Quimica General y Organica Final1

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Vicerrectoría Académica UADirección de Docencia de Pregrado- Sub Dirección de Desarrollo Curricular

PROGRAMACIÓN CLASE A CLASE

Nombre del curso: Química General y Orgánica.Código:Carrera: Kinesiología, Odontología y Enfermería.

Desarrollo de las Sesiones

Sesión Nº 1: INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA. MATERIA Y ESTADOS DE LA MATERIA.Descripción de la Sesión

- Comprender la composición de la materia diferenciando entre elementos y compuestos químicos. Identificar los estados la materia y sus procesos de transformación, discriminando entre cambios físicos y cambios químicos. Predecir la estructura atómica de átomos e iones a partir del análisis de sus números atómicos, de masa y carga.

Lectura Previa

“Los seres humanos son curiosos. Plantean preguntas e intentan encontrar respuestas. El deseo de entender su entorno ha hecho que la gente busque explicaciones, principios y leyes, y la química moderna es un resultado de tal investigación.

La química es la ciencia que trata con la materia y los cambios que ésta sufre. La química también se concentra en la energía y en la forma como cambia cuando la materia es transformada. Los químicos tratan de entender cómo se comporta toda la materia y los principios que gobiernan este comportamiento.

La química plantea interrogantes fundamentales y busca soluciones en su intento por revelar los secretos de la naturaleza. Muchas de las preguntas han sido contestadas, y esta información ha integrado el cuerpo de conocimientos que llamamos ciencia.

Muchos de los conceptos básicos de la química han sido incorporados dentro de distintos campos de estudio. Físicos, biólogos, ingenieros, médicos, dentistas y nutricionistas son solo algunos de las profesionales cuyos campos requieren conocimientos sobre química.

Propiedades Físicas y Químicas

La materia, ya sea como sólido, líquido o gas, posee dos tipos de propiedades: físicas y químicas. Estas propiedades únicas separan a una sustancia de otra y aseguran que no haya dos sustancias que sean iguales en todo. Las propiedades físicas son aquellas que se pueden observar y medir sin cambiar la composición química de la sustancia. Estas propiedades incluyen estado, color, olor, sabor, dureza, punto de ebullición y punto de fusión. Un cambio físico es aquel que altera al menos una de las propiedades físicas de las sustancias sin cambiar su composición química. Algunos ejemplos de cambio

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físico son: 1). Alterar el estado físico de la materia, como ocurre cuando un cubo de hielo se descongela; 2). Disolver o mezclar sustancias juntas, como lo que sucede cuando hacemos café o chocolate caliente; y 3). Alterar el tamaño o forma de la materia, como sucede cuando molemos o desmenuzamos algo.

Las propiedades químicas provienen de la capacidad de una sustancia para reaccionar o cambiar a una sustancia nueva que tienen propiedades diferentes. Esto ocurre a menudo en la presencia de otra sustancia. Por ejemplo, el hierro reacciona con oxígeno para producir óxido de hierro(III) (herrumbre). Éste es un ejemplo de cambio químico. Las propiedades químicas se pueden observar o medir cuando las sustancias sufren un cambio químico. La oxidación del hierro es una propiedad química del hierro. Cuando pasamos una corriente eléctrica por agua, ésta se descompone para formar gas hidrógeno y gas oxígeno. Esta reacción es un ejemplo de una propiedad química del agua.

A veces es difícil diferenciar un cambio químico de uno físico. De hecho, los cambios físicos casi siempre acompañan a los cambios químicos. Algunos de los signos de cambio físico que nos dicen que un cambio químico a ocurrido incluyen la presencia de una gran cantidad de calor o luz, la presencia de una flama, la formación de burbujas, un cambio de color o en el olor, o la formación de un material sólido que se asienta en una solución.”

Preguntas de inicio:

1.-¿Qué estudia la Química?2.- ¿En qué se diferencian los cambios físicos de los cambios químicos?3.-¿ Como se reconocen las propiedades físicas y químicas?

Referencia Bibliográfica de la Lectura Previa

SHERMAN, Alan., SHERMAN, Sharon., RUSSIKOFF, Leonel. Conceptos Básicos de Química. 1º ed. México, Compañía Editorial Continental, S.A, 1999. 3p, 50p.

Sesión Nº 2: CLASIFICACIÓN PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS.

Descripción de la Sesión

- Reconocer la Tabla Periódica de los elementos como la herramienta más importante para organizar y recordar datos químicos.- Analizar la estructura de la tabla periódica utilizando como herramienta fundamental el

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desarrollo de la configuración electrónica.- Analizar el comportamiento periódico de los elementos químicos (radio atómico y electronegatividad).

Lectura Previa

En la misma época en que Newlands planteó la ley de las octavas, Mendeleiev (1834-1907) y Meyer (1830-1895), cada uno por su lado, y desconociendo el trabajo de Newlands, trabajaron la posibilidad de relacionar las masas atómicas y las propiedades de los elementos.

Los siguientes párrafos de Mendeleiev señalan los inconvenientes evidenciados anteriormente en una clasificación basada en propiedades físicas o químicas de los elementos, y muestran cómo reivindicó una ordenación basada en la masa atómica relativa: "Desde que se sabe que un elemento como el fósforo puede aparecer en forma metálica o no metálica, resulta imposible establecer una clasificación fundada en diferencias físicas, ..., hasta hace poco la mayoría de los químicos se han inclinado en favor de una ordenación de los elementos basada en las valencias. Pero existe mucha incertidumbre en estos intentos,...Sin embargo todos saben que cualquiera que sea el cambio en las propiedades de un elemento, algo permanece inmutable,... En este aspecto el único valor numérico que conocemos es la masa atómica del elemento. El primer intento que hice en esa dirección fue el siguiente: seleccioné los cuerpos de masas atómicas pequeñas y los ordené de acuerdo con sus magnitudes; con esto vi que aparecía una periodicidad en sus propiedades y valencia".

A continuación está la tabla periódica que planteó Mendeleiev en 1872. Hubiera fracasado de no ser porque intuyó la existencia de elementos todavía no descubiertos y dejó los espacios adecuados para mantener la periodicidad en las propiedades. Dijo: "Los espacios vacíos corresponden a elementos que quizá sean descubiertos en el transcurso del tiempo". Así se puede observar, que entre el calcio (Ca) y el titanio (Ti) Mendeleiev dejó un hueco, para que los elementos que siguen quedaran en la columna que les corresponde según sus propiedades.

Otro problema que encontró Mendeleiev al plantear su tabla periódica fue que no todos los

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Lothar_Meyer&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Dmitri_Mendel%C3%A9yev

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Para que así fuera necesitó invertir el orden entre algunos de ellos. Por ejemplo, la masa atómica relativa del telurio (Te) es superior a la del yodo (I), pero, considerando sus propiedades, el yodo se ha de ubicar en la columna VII, que corresponde a la familia de los halógenos. En la tabla actual existen otras inversiones de masas atómicas, como las que se vieron al descubrir los gases nobles [el argón (Ar), por ejemplo, tiene una masa superior al potasio (K)].A pesar de esto, la ordenación periódica mostraba la existencia de un cierto orden: la semejanza de las propiedades de los elementos de una misma columna o grupo y la variación gradual a lo largo de una fila o periodo. Mendeleiev afirmó que cualquier elemento, al pertenecer a un grupo (vertical) y a un periodo (horizontal), debía participar de las propiedades de ambos y ser un promedio de los valores correspondientes a los elementos que le rodean en el sistema periódico. Así predijo propiedades de elementos aún no descubiertos, que fueron confirmadas cuando se descubrieron elementos con las propiedades por él supuestas. La tabla recoge la comparación de propiedades previstas para el elemento que debía ocupar el hueco existente debajo del titanio (Ti) (llamado por Mendeleiev ekasilicio), y las observadas en 1886 por Winkler (1838-1904) al descubir el germanio (Ge) que ocupó ese lugar.

También hubo otros elementos, cuyas propiedades predijo acertadamente Mendeleiev: el galio (Ga), al que llamó eka-aluminio; el escandio (Sc); y el tecnecio (Tc), primer elemento artificial obtenido en 1937.


1.- ¿En qué se basó Mendeleiev para postular su tabla periódica de los elementos?

2.- ¿Por qué en su ordenación dejó algunos espacios sin elementos y qué explicación dio a ese hecho?

