Universidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD) Escuela:
CIENCIAS BSICAS TECNOLOGA E INGENIERA Curso: QUMICA ORGNICA _
Unidad_1_Sub Problema 1: Paso 1: Planificacin
PROBLEMA UNIDAD 1POR QU EL USO DE HIDROCARBUROS COMO COMBUSTIBLE
Y MATERIA PRIMA PARA OTRAS SUSTANCIAS ES UN PROBLEMA AMBIENTAL?
QUIMICA ORGANICA
Presentado por:RICARDO ANTONIO ALARCON Cdigo: 1010198706LEYDY
JULIET POVEDACdigo: 1120572530
Tutor: CESAR AUGUSTO BARRAZA QUIMICA ORGANICA
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA (UNAD)
CCAV SAN JOSE DEL GUAVIARE
12 DE MARZO DE 2015INTRODUCION
La qumica se manifiesta ante nuestros ojos cada da, el mundo
real que conocemos existe gracias a la unin de tomos que mediante
enlaces forman compuestos que hacen palpable las cosas que podemos
percibir de nuestro entorno. Durante muchos aos se crey que la
materia que contena vida se diferenciaba de la materia inerte, por
algo llamado fuerza vital, este postulado lo realizo el cientfico
Jns Jacob Berzelius, tiempo despus el joven Friedrich Whler puso
fin a la teora vitalista, al lograr sintetizar un compuesto orgnico
a partir de uno inorgnico. Whler es famoso por su sntesis del
compuesto orgnico denominadourea. La materia existente es estudiada
por dos ciencias; la qumica orgnica y la qumica inorgnica. La
qumica orgnica comprende el estudio del carbono, elemento ms
abundante en nuestro planeta y responsable de formar la materia de
la cual estn hechos los seres vivos y unos 16 millones de
compuestos que componen las cosas que percibimos y utilizamos en
nuestra vida cotidiana. Dentro de los compuestos ms representativos
e importantes para la humanidad que se formar a partir de enlaces
del carbono con otros elementos estn los hidrocarburos, que se
formar a partir de un enlace entre carbono e hidrogeno y que sirve
a la humanidad como fuente de energa para realizar las actividades
cotidianas que conocemos como tener energa elctrica, combustibles
para nuestros vehculos y maquinas, siendo adems los responsables de
gran parte de la contaminacin generada por la humanidad.
Existen tambin los hidrocarburos sustituidos en los cuales una
parte del hidrogeno es remplazada por otro elemento dando lugar a
la formacin de nuevos compuestos que componen casi la totalidad de
los productos que utilizamos en nuestra vida cotidiana. En este
artculo se planteara el efecto que produce el uso de los
hidrocarburos como fuente de energa y la afectacin de estos al
medio ambiente.
ContenidoCarbono:5Caractersticas5Configuracin
electrnica5Hidrocarburos6Alcanos6Insaturados7Alquenos7Alquinos7Aromticos8Hidrocarburos
sustituidos8Oxigenados8Alcoholes8Fenoles9teres9Aldehdos9HIDROCARBUROS
NITROGENADOS10Amidas10Nitrilos11Nitrocompuestos11Aminas11HIDROCARBUROS
HALOGENADOS12Haluros alqulicos12Haluros vinlicos12Haluros de
arilo12ANALISIS13SITUACIN PROBLEMA13PREGUNTAS
AUTOFORMULADAS15CONCLUSION16
MARCO TEORICO
Los hidrocarburos son compuestos orgnicos que estn formados a
partir de un armazn de tomos de carbono a los cuales se le unen
tomos de hidrogeno para completar las valencias faltantes. Para
entender ms especficamente como estn compuestos los hidrocarburos
comenzaremos por explicar que es el carbono y todo sobre su
configuracin electrnica.Carbono:es un elemento qumico de nmero
atmico 6 y smbolo C. Como miembro del grupo de los carbonoideos de
la tabla peridica de los elementos. Es slido a temperatura
ambiente. Dependiendo de las condiciones de formacin, puede
encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrpicas,
carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o diamante
respectivamente. Es el pilar bsico de la qumica orgnica; se conocen
cerca de 16 millones de compuestos de carbono, aumentando este
nmero en unos 500.000 compuestos por ao, y forma parte de todos los
seres vivos conocidos.
