Quimica II

Química II

3ª EdiciónDiciembre 2011

Impreso en México

Dirección y realización del proyectoLCC. Gabriel Barragán CasaresDirector General del Colegio de Bachilleres del Estado de Yucatán Planeación y coordinaciónLic. Alejandro Salazar OrtegaDirector Académico Metodología y estrategia didácticaLic. Lorenzo Escalante PérezJefe del Departamento de Servicios Académicos

Coordinadora de la asignaturaQ.F.B. Ruby Azucena Basto Rodríguez Colaboradores de la primera ediciónColaboradoresQ.B.B. Ana Victoria Zapata EncaladaQ.F.B. Nidia Rosa Maldonado PachecoI.Q. Cecilia Ivonne Ojeda LizamaLEM. Juan Jesús Nadal MartínezBIO. Sesario Romero García

RevisorQ.F.B. Maricarmen Méndez

Química IIISBN: 978-607-489-327-4

III

Química II

La reforma integral de la Educación Media Superior

La Educación Media Superior (EMS) en México enfrenta desafíos que podrán ser atendidos sólo si �� avanzar ordenadamente hacia los objetivos propuestos. Es importante saber que la EMS en el país está compuesta por una serie de subsistemas que operan de manera independiente, sin correspon-�� reto es encontrar los objetivos comunes de esos subsistemas para potenciar sus alcances y de esta manera lograr entre todos reglas claras de operación. Es importante para el desarrollo de la EMS, que ustedes docentes y estudiantes conozcan los ejes que la regulan, cómo opera y los retos que enfrenta en la actualidad para asumir a partir de dicho conocimiento una actitud diferente que nos permita coadyuvar en este esfuerzo.

Los diferentes subsistemas de la EMS han realizado cambios en sus estructuras los cua-�� atiende ( jóvenes entre los 15 y 21 años aproximadamente) adquiriera conocimientos y habilida-des que les permitan desarrollarse de manera satisfactoria, ya sea en sus estudios superiores o en el trabajo y, de manera más general, en la vida. En esta misma línea, no se debe perder de vista el contexto social de la EMS: de ella egresan individuos en edad de ejercer sus derechos y obliga-ciones como ciudadanos, y como tales deben reunir, en adición a los conocimientos y habilidades �� sitivo en su comunidad y en el país en su conjunto.

Es en este contexto que las autoridades educativas del país, han propuesto la Reforma Integral de la Educación Media Superior (RIEMS), cuyos objetivos consisten en dar identidad, cali-dad, equidad y pertinencia a la EMS, a través de mecanismos que permitan articular los diferentes actores de la misma en un Sistema Nacional de Bachillerato dentro del cual se pueda garantizar además de lo anterior, tránsito de estudiantes, intercambio de experiencias de aprendizaje y la ��

Lo anterior será posible a partir del denominado Marco Curricular Común (MCC) de la RIEMS, el cual se desarrolla considerando el modelo de competencias, y que incluye: Competencias Genéricas, Competencias Disciplinares (básicas y extendidas) y Competencias Profesionales (bási-cas y extendidas). Esta estructura permite observar de manera clara, los componentes comunes entre los diversos subsistemas, así como aquellos que son propios de cada uno y que por consi-guiente, los hace distintos. Lo anterior muestra cómo la RIEMS respeta la diversidad del nivel edu-cativo del país, pero hace posible el Sistema Nacional del Bachillerato, conformado por las distintas instituciones y subsistemas que operan en nuestro país.

Bachillerato Universitario Bachillerato General Bachilleratos Tecnológicos

Competencia GenéricasCompetencias Disciplinares Básicas

Competencias Profesionales BásicasCompetencias Profesionales

Extendidas

Una competencia es la integración de habilidades, conocimientos y actitudes en un �� !�� " �� #�� $ ��%�� &'��

IV

Nuestro subsistema pertenece al conjunto de los que ofrecen bachillerato general, el �� &**�� +�� cidades que les permitan adquirir competencias genéricas, competencias disciplinares básicas y extendidas, además de competencias profesionales básicas.

Las competencias genéricas son las que todos los bachilleres deben estar en capaci- ��/ �!� ��%��;!� �� para continuar aprendiendo de forma autónoma a lo largo de sus vidas, y para desarrollar �� "�� +�� # �� $ �� ;�� '�� < �� = �$��llerato. A continuación se listan las once competencias genéricas, agrupadas en sus categorías correspondientes:

Se autodetermina y cuida de sí

1. Se conoce y valora a sí mismo y aborda problemas y retos teniendo en cuenta los objetivos que persigue.

2. Es sensible al arte y participa en la apreciación e interpretación de sus expresiones en dis-tintos géneros.

3. Elige y practica estilos de vida saludables.

Se expresa y comunica

4. Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utiliza-ción de medios, códigos y herramientas apropiados.

��

5. Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos estableci-dos.

6. Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando �� %��

Aprende de forma autónoma

7. Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida.

Trabaja en forma colaborativa

8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.

Participa con responsabilidad en la sociedad

9. Participa con una conciencia cívica y ética en la vida de su comunidad, región, México y el mundo.

10. Mantiene una actitud respetuosa hacia la interculturalidad y la diversidad de creencias, valores, ideas y prácticas sociales.

11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables.

Las competencias disciplinares son las nociones que expresan conocimientos, habilida-des y actitudes que consideran los mínimos necesarios de cada campo disciplinar para que los �� "��+�� vida. Las competencias disciplinares pueden ser básicas o extendidas.

V

Química IILas competencias disciplinares básicas procuran expresar las capacidades que todos los

estudiantes deben adquirir, independientemente del plan y programas de estudio que cursen y la trayectoria académica o laboral que elijan al terminar sus estudios de bachillerato. Las compe-tencias disciplinares básicas dan sustento a la formación de los estudiantes en las competencias ��;�� &'�� +��educativos, contenidos y estructuras curriculares; se organizan en los campos disciplinares si-guientes: Matemáticas, Ciencias Experimentales (Física, Química, Biología y Ecología), Ciencias Sociales y Humanidades (Historia, Sociología, Política, Economía, Administración, Lógica, Ética, Filosofía y Estética) y Comunicación (Lectura y Expresión oral y escrita, Literatura, Lengua extran-jera e Informática).

Para la asignatura de Química II que pertenece al área de las Ciencias Experimentales, la RIEMS señala la siguientes competencias disciplinares básicas, orientadas a que los estudiantes conozcan y apliquen los métodos y procedimientos de dichas ciencias para la resolución de pro-blemas cotidianos y para la comprensión racional de su entorno.

?��+�� cables a contextos diversos, que serán útiles para los estudiantes a lo largo de la vida, sin que por ello dejen de sujetarse al rigor metodológico que imponen las disciplinas que las conforman. Su desarrollo favorece acciones responsables y fundadas por parte de los estudiantes hacia el am-biente y hacia sí mismos.

1. Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en con-��$��

2. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas.

3. @�� +�� $��sarias para responderlas.

4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter cien-�� +�� " ��

5. Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis pre-vias y comunica sus conclusiones.

6. Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a � ��

7. J �� blemas cotidianos.

8. �� +�� K��

9. Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar ��

10. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos observa-��

11. Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las accio-nes humanas de impacto ambiental.

12. Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece.

13. Relaciona los niveles de organización química, biológica, física y ecológica de los sistemas vivos.

VI

14. Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la reali-zación de actividades de su vida cotidiana.

Estrategia didáctica

Para contribuir al desarrollo de las sesiones de aprendizaje en el aula, se estableció una estrategia que permita integrar los elementos del programa de la asignatura, con los materiales de apoyo y la actividad de docentes y estudiantes.

'�� %�� goritmo que el docente deba seguir al pie de la letra, sino que debe adaptarlo a las características propias del contexto en el que se desarrollan las sesiones de aprendizaje.

La estrategia consta de siete pasos o etapas, mismas que deberán conocerse en las primeras sesiones, para un mejor desarrollo de las mismas. Los pasos se listan y describen a con-tinuación:

�� Dinamización ��Contextualización

�� Problematización ��Desarrollo de saberes

�� Síntesis ��Realimentación

�� Evaluación de la competencia

Dinamización

En el proceso de construcción del aprendizaje, es indispensable para el facilitador adentre al alumno en la materia y considere que es a partir de actividades que el estudiante desarrollará nuevos conocimientos.

En el desarrollo de competencias se hace necesario el aprendizaje contextual, es �� ;�� Dichas actividades deberán realizarse al inicio de cada bloque en los que se organizan los con-tenidos en los programas de estudio.

Contextualización

En el desarrollo de competencias se hace necesario el aprendizaje contextual, es decir, presentar �� ;�� T �� " �ción deberá realizarse al inicio de cada bloque en los que se organizan los contenidos en los programas de estudio.

Problematización

�� W@�&'�� dial al acercarnos a él, a través de su aplicación en la vida cotidiana, por tanto la problematización debe estar presente a lo largo de toda la estrategia en el aula.

Desarrollo de saberes

Etapa en la cual el facilitador a partir de la Base Orientadora de la Acción (BOA), facilita el quehacer del estudiante en la adquisición de competencias. En esta etapa de la estrategia, estudiantes y do-centes deben estar pendientes del proceso de asimilación. Galperin lo describe como un proceso de etapas y no como un fenómeno inmediato.

Las distintas etapas del proceso de asimilación que el alumno experimenta para desa-rrollar el aprendizaje son: la etapa de motivación la cual debe fomentarse y mantenerse durante todo el curso, recordemos que si un alumno no está motivado, difícilmente aprenderá. La segunda etapa de este proceso es la formación de la BOA, ésta incluye la forma que el facilitador utiliza para que el alumno desarrolle una competencia. La RIEMS sugiere la creatividad como método o +�� / �" ��

VII

Química IILa BOA puede llevarse a cabo de varias formas, cubriendo tres aspectos importantes, la

orientación al alumno, que como ya dijimos debe estar precedida por una buena carga de moti-vación, dicha orientación puede ser de dos tipos, completa en la que el maestro le proporciona al alumno todos los aspectos de un contenido, e incompleta en la cual se dejan ciertos aspectos de un contenido para que el alumno pueda descubrir o investigar por sí mismo. La generalidad es otro aspecto importante en la constitución de la BOA, sta puede ser concreta o generalizada, es decir, el docente puede mostrar hechos concretos relativos a algún contenido o puede abarcar el mismo contenido pero por medio de hechos generales, que tengan alguna relación con el con-cepto que se expone al alumno.

