jueves, 28 de noviembre de 2013

Clase N°6


HIDROCARBUROS AROMÁTICOS

Estudiaremos la química de los hidrocarburos aromáticos con el benceno (C6 H6 ).

Estructura de la molécula de benceno

La formula molecular del benceno es C6 H6 .

Las dos estructuras de la molécula de benceno: 


De las estructuras anteriores se tiene que el benceno se puede representar como
se muestra a continuación :

                          

Características y usos del benceno          

El Benceno es un liquido claro, volátil, incoloro, muy inflamable, con olor característico.
El Benceno se utiliza como constituyente de combustibles para motores, disolventes de grasas, aceites, pinturas. También como intermediario químico y en la manufactura de detergentes, explosivos, productos farmacéuticos y tinturas.

Sistemas compuestos por benceno 


Naftaleno


                                                                                               










ANTRACENO 



FENANTRENO


Los anteriores sistemas (Naftaleno,Antraceno y fenantreno ) también se pueden representar gráficamente así:



Nomenclatura

Los compuestos mono sustituidos del benceno se nombran como derivados del
benceno,indicando el sustituyente :


                                                                   
Nitrobenceno                                           Metilbenceno  (tolueno)


Clase N°5

CICLOALCANOS 

Hasta ahora estudiamos los alcanos de cadena abierta y ramificados (con grupos sustituyentes). Sin embargo, es posible que una cadena hidrocarbonada forme un anillo o ciclo.
La formula general para estos compuestos es :      Cn H2n
Veamos algunos ejemplos: 










ALQUENOS 

Los alquenos se diferencian con los alcanos en que presentan una doble ligadura a lo largo de la molécula. Esta condición los coloca dentro de los llamados hidrocarburos insaturados junto con los alquinos. Con respecto a su nomenclatura es como la de los alcanos salvo la terminación, que es ENO 


Propiedades físicas de los alquenos

Son similares a los alcanos. Los tres primeros miembros son gases, del carbono 4 al carbono 18 líquidos y los demás son sólidos.
Son solubles en solventes orgánicos como el alcohol y el éter. Son levemente más densos que los alcanos correspondientes de igual número de carbonos. Los puntos de fusión y ebullición son más bajos que los alcanos correspondientes. 

ALQUINOS 

Estos presentan una triple ligadura entre dos carbonos vecinos. Con respecto a la nomenclatura la terminación ano o eno se cambia por ino. Aquí hay dos hidrógenos menos que en los alquenos. Su fórmula general es CnH2n-2.


Ejemplos de alquinos :
CH     C- CH2-CH1 – butino
CH3-C     C-CH3    2- butino
CH     CH     Etino  (acetileno)
CH3-C     CH3 Propino
CH     C-CH-CH3 3-metil -1-butino
               CH3
CH3 – CH2- CH2-C    CH  1 – pentino
El dato: el acetileno tiene muchos usos importantes en la industria, debido a su alto calor de combustión, el acetileno que se quema en los “sopletes de oxiacetileno” produce una flama caliente en extremo ( aprox 3000°C ) por eso, los sopletes se usan para soldar metales.
Para transportar el gas sin correr riesgos, debe disolverse en un solvente orgánico e inerte, como acetona a Presión moderada, en estado líquido el acetileno es muy sensible a los golpes y es altamente explosivo.




domingo, 27 de octubre de 2013

Clase N°4 QuímicaII

HIDROCARBUROS

Los hidrocarburos son sustancias compuestas solo por carbono e hidrógeno. El carbono tiene la capacidad de unirse a otros carbonos por medio de enlaces covalentes formando cadenas.
Según su estructura se clasifican en aromáticos y alifáticos. Se clasifican en alcanos, alquenos o alquinos, según presenten uniones o enlaces simples, dobles o triples entre carbonos, respectivamente.

ALCANOS

Presentan enlaces simples entre carbonos. Reciben también el nombre de hidrocarburos saturados. Su fórmula general es:
CnH2n+2
Se nombran con la terminación ano y el prefijo que indica cantidad de átomos de carbono:
Met : 1  metano              Et: 2 etano
Prop: 3 propano              But: 4 butano
Pent: 5 pentano               Hex: 6 hexano

Propiedades físicas de los alcanos

Punto de ebullición: bajo condiciones normales, los alcanos desde el CH4 hasta el C4H10son gases; desde el C5H12 hasta C17H36 son líquidos; y los posteriores a C18H38 son sólidos. El punto de ebullición está determinado principalmente por el peso. Se incrementa entre 20 y 30 °C por cada átomo de carbono agregado a la cadena.