CaractersticasEl carbono es un elemento notable por varias
razones. Sus formas alotrpicas incluyen, sorprendentemente, una de
las sustancias ms blandas (el grafito) y la ms dura (el diamante)
y, desde el punto de vista econmico, es de los materiales ms
baratos (carbn) y uno de los ms caros (diamante). Ms an, presenta
una gran afinidad para enlazarse qumicamente con otros tomos
pequeos, incluyendo otros tomos de carbono con los que puede formar
largas cadenas, y su pequeo radio atmico le permite formar enlaces
mltiples. As, con el oxgeno forma el dixido de carbono, vital para
el crecimiento de las plantas en el ciclo del carbono; con el
hidrgeno forma numerosos compuestos denominados genricamente
hidrocarburos, esenciales para la industria y el transporte en la
forma de combustibles fsiles; y combinado con oxgeno e hidrgeno
forma gran variedad de compuestos como, por ejemplo, los cidos
grasos, esenciales para la vida, y los esteres que dan sabor a las
frutas; adems es vector, a travs del ciclo carbono-nitrgeno, de
parte de la energa producida por el Sol.
Configuracin electrnica
La capacidad del carbono de formar enlaces se debe a su
configuracin electrnica, que en estado de no excitacin o tambin
denominado estado fundamental es 1 s 2 s 2 p. La existencia de
cuatro electronesen su ltima capa, sugiere la capacidad de ganar o
perder electrones. En realidad una prdida o ganancia de un nmero
tan elevado de electrones indica una dosis de energa elevada, y el
tomo de carbono opta por compartir sus cuatro electrones externos
con otros tomos mediante enlaces covalentes.
Fuente:
http://agrega.educacion.es/ODE2/es/es_20071227_1_5008849HidrocarburosLoshidrocarburosson
compuestos orgnicos formados nicamente por "tomos de carbono e
hidrogeno". La estructura molecular consiste en un armazn de tomos
de carbono a los que se unen los tomos de hidrgeno. Los
hidrocarburos son los compuestos bsicos de la qumica orgnica. Las
cadenas de tomos de carbono pueden ser lineales o ramificadas y
abiertas o cerradas. Los hidrocarburos se pueden diferenciar en dos
tipos que son alifticos y aromticos. Los alifticos, a su vez se
pueden clasificar en alcanos, alquenos y alquinos segn los tipos de
enlace que unen entre s los tomos de carbono. Las formulas
generales de los alcanos, alquenos y alquinos son (CnH2n+2), (CnH2n
)y (CnH2n-2 ), respectivamente.Hidrocarburos alifticos: son
aquellos compuestos de los hidrocarburos que no poseen un carcter
aromtico. Los compuestos alifticos comparten una caracterstica
denominada saturacin o instauracin.Saturados: los compuestos de los
hidrocarburos que se denominan alifticos saturados, son aquellos
que poseen un enlace simple. Un ejemplo de estos es:
Alcanos los alcanos son compuestos denominados hidrocarburos de
enlace simple, en el que el hidrogeno completa las valencias que
quedan libres en un enlace lineal del carbono y el hidrogeno, a
continuacin se muestra la estructura de un alcano. (Universidad
Nacional Abierta y a Distancia (UNAD), 2015)
Fuente:
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nonane-3D-balls.png
InsaturadosSon aquellos hidrocarburos que estn formados por
enlaces dobles y triples, en este grupo se encuentran:
AlquenosSon compuestos de carbono e hidrogeno de doble enlace,
su estructura es la siguiente:
Fuente:
http://es.wikiversity.org/wiki/Curso_de_Qu%C3%ADmica:Grupos_funcionales
AlquinosSon compuestos de carbono e hidrogeno de triple enlace,
su estructura es la siguiente: (Universidad Nacional Abierta y a
Distancia (UNAD), 2015)
Fuente: http://www.esacademic.com/dic.nsf/eswiki/33102
AromticosLos hidrocarburos aromticos y sus derivados son
compuestos cuyas molculas estn formadas por seis grupos de
carbono-hidrogeno que estn unidas a un vrtice de un hexgono, por
una o ms estructuras de anillo estables del tipo antes descrito y
pueden considerarse derivados del benceno de acuerdo con tres
procesos bsicos:
1. por sustitucin de los tomos de hidrgeno por radicales de
hidrocarburos alifticos.
