio, Na3N, se descomponen a baja temperatura y reaccionan con vapor de agua formando amoníaco y el hidróxido del metal. Ambiental El ácido láctico: en la medicina es uno de los compuestos de solución láctica de ringer que es una solución que se inyecta intravenosamente a las personas cuando han sufrido una pérdida de sangre a causa de un traumatismo, cirugía o quemadura. Acido málico: se utiliza como aditivo alimentario por su acción antibacteriana y su agradable aroma. También se emplea en la medicina en la fabricación de ciertos laxantes. Compuestos de impacto ambiental, social, económico e industrial Boro: este no metal se utiliza como fertilizante foliar y edàtico. Carbono: este metal es importante ya que forma parte de numerosos compuestos y son importantes para la vida cotidiana del ser humano. Nitrógeno: la mayor parte del nitrógeno se encuentra en el aire de la atmosfera y se usa para fabricar amoniaco al combinarse con el hidrogeno en su forma líquida, el nitrógeno se utiliza como congelante.
Oxigeno: se elemento también se encuentra en el aire de la atmosfera y es muy importante en la vida del ser humano ya que él depende de su respiración. También se utiliza ampliamente en la industria.
8. Clasificación y propiedades de los compuestos orgánicos Los compuestos orgánicos son sustancias químicas que contienen carbono, formando enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno. En muchos casos contienen oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo, boro, halógenos y otros elementos. Estos compuestos se denominan moléculas orgánicas. La mayoría de los compuestos orgánicos se produce de forma artificial, aunque solo un conjunto todavía se extrae de forma natural. Las moléculas orgánicas pueden ser de dos tipos: Moléculas orgánicas naturales: Son las sintetizadas por los seres vivos, y se llaman biomoléculas, las cuales son estudiadas por la bioquímica. Moléculas orgánicas artificiales: Son sustancias que no existen en la naturaleza y han sido fabricadas por el hombre como los plásticos. La línea que divide las moléculas orgánicas de las inorgánicas ha originado polémicas e históricamente ha sido arbitraria, pero generalmente, los compuestos orgánicos tienen carbono con enlaces de hidrógeno, y los compuestos inorgánicos, no. Así el ácido carbónico es inorgánico, mientras que el ácido fórmico, el primer ácido graso, es orgánico. El anhídrido carbónico y el monóxido de carbono son compuestos inorgánicos. Por lo tanto, todas las moléculas orgánicas contienen carbono, pero no todas las moléculas que contienen carbono son moléculas orgánicas. Tipos de compuestos orgánicos. El carbono es singularmente adecuado para este papel central, por el hecho de que es el átomo más liviano capaz de formar múltiples enlaces covalentes. A raíz de esta capacidad, el carbono puede combinarse con otros átomos de carbono y con átomos distintos para funcionales. Una característica general de todos los compuestos orgánicos es que liberan energía cuando se oxidan. En los organismos se encuentran cuatro tipos diferentes de moléculas orgánicas en gran cantidad: carbohidratos,
todas estas moléculas contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Además, las proteínas y azufre, y los nucleótidos, así como algunos lípidos, contienen nitrógeno y fósforo. Los carbohidratos son la fuente primaria de energía química para los sistemas vivos. Los más simples son los monosacáridos ("azúcares simples"). Los monosacáridos pueden los carbohidratos, almacenan energía y son importantes componentes estructurales. Incluyen las grasas y los aceites, los fosfolípidos, los glucolípidos, los esfingolípidos, las ceras, y esteroides como el colesterol. Las proteínas son moléculas muy grandes compuestas de cadenas largas de aminoácidos, conocidas como cadenas polipeptídicas. A partir de sólo veinte aminoácidos diferentes se puede sintetizar una inmensa variedad de diferentes tipos de moléculas proteínicas, cada una de las cuales cumple una función altamente específica en los sistemas vivos. Los nucleótidos son moléculas complejas formadas por un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos y una base químicas dentro de los sistemas vivos. El principal portador de energía en la mayoría de las reacciones químicas que ocurren dentro de las células es un nucleótido que lleva tres fosfatos, el ATP.