El modo de obtención es el último de los aspectos que incluye la BOA. Este se presenta de dos formas pre-elaborada e independiente. En el primero, el alumno llega a obtener el apren-dizaje de manera conjunta con el facilitador y en la segunda los alumnos adquieren el conoci-miento en forma independiente.

Síntesis

Actividad que permite integrar los aprendizajes del estudiante a través de evidencias de conoci-miento, desempeño, producto y actitud de manera que el docente cuente con estrategias para la evaluación formativa logrando involucrar al estudiante en procesos de coevaluación.

Realimentación

Al término de cada bloque en los que se organizan las unidades de competencia en cada asig-natura, el facilitador y los estudiantes ante la evidencia recopilada en la etapa anterior, pueden establecer estrategias que permitan mayor grado de claridad en la recolección de evidencias e �� " ��

Evaluación de la competencia

Para llevar a cabo la evaluación sumativa de las competencias que se indican en los programas de estudio, se contempla esta etapa la cual debe verse como parte del proceso, es decir, no debe en ningún momento separarse de la formativa. La mejor forma de lograr esta unidad será integrando un portafolio de evidencias de aprendizaje..

Ubicación esquemática

FísicaEcología yMedio Ambiente

GeografíaMatemáticas

QUÍMICA II Biología

Química I

Se relaciona con

VIII

Simbología empleada en la guía

1. Dinamización y motivación

��

3. Problematización

4. Desarrollo de saberes

5. Síntesis

6. Realimentación

7. Evaluación de la competencia

IX

Química IIContenido

Bloque I Aplicas la noción de mol ��

Sección A. Mol 5Estequiometría 6

Sección B. Las leyes ponderales 7Mol y número de Avogadro 7Relaciones estequiométricas 13Relaciones volumétricas 16Peso equivalente o equivalente químico 23Reactivo limitante 29

Sección C. Implicaciones ecológicas, industriales y económicas de los cálculos estequiométricos 33

Aplicaciones de la estequiometría 33Implicaciones ecológicas, industriales

y económicas 34

X

�� y del suelo 41

Sección A. Contaminación del agua, del aire y del suelo 42

La contaminación del agua 44Tipos de contaminantes 45Fuentes de contaminación 45

Sección B. Contaminantes del agua de uso industruial y urbano 47

Agua 50

Sección C. Inversión térmica. Esmog. Lluvia ácida 51

Inversión térmica 52Esmog 52Lluvia ácida 53

XI

Química II��

�� Elemento 61Compuesto 61Mezclas 61Sustancia pura 62Elemento 62Mezclas 62

��

Sec��

�� Disoluciones 69Coloides 71Suspensiones 72

Sección C. Métodos de separación de mezclas 74

Concentración 74

Sección D. Unidades de concentración ��

Porcentual 84

XII

Molar 84Normalidad 84Ácidos y bases 84Los ácidos y bases 85

�� !��"��# ��

��!� �� y geometría molecular del carbono 101

*�� e hibridación 102

Geometría molecular 104

Sección B. Tipos de cadena e isomería 105

Tipos de cadena 105Isomería 106

Sección C. Características, propiedades físicas y nomenclatura general de los ��!��"�� #�

Hidrocarburos (alcanos, alquenos, alquinos, aromáticos) 108

XIII

Química IIHidrocarburos 109

Alcanos 109Grupos funcionales 117

Sección D. Importancia ecológica y económica de los compuestos del carbono 133

La economía del carbono 135Efectos del carbono en la humanidad 136Situación de México en la aplicación

del carbón 136

�� $��"��$�� %&�

Sección A. Macromoléculas, polímeros $��

Macromoléculas naturales: 146Macromoléculas naturales 147

� �%�&�� Monosacárido 148Disacáridos 150Polisacáridos 151

Lípidos 153

'��(� �� )�

XIV

Aminoácidos naturales y esenciales 159Enlace peptídico 164Estructura de las proteínas 165Propiedades de las proteínas 168

Sección B. Macromoléculas �� *

Polímeros de adición 169Polímeros de condensación 169

Macromoléculas y polímeros 170Polímeros de adición 171Polímeros por condensación 172Polímeros 173

��%�� +( � � � � � � ��-�

XV

Química IIINTRODUCCIÓN

Actualmente la Química resulta fascinante para mucha gente. Conocer y aprender de lo que nos rodea nos lleva a invenciones interesantes, útiles y a generar nuevas tecnologías.

La Química, como se sabe, es una ciencia básica para mantener muchos campos, como recordarás en Química I, cuando vimos la relación de esta ciencia con la medicina, la agricultura, la tecnología aplicada a la salud, biología molecular, etcé-tera. En nuestra vida todos estamos en contacto con la Química, la mayor parte de las sustancias que encontramos son mezclas, como son los jugos, refrescos o vinos, pero también están el aire, la gasolina y el acero, que, a pesar de no contener agua, se consideran soluciones o mezclas homogéneas.

También es de suma importancia considerar la función de la Química en la industria del petróleo, en donde el componente principal es el carbono, del que de-�� ;�� productos de limpieza, alimentos, etcétera.

*�� materiales o productos químicos, es un saber importante en Química, puesto que determinar relaciones numéricas entre los elementos de los compuestos y medir las cantidades exactas de sus partículas son tareas fundamentales que los químicos llevan a cabo rutinariamente en su trabajo.

Estar al día en todo lo que acontece a esta ciencia llamada Química nos ayuda a ser gente informada, inteligente, capaz de resolver los problemas que se nos presentan día a día en este mundo tan cambiante en el que vivimos.

Competencias a desarrollar

�� Elige las fuentes de información más relevantes para establecer la in-terrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en ��$��

�� Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas de sus compor-tamientos y decisiones.

�� #�� +�� $�� ponderlas.

�� Utiliza las tecnologías de la información y la comunicación para obte-ner, registrar y sistematizar información para responder a preguntas de � �� +�� Y�� " ��rimentos pertinentes.

�� Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones aportando puntos de vista con apertura y considerando los de otras personas de manera ��%��

�� #�� blemas cotidianos.

�� Diseña, aplica y prueba la validez de modelos o prototipos para resolver �� + ��

�� Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental advirtien-do que los fenómenos que se desarrollan en los ámbitos local, nacional e internacional ocurren dentro de un contexto global interdependiente.

�� Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece asumiendo las consecuencias de sus comportamientos y actitudes.

�� Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana enfrentan-�� fortalezas y debilidades.

Bloque I Aplicas la noción �� Desempeños del estudiante al concluir el bloque

�� Aplica el concepto de mol al interpretar reacciones que se realizan en diferentes ámbitos de su vida cotidiana y en la industria.

�� Realiza cálculos estequiométricos en los que aplica las leyes ponderales.

�� Argumenta la importancia de los cálculos estequiométricos en procesos que tienen repercusiones económicas y ecológicas en su entorno.

Objetos de aprendizaje

�� Mol

�� Las leyes ponderales:

» Ley de Lavoisier

» Ley Proust

» Ley de Dalton

» Ley de Richter-Wenzel

�� Implicaciones ecológicas, industriales y económicas de los cálculos es-tequiométricos.

44

��

ProyectoUtilizo la noción de mol para realizar cálculos estequiométricos en los que aplico las leyes ponderales, en procesos que tienen repercusiones económicas y ecológicas en mi entorno.

Dinamización¿Te has preguntado en alguna ocasión cómo es-tán formadas las cosas? El ser humano siempre se ha preocupado por conocer la composición de la materia, y en cada uno de sus experimen-tos se ha encontrado con una gran variedad de relaciones que se presentan en la misma. Por ello ha considerado que en la elaboración de algún producto no es tan importante conocer los ingredientes que contiene, sino todo lo que se puede elaborar con diferentes proporciones. Ante esta situación, en la Química es muy im-portante conocer la composición de los mate-riales y la relación numérica de un compuesto.

ContextualizaciónAnalicemos el siguiente caso que sucedió en una frutería. Generalmente, las frutas se � �� /�\

Emmanuel y Karyme son niños que trabajan en una frutería, tienen que acomodar su mercancía tomando en cuenta el tamaño de las frutas, después ven-derlas por peso y no por pieza. Esa mañana, mientras acomodaban su mercancía, ��$�"�� !�� +��385 peras y 163 toronjas. Emmanuel y Karyme le dijeron al cliente que las frutas se vendían y cobraban en proporción con el peso de la fruta, el comprador dijo que no importaba, que se lo empacaran como ellos acostumbraban. Los niños se dispusie-ron a hacer su trabajo, Karyme le comentó a Emmanuel que sería mucho trabajo y tiempo pesar fruta por fruta y después empacarlas, entonces Emmanuel contestó:

—Conozco una técnica que nos puede ayudar a terminar muy rápido nues-tro trabajo.

—¿Cuál es? —preguntó Karyme—.

—Tomaremos en cuenta el peso de una sola fruta.

—¿Cómo? —cuestionó Karyme—, no te entiendo.

—Multiplicaremos el total de peras encargadas por el peso promedio de una pera, la cual es de 220 gramos, ésa será la cantidad que vamos a empacar. Ob-serva la siguiente operación:

(385

1

peras ) (220 g)

pera= 84000 g = 84.7 kg

Figura 1.1 La variedad de productos depende de la proporción de sus reactivos.

