Nomenclatura química inorgánica
Nomenclatura de Óxidos
Para nombrar a los Óxidos
Básicos solo se utiliza el Sistema Stock; para los Óxidos Ácidos se utiliza el
Sistema de Proporciones, pues la IUPAC ya no recomienda utilizar el Sistema
Tradicional.
Óxidos básicos: Recuérdese
que estas sustancias están formadas por oxígeno y un elemento metal. Al momento
de nombrarlos se presentan dos situaciones:
- El metal posee una sola
valencia (grupos IA, IIA y IIIA de la tabla periódica); entonces, al pronunciar
el nombre del Óxido van de primero las palabras Óxido de...seguidas del nombre
del metal. Solo en este caso se emplea el Sistema Tradicional de nomenclatura.
Ejemplos:
-El metal posee dos o más
valencias (grupos IB, y del IV al VIIIB de la tabla periódica); entonces, el
nombre se pronuncia igual que la primera situación (Óxido de..., seguido del
nombre del metal), agregándole al final la valencia con que actúa el metal,
escrita en números romanos y entre paréntesis; en esta situación se emplea el
Sistema de Stock. Ejemplos de metales con dos valencias:
Óxidos ácidos:
Recuerde que estas sustancias están formadas por oxígeno y un elemento
no-metal, y al momento de nombrarlos se emplea el Sistema de Proporciones o
estequiométrico, el cual toma en cuenta el sub-índice (cantidad de átomos) de
cada elemento del compuesto químico; este Sistema se auxilia de un conjunto de
prefijos, además de la formula, los que denotan o indican la cantidad o
proporción de átomos que presentan el oxígeno y el no metal del Óxido ácido.
Estos prefijos, que han sido tomados de la lengua griega clásica, se colocan
antes de las palabras Óxido de…y antes del nombre del no-metal, los cuales son:
Ejemplo: N2O3 esta fórmula
está compuesta por tres átomos de oxígeno y dos de nitrógeno; si empleamos
prefijos en sustitución de los números o cantidades de átomos, entonces el
nombre de este Óxido ácido es trióxido de dinitrógeno. Como se observa, antes
de la palabra óxido se colocó el prefijo tri, formándose la palabra Trióxido
(tres átomos de Oxígeno), y antes de la palabra nitrógeno se colocó el prefijo
di, formándose la palabra dinitrógeno, (dos átomos de nitrógeno). Más ejemplos
a continuación:
Nomenclatura de Hidróxidos
Para nombrar estas
sustancias se emplea el Sistema de
Stock. Cuando el metal
presenta 1 valencia entonces la sustancia se nombra como Hidróxido de…, seguido
del nombre del metal. Recuerde que el ion hidroxilo (OH) usa valencia -1.
Hidróxidos en los que el
metal presenta una valencia
Nomenclatura de Ácidos
Anteriormente se indicó que
los ácidos se clasifican en dos grupos: Oxácidos e Hidrácidos.
Oxácidos. Están formados por
hidrógeno (ácido), un elemento no-metal y oxígeno; en la actualidad aún se
emplea el Sistema Tradicional para nombrar a estos compuestos, mediante el
empleo de ciertos prefijos* y sufijos**, así:
- Cuando el elemento
no-metal posee una valencia entonces puede formar un solo tipo de ácido; tal
valencia se toma como la más alta, por lo que se usa el sufijo ico para nombrar
este ácido.
*prefijo= partícula que va
antepuesta (va de primero) a una palabra.
**sufijo= partícula que va
pospuesta (va de último) a una palabra, a manera de terminación.
Ejemplo
se utilizara el Boro:
H3BO3 - en este ácido el
boro es el no-metal
- el Boro actúa con su única
valencia +3
- por lo anterior se utiliza
el sufijo ico
- al nombrar la sustancia se
coloca de primero la palabra ácido, seguida del nombre del no-metal con
terminación ico,
Así: Ácido bórico.
Reacciones y ecuaciones químicas
Reacciones
Químicas:
Son procesos químicos donde
las sustancias intervinientes, sufren cambios en su estructura, para dar origen
a otras sustancias. El cambio es más fácil entre sustancias líquidas o
gaseosas, o en solución, debido a que se hallan más separadas y permiten un
contacto más íntimo entre los cuerpos reaccionantes.