3.- ¿En qué cree usted que se basa la actual clasificación periódica?


http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Sistema-periodico/Periodico2.htm

Sesión Nº3: ENLACE QUÍMICODescripción de la Sesión

- Categorizar el enlace químico en: iónico, covalente polar y puro mediante el análisis del concepto de electronegatividad y evaluar sus implicancias en las propiedades de las sustancias.- Identificar y representar la composición atómica y estructura molecular del agua.- Conocer y enunciar las propiedades físicas y químicas del agua.

Lectura Previa

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

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Los átomos al interaccionar unos con otros forman enlaces químicos, estos enlaces pueden ser clasificados según sus características en enlaces iónicos, enlaces covalentes.

El enlace iónico: Este enlace se produce por atracción electrostática entre iones de distintos signo. Se forma entre un metal y un no metal por transferencia de electrones. Consideremos el compuesto NaCl. El átomo de Na, con un número atómico Z=11 tiene una configuración electrónica 1s2 2s2 2p6 3s1, mientras que el átomo de cloro, con número atómico Z=17 tiene una configuración electrónica 1s 2 2s2

2p6 3s2 3p5. El sodio pierde un electrón del último nivel para poder cumplir con la regla del octeto quedando con una carga de +1 por su parte el cloro debe ganar un electrón para cumplir también con la regla del octeto quedando con una carga -1.

El enlace covalente: Se forma por compartición de pares de electrones entre dos átomos, siendo ambos átomos no metales. Por ejemplo consideremos la molécula de cloro Cl2 su existencia no se puede explicar mediante el enlace iónico, ya que ambos átomos de cloro tienen tendencia a ganar un electrón, pero ninguno de ellos tiene tendencia a cederlo, por lo que no puede establecerse un enlace iónico en la molécula de cloro Cl2.

El enlace en la molécula de cloro se explica suponiendo que cada átomo de cloro contribuye con un electrón a la formación del enlace. De este modo, se comparte un par de electrones entre los dos átomos que forman la molécula: Cada átomo de cloro queda rodeado por 8 electrones. Cada átomo de cloro atrae por igual a los electrones compartidos, por lo tanto la molécula de cloro es apolar, es decir no se produce una separación de la carga.

Si consideramos la molécula de agua, el enlace entre los átomos de Hidrógeno y oxígeno también es covalente, pero a diferencia de lo que ocurría con la molécula de Cl2, es que hay una separación de cargas en la molécula, ya que al átomo de oxígeno atrae más los electrones compartidos que el átomo de hidrogeno. En este caso, se dice que se ha formado un enlace covalente polar.

Puente de hidrógeno: se produce en los compuestos que poseen hidrógeno unido a elementos de pequeño volumen atómico y muy electronegativo. Estas restricciones hacen que los puentes de hidrógeno tan sólo los presenten nitrógeno, oxígeno y flúor.

La formación de puentes de hidrógeno justifica algunas propiedades anómalas de los compuestos de estos elementos. Así por ejemplo, el punto de ebullición del agua a la presión de 1 atmósfera es de

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100ºc mientras que el del H2S es de -61ºC, siendo un compuesto análogo del agua. La razón de esta diferencia radica en el hecho de que el agua forma asociaciones moleculares a causa de los puentes de hidrógeno mientras que el azufre no las forma, ya que el azufre tiene un volumen mayor y una electronegatividad menor que el oxígeno.

Los puentes de hidrógeno son mucho más débiles que los enlaces iónicos y covalentes, aunque revisten una considerable importancia en las moléculas de proteínas y ácidos nucleídos, que presentan numerosos enlaces de este tipo.


1.- ¿Cuáles son los tipos de enlaces químicos?2.- ¿Cual es la principal diferencia entre enlace iónico y enlace covalente?3.- ¿Bajo qué condiciones se forman los puentes de hidrógeno y que implicancias tiene sobre las propiedades de la materia?


CHANG, Raymond. 2010. Química. 10ª Ed. México : McGraw-Hill, 2010. pág. 1085.

Sesión Nº 4: REACCIONES DE ÓXIDO REDUCCIÓNDescripción de la Sesión

- Reconocer la importancia de las reacciones de óxido reducción en los seres vivos, haciendo énfasis en la oxidación de compuestos orgánicos constitucionales de biomoléculas de importancia biológica.- Evaluar si una reacción química es de óxido reducción, mediante la determinación de estados de oxidación. Distinguir en una reacción de óxido reducción: agente oxidante, agente reductor, número de electrones transferidos.

Lectura Previa

“Los alimentos y los combustibles fósiles son ricos en energía, la cual se libera mediante reacciones de oxidación-reducción (redox). Siempre que se lleva a cabo una oxidación, también ocurre una reducción, y viceversa. No puede haber la una sin la otra. Por conveniencia, sin embargo, se puede optar por hablar de una parte de la reacción: la parte de oxidación o la de reducción.

La gasolina y los azúcares son ejemplos de formas reducidas de la materia; son ricas en energía. Cuando la glucosa, C6H12O6 (un azúcar sencillo), reacciona con oxígeno durante la combustión o durante el metabolismo, se oxida a dióxido de carbono y agua. Ambas reacciones se representan mediante la ecuación:

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + Energía

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El CO2 y el H2O son formas oxidadas de la materia; tienen poca energía.

Las plantas verdes son capaces de utilizar la energía de la luz solar para producir alimentos reduciendo el dióxido de carbono. Esta reacción, llamada fotosíntesis, requiere energía del Sol para llevarse a cabo. La reacción global de fotosíntesis es en esencia la inversa de la oxidación de la glucosa, como aquí se muestra.

6 C02 + 6 H2O + Energía ---> C6H12O6 + 6 02

La primera reacción, el metabolismo, representa la oxidación de la glucosa por el oxígeno, que se reduce. La segunda reacción, la fotosíntesis, corresponde a la reducción del dióxido de carbono por el agua, que se oxida

También se requieren procesos de reducción para obtener hierro y otros metales a partir de sus menas, pero muchos de estos metales se pierden al paso del tiempo debido a que se corroen debido a una lenta oxidación. Mantenemos la civilización tecnológica por medio de la oxidación de los combustibles fósiles (carbón, gas natural y petróleo) para obtener energía química almacenada en estos materiales hace millones de años por las plantas verdes.

Todas las formas de vida dependen de los procesos redox. Los procesos metabólicos que ocurren en cada célula viva involucran las reacciones de oxidación-reducción. Para caminar, hablar, pensar, digerir alimentos y metabolizarlos, e incluso para leer estas páginas, es necesario que se efectúen reacciones de oxidación-reducción.

NÚMERO DE OXIDACIÓN

La carga del átomo que tendría en una molécula (o un compuesto iónico) si los electrones fueran completamente transferidos

1.-Los elementos libres (estado no combinado) tienen un número de oxidación de cero.

Na, Be, K, Pb, H2, O2, P4 = 0

2.-En los iones monoatómicos, el número de oxidación es igual a la carga en el ion.

Li+, Li = +1; Fe3+, Fe = +3; O2-, O = -2

3.-El número de oxidación del oxígeno es normalmente –2. En H2O2 y O22- este es –1.

4.-El número de oxidación del hidrógeno es +1 excepto cuando está enlazado a metales en los compuestos binarios. En estos casos, su número de la oxidación es –1

5.-Los metales del grupo IA son +1, metales de IIA son +2 y el flúor siempre es –1.

6.-La suma de los números de oxidación de todos los átomos en una molécula o ion es igual a la carga

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en la molécula o ion.

¿Los números de oxidación de todos los elementos en HCO3-?


1.- ¿Cuál es la importancia de las reacciones redox?2.- ¿Es posible que ocurra una oxidación sin una reducción?3.- ¿Un elemento tiene solo un número de oxidación?


BURNS, Ralph. A. Fundamentos de Química. 4º ed. México, Pearson Educación, 2003. pp 507-508.

Sesión Nº 5: CONCEPTO DE MOLDescripción de la Sesión

- En esta sesión se espera que los estudiantes reconozcan la magnitud de mol como una unidad de medida de cantidad de materia y lo relacionen con el número de avogadro y el peso molecular de compuestos químicos. Con el objetivo de realizar cálculos de moles, masa, número de moléculas y número de átomos y su correspondiente interpretación.

Lectura Previa

“El mol

Aún las muestras más pequeñas que manejamos en el laboratorio contienen números enormes de átomos, iones o moléculas. Por ejemplo, una cucharadita de agua (unos 5 ml) contiene 2 x 10 23

moléculas de agua, un número casi imposible de comprender. Por ello, los químicos han ideado una

HCO3-

O = -2 H = +1

3x(-2) + 1 + ? = -1

C = +4

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unidad especial de conteo para describir grandes cantidades de átomos o moléculas.