5

Bloque IQuímica IILo mismo haremos con las toronjas, cuyo peso promedio de una es 247 g:

(163

1261

toronjas )(247 g)

toronja = 40 g = 40.261 kg

De acuerdo a los resultados obtenidos, empacaremos 84.700 kg de peras y 40.261 kg de toronjas, sin tener que contar una por una. ¿Qué te parece?

—Me parece genial. Pues manos a la obra, iniciemos.

Después de haber leído el caso anterior te invitamos a que ayudes a Em-manuel y a Karyme a resolver los siguientes casos:

1. Si cada mango pesa 50 g, ¿cuántos mangos tienen 1.5 kg?

2. Para preparar 10 litros de jugo de naranja se necesitaron 20 kg de esta fruta. ¿Cuántos kilos de naranja se necesitarán para preparar 25 litros?

3. ¿Crees que Emmanuel y Karyme aplican parte de la Química en su trabajo? _��

Sección A. MolSaberes:

�� Describo al mol como la unidad básica del SI para medir la cantidad de sustancia, así como a las leyes ponderales: ley de la conservación de la � � �� K��y ley de las proporciones recíprocas, y valoro la importancia del mol para realizar cálculos en el laboratorio y en la industria.

�� Utilizo los conceptos de mol, masa fórmula, masa molar y volumen molar en cálculos estequiométricos (relaciones mol-mol, masa-masa y vo-lumen-volumen) que implican la aplicación de las leyes ponderales.

�� Determino la fórmula mínima y molecular de compuestos a partir de su composición porcentual, así como realizo cálculos para determinar el reactivo limitante y el rendimiento teórico en una reacción química.

66

��


Estequiometría En Química, la estequiometría (del griego ��: stoi-cheion [elemento] y ��: métrón [medida]) es el cálculo de las relaciones cuantitativas entre reactivos y productos en el transcurso de una reacción química. Estas relaciones se pueden deducir a partir de la teoría atómica, aunque histó-ricamente se enunciaron sin hacer referencia a la composi-ción de la materia, según distintas leyes y principios.

La estequiometría nos permite calcular la cantidad de cada una de las sustancias que se obtendrán en una reac-�� ciente con saber cuáles son los componentes de una sustan-cia o de un producto para poder producirlo. Por ejemplo, las fórmulas de los refrescos y de la mayoría de los cosméticos son desconocidas por casi toda la gente que fabrica esos produc-tos; se sabe qué sustancias los componen, pero no en qué cantidades. Pequeñas alteraciones en esas fórmulas pueden ocasionar grandes pérdidas o demandas legales contra las em-presas fabricantes. Por ello, conocer la composición de las sus-tancias y calcular sus reacciones es una tarea fundamental de los químicos.

Actividad de aprendizaje 11. Intégrense en equipos de cinco a seis alumnos, investiguen cómo se aplican

los conocimientos de Química en las siguientes profesiones:

Arqueólogo:

Médico:

Ingeniero químico:

Figura 1.2 La estequiometría es unaparte fundamental de la Química, se encarga de estudiar los cálculos mate-máticos entre los pesos y volúmenes de las sustancias participantes en unareacción química, mediante la infor-mación expresada por sus fórmulas y el estudio de las leyes ponderales.

7

Bloque IQuímica IICosmetólogo:

Químico farmacobiólogo:

Sección B. Las leyes ponderalesLas leyes ponderales son la base fundamental de la estequiometría. Por medio de ellas podemos determinar los pesos y volúmenes de las sustancias que intervienen en una reacción química. Estas leyes son las siguientes:

�� Ley de la conservación de la masa o ley de Lavoisier.

�� T�� {��

�� Ley de las proporciones múltiples o ley de Dalton.

�� Ley de las proporciones recíprocas o equivalentes, o ley de Richter-Wenzel.

Antes de estudiar cada una de estas leyes, es necesario recordar algunos conceptos importantes para entender los cálculos involucrados en las reacciones químicas, entre ellos las siguientes unidades:

�� Mol (n)

�� Átomo-gramo (A)

�� Molécula-gramo (PM)

�� Número de Avogadro (NA)

Mol y número de AvogadroLa palabra mol fue introducida por Friedrich Wilhelm Oswald en 1886, quien derivó este término del latín, y que en español quiere decir “montón enorme”. Actualmente �� \

La cantidad de sustancia en un sistema que contiene tantas entidades elementales (átomos, moléculas, iones u otras partículas) como átomos de carbo-no hay en 12 g de isótopos carbono-12 (Márquez, 2006).

88

��

}�� $ �� minar la cantidad de partículas elementales presentes en un mol, y esto es igual a 6.022 � 1023, valor que se conoce como número de Avogadro (NA), en honor al físico italiano Amadeo Avogadro (1776-1856).

1 mol de átomos = 6.0221 � 1023

1 mol de moléculas = 6.0221 � 1023

1 mol de iones = 6.0221 � 1023

Es difícil imaginar cuán grande es el número de Avogadro, pero lo expre-saremos con la siguiente analogía: si 10 000 personas comenzaran a contar ese número, y cada una contara en razón de 100 números por minuto, cada minuto del día, se tardarían más de un billón (1 012) de años para terminar de contar. Esto �� $ �� "�� $�� observar detenidamente las estrellas (Hein, 1997).

En la actualidad se emplea la palabra mol en lugar de peso molecular gramo. Recientemente se le ha adoptado como una unidad fundamental del SI de unidades.

Su símbolo es n y su fórmula es:

n � mPM

En donde:

n = número de mol (mol)

masa m= masa de la muestra de la sustancia (g)

{{&�~�� Y��&}

Para poder hallar el mol de una sustancia es necesario que te familiarices con ejercicios de peso molecular.

�� ;�� la masa expresada en gramos de un mol de partículas elementales.

La masa molar de un compuesto es igual a la suma de las masas atómi-cas de cada uno de los elementos que forman dicho compuesto (Villarmet, 2008).

Figura. 1.3 ¿Cómo se calcu-la la masa molecular de uncompuesto?

Para determinar la masa molar de un compuesto se multiplica la masa ató-mica de cada elemento por su subíndice en la fórmula y se suman los resultados. La � �� Y��

Ejemplo:

Hallar la masa molecular del NA2SO4 (sulfato de sodio).

Solución:

1. Se ordenan los elementos participantes en el compuesto.

�� Na

�� S

�� O

Recuerda que el número

de Avogadro nos indica que

un mol de cualquier elemento o compuesto que tiene 6 022 1023. × átomos, moléculas que se emplean para convertir el número de estas partículas o entidades elementales en número de moles.

La masa molar de un elemen-

to es igual a la masa atómica

(expresada en gramos) de dicho elemento.

9

Bloque IQuímica II2. Se anota el número de átomos presentes de cada elemento.

�� Na: 2

�� S: 1

�� O: 4

3. Se busca en la tabla periódica la masa atómica de cada elemento, se multiplica y se suman dando el resultado en gramos mol o UMA.

< \��~��

'\��~��

�\��~��

142 g/mol

Actividad de aprendizaje 2* �� }�� " �� dos obtenidos con tus compañeros y maestro.

1. NaCl

2. Fe3(PO4)2

3. CO2

4. HNO3

5. H2O

Dominado el tema de masa molecular, ahora aprenderás a calcular el mol. Para resolver problemas de este tipo necesitas conocer la masa de la sustancia en gramos, así como la masa molar expresada en gramos mol.

1010

��

Ejemplo:

1. Determina el número de moles contenidos en 100 g de CO2 (dióxido de carbono).

Solución:

a. Lee el problema, anota los datos directos y calcula los indirectos.

Datos directos:

n = ?

m = 100 g de CO2

Datos indirectos: como no se proporcionan, se calculan.

{&�~��Y��*�2

b. Plantea la fórmula y sustituye los valores.

Fórmula:

n � mPM

n=100 g de CO

44 g/mol de CO2

2

c. Realiza las operaciones pertinentes para llegar al resultado:

n = 2.2727 moles

Actividad de aprendizaje 3Basándote en el ejemplo anterior, resuelve los siguientes ejercicios; como observarás, se te proporcionan los resultados en cada caso.

1. ¿Cuántos moles son 110 g de ácido clorhídrico?

11

Bloque IQuímica II2. ¿Cuántos moles son 140 g de nitrógeno?

3. ¿Cuántos moles son 1.6 g de metano?

Conversiones de moles-moléculas-átomos

Ejemplo 1:

¿Cuántos moles están contenidas en 0.250 moléculas de H2SO4 (ácido sulfúrico)?

Datos:

n = ?

m = 100 g de H2SO4

{&�~��Y��J2SO4

NA = 6.0221 � 1023 moléculas de H2SO4

Recuerda que el mol de cual-

quier partícula (moléculas,

átomos, iones) es igual al número de Avoga-dro 6.022 × 1023

y se emplea como factor de conversión.

1212

��

a. Fórmulas:

n = mPM

<K��;�� ~��<A

b. Sustituye los valores en la fórmula original.

n = 100 g98 g/mol

= 1.0

c. Sustituye los valores de la segunda fórmula para obtener el resultado.

Número de moléculas = n��<A

Número de moléculas de H2SO4 = (1.0 × (6.022 × 1023) = 6.022 × 1023

Resultado = 6.022 � 1023 moléculas de H2SO4

Nota: una vez dominado el concepto de mol, es fácil realizar las conversiones moles-moléculas-átomos, siguiendo procedimientos similares al ejemplo anterior.

Actividad de aprendizaje 41. Reúnanse en equipos de tres personas para realizar las conversiones siguientes.

2. '�� " �� " �ron para llegar al resultado.

3. �� se presentaron en el desarrollo de los ejercicios.

a. ¿Cuántas moléculas hay en 12.6 moles de oxígeno?

b. ¿Cuántas moléculas hay en 16 gramos de NaCl?

13

Bloque IQuímica IIc. ¿A cuántos moles equivalen 9.033 � 1023 moléculas?