Todos son de menor densidad que el agua.
Son insolubles en el agua pero solubles en solventes orgánicos.

Usos de los alcanos 

Los cuatro primeros alcanos son usados principalmente para propósitos de calefacción y cocina.
El metano y el etano son los principales componentes del gas natural
El  propano y el butano pueden ser líquidos a presiones moderadamente bajas y son conocidos
como gases licuados. 
Desde el  pentano hasta el octano  los alcanos son líquidos razonablemente volátiles. Se usan
como combustibles en motores de combustión interna.
Los hidrocarburos de 9 a 16 átomos de carbono son líquidos de alta viscosidad y forman parte
del diesel y combustible de aviones.

Grupos alquilo mas comunes 

La siguiente tabla contiene algunos de los grupos alquilo mas comunes.



Reglas de la nomenclatura IUPAC

1. Se escoge como cadena principal, la secuencia más larga de átomos de Carbono
de la molécula. El nombre de la correspondiente  cadena es la raíz del nombre del
compuesto. La terminación para los alcanos es ANO, para los alquenos es ENO y
para los alquinos es INO. 

Ejemplo:



2. Se numeran los átomos de Carbono consecutivos de la cadena principal, comenzando por el
extremo que permite asignar a los átomos de Carbono con sustituyentes, los números mas bajos
  posibles.
Ejemplo: 

correcto 


incorrecto 



3. Se nombra cada grupo alquilo como sustituyente de la cadena principal, precedido de un numero que indica el Carbono al cual está unido. Si sobre el mismo Carbono existen 2 o mas grupos, se repite el número. Se usan guiones para separar los números del resto del nombre. Si un mismo sustituyente aparece en la cadena mas de una vez, los números de las posiciones se separan por comas y se usan los prefijos di, tri  para indicar el numero de veces que se repite.
Ejemplo:

2,2,4 – trimetil pentano 



                                   2,2,4 tri metil hexano 






Clase N° 3 Química II

EL CARBONO

  El Carbono es un elemento de  símbolo C. Es sólido a temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formación, puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o diamante respectivamente.
La propiedad mas característica del Carbono es la poder compartir electrones con otros átomos de Carbono para formar cadenas largas 

HISTORIA 

El Carbono (fue descubierto en la prehistoria y ya era conocido en la antigüedad en la que se manufacturaba mediante la combustión incompleta de materiales orgánicos. 
Los últimos alótropos conocidos, los fullerenos (C60), fueron descubiertos como subproducto en experimentos realizados con gases moleculares en la década de los 80’s.

PROPIEDADES DEL CARBONO

Como habíamos mencionado, podemos encontrar el Carbono en dos formas alotrópicas :  diamante y grafito que son sólidos con puntos de fusión altos y son insolubles en todos los disolventes a temperaturas ordinarias. 






¿Qué es alotrópico?
Alótropo: es una de dos o mas formas diferentes de un elemento.
Las dos formas alotrópicas del Carbono diamante y  grafito son diferentes en sus propiedades químicas y en su precio.

PROPIEDADES DEL CARBONO 

Las propiedades físicas de las dos formas difieren debido a  las diferencias en la estructura cristalina. 


Tabla comparativa de propiedades de las  2 formas del Carbono.


CLASIFICACIÓN DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS 

A continuación se presenta una clasificación resumida de los compuestos orgánicos:


saturados 

De cadena abierta 
o alifáticos  insaturados 
          COMPUESTOS 
          ORGANICOS 

Carbocíclicos
De cadena cerrada 
o aromáticos  Heterocíclicos



Los compuestos orgánicos se pueden clasificar en 2 grandes grupos :
1.De cadena abierta o alifáticos: que pueden ser cadenas lineales o ramificadas


2.De cadena cerrada o aromáticos : El esqueleto de estos compuestos forma un anillo , que a su vez se dividen en :
2.1 Carbocíclicos: Todos los átomos que forman el anillo son de Carbono  
2.2 Heterocíclicos: Los anillos contienen uno o mas átomos distintos del Carbono   




Algunos conceptos necesarios en  química orgánica

Formula empírica: indica cuales elementos están presentes y la relación mínima, en números enteros, entre sus átomos, pero no indica necesariamente el número real de átomos  en una molécula determinada.
“Empírica” significa que se deriva de un experimento.
Ejemplo: El comp. Hidrazina N2H4, la formula empírica de la Hidrazina es NHla relación entre el N y el H es    1: 2 pero solo la formula molecular indica el numero real de átomos

Formula molecular: Indica la cantidad exacta de átomos de cada elemento que está presentes en una molécula.
Ejemplo: La formula molecular de la glucosa es C6 H12 O6

Formula estructural: Expresa las posiciones relativas y las valencias correctas de todos los átomos de la molécula. 