También se puede decir que
es un fenómeno químico, en donde se producen sustancias distintas a las que les
dan origen.
Ejemplo
En toda reacción se
conservan los átomos y las cargas (si hay iones)
No puede ocurrir un proceso
de oxidación o de reducción aislado, ambos ocurren simultáneamente.
No se pueden formar
productos que reaccionen enérgicamente con alguno de los productos obtenidos.
Na3N + 3H2O
3 NaOH + NH3
Ecuaciones
Químicas:
Son expresiones matemáticas
abreviadas que se utilizan para describir lo que sucede en una reacción química
en sus estados inicial y final. En ella figuran dos miembros; en el primero,
los símbolos o fórmulas de los reactantes, reaccionantes o reactivos y en el
segundo los símbolos o fórmulas de los productos. Para separar ambos miembros
se utiliza una flecha que generalmente se dirige hacia la derecha, indicando el
sentido de la reacción:
A + BC AB + C
Ejemplo
La ecuación química que
describe la reacción entre el magnesio y el oxígeno es:
2 Mg + O2 2 MgO Reactantes Producto
Clases de reacciones según la transformación
y el grado de calor
Según
el tipo de transformación
Las clasificamos según la
transformación o mecanismo por el que se da la reacción:
-
Reacciones de combinación o síntesis
Partiendo de dos o más
sustancias, producen un solo producto:
H2 + O2 → H2O
Fe + Cl2 → FeCl3
-
Reacciones de descomposición
Partiendo de un solo
reactante, da lugar a varios productos:
H2CO3 → CO2 + H2O H2O2 → O2 + H2O
-
Reacciones de desplazamiento o sustitución
Son aquellas en las que
algún átomo de una de las sustancias que reacciona es desplazado o sustituido
por otro de una sustancia simple:
Na +
H2O → NaOH + H2
Co + H2SO4 → H2 + CoSO4
-
Reacciones de doble desplazamiento
Es muy parecida a la
anterior pero, esta vez, el átomo que entra en la molécula proviene de un
compuesto y el átomo desplazado entra en la molécula del otro compuesto. Es un
intercambio de átomos entre dos moléculas.
H3PO4 + Ca(OH)2 → Ca3(PO4)2+
H2O NaCl + CaNO3 →
NaNO3 + CaCl2
Según
el grado de calor
El
calor de reacción
El calor de reacción, Qr se define como la
energía absorbida por un sistema cuando los productos de una reacción se llevan
a la misma temperatura de los reactantes. Para una definición completa de los
estados termodinámicos de los productos y de los reactantes, también es
necesario especificar la presión. Si se toma la misma presión para ambos, el
calor de reacción es igual al cambio de entalpía del sistema, DH r.
Reacciones
exotérmicas y reacciones endotérmicas
La naturaleza es un enorme
laboratorio químico donde se verifican continuamente innumerables reacciones
químicas, así mismo, en nuestro cuerpo se llevan a cabo gran cantidad de
procesos químicos que nos permiten realizar nuestras funciones vitales y
actividades, como despertar, caminar, respirar y pensar, por mencionar unas
cuantas.
En todas las reacciones
químicas se manifiestan cambios de energía y la termoquímica estudia los
cambios energéticos y las relaciones de masa que ocurren éstas. Esta energía
puede ser absorbida o liberada en forma de energía térmica, luz, electricidad y
mecánica. Cuando una reacción libera energía en forma de calor o energía
térmica al entorno se dice que la reacción es exotérmica y cuando la energía es
suministrada del entorno para que se efectúe la reacción es endotérmica.
En una reacción exotérmica
la energía contenida en los reactivos es mayor que la requerida en la formación
de los productos, por esta razón la energía no utilizada se libera
Reacción
exotérmica
En el caso de una reacción
endotérmica la cantidad de energía contenida en los reactivos es menor, con
respecto a la necesaria para la formación de los productos, por esta razón es
necesario suministrar constantemente energía del entorno para que la reacción
progrese.
Reacción
endotérmica
Cuando los cambios químicos
ocurren a presión constante (presión atmosférica), la energía suministrada o
liberada en forma de calor no sólo producirá un cambio en la energía interna
del sistema, sino que también se empleará para realizar trabajo, de esta forma,
resulta más conveniente utilizar la entalpía H, la que toma en cuenta que el
destino del calor, puede ser para realizar trabajo.