Relaciones estequiométricas Cuando llevamos a cabo una reacción química, ¿cómo podemos saber qué cantidad de sustancia reacciona con cierta cantidad de otra sustancia?, o, ¿cuánto producto se obtenendrá al terminar la reacción? Podrás responder preguntas de este tipo una vez que hayas entendido cómo se efectúan los cálculos de las relaciones estequio-métricas que se describen a continuación:

�� Relación mol-mol

�� Relación masa-masa

» Mol-masa

» Masa-mol

�� Relación volumen-volumen

» Masa-volumen

» Volumen-masa

Los cálculos de este tipo ocupan un lugar muy importante en la Química, se emplean de forma rutinaria en los análisis químicos, en la industria farmacéutica y en general, durante la producción de todas las sustancias químicas que la industria utiliza o que se venden al consumidor.

Si se conoce la cantidad de una sustancia que participa en una reacción química y si se tiene la ecuación química balanceada, se pueden calcular las cantidades de los demás reactivos y productos.

�� +�� para realizar cálculos estequiométricos referidos a la sustancia que interviene en ella.

Relación mol-mol: para aplicar esta relación tenemos que determinar, primero, las cantidades estequiométricas en moles para la reacción en cuestión.

Dada una cantidad en moles de algún reactivo, determinar la cantidad en moles que se formará de algún producto.

Para obtener resultados

correctos en problemas de

química es necesario que la ecuación esté balanceada.

Recorde-mos que

��tes representan

las cantidades este-quiométricas en moles.

1414

��

Ejemplo:

El carbonato de sodio reacciona con hidróxido de calcio para producir hi-dróxido de sodio y carbonato de calcio, de acuerdo con la siguiente reacción:

Na2CO3 + Ca(OH)2��< �J��* *�3

Calcula la cantidad en moles que se obtienen de carbonato de calcio CaCO3, cuando reaccionan totalmente 0.75 moles de hidróxido de calcio, Ca(OH)2, con carbonato de sodio Na2CO3.

Solución:

'�� rior de sus fórmulas los datos que se han obtenido al leer con atención el problema:

0.75 moles x moles

Na2CO3 + Ca(OH)2��< �J��* *�3

1 mol 1 mol

De acuerdo con la ecuación por cada mol de Ca(OH)2 se obtiene 1 mol de CaCO3.

Se plantea el problema:

1 mol Ca(OH)0.75 moles

1 mol CaCO moles CaCO

2 3

3

�x

x = 0.75 moles × 1 mol1 mol

x = 0.75 moles

Por tanto, el resultado es que se obtiene 0.75 moles de CaCO3.

Relación masa-masa: para aplicar esta relación tenemos que determinar, prime-ro, las cantidades estequiométricas en gramos para la reacción en cuestión.

Dada la cantidad en gramos de un reactivo, determinar la cantidad en gramos de otro con el que se va a combinar.

Ejemplo:

Se requiere neutralizar 75 g de ácido sulfúrico (H2SO4). ¿Cuántos gramos de hidróxido de sodio (NaOH) se deben emplear?

H2SO4��< �J��< 2SO4 + 2H2O

Solución:

75 g x g

H2SO4��< �J��< 2SO4 + 2H2O

1 mol 2 moles

La ecuación química nos indica que por cada mol de H2SO4 se necesitan 2 moles de NaOH.

15

Bloque IQuímica IIAl calcular las masas moleculares tenemos que:

1 mol de H2SO4= 1 g (2) + 32 g (1) + 16 g (4) = 2 g + 32 g + 64 g = 98 g

2 moles de NaOH = 2(23 g (1) + 16 g (1) + 1 g (1))

= 2(23 g + 16 g + 1 g) = 2(40 g) = 80 g

Planteamos la regla de tres empleando unidades de masa:

98 g H SO75 g

= 80 g de NaOH

g2 4

x

x=75 g × 80 g98 g

x = 61.22 g de NaOH

Cuando realizas un experimento químico en el laboratorio usas una ba-lanza para obtener cierta masa de reactivo. A partir de la masa en gramos, puedes determinar el número de moles del reactivo. Si usas los factores de conversión ya vis-tos, puedes predecir el número de moles o la masa de productos que se producirán.

De acuerdo con esto, pueden presentarse los siguientes casos:

Mol-masa: la cantidad que se conoce está dada en moles y la cantidad de sustancia que se va a determinar debe expresarse en unidades de masa.

Ejemplo:

¿Cuántos gramos de aluminio son necesarios para obtener 6.8 moles de hidrógeno, de acuerdo con la siguiente ecuación química?

x g 6.8 moles

2Al + 3H2��}2O3 + 3H2

La reacción química nos dice que por cada 2 moles de Al se forman 3 moles de H2.

Obtenemos la masa molar de 2 moles de Al = 27(2) = 54 g.

Lo que quiere decir que 2 moles de Al son equivalentes a 54 g.

Planteamos una regla de tres:

54 3 2

2

g de Al g de Al

= moles de H

6.8 moles de Hx

x = ×6.8 moles 54 g 3 moles

x = 122.4 g de Al

Masa-mol: la cantidad que se conoce está dada en unidades de masa y la cantidad de sustancia que se va a determinar debe expresarse en moles.

1616

��

Ejemplo:

¿Cuántos moles de cloruro de calcio (CaCl2) se necesitan para obtener 10 g de cloruro de sodio (NaCl)?

La reacción es la siguiente:

3CaCl2 + 2Na3PO4��* 3(PO4)2 + 6NaCl

Solución:

x moles 10 gr

3CaCl2 + 2Na3PO4��* 3(PO4)2 + 6NaCl

3 moles 6 moles

De acuerdo con la reacción, 3 moles de CaCl2 producen 6 moles de NaCl y al calcular la masa molar tendremos que:

6 moles de NaCl = 348 g

Planteamos el problema:

3 moles de Ca Cl moles

= 558 g de NaCl10 g de NaCl

2

x

x = 3 moles × 10 g558 g

x = 0.008 moles de CaCl2

Relaciones volumétricasEn este tipo de problemas, al menos uno de los reactivos o productos debe ser un gas. En los problemas masa-volumen se relaciona la masa de un producto o reacti-vo con el volumen de otro producto o reactivo. De la misma manera los problemas volumen-volumen relacionan los volúmenes de los reactivos o productos entre sí. En �� de volúmenes entre los reactivos y productos gaseosos para los gases que se miden a la misma temperatura y presión.

Volumen molar o volumen molecular gramo: es el volumen que ocupa un mol de cualquier gas en condiciones de temperatura y presión normal (TPN) y es igual a 22.4 L.

Ejemplo 1:

Tres moles de cualquier gas ocupan: 22.4 L × 3 = 67.2 L

0.5 moles ocupan: 22.4 L × 0.5 = 11.2 L

1. ¿Cuántos gramos de oxígeno habrá en 10 L de este gas, medidos en condi-ciones TPN?

Planteamiento:

1 mol de O2 = 16 × 2 = 32 g

Estos 32 gramos ocupan un volumen de 22.4 L, se plantea el problema y se realizan las operaciones correspondientes para llegar a la solución.

Condicio-nes TPN representa

una tempera-tura de 273 K

(0 ºC) y presión de una atmósfera.

17

Bloque IQuímica II32 g

g = 22.4 L

10 Lx

x =32 g × 10 L

22.4 L

x = 14.26 g

Solución:

Ejemplo 2:

2. ¿Qué volumen ocupan 56 gramos de nitrógeno medidos en condiciones TPN?

Planteamiento:

1 mol de N2 = 14 × 2 = 28 g

28 g56 g

= 22.4 L Lx

x = 56 g × 22.4 L28 g

x = 44.8 L

Actividad de aprendizaje 5 Basándote en los ejemplos anteriores resuelve los siguientes ejercicios; se consideran condiciones TPN.

a. Masa de 67. L de O2 _______________________ g

b. Volumen de 5 g de CO2 _______________________ L

c. Masa de 22.4 L de He _______________________ g

d. Volumen de 15 g de HCl _____________________L

Relación volumen-volumen: conocido el volumen de una especie gaseosa en condiciones determinadas, encontrar el volumen de otras especies gaseosas que estén en las mismas condiciones.

Ejemplo 1:

Mediante la siguiente reacción, ¿cuántos litros de oxígeno, en condiciones TPN, se combinarán con 30 litros de hidrógeno que están en las mismas condiciones?

H2 + O2��J2O

Balanceando la ecuación

2H2 + O2��J2O

1818

��

1 L de O L

= L de H

30 L de H2 2

2

2x

x =×30 L H 1 L O

2 L H2 2

2

x = 15 L de O2

Relación masa-volumen: dada la masa de una especie, hallar el volumen de otras ��

Ejemplo 2:

¿Cuántos litros de dióxido de carbono (CO2) se obtienen cuando se des-componen totalmente 20 g de carbonato de calcio (CaCO3)?

Según la reacción:

CaCO3��* ��*�2

Solución:

Balanceando la ecuación química, tenemos:

CaCO3��* ��*�2

1 mol 1 mol

La reacción química nos dice que por cada mol de CaCO3 se forma un mol de CO2.

Determinando las cantidades estequiométricas o masa molar en gramos de un mol de CaCO3 tenemos:

Masa molar para el CaCO3:

Ca = 1 ×��Y��~��

C = 1 ×��Y��~��

O = 3 ×��Y��~��

��Y��

Lo que quiere decir que un mol de CaCO3 es equivalente a 100 g.

Planteando una regla de tres:

20 g de CaCO100 g de CaCO

= 22.4 L de CO

L de CO3

3

2

2x

x =100 g × 22.4 L20 g

= 4.48 L de CO2

Relación volumen-masa: de la misma manera como se halla masa-volumen, se calcula volumen-masa, sólo que de forma contraria, aquí te dan el volumen y tie-nes que encontrar la masa.

Con los conceptos previos, entraremos en el análisis de las leyes estequio-métricas ponderales.

19

Bloque IQuímica IISon las leyes que rigen las relaciones establecidas entre los pesos de los

elementos que forman un compuesto, así como entre los pesos de las sustancias que participan en una reacción química.

