8. Química Impresion

Formulario de Ciencias Química

El ÁtomoEs un sistema energético en equilibrio dinámico y electrostático, existe movimiento e igualdad de cargas. Donde encontramos una zona determinada NUCLEO donde radica la casi totalidad de la masa del átomo.

Masa del neutrón:

(1,008 uma)

Masa del protón:

(1,007 uma)

Masa del electrón:

(0,00055 uma)

Carga protón =

Representación del núcleo de un elemento

ó siempre:

Donde:E : Símbolo del elementoZ : número atómicoA : número de masa

Numero Atómico (Z): Es un número entero que indica la cantidad de protones que existe en el núcleo.

Para un átomo neutro se cumple:

Donde: #e: número de electrones. Número de masa (A): Es un número entero que indica la cantidad de protones y neutrones que existe en el núcleo, y determina las propiedades físicas del elemento.

# n: número de neutrones

Para el átomo neutro:

Isótopos: Son elementos químicamente iguales que tienen igual número atómico pero diferente número de masa y por lo tanto diferente número de neutrones.

Isóbaros: Son elementos químicamente diferentes, por tener diferente número de protones pero igual número de masa.

Isótonos: Son elementos químicamente diferentes, por tener diferente número

339

Nube Electrónica

Neutrón

Electrón

Protón

Núcleo


de masa pero igual número de neutrones.

Ión: Es un átomo cargado eléctricamente que se ha generado por la perdida (cationes) ó ganancia (aniones) de electrones.

Donde: E = símbolo del elemento

Z = número atómico

A = número de masa

Q = carga de ión

1) Cationes.- Son elementos que han perdido electrones, por eso su valencia es positiva.

Ejemplo:

2) Aniones.- Son elementos que han ganado electrones por eso su valencia es negativa.

Ejemplo:

En general:

Se respeta el signo de la valencia.

Radiaciones Electromagnéticas (REM)

Son formas de energía que se propaga a la velocidad de la luz sin necesidad de que exista un medio para hacerlo.

Características:

Donde:: Longitud de onda

: Amplitud

Ciclo: Es la longitud de las R.E.M. entre: 2 crestas consecutivas 2 valles 2 nodos alternados

Frecuencia

Unidades: : m, cm, pulg…

Angstron:

Hertz (Hz)

Donde: # ciclos = # ondas.

Además:

Donde:

340

cresta

nodo

valle

A

A


Periodo (T).- Es el tiempo necesario para que pase un ciclo completo.

Unidades: s, h, días

Numero de onda ( )

Unidades:

Energía de un fotón (Efotón)

Donde: h = constante de Planck

Teoría Atómica Molecular

Niveles de energía.- Son zonas como casquetes esféricos que rodean el átomo, el número máximo de niveles que puede tener un átomo es 7.

Subniveles.- Son zonas en las que se subdividen los niveles, el número máximo de subniveles en un nivel es 4, se les nombra con las letras “s”, “p”, “d”, “f”.

El número máximo de electrones en estos subniveles es de 2, 6, 10 y 14 respectivamente.

Orbítales.- Son láminas esféricas por donde circula un máximo de dos electrones.

El número máximo de orbítales en los subniveles s, p, d y f es de 1, 3, 5, 7 respectivamente.Números Cuánticos

Todo electrón se identifica por su juego o cuaterna de números cuánticos, de tal forma que su representación cuántica

es: (n, l, , s).

a) Número Cuántico Principal(n)Describe el nivel de energía principal que el electrón ocupa; por lo tanto, toma valores enteros a partir de uno.

Nivel

K L M N O P Q…

N 1 2 3 4 5 6 7

b) Número Cuántico Secundario

También llamado número cuántico azimutal o de momento angular; para el electrón determina el subnivel de energía donde éste debe encontrarse dentro de un nivel “n”.

Además, define la forma geométrica del orbital o nube electrónica. Para cada nivel de energía se cumple que puede tomar valores enteros desde cero hasta

inclusive.

Subnivel s P d f g h I …L 0 1 2 3 4 5 6 … n-1

c) Número Cuántico Magnético ( )

Para el electrón, indica el orbital donde se encuentra dentro de un determinado subnivel de energía. Para el orbital, determina la orientación espacial que adopta cuando el átomo es sometido a la acción de un campo magnético

externo. En cada subnivel , “ ”

341


puede tomar valores permitidos: así:

d) Número Cuántico de Spin

Magnético

Este número asociado al giro del

electrón puede ser horario o

antihorario

Cuando un electrón rota o gira genera un pequeño campo magnético, es decir, actúa como un pequeño microimán. En base a esta cualidad del electrón en el sistema atómico y molecular, se logra explicar las propiedades magnéticas de una sustancia química.

Distribución o Configuración Electró-nica (C.E.)

a) Distribución por Subniveles

Establece lo siguiente: los electrones se distribuyen en orden creciente de la energía relativa de los subniveles.

Si los subniveles u orbitales poseen la misma energía relativa, estos se denominan “degenerados”, entonces la distribución electrónica seguirá el orden creciente de los niveles energéticos (n).

Regla de Möller o Sarrus Los electrones se distribuyen en las diferentes regiones de menor a mayor energía relativa.

765

4321NIVEL

Distribución por Orbítales

Antes de aparecer un electrón en un subnivel, cada uno de sus orbitales debe tener por lo menos un electrón horario.

Principio de Exclusión de Pauli

En un átomo no pueden existir dos electrones con sus cuatro números cuánticos idénticos, dicho de otra forma: dos electrones de un mismo átomo pueden tener a o más tres números cuánticos idénticos. Las letras minúsculas de los

subniveles energéticos provienen de algunos vocablos: s(sharp), p(principal), d(difuso) y f(fundamental).

No cumplen con la regla del serrucho los elementos de los grupos VIB y IB de la tabla periódica. Además el Rh, Ru, Nb y Pt donde un electrón salta del subnivel “s” al subnivel “d”; pero en el caso del paladio saltan dos electrones.

Tabla Periódica de los Elementos

Es la tabla diseñada por Werner. Está dividido en zonas s, p, d, f.

l) Periodo Nº de elementos 1 ------------------ 2 2 ------------------ 8 3 ------------------ 8

342


4 ------------------ 18 5 ------------------ 18 6 ------------------ 32 7 ------------------ incompleto

ll) Grupos:

Grupo “A” (elementos represen-tativos)I A : Metales alcalinosll A : Metales alcalinos térreoslll A : Térreoslv A : Carbonoides ó familia del

carbonov A : Nitrogenoides ó familia del

nitrógenovl A : Anfígenos ó familia del

oxigeno Vll A : Halógenos

Grupo “B” (Elementos de transición)l B : Metales de acuñaciónll B : Elementos puente

Propiedades Periódicas

1. Radio Atómico (R.A).- Es la distancia media que existe entre dos núcleos de dos átomos de un mismo elemento.

Ejemplo:Na R.A. = 1.9 AºH R.A = 0.53AºHe R.A. = 0.92Aº

: Número atómico aumenta

: Radio atómico aumenta

Potencial de lonización.- Es la energía que debe absorber un átomo al estado

gaseoso para poder perder un de su

nube electrónica.Se presenta como Energía de lonización (E.I.)

Electronegatividad (E, N).- Es la fuerza relativa con la cual un átomo atrae el par de electrones de un enlace químico.