Como
balancear una ecuación por tanteo y redox
Ecuación
por tanteo
El balanceo de las
ecuaciones químicas, consiste en establecer la cantidad de sustancias que
intervienen en una reacción química para que correspondan con la cantidad de
sustancias producidas, es decir, que los elementos que reaccionan en el primer
miembro de la ecuación son los mismos que quedan después de la reacción en el
segundo miembro de la ecuación.
Uno de los métodos para
balancear una ecuación es el método por tanteo. En este método intentaremos
equilibrar el número de átomos en la ecuación química, modificando los valores
de las sustancias presente de uno o ambos lados, para que exista igualdad entre
el número de átomos de las sustancias reaccionantes y las sustancias
producidas.
Ejemplo
1. Tomamos en consideración
los radicales de las sustancias que reaccionan, así como las que se producen.
Veamos la siguiente reacción de neutralización del sulfato de sodio con el
ácido clorhídrico:
Na2SO3 + HCl -- > NaCl +
H2O + SO2
Como podemos ver, tenemos
del lado izquierdo de la ecuación las sustancias reaccionantes: sulfato de
sodio (Na2SO3) y ácido clorhídrico (HCl). Del lado derecho, tenemos los
productos de la reacción: Cloruro de sodio o sal común (NaCl), Agua (H2O) y
óxido de azufre (SO2).
Podemos ver en esta ecuación
las sustancias que reaccionan y las que se producen, con sus respectivas
fórmulas. Sin embargo, para saber si esta ecuación está balanceada, debemos
contar el número de átomos de uno y otro lado; si el total es el mismo de ambos
lados entonces consideramos que la ecuación está balanceada. Así tenemos:
2 + 1 + 3 + 1+ 1 -- > 1 +
1 + 2 + 1 + 1 + 2
Na2SO3 + HCl -- > NaCl +
H2O + SO2
Como podemos ver, el número
de átomos en el primer miembro de la ecuación es menor que el segundo, por lo
que la ecuación está desbalanceada.
Ecuación
por redox
Para poder balancear por
método de redox es importante recordar como determinar la cantidad de átomos de
un elemento en un compuesto, así como determinar la cantidad de número de
oxidación de cada elemento y conocer los pasos del método de redox.
Ejemplo:
1.- Verificar que la
ecuación este bien escrita y completa.
2.- Colocar los números de
oxidación en cada uno de los elementos.
3.- Observar que números de
oxidación cambiaron (un elemento se oxida y uno se reduce).
Relaciones estequiométricas en las reacciones químicas
Logros
esperados:
- Comprender y aplicar
los principios de la estequiométrica en la solución de problemas.
- Interpretar
ecuaciones químicas, cualitativa y cuantitativamente.
- Aplica los cálculos estequiométricos
en situaciones de la vida diaria.
- Resolver ejercicios y
problemas que muestren el cumplimiento de las leyes ponderales.
Indicadores
de logros
- Maneja los conceptos
básicos de la estequiometrica.
- Interpreta las
ecuaciones químicas acertadamente.
- Aplica adecuadamente
los principios estequiométricos.
- Manifiesta
inquietudes y deseos de saber a cerca de problemas químicos y tecnológicos, y
los articula con su deseo de saber en
otras áreas del conocimiento.
- Trata problemas que
el profesor le plantea que él o ella mismo (a) se plantea o que se encuentra en
algún documento, desde la perspectiva de una teoría explicativa y desde esta
ofrece posibles respuestas al problema.
La estequiometria se refiere
a las relaciones de masa y mol entre las sustancias que intervienen en una reacción
química. El desarrollo de la química, una ciencia experimental, se inició hacia
el siglo XVII. El irlandés Robert Boyle escribió: el verdadero hombre de
ciencia debe efectuar ensayos, hacer observaciones y no formular teoría alguna
sin haber comprobado previamente los fenómenos relacionados con ella. La ciencia
fue dejando de basarse en especulaciones puramente filosóficas y una serie de
leyes cuantitativas fueron sentando las bases de la química moderna.