9. Hidrocarburos Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados únicamente por "átomos de carbono e hidrógeno". La estructura molecular consiste en un armazón de átomos de carbono a los que se unen los átomos de hidrógeno. Los hidrocarburos son los compuestos básicos de la Química Orgánica. Las cadenas de átomos de carbono pueden ser lineales o ramificadas y abiertas o cerradas. Los hidrocarburos se pueden diferenciar en dos tipos que son alifáticos y aromáticos. Los alifáticos, a su vez se pueden clasificar en alcanos, alquenos y alquinos según los tipos de enlace que unen entre sí los átomos de carbono. Las fórmulas generales de los alcanos, alquenos y alquinos son CnH2n+2, CnH2n y CnH2n-2, respectivamente. Clasificación: Según la estructura de los enlaces entre los átomos de carbono, se clasifican en: Hidrocarburos a cíclicos, alifáticos, un alifáticos, o de cadena abierta: estos a su vez se dividen en: Hidrocarburos saturados (alcanos o parafinas), que no tienen enlaces dobles, triples, ni aromáticos, sólo múltiples enlaces individuales, y de cadena. Hidrocarburos no
saturados o insaturados, que tienen uno o más enlaces dobles (alquenos u olefinas) o triples (alquinos o acetilénicos) entre sus átomos de carbono. Los hidrocarburos se pueden clasificar en dos tipos: alifáticos y aromáticos. Los alifáticos se pueden clasificar a su vez en alcanos, alquenos y alquinos según los tipos de enlace que unen entre sí los átomos de carbono. Las fórmulas generales de los alcanos, alquenos y alquinos son CnH2n+2, CnH2n y CnH2n-2, respectivamente.
Hidrocarburos saturados o alcanos: son compuestos formados por carbono e hidrógeno, presentan enlaces sencillos (SP3). Presenta una fórmula general (CnH2n+2), donde n es el número de carbonos del compuesto y el sufijo o y su terminación es ano. CH4→ Metano C2H6→Etano C3H8→Propano C4H10→Butano C5H12→Pentano C6H14→ Hexano C7H16→Heptano C8H18→Octano C9H20→Nonano C10H22→Decano. De acuerdo con el tipo de estructuras que pueden formar, los hidrocarburos se pueden clasificar en:
Hidrocarburos acíclicos, los cuales presentan sus cadenas abiertas. A su vez se clasifican en:
Hidrocarburos lineales a los que carecen de cadenas laterales
Hidrocarburos ramificados, los cuales presentan cadenas laterales. Hidrocarburos cíclicos o cicloalcanos, que se definen como hidrocarburos de cadena cerrada. Estos a su vez se clasifican como:
Monocíclicos, que tienen una sola operación de ciclización. Policíclicos, que contienen varias operaciones de ciclización.
10. Halogenuros Un halogenuro o haluro, (derivado del nombre griego halos = sal; en inglés Halide) es un compuesto binario en el cual una parte es un átomo halógeno y la otra es un elemento, catión o grupo funcional que es menos electronegativo que el halógeno. Según el átomo halógeno que forma el haluro éste puede ser un fluoruro, cloruro, bromuro o yoduro, todos elementos del grupo XVII en estado de oxidación -1. Sus características químicas y físicas se suelen parecer para el cloruro hasta el yoduro siendo una excepción el fluoruro. Pueden ser formados directamente desde los elementos o a partir del ácido HX (X = F, Cl, Br, I) correspondiente con una base. Todos los metales del Grupo 1 forman haluros con los halógenos, los cuales son sólidos blancos. Un ion haluro un átomo halógeno que posee una carga negativa, como el fluoruro (F-) o cloruro (Cl-). Tales iones se encuentran presentes en todas las sales iónicas de haluro. Los haluros metálicos son utilizados en lámparas de descarga de alta intensidad, llamadas también lámparas de haluro metálico, como las que se utilizan actualmente en el alumbrado público. Estas son más eficientes que las lámparas de vapor de mercurio, y producen un color de luz más puro que el anaranjado producido por las lámparas de vapor de sodio. Los haluros de alquilo son compuestos orgánicos comunes del tipo R-X, que contienen un grupo alquilo (R) enlazado covalentemente a un halógeno (X). Los pseudohaluros son iones poliatómicos similares a los haluros tanto en su carga como en su reactividad. Ejemplos comunes son NNN-, CNO- (cianato) y CN- (cianuro).