Nomenclatura Inorgánica

Valencia

Es la capacidad de combinación que posee el átomo de un elemento para formar compuestos. Se representa por un número sin signo llamado número

343

Aumenta Aumenta

Aumenta

Z

AumentaE.N.

Au

me

nta

E.N.


de valencia. En un compuesto iónico, este número está dado por el número de electrones ganados o perdidos; en un compuesto covalente está dado por el número de electrones que aporta o recibe para formar enlaces covalentes.

* Val (Ca): (# de perdidos es “dos”)

divalente.

* Val (Cl): (# de ganados es “uno”)

monovalente.

* La suma de los perdidos y ganados

es igual a cero:

Número de Oxidación

En un compuesto iónico binario indica la carga relativa que adoptan cada uno de los iones, esta carga positiva o negativa nos dará a conocer en número de electrones perdidos o ganados por cada átomo del elemento. En un compuesto covalente representa la carga relativa aparente que adopta cada átomo de un elemento cuando se rompen hipotéticamente todos los enlaces. El átomo de mayor electronegatividad perderá electrones.

Regla Práctica para Determinar los Números de Oxidación

1ro. Un elemento en estado libre, es decir, sin combinarse presenta E.O.=0

2do. En los compuestosa) Hidrógeno * En la mayoría de sus compuestos actúa con E.O.=+1* En los hidruros metálicos actúa con E.O.=–1

b) Oxígeno* En la mayoría de sus compuestos actúa con E.O.=-2* En los peróxidos, presenta esto debido a la presencia del grupo peróxido:

* Frente al flúor, el oxigeno actúa con E.O.=+2 Esto es debido a que:

c) MetalesAlcalinos (IA)Li, Na, K, Rb, Cs, Fr Alcalinos Térreos(IIA)Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra

d) No metalesHalógenos (VIIA)F, Cl, Br, IAnfígenos (VIA)O, S, Se, Te

En ambos casos, cuando están unidos químicamente a metales o al hidrógeno.

* Nitrogenoides (VA)N, P, As, Sb, Bi* Carbonoides (IVA)C, Si, Ge, Sn, Pb

3ro. En toda unidad de fórmula, tanto de un compuesto molecular como iónico, la suma de los números de oxidación de todos sus átomos es cero

344

O2x x

x x

x x

x x


4to. En un ión poliatómico, la suma total de sus números de oxidación es igual a la carga relativa del ión

345


346


Función QuímicaEs un conjunto de compuestos con propiedades químicas semejantes, este comportamiento análogo se debe a que poseen el mismo grupo funcional. En química inorgánica existen cinco funciones principales: hidruro, óxido, hidróxidos, ácidos y sal.

Clasificación de las funciones Inorgánicas

1ro. Teniendo en cuenta su origen se clasifican en oxigenadas e hidrogenadas.

a) Funciones Oxigenadas

b) Funciones Hidrogenadas

Observación:

2do. Teniendo en cuenta el número de elementos que poseen

a) Funciones Binarias

Están formados por dos elementos.Formulación

b) Funciones Ternarias

Están formados por tres elementos.

Sistemas de Nomenclatura Inorgánica

347

HidruroMetálico

Metal

Hidróxidos(base)

No Metal

Oxácidos(Ácido)

OxidoBásico

OxidoÁcido

Sal Oxisal

O2 O2

H O2 H O2

NeutralizaciónNeutrasÁcidasBásicasDoblesHidratadas

Metal

Hidróxidos(base)

Hidróxidos(base)

Hidróxidos(base)

Hidróxidos(base)

Hidróxidos(base)

Hidróxidos(base)

Hidróxidos(base)

Metal

NeutrasÁcidasBásicasDoblesHidratadas

xyA B-y x BA


Se conocen tres sistemas:

a) Nomenclatura Clásica o Tradicional

Se refiere al nombre que resulta de la combinación de dos palabras que establecen la identificación de un compuesto, basándose en la función química que lo constituye.

El primer vocablo indica el nombre genérico y el segundo el nombre especifico, indicativo de la especie química concreta de que se trata. Este último se forma a partir de la raíz del nombre del elemento que forma el compuesto, acompañado de prefijos y sufijos que especifican las proposiciones de los mismos.

b) Nomenclatura Stock

Consiste en colocar entre paréntesis e inmediatamente después del nombre del elemento un número romano que indica la valencia de aquél, se omite el número romano para los elementos que poseen valencia única.

c) Nomenclatura Sistemática o IUPAC

Es el nombre que indica la naturaleza y las proposiciones de los constituyentes de un compuesto. Se caracteriza por el uso de prefijos numerales. Este tipo de nomenclatura está estructurado de tal forma que primero se nombra el anión y luego se nombra el catión:

Se emplea principalmente cuando en un compuesto existen varios átomos del mismo elemento y es muy utilizada en compuestos binarios. Se emplean prefijos griegos según la siguiente tabla.

Ejemplo:

* trisulfuro de diarsénico

* decaóxido de tetrafósforo

* pentacloruro de fósforo

Función Hidruro

* Obtención General:

* Formulación General

* Los hidruros más importantes son de los elementos representativos que actúan con una sola valencia

a) Hidruros Metálicos

Se obtienen de la combustión del hidrógeno con los metales. El hidrógeno

348

xEH1 x HE


actúa con estado de oxidación -1(H-1, ión hidruro).

Los hidruros metálicos por lo general son sólidos a temperatura ambiental. Para nombrar los hidruros metálicos se emplean la nomenclatura de Stock y la nomenclatura sistemática.

Cuando se unen químicamente los hidruros metálicos, se forman hidruros dobles, que se nombran indicando el vocablo doble antes del nombre de los metales.Ejemplo:

Trihidruro doble de calcio y sodio

b) Hidruros no Metálicos

Son compuestos binarios formados por la combinación del hidrógeno con elementos no metálicos se clasifican en:

* Hidruros especiales

Son los hidruros de los no metales de los grupos IIIA (B), IVA(C y Si) y VA (N, P, As, y Sb), poseen nombres especiales (comunes) que son aceptados por la IUPAC. En general, son sustancias gaseosas y muy tóxicas. En soluciones acuosas no poseen carácter ácido.

En la escritura de la fórmula, primero se coloca en no metal y después el hidrógeno.

Los Hidruros especiales son:

* Ácidos hidrácidosSon los hidruros de los no metales del grupo VIIA y VIA, cuyas solucione acuosas poseen carácter o propiedades ácidas, por lo que serán tratadas en función ácido.

Observación:

Función Óxido

Obtención General:


Donde “n”: valencia del elemento “E”. Si “n” es par, se simplifica.