En la vida cotidiana usamos unidades de conteo como docena (doce objetos) y centena (100 objetos) para manejar cantidades moderadamente grandes. En química, la unidad para manejar el número de átomos, iones y moléculas en una muestra de tamaño ordinario es el mol, cuya abreviatura también es mol. Un mol es la cantidad de materia que contiene tantos objetos (átomos, moléculas o cualquier otro tipo de objetos que estemos considerando) como átomos hay en exactamente 12 g de 12C isotópicamente puro. Mediante experimentos, los científicos han determinado que este número es 6.0221421 x 1023. Este número se conoce con el nombre de número de Avogadro, en honor a Amadeo Avogadro (1776 – 1856), un científico italiano. Para casi todos nuestros fines usaremos un valor de 6.02 x 1023 o 6.022 x 1023 para el número de Avogadro.

Un mol de átomos, un mol de moléculas o un mol de cualquier otra cosa contiene el número de Avogadro de tales objetos:

1 mol de átomos de 12C = 6.02 x 1023 átomos de 12C

1 mol de moléculas de H2O = 6.02 x 1023 moléculas de H2O

1 mol de iones de NO3- = 6.02 x 1023 6.02 x 1023 iones de NO3

-

El número de Avogadro es tan grande que es difícil imaginarlo. Si esparciéramos 6.02 x 10 23 canicas sobre la superficie terrestre, formaríamos una capa de casi 5 Km de espesor. Si acomodáramos un número de Avogadro de monedas de un centavo en línea recta, lado a lado, darían la vuelta a la tierra 300 billones (3 x 1014) de veces.

Masa Molar

Una docena siempre es el número 12, sea que hablemos de una docena de huevos o una docena de elefantes. No obstante, es obvio que una docena de huevos no tiene la misma masa que una docena de elefantes. De manera análoga, un mol siempre es el mismo número (6.02 x 1023), pero un mol de una sustancia y un mol de otra sustancia distinta tienen diferente masa. Comparemos, por ejemplo, un mol de 12C y un mol de 24Mg. Un solo átomo de 12C tiene una masa de 12 uma, pero un solo átomo de 24Mg tienen el doble de masa, 24 uma (con dos cifras significativas). Puesto que un mol siempre tiene el mismo número de partículas, un mol de 24Mg deberá tener el doble de masa que un mol de 12C. Puesto que un mol de 12C pesa 12 g (por definición), un mol de 24Mg deberá pesar 24 g. Observe que la masa de un solo átomo de un elemento (en uma) es numéricamente igual a la mas (en gramos) de un mol de átomos de ese elemento. Esto es cierto sin importar de que elemento se trate.

Un átomo de 12C tiene una masa de 12 uma → un mol de 12C tiene una masa de 12 g

Un átomo de Cl tiene una masa de 35.5 uma → un mol de Cl tiene una masa de 35.5 g

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Un átomo de Au tiene una masa de 197 uma → un mol de Au tiene una masa de 197 g”


1.- ¿Qué es el mol y para que se utiliza?2.- ¿Cuántas moléculas de agua hay presentes en un mol de agua?3.- ¿Un mol de dos sustancias distintas tienen la misma masa?


Química La Ciencia Central por Brown Theodore “et al”. 9º ed. México, Pearson Educación, 2004. pp 86-87.

Sesión N°6: ESTEQUIOMETRÍADescripción de la Sesión

- Discutir y demostrar mediantes ejemplos de la vida cotidiana la veracidad de la Ley de la conservación de la materia de Lavoisier y relacionarla a las reacciones químicas. Reconocer la importancia de las relaciones de masa y/o moles en las reacciones químicas, enfatizando su importancia en el contexto de la determinación teórica de cantidad de productos a obtener en una reacción química. Realizar cálculos estequiométricos, reconociendo reactivo limitante y reactivo en exceso.

Lectura Previa

“Mezcle 4 tazas de harina cernida y 1 porción de levadura humedecida en 1 1/3 de agua a 35°C. Agregue 2 cucharaditas de aceite de oliva y 1 cucharadita de sal. Extienda la masa, agregue salsa de tomate y queso mozzarella y hornee. Cuando estos ingredientes se hayan horneado, ¿ha ocurrido una reacción química? Sí. Lo que es más, esta receta es un conjunto de instrucciones que le dice a usted cómo mezclar ciertos reactivos para producir un producto delicioso, una pizza.

En cierto sentido, podemos pensar en una reacción química como un conjunto de instrucciones. Cuando las seguimos y mezclamos las sustancias químicas apropiadas, obtenemos los productos que deseamos. En esta sesión usted estudiará algunas clases importantes de reacciones químicas. Aprenderá también a escribir ecuaciones químicas y a interpretar la información que proporcionan.

Ecuaciones con palabras

Una forma para interpretar una reacción química es con palabras. Por ejemplo, podemos decir:

Trióxido de azufre + agua —» ácido sulfúrico

En una ecuación química como esta, las sustancias reactivas, o reactivos, se muestran en el lado izquierdo. Los productos se muestran en el lado de la derecha. El signo de más significa y, y la flecha significa produce o da. De este modo, nuestra ecuación con palabras significa que "trióxido de azufre y agua reaccionan para producir ácido sulfúrico". (Dicho sea de paso, esta ecuación representa parte del

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proceso mediante el cual se desarrolla "lluvia acida" a partir de un producto secundario de la combustión de combustibles.)

Nuestra ecuación con palabras nos dice lo que sucede cuando el trióxido de azufre se combina con el agua. Pero no nos dice nada acerca de las fórmulas químicas de los reactivos y productos. Y tampoco nos dice nada sobre cómo se combinan los reactivos para formar los productos. Es por esto que los químicos prefieren usar notación de fórmula para escribir reacciones químicas. Y, al igual que otras personas, los químicos prefieren usar la notación abreviada más simple donde quiera que sea posible.

La ecuación fórmula

Sustituyamos las fórmulas de los reactivos y el producto en nuestra ecuación con palabras:

Trióxido de azufre + agua -» ácido sulfúrico

SO3 + H2O -» H2SO4

Ahora hagamos cierta "contabilidad atómica" para ver si hemos cumplido con la ley de la conservación de la masa. En el lado izquierdo de esta ecuación hay un átomo de azufre, cuatro átomos de oxígeno y dos átomos de hidrógeno. Y hay exactamente el mismo número de estos átomos en el lado de la derecha. Así que no hemos "creado" ni "destruido" átomos para escribir la ecuación fórmula. La ecuación está balanceada. Una ecuación química está balanceada cuando el número total de átomos de cada elemento en el lado izquierdo es exactamente igual al número total de átomos de cada elemento en el lado derecho.

“El método general para resolver problemas de estequiometría se resume a continuación.

1. Escriba una ecuación balanceada de la reacción.2. Convierta la cantidad conocida del reactivo (en gramos u otras unidades) a número de

moles.3. Utilice la relación molar de la ecuación balanceada para calcular el número de moles

del producto formado.

4. Convierta los moles de producto en gramos (u otras unidades) de producto.

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1.- ¿Qué es la lluvia ácida?2.- ¿Cómo se verifica la Ley de la conservación de la masa en una reacción química?Referencia Bibliográfica de la Lectura Previa

SHERMAN, Alan., SHERMAN, Sharon., RUSSIKOFF, Leonel. Conceptos Básicos de Química. 1º ed. México, Compañía Editorial Continental, S.A, 1999. Pp 200-201.

Sesión Nº 7: SOLUCIONES. UNIDADES DE CONCENTRACIÓN.

Descripción de la Sesión

- Comprender la química de las disoluciones, identificando las propiedades generales de las soluciones. Identificar e interpretar las unidades de concentración más comunes (Molaridad, Porcentajes en peso, Porcentaje en Volumen). Realizar cálculos para la preparación de soluciones de distinta concentración por masada y por dilución. Resolver problemas contextualizados al área de la salud.

Lectura Previa

"Hay soluciones de gases, líquidos y sólidos casi en cualquier parte. El aire es una solución de gases. El agua que bebes no es H2O pura; es una solución que contiene iones calcio, iones magnesio y trazas de muchos otros iones. La evaporación del agua de la llave deja depósitos blancos de sustancias que estaban disueltas en el agua, es decir, que estaban en solución. Una muestra incolora de agua de mar es una solución rica en iones cloruro, Cl -, iones sodio, Na+, iones sulfato, SO4

2-, iones magnesio, Mg2+, y muchos otros. El agua tiene la capacidad de disolver muchas sustancias para formar soluciones.