El
significado de las ecuaciones químicas
La ecuación química proporciona
una descripción clara concisa y cualitativa de una reacción química además tiene
también un significado cuantitativo, es decir, hay una relación entre las
cantidades de los reactivos y productos que se pueden obtener directamente de
la ecuación balanceada. Por ejemplo, un método de preparación del dióxido de
azufre (SO2), mediante la combustión del azufre
S8(S) + 802(g)
→ 8SO2 (g)
De esta ecuación equilibrada
podemos obtener la siguiente interpretación cuantitativa
1) Reactivos y productos que se obtienen. El azufre solido
reacciona con el oxígeno gas produciendo el dióxido de azufre gas
2) Fórmulas para cada reactivo y cada producto. La fórmula
para el azufre solido es S8(S) para el oxígeno gas O2 y para el dióxido
de azufre gas SO2 (g)
3) Numero relativo de moléculas de cada reactivo y el número
de moléculas de productos formados. Una molécula de azufre reacciona con 8 moléculas
de oxígeno para producir 8 moléculas de dióxido de azufre
4) Numero relativo de datos para cada elemento en la reacción.
8 átomos de azufre reaccionan con 16 átomos de oxígeno para dar 8 moléculas de dióxido
de azufre
5) Numero relativo de masas moleculares de reactivos y
productos. Una masa molecular de azufre reacciona con 8 masas moleculares de oxígeno
para originar 8 masas moleculares de SO2
6) Numero relativo de gramos (u otras unidades de masa) de
cada sustancia, reactivo o producto. 256,51 g de S8 reaccionan con
256 g de O2 para producir 512,21 g de dióxido de azufre SO2
7) Numero relativo de moles de cada sustancia q reaccionan. Un
mol de S8 reacciona con 8 moles de oxígeno para dar 8 moles de SO2
QUIMICA ORGÁNICA
Taller
Tema
1: Átomos y moléculas
1. Desde
el punto de vista químico, indica que tienen en común estas sustancias:
·
El huevo
·
El petróleo
·
El plástico
·
La leche
·
El azúcar
·
El gas natural
·
La gasolina
·
La mantequilla
·
Pesticidas
·
Detergentes
R/ desde
el punto de vista químico estas sustancias son orgánicas, es decir, tienen
carbono en sus estructuras moleculares
El huevo por ejemplo, es orgánico por parte de la concha
que son piezas calcáreas formadas por varias moléculas de carbono
Por otra parte el petróleo es una mezcla de alcanos y miles
de moléculas de carbono.
El azúcar ya sea la glucosa, fructosa o sacarsa son
compuestos carbonados con enlaces simple y dobles, según su fórmula molecular.
¿Quién estudia los compuestos orgánicos?
Los técnicos, los farmacéuticos, los médicos, los alquimistas, y los químicos han trabajado
con las sustancias que hoy clasificamos como orgánicas.
Inicialmente, las fibras y los fluidos animales y
vegetales se utilizan en estado natural.
El primero en hablar de “Química orgánica” fue Berzelius aunque se refirió
principalmente a lo que conocemos como Bioquímica.
La química orgánica como ciencia aparece en el siglo XIX.
¿Qué es la química orgánica?
Hacia 1850 definía la química orgánica de los compuestos
que proceden de los seres vivos; de aquí el término orgánica.
En la actualidad se define química orgánica como la química de los compuestos del carbono. Aunque
a compuestos como el dióxido de carbono, el carbonato de sodio y el cianuro de
potasio se les consideran inorgánicos.
¿Qué tiene el carbono de especial?
La razón de su estudio es porque sus átomos pueden unirse
en forma covalente con otros átomos de la misma o distinta naturaleza, que
llevan a la existencia de una ilimitada variedad de compuestos.
La complejidad de estos va desde lo sencillo o molécula
del metano –Principal componente del
gas natural y el gas de los pantanos.
¿Por qué es importante la química orgánica?
El conocimiento de la química orgánica es fundamental
dado a que los seres vivos estamos compuestos principalmente por agua y compuestos de carbono.
Combustibles naturales
Ideas Previas
Pienso que son aquellos combustibles que encontramos
libres de la naturaleza, y no requieren de un proceso industrial para su utilización,
por ejemplo: Carbón, madera, petróleo, etc…
Concepto:
Como el carbón, la gasolina, el petróleo el alcohol etc…
son sustancias que tienen un contenido alto de carbono y por lo tanto se
encuentran dentro de los compuestos orgánicos.