Estas leyes son:

Ley de Lavoisier (ley de la conservación de la masa): “En una reacción química, las cantidades en peso de los reactivos es igual a la de los productos, es decir, la materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma”.

En una reacción química:

��}��=��*��#��

Peso de A + Peso de B = Peso de C + Peso de D

Peso de reactivos = Peso de productos

Comprobando esta ley:

Ejemplo:

El hidróxido de sodio se combina con el ácido clorhídrico para formar sal y agua.

Según la ecuación tenemos:

< �J��J*��< *��J2O

Como la ecuación está balanceada, se hallan los pesos moleculares de cada uno de los compuestos y sustituimos:

< �J�� J*��< *�� J2O

Reactivos = Productos

��Y��Y��~��Y�� Y��Y��~��Y��

Con el ejemplo anterior podemos resolver lo siguiente:

¿Qué peso de hidróxido de sodio (NaOH) se requiere para hacerlo reaccio-nar con 10 g de ácido clorhídrico?

Según la reacción:

< �J��J*��< *��J2O

Planteamiento:

Como la ecuación está balanceada, se hallan los pesos moleculares de cada uno de los compuestos y sustituimos:

< �J�� J*��< *�� J2O

Reactivos = Productos

��Y��Y��~��Y��Y��Y��~��Y��

Planteamiento:

Peso de HClPeso de NaOH

= 10 g gx

Para obtener resultados

correctos y comprobar la

ley es necesario que la ecuación esté balan-ceada.

2020

��

Sustituyendo:

Peso del HCl 36 g/molPeso de NaOH 40 g/mol

= equivale a 10 g gx

Despejamos:

x = 40 g/mol × 10 g36 g/mol

= 40036

= 11.11 g de NaOH

Esto nos indica que el NaOH requiere 11.11 g para hacerlo reaccionar con 10 g de HCl.

T�� {�� ciones constantes: “Cuando dos o más elementos se combinan para formar un ��$ ��

A partir de la fórmula de un compuesto puro se puede calcular el porcen-taje en el que interviene cada uno de los elementos que lo forman, obteniéndose así lo que se conoce con el nombre de composición centesimal de dicho compuesto.

En general, para un compuesto AB tenemos que:

% de A = Peso de A en el compuesto ABPeso molecular de AB

� 100

% de B =Peso de B en AB PM de AB

100�

Ejemplo:

Calcular el porcentaje en peso de los elementos que intervienen en el agua (H2O).

% en peso del H2O = x

Fórmula:

% de A=Peso de A en el compuesto ABPeso molecular de AB

1� 000

Se halla el PM (peso molecular) de la sustancia involucrada en el problema:

PM de H2��~��Y��

% de H = 2 g/mol18 g/mol

= 11.11%2 100�

% . % de O = 16 g/mol18 g/mol

× =100 88 88

La estructura de un com-

puesto puro es indepen-

diente del proceso de preparación.

21

Bloque IQuímica II

��/�� 6��En equipos de tres personas realicen los ejercicios que se les presentan a continuación:

a. Comparen y analicen con los otros equipos los procedimientos que em-plearon para obtener un resultado.

b. En forma grupal y con ayuda de su profesor den a conocer los resultados correctos.

1. Calcula el porcentaje de oxígeno en el siguiente compuesto Ca(OH)2— 3H2O.

2. Lupita fue a la farmacia y compró una medicina de 150 g, elaborada a base de Al(OH)3 ��J2O, pero ella quería saber qué cantidad de oxígeno habría en esos 150 g de la medicina.

Ley de Dalton (ley de las proporciones múltiples): “Cuando dos o más elementos se unen para formar una serie de compuestos, si el peso de uno de ellos permanece constante y el otro varía, las cantidades de éste son múltiplos enteros de la menor de ella”.

Nota: Si la proporción de los elementos termina en 0.5, por ejemplo, 1.5, �� proporciones relativas en números enteros.

Ejemplo:

Comprueba la ley de Dalton a partir de los siguientes compuestos: monóxido ��

2222

��

Com

pues

to

PM % Br % O

Br2O

Br = 2 � 80 =160 �Y��

O = 1 � 16 = 16 �Y��

��Y��

��Y�� 100

��Y��~��%Br =

= 90.9

��Y�� 100

��Y��%Or =

= 9.09

Br2O3

Br = 2 � 80 =160 �Y��

O = 3 � 16 = 48 �Y��

��Y��

��Y�� 100

��Y��%Br =

= 76.9

��~��Y�� 100

��Y��~��

Relación de % O / % Br � g Resultado: múltiplo entero del menor

RelaciónBr : O

9.09 � 20g

90.9= 2 g

2

2= 1 2 : 1

23.07 � 20g

76.9= 6 g

6

2= 3 2 : 3

Actividad de aprendizaje 7En tu libreta, comprueba la ley de Dalton para los siguientes compuestos: cloruro-ferroso (FeCl2), cloruroférrico (FeCl3�� *4), tomando como � � ��

Ley de Richter-Wenzel (ley de las proporciones recíprocas): “Las masas de dos elementos diferentes que se combinan en una misma cantidad de un tercer elemento, guardan la misma relación que las masas de aquellos elementos cuan-do se combinan entre sí”.

23

Bloque IQuímica II

Peso equivalente o equivalente químico

�� desplazan a 1.008 g de hidrógeno y a 8 g de oxígeno que se toman como patrón. ? ��;�� 1023 partículas (iones, átomos, moléculas, etcétera) en una reacción con otras sustancias.

Un equivalente gramo o equivalente de una sustancia es el peso en gra-mos, numéricamente igual a su peso equivalente.

Su símbolo es “E” y su unidad química es g / g eq. (gramo sobre gramo equivalente).

�� Para hallar el E de una sustancia hay que tomar en cuenta el tipo o clase de sustancia que se tiene, especialmente se trabajan con ácidos, bases y sales.

�� Para hallar el E de un ácido se divide el peso molecular (PM) del ácido entre el número de hidrógenos (H+) presentes en la fórmula.

E = PM del ácidoNo. de H en el ácido�

Ejemplos:

1. ¿Cuál será el E del ácido clorhídrico?

Primero tenemos que calcular el PM de dicho ácido.

{&��J*\��Y��

Solución:

�� J*��Y��K��$��sente en la fórmula es 1, entonces sustituyendo en la fórmula tenemos que:

E 36 g/mol 36 g/g eq.HCl � �1

2. ¿Cuál será el E del ácido sulfúrico? Primero tenemos que calcular el PM de dicho ácido.

PM del H2SO4�\��Y��

Solución:

El peso molecular del H2SO4��Y��K��$��sente en la fórmula es 2, entonces sustituyendo en la fórmula tenemos que:

E98 g/mol

49 g/g eq.H SO2 4� �

2

2424

��

�� Para hallar el E de una base se divide el peso molecular (PM) de la base entre el número de hidróxidos (OH)- presentes en la fórmula.

E = PM de la baseNo. de OH de la base�

Ejemplos:

1. ¿Cuál será el E del hidróxido de estaño IV Sn(OH)4?

Primero tenemos que calcular el PM de dicha base.

PM del Sn(OH)4\��Y�� Solución:

El peso molecular del SO(OH)4��Y��K��$��presente en la fórmula es 4, entonces sustituyendo en la fórmula tenemos que:

E 187 g/mol 46.75 g/g eq.Sn(OH)4 4� �

2. ¿Cuál será el E del hidróxido de calcio Ca(OH)2?

Primero tenemos que calcular el PM de dicha base.

PM del Ca(OH)2\��Y��

Solución:

El peso molecular del Ca(OH)2��Y��K��$��presente en la fórmula es 2, entonces sustituyendo en la fórmula tenemos que:

E 74 g/mol 37 g/geq.Ca(OH)2 2� �

�� Para hallar el E de una sal se divide el peso molecular (PM) de la sal entre el resultado de la multiplicación de los números de oxidación pre-sentes en la fórmula:

E = PM de la salProducto de los números de oxidación de la sal

Ejemplos:

1. ¿Cuál será el E del sulfato de aluminio Al2(SO4)3?

Primero tenemos que calcular el PM de dicha sal.

PM del Al2(SO4)3 \��Y��

Solución:

El peso molecular del sulfato de aluminio Al2(SO4)3��Y��números de oxidación presentes en la fórmula son 3 y 2 o 2 y 3, por lo tanto, se mul-tiplican y el resultado es 6, entonces sustituyendo en la fórmula tenemos que:

E342 g/mol

57g/geq.Al (SO )2 4 3 6� �

25

Bloque IQuímica II�� Para hallar el E de un elemento se divide el peso atómico del elemento

entre su número de oxidación:

E= Peso atómico de elementoNúmero de oxidación del elemento

Ejemplos:

2. ¿Cuál será el E del aluminio Al+3?

Primero tenemos que buscar el peso atómico del elemento y lo dividimos entre su número de oxidación; entonces tenemos:

Peso atómico del Al+3 ~��<�� ~��

Solución:

E g 9 g/geq.Al+

= =3

273

��/�� 6��En forma individual resuelve los siguientes ejercicios. Compara y analiza tus resulta-dos con un compañero.

En plenaria se darán a conocer los resultados guiados por su maestro.

1. ¿Cuál será el E del ácido fosfórico (H3PO4)?

2. ¿Cuál será el E del carbonato de galio Ga2(CO)3?

2626

��

3. ¿Cuál es el E de la plata (Ag), si 75 g de calcio (Ca) desplazan a 180.62 g de plata (Ag) y el peso equivalente (E) del calcio es de 20.33 g?

4. ¿Cuántos gramos de Mg(OH)2 se necesitan para reaccionar con 95 g de HNO3?

Fórmula mínima y fórmula molecular T �� ;�� $ �� ;��+�� aunque existen muchas formas de representación.

* �� +�� \

�� Mínima o empírica

�� Molecular o real ( verdadera)

�� Estructural

Cada una de estas fórmulas proporciona información diversa o diferente. La fórmula empírica y la molecular son las que están relacionadas con la estequio-metría; la estructural se ve en compuestos del carbono.