Son muchos los productos comerciales que se venden en forma de soluciones. Por ejemplo, bebidas gaseosas, enjuagues bucales, jarabe para la tos, vinagre, saborizantes, blanqueador líquido, insecticidas, limpiadores de vidrios y otras soluciones para la limpieza doméstica, y muchos otros productos químicos

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industriales y para el hogar. Muchos procesos vitales se llevan a cabo en solución y en las interfaces entre soluciones y membranas. Las soluciones son fundamentales para todas las formas de vida.

Coloca una cucharadita de azúcar en un vaso de agua, cuando el azúcar se ha disuelto en el agua, la mezcla recibe el nombre de solución. Una solución se define como una mezcla íntima y homogénea de dos o más sustancias.

Los componentes de una solución reciben nombres especiales. La sustancia que se disuelve (o la que está en menor cantidad) se llama soluto. El componente cuyo estado físico se conserva (o la sustancia presente en mayor cantidad) es el disolvente. El agua es, sin duda, el disolvente más conocido. Su estado físico se conserva cuando disuelve sustancias comunes como el azúcar de mesa (sacarosa), sal común (NaCl) y alcohol etílico (etanol). Pero existen muchos otros disolventes. La gasolina y el líquido para encender carbón disuelven la grasa. Ciertos medicamentos se disuelven en etanol. El hexano v el tolueno son disolventes que se emplean en el pegamento para caucho y en los marcadores de tinta permanente.

Formas de expresar la concentración de las disoluciones

Para conocer la composición de una disolución no basta con saber cuáles son sus componentes sino que también se precisa conocer la proporción en que entran a formar parte de la misma. Las disoluciones se pueden dividir en diluidas, concentradas y saturadas. Las concentraciones se pueden expresar de muchas maneras las más utilizadas son las siguientes:

Porcentaje en peso: Indica el número de gramos de soluto disueltos en 100 gr de disolución. Así, si una disolución de sal en agua es al 5% quiere decir que hay 5 gr de sal en 100 g de disolución.

Porcentaje peso - volumen: Expresa la cantidad de gramos de soluto contenidos en 100 mL de solución. Entonces si una disolución es al 5% p/v, significa que 5 gr de soluto están contenidos en 100 mL de disolución.

Porcentaje en volumen: Se emplea en mezclas de gases o de líquidos. Se define como el volumen de soluto disuelto en 100 volúmenes de disolución. Así una disolución de alcohol en agua al 20% en volumen, quiere decir que hay 20 mL de alcohol en 100 mL de disolución.

Molaridad: Es la unidad más empleada por los químicos: Molaridad es el número de moles de soluto disueltos en un litro de disolución. Así, si una disolución de ácido sulfúrico es 2 molar, lo que se representan 2 M, contiene 2 moles de H2SO4 en cada litro de disolución. En general, si M es la molaridad, n el número de moles de soluto y V el volumen en litros de la disolución.Preguntas de inicio:

1.- ¿Cómo se compone una solución?2.- ¿Qué significa que el suero fisiológico sea una solución al 0,9 % P/V en NaCl?3.-¿ Que significa que el suero fisiológico sea una solución de NaCl 0,154M?Referencia Bibliográfica de la Lectura Previa

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BURNS, Ralph. A. Fundamentos de Química. 4º ed. México, Pearson Educación, 2003. Pp 407-409.

WHITTEN, Kenneth. Química General.8a Ed. Mexico. Cengage Learning, 2008.

Sesión N°8: EQUILIBRIO QUÍMICODescripción de la Sesión

- Se examinará el concepto de equilibrio químico y se definirá la constante de equilibrio. Se aprenderá a escribir expresiones de la constante de equilibrio y se interpretará la magnitud de la constante de equilibrio como una forma de predecir las concentraciones de reactivos y productos en el equilibrio. Se Identificarán los factores que afectan el equilibrio de una reacción química.

Lectura Previa

Una reacción irreversible es una reacción química en la cual uno o más reactivos forman uno o más productos, pero los productos no pueden reaccionar para formar los reactivos. Una reacción irreversible se detiene cuando uno de los reactivos se usa por completo. Por ejemplo, cuando un huevo crudo es cocido y se ha convertido en un huevo duro, o cuando los ingredientes se mezclan y se hornean para hacer un pastel, ha ocurrido una reacción irreversible. No es posible deshervir el huevo o deshornear el pastel. Cuando una reacción irreversible se detiene, decimos que ha llegado a su terminación.

Pero muchas reacciones son reversibles. Una reacción reversible es una reacción química en la cual los productos, una vez que están formados, pueden reaccionar para producir los reactivos originales. Podemos representar el caso general de una reacción reversible de la manera siguiente:

A + B ↔ C + D

En donde A y B son los reactivos originales, y C y D son los productos originales for mados. La reacción A + B → C + D se llama la reacción directa, y C + D → A + B se llama la reacción inversa. La doble flecha nos dice que la reacción es reversible. La reacción no llega a la terminación, ya que los productos C y D reaccionan para formar los reactivos A y B al mismo tiempo que A y B reaccionan para formar C y D.

En un sistema de equilibrio químico, la reacción directa y la reacción inversa ocurren a la misma velocidad. Al comienzo, la concentración de productos es cero, así que la velocidad de la reacción inversa es cero. A medida que se forman productos mediante la reacción directa, la concentración de productos aumenta, así que la velocidad de la reacción inversa aumenta. A la larga (en equilibrio), las dos velocidades de reacción se hacen iguales y permanecen así.

En un equilibrio químico, se forman productos y reactivos, así que un equilibrio químico es un equilibrio dinámico. Sin embargo, equilibrio no significa que estén presentes cantidades iguales de

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productos y reactivos, únicamente que se están formando a velocidades iguales.

Principio de LeChatelier

Hace más de un siglo, el químico francés Henri Le Chatelier experimentó con soluciones que contenían reactivos y productos en equilibrio. Observó lo que ocurría cuando el equilibrio se alteraba de alguna forma, es decir, cuando se aplicaba un esfuerzo al sistema. Descubrió que el sistema se ajustaba a un nuevo equilibrio en una forma tal que aliviaba el esfuerzo. Esta observación se conoce actualmente como el principio de Le Chatelier: Cuando se aplica un esfuerzo a un sistema en equilibrio, el sistema se ajusta a una nueva posición de equilibrio, si es posible, de tal manera que se reduzca el efecto de la condición de dicho esfuerzo.

Un sistema químico ajusta su equilibrio únicamente al desplazarse a nuevas concentraciones de equilibrio de productos y reactivos. Dependiendo de la naturaleza del esfuerzo, la formación de productos puede ser favorecida (el equilibrio se desplaza a la derecha a través de una reacción directa neta) o la formación de reactivos puede ser favorecida (el equilibrio se desplaza a la izquierda a través de una reacción inversa neta). En cada caso, resulta un nuevo sistema de equilibrio.


1.- ¿Cuáles son las características de una reacción reversible?2.- ¿Cuándo una reacción está en equilibrio químico? Fundamente su respuesta.3.-¿ Cuál es el principio de Le Chatelier?


SHERMAN, Alan, SHERMAN, Sharon, RUSSIKOFF, Leonel. Conceptos Básicos de Química. 1º ed. México, Compañía Editorial Continental, S.A, 1999. Pp 395 -397.

Sesión N°9: EQUILIBRIO IÓNICODescripción de la Sesión

- Relacionar la constante de equilibrio del agua con conceptos de pH y reconocer su importancia en procesos industriales y biológicos. Definir la escala de pH como una herramienta para describir el grado de acidez o basicidad de una solución. Categorizar las sustancia en ácidas o bases según su comportamiento en solución acuosa. Realizar cálculos de pH, pOH, Concentración de protones y de hidroxilos de ácidos y bases fuertes.

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Lectura Previa

La calidad del agua y el pH son a menudo mencionados en la misma frase. El pH es un factor muy importante, porque determinados procesos químicos solamente pueden tener lugar a un determinado pH. Por ejemplo, las reacciones del cloro solo tienen lugar cuando el pH tiene un valor de entre 6,5 y 8.

