martes, 10 de marzo de 2009

Alcanos

Los alcanos son hidrocarburos en los cuales todos los enlaces carbono-carbono son enlaces simples.Su fórmula molecular es CnH2n+2

Los cicloalcanos son alcanos en los cuales los átomos de carbono están unidos formando un anillo.


Punto de ebullición.Los puntos de ebullición de los alcanos no ramificados aumentan al aumentar el número de átomos de Carbono.Para los isómeros,el que tenga la cadena más ramificada,tendrá un punto de ebullición menor.
Solubilidad.Los alcanos son casi totalmente insolubles en agua debido a su baja polaridad y a su incapacidad para formar enlaces con el hidrógeno.Los alcanos líquidos son miscibles entre sí y generalmente se disuelven en disolventes de baja polaridad.Los buenos disolventes para los alcanos son el benceno,tetracloruro de carbono,cloroformo y otros alcanos.

El principal método para la obtención de alcanos es la hidrogenación de alquenos.


El catalizador puede ser Pt, Pd, Ni .
Las reacciones más importantes de los alcanos son la pirólisis,la combustión y la halogenación.

Pirólisis.
Se produce cuando se calientan alcanos a altas temperaturas en ausencia de Oxígeno. Se rompen enlaces C-C y C-H, formando radicales, que se combinan entre sí formando otros alcanos de mayor número de C.






Combustión.


Halogenación.


Cloración

Bromación

Alcanos



Los alcanos son hidrocarburos en los cuales todos los enlaces carbono-carbono son enlaces simples.Su fórmula molecular es CnH2n+2



Los cicloalcanos son alcanos en los cuales los átomos de carbono están unidos formando un anillo.
Propiedades físicas
Síntesis
Reacciones


Propiedades físicas.
Punto de ebullición.Los puntos de ebullición de los alcanos no ramificados aumentan al aumentar el número de átomos de Carbono.Para los isómeros,el que tenga la cadena más ramificada,tendrá un punto de ebullición menor.
Solubilidad.Los alcanos son casi totalmente insolubles en agua debido a su baja polaridad y a su incapacidad para formar enlaces con el hidrógeno.Los alcanos líquidos son miscibles entre sí y generalmente se disuelven en disolventes de baja polaridad.Los buenos disolventes para los alcanos son el benceno,tetracloruro de carbono,cloroformo y otros alcanos.


Síntesis.
El principal método para la obtención de alcanos es la hidrogenación de alquenos.





El catalizador puede ser Pt, Pd, Ni .



Las reacciones más importantes de los alcanos son la pirólisis,la combustión y la halogenación.
Pirólisis. Se produce cuando se calientan alcanos a altas temperaturas en ausencia de Oxígeno. Se rompen enlaces C-C y C-H, formando radicales, que se combinan entre sí formando otros alcanos de mayor número de C.



lunes, 9 de marzo de 2009

Alcanos



Los alcanos son hidrocarburos en los cuales todos los enlaces carbono-carbono son enlaces simples.Su fórmula molecular es CnH2n+2


Los cicloalcanos son alcanos en los cuales los átomos de carbono están unidos formando un anillo.
Propiedades físicas
Síntesis
Reacciones




Punto de ebullición.Los puntos de ebullición de los alcanos no ramificados aumentan al aumentar el número de átomos de Carbono.Para los isómeros,el que tenga la cadena más ramificada,tendrá un punto de ebullición menor.


Solubilidad.Los alcanos son casi totalmente insolubles en agua debido a su baja polaridad y a su incapacidad para formar enlaces con el hidrógeno.Los alcanos líquidos son miscibles entre sí y generalmente se disuelven en disolventes de baja polaridad.Los buenos disolventes para los alcanos son el benceno,tetracloruro de carbono,cloroformo y otros alcanos.




El principal método para la obtención de alcanos es la hidrogenación de alquenos.






El catalizador puede ser Pt, Pd, Ni .




Las reacciones más importantes de los alcanos son la pirólisis,la combustión y la halogenación.
Pirólisis. Se produce cuando se calientan alcanos a altas temperaturas en ausencia de Oxígeno. Se rompen enlaces C-C y C-H, formando radicales, que se combinan entre sí formando otros alcanos de mayor número de C.