* Grupo funcional :

* Nomenclatura :

Oxido de

a) Óxidos Básicos * Obtención General:

349

2 nE O2 n OE


Ejemplos:* Oxido Férrico – Oxido de Hierro (III)

* Oxido Plumbico - Oxido de plomo (IV)

Óxidos Dobles

La fórmula general es:

Ejemplo:* Oxido doble de Hierro – Tetróxido de Thihierro – Magnétita (imán natural)

b) Óxidos Ácidos o Anhídridos Son óxidos formados por combinación del oxigeno con elementos no metálicos, aunque también se encuentra en esta categoría algunos óxidos de metales que son anfóteros como el Vanadio, Cromo y Manganeso. En la nomenclatura tradicional se denomina

anhídrido (quiere decir “sin ”) que es el nombre genérico, seguido del nombre del elemento con un prefijo y/o sufijo, dependiendo de la valencia con que actué.Nº Valencia Pref. Raíz–Elem. Suf.1 Única ---- elemento ico

2Mayor ---- elemento icoMenor ---- elemento oso

3Mayor ---- elemento icoIntermedio ---- elemento osoMenor hipo elemento oso

4

Máxima (hi)per elemento icoMayor ---- elemento IcoIntermedio ---- elemento OsoMenor hipo elemento Oso

Función Peróxido

Formulación Directa:

Ejemplo:* Peróxido de Hidrógeno

* Peróxido de Sodio

Observación:Las fórmulas de los peróxidos no se simplifican debido a que debe mantenerse la estructura del ión peróxido.

Función Hidróxido

* Obtención General Generalmente se producen por reacción química del agua con los óxidos básicos o por la reacción directa de un metal alcalino o alcalino – térreo con el agua.


Donde “x”: valencia del metal “M”.

Ejemplo:* Hidróxido Sódico – Hidróxido de Sodio

* Hidróxido Airoso – Hidróxido de Oro(I)

350


Función Ácido

Los ácidos son compuestos que poseen en su estructura molecular uno más átomos del hidrógeno , los cuales al disolverse en agua se liberan en forma de catión H+ llamado “ión hidrógeno”, “protón” o “hidrogenión”. Los ácidos tienen propiedades opuestas a las bases.

a) Ácidos Hidrácidos Son compuestos binarios que forma el hidrógeno por combinación química con elementos no metálicos de los grupos VIA (S, Se, Te) y del grupo VIIA (F, Cl, Br y I). La nomenclatura tradicional establece que se coloque el nombre genérico ácido seguido del nombre del no metal terminando en el sufijo hídrico.

La nomenclatura sistemática emplea el sufijo uro para nombrar el anión y a continuación se nombra al catión.

b) Ácidos OxácidosSon compuestos ternarios, en general se obtienen por reacción química de un óxido ácido (anhídrido) y el agua. Se diferencian de los hidrácidos en que éstos no poseen oxigeno y los oxácidos sí poseen oxígeno.

Existen diversos tipos de ácidos, oxácidos, muchos de los cuales existen sólo idealmente debido a que se conocen algunas de sus respectivas sales.

* Formulación Directa.

Oxácidos FórmulaNº de Átomosde Oxígeno

N, Cl, Br, I(Val. Impar)

C, S, Se, Te(Val. Par)

B, P, As, Sb

Donde:“x” es la valencia del elemento “E”

c) Clasificación de Oxácidos PolihidratadosLos óxidos ácidos de ciertos no metales pueden combinarse con más de una molécula de agua, para diferenciarlos se utilizan los prefijos: meta, piro y orto:

Prefijo

Elementos conValencia Impar

Elementos conValencia Par

meta1 anhídrido+1 1 anhídrido+1

piro1 anhídrido+2 2 anhídrido+1

Orto1 anhídrido+3 1 anhídrido+2

El prefijo meta implica una combinación simple de anhídrido y agua, por lo tanto es un oxácido simple y generalmente se omite este prefijo. Los oxácidos polihidratados tipo piro, también se nombran como un poliácido utilizando el prefijo di porque poseen dos átomos de no metal. El prefijo orto indica la presencia de tres átomos de hidrógeno si el no metal posee valencia impar y cuatro átomos de hidrógeno si posee valencia par. Los oxácidos más importantes de B, P, As, Sb, y si son de este tipo generalmente se omite el prefijo orto en su nomenclatura.

Poliácidos

351


Se caracterizan porque sus moléculas poseen dos o más átomos del no metal por lo cual se usan en la nomenclatura clásica, prefijos: di, tri, tetra, etc. delante del no metal cuando el ácido posee dos, tres, cuatro, átomos no metálicos, respectivamente.

Obtención General:

Peroxiácidos

Se caracterizan porque poseen un átomo de oxigeno más que el oxácido correspondiente. En su nomenclatura se utiliza el prefija peroxi o peroxo y solo son estables para el estado de oxidación más alto del no metal. Estructuralmente, se considera que los peroxiácidos resultan de sustituir

átomos de oxigeno del oxácido

correspondiente por el grupo peróxido

.

Fórmula Práctica:

Observación:Las fórmulas de los peroxiácidos no se simplifican debido a la presencia del grupo peróxido

Ácido Peroxidisulfúrico

Tioácidos

Son compuestos que derivan de los oxácidos por sustitución de uno o más átomos de oxigeno por igual número de átomos de azufre.Como el azufre es congénere del oxigeno (VIA), poseen propiedades químicas análogas, razón por la cual los átomos de oxigeno pueden ser sustituidos parcial o totalmente por átomos de azufre, generándose así los tioácidos.

Pref.Núm. de “O”Sustituidos

Nº de “S”Reemplazantes

Tio 1 “O” 1 “S”ditio 2 “O” 2 “S”tritio 3 “O” 3 “S”tetratio 4 “O” 4 “S”sulfo todos los “O” por “S”

Ácidos Especiales

Son compuestos cuya formulación y nomenclatura son muy particulares, los cuales principalmente participan en la formación de los iones y compuestos complejos y también poseen las propiedades típicas de los ácidos.

Fórmula Nomenclatura Clásicaácido cianhídricoácido ciánicoácido tiociánico

ácido ferrociánico

ácido ferrocianhídrico

ácido de nitrógeno

Iones

Los iones pueden ser átomos individuales (ión monoatómico) o grupo de átomo (ión poilatómico) que poseen carga eléctrica neta diferente de cero debido a la pérdida o ganancia de

352

O

O OS S

OH H

OO

O O


electrones. Los iones positivos se denominan cationes y los iones negativos aniones.

a) CationesSon iones que poseen carga eléctrica positiva. Según el número de átomos se clasifican en:

Cationes Monoatómicos

Se les aplica el mismo nombre que a los elementos correspondientes precedidos del término ión o catión. Se emplea nomenclatura se stock y nomenclatura clásica para referirse a ellos.

CatiónNombre de Stock

Nombre Tradicional

ión magnesioión magnésico

ión litio ión lítico

ión cobre (I) ión cuproso

ión cobre (II) ión cúprico

ión hierro (II) ión ferroso

ión hierro (III) ión férrico

Cationes Poliatómicos

Se nombran citando los elementos constituyentes, generalmente con nombres comunes o vulgares. En el caso de cationes formados al adicionar

un protón a una molécula neutra,

se añade el sufijo onión a la raíz del nombre común de la molécula.Ejemplo:

ión amoniaco

ión arsonio

Otros cationes que poseen oxígeno se nombran con el sufijo ilo.

b) Aniones Son iones de carga eléctrica negativa, se clasifican en:

Aniones Monoatómicos

Se nombran adicionando a la raíz del nombre del elemento correspondiente el sufijo uro. Este debe ir precedido de la palabra ión. Para los no metales del grupo VIA y VIIA, derivan de sus hidrácidos por pérdida de uno o dos

iones de hidrogeno .