La palabra pH es la abreviatura de "pondus Hydrogenium". Esto significa literalmente el peso del hidrógeno. El pH es un indicador del número de iones de hidrógeno. Tomó forma cuando se descubrió que el agua estaba formada por protones (H+) e iones hidroxilo (OH-). El pH no tiene unidades; se expresa simplemente por un número. Cuando una solución es neutra, el número de protones iguala al número de iones hidroxilo.

Cuando el número de iones hidroxilo es mayor, la solución es básica, cuando el número de protones es mayor, la solución es ácida.

Medida de calidad de agua: el pH

El pH es un indicador de la acidez de una sustancia. Está determinado por el número de iones libres de hidrógeno (H+) en una sustancia. La acidez es una de las propiedades más importantes del agua. El agua disuelve casi todos los iones. El pH sirve como un indicador que compara algunos de los iones más solubles en agua. El resultado de una medición de pH viene determinado por una consideración entre el número de protones (iones H+) y el número de iones hidroxilo (OH-). Cuando el número de protones iguala al número de iones hidroxilo, el agua es neutra. Tendrá entonces un pH alrededor de 7.

El pH del agua puede variar entre 0 y 14. Cuando el pH de una sustancia es mayor de 7, es una sustancia básica. Cuando el pH de una sustancia está por debajo de 7, es una sustancia ácida. Cuanto más se aleje el pH por encima o por debajo de 7, más básica o ácida será la solución.

El pH es un factor logarítmico; cuando una solución se vuelve diez veces más ácida, el pH disminuirá en una unidad. Cuando una solución se vuelve cien veces más ácida, el pH disminuirá en dos unidades. El término común para referirse al pH es la alcalinidad.

A continuación resumimos una lista de productos y su pH:

pH producto

14 Hidróxido de sodio

13lejía

11 amoniaco10.5 manganeso8.3 levadura en polvo7.4 sangre humana7.0 gua pura

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6.6 leche4.5 tomates4.0 vino3.0 manzanas2.0 zumo de limón0.0 ácido clorhídrico


1.- ¿Qué indica el pH?2.- En qué condiciones una solución será: a) ácida; b)básica ; c) neutra.3.- Respecto a los valores de la tabla de pH de distintas sustancias. Discuta las siguientes aseveraciones:a) La sangre humana es levemente ácida.b) Los tomates son más ácidos que el vino.c) El zumo de limón es más ácido que la leche.


CHANG, Raymond. 2010. Química. 10ª Ed. México : McGraw-Hill, 2010. pág. 1085.

PETRUCCI, Ralph. 2011. Química General. 10ª Ed. Madrid : Pearson Prentice Hall, 2011. pág. 1303.

Sesión N°10: SOLUCIONES AMORTIGUADORASDescripción de la Sesión

- Se emplearán los conocimientos previos del Principio de Le Chatelier y de neutralización ácido-base para examinar la capacidad de las soluciones amortiguadoras o buffer para mantener constante el pH de una solución al adicionar pequeñas cantidades de ácido y base. Se realizarán cálculos de pH de soluciones buffer utilizando ejemplos de la vida.

Lectura Previa

“Amortiguadores: regulación del pH

En química, un amortiguador (o regulador) está formado por un par de sustancias químicas que, si están presentes en una solución en particular, mantienen el pH casi constante cuando se agrega un ácido o una base. Un amortiguador químico se asemeja a un amortiguador mecánico que absorbe impactos: tiende a reducir el choque de los cambios drásticos de concentración de H+ y OH-. Los amortiguadores son importantes en muchos procesos de manufactura y son indispensables para la vida. Si los sistemas amortiguadores de tu organismo dejaran de funcionar, a ti te ocurriría lo mismo.

Un amortiguador se prepara con un ácido débil y una sal de ese ácido (o una base débil y una sal de esa base), por lo regular en concentraciones aproximadamente iguales.

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Para comprender cómo funciona un amortiguador conviene aplicar el principio de Le Chátelier. La solución amortiguadora contiene especies que reaccionan con los iones hidrógeno o hidróxido que se agregan y los atrapan.

Se describirá a continuación una solución amortiguadora de ácido acético y acetato de sodio. Si se agrega un ácido fuerte a esta solución, los iones hidrógeno adicionales reaccionan con los iones acetato en solución y forman ácido acético, un ácido débil. El equilibrio se desplaza hacia la derecha conforme el amortiguador de acetato consume los protones para formar un ácido débil.

Adición de ácido

H+(ac) + CH3COO- (ac) ↔ CH3COOH(ac)

La reacción es reversible en pequeña medida, pero la reacción directa que atrapa los protones es la reacción predominante. Cuando se agrega un ácido, el cambio de pH es muy pequeño hasta que se alcanza la capacidad amortiguadora. Es decir, si se agrega una cantidad muy grande de ácido, se llega a un punto en el que los iones acetato ya no pueden atrapar más protones. Se ha alcanzado la capacidad amortiguadora.

Cuando se agrega una base fuerte, los iones hidróxido adicionales son neutralizados por los iones hidrógeno del ácido acético del amortiguador.

Adición de base

OH- (ac) + H+(ac) ---------> H2O

A medida que los iones hidrógeno desaparecen de la solución amortiguadora, una nueva ionización del ácido acético del amortiguador los repone de inmediato.

CH3COOH(ac) ↔ CH3COO-(ac) + H+(ac)

Una vez más, la concentración de iones hidrógeno regresa aproximadamente al valor original y el pH cambia muy poco.

Amortiguadores en la sangre

El pH del plasma sanguíneo de las personas se mantiene notablemente constante. Si el pH desciende por debajo de 7.35, el trastorno se denomina acidosis. Si el pH se eleva por encima de 7.45, se produce una alcalosis. De llegar a subir el pH a más de 7.8, o a bajar a menos de 6.8 debido a problemas respiratorios, inanición, insuficiencia renal o una enfermedad, la persona puede sufrir daños cerebrales irreversibles o incluso morir. Afortunadamente la sangre humana cuenta no con uno, sino con al menos tres sistemas amor-tiguadores. De éstos, el sistema amortiguador de hidrogenocarbonato/ácido carbónico, HCO3

-/H2CO3, es el más importante.”

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1.- ¿Cuál es la función de una solución amortiguadora?2.- ¿Cómo se prepara una solución amortiguadora?3.- Cómo reacciona una solución amortiguadora de ácido acético/acetato de sodio al agregar pequeñas cantidades de: a) ácido; b) base.


BURNS, Ralph. A. Fundamentos de Química. 4º ed. México, Pearson Educación, 2003. pp 497-498.

Sesión N°11: QUÍMICA DEL CARBONO, HIBRIDACIÓNDescripción de la Sesión

-Entender y clasificar los tipos de enlace químico (enlace iónico, covalente polar y covalente apolar) y relacionarlo con la química del carbono. Reconocer y comprender el tipo de hibridación de carbonos en alcanos, alquenos y alquinos, relacionándolo con los ángulos de enlace y estructura de los compuestos orgánicos.

Lectura Previa

En un átomo de carbono, los seis electrones se colocan como se muestra en la Figura 1. La capa 1s está completa, y los cuatro electrones de valencia se encuentran en el orbital 2s y en dos orbitales 2p diferentes. En la Figura 1 conviene destacar la escala de energía que aparece a la izquierda y representa la energía de los electrones en orbitales diferentes. Cuánto más alejado está el electrón del núcleo, mayor es su energía potencial, ya que se necesita energía para mantener separados el electrón (cargado negativamente) y el núcleo (cargado positivamente).

Figura 1: Distribución de los seis electrones de un átomo de carbono. Cada punto representa un electrón.

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Figura 2: Formas de los orbitales s y p utilizados por los electrones de valencia del carbono. El núcleo se encuentra en el origen de los tres ejes de coordenadas.

La Figura 1. podría sugerir una idea equivocada con respecto a los enlaces del carbono. Por ejemplo, se podría pensar que el carbono forma sólo dos enlaces (para completar los orbitales 2p parcialmente llenos) o bien, que forma tres enlaces (si algún átomo donara dos electrones al orbital 2p vacío). Se sabe, por experiencia, que esta idea es errónea. El carbono por lo general forma cuatro enlaces sencillos, y a menudo estos enlaces son todos equivalentes, como en el caso del CH4 o del CCI4. ¿Cómo se puede resolver esta discrepancia entre la teoría y los hechos?