Combustión.



Halogenación.



El Br es muy selectivo y con las condiciones adecuadas, prácticamente, se obtiene un sólo producto,que será aquel que resulte de la adición del Br al C más sustituido.


El flúor es muy poco selectivo y puede reaccionar violentamente, incluso explosionar, por lo que apenas se utiliza para la halogenación de alcanos.


La halogenación de alcanos mediante el Yodo no se lleva a cabo.

martes, 3 de marzo de 2009

Química orgánica

La química orgánica es la química de los compuestos de carbono

INTRODUCCIÓN
La quimica orgánica trata de los compuestos del carbono, ya sea producidos por los seres vivos u obtenidos por síntesis . Y el objeto de la misma no es otro que el estudio de los citados compuestos , que existen en gran número. Al ser éstos muy diferentes , en sus propiedades de las combinaciones que tienen los demás elementos , puede fácilmente comprenderse las importancia de esta gran división de la química descriptiva.

Durante mucho tiempo, las sustancias orgánicas se produjeró exclusivamente a expensas de los seres vivos animales o vegetales y se llegó a pensar que la intervenciòn de la vida era indispensable para llegar a eleborar está materia. Posteriormente, la realización de síntesis orgánicas , a partir de sustancias minerales, desmintió por completó esta teoría . en la actualidad , la inmensa mayoría de los compuestos orgánicos se pueden obtener por vía sintética , aunque la industria prefiere, en ciertos casos,recurrir a procedimientos de extracción para sustancias como el azúcar, caucho, celulosa , almid´on , etc. Sin embargo, algunsa síntesis, como las del metanol y el ácido ácetico , pueden competir desde el punto de vista économico con los procesos de extracción correspondiente.

Se conocen moléculas orgánicas que contienen miles de átomos, cuyo ordenamiento puede ser muy complicado, aun en moléculas relativamente pequeñas. Uno de los principales problemas en química orgánica es encontrar cómo se ordenan los átomos en las moléculas, o sea, determinar las estructuras de los compuestos.

Hay muchas maneras en que estas complicadas moléculas pueden romperse o reordenarse para generar moléculas nuevas; hay muchas formas de agregar átomos a estas moléculas o de sustituir átomos nuevos por antiguos. Una parte importante de la química orgánica se dedica a encontrar estas reacciones, cómo suceden y cómo pueden emplearse para sintetizar las sustancias que se requieren

EL ÁTOMO DE CARBONO Y EL ENLACE QUIMICO

El estudio de la química orgánica moderna exige un conocimiento claro de las caracteristicas fundamentales del átomo de carbono y del enlace covalente
El átomo de carbono

La base fundamentla de la química orgánica estructural es el átomo de carbono. Sus caracteristicas sobresalinetes son :
(1) el hecho de ser tetravalente es decir, que se puede ligar con cuatró átomos o grupos, iguales o diferentes;
(2) su capacidad para formar enlaces estables consigo mismo;
(3) su estructura tetraédrica











Estas propiedades hacen del carbono un elemento único y extraordinario, capàz de formar cadenas extremadamente largas y complejas, lo mismo que anillos carbonados de muy diversas formas y tamaños. Se conocen ya unos dos millones de compuestos de carbono, de los cuales un gran número ha sido preparado en el laboratorio, y se cree que las posibilidades de síntesis son infinitas

El hecho de que las cuatro valencias del carbono están dirigidas hacia los vértices de un tetraedro regulas regular , cuyo ángulo es 109º28´, es la causa de que las cadenas carbonadas no sean lineales sino en forma de zigzag y con ángulos cercanos al valor teórico




Hibridación de los orbitales

TEORIA DE LA HIBRIDACION

• En el momento de combinarse los átomos alcanza un estado de excitación como consecuencia de la energía que ganan. En tal estado algunos electrones saltan de un orbital inferior a uno superior. (Teoría de Pauling).