11. Alcoholes Los alcoholes son compuestos orgánicos que contienen el grupo hidroxilo (-OH). El metanol es el alcohol más sencillo, se obtiene por reducción del monóxido de carbono con hidrógeno.
El metanol es un líquido incoloro, su punto de ebullición es 65ºC, miscible en agua en todas las proporciones y venenoso (35 ml pueden matar una persona) La mitad del metanol producido se oxida a metanal (formaldehído), material de partida para la fabricación de resinas y plásticos.
El etanol se obtiene por fermentación de materia vegetal, obteniéndose una concentración máxima de 15% en etanol. Por destilación se puede aumentar esta concentración hasta el 98%. También se puede obtener etanol por hidratación del etileno (eteno) que se obtiene a partir del petróleo. El etanol es un líquido incoloro, miscible en agua en todas proporciones, con punto de ebullición de 78ºC. Es fácilmente metabolizado por nuestros organismos, aunque su abuso causa alcoholismo.
12. Éteres Constituyen una clase de compuestos muy importantes debido a lo extraordinariamente difundido que se encuentra en la naturaleza. Los ésteres de peso molecular bajos son líquidos de olor agradables a frutas, mucho de los fragantes olores de los distintos frutos y flores se deben a los ésteres que contienen. Así, el acetato de isoamilo se encuentra en el plátano, el butirato de amilo en el albaricoque, y el acetato de etilo en la piña tropical. Por otra parte, los ésteres de los ácidos alifáticos lineales de cadena larga constituyen los aceites, grasas y ceras que tanto abundan en los reinos vegetal y animal. La mayoría de los éteres son líquidos volátiles, ligeros e inflamables, solubles en alcoholes y otros disolventes orgánicos. Desde el punto de vista químico, son compuestos inertes y estables; los álcalis o los ácidos no los atacan fácilmente. Están estrechamente relacionados con los alcoholes y se obtienen directamente de ellos. El compuesto más típico y más utilizado de este grupo es el éter común o éter etílico, normalmente denominado éter.
Clasificación de los éteres según el tipo de radical: Se les puede considerar el resultado de sustituir el hidrógeno del grupo OH de los alcoholes por un radical hidrocarbonado. Según el tipo de estos radicales, los éteres pueden ser: Alifáticos, R — O — R (los dos radicales alquílicos). Aromáticos, Ar — O — Ar (los dos radicales acrílicos). Mixtos, R — O — Ar (un radical alquílico y otro arílico).
Los éteres se llaman simétricos cuando los dos radicales son iguales y, asimétricos, si son distintos.
13. Aldehídos – Cetonas Los aldehídos y las cetonas son funciones en segundo grado de oxidación. Se consideran derivados de un hidrocarburo por sustitución de dos átomos de hidrógeno en un mismo carbono por uno de oxígeno, dando lugar a un grupo oxo (=O). Si la sustitución tiene lugar en un carbono primario, el compuesto resultante es un aldehído, y se nombra con la terminación -al. Si la sustitución tiene lugar en un carbono secundario, se trata de una cetona, y se nombra con el sufijo -ona. El grupo funcional conocido como grupo carbonilo, un átomo de carbono unido a un átomo de oxigeno por un doble enlace- se encuentra en compuestos llamados aldehídos y cetonas. En los aldehídos. El grupo carbonilo se une a un átomo de hidrógeno y a un radical Alquilo, con excepción del formaldehído o metanol. En las cetonas, el carbonilo está unido a dos radicales que pueden ser iguales, diferentes, alquílicos. La fórmula abreviada de una cetona es RCOR. Los aldehídos y las cetonas son muy reactivos, pero los primeros suelen ser los más reactivos. El grupo carbonilo se encuentra unido a dos radicales hidrocarbonados: si éstos son iguales, las cetonas se llaman simétricas, mientras que si son distintos se llaman asimétricas.