Una solución, ilustrada en la Figura 3, consiste en mezclar o combinar los cuatro orbitales atómicos de la capa de valencia para formar cuatro orbitales híbridos idénticos, cada uno con un electrón de valencia. Según este modelo, los orbitales híbridos reciben el nombre de orbitales híbridos sp3 debido a que cada uno tiene una parte de carácter s y tres partes de carácter p. Como se muestra en la Figura 3, cada orbital sp3 tiene la misma energía: menor que la de los orbitales 2p pero mayor que la del orbital 2s.

Figura 3: Esquema orbitales híbridos sp3

Los cuatro orbitales híbridos sp3 de un átomo de carbono se dirigen hacia los vértices de un tetraedro regular, también mostrados en la Figura 4. El ángulo entre dos de los cuatro enlaces formados con orbitales sp3 es de aproximadamente 109,5°, que es el ángulo formado al dibujar líneas que van del centro a las esquinas de un tetraedro regular.

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Figura 4: Un orbital sp3

El carbono tetrahédrico: Los enlaces en el metano

Ahora se puede explicar cómo se combina un átomo de carbono con cuatro átomos de hidrógeno para formar el metano. Este proceso se representa en la Figura 5. El átomo de carbono se une a cada átomo de hidrógeno mediante un enlace sigma, que se forma por solapamiento de un orbital sp3 del carbono con un orbital 1s del hidrógeno. Todos los ángulos de enlace H—C—H son iguales, 109,5°. Para resumir, en el metano hay cuatro enlaces sigma sp3-s C—H, cada uno dirigido desde el átomo de carbono hacia uno de los cuatro vértices de un tetraedro regular.

FIGURA 5: La molécula de metano, CH4


1.- ¿Por qué aumenta la energía de electrones al alejarse del núcleo?2.- Justifique como el carbono en la naturaleza forma 4 enlaces (tetravalencia del carbono).3.- Explique el porqué de la forma tetrahédrica del metano.

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QUÍMICA Orgánica por Hart Harold “et all”. 12ª ed. Madrid, Mc Graw Hill, 2007. pp 27-29. 2p.

Sesión N°12: ALCANOSDescripción de la Sesión

- Relacionar las propiedades físicas de los alcanos con su estructura. Adquirir destrezas para representar en el plano estructuras tridimensionales de moléculas. Diferenciar alcanos, alquenos y alquinos desde el punto de vista de su hibridación, geometría molecular, ángulo de enlace e insaturaciones que posean. Nombrar y formular alcanos utilizando reglas de nomenclatura IUPAC. Predecir los productos de las reacciones de alcanos de importancia biológica.

Lectura Previa

Un alcano es un hidrocarburo que sólo contiene enlaces sencillos. Los alcanos constituyen la clase más simple y menos reactiva de los compuestos orgánicos, porque sólo contienen carbono e hidrógeno, y no tienen grupos funcionales reactivos. Aunque los alcanos toman parte en reacciones de combustión a altas temperaturas, son mucho menos reactivos en la mayor parte de las condiciones, que otras clases de compuestos con grupos funcionales. Como los alcanos son relativamente inertes (no reactivos), se emplean principalmente como solventes, combustibles y lubricantes. El gas natural, la gasolina, el queroseno, el aceite combustible, el aceite lubricante y la "cera" de parafina están constituidos principalmente por alcanos, y las principales propiedades físicas son consecuencia de sus diferentes estructuras. En un alcano, si la molécula contiene n átomos de carbono, debe contener (2n + 2) átomos de hidrógeno. La figura 1 muestra esta representación de la estructura de los alcanos y cómo conduce a fórmulas del tipo CnH2n+2. El empleo de la fórmula CnH2n+2 de los alcanos no se limita a las moléculas de cadena recta. Cualquier isómero de los pentano siguen la regía de CnH2n+2; por tanto, los alcanos ramificados como el isobutano, isopentano y neopentano también siguen la regla.

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Figura 1: ejemplos de la fórmula general de los alcanos, CnH2n+2.

SOLUBILIDADES DE LOS ALCANOS Los alcanos son no polares, y por tanto, se disuelven en solventes orgánicos no polares o débilmente polares. Se dice que los alcanos son hidrofóbicos ("odian el agua") porque no se disuelven en ella. Su naturaleza hidrofóbica hace de los alcanos buenos lubricantes y preservativos para metales, porque evitan que el agua alcance la superficie metálica y cause corrosión.DENSIDADES DE LOS ALCANOS En la tabla 1 se indican las densidades de algunos alcanos de cadena lineal. A este tipo de alcanos se le llama alcanos normales o n-alcanos porque sus átomos de carbono están enlazados en una cadena única, sin ramificaciones. Los alcanos tienen densidades de aproximadamente 0.7 g/ml, en comparación con 1.0 g/ml para el agua. Como los alcanos son menos densos que él agua e insolubles en ella, la mezcla de un alcano (por ejemplo gasolina o petróleo) con agua se separa rápidamente en dos fases, quedando el alcano en la fase superior.PUNTOS DE EBULLICIÓN DE LOS ALCANOS En la tabla 1 se muestran también los puntos de fusión y de ebullición de los alcanos de cadena recta. Los puntos de ebullición aumentan gradualmente al incrementarse el número de átomos de carbono y el peso molecular del alcano. Las moléculas mayores tienen áreas superficiales grandes, lo que ocasiona mayores atracciones intermoleculares de van der Waals. Estas atracciones incrementadas deben contrarrestarse para que el compuesto se evapore o hierva. Una molécula más grande, con mayor área superficial y mayores atracciones de van der Waals, hierve, por lo tanto; a una temperatura más elevada.

TABLA 1: Fórmulas y propiedades físicas de los alcanos de cadena recta, llamados n-alcanos, o alcanos

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normales


1.- Indique las características estructurales de los alcanos y nombre al menos tres compuestos de uso común que estén constituidos por alcanos.2.- Determine la fórmula molecular de un alcano de 5 carbonos ¿ Es diferente la formula molecular para un alcano lineal de uno ramificado de igual número de carbonos?3.- ¿Por qué los alcanos son buenos lubricantes y preservativos para metales?4.- ¿De qué depende el punto de ebullición de los alcanos? Justifique su respuesta


WADE L.G., Química Orgánica. 2ª ed. Juárez, Pearson Education, 1993. pp 84-87.4p.

Sesión N°13: HIDROCARBUROS INSATURADOSDescripción de la Sesión

-Relacionar las propiedades físicas de los alquenos y alquinos con su estructura. Nombrar y formular Hidrocarburos insaturados utilizando reglas de nomenclatura IUPAC. Predecir los productos mayoritarios de las reacciones de alquenos de importancia biológica y relacionarlas con biomomoléculas de importancia biológica tales como ácidos grasos, con énfasis en los índices de insaturación.

Lectura Previa

“Los alquenos son compuestos que contienen dobles enlaces carbono-carbono. El grupo funcional alqueno se encuentra en fuentes tan variadas como los cítricos (limoneno) y esteroides (colesterol).

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Los alquenos tienen propiedades físicas similares a las de los alcanos. Son menos densos que el agua y, al ser no polares, no son muy solubles en ella.

Los alquinos son compuestos que contienen enlaces triples carbono-carbono, similares a los alquenos en sus propiedades físicas y en su comportamiento químico.

REACCIONES DE ALQUENOS

La reacción más común en los alquenos es la adición de un reactivo a los carbonos del doble enlace para dar un producto con un enlace simple C—C.

En una reacción de adición, el grupo A del reactivo A—B se une a uno de los átomos de carbono del doble enlace, el grupo B se une al otro átomo de carbono y el producto presenta solamente un enlace sencillo entre los dos átomos de carbono.

ADICIÓN DE HALÓGENOS

Los alquenos adicionan fácilmente cloro o bromo.

Por lo general, se disuelve el halógeno en algún disolvente inerte como el tetraclorometano y, después, esta disolución se adiciona gota a gota al alqueno. La reacción es casi instantánea a temperatura ambiente o incluso menor. No se requiere luz o calor, como en el caso de las reacciones de sustitución (reacción de halogenación de alcanos).

La adición de bromo puede utilizarse como un test químico para identificar la presencia de insaturaciones en un compuesto orgánico. Las disoluciones de bromo en tetraclorometano son de color

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café-rojizo oscuro, mientras que los compuestos insaturados y los compuestos que forma el bromo son, por lo general, incoloros. Cuando la disolución de bromo se añade al compuesto insaturado, el color del bromo desaparece. Si el compuesto es saturado, no reaccionará con el bromo bajo estas condiciones y, por lo tanto, el color persistirá.