• La hibridación es el termino que se utiliza para explicar la mezcla de orbitales atómicos en un átomo (por lo general el átomo central) para generar un conjunto de orbitales híbridos

No todos los orbitales de un mismo átomo pueden hibridarse. Para que la hibridación tenga lugar es necesario que bien se trate de:
• Orbitales atómicos que vayan a formar a formar enlaces “σ y π”.
• Orbitales atómicos con parejas de e– sin compartir.
Por el contrario, no se hibridan:
• Los orbitales atómicos que van a formar el segundo o tercer enlace (p).
• Los orbitales atómicos vacíos.

El átomo puede encontrarse en dos estados llamados: estado basal y estado de hibridación.

 ESTADO BASAL.- Es cuando el átomo se encuentra aislado de toda excitación magnética es decir sin el efecto de algún tipo de atracción y es cuando sus orbitales (de la última capa) se encuentran puros sin ninguna alteración.


 ESTADO DE HIBRIDACIÓN.- Es cuando el átomo recibe una excitación magnética externa debido a la aproximación de otro átomo con el que pudiera lograr un reacomodo de sus orbitales puros, transformándose de esta manera en igual número de orbitales híbridos pero distintos en forma y tamaño, qué se acomodan equidistantemente entre sí en el espacio tridimensional. A estos nuevos orbitales formados a partir de orbitales puros fusionados se les llama orbitales híbridos.

 En general, a partir de orbitales puros heterogéneos (s, p, d...) se pueden obtener orbitales híbridos homogéneos (Ej: sp3d, etc.).

Formación representación y características de los orbitales: sp3, sp2, sp, dsp3, dsp2, sd3, d2sp3.

 Mezcla de un grupo de orbitales atómicos (O. A.) que originan un nuevo grupo de orbitales con la misma capacidad electrónica y con propiedades y energías intermedias entre las de los orbitales originales Al revisar la sobre posición de orbitales puros se observa que no es posible explicar algunas propiedades de los compuestos con enlace covalente como son: La geometría de las moléculas y los ángulos de enlace, es por esto que surgió una nueva explicación mediante la hibridación de orbitales.

Características para que se lleve a cabo la hibridación es necesario tomar en cuenta los siguientes pasos:

1.- Se hibridan orbitales no electrones.
2.- Se hibridan orbitales de un mismo átomo.
3.- La disposición de los orbitales híbridos en el espacio es de tal forma en que la repulsión sea mínima.
4.- El número de orbitales híbridos (O.H.) es igual a la suma de orbitales atómicos puros que intervienen.
5.- Se híbridan orbitales de energías parecidas.
Puede haber diferentes combinaciones de O.A. veremos las más frecuentes. Esa simbología nos indica el número de O.A. puros que se están combinando y el tipo de cada uno de ellos.

Hibridación sp
Se define como la combinacion de un orbital S y un P, para formar 2 orbitales híbridos, con orientacion lineal. Este es el tipo de enlace híbrido, con un ángulo de 180º y que se encuentra existente en compuestos con triples enlaces como los alquinos (por ejemplo el acetileno):


se caracteriza por la presencia de 2 orbitales pi(π)

ENLACES HIBRIDOS
Lo anteriormente visto sobre el VSEPR, el modelo sobre repulsión de pares de electrones localizados, nos enseñó que La Molécula es una colección de átomos unidos entre sí por pares de electrones compartidos, los que provienen de los Orbitales Atómicos locales dentro de la capa de valencia de cada átomo. Esto nos permitió predecir la geometría molecular. Ahora nos dedicaremos a describir la manera que estos orbitales atómicos son utilizados para formar los enlaces y los sitios en que residen los pares solitarios no ocupados.

HIBRIDACIÓN sp3
Para comenzar, recordemos la estructura de octetos para la molécula Metano CH4 que ya hemos estudiado, que exige que la disposición de los pares de electrones adopten una geometría tetraédrica alrededor del C, tal como se muestra en la Figura.

En general, estos enlaces usan electrones ubicados en los orbitales de la capa de valencia que son los 2s, 2p del átomo C central, como los que muestran más abajo.
Si recordamos la disposición tetraédrica perfecta, ocupando los vértices de un cubo de manera alternada como se señala en la figura, es posible demostrar que el ángulo H-C-H vale 109.5° , que coincide perfectamente con el experimental.
Sin embargo, los Orbitales Atómicos de valencia (2s, 2p) del C central que se muestran en la figura siguiente, no apuntan a las direcciones que se encuentran ocupadas por los H de la molécula, en circunstancias que son los que realmente contienen los electrones.