2. por la unin de dos o ms anillos de benceno, ya sea
directamente o mediante cadenas alifticas u otros radicales
intermedios.
2. por condensacin de los anillos de benceno. (Universidad
Nacional Abierta y a Distancia (UNAD), 2015)3. Hidrocarburos
sustituidosSon compuestos que tienen la misma estructura de un
hidrocarburo, pero que poseen otro tomo diferente al carbono y el
hidrogeno. Este tipo de compuestos se dividen en tres grupos:
OxigenadosLos derivados de los hidrocarburos denominados
oxigenados, son aquellos en los que el hidrocarburo contiene un
enlace con un oxigeno. De este grupo se subdividen:
AlcoholesLos alcoholes son derivados de los hidrocarburos en los
que se ha sustituido uno o ms tomos de hidrgeno por el grupo
hidroxilo (- OH). Para nombrarlos se sustituye la terminacin ( O)
del hidrocarburo del que proceden por (- OL). Dentro de sus
Propiedades Fsicas esta que son compuestos incoloros, cuyos
primeros trminos son lquidos solubles en agua, en cuanto a sus
Propiedades Qumicas. Los alcoholes se conducen, desde el punto de
vista qumico, de la siguiente manera: Reaccionan con los cidos
orgnicos e inorgnicos para formar esteres.
Fenoles Recibe el nombre de fenol, el alcohol monohidroxlico
derivado del benceno; dndosele, adems, a todos los compuestos que
tengan un radical oxidrlico unido al anillo bencnico.El fenol, en
forma pura presenta unas propiedades fsicas de un slido cristalino
de color blanco-incoloro a temperatura ambiente. Su frmula qumica
es C6H5OH. El fenol es una sustancia manufacturada. El producto
comercial es un lquido. Tiene un olor repugnantemente dulce y
alquitranado.Se puede detectar el sabor y el olor del fenol a
niveles ms bajos que los asociados con efectos nocivos. El fenol se
evapora ms lentamente que elaguay una pequea cantidad puede formar
una solucin con agua. El fenol se inflama fcilmente, es corrosivo y
sus gases son explosivos en contacto con fuego.El fenol se usa
principalmente en la produccin de resinas fenlicas. Tambin se usa
en la manufactura denylony otras fibras sintticas. El fenol es muy
utilizado en la industria qumica, farmacutica y clnica como un
potentefungicida,bactericida,sanitizante,antispticoydesinfectante,
tambin para producir agroqumicos, bisfenol A (materia prima para
producir resinas epoxi y policarbonatos), en el proceso de
fabricacin decido acetilsaliclico(aspirina) y en preparaciones
mdicas como enjuagues bucales y pastillas para el dolor de
garganta.teresProceden de la deshidratacin de los alcoholes. Llevan
el grupo funcional (- O -) llamado radical Oxi. Se nombran
anteponiendo a la palabra ter a la denominacin de los dos radicales
ordenados alfabticamente, dentro de sus Propiedades Fsicas esta que
los teres con cadenas carbonadas mayores van teniendo mayor punto
de ebullicin a medida que aumenta la longitud de la cadena y en sus
Propiedades Qumicas. Comprende que Los teres son muy inertes
qumicamente y solo tiene unas pocas reacciones caractersticas.