Aniones Poliatómicos

Se pueden formular en la mayoría de casos al quitar uno o más iones hidrógeno de un ácido oxácido. La nomenclatura clásica consiste en cambiar la terminación oso e ico de

oxácidos por la terminación ito y ato

respectivamente:Ácido --------- OSO IÓN ----- ITOÁcido --------- ICO IÓN ----- ATO

Aniones Ácidos

Derivan de ácidos oxácidos o de hidrácidos por sustitución parcial de sus hidrógenos, por lo tanto, el anión posee átomos de hidrógeno ionizables o sustituibles.

Anomalías de los Ácidos del Fósforo

En química inorgánica, el ácido

hipofosforoso y el ácido

fosforoso son los únicos acidos

conocidos que poseen átomos de

353


hidrógeno no sustituibles o no ionizables; esto quiere decir que, al disolverse en agua, no forman ión

hidrógeno o protón .

Función Sal

Son compuestos con metales y no metales que resultan teóricamente de la neutralización de ácidos y bases (hidróxidos).Obtenciones Generales

Reacción de neutralización

Reacción de desplazamiento

Formulación General

Nomenclatura

Debe nombrarse primero el anión y luego el catión de acuerdo a la nomenclatura de iones.

Tipos de Sales

1ro. De Acuerdo al Tipo de Ácido

a) Sal Oxisal Deriva de un ácido oxácido.Ejemplo:

b) Sal haloidea Deriva de un ácido hidrácido.Ejemplo:

Observación:

Las sales oxisales poseen átomos de oxígeno, mientras que las sales haloideas no la poseen.

2do. De acuerdo a su constituciónLas sales oxisales pueden ser:a) Oxisales Neutras ( )

Derivan de la sustitución total de iones hidrógeno de un ácido oxacido con cationes esto significa que los aniones también son neutros, es decir no llevan hidrógenos sustituibles o ionizables.

b) Oxisales Ácidas ( )

Derivan de la sustitución parcial de iones hidrógeno de un ácido oxácido con cationes, es decir, poseen aniones ácidos.

c) Oxisales Básicas ( )

Se originan por sustitución parcial de

iones hidróxido de la

correspondiente base con anión procedente de un ácido oxácido.La forma de nombrar es usando el prefijo hidroxi, dihidroxi, etc.

d) Oxisales Dobles

Son aquellas que poseen dos clases o categorías de cationes o aniones en su estructura cristalina. Se obtienen mediante la unión química de dos sales de metales diferentes y que poseen el mismo anión.

La forma de nombrar es usando la palabra doble antes del nombre de los

354


cationes, que se nombran en orden alfabético.

e) Oxisales Hidratadas

Son aquellas que presentan moléculas de agua de hidratación o cristalización en su estructura, unidos mediante enlace coordinado o dativo, en los que el agua mantiene su individualidad molecular.Para la nomenclatura primero se nombra la sal anhidrida y a continuación se indica la cantidad de moléculas de agua de hidratación, dihidratado, trihidratado, tetrahidratdo,

pentahidratado, etc., moléculas de

respectivamente.

Fórmula General:

3ro. De Acuerdo a su Constitución

Las sales haloideas pueden ser:

a) Haloideas Neutras

Derivan de la sustitución total de hidrógenos de un ácido hidrácido por cationes, por lo cual sus aniones son iones monoatómicos de los grupos VIA y VIIA.

b) Haloideas Ácidas

Derivan de la sustitución parcial de iones hidrógeno de un ácido hidrácido del grupo VIA por cationes, es decir poseen aniones ácidas de hidrácidos de VIA.

c) Haloideas Básicas

Derivan de la sustitución parcial de

iones hidróxido con aniones

monoatómicos de los grupos VIA y VIIA.

d) Haloideas Dobles

Son análogas a las oxisales dobles.

e) Haloideas Hidratadas

Son análogas a las oxisales hidratadas

Unidades Quimicas de Masa

1. Átomo Patrón

Es el átomo que se toma como referencia, para realizar la comparación de las masas de partículas microscópicas; debido a su estabilidad, se considera al átomo patrón al carbono

12 ( ).

2. Masa Isotópica (m) Se debe recordar que un elemento químico es una mezcla de isótopos. La masa atómica relativa de un isótopo se llama masa isotópica, se mide en un aparato llamado espectrómetro de masa, para ello se fija convencionalmente una unidad, llamada unidad de masa atómica (u.m.a.), que viene a ser la doceava (1/12) parte de la masa del átomo de carbono 12.

Diferencia entre número de masa (A) y masa isotópica (m)

355


Observación: El número de masa es siempre

un número entero, mientras que la masa isotópica es un número decimal y se expresa en u.m.a.

Los cálculos matemáticos se realizan con la masa atómica promedio, llamada comúnmente como “peso atómico” (P.A.).

3. Masa Atómica Promedio (P.A.)Es la masa promedio de un elemento, expresado en u.m.a., que se obtiene a partir del promedio ponderado de las masas de los isótopos de un elemento y de sus abundancias en la naturaleza.

Donde:

masa atómica relativa del primer

isótopo.

masa atómica relativa del segundo

isótopo.

masa atómica relativa del enésimo

isótopo.

abundancia natural del primer

isótopo.

abundancia natural del segundo

isótopo.

abundancia natural del enésimo

isótopo.

También:

4. Masa Molecular Relativa o

peso MolecularEs la suma de las masas atómicas de los elementos que forman parte de una determinada unidad o compuesto

multiplicada cada una por la cantidad que hay del mismo en dicha unidad (fórmula).

5. Definición de MolEs considerada como la séptima unidad fundamental del sistema internacional de unidades, se define como la cantidad de átomos que hay en una muestra, como átomo de carbono hay en 12g de carbono; en forma práctica, 1mol de

sustancia, contiene

unidades estructurales (átomos, moléculas, iones, …) que la constituyen.

A este número se le

denomina también número de

Avogadro, representado por .

6. Masa Molar

a) Átomo Gramo (at–g)

Un átomo gramo es la masa de una mol de átomos, expresada en gramos; en forma práctica un átomo gramos es igual al peso atómico del elemento, expresado en gramos y que contiene (

átomos) del mismo.

b) Número de Átomos – Gramo

Indica la cantidad de átomos gramo de un elemento contenido en una muestra, se determina:

c) Número de Átomos

Indica la cantidad de átomos que están contenidos en una muestra, se determina:

356


d) Mol – Gramo (mol-g)

Una mol-gramo, es la masa de una mol de moléculas, expresado en gramos, en forma práctica, una mol-gramo, es el peso molecular de un compuesto expresado en gramos y que contiene

.

e) Volumen Molar

Se define como el volumen, expresado en litros que presenta 1 mol de sustancia gaseosa; a condiciones normales (presión 1 atmósfera, temperatura 0ºC o 273ºK) ocupará 22,4l, esto es:

f) Hipótesis de AvogadroCuando se tienen volúmenes iguales, de gases diferentes, a iguales condiciones de presión y temperatura tendrán igual número de moléculas, esto es, tendrán igual número de moles. Si P y T son constantes:

7. Interpretación de una Fórmula Química

Permite establecer relaciones cualitativas entre las sustancias químicas y las unidades que la conforman (en función a si se toman como partículas o como masas)

a) Como Partícula Representa una molécula o una unidad fórmula.

b) Como Masa

Representa un mol–g o un peso fórmula gramo. En este caso los subíndices indican el número de átomos–gramos de cada elemento.