Según el tipo de radical hidrocarbonado unido al grupo funcional, Los aldehídos pueden ser: alifáticos, R-CHO, y aromáticos, Ar-CHO; mientras que las cetonas se clasifican en: alifáticas, R-CO-R', aromáticas, Ar-CO-Ar, y mixtas; R-CO-Ar, según que los dos radicales unidos al grupo carbonilo sean alifáticos, aromáticos o uno de cada clase, respectivamente.
Nomenclatura de Aldehídos y Cetonas Para denominar los aldehídos y cetonas se puede usar el sistema IUPAC. En ambos casos primero se debe encontrar la cadena hidrocarbonada más larga que contenga al grupo carbonilo. La terminación -o de los hidrocarburos se reemplaza por -al para indicar un aldehído. Las cetonas se denominan cambiando la terminación -o de la cadena carbonada lineal más larga que contienen al grupo carbonilo por la terminación -ona del carbonilo en la cadena carbonada.
14-. Ácidos Carboxílicos Los ácidos carboxílicos tienen como fórmula general R-COOH. Tienen propiedades ácidas; los dos átomos de oxígeno son electronegativos y tienden a atraer a los electrones del átomo
de hidrógeno del grupo hidroxilo con lo que se debilita el enlace, produciéndose en ciertas condiciones una ruptura heterolítica, cediendo el correspondiente protón o hidrón, H+, y quedando el resto de la molécula con carga -1 debido al electrón que ha perdido el átomo de hidrógeno, por lo que la molécula queda como R-COO-.
Además, en este anión, la carga negativa se distribuye (se deslocaliza) simétricamente entre los dos átomos de oxígeno, de forma que los enlaces carbono-oxígeno adquieren un carácter de enlace parcialmente doble. Estos no solo son importantes y esenciales por su propia naturaleza, sino que además son la materia prima al momento de preparar los derivados de acilo, tales como: los cloruros de ácido, los ésteres, las amidas, y los tioésteres. Sin contar que en la mayoría de las rutas biológicas están presentes. Generalmente los ácidos carboxílicos son ácidos débiles, con sólo un 1 % de sus moléculas disociadas para dar los correspondientes iones, a temperatura ambiente y en disolución acuosa. Pero sí son más ácidos que otros, en los que no se produce esa deslocalización electrónica, como por ejemplo los alcoholes. Esto se debe a que la estabilización por resonancia o deslocalización electrónica provoca que la base conjugada del ácido sea más estable que la base conjugada del alcohol y, por lo tanto, la concentración de protones provenientes de la disociación del ácido carboxílico sea mayor a la concentración de aquellos protones provenientes del alcohol; hecho que se verifica experimentalmente por sus valores relativos menores de pKa. El ion resultante, R-COO-, se nombra con el sufijo "-ato ".
15. Ésteres Un éter es un grupo funcional del tipo R-O-R', en donde R y R' son grupos alquilo, iguales o distintos, estando el átomo de oxígeno unido a estos. Se puede obtener un éter de la reacción de condensación entre dos alcoholes (aunque no suele producir directamente y se emplean pasos intermedios): ROH + HOR' → ROR' + H2O Normalmente se emplea el alcóxido, RO-, del alcohol ROH, obtenido al hacer reaccionar al alcohol con una base fuerte. El alcóxido puede reaccionar con algún compuesto R'X, en donde X es un buen grupo saliente, como por ejemplo yoduro o bromuro. R'X también se puede obtener a partir de un alcohol R'OH. RO- + R'X → ROR' + XAl igual que los ésteres, no forman puentes de hidrógeno. Presentan una alta hidrofobicidad, y no tienden a ser hidrolizados. Los éteres suelen ser utilizados como disolventes orgánicos. Suelen ser bastante estables, no reaccionan fácilmente, y es difícil que se rompa el enlace carbono-oxígeno. Normalmente se emplea, para romperlo, un ácido fuerte como el ácido yodhídrico, calentando, obteniéndose dos halogenuros, o un alcohol y un halogenuro. Una excepción son los oxiranos (o epóxidos), en donde el éter forma parte de un ciclo de tres átomos, muy tensionado, por lo que reacciona fácilmente de distintas formas. El enlace entre el átomo de oxígeno y los dos carbonos se forma a partir de los correspondientes orbitales híbridos sp³. En el átomo de oxígeno quedan dos pares de electrones no enlazantes. Los dos pares de electrones no enlazantes del oxígeno pueden interaccionar con otros átomos, actuando de esta forma los éteres como ligandos, formando complejos. Un ejemplo importante es el de los éteres corona, que pueden interaccionar selectivamente con cationes de elementos alcalinos o, en menor medida, alcalinotérreos.