Fórmula mínima o empírica: es la relación más simple que existe entre los áto-mos de un compuesto y para determinarla, es necesario conocer su composición porcentual o su análisis en unidades de masa, siguiendo estos pasos:

1. Se determinan los átomos-gramo de cada elemento:

Átomo-gramo de A= % de APeso atómico de A

Átomo-gramo de A= gramos de APeso atómico de A

Para la de-terminación experi-

mental de las fórmulas

químicas es necesario contar con dos tipos de información: el análisis porcentual y la determinación del peso molecular.

27

Bloque IQuímica II2. De los cocientes obtenidos se toma el más pequeño como común denomina-

dor, y se divide cada uno de los valores entre él.

3. Si el resultado de la relación antes efectuada es fraccionario, pero muy cercano a un entero, se aproximará al número inmediato superior.

Si alguno de los números contiene una fracción igual a 0.5, todos los números se multiplican por 2; posteriormente, se procederá a aproximar; si la fracción es 0.33 o 0.66 se multiplicarán por 3; si es de 0.25 por 4; si es 0.2 por 5, etcé-tera, y después se aproxima al entero.

4. Los números así obtenidos serán los subíndices de cada elemento en la fór-mula buscada o mínima.

Ejemplo:

1. Al determinar por análisis la composición de una sustancia se encontraron los siguientes valores: 0.28 g de nitrógeno y 0.72 g de magnesio. Determine su fórmula mínima.

Elemento Peso (g) de los datos

Peso atómico

(PA)Peso (g)

P.A

Relación(dividir entre

el menor)Subíndices

Mg 0.72 24 0 7224

0 3. .�

0 030 02

1 5..

.�

1.5 × 2 = 3

N 0.28 14 0 280 02

14..

�

0 020 02

1..

�

1 × ��

Fórmula mínima = Mg3N2 (nitruro de magnesio)

2. Al determinar por análisis la composición de una sustancia se encontraron los siguientes valores: 70% de Fe y 30% de O. Determine su fórmula mínima:

Elemento % Peso atómico(PA)

Peso (g)P.A

Relación(dividir entre

el menor)Subíndices

Fe 70 56 7056

1 25� .

1 251 25

1..

�

1 × 2 = 2 de Fe

O 30 16 3016

1 875� .

1 8751 25

1 5..

.�

1.5 ×��

Fórmula mínima = Fe2O3 (óxido férrico)

2828

��

Fórmula molecular o real (verdadera): es la relación que existe entre los átomos de los elementos de una molécula real o verdadera y para su determinación es necesario tener los siguientes datos:

a. El análisis porcentual de la sustancia o su composición en masa de la sustancia.

b. El peso molecular de la misma.

El criterio para determinar la fórmula molecular es:

1. Se determina la fórmula mínima o empírica.

2. Se determina el peso fórmula de la fórmula mínima.

Peso Fórmula = suma de los pesos atómicos de los elementos que lo forman

3. Se encuentra el factor n, el cual resulta de dividir el peso molecular entre el peso de la fórmula mínima.

n � Peso molecular realPeso fórmula mínima

4. El resultado de la relación de n será el número de fórmulas mínimas que for-man la molécula, es decir, la fórmula mínima se multiplicará por dicho número para encontrar así la fórmula molecular.

Ejemplo:

El análisis elemental de una sustancia pura, blanca y cristalina es: C = 40%, H = 6.66%, O = 53.33%. Determine su fórmula molecular, si el peso molecular de la sustancia es de 180��Y��

Elemento %Peso

atómico(PA)

Peso (g)P.A

(átomos – gramo)

Relación(dividir entre el

menor)Subíndices

C 40 12 4012

3 33� .

3 333 33

1..

�

1

H 6.66 1 6 661

6 66. .�

6 663 33

2..

�

2

O 53.33 16

53 3316

3 33. .�

3 333 33

1..

�

1

Por lo tanto su fórmula mínima es =C1H2O1

{�� +�� ~��Y��

n = Peso molecular realPeso molecular mínima

=180 g/mol30 g//mol

= 6

El peso molecular es un múl-

tiplo entero del peso de la

fórmula empírica.

29

Bloque IQuímica IISi la fórmula molecular = (Fórmula mínima)n

Entonces fórmula molecular = (C1H2O1)6 = C6H12O6 glucosa.

Actividad de aprendizaje 9�� Formen equipos de tres integrantes y resuelvan los siguientes ejercicios.

�� Comparen y analicen sus resultados con otros equipos.

�� En plenaria se darán a conocer los resultados guiados por su maestro.

1. Calcula la fórmula empírica de cada compuesto a partir de las composiciones porcentuales que se dan:

a. 40% de S y 60% de O

b. 18.3% de Ca, 32.4 % de Cl, 5.5% de H y 43.8 % de O

c. El análisis de un compuesto puro mostró que contenía 80% de C y 20% de H. Determinar su fórmula mínima y su fórmula real, si el peso molecular del ��Y��

Reactivo limitante�� ;�� de predecir con exactitud la cantidad de materia prima para alcanzar la producción requerida de una sustancia en particular, y de esta forma reducir el costo y aumentar la producción. De ahí la importancia de la función de la Química en las actividades económicas del mundo.

En los procesos químicos las sustancias presentan propiedades particulares cuya velocidad se puede acelerar o disminuir por intervención de catalizadores.

A la sustancia que se agota primero al mezclarse con otra y la reacción �� !�� ;��aquél que se encuentra en una cantidad menor que la necesaria estequiométrica-mente para que la reacción sea completa.

El reactivo en exceso es aquel que se encuentra en cantidad mayor que �� !��

Pasos para calcular el reactivo limitante:

1. @�� +��tuar la ecuación.

2. Balancear por tanteo y determinar las relaciones estequiométricas según sea en moles o gramos.

3. Determinar la masa molecular de los elementos participantes en la ecuación si la relación es en gramos.

4. Determinar el factor de cada reactivo ya sea en moles o en gramos, según lo requiera la fórmula.

3030

��

Fórmulas:

}��=��}=

FB = Moles verdaderos de BMoles obtenidos en la ecuación dee B

FA=Gramos verdaderos o proporcionados de AGramos obtenidos en la ecuación de A

FB= Gramos verdaderos de BGramos obtenidos en la ecuación dee B

FA=Moles verdaderos o proporcionados de AMoles obtenidos enn la ecuación de A

Donde:

FA y FB = Factor de cada reactivo

Ejemplo:

1. Se hacen reaccionar H y N para producir amoníaco (NH3). Si se tienen 5 moles de H y 4 de N.

a. ¿Cuál gas será el reactivo limitante?

b. ¿Cuántos moles de amoníaco se obtendrán?

Datos:

H = 5 moles

N = 4 moles

NH3 = ¿?

Ecuación:

H2 + N2��<J3

Balance:

3H2 + N2��<J3

��

��

FH =5 moles de H3 moles de H2

2

2

1 6� .

FN =

4 moles de N mol de N2

2

214�

Según los resultados obtenidos, el reactivo limitante es el gas hidrógeno, puesto que su valor fue de 1.6, mientras que el nitrógeno fue de 4, y este sería el reactivo en exceso.

El factor más pequeño correspon-

derá al reacti-vo limitante y el mayor al de exceso.

31

Bloque IQuímica II

c. 3H2��<J3

��

��

x =×

=5 moles de H 2 moles de NH

3 moles de H 3.33 moles 2 3

2

dde NH3

2. Si se suministran 200 g de SO3 y 200 g de H2O a la reacción para producir H2SO4.

a. ¿Cuál es el reactivo limitante?

b. ¿Cuántos gramos de producto se obtendrán?

Ecuación:

SO3 + H2��J2SO4

Como la reacción está balanceada:

SO3 + H2�� J2SO4

��Y��Y��

PM

SO3 ~��Y��

H2��~��Y��

H2SO4 ~��Y��

FSO =200 g/mol de SO80 g /mol de SO3

3

3

2 5� .

FH O=200 g/mol H O18 g/mol H O2

2

2

11 11� .

Según los resultados obtenidos el reactivo limitante es el SO3, puesto que su valor fue de 2.5, mientras que el H2O fue de 11.11, este sería el reactivo en exceso.

c. '��J�'��

��Y��Y��

��Y��

x =×

=200 g/mol de SO 98 g/mol

80 g/mol 245 g/mol de H SO3

2 4

Actividad de aprendizaje 10De manera individual realiza los siguientes ejercicios.

Compáralos con los demás compañeros.

Desarrolla los ejercicios en el pizarrón con ayuda de tu maestro, compar-�� " ��

3232

��

1. Si se hacen reaccionar 4 g de zinc con 4 g de HCl, según la reacción:

��J*��*2 + H2a. ¿Cuál es la sustancia considerada el reactivo limitante?

2. ¿Cuántos gramos de ZnCl2 y H2 se producen si se hacen reaccionar carbono y oxígeno para producir CO2 y se tienen 6 moles de carbono y 12 moles de oxígeno?

a. ¿Cuál gas será el reactivo limitante?

b. ¿Cuántas moles de CO2 se obtendrán?

SíntesisDe acuerdo al siguiente caso realiza las conversiones que se te soliciten.

Juanito es un estudiante de secundaria, su maestra de matemáticas le so-licitó la siguiente información: fecha de nacimiento, altura y peso; la cual tendrá que colocar en el siguiente cuadro:

Fecha de nacimiento Altura Peso

��Y��Y�� 1.55 m 47.5 kg

Basándose en la tabla anterior la maestra solicitó contestar las siguientes cuestiones realizando las operaciones necesarias:

1. ¿Cuál es su edad en meses?

2. ¿Cuántos centímetros mide?

3. ¿Cuál es su peso en gramos?

33

Bloque IQuímica II

Sección C. Implicaciones ecológicas, industriales y económicas de los cálculos estequiométricosSaberes:

�� Analizo las implicaciones industriales, económicas y ecológicas de los cál-culos estequiométricos.