8. Composición Centesimal de un CompuestoEs el porcentaje en peso o mas de cada uno de los elementos que constituyen el compuesto. Se halla en la práctica mediante técnicas de análisis cuantitativo y en forma teórica a partir de la fórmula del compuesto.

En general:

9. Fórmulas Químicas

a) Fórmula Empírica (F.E.)

Llamada también fórmula mínima es la que indica la relación entera más simple (relación aparente) entre los átomos d los elementos una unidad fórmula de un compuesto. Se puede establecer conociendo su composición centesimal (C.C.) o conociendo experimentalmente el peso de cada uno de los elementos en el compuesto.

b) Fórmula Molecular (F.M.)

Es aquella que indica la relación entera real o verdadera entre los átomos de los elementos que forman la molécula. Se emplea para representar a los compuestos covalentes.

Se establece conociendo primero la fórmula empírica y luego el peso molecular del compuesto.

357


Observación:

La F.M. es un múltiplo estero de la F.E.

También:

Cómo hallar la fórmula molecular (F.M.)La representaremos con un ejemplo:Hallar la F.M. de un hidrocarburo gaseoso donde: , además

moléculas de este gas

tiene una masa de 156 g.

Solución:Como es hidrocarburo la F.E. se asume 100 g. del compuesto.

Hallando x e y:

La F.E. será

Ahora hallaremos F.M.

… (2)

Hallando k:

F.M.=

Reacciones Químicas

Estudian los cambios estructurales que sufre la materia para dar origen a nuevas sustancias químicas.

A las sustancias iniciales se les denomina “reactantes” y a las sustancias finales se les denomina “productos”.

Ejemplo:

Tipos de Reacciones Químicas

De composición: Llamado también de Adición o síntesis, es cuando se combinan dos o más sustancias para formar otra de mayor masa molecular.

Ejemplo:

De Descomposición: Es una reacción inversa a la anterior, estas se realizan generalmente en forma térmica (calor).

Ejemplo:

( )

De Simple Sustitución: Llamado también de simple desplazamiento, en este caso un elemento desplaza a otro elemento

358


que se encuentra formando un compuesto.

Ejemplo:

De Doble Sustitución: Llamado también de doble desplazamiento o “Metátesis”, en este caso sucede un intercambio de elementos entre dos compuestos.

Ejemplo:

De acuerdo al sentido puede ser:

Reversible: Es aquella reacción que se realiza simultáneamente en ambos sentidos.Ejemplo:

Irreversible: Esta reacción sólo se realiza en un sólo sentido.Ejemplo:

De acuerdo a su energía pueden ser:

Exotérmica: Son aquellas reacciones donde se libera o emite energía.Ejemplo:

Endotérmica: Son aquellas reacciones que absorben energía.Ejemplo:

Reacción de Combustión: Son reacciones donde una sustancia se combina con el oxígeno y como consecuencia se desprende calor y/o luz.

Completa: Es aquella donde participa la suficiente cantidad de

oxígeno originando y .

Incompleta: Existe deficiencia de oxígeno y por eso se produce

y .

Ejemplos:

Balance de Ecuaciones

I. Por tanteoEjemplo: Metales, No metales, oxígeno, hidrógeno.

359


1.

2.

3.

II. Por RedoxReducción (Red.) Oxidación (Ox.)Ganancia de electrones

Pérdida de electrones

Reducción:

Oxidación:

Ejemplo:

1. (Oxi.)

2. (Red.)

3. (Oxi.)

Método Práctico:

Ejemplo:

1.

2.

Ejemplo:

Ejemplo:

(Red.)

(Oxi.)

Agente oxidante =

Agente reductor =

Forma reducida = Nº de electrones transferidos =

30

III. Método del ión electrón

A. Balancear en medio ácido:

Formamos los pares de oxidación y reducción:

Luego realizamos el balance masa del Zn y N respectivamente (no incluye O).

Como el medio es ácido en la segunda semirreacción existe un exceso de átomos de O.

360

Oxidación

Reducción


Al agregar a originado un exceso

de en el otro miembro.

Realizamos luego el balance de carga en ambas semirreacciones:

(x3)

(x2)

B. Balancear en medio básico

Formamos los pares de oxidación y reducción:

Realizamos el balance masa del Zn y N respectivamente (no incluye O).

Como en la segunda semirreacción existe un exceso de O, y el medio es

básico se utiliza y :

Realizamos el balance de carga:

(x2)

EstequiometríaSe encarga de cuantificar la cantidad de reactantes que se requiere o la cantidad de productos que se forman en una reacción química.

I. Leyes ponderales

a) Ley de Lavoisier (1743 – 1734)

“La materia no se crea ni se destruye solo se transforma”. Es decir la masa total de los reactantes es igual a la masa total de los productos.

Ejemplo: P.A.(N) 14, P.A.(H) 1

b) Ley de Proust (1748 – 1822)

Nos indica que al reaccionar dos sustancias la relación de su masa o peso es una cantidad constante.

Ejemplo:

Relación en Nº mol–g (n)

Relación constante

Relación constante

Quiere decir que por cada mol–g de

se requieren 3 mol–g de , de tal

manera que si existen 2 mol–g de

se requiere 6 .

361


II. Leyes Volumétricas

a) Ley de Gay – Lussac (1778 – 1850)

La relación de combinación entre los volúmenes de las sustancias que reaccionan es constante y es igual a la relación de combinación entre los Nº mol–g.

Ejemplo:¿Cuántos litros de oxígeno se requieren para la combustión completa de 10L de

gas metano ?

Solución:La ecuación de combustión será:

De Gay Lussac:

Rpta.

Sustancia LimitanteEs aquella sustancia que limita una reacción.

Ejemplo:

¿Cuántos gramos de se formaran

al reaccionar 100g de y 60g de ?

Solución:

Del dato:

; quiere decir que cada 3 g

de requiere 14 g de

Dato: ; nos indica que cada 3

g de sólo existen 5 g de ; falta

, es decir la sustancia que limita la

reacción es el nitrógeno y el reactivo en

exceso es el .

Hallaremos cuánto de se necesita

realmente.

El amoniaco que se produce será igual a:

RendimientoSe refiere a la cantidad real de sustancia que obtenemos y se mide respecto a la cantidad teórica.

Ejemplo:

362


Se combustiona completamente 360 g

de produciendo 1000 g de

hallar el rendimiento.

Solución:De la reacción de combustión:

Calculamos la masa teórica de a

partir de 360 g de

Del 100% que se debe obtener sólo ha sido posible obtener el 90,9%

Masa Equivalente (Meq)

También se le llama peso equivalente

Ejemplo:

Masa equivalente de un compuesto será:

: Valencia característica de cada compuesto.

Compuesto

ÁcidoHidróxidoOxigenoSalIón

Nº de H sustituiblesNº de OH sustituiblesCarga neta del oxigeno (+)Carga neta del metalCarga del Ión

Ejemplo:Hidróxido:NaOH (1 OH sustituible)

Óxido:

(Positivo)

Equivalente – gramo (Eq–g)

Es igual a la masa equivalente de la sustancia expresada en gramos.

m(x) : Masa en (g) de la sustanciaMeq(x): Masa equivalente de la sustancia

Sea la reacción:

Se cumple:

363


Ejemplo:Hallar el peso atómico de un elemento “x” sabiendo que 215 g del hidróxido

reacciona exactamente con

315 g de ácido nitrico.