AldehdosSon Hidrocarburos caracterizados por poseer el grupo
funcional (CHO) llamado radical formilo. Se nombran sustituyendo la
terminacin ( O) del hidrocarburo del que proceden por el sufijo (-
AL), dentro de sus Propiedades Fsicas esta que los puntos de
ebullicin de los aldehdos son menores que el de los alcoholes y
cidos carboxlicos comparables, adems dentro de las Propiedades
Qumicas esta que los aldehdos se comportan como cidos debido a la
presencia del grupo carbonilo.Cetonas: Son Hidrocarburos
caracterizados por poseer el grupo funcional (CO) llamado radical
carbonilo. Se nombran sustituyendo la terminacin (- O) del
hidrocarburo correspondiente por el sufijo (- ONA). De sus
Propiedades Fsicas esta que Las cetonas presentan puntos de
ebullicin ms bajos que los alcoholes de su mismo peso molecular.
Adems dentro de las Propiedades Qumicas esta que Son menos
reactivas que los aldehdos.
HIDROCARBUROS NITROGENADOS
El nitrgeno tiene la capacidad de formar enlaces sencillos,
dobles y triples con los tomos de carbono, lo que determina que
sean varios los grupos funcionales nitrogenados posibles. Los
derivados nitrogenados de los hidrocarburos son: amidas, nitrilos,
aminas y nitrocompuestos.
AmidasLas amidas proceden de sustituir el grupo OH de un cido
por el grupo aminoNH2 (NHR o NRR en el caso de amidas sustituidas).
Las amidas se nombran sustituyendo la terminacin oico o ico del
cido correspondiente por amida o de modo equivalente sustituyendo
la terminacin o del hidrocarburo del que procede el correspondiente
cido por el sufijo amida. Si se trata de amidas sustituidas, hay
que nombrar adems los radicales unidos al nitrgeno, anteponiendo la
letra N (Universidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD),
2015)
Fuente:
http://www.hiru.com/quimica/derivados-nitrogenados-de-los-hidrocarburos
Una amida importante es la urea, que se encuentra en la orina de
los mamferos. Se prepara industrialmente a partir de amonaco y
dixido de carbono a una presin de entre 200 y 400 atm y una
temperatura de 200 C. Se utiliza como fertilizante y para fabricar
plsticos y adhesivos:
Fuente:
http://www.hiru.com/quimica/derivados-nitrogenados-de-los-hidrocarburos
NitrilosLosnitrilosse caracterizan por tener el grupo
funcional-ciano, -CN. Se nombran aadiendo la terminacin-nitriloal
nombre del hidrocarburo de igual nmero de tomos de carbono. Al
grupo -CN como sustituyente se le designa mediante el prefijo
ciano. Fuente:
http://www.hiru.com/quimica/derivados-nitrogenados-de-los-hidrocarburos
Los nitrilos son molculas reactivas de amplia aplicacin en
sntesis orgnica. Por ejemplo, la hidrlisis de nitrilos en presencia
de un cido fuerte o una base fuerte. Da lugar a cidos carboxlicos.
Por otra parte, la hidrogenacin cataltica de nitrilos permite la
preparacin de aminas primarias.Nitrocompuestos
Los nitroderivados son compuestos cuyas molculas poseen el grupo
funcional nitro (NO2). Este grupo funcional siempre se considera un
sustituyente del hidrogeno, por lo que se nombran anteponiendo el
prefijonitro-al nombre del hidrocarburo, indicando con un nmero su
posicin en la cadena carbonada.
Fuente:
http://www.hiru.com/quimica/derivados-nitrogenados-de-los-hidrocarburos
Los derivados aromticos que poseen varios grupos nitro en la
molcula se caracterizan por ser bastante inestables
termodinmicamente, por lo que se utilizan como explosivos.
AminasLasaminasson derivadas del amonaco NH3, mediante
sustitucin de tomos de hidrgeno por radicales orgnicas. La
sustitucin de uno, dos o los tres hidrgenos da lugar aaminas
primarias, secundariasoterciarias. Las aminas se nombran indicando
el radical, o radicales, por orden alfabtico, y el
sufijo-amina.