·
Carbón: Al
calentar carbón a temperaturas elevadas (350-1000°C) en ausencia del aire se
forma productos volátiles y deja un residuo llamado “Coque”. Al condensar los productos volátiles de un líquido negro y
viscoso llamado alquitrán de carbón.
·
Petróleo:
de
las palabra latinas que significan “piedra-aceite”. Es una compuesta mezcla de
hidrocarburos formada, se cree, a partir del contenido en grasa de multitud de microrganismo
en el pasado remoto.
¿Qué es el teflón?
Ideas
previas
Material resistente al calor y a los agentes químicos.
Concepto:
El “teflón” es una resina plástica obtenida a partir de
la polimerización del gas tetrafluoretileno
(CF2CF2) se componen de largas moléculas de cadena recta que forman agrados
densos.
Hibridaciones del carbono
La hibridación consiste en una mezcla de orbitales puros
en un estado excitado para formar orbitales híbridos equivalentes con
orientaciones determinadas en el espacio.
Hibridación
sp3 o tetraédrica
Para los compuestos en los cuales el carbono presenta
enlaces simples, hidrocarburos saturados o alcanos, se ha podido comprobar que
los cuatro enlaces son iguales y que están dispuestos de forma que el núcleo
del átomo de carbono ocupa el centro de un tetraedro regular y los enlaces
forman ángulos iguales de 109º 28' dirigidos hacia los vértices de un
tetraedro. Esta configuración se explica si se considera que los tres orbitales
2p y el orbital 2s se hibridan para formar cuatro orbitales híbridos sp3.
Hibridación sp2
En la hibridación trigonal se hibridan los orbitales 2s,
2px y 2 py, resultando tres orbitales idénticos sp2 y un electrón en un orbital
puro 2pz.
El carbono hibridado sp2 da lugar a la serie de los
alquenos.
La molécula de eteno o etileno presenta un doble enlace:
- un enlace de tipo σ por solapamiento de los orbitales hibridos sp
- un enlace de tipo π por solapamiento del orbital 2 pz
El enlace π es más débil que el enlace σ lo cual explica
la mayor reactividad de los alquenos, debido al grado de insaturación que
presentan los dobles enlaces.
El doble enlace impide la libre rotación de la molécula
Modelo de enlaces de orbitales moleculares del etileno
formado a partir de dos átomos de carbono hibridizados sp2 y cuatro átomos de
hidrógeno.
Hibridación
sp
Los átomos que se hibridan ponen en juego un orbital s y
uno p, para dar dos orbitales híbridos sp, colineales formando un ángulo de
180º. Los otros dos orbitales p no experimentan ningún tipo de perturbación en
su configuración.
Un átomo de carbono hibridizado sp
El ejemplo más sencillo de hibridación sp lo presenta el
etino. La molécula de acetileno presenta un triple enlace:
a. un enlace
de tipo σ por solapamiento de los orbitales híbridos sp
b. dos enlaces
de tipo π por solapamiento de los orbitales 2 p
Formación
de orbitales de enlaces moleculares del etino a partir de dos átomos de carbono
hibridizados sp y dos átomos de hidrógeno.
Angulo de enlace
Es el formado por las líneas internucleares H - C - H o H
- C - C. El ángulo de enlace determina la geometría que tiene la molécula, y
ésta a su vez determina el grado de estabilidad y las propiedades químicas y
físicas de una sustancia.
Hibridación
sp3
Si los átomos que enlazan con el carbono central son
iguales, los ángulos que se forman son aproximadamente de 109º 28' , valor que
corresponde a los ángulos de un tetraedro regular.
Cuando los átomos son diferentes, por ejemplo CHCl3, los
cuatro enlaces no son equivalentes. Se formarán orbitales híbridos no
equivalentes que darán lugar a un tetraedro irregular. Esta irregularidad
proviene de los diferentes ángulos de enlace del carbono central, ya que la
proximidad de un átomo voluminoso produce una repulsión que modifica el ángulo
de enlace de los átomos más pequeños. Así, el ángulo de enlace del Br - C - Br
es mayor que el tetraédrico por la repulsión que originan los dos átomos voluminosos
de bromo.
Hibridación
sp2
La molécula tiene geometría trigonal plana en la que los
ángulos de enlace H - C - C son de 120º.