Solución:La reacción será:

No sabemos cual será el producto de la reacción.

Se cumple:

Reemplazando:

Rpta.

SolucionesSe trata de mezclas completamente homogéneas donde una sustancia se disuelve a través de otra en forma de molécula o iones.

En la solución, los compuestos reciben el nombre de soluto y solvente.

a) Soluto: es la sustancia que se disuelve a través del solvente para formar una sola fase.

b) Solvente: es la sustancia donde se disuelve el llamado soluto. Generalmente es aquella que se encuentra en mayor cantidad.

Soluciones Acuosas

Son aquellas soluciones donde el solvente es el agua, que es el disolvente más abundante y barato que existe.

Unidades de concentración a) Porcentaje en volumen

Nos indica el porcentaje en volumen del soluto con respecto al volumen total de la solución.

Ejemplo:

Significa: la solución es 7,5% en volumen de HCI.

b) Porcentaje en masa

Nos indica el porcentaje de masa de soluto con respecto a la masa total de la solución.

Ejemplo:

364

315 cm de HCl Soluto3

2185 cm de H O Solvente3200 cm Solución


Significa: la solución es 4% de HCI

Unidades QuímicasA) Molaridad (M)

Nos indica el número de de soluto por cada litro de solución.

n : Nº de moles de solutoV : Volumen de la solución (en litros)

Ejemplo:Hallar la molaridad de 80 g de NaOH en una solución de 5 litros.Solución:

b) Normalidad (N)

Nos indica el número de equivalentes gramos de soluto por cada litro de solución.

Ejemplo:Hallar la normalidad de 10 g de

en una solución de 2 litros.

Solución:

c) Molalidad (m)

Es el número de de soluto por cada kilogramo de solvente que tiene la solución.

Masa en kg del solvente ( )

Ejemplo:Hallar la molalidad de 100 g de HCI en

de solución.

Solución:

Ahora:

Finalmente:

Relación importante

Donde : Grado de Oxidación de un compuesto.Nº de electrones transferidosValencia de un elementoDependiendo para cada caso

Ejemplo:

Hallar la molaridad de si es

.

Solución:En este caso:

365


Cinética QuímicaEs la parte de la química que involucra la variación de la concentración de los reactantes o productos en un intervalo de tiempo. Se encarga de evaluar la velocidad de una reacción y el tiempo en que va a tardar que se produzca.

= Velocidad de reacción

Variación del tiempo.Además:

Concentración (C) = Molaridad

Factores que afectan la velocidad de reacción

a) Concentración de los reactantesUna mayor concentración de las sustancias reaccionantes incrementa la velocidad de reacción.

b) Efecto de la temperaturaPara una masa constante, al incrementar la temperatura también incrementamos la energía cinética de los gases reaccionantes y por la tanto la velocidad de reacción aumenta.

c) Efecto de los catalizadoresUn catalizador es una sustancia que dado en una reacción química tiende a aumentar la velocidad de reacción.

Equilibrio QuímicoSe trata de un equilibrio donde las cantidades de reaccionantes que desaparecen es la misma que se regeneran debido a los productos en cada unidad de tiempo.

Constante de equilibrio (K)

Es aquella constante que relaciona las velocidades de reacción de los productos respecto a los reaccionantes cuando están en equilibrio.

a) Constante de equilibrio en función de concentraciones molares (Kc)

Sea la reacción general:

: variación de moles

T = temperatura (K)R = constante universal de los gases

Principio de Le Chatelier

Cuando una reacción se encuentra en equilibrio y hay un agente externo que altere el equilibrio, la reacción se desplaza en sentido contrario a dicho agente externo.

366


1. Efecto de la concentración.- Si aumentamos la concentración de uno de los componentes del sistema en equilibrio entonces el equilibrio se desplaza en aquel sentido (opuesto) donde se consuma ese exceso de concentración introducido.

Ejemplo:

En la reacción en equilibrio:

2. Efecto de la presión.- Al aumentar la presión de un sistema en equilibrio, entonces el equilibrio se desplaza en el sentido que produzca disminución de volumen, y esto ocurre donde hay menor cantidad de moles.

Ejemplo:

Al aumentar la presión, el sistema se

desplaza hacia la izquierda.

3) Efecto de la temperatura.- Al aumentar la temperatura en un sistema en equilibrio, entonces el sistema se desplaza en aquel sentido donde la reacción es endotérmica.

Ejemplo:

Al aumentar la temperatura el sistema

se desplaza hacia la izquierda:

además el sentido se desplaza donde la temperatura disminuye.

Teoría Ácido Base1. Teoría de Arrhenius

Desarrolla una teoría que identificaba a un ácido y una base en soluciones acuosas.

a) Ácido.- Es aquella sustancia que

posee átomos de hidrógeno .

Ejemplo:

b) Base.- Es aquella sustancia que

libera grupos oxidrilo

Ejemplo:

2) Teoría de Bronsted – Lowry

a) Ácido.- Sustancia capaz de dar

protones .

b) Base.- Sustancia capas de aceptar

protones .

Ejemplo:

3) Teoría de Lewis

367


Esta teoría involucra la formación de un enlace covalente,

a) Ácido.- Sustancia que recibe un par de electrones.

b) Base.- Sustancia que dona un par de electrones.

Ejemplo:

Producto iónico del Agua ( ) El agua es una sustancia que se disocia débilmente según:

En agua pura:

En solución ácida :

En solución básica:

Potencial de hidrógeno (pH)

EMBED

Equation.DSMT4

En una solución neutra:

Ácido :

Base : pH del agua pura: 7

Relación entre pH y pOH

Ejemplo:Si:

ElectroquímicaSe encarga de relacionar la energía eléctrica con la energía química.

Electrolito.- Es todo cuerpo que en solución (en agua o en otra sustancia) conduce la corriente eléctrica.

La electrolisis es la descomposición de un electrodito por la corriente eléctrica.

Los electrodos son los conductores que terminan en el electrolito. Estos electrodos pueden ser:

368

N**

**

* H

H

H B*

**

* F

* ***

**

F** ** **

F ** *** *

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Ácido BaseNeutro

PH


Ánodo: Es el electrodo positivoCátodo: Es el electrodo negativo

Electrolito :

Cátodo :

Ánodo :

Los iones positivos son atraídos por el cátodo, por este motivo se les llama CATIONES, en

este caso .

Los iones negativos son atraídos por el ánodo, por este motivo se les llama ANIONES, en este caso

.

Leyes de Faradaya) Equivalente electroquímico (Eq–

Eq). Un equivalente electroquímico es la cantidad de sustancia que se depositan en el electrodo debido al paso de 1 Coulomb (C).

b) Equivalente gramo (Eq–g)

Es la cantidad de sustancia que se deposita en el electrodo debido al paso de 96 500 Coulomb (C) o 1 Faraday (F).

I = intensidad de corriente en Amperios (A)

t = tiempo en segundos (s)

= masa de la sustancia

Ejemplo:En una solución de AgNO3 circula una corriente durante media hora con una intensidad de 0,85 A. Hallar la masa en gramos de plata que se deposita en el electrodo. P.A.(Ag) = 108.