Fuente:
http://www.hiru.com/quimica/derivados-nitrogenados-de-los-hidrocarburosCuando
el grupo funcional amina no es el prioritario, se utiliza el
prefijoamino-para designar el grupo amina. Fuente:
http://www.hiru.com/quimica/derivados-nitrogenados-de-los-hidrocarburos
HIDROCARBUROS HALOGENADOSSon aquellos compuestos que se derivan
de sustituir en un hidrocarburo uno o ms hidrgenos por un tomos
halogenados (cloro, yodo, flor, bromo). Fuente:
http://html.rincondelvago.com/compuestos-organicos.html
CaractersticasNormalmente los compuestos halogenados se clasifican
en tres grupos generales.Haluros alqulicos Estos compuestos son
derivados de los hidrocarburos saturados.Haluros vinlicosestos
compuestos son derivados de los hidrocarburos insaturados.
Haluros de ariloEstos compuestos son derivados del
bencenoANALISIS SITUACIN PROBLEMA
POR QU EL USO DE HIDROCARBUROS COMO COMBUSTIBLE Y MATERIA PRIMA
PARA OTRAS SUSTANCIAS ES UN PROBLEMA AMBIENTAL?
Sin lugar a duda los compuestos de los hidrocarburos, son unos
de los factores de mayor contaminacin a nivel mundial, esto radica
en el uso general y cotidiano que hacemos de estos compuestos al
utilizarlos como combustible o materia prima para fabricar otras
sustancias. El proceso de combustin de derivados del petrleo, uno
de los hidrocarburos ms representativo y de mayor uso para la
obtencin de combustibles libera a la atmosfera dixido de carbono
que es la principal fuente de contaminacin de gases del efecto
invernadero, adems existen otros contaminantes que tambin son
producto de la combustin de hidrocarburos como el xido nitroso
(N2O), Metano (CH4) y monxido de carbono (CO), que aunque no son
gases de efecto invernadero si influyen en los ciclos de la
atmosfera, que crean o destruyen gases del efecto invernadero como
el ozono troposfrico.Sin lugar a duda uno de los gases ms
peligrosos directamente para la salud humana y animal es el monxido
de carbono, el cual fija en la hemoglobina de la sangre impidiendo
el trasporte de oxigeno provocando que el individuo muera. Este gas
es sumamente mortal en ambientes cerrado dado que puede alcanzar
grandes concentraciones. En las grandes ciudades la enorme cantidad
de vehculos producen monxido de carbono resultado de una combustin
incompleta de los combustibles y estas emisiones provocan que el
aire de las ciudades tenga una alta contaminacin, factor que incide
drsticamente en la salud humana.El monxido de nitrgeno resultante
de la quema de combustibles fsiles y de actividades industriales y
de trasporte, se mezcla con la humedad del aire y este se precipita
al suelo produciendo la llamada lluvia acida que afecta a la
vegetacin, produciendo pequeas manchas negras en las hojas de las
plantas que se queman por el contacto con dichos cidos como el
dixido de azufre El Dixido de carbono CO2 al ser el contaminante
principal de nuestra atmosfera, ha demostrado ser el responsable
del aumento de temperatura en nuestro planeta, hoy conocido como
fenmeno del calentamiento global. Este cambio climtico
significativo producido por las actividades cotidianas del hombre
en producir energa, hace que la biosfera del planeta se vea
afectada. Cuando un ambiente natural se ve afectado por
contaminantes hidrocarburantes muy difcilmente se recupera, dado
que se va destruyendo paulatinamente la flora y parte de la fauna
de dicho ambiente. El vertimiento a fuentes hdricas de residuos de
hidrocarburos tales como aceites, gasoles, gasolina, pinturas de
aceite entre muchos otros, contamina y destruye sustancialmente la
vida de dicha fuente, adems de esto afecta directamente la salud
humana y animal.Teniendo en cuenta la afectacin que conlleva el uso
de esta fuente de energa que son los hidrocarburos, la humanidad de
enfocar sus esfuerzos en la bsqueda de fuentes de energa renovables
y amigables con el medio ambiente, que permitan disminuir los
ndices de contaminacin global.