16. Aminas Las aminas son compuestos químicos orgánicos que se consideran como derivados del amoníaco y resultan de la sustitución de uno o varios de los hidrógenos de la molécula de amoníaco por otros sustituyentes o radicales. Según se sustituyan uno, dos o tres hidrógenos, las aminas son primarias, secundarias o terciarias, respectivamente.
Ejemplos Aminas primarias: etilamina, anilina, ... Aminas secundarias: dimetilamina, dietilamina, etilmetilamina, Aminas terciarias: trimetilamina, dimetilbencilamina, Las aminas son simples cuando los grupos alquilo son iguales y mixtas si estos son diferentes. Las aminas son compuestos muy polares. Las aminas primarias y secundarias pueden formar puentes de hidrógeno. Las aminas terciarias puras no pueden formar puentes de hidrógeno, sin embargo, pueden aceptar enlaces de hidrógeno con moléculas que tengan enlaces O-H o N-H. Como el nitrógeno es menos electronegativo que el oxígeno, el enlace N-H es menos polar que el enlace O-H. Por lo tanto, las aminas forman puentes de hidrógeno más débiles que los alcoholes de pesos moleculares semejantes. Las aminas primarias y secundarias tienen puntos de ebullición menores que los de los alcoholes, pero mayores que los de los éteres de peso molecular semejante. Las aminas terciarias, sin puentes de hidrógeno, tienen puntos de ebullición más bajos que las aminas primarias y secundarias de pesos moleculares semejantes.
El término plástico en su significación más general se aplica a las sustancias de distintas estructuras que carecen de un punto fijo de ebullición y poseen durante un intervalo de temperaturas propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. Sin embargo, en sentido restringido, se debe a que denota
ciertos tipos de materiales sintéticos obtenidos mediante fenómenos de polimerización o multiplicación artificial de los átomos de carbono en las largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos derivados del petróleo y otras sustancias naturales. La palabra plástico se usó originalmente como adjetivo para denotar un cierto grado de movilidad y facilidad para adquirir cierta forma, sentido que se conserva en el término plasticidad. Aplicaciones en el sector industrial: piezas de motores, aparatos eléctricos y electrónicos, carrocerías, aislantes eléctricos, etc. En construcción: tuberías, impermeabilizantes, espumas aislantes de poliestireno, etc. Industrias de consumo y otras: envoltorios, juguetes, envoltorios de juguetes, maletas, artículos deportivos, fibras textiles, muebles, bolsas de basura, etc. La resina es cualquiera de las sustancias de secreción de las plantas con aspecto y propiedades más o menos análogas a las de los productos así denominados. Del latín resina. Se puede considerar como resina las sustancias que sufren un proceso de polimerización o secado dando lugar a productos sólidos siendo en primer lugar líquidas. Se entiende por resina cualquiera de las resinas naturales modificadas químicamente o sintéticos polimerizados físicamente similares, incluyendo los materiales termoplásticos tales como polivinilo, poliestireno, y polietileno y materiales termo rígidos tales como poliésteres, epóxidos, y siliconas que son utilizados con los estabilizadores, pigmentos y otros componentes para formar plásticos. Tipo de Resina
Propiedades
Aplicaciones
Fenólicas
Buena fuerza, estabilidad al calor y resistencia al impacto, alta resistencia a la corrosión por químicos y a la penetración de humedad, maquinabilidad
Impregnación de resinas Revestimiento de freno Resinas de hule Componentes eléctricos Laminado Adhesivos para cemento Adhesivos aglomerados Moldes
Aminas
Compuestos de moldeo Adhesivos