Ejemplo: Formula estructural del Propano






Valencia: Se refiere al numero de enlaces formados . Uno de los hechos fundamentales en química orgánica es la tetracovalencia del átomo de Carbono es decir que puede formar 4 enlaces 





GRUPO FUNCIONAL

Es uno de los conceptos mas importantes en la química del Carbono. Los grupos funcionales son átomos cuya presencia en una molécula, determina las propiedades características de la función.
Fórmula general:    R-F
Donde: R= grupo alquilo y
F= es el grupo funcional










sábado, 26 de octubre de 2013

Clase N°2 Química II

Soluciones

Las soluciones son sistemas homogéneos formados básicamente por dos componentes: Solvente y Soluto. El soluto se encuentra en menor proporción. La masa total de la solución es la suma de la masa de soluto mas la masa de solvente.
Pregunta: ¿Una solución solamente puede ser líquida?
Respuesta/ NO. También puede ser gaseosa como el aire (78%N2 , 21%O2,  gases inertes como Ar y Ne)
Sólida como una aleación (Bronce aleación entre Cobre - Cu y Estaño - Sn)
o líquida como el agua de mar
Pero solo analizaremos las
soluciones acuosas o líquidas 





Términos importantes en soluciones 

Solubilidad : Es la cantidad máxima de soluto que puede mantenerse disuelto en una solución,  y depende de condiciones como la temperatura, presión  y otras sustancias disueltas o en suspensión.

Solución insaturada: Es la solución que tiene una menor cantidad de soluto que el máximo que pudiera contener a una temperatura y presión determinadas

Solución saturada :Es la que tiene la máxima cantidad de soluto que puede contener a una temperatura y presión determinadas. Una vez que la disolución está saturada ésta no disuelve más soluto. En ellas existe un equilibrio entre el soluto y el disolvente.
Ejemplo: solución de sal en agua 

Solución sobre saturada: Es la que contiene un exceso de soluto a una temperatura y presión determinadas (tiene más soluto que el máximo permitido en una disolución saturada).
Cuando se calienta una disolución saturada, se le puede disolver una mayor cantidad de soluto. La solución sobresaturada es inestable, y con cualquier perturbación, inmediatamente se precipitará, quedando entonces como una disolución saturada.

Métodos para determinar la concentración de soluciones 

Hay varios métodos para expresar la concentración de las soluciones, vamos a estudiar 3:
ü% Porcentaje
üMolaridad (M) 
üppm (partes por millón) 
Porcentaje en masa o en peso :
(%m/m) (%w/w en inglés)
:Es la cantidad en gramos de soluto por cada 100 gramos de solución.
Como formula, podemos expresar esta relación así:
%masa=  masa de soluto (g)   x 100
                 masa de solución(g) 
Ejemplo :Calcula el % en peso  de una solución que tiene 10 grs. de soluto y 110 grs. de solvente.
En este caso la masa de la solución es de 120 g 10 g de soluto+ 110 g de solvente.
% en peso 10   x 100
                           120 g
 % en peso = 8.33%

Porcentaje volumen-volumen (% V/V)
Expresa el volumen de soluto por cada cien unidades de volumen de la disolución.

%volumen=  volumen soluto (ml)   x 100
                       volumen solución(ml) 

Ejemplo: La graduación alcohólica de las bebidas se expresa precisamente así:
*un vino de 12 grados (12°) tiene un 12% (v/v) de alcohol.
*Las cervezas tienen entre 3 y 12% de grado alcohólico o % (v/v) 


Molaridad (M)
 se define como el número de moles de soluto en un litro de solución.
M =   moles de soluto(n)   
          Litros de solución (l)
Ejemplo 1: una solución 5 M de NaOH contiene 5 moles de NaOH en 1 litro de solución. 
Ejemplo 2: calcular la Molaridad de la solución   si tengo 200 g de NaOH en 1 litro de solución
Primero: Calculo el numero de moles( n)
n= gramos del compuesto  =    200 g    = 5 moles
      PM del compuesto             40 g/mol
Segundo:  aplico la formula de Molaridad
M= 5 moles = 5 M
       1 litros 
Partes por millón (ppm) 
Número de miligramos de soluto  por litro de solución
Ppm =   mg de soluto 
             litro de solución
Ejemplo: una solución de 10 ppm de NaCl  significa que tenemos 10 mg de NaCl en 1 litro de solución