HIBRIDACIÓN sp2
Iniciemos el estudio de esta hibridación usando como ejemplo, la molécula “ etileno”, C 2 H 4, de gran importancia en la industria del plástico.

Como ya se ha visto, etileno tiene 12 e’ s de valencia que se agrupan según la siguiente estructura de octetos, donde se ve claramente que cada C se une trigonalmente en un plano a 2 H’s y un tercer C, con el ángulo HCH de 120° , lo mismo para el ángulo H-C-C. Sin embargo, los orbitales de valencia 2s, 2px, 2py, 2pz del C no poseen esta dirección para formar enlaces, así es que nuevamente necesitamos orbitales híbridos.

Los orbitales sp3 recién discutidos no sirven para este caso porque fueron construidos para formar ángulos de 109,5° entre enlaces en vez de los 120° que aquí se requiere. Un set de tres orbitales formando 120° entre sí, centrados en cada C, puede lograrse combinando un orbital 2s con 2 orbitales tipo 2p, específicamente 2px y 2py, como lo muestra la figura.

HIBRIDACIÓN sp
Es la que ocurre en moléculas con geometría lineal como el bióxido de carbono CO2 que tiene la estructura de octetos ya estudiada
En esta molécula el átomo central no muestra pares electrónicos solitarios y solo comparte electrones en dobles enlaces con cada O. Puesto que la geometría resultante es lineal, solo requiere que se formen Orbital ( híbrido sp) = a 2s + b 2px , esto es, combinando uno de los 2p (el x ) con el 2s ,

ejercicios de concentraciones

Calcule la masa de cloruro de sodio en 100 gramos de una solución de este compuesto al 5%.

Calcule la molaridad de una solución que contiene 40. g de cloruro de magnesio en 800. mililitros de solución. (Pesos atómicos: Mg = 24, Cl= 35)

Una solución contiene 23g de metanol (CH3OH) en 75g de agua. Calcule la fracción molar de metanol y la fracción molar del agua en la solución. (pesos atómicos: C=12, H=1, O=16)

Calcule la molalidad de una solución que contiene 23.5g de nitrato de plata en 350 mililitros de agua. (pesos atómicos: Ag = 108, N=14, O= 16, H=1. Densidad del agua = 1.0 g/ml)

Calcule los equivalentes-gramo de ácido hidroclorhídrico en 2 L de solución 3N.

La concentración de una solución de hidróxido de sodio es 3.5M. Calcule la masa de soluto en 250 mililitros de esta solución. (Pesos atómicos: Na=23, O=16, H=1)

Calcule el volumen en litros de una solución de cloruro de sodio que tiene una concentración de 0.70M y 22 gramos de soluto. (Pesos atómicos: Na=23, Cl=35)

Calculo de concentraciones

La concentración se refiere a la cantidad de soluto que hay en una masa o volumen determinado de solución o solvente. Puesto que términos como concentrado, diluido, saturado o insaturado son inespecíficos, existen maneras de expresar exactamente la cantidad de soluto en una solución.

Molaridad
La molaridad se refiere al número de moles de soluto que están presentes por litro de solución. Por ejemplo, si una solución tiene una concentración molar de 2.5M, sabemos que hay 2.5 moles de soluto por cada litro de solución. Es importante notar que el volumen de solvente no es tomado en cuenta sino el volumen final de la solución.

Molaridad = moles de soluto / litros de solución
M = mol soluto / L solución
Ejemplo:
Calcule la molaridad de una solución que contiene 32g de cloruro de sodio en 0.75L de solución.

Solución:
Primero se debe calcular el número de moles de soluto, dividiendo los gramos de soluto por la masa molar del soluto.