Buena resistencia al calor, resistencia a solventes y químicos, dureza superficial extrema, resistencia al descoloramiento
Resinas de laminado Recubrimiento de papel Tratamiento de textiles Madera laminada Estructuras de decoración
Poliéster
Flexibilidad extrema en el proceso, excelente resistencia al calor, químicos y llama, bajo costo, excelentes características mecánicas y eléctricas
Alquídicas
Excelentes propiedades eléctricas y térmicas, versatilidad en la flexibilidad y rigidez, buena resistencia química Índice de refracción alto, excelentes propiedades químicas, eléctricas y térmicas, estabilidad dimensional. transparente, resistente al manchado, buena resistencia a la filtración Moldeo fácil, fuerte y resistente, ligero, resistente a la abrasión, bajo coeficiente de fricción, buena resistencia química
Construcción Laminado Auto reparación de masillas Esquís Caña de pescar Componentes de aviones y barcos Recubrimientos Accesorios decorativos Botellas Aislamiento eléctrico Componentes electrónicos Masillas Putty Pinturas
Policarbonatos
Poliamidas
Poliamidas aromáticas Poliuretano
Resistencia a la alta temperatura Versatilidad extrema cuando es combinada con otras resinas, buenas propiedades físicas, químicas y eléctricas
Reemplazo para los metales Cascos de seguridad Lentes Componentes eléctricos Película fotográfica Aisladores Cojinetes no lubricados Fibras Engranes Aplicaciones Suturas Neumáticos Correas de reloj Empaquetando Botellas Refuerzo de matrices orgánicas Aislamiento Elastómeros Adhesivos Liners de espuma para ropa
Poliéster
Excelente resistencia a la corrosión con ácidos, álcalis y sales puede estar en soldadura de costura y máquina para rellenar cualquier tipo, forma o tamaño de la estructura
Recubrimientos Válvulas Engranes de bombas Piezas del medidor de agua Superficie de cojinete
18. Compuestos orgánicos de impacto económico, industrial ambiental y social en la región o en el país Compuesto orgánico o molécula orgánica es un compuesto químico más conocido como micromolécula o estitula que contiene carbono, formando enlaces carbono-carbono y carbono-hidrógeno. En muchos casos contienen oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo, boro, halógenos y otros elementos menos frecuentes en su estado natural.
Las moléculas orgánicas pueden ser de dos tipos: Moléculas orgánicas naturales: son las sintetizadas por los seres vivos, y se llaman biomoléculas, las cuales son estudiadas por la bioquímica y las derivadas del petróleo como los hidrocarburos. Moléculas orgánicas artificiales: son sustancias que no existen en la naturaleza y han sido fabricadas o sintetizadas por el hombre, por ejemplo, los plásticos. Los compuestos orgánicos pueden dividirse de manera muy general en: Compuestos alifáticos
Compuestos aromáticos Compuestos heterocíclicos Compuestos organometálicos Polímeros
1. Alcohol 2. Petróleo 3. Gasolina (derivado del petróleo)
Los alcoholes son los compuestos orgánicos que contienen un grupo hidroxilo, es decir, -OH, en sustitución de un átomo de hidrógeno en lazado de forma covalente a un átomo de carbono. Los alcoholes los ocupamos mucho más de lo que siquiera podemos imaginarnos, por ejemplo, todas las bebidas alcohólicas, como su nombre lo dice, contienen alcohol comercial, es decir, alcohol etílico. También podemos ver la presencia de este compuesto en un hospital, para desinfectar todas las herramientas necesarias para alguna operación. El compuesto orgánico más utilizado en la industria es el petróleo, que está formado por los restos de animales y vegetales que quedaron atrapados en las capas del subsuelo. A partir de este compuesto se pueden obtener aceites lubricantes, gasolinas, grasas para maquinaria, parafina y asfalto utilizado en calles y carreteras, entre otros productos.