ADICIÓN DE ÁCIDOS

Se pueden adicionar una gran cantidad de ácidos al doble enlace de los alquenos. El ion hidrógeno (o protón) se adiciona a un carbono del doble enlace, y el resto del ácido se une al otro carbono.

Entre los ácidos que se adicionan de este modo se encuentran los halogenuros de hidrógeno (HF, HCl, HBr, HI)

ADICIÓN DE REACTIVOS NO SIMÉTRICOS A ALQUENOS NO SIMÉTRICOS: REGLA DE MARKOVNIKOV

Tanto los reactivos como los alquenos se pueden clasificar, respecto a las reacciones de adición, como simétricos o no simétricos. La Tabla 2 ilustra lo que esto significa. Si un reactivo y\o un alqueno son simétricos, sólo es posible un producto de adición. Pero si el reactivo y el alqueno son no simétricos, en principio se pueden obtener dos productos.

En algunas ocasiones, los productos de la Ecuación anterior reciben el nombre de regioisómeros. Si una reacción de este tipo produce sólo uno de los dos posibles regioisómeros, se dice que es regioespecíflca. Si se obtiene principalmente uno de los productos, se dice que es regioselecíiva.

Consideremos como ejemplo específico la adición del agua al propeno, catalizada ácido. En principio, podrán formarse dos productos: 1-propanol o 2-propanol.

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Es decir, el hidrógeno del agua podría adicionarse al C-1 y el grupo hidroxilo al C-2 del propeno, o viceversa. Cuando se lleva a cabo experimentalmente esta reacción, sólo se observa un producto. La adición es regioespecífica, y él único producto es el 2-propanol.

La mayor parte de las reacciones de adición a alquenos muestran una preferencia similar para la formación de sólo (o principalmente) uno de los dos productos de adición posibles. A continuación se presentan algunos ejemplos.

TABLA 2: Clasificación de reactivos y alquenos por su simetría con respeto a las reacciones de adición


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1.- Indique tres propiedades físicas de los hidrocarburos insaturados2.-¿Mediante que reacción se puede diferenciar un hidrocarburo saturado de un hidrocarburo insaturado? Explique.3.- ¿la reacción de hidratación del propeno es una reacción regioespecífica o regioselectiva? Justifique.


QUÍMICA Orgánica por Hart Harold “et all”. 12ª ed. Madrid, Mc Graw Hill, 2007. pp 73, 81. 2p

Sesión N°14: ALCOHOLESDescripción de la Sesión

- Relacionar las propiedades físicas de los alcoholes con su estructura. Nombrar y formular alcoholes y polialcoholes según reglas de nomenclatura IUPAC. Identificar zonas de reactividad, con disponibilidad o deficiencia de electrones, y sitios de polaridad. Conocer acerca de la reactividad de los alcoholes y reconocer conceptos como solubilidad, óxido-reducción. Explicar y experimentar las reacciones de reconocimiento de alcoholes (test Lucas y test de Von Baeyer)

Lectura Previa

“Los alcoholes son sustancias orgánicas comunes que tienen muchas aplicaciones prácticas y cotidianas. El alcohol etílico se encuentra en bebidas, cosméticos y preparaciones farmacéuticas. El alcohol metílico se emplea como combustible y solvente. El alcohol isopropílico se usa para limpiar la piel antes de aplicar in-yecciones, y en heridas pequeñas.

ESTRUCTURA Y CLASIFICACIÓN DE LOS ALCOHOLES

La estructura de un alcohol se asemeja a la del agua: un grupo alquilo reemplaza uno de los átomos de hidrógeno de ésta. La Figura 1 compara las estructuras del agua y del metanol.FIGURA 1: Comparación de las estructuras del agua y del alcohol metílico

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Una manera de organizar la familia de los alcoholes es clasificar cada alcohol de acuerdo con el tipo de átomo de carbono enlazado al grupo —OH. Si este átomo de carbono es primario (por estar enlazado a otro átomo de carbono), el compuesto es un alcohol primario. Un alcohol secundario tiene el grupo —OH fijo a un átomo de carbono secundario, y un alcohol terciario lo tiene enlazado a uno terciario. La figura 2 muestra ejemplos de alcoholes primarios, secundarios y terciarios.

Figura 2: Los alcoholes se clasifican de acuerdo con el tipo de átomo de carbono (primario, secundarlo o terciario) enlazado con el grupo hidroxilo.

PUNTOS DE EBULLICIÓN DE LOS ALCOHOLES

Como con frecuencia se manejan alcoholes líquidos, se olvida lo sorprendente que es que los alcoholes

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inferiores sean líquidos. Por ejemplo, el alcohol etílico y el propano tienen pesos moleculares semejantes, pero sus puntos de ebullición difieren aproximadamente 120°C.

Esta gran diferencia en los puntos de ebullición indica que las moléculas del etanol se atraen entre sí con mayor fuerza que las de propano. Dos fuerzas intermoleculares son responsables de este fenómeno: las atracciones dipolo-dipolo y los puentes de hidrógeno.

El puente de hidrógeno es la principal atracción intermolecular responsable del alto punto de ebullición del etanol. Este tiene un átomo de hidrógeno, muy polarizado por su enlace con el oxígeno, que puede formar un puente de hidrógeno con un par de electrones no enlazantes. Los éteres tienen dos grupos alquilo enlazados con sus átomos de oxígeno, por lo cual no tienen átomos O—H que formen puentes de hidrógeno. Estos tienen una intensidad de aproximadamente 5 kcal/mol (21 kJ/mol): mucho más débil que los enlaces típicos de 70 a 110 kcal, pero mucho más fuerte que las atracciones dipolo-dipolo.

TABLA 1: Propiedades físicas de algunos alcoholes

SOLUBILIDAD DE LOS ALCOHOLES

El agua y los alcoholes tienen propiedades semejantes debido a que todos ellos contienen grupos hidroxilo que pueden formar puentes de hidrógeno. Los alcoholes forman puentes de hidrógeno con el agua, y los que tienen bajo peso molecular son miscibles (solubles en cualquier proporción) con este solvente. Igualmente, los alcoholes son mucho mejores solventes que los hidrocarburos para sustancias polares. Se

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pueden disolver cantidades apreciables de compuestos iónicos como el cloruro de sodio en los alcoholes inferiores. Se dice que el grupo hidroxilo es hidrofílico, lo cual significa "amigo del agua", debido a su afinidad por ésta y otras sustancias polares.

Al grupo alquilo del alcohol se le llama hidrofóbico ("que odia al agua") porque funciona como un alcano: rompe la red de atracciones dipolo-dipolo y los puentes de hidrógeno de un solvente polar. El grupo alquilo hace que el alcohol sea menos hidrofílico, pero confiere solubilidad en solventes orgánicos no polares. Muchos alcoholes son miscibles con una gran variedad de solventes orgánicos no polares.


1.- ¿A qué se debe la gran diferencia existente entre los puntos de ebullición del alcohol etílico y el propano?2.-¿Por qué el agua y los alcoholes tienen propiedades semejantes?3.- ¿Cómo se clasifican los alcoholes? De un ejemplo de cada caso.4.- ¿Todos los alcoholes son solubles en agua? Justifique su respuesta.


WADE L.G., Química Orgánica. 2ª ed. Juárez, Pearson Educacion, 1993. pp 393- 395. 2p

Sesión N°15: ALDEHÍDOS Y CETONASDescripción de la Sesión

- Relacionar las propiedades físicas de los aldehídos y cetonas con su estructura. Nombrar y formular aldehídos y cetonas según reglas de IUPAC. Identificar zonas de reactividad, con disponibilidad o deficiencia de electrones, y sitios de polaridad. Clasificar y describir las reacciones de óxido reducción de aldehídos y cetonas y analizar su importancia en la aplicación de test de reconocimiento de estos grupos funcionales. Evaluar la importancia biológica de aldehídos y cetonas como constituyentes esenciales de los hidratos de carbono.

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Lectura Previa

Aldehídos y cetonas: grupo carbonilo, utilidad y presencia en la naturaleza

Los aldehídos y las cetonas: son compuestos caracterizados por la presencia del grupo carbonilo (C=O). Los aldehídos presentan el grupo carbonilo en posición terminal mientras que las cetonas lo presentan en posición intermedia. El primer aldehído es el metanal o formaldehído (aldehído fórmico), mientras que la primera cetona es la propanona o acetona (dimetil cetona)

Metanal Propanona

Las cetonas aromáticas reciben el nombre de felonas.