PREGUNTAS AUTOFORMULADAS
Que Cambios qumicos se presenta en los Hidrocarburos en los
procesos de combustin?Rta: como bien sabemos los hidrocarburos son
resultado del enlace de hidrogenos a atomos de carbono, estos
compuestos son la fuente de energia actual en el planeta del ser
humano. cuando utilizamos los hidrocarburos los sometemos a
procesos de combustion para obtencion de energia en forma de calor,
ese proceso de combustion genera gases, esto se produce en la
mezcla de aire con el hidrocarburo. el aire esta compuesto de21% de
oxgeno (O2), el 78% de nitrgeno (N2), y pequeas cantidades de otros
gases inertes.Los hidrocarburos en el combustible, normalmente slo
reaccionan con el oxgeno durante el proceso de combustin para
formar vapor de agua (H2O) y dixido de carbono (CO2), creando el
efecto deseable de calor y la presin dentro del cilindro.
Desafortunadamente, bajo ciertas condiciones de funcionamiento del
motor, el nitrgeno tambin reacciona con el oxgeno para formar xidos
de nitrgeno (NOx), que se considera un contaminante. La proporcin
de aire-combustible juega un papel importante en la eficiencia del
proceso de combustin
Existe un elemento qumico que inactive los gases contaminantes
producidos por los hidrocarburos?.Rta: de acuerdo a lecturas y
previos conocimiento , podria hablarse de la creacion de un gas que
condensara las particulas micrometricas de contaminantes en el aire
(smock) y que hiciera precipitar estas. pero esto seria en vez de
solucion un problema, dado que generaria los mismos efectos que la
lluvia acida.Por qu si los hidrocarburos son productos del
ecosistema, terminan afectndolo a s mismo?Rta: por que el hombre
adapto al medio a sus propias necesidades olvidando las
consecuencias, que quiere decir lo anterior, que se tomaron estos
compuestos y se extrajeron de la tierra en grandes cantidades y se
les dio una disposicin final en lugares no adecuados generando una
severa contaminacin lo que ocasiono el desequilibrio ambiental que
se vive hoy da Existen cambios qumicos que se producen en los
enlaces de los hidrocarburos convirtiendo sus compuestos en nocivos
para el medio?
CONCLUSION
Como la descripcin del problema lo menciona Los hidrocarburos
son muy importantes en la vida diaria, actualmente son la principal
fuente energtica del planeta y materia prima para gran cantidad de
productos de diverso uso. Estos son compuestos orgnicosformados
nicamente portomosdecarbonoehidrgeno. La estructura molecular
consiste en un armazn de tomos de carbono a los que se unen los
tomos de hidrgeno. Los hidrocarburos son los compuestos bsicos de
laQumica Orgnica. Las cadenas de tomos de carbono pueden ser
lineales o ramificadas, y abiertas o cerradas; estos mismos se
subdividen o clasifican en diferentes grupos los cuales dan la
forma a los conjuntos de hidrocarburos formando as la gran fuente
de energa que hoy da mueve el planeta.La facilidad que tienen
algunos grupos de estos compuestos de crear nuevos enlaces de
carbono e hidrogeno es lo que les permite la creacin de los
diferentes grupos de hidrocarburos, dando as muchas opciones de uso
de dicho compuesto.Hasta este punto y observando solo la parte
positiva podramos decir que estos compuestos fueron el gran
hallazgo de la humanidad, convirtindose en una de las principales
materias primas para la elaboracin de productos que hoy da se hacen
indispensables.Como todos sabemos todo en exceso es malo, lo que
condujo al desarrollo de la problemtica que hoy da se vive con la
contaminacin ambiental, el calentamiento global y otros factores
que se vienen presentando, fue la sobre explotacin y mal uso de
estos compuestos; los cuales al ser extrados en grandes cantidades
de la tierra y darles una disposicin final en los lugares o reas
inapropiadas (aguas) y sobretodo sometindolos a tratamientos los
cuales los transforman en toxico, provocaron un desequilibrio en el
ecosistema ya que toda la materia en su totalidad es un balance de
todos sus compuestos.
BibliografaUniversidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD).
(2015). QUIMICA ORGANICA 100416A_220. Recuperado el 13 de Marzo de
2015, de Hidrocarburos Alcanos:
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