Usos de la gasolina: Los gases licuados (propano y butano) Para estos hidrocarburos comercializados en esta líquido en botellas a presión, empleados en forma gaseosa para cocina, calefacción doméstica, iluminación de camping y uso industriales tales como el oxicorte al propano, se verifica sobre todo que su composición y su volatilidad son correctas : ensayo de evaporación, que mide el residuo "fondo de botella", y tensión de vapor, que mide la presión relativa en el recipiente a la temperatura límite de utilización (50ºC), son los dos criterios básicos. El análisis completo de un producto petrolífero ligero se hace por cromatografía en fase gaseosa; los diversos hidrocarburos, arrastrados
sucesivamente por una corriente de gas portador, son detectados e identificados a la salida del aparato, y registrado su volumen relativo.
Importancia económica: Los compuestos orgánicos han sido de gran importancia para el desarrollo del mercado nacional es por eso que el sector empresarial es uno de los más importantes en la fabricación, preparación y comercialización de productos químicos. Por ejemplo: Carbono: este metal es importante ya que forma parte de numerosos compuestos y son importantes para la vida cotidiana del ser humano. También forma parte de las estructuras de las grasas o lípidos de la cual la parte estructural está formada por el glicerol y glicerina el cual es un alcohol. El carbono también forma parte de las estructuras de ácidos nucleicos, vitaminas.
Importancia social: Dentro de esta importancia se dice que los compuestos orgánicos sufren cambios apreciables durante su utilización biológica, en muchas ocasiones no se le da importancia; sin embargo, gracias a ella se llevan a cabo las diferentes reacciones bioquímicas que sustentan la vida y así tener un mejor desarrollo. Por ejemplo: El oxígeno se usan grandes cantidades de oxígeno en los sopletes para soldar a alta temperatura, en los cuales, la mezcla de oxígeno y otro gas produce una llama con una temperatura muy superior a la que se obtiene quemando gases en aire. El oxígeno se les administra a pacientes con problemas respiratorios y también a las personas que vuelan a altitudes elevadas, donde la baja concentración de oxígeno no permite la respiración normal. El aire enriquecido con oxígeno se utiliza para fabricar acero en los hornos de hogar abierto.
Importancia industrial: Son compuestos de gran importancia para el desarrollo industrial para la obtención de grandes cantidades de sustancias que hoy en día podemos encontrar dentro de productos lácteos o cualquier otra cosa. Por ejemplo: Nitrógeno La mayor parte del nitrógeno utilizado en la industria química se obtiene por destilación fraccionada del aire líquido, y se usa para sintetizar amoníaco. A partir de este amoníaco se preparan una gran variedad de productos químicos, como fertilizantes, ácido nítrico, urea, hidracina y aminas. También se usa el amoníaco para elaborar óxido nitroso (N2O), un gas incoloro conocido popularmente como gas de la risa. Este gas, mezclado con oxígeno, se utiliza como anestésico en cirugía.
Importancia ambiental: Su importancia en este ámbito se puede apreciar en que algunos productos sintéticos no biodegradables persisten en el ambiente como agentes contaminadores del ambiente. Por impacto ambiental se entiende el efecto que produce una determinada acción humana sobre el medio ambiente en sus distintos aspectos este puede extenderse con poca utilidad, a los efectos de un fenómeno natural. Por ejemplo: Bromo sus vapores contamina el aire, además sus compuestos derivados solo lacrimógenos y venenosos. Azufre sus óxidos (SO2 Y SO3) contaminan el aire y mezclados con agua producen la lluvia ácida.
Importancia en la región: Este compuesto es muy importante para el desarrollo ya que por medio de esta se han adquirido grandes compuestos que generaron riquezas a la región.
Importancia en el país: Gracias a este compuesto se obtuvo un crecimiento en el país para el desarrollo de la agricultura y los medios de transporte.