Metil-fenil-cetona

Propiedades Físicas:La presencia del grupo carbonilo convierte a los aldehídos y cetonas en compuestos polares. Los compuestos de hasta cuatro átomos de carbono, forman puente de hidrógeno con el agua, lo cual los hace completamente solubles en agua. Igualmente son solubles en solventes orgánicos.

Punto de Ebullición: los puntos de ebullición de los aldehídos y cetonas son mayores que el de los alcanos del mismo peso molecular, pero menores que el de los alcoholes y ácidos carboxílicos comparables. Esto se debe a la formación de dipolos y a la ausencia de formación de puentes de hidrógeno intramoleculares en éstos compuestos.

Uso de los aldehídos y cetonas: Aldehídos:El metanal o aldehído fórmico es el aldehído con mayor uso en la industria, se utiliza fundamentalmente para la obtención de resinas fenólicas y en la elaboración de explosivos (pentaeritrol y el tetranitrato de pentaeritrol, TNPE) así como en la elaboración de resinas alquídicas y poliuretano expandido.

También se utiliza en la elaboración de uno de los llamados plásticos técnicos que se utilizan fundamentalmente en la sustitución de piezas metálicas en automóviles y maquinaria, también para cubiertas resistentes a los choques en la manufactura de aparatos eléctricos. Estos plásticos reciben el nombre de POM (polioximetileno)

Cetonas:La cetona que mayor aplicación industrial tiene es la acetona (propanona) la cual se utiliza como

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disolvente (lacas y resinas), aunque su mayor consumo es en la producción del plexiglás, empleándose también en la elaboración de resinas epoxi y poliuretanos. Otras cetonas industriales son la metil etil cetona (MEK, siglas el inglés) y la ciclohexanona que además de utilizarse como disolvente se usa para la obtención de la caprolactama, que es un monómero en la fabricación del Nylon 6 y también por oxidación del ácido adípico que se emplea para fabricar el Nylon 66.

Muchos aldehídos y cetonas forman parte de los aromas naturales de flores y frutas, por lo cual se emplean en la perfumería para la elaboración de aromas como es el caso del benzaldehído (olor de almendras amargas), el aldehído anísico (esencia de anís), la vainillina, el piperonal (esencia de sasafrás), el aldehído cinámico (esencia de canela). De origen animal existe la muscona y la civetona que son utilizados como fijadores porque evitan la evaporación de los aromas además de potenciarlos por lo cual se utilizan en la industria de la perfumería.

aldehido anísico muscona civetonaLos carbohidratos quimicamente son aldehídos o cetonas polihidroxilados. Esto significa que en su estructura tienen:un grupo formilo o un grupo oxo o cetona y varios grupos hidroxilo.

Los monosacáridos forman estructuras cíclicas al cerrarse la cadena abierta mostrada anteriormente.

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Ejemplo:

GLUCOSA (C6H12O6).- Es una aldohexosa conocida también con el nombre de dextrosa. Es el azúcar más importante. Es conocida como “el azúcar de la sangre”, ya que es el más abundante, además de ser transportada por el torrente sanguíneo a todas las células de nuestro organismo.

Se encuentra en frutas dulces, principalmente la uva además en la miel, el jarabe de maíz y las verduras.

Al oxidarse la glucosa, produce dióxido de carbono, agua y energía, la cual es utilizada por el organismo para realizar sus funciones vitales.


1.- ¿Qué tienen en común y en que se diferencian estructuralmente los aldehídos de las cetonas?2.- ¿qué características en las propiedades físico-químicas (por ejemplo solubilidad, punto de ebullición) presentan estos compuestos? (Compare con el agua)

3.- Mencione y comente:

- Utilidad de aldehídos y cetonas en la industria

- Presencia de estos grupos funcionales en los compuestos biológicos.


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http://www.salonhogar.net/quimica/nomenclatura_quimica/Propiedades_aldehidos_cetonas.htm

http://genesis.uag.mx/edmedia/material/quimicaII/Carbohidratos.cfmSesión N°16: ÁCIDOS CARBOXÍLICOSDescripción de la Sesión

- Relacionar las propiedades físicas de los ácidos carboxílicos con su estructura. Nombrar y formular ácidos carboxílicos según reglas de IUPAC. Identificar zonas de reactividad, con disponibilidad o deficiencia de electrones, y sitios de polaridad. Describir las reacciones de reducción y neutralización de ácidos carboxílicos. Analizar desde el punto de vista de la importancia biológica las reacciones de formación de derivados de ácidos carboxílicos: esteres, amidas (formación de triglicéridos, enlace peptídico). Evaluar la importancia biológica de los ácidos carboxílicos como constituyentes esenciales de ácidos grasos y aminoácidos.

Lectura Previa

Propiedades de los ácidos carboxílicos y sus derivados

Los ácidos carboxílicos son compuestos caracterizados por la presencia del grupo carboxilo (-COOH) unido a un grupo alquilo o arilo. Cuando la cadena carbonada presenta un solo grupo carboxilo, los ácidos se llaman monocarboxilicos o ácidos grasos, se les denomina así ya que se obtienen por hidrólisis de las grasas.

El primer miembro de la serie alifática de los ácidos carboxílicos es el ácido metanóico o ácido fórmico, este ácido se encuentra en la naturaleza segregado por las hormigas al morder.

Propiedades Físicas:

Solubilidad: El grupo carboxilo –COOH confiere carácter polar a los ácidos y permite la formación de puentes de hidrógeno entre la molécula de ácido carboxílico y la molécula de agua

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Esto hace que los primeros cuatro ácidos monocarboxílicos alifáticos sean líquidos completamente solubles en agua. La solubilidad disminuye a medida que aumenta el número de átomos de carbono. A partir del ácido dodecanóico o ácido láurico los ácidos carboxílicos son sólidos blandos insolubles en agua.

Punto de ebullición: Los ácidos carboxílicos presentan puntos de ebullición elevados debido a la presencia de doble puente de hidrógeno.

Propiedades Químicas:El comportamiento químico de los ácidos carboxílicos está determinado por el grupo carboxilo -COOH. Esta función consta de un grupo carbonilo (C=O) y de un hidroxilo (-OH). Donde el -OH es el que sufre casi todas las reacciones: pérdida de protón (H+) o reemplazo del grupo –OH por otro grupo.

Importancia y uso de los ácidos carboxílicos y sus derivados

La importancia de los ácidos carboxílicos radica en que, son compuestos base de una gran variedad de derivados, entre los cuales se encuentran a los ésteres, amidas, cloruros de acilo y anhídridos de ácido. Están presentes también en algunos alimentos saturados e insaturados, como por ejemplo la mantequilla o la leche.

Los ácidos carboxílicos son compuestos de gran importancia para el hombre, ya que, además de estar presentes en los alimentos que contienen las proteínas desdobladas por el cuerpo humano para aprovechar su energía, están presentes en procesos fundamentales del organismo, como lo es, por ejemplo, el ciclo de Krebs, esto se debe a que los ácidos carboxílicos forman parte de todos los ácidos participantes en este proceso, como por ejemplo el ácido fumárico; además de ser parte de algunas moléculas importantes para el organismo, tales como los aminoácidos, los cuales son participantes en la síntesis de proteínas del cuerpo.

Estos ácidos son también componentes de muchas de las células del cuerpo, esto es porque los ácidos carboxílicos constituyen a los fosfolípidos y los triacilglicéridos, los cuales son ácidos grasos que se

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encuentran en las membranas celulares, en las neuronas, en las células del músculo cardíaco, y además, en las células del tejido nervioso.


1.- ¿Son todos los ácidos carboxílicos solubles en agua? Justifique su respuesta2.- ¿Por qué los ácidos carboxílicos presentan puntos de ebullición elevados?3.- ¿Cómo se comporta un ácido carboxílico en medio acoso? Justifique su respuesta.4.- ¿Por qué los ácidos carboxílicos tienen tanta relevancia a nivel biológico? Explique con ejemplos.

Referencia Bibliográfica de la Lectura Previahttp://www.rena.edu.ve/cuartaEtapa/quimica/Tema13.html

http://www.buenastareas.com/ensayos/Importancia-y-Uso-De-Los-%C3%81cidos/1527428.html

http://www.rena.edu.ve/cuartaEtapa/quimica/Tema13.html

Quimica General y Organica Final1

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