�� Desarrollo actividades experimentales utilizando cálculos estequiométricos.

�� Promuevo el cuidado ambiental a partir de la limpieza en el aula.

�� W�%�� carácter ecológico y económico.

��ualización¿Conoces cuáles son los riesgos al no saber cómo están formadas las cosas? ¿Qué consecuencias ocasionaría suministrar algún medicamento con la dosis incorrecta?

De manera individual, redacta un ensayo en el que indiques cómo repercutiría en tu vida no aplicar la estequiometría. En plenaria coméntala con tus compañeros.


Aplicaciones de la estequiometríaLa estequiometría es el cálculo de las cantidades de elementos o compuestos que intervienen en las reacciones químicas. En la industria, numerosas empresas utilizan las relaciones estequiométricas para predecir con la mayor exactitud posible la menor � �� " �� sustancia en particular. De esta forma se reducen costos y la producción se maximiza. Por esta razón la función de la Química es fundamental en las actividades económicas del mundo, pues da respuestas a hechos concretos.

La fabricación de productos es una de las grandes metas industriales del mundo. La industria química es la base de cualquier sociedad industrial. Casi todo lo que compramos se ha manufacturado mediante algún proceso químico, o implica el uso de productos químicos. Por razones económicas, tales procesos químicos deben ir acompañados del mínimo desperdicio posible. Cuando ocurre una reacción química, los químicos se preocupan sobre cuál será la cantidad de producto que se formará a partir de cantidades conocidas de reactivos.

3434

��

En los procesos químicos, las sustancias presentan propiedades particula-res, por ejemplo, las sustancias que reaccionan pueden mezclarse, de modo que a nivel productivo alguna de ellas se encuentra en menor proporción (reactivo limitante) y una vez que ésta se consume totalmente, la reacción se detiene, por tanto, también la producción. Desde el punto de vista industrial esta particularidad del reactivo limitante es importante para que una empresa alcance los niveles productivos que ha contemplado desde el inicio de las reacciones.

Actividad de aprendizaje 111. De manera individual realizar una investigación sobre las implicaciones de la

estequiometría en la industria farmacéutica y alimentaria.

2. En grupos pequeños comentar los resultados de las investigaciones individuales y contestar las siguientes preguntas.

�� ¿Por qué es importante el uso de los cálculos estequiométricos en la industria alimentaria y farmacéutica?

�� ¿La estequiometría puede ayudar a solucionar los problemas de ali-mentación y salud que se están presentando a nivel mundial?

3. En plenaria, integren las conclusiones que se obtuvieron.

Implicaciones ecológicas, industriales y económicasLas reacciones químicas no sólo ocurren en la industria, a nuestro alrededor ocurren miles de reacciones que de algún modo se ven afectadas por las relaciones estequiométricas. Por ejemplo, un árbol para su crecimiento requiere de ciertos nutrientes químicos; algunos ��

Las plantas en crecimiento necesitan 16 nutrientes químicos, entre los que se encuentran: el carbono, el hidrógeno y el oxígeno que proceden del aire y del agua; el resto de los nutrientes los obtienen del suelo. La ausencia de cualquiera de estos elementos puede inhibir o evitar el crecimiento de la planta. Es necesario realizar pruebas del suelo para analizar su contenido de nutrientes.

Cualquier ausencia o nivel reducido de un nutriente se puede resolver me-diante el uso de fertilizantes que contengan dicho nutriente.

La aplicación de los fertilizantes se debe efectuar con cuidado y con pleno conocimiento, puesto que el uso excesivo puede perjudicar a las plantas y crear pro-blemas de contaminación del agua. Los escurrimientos agrícolas arrastran grandes cantidades de fosfatos y nitratos hacia las aguas ambientales.

Es necesario que los campesinos aprendan métodos apropiados para la aplicación de los fertilizantes. Actualmente se está tratando de obtener fertilizantes �� cuando se necesitan. Se han logrado algunas plantas (por cultivo selectivo) que res-ponden al uso de fertilizantes. Esto ha propiciado el crecimiento de la productividad agrícola, sin embargo, sólo del 5 al 10% del peso seco de las plantas proviene de los nutrientes minerales.

35

Bloque IQuímica II'��

cia del proceso de fotosíntesis de las plantas. Si se pueden obtener plantas con pro-��+�� ;�� oductividad agrícola.

SíntesisI. Realiza las actividades que se te proponen:

1. ��/�� imprescindible realizar cálculos estequiométricos y comentar las implicaciones ambientales que dichas reacciones tienen en su entorno.

2. En plenaria discutir sobre las aportaciones de cada equipo.

3. Elabora un ensayo sobre lo comentado en la clase.

RealimentaciónDesarrolla la siguiente actividad experimental:

Problema

¿Para qué realizamos cálculos estequiométricos en Química?

Objetivos

�� Comprobar la ley de la conservación de la materia a través de una reacción química, midiendo una sustancia antes y después de la reacción.

�� Ejercitar la capacidad de observación y análisis.

Preparación

a. En una probeta mide 30 mL de HCl, con 35% en peso y densidad de ��Y�T��T�� "�

b. Pesa en una balanza 5 gr de NaHCO3 puro y vacíalo en un globo cuidado-samente.

c. Ajusta el globo a la boca del matraz que contiene el HCl, evitando que no caiga bicarbonato dentro del matraz.

d. Pesa el sistema en una balanza y anota la masa 1 obtenida.

e. Para evitar alteraciones no retires el sistema de la balanza y con cuidado vierte el bicarbonato que está en el globo dentro del matraz. Terminada la reacción pesa nuevamente el sistema y obtén la masa 2.

Material, reactivos y equipo

�� Bicarbonato de sodio (NaHCO3)

�� Ácido clorhídrico (HCl)

�� Balanza granataria

�� Vidrio de reloj

�� Espátula

�� Probeta graduada de 100 mL

�� Globo

�� Matraz Erlenmeyer de 250 mL

3636

��

��ental

a. Dibuja los pasos principales del experimento.

b. Llena el siguiente cuadro:

Experimento Peso obtenido

Masa 1 _______________

Masa 2 _______________

c. Escribe la reacción química que se lleva a cabo.

d. Calcula los moles de reactivos y productos obtenidos en la reacción química.Análisis

�� Determina cuál es el reactivo limitante en esta reacción.�� Compara los moles teóricos y los moles obtenidos experimentalmente.�� En dado caso que la masa 1 y la masa 2 hayan resultado distintas, ana-

liza las causas de esta diferencia.

Evaluación de la competenciaLee, analiza y resuelve cuidadosamente cada reactivo y elige la letra que corresponda a la respuesta correcta.

1. ( ) Parte de la Química que estudia las relaciones matemáticas, entre peso y volumen de las sustancias participantes en una reacción química:

a. Bioquímica

b. Estequiometría

c. Orgánica

d. Inorgánica

2. ( ) Es la cantidad de un elemento o sustancia expresada en gramos:

a. Normalidad

b. Átomo-gramo

c. Mol

d. Molaridad

3. ( ) Ley que dice: ”en toda reacción química, las cantidades en peso de los reaccionantes son iguales a los de los resultantes”:

a. Lavoisier

b. Dalton

c. Proust

d. Boyle

4. ( ) ¿Cuál es el número de moles contenidos en el carbonato de sodio?

a. 0.2 mol

b. 9.0 mol

c. 0.09 mol

d. 2.09

5. ��*�� \

a. Dalton

b. Charles

c. Boyle

d. Proust

6. ( ) Es el valor del número de Avogadro:

a. 6.23 � 1023 moles

b. 6.023 � 1023 moles

c. 6.032 � 1023 moles

d. 6.32 � 1023 moles

37

Bloque IQuímica II7. ( ) ¿Cuál es el peso equivalente del H3 PO4?:

a. ��Y��

b. ��Y��

c. ��Y��

d. ��Y��

8. ( ) ¿Cuál es la masa en gramos de 2.25 mol de PCl3?:

a. 170 g

b. 306 g

c. 106 g

d. 840 g

9. ( ) Es la masa molecular del H2SO4:

a. ��Y��

b. ��Y��

c. ��Y��

d. ��Y��

10. �� \

a. 62.2 %

b. 52.3 %

c. 77.7 %

d. 70.6 %

3838

��

Rúbrica de evaluaciónSa

bere

s

Estructura de la evaluación

Recu

rsos

Pre-

form

al

Inic

ial -

rec

epti

vo

Reso

luti

vo (b

ásic

o)

Aut

ónom

o

Estr

atég

ico

Describo al mol como la unidad básica del SI para medir la cantidad de sustancia, así como a las leyes ponderales: ley de la conservación de la masa, ley de las proporciones �� las proporciones múltiples y ley de las proporciones recíprocas, y valoro la importancia del mol para realizar cálculos en el laboratorio y en la industria.

No tengo idea de qué son el mol ni de las leyes ponderales.

Tengo una idea general acerca de qué es el mol y las leyes ponderales.

Describo al mol y a las leyes ponderales.

Comprendo el concepto de mol y describo las leyes ponderales en las reacciones químicas.

Valoro la importancia que tiene el mol, así como las leyes ponderales en el uso de las reacciones químicas.

Utilizo los conceptos de mol, masa fórmula, masa molar y volumen molar en cálculos estequiométricos (relaciones mol- mol, masa-masa, y volumen-volumen) que implican la aplicación de las leyes ponderales.

No realizo las actividades sugeridas.

Realizo las actividades sugeridas pero no las comprendo.

Utilizo los conceptos en la realización de cálculos estequio-métricos.

Utilizo y comprendo los conceptos utilizados en los cálculos estequio-métricos.

Utilizo y aplico los conceptos de mol, masa formula, etc. en los cálculos estequio-métricos.