Solución:De Faraday:

Química OrgánicaEs el estudio de los compuestos del carbono. Estos pueden experimentar reacciones ácido–base, oxidación– reducción, polimerización y muchas otras más.

HIDROCARBUROS

Son aquellos compuestos orgánicos que sólo contienen en su estructura el átomo de carbono e hidrógeno.

369

Ánodo (+)Cátodo ( ) ElectrolitoAgCl

Ag Cl

Electrodo


AlcanosSe trata de hidrocarburos saturados donde los átomos de carbono, sólo se unen entre sí por enlace simple.

Formula general:

Nº deCarbonos

Prefijo NombreIUPAC

123456789101112

MetElPropButPentHexHepOctNonDecUndecDodec

MetanoEtanoPropanoButanoPentanoHexanoHeptanoOctanoNonatoDecanoUndecanoDodecano

Ejemplo:

Fórmula:

Pentano

Fórmula:

Heptano

Para el caso de cadenas ramificadas se usa el prefijo ISO para aquellos compuestos de la forma:

( )

Isobutano

Isopentano

Se utiliza el prefijo NEO para aquellos compuestos que poseen dos

grupos en el penúltimo átomo

de carbono de la cadena.

Neopentano

Neohexano

Grupos Alquilo.- Es la eliminación de un H del alcano correspondiente.

Fórmula general:

Se cambia la terminación ANO por IL o ILO.

Ejemplo:

Nota: Cuando es cadena continua sin ramificación se antepone la letra “n”.

Ejemplo:

370

(n propil)

(iso propil)


(n–propil)(iso–pentil)

Nomenclatura de Alcanos

1. Se selecciona la cadena principal, es decir aquella que contiene el mayor número de átomos de carbono.

2. Todos los que no pertenecen a la cadena principal serán considerados como grupo alquilo. Si hubiera grupos repetidos en diferente posiciones se usarán los siguientes prefijos.

DI Para 2 grupos igualesTRI Para 3 grupos igualesTETRA Para 4 grupos iguales

3. Se debe enumerar la cadena principal, empezando por aquel extremo que designando posiciones a los grupos alquilo nos resulta el número más bajo.

4. Los grupos alquilo serán nombrados reacuerdo al orden alfabético de sus nombres, para la nomenclatura se colocarán los nombres de los grupos con su respectiva posición y por último el nombre de la cadena principal.Ejemplo:

Solución:1. Elegimos la cadena principal

2. Reconocimiento de los radicales sustituyentes

Metil

Etil

3. Si empezamos por la izquierda, enumerando los grupos alquino (considerando que el primer carbono es el carbono 1), nos resulta el número: 2457 y por la derecha nos resulta: 3568

Por consiguiente la numeración debe empezar por la izquierda

4. El nombre del compuesto será:Trimetilnonano

Ejemplo:

Solución:

371

3

3 2 2 3

3 2 5 2

CH lCH CH CH CH CH CH CH CH l l l CH C H CH

2

l CH

1 2 3 4

5 6

7

8

9

CadenaPrincipal


2. Reconocimiento de los radicales sustituyentes

Metil

Etil

Propil

Luego el nombre del compuesto es:Propilheptano

Tipos de carbono

Nº de carbonos primarios : 4Nº de carbonos secundarios : 5Nº de carbonos terciarios : 0Nº de carbonos cuaternarios : 1

Se llama carbono primario (1º) cuando el carbono está unido solamente a otro carbono.

Se llama carbono secundario (2º) cuando el carbono está unido solamente a dos carbonos.

Se llama carbono terciario (3º) cuando el carbono está unido solamente a tres carbonos.

Se llama carbono cuaternario (4º) cuando el carbono está unido solamente a cuatro carbonos.

Tipos de hidrógeno

Se llama hidrógeno primario a aquellos que están unidos al carbono primario, igual se cumple para los hidrógenos secundarios, terciarios.

Para el ejemplo anterior:Nº de hidrógenos primarios : 12Nº de hidrógenos secundarios : 10Nº de hidrógenos terciarios : 0

AlquenosSon hidrocarburos insaturados y se caracterizan por que en su molécula existe por lo menos un doble enlace covalente carbono – carbono.

Formula general:

Nomenclatura

a) Sistema IUPAC: Se utiliza los prefijos ya indicados anteriormente, como en el caso de los alcanos pero cambiando la terminación ANO por ENO.

b) Se siguen las mismas reglas que en el caso de los alcanos, pero considerando la cadena principal empezando por aquel extremo donde se encuentra más cerca el doble enlace.

c) Si la molécula contiene más de un enlace doble entonces se usaran las terminaciones DIENO (2 enlaces), TRIENO (3 enlaces).

Ejemplo:

Eteno

Eteno

372

1º 2º

2º 1º

1º

2º1º2º

2º


1–Buteno

2–Buteno

2–Penteno

1,3–Pentadieno

Recuerde que la posición del enlace doble determina el sentido del conteo de la cadena carbonada.

AlquinosSon hidrocarburos de mayor grado de instauración que los alquenos y se caracterizan por que en su molécula existe por lo menos un enlace triple covalente carbono–carbono

Formula general:

a) Sistema IUPAC:Se utiliza los prefijos ya conocidos, como en el caso de los alcanos pero cambiando la terminación ANO por INO.

b) Se enumera la cadena principal empezando por aquel extremo donde se encuentra mas cerca el triple enlace.

Ejemplo:Etino

Propino

1–Butino

2–Butano

2–Octino

Recuerde que la posición del enlace triple determina el sentido del conteo de la cadena carbonada.

Obtención De Hidrocarburos

1. Obtención de Alcanos

a) Por reducción de un alqueno

(Etano)

(Propano)

b) Mediante la síntesis de Wurtz

(Etano)

(Propano)

c) Mediante el uso del Reactivo de Grignard373


(Metano)

(Etano)

2) Obtención de Alquenos

a) Mediante la deshidratación de Alcoholes.- Consiste en la eliminación de una molécula de agua.

(Eteno)

(Propeno)

b) Mediante deshidrohalogenación de hologenuros de alquilo

(Eteno)

(Propeno)

3) Obtención de alquinos

a) Mediante la deshidrohalogenación de halogenuros de alquilo.

(Etino)

(1–Butino)

b) Mediante deshalogenación de tetrahalogenuros.

(Propino)

(1–Butino)

Hidrocarburos Cíclicos

Se trata de la química de los cicloalcanos y cicloalquenos.

Para los cicloalcanos :

Para los cicloalquenos :

Para los cicloalquinos :

Nomenclatura

a) Se antepone la palabra CICLO y luego el nombre del hidrocarburo de

cadena abierta, de igual número de carbonos que el ciclo.

b) Para indicar la posición de los grupos alquilo, se debe enumerar la cadena ciclica. Pero tener en cuenta que los números que indican la posición debe ser el menor posible.

c) Para el caso de los cicloalquenos y cicloalquinos, se considera que los carbonos de doble y triple enlace ocupan las posiciones 1 y 2.

374


Ejemplo:

375

2H C

2CH Ciclopropano

2H C

2H C

2H C

2CH

2CH

Ciclobutano

2H C

2H C

2CH

2CH

Ciclobuteno

3CH lCH

3 2 3CH CH CH 2H C

2H C 2CH

1 etil 2metil ciclopentano

1

2

3CH l

2 3CH CH


Obtención de los Alicíclicos

a) Por adición de hidrógenos a sustancias aromáticas.