Moles Soluto = gramos soluto / masa molar soluto
Moles NaCl = 32g NaCl / 58.4g NaCl = 0.55 mol NaCl

Ahora, sustituyendo la fórmula M = mol soluto / L solución:
M NaCl = 0.55 mol NaCl / 0.75 L solución = 0.73 M

La concentración de la solución de cloruro de sodio es 0.73 M.
Molalidad

Otra unidad de concentración comúnmente utilizada es la molalidad, la cual expresa el número de moles de soluto por kilogramos de solvente utilizados en la preparación de la solución. Si una solución tiene una concentración de 1.5 m, sabemos que contiene 1.5 moles de soluto por cada kilogramo de solvente. En esta unidad, no es importante la cantidad final de solución que se obtiene.

Molalidad = moles de soluto / kilogramos de solvente

m = mol soluto / kg solvente

Ejemplo­:

Calcule la concentración molal de una solución que contiene 32g de cloruro de sodio en 10. kilogramos de solvente.

Solución:

En el ejemplo anterior se calculo que 32g de NaCl equivale a 0.55 moles de soluto. Sustituimos la ecuación para molalidad, así:

m = 0.55 mol NaCl / 10. kg solvente = 0.055 m

La concentración de la solución de NaCl es de 0.055 m.

Normalidad

La normalidad es una medida de concentración que expresa el número de equivalentes de soluto por litro de solución. La definición de equivalentes de soluto depende del tipo de reacción que ocurre. Para reacciones entre ácidos y bases, el equivalente es la masa de ácido o base que dona o acepta exactamente un mol de protones (iones de hidrógeno).
Ejemplo:
Calcule la concentración normal de una solución que contiene 3.75 moles de ácido sulfúrico por litro de solución.

Solución:
Como cada mol de ácido sulfúrico es capaz de donar dos moles de protones o iones hidrógeno, un mol de ácido es igual a 2 equivalentes de soluto.
Puesto que hay 3.75 moles de soluto en la solución, hay 3.72 x 2 ó 7.50 equivalentes de soluto.
Como el volumen de solución es de 1 L, la normalidad de la solución es 7.50 N.
Otras unidades de concentración
La concentración de una solución también puede expresarse de las siguientes maneras:

Fracción Molar (Xi)

Xi = # moles de componente i .
# total de moles de la solución

Porcentaje Masa/Masa (% m/m)

%m = gramos de soluto x 100
gramos de solución

Soluciones. Unidades de Concentración

El análisis cuantitativo se basa en la determinación de la cantidad de analito (sustancia que se desea analizar) en una muestra que se disuelve y se hace reaccionar con otra de concentración conocida, la determinación se puede llevar a cabo por peso (gravimetría) o por relación con el volumen gastadode reactivo (volumetría o titulometría), puesto que la mayoría de las reacciones químicas se llevan a cabo solución, es necesario estudiar la composición de ellas para lo cual definiremos lo siguiente:

Una solución (sol`n) es una mezcla homogénea de dos o mas componentes, aquel que se encuentra en mayor proporción se llama solvente (se) y las demás sustancias se denominan solutos (so) y decimos que están disueltas en el disolvente.

Definiremos con el término concentración a la cantidad de soluto disuelta en una cantidad dada de disolvente o de solución. Entre mayor sea la cantidad de soluto disuelta más concentrada estará la solución.

Las unidades de concentración más empleadas son la Molaridad, porcentajes, fracción molar, partes por millón, Normalidad y molalidad, las cuales están dadas por las expresiones matemáticas de la siguiente tabla.

MOLARIDAD
M= ns / Vsol´n
Moles/litros

MOLALIDAD
m= ns/ Kg se
Moles/Kg

NORMALIDAD
N= eq so/ Vsol´n
N=eq x M
equiv/litro

FRACCIÓNMOLAR
X= n s
n totales

PORCIENTO MOL
%mol = X x 100

PORCIENTO PESO O POCIENTO MASA
%P/P=(gs/gsol´n) x 100 %m =(gs/gsol´n) x 100


PARA LÍQUIDOS

% VOLUMEN
%VOLUMEN=(Vs/Vsol´n) x 100


RELACIÓN %PESO Y VOLUMEN
%P/V=(gso /Vsn)100 ppm = mg so /Kgsn

PARTES POR MILLÓN
ppm =(gs/gsol´n) x 1000,000

s= soluto se= solvente sol´n = solución