Hibridación sp
La molécula tiene geometría lineal y el ángulo H - C - C
es de 180º.
Saturación del Carbono
Se denomina saturación de una molécula orgánica al hecho
de colocar en los electrones libres del Carbono, Hidrógenos para estabilizar la
estructura. El Carbono es de carácter tetravalente, lo que quiere decir que
solo tiene cuatro electrones (e-) libres para compartir con un Hidrógeno. Los
enlaces con este segundo solo pueden ser sencillos, ya que este solo tiene un
electrón (e-) libre.
Alcanos, alquenos y alquinos
ALCANOS:
El primer miembro de la
familia de los alcanos es el metano. Está formado por un átomo de carbono, rodeados
de 4 átomos de hidrógeno.
Fórmula desarrollada:
Fórmula molecular: CH4
Los demás miembros se
diferencian en el agregado de un átomo de carbono. Los nombres de los más
conocidos son:
Etano: dos átomos de C.
Propano: Tres átomos de C.
Butano: Cuatro átomos de C.
Pentano: Cinco átomos de C.
Hexano: Seis átomos de C.
Heptano: Siete átomos de C.
Octano: Ocho átomos de C.
Nonano: Nueve átomos de C.
Decano: Diez átomos de C.
Algunas fórmulas:
Etano:
H3C —- CH3
Propano:
H3C —- CH2 —- CH3
Pentano:
H3C —- CH2 —– CH2 —– CH2 —– CH3
Para concluir decimos que
los alcanos presentan la siguiente fórmula molecular (CnH2n+2). Donde n es la
cantidad de átomos de Carbono y (2n+2) nos da la cantidad de átomos de
hidrógeno.
Propiedades físicas:
Los alcanos son parte de una
serie llamada homóloga. Ya que cada término se diferencia del que le continúa
en un CH2. Esto nos ayuda a entender sus propiedades físicas ya que sabiendo la
de algunas podemos extrapolar los resultados a las demás. Las principales
características físicas son:
Los cuatro primeros miembros
bajo condiciones normales o en su estado natural son gaseosos.
Entre el de 5 carbonos y el
de 15 tenemos líquidos y los restantes sólidos.
El punto de ebullición
asciende a medida que crece el número de carbonos.
Todos son de menor densidad
que el agua.
Son insolubles en el agua
pero solubles en solventes orgánicos.
Propiedades Químicas:
Presentan muy poca
reactividad con la mayoría de los reactivos químicos. Por este motivo se los
llama también parafinas.
El ácido sulfúrico,
hidróxido de sodio, ácido nítrico y ciertos oxidantes los atacan solo a elevada
temperatura.
CH3 — CH3 —————-> CH3 — CH2 NO2
+ H2O (a 430°C y en presencia de HNO3)
Combustión:
CH3 — CH3 +
7/2 O2 ——> 2 CO2
+ 3 H2O +
372,8 Kcal
Compuestos de Sustitución:
Las reacciones de
sustitución son aquellas en las que en un compuesto son reemplazados uno o más
átomos por otros de otro reactivo determinado.
Loa alcanos con los
halógenos reaccionan lentamente en la oscuridad, pero más velozmente con la
luz.
CH4 +
Cl2 —–> CH3Cl + HCl
metano (luz) cloruro de metilo
ALQUENOS:
Los alquenos se diferencian
con los alcanos en que presentan una doble ligadura a lo largo de la molécula.
Esta condición los coloca dentro de los llamados hidrocarburos insaturados
junto con los alquinos. Con respecto a su nomenclatura es como la de los alcanos
salvo la terminación. En lugar de ano como los alcanos es eno. Al tener una
doble ligadura hay dos átomos menos de hidrógeno como veremos en las siguientes
estructuras. Por lo tanto, la fórmula general es CnH2n.
Explicaremos a continuación
como se forma la doble ligadura entre carbonos.
Anteriormente explicamos la
hibridación SP3. Esta vez se produce la hibridación Sp2. El orbital 2s se
combina con 2 orbitales p, formando en total 3 orbitales híbridos llamados Sp2.
El restante orbital p queda sin combinar. Los 3 orbitales Sp2 se ubican en el
mismo plano con un ángulo de 120° de distancia entre ellos.