Reacción de los Alicíclicos

a) Halogenación

Hidrocarburos AromáticosSon hidrocarburos aromáticos el BENCENO y todas aquellas sustancias que son semejantes al BENCENO en su comportamiento químico.

Regla para saber si un compuesto es aromático Debe ser de cadena cíclica planar que contenga 6, 10, 14, … electrones

. Debe contener enlaces dobles, pero alternados. Debe cumplir con la regla de HUCKEL donde el número de electrones

debe ser: , donde n: entero.

376

2H C

Luz2 2CH Cl

2H C

2H C

CH Cl HCl

2H C

2H C

2H C

2CH

2CH

Luz2Br

2H C

2H C

CH Br

2CH

HBr

Benceno


Si no cumple alguna de las reglas entonces es: “No Aromático”.

Reacciones del Benceno

a) Halogenación: Sustituimos a un hidrógeno del benceno por un halógeno: CI, Br, I.

b) Nitración: Sustituimos a un hidrógeno del benceno por un grupo nitro:

Radical fenil

Si al benceno le eliminamos un hidrógeno obtendremos el radical FENIL.

Radical Fenil: ó

Ejemplo:

Compuestos Aromáticos PolicíclicosNaftaleno: Resulta del acoplamiento de dos bencenos. Al contrario de lo que

ocurre con el benceno, que es líquido, el naftaleno es un material cristalino e

377

Fe2Br HBr

Br

Benceno Bromobenceno

H SO2 43 2HNO H O

2NO

Benceno Nitrobenceno

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl


incoloro con un punto de fusión de 80 ºC. Se le conoce como repelente e insecticida contra la polilla. El naftaleno se clasifica como aromático porque sus propiedades se parecen a las del benceno. Su fórmula C10H8, permite suponer un alto grado de no saturación. Desde el punto de vista químico da las típicas reacciones de sustitución electrofílica aromáticas, en las que desplaza hidrógeno en forma de ion, conservándose su sistema anular.

Antraceno: Es un hidrocarburo aromático policíclico. A temperatura ambiente se trata de un sólido incoloro que sublima fácilmente. El antraceno es incoloro pero muestra una coloración azul fluorescente cuando se somete la radiación ultravioleta.

Historia del antracenoEl antraceno fue descubierto por primera vez en 1832 por Antoine Laurent y Jean Dumas a partir del alquitrán. Por oxidación del antraceno Laurent consiguió en 1836 la primera síntesis de la antraquinona y del ácido ftálico.

Fenantreno: Resulta del acoplamiento de tres bencenos.

El método de obtención del Fenantreno es muy similar a la obtención del Naftaleno, consisten en una reacción de Friedel-Crafts del naftaleno con anhídrido butanodioico (succinico) en nitrobenceno que conduce a la sustitución en C-1 y C-2, los dos productos así obtenidos se reducen en las condiciones de Clemmensen para a continuación ciclarse y dar el esqueleto del fenantreno, por reducción, eliminación y deshidrogenación.

Ejemplo: Dar el nombre de:

Funciones Químicas OrgánicasSon compuestos terciarios que contienen carbono, hidrógeno y oxigeno que se puede utilizar como combustible.

Funciones Oxigenadas

Función Formula global

378

2 3CH CH

3CH3

1

5

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_ft%C3%A1lico

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_ft%C3%A1lico

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Antraquinona&action=edit

http://es.wikipedia.org/wiki/1836

http://es.wikipedia.org/wiki/Oxidaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Alquitr%C3%A1n

http://es.wikipedia.org/wiki/1832

http://es.wikipedia.org/wiki/Sublimaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrocarburo


Alcohol

Aldehído

Cetona

Ácido Carboxílico

Éter

Éster

AlcoholesSon compuestos oxigenados que tienen el grupo funcional HIDROXILO (OH) el cual está a un carbono con enlace simple.

Fórmula general:

Donde R es cualquier grupo alquilo.

a) Sistema IUPAC: Elegimos la cadena principal que contenga el grupo CHO, luego se nombra al compuesto cambiando la terminación “O” por “AL”.

Metanol

Etanol

Propanol

3–Metil – 1 – butanol

b) Sistema Común: El nombre común deriva de los ácidos carboxílicos, reemplazando la terminación ICO por ALDEHIDO y eliminando la palabra ACIDO.

Ejemplos:

Alcohol metílico

Alcohol etílico

379


Alcohol bencílico

CetonasContiene el grupo funcional CARBONICO (C = O) unido a dos grupos ya sean aromáticos ó alifáticos.

Formula general:

Nomenclaturaa) Sistema IUPAC: Se busca la cadena principal que contenga el grupo carbonilo (C = O) y luego se nombra cambiando la terminación “O” del hidrocarburo por “ONA”.

ó Propanona

Butanona

4,4 – dimetil –2– Pentanona

b) Sistema común: Se toma como base la cetona más sencilla a quien se le conoce como ACETONA.

Para los otros compuestos nombramos los grupos y luego agregamos la palbra CETONA.

Metil etil cetona

Acido Carboxilico

Estos compuestos orgánicos tienen como grupo funcional al radical CARBOXILO ó CARBOXILICO, que está formado por el grupo carbonilo (C = O) y el oxidrilo (OH).

380


Formula general:

El grupo R puede ser alquilo o arilo.

NOMENCLATURA

a) Sistema IUPAC: La cadena principal debe contener al grupo funcional, luego se nombra reemplazando la terminación “O” del hidrocarburo correspondiente por la terminación “OICO”, se antepone a toda la palabra ACIDO.Ejemplos:

Ácido etanoico

Ácido propanoico

Ácido 3–metilbutanoico

Ácido 3–pentanoico

b) Sistema Común: Sus nombres se refieren a su origen:Ácido fórmico

Ácido acético

Ácido propiónico

Ácido butírico

Ácido valérico

Ácido caproico

Los éteres son compuestos son compuestos orgánicos que tienen como formula general:

Donde: R y R’ pueden ser radicales alquilos y arilos:

NOMENCLATURA

a) sistema IUPAC: En este sistema se nombran los dos radicales pero entre ambos nombres se coloca la palabra OXI.

Metil – oxi – metil

Metil – oxi – propil

Fenil – oxi – etil

381


b) Sistema común: Para este sistema se nombrean los radicales respectivos y luego se coloca la palabra ETER.

Dimetil éter

Dietil éter

Metil etil éter

Metil fenil éter

ÉsterLos ésteres son compuestos orgánicos derivados funcionales de los ácidos carboxilos. Se sustituye el radical OXHIDRILO (OH) del grupo carboxilo por un grupo donde R` puede ser un grupo alquilo ó arilo.

Grupo funcional:

Nomenclatura Para la parte que proviene del ácido ó derivados se cambiará la

terminación ICO por ATO, eliminando la palabra ACIDO.

Para la parte que proviene del grupo alcohólico ó fenolico se usará la terminación ILO por ANOL.

Etanoato de metilo (IUPAC)

Acetato de metilo (Común)

Metanoato de bencilo (IUPAC)

Formato de bencilo (Común)

Benzoato de metilo (IUPAC)

382

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8. Química Impresion