El enlace doble se forma de
la siguiente manera:
Uno de los orbitales sp2 de
un C se enlaza con otro orbital sp2 del otro C formando un enlace llamado
sigma. El otro enlace está constituido por la superposición de los enlaces p
que no participaron en la hibridación. Esta unión se denomina Pi (∏).
Así tenemos por ejemplo
Eteno, Propeno, Buteno, etc.
Al nombrar Alquenos y
Alquinos a la doble o triple ligadura se le adjudica un número que corresponde
a la ubicación de dicha ligadura.
Eteno:
CH2 = CH2
Propeno:
CH2 = CH2
–CH3
Buteno – 1
CH2 = CH —
CH2 — CH3
Buteno – 2
CH3 — CH =
CH — CH3
Pentino – 2
CH3 — C ≡ C —
CH2 —-CH3
Propiedades Físicas:
Son similares a los alcanos.
Los tres primeros miembros son gases, del carbono 4 al carbono 18 líquidos y
los demás son sólidos.
Son solubles en solventes
orgánicos como el alcohol y el éter. Son levemente más densos que los alcanos
correspondientes de igual número de carbonos. Los puntos de fusión y ebullición
son más bajos que los alcanos correspondientes. Es interesante mencionar que la
distancia entre los átomos de carbonos vecinos en la doble ligadura es más
pequeña que entre carbonos vecinos en alcanos. Aquí es de unos 1.34 amstrong y
en los alcanos es de 1.50 amstrong.
Propiedades Químicas:
Los alquenos son mucho más
reactivos que los Alcanos. Esto se debe a la presencia de la doble ligadura que
permite las reacciones de adición. Las reacciones de adición son las que se
presentan cuando se rompe la doble ligadura, este evento permite que se
adicionen átomos de otras sustancias.
Adición de Hidrógeno:→
En presencia de
catalizadores metálicos como níquel, los alquenos reaccionan con el hidrógeno,
y originan alcanos.
CH2 =
CH2 + H2
——> CH3 —
CH3 + 31,6 Kcal
Adición de Halógenos
CH2 =
CH2 + Br2
——-> CH2Br —
CH2Br
Dibromo 1-2 Etano
Adición de Hidrácidos:
CH2 =
CH2 + HBr
——-> CH3 — CH2
Br
Monobromo Etano
Cuando estamos en presencia
de un alqueno de más de 3 átomos de carbono se aplica la regla de Markownicov
para predecir cuál de los dos isómeros tendrá presencia mayoritaria.
H2C = CH — CH3 + H
Cl →
H3C — CHBr — CH3 monobromo 2 –
propano
→ H3C — CH2 — CH2Br monobromo 1 – propano
Al adicionarse el hidrácido
sobre el alqueno, se formara casi totalmente el isómero que resulta de unirse
el halógeno al carbono más deficiente en hidrógeno. En este caso se formara más
cantidad de monobromo 2 – propano.
Combustión:
Los alquenos también presentan
la reacción de combustión, oxidándose con suficiente oxigeno.
C2H4 + 3
O2 —-> 2 CO2
+ 2 H2O
Etano
Diolefinas:
Algunos Alquenos poseen en
su estructura dos enlaces dobles en lugar de uno. Estos compuestos reciben el
nombre de Diolefinas o Dienos. Se nombran como los Alcanos, pero cambiando le
terminación ano por dieno.
H2C =
C = CH2
Propadieno – 1,3
H2C = CH —
CH = CH2
Butdieno – 1,3
ALQUINOS:
Estos presentan una triple
ligadura entre dos carbonos vecinos. Con respecto a la nomenclatura la
terminación ano o eno se cambia por ino. Aquí hay dos hidrógenos menos que en
los alquenos. Su fórmula general es CnH2n-2. La distancia entre carbonos vecinos
con triple ligadura es de unos 1.20 amstrong.
Para la formación de un
enlace triple, debemos considerar el otro tipo de hibridación que sufre el
átomo de C. La hibridación “sp”.
En esta hibridación, el
orbital 2s se hibridiza con un orbital p para formar dos nuevos orbitales
híbridos llamados “sp”. Por otra parte quedaran 2 orbitales p sin cambios por
cada átomo de C.
El triple enlace que se
genera en los alquinos está conformado por dos tipos de uniones. Por un lado
dos orbitales sp solapados constituyendo una unión sigma. Y las otras dos se
forman por la superposición de los dos orbitales p de cada C. (Dos uniones ∏).
Ejemplos:
Propino
CH ≡ C —
CH3
Propiedades físicas:
Los dos primeros son
gaseosos, del tercero al decimocuarto son líquidos y son sólidos desde el 15 en
adelante.
Su punto de ebullición
también aumenta con la cantidad de carbonos.
Los alquinos son solubles en
solventes orgánicos como el éter y alcohol. Son insolubles en agua, salvo el
etino que presenta un poco de solubilidad.
Propiedades Químicas:
Combustión:
2 HC ≡ CH + 5 O2
——> 4 CO2 + 2
H2O +
332,9 Kcal
Adición de Halógenos:
HC ≡ CH —- CH3 +
CL2 —> HCCl = CCl — CH3
Propino ,2 –
dicloro propeno
Adición de Hidrógeno: Se
usan catalizadores metálicos como el Platino para favorecer la reacción.
HC ≡ C —- CH3 +
H2 ——> H2C = CH — CH3
Propino
Propeno
Se puede continuar con la
hidrogenación hasta convertirlo en alcano si se lo desea.
Adición de Hidrácidos:
HC ≡ CH —- CH3 +
HBr —-> H2C = C Br —- CH3
Propino – 1 Bromo
– 2 – Propeno
Como se observa se sigue la
regla de Markownicov. Ya que el halógeno se une al carbono con menos
hidrógenos. En este caso al del medio que no tiene ninguno.
Ahora vamos a explicar como
se denominan a los hidrocarburos con ramificaciones.
Aquí podemos ver que tenemos
dos ramificaciones. Los grupos que forman esa ramificación son considerados
radicales. Radical en química es un átomo o grupo de átomos que posee una
valencia libre. Esta condición los hace susceptibles a unirse a cadenas
carbonadas en este caso.
Obtenemos un radical cuando
al metano (CH4) le quitamos un átomo de hidrógeno en su molécula quedándole al
carbono una valencia libre.
CH3
Este radical se llama metil
o metilo. Su nombre deriva del metano. Se les agrega el sufijo il.
Si lo obtuviéramos a partir
del Etano se llamaría etil y a partir del propano, propil y así sucesivamente.
Etil y Propil:
H3C — CH2 —
H3C — CH — CH2 —
A veces se presentan otros
radicales cuando el hidrógeno faltante es de un carbono secundario, es decir,
que está unido a otros dos carbonos. Si al propano le quitamos un H del C del
medio tenemos al radical isopropil:
H3C — CH — CH3
Otros radicales que podemos
citar son el isobutil y el ter-butil derivado del butano.
Isopropil e Isobutil
Volviendo al primer ejemplo
de hidrocarburo ramificado.
Vemos claramente una cadena
horizontal integrada por 4 átomos de C, y un grupo metilo en la parte superior.
Este metil es la ramificación. Se nombra primero a este metil con un número que
indica la posición de este en la cadena más larga. El numero uno se le asigna
al carbono que está más cerca de la ramificación. Luego nombramos a la cadena.
El nombre es 2 metil-Butano.
Isometría
Los compuestos
hidrocarbonados al tener fórmulas grandes presentan variación en su disposición
atómica. Es decir, con la misma fórmula molecular pueden tener varias fórmulas
desarrolladas. Esto es la isomería. Aunque tenemos que decir que hay varios
tipos de isomería. Aquí explicaremos por ahora la isomería de cadena, o sea,
las distintas formas que pueden tomar las cadenas carbonadas.
Por ejemplo, en el caso del
Pentano (C5H12), a este lo podemos presentar como una cadena lineal o como
cadenas ramificadas.
Pentano (lineal)
H3C — H2C —H2C — H2C — CH3
2-metil Butano (ramificado)
Los Alquenos y Alquinos
también pueden presentar este tipo de isomería al cambiar la posición de sus
grupos ramificados. Pero presentan aparte otro tipo de isomería llamada de
posición.
En esta isomería lo que
varia es la posición del doble o triple enlace. Por ejemplo:
Buteno-1
CH2 = CH — CH2 — CH3
Buteno-2
CH3 — CH = CH — CH3
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