39

Bloque IQuímica IISa

bere

sEstructura de la evaluación

Recu

rsos

Pre-

form

al

Inic

ial -

rec

epti

vo

Reso

luti

vo (b

ásic

o)

Aut

ónom

o

Estr

atég

ico

Determino la fórmula mínima y molecular de compuestos a partir de su composición porcentual, así como realizo cálculos para determinar el reactivo limitante y el rendimiento teórico en una reacción química.

No realizo la actividad sugerida.

Realizo la actividad pero no la comprendo.

Determino las fórmulas moleculares y mínimas de los compuestos.

Determino la fórmula mínima y molecular de los compuestos y determino al reactivo limitante en las reacciones químicas

Comprendo y determino las fórmulas mínimas y moleculares de los compuestos, así como el reactivo limitante y rendimiento teórico en las reacciones químicas.

Analizo las implicaciones industriales, económicas y ecológicas de los cálculos estequiométricos y desarrollo actividades experimentales utilizando cálculos estequiométricos.

No realizo la actividad.

Realizo la actividad pero no la comprendo.

Sólo realizo los cálculos estequio-métricos.

Realizo las actividades sugeridas y desarrollo la actividad experimen-tal.

Analizo y comprendo las implicaciones de los cálculos estequio-métricos.

Promuevo el cuidado ambiental a partir de la limpieza en �� %��sobre la importancia de la aplicación para evitar problemas de carácter ecológico y económico.

No tengo interés en el cuidado ambiental.

Promuevo el cuidado ambiental pero no colaboro.

Colaboro y promuevo el cuidado ambiental.

W�%��sobre los problemas del cuidado ambiental.

Promuevo, colaboro y ��%��acerca del cuidado ambiental.



�� Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas de sus compar-timientos y decisiones, participando con una conciencia cívica y ética en la vida de su comunidad, región, México y el mundo.

�� #�� +�� $�� ponderlas.

�� Utiliza las tecnologías de la información y de la comunicación para ob-tener, registrar y sistematizar la información más relevante para respon-��

�� Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones, aportando puntos de vista con apertura, y considera los de otras personas de manera ��%��

�� Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenó-�� diendo de personas con distintos puntos de vista y tradiciones cultu-rales.

�� #�� problemas cotidianos.

�� Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio físico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental, advirtien-do que los fenómenos que se desarrollan en los ámbitos local, nacional e internacional ocurren dentro de un contexto global interdependiente.

�� Decide sobre el cuidado de su salud a partir del conocimiento de su cuerpo, sus procesos vitales y el entorno al que pertenece, asumiendo las consecuencias de sus comportamientos y actitudes.

�� Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana, enfren-� �� valores, fortalezas y debilidades.

�� "� ��suelo

Desempeños del estudiante al concluir el bloque

�� Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología química en la contaminación ambiental.

�� Propone estrategias de prevención de la contaminación del agua, del suelo y del aire.


�� Contaminación del agua, del aire y del suelo

�� Origen

�� Contaminantes antropogénicos

�� Primarios y secundarios

�� Reacciones química

�� Contaminantes del agua de uso industrial y urbano

�� Inversión térmica

�� Esmog

�� Lluvia ácida

4242

�� "� ��

ProyectoDiseño una estrategia para disminuir los agentes contaminantes en mi entorno.

Dinamización y motivación

Basándote en las imágenes, contesta brevemente lo que se te pide:

1. ¿Cuáles son los elementos dañinos para el medio ambiente que observas en � ��

2. ¿Qué daños nos puede causar la contaminación?

Sección A. Contaminación del agua, del aire y del sueloSaberes:

�� #�� así como los contaminantes antropogénicos primarios y secundarios.

�� Determino y establezco las características y diferencias entre los distintos tipos de contaminantes y sus repercusiones en el aire, agua y suelo.

�� Muestro responsabilidad al contribuir al cuidado del medio ambiente.

43

Bloque IIQuímica II

��lización

El último gran desastre medioambientalEl 20 de abril de 2010 ocurrió la explosión de una de sus plataformas del grupo británico British Petroleum ubicada cerca del Golfo de México. Su hundimiento provocó el derrame de miles de barriles de petróleo que tenía.

El derrame llegó a las costas de Luisiana y a otros estados de la región: Florida, Alabama y en especial Mississippi; asimismo, en México, el estado de Ve-racruz se declaró en alerta debido a esta situación.

'�� humo tóxico que se libera ya que desde que ocurrido el accidente, se vertieron al mar más de 16 millones de litros de crudo.

Por otra parte, varios voluntarios se han ofrecieron para ayudar a limpiar el petróleo, ya que es una clara amenaza a la biodiversidad de la región, en la cual $ ��

1. ¿Cómo afecta el derrame al medio ambiente?

2. ¿Cuáles son los daños que afectan a México con el derrame de petróleo?


Origen

Contaminantes antropogénicos

Primarios y secundarios

Reacciones químicasLa contaminación del medio ambiente siempre ha existido, pues todos los días nuestro medio está expuesto a distintos contaminantes. Estos contaminantes los podemos � �� ;��<��vista que cuando decimos contaminante nos referimos a cualquier elemento, sustancia u objeto que cause un desequilibrio tanto en el aire, en el suelo y en el agua.

Los contaminantes primarios son los emitidos directamente de una fuente al aire, agua o suelo. Los contaminantes secundarios son el producto de la reacción de los contaminantes primarios al entrar en contacto con la fuente que afectan.

Figura 2.1

4444

�� "� ��

Un ejemplo de contaminante secundario es el ozono, que se forma al com-binarse la luz solar, los hidrocarburos y los óxidos de nitrógeno.

La contaminación natural se ha presentado desde antes de la aparición del hombre en la Tierra, por ejemplo, las erupciones volcánicas, la marea roja, las grietas del fondo marino que contaminan con petróleo crudo. Esta contaminación no puede ser evitada, ya que es provocada por fenómenos naturales.

La contaminación antropogénica es aquella que es inducida por el hom-bre y que se puede controlar si se toman las medidas de seguridad adecuadas. A saber: desechos industriales y desechos domésticos, entre otros.

La contaminación del agua*� ��$ � �� bles, capaces de afectar la salud de los seres vivos. Los materiales contaminantes del agua pueden ser de origen orgánico, como las bacterias o cualquier otro tipo de microorganismo, o inorgánico, como los desechos de plomo, mercurio, etcétera.

Contaminantes de uso urbano

Los principales contaminantes de uso urbano son las fugas de las tuberías de drenaje, ya que pueden contaminar la red de agua potable; las letrinas y fosas sépticas contaminan la red de distribución de agua potable o las corrientes de agua de las cuales se abastecen algunas poblaciones que usan agua de pozo más o menos profundos, a la cual no le dan tratamientos adecuados y la destinan a regar verduras; ade-más, la carencia de drenaje en algunas poblaciones, así como el uso de ríos o depósitos de agua abastecedores de otras poblaciones donde no se trata el agua.

Uso industrial

El agua se utiliza en muchas industrias de diferentes giros, como las alimenticias y manufactureras (papel, telas, etcéte-

ra), las cuales producen desechos que, generalmente, se descargan en los drenajes. A medida que avanza la tecnología, es mayor la cantidad de desechos industriales; �� $ ��abonos para enriquecer la tierra.

Los desechos industriales de algunas fábricas pueden contener plomo, mercurio o alguna sustancia tóxica y ser ver-tidos sin previo tratamiento al drenaje, acu-mulándose en las tuberías o pozos recolec-tores, produciendo enfermedades a la gente que vive o trabaja en esas fábricas y zonas aledañas.

Las aguas negras que descargan las fábricas, tanto en ríos como en mares, son absorbidas por los peces, y en su car-ne se ha encontrado un alto contenido de metales pesados, como el mercurio que es dañino para el ser humano.

Figura 2.2

Figura 2.5

Figura 2.6

45

Bloque IIQuímica IIDiversos estudios han demostrado que los desechos de metales pesados

(Pb y Hg) se han acumulado en el barro o lodo que se encuentra en el fondo lacustre y marino, donde potencialmente se desarrollan cadenas alimenticias y al pasar a un ��

SíntesisFormen equipos de cinco integrantes.

1. Realicen un cuadro comparativo de los contaminantes del agua, industriales y urbanos dentro de tu comunidad.

2. Escriban diez soluciones que aplicarían para evitar la contaminación de agua en forma industrial y urbana.

3. Discutan sus soluciones en el salón.

Actividad de aprendizaje 11. Formen equipos de cinco integrantes y realicen un mapa mental donde se

expresen los orígenes de la contaminación.

2. Cada equipo expondrá su punto de vista acerca de la contaminación.

Tipos de contaminantesT�� +�� donde se presenten, y éstos pueden ser:

Degradables: si se reducen por medios físicos, químicos o biológicos, de tal manera que no causen algún daño.

No degradables: cuando no sufren alteraciones por procesos naturales y pueden ser:

�� =��{�� Y��

�� Físicos. Se encuentran en el medio ambiente como el ruido, calor, ra-diactividad, etcétera.

�� Químicos. Pueden ser de origen natural o sintético; ejemplos: CO2, me-tales pesados, pesticidas, etcétera.

Fuentes de contaminaciónLa fuente de contaminación es el lugar de donde se origina la contaminación. Las principales fuentes contaminantes son:

�� Contaminación doméstica.

�� Contaminación industrial.

�� Contaminación agrícola.

�� Contaminación por vehículos automotrices.

4646

�� "� ��

Principales contaminantes atmosféricos:

�� Partículas sólidas.

�� Compuestos del carbono.

�� Compuestos de azufre.

�� Compuestos nitrogenados.

�� *�� %�� ¢�� $�� "�� amoniaco.

�� Ruido.

Principales contaminantes del agua:

�� Aguas negras.

�� Microorganismos.

�� Desechos industriales y agroindustriales.

�� Plaguicidas.

�� Materiales en suspensión.

�� Temperatura.

Principales contaminantes del suelo:

�� Origen urbano.

�� Origen industrial.

�� Construcción.

Actividad de aprendizaje 21. Investiga acerca de los contaminantes que afectan a tu localidad y elabora

una lista.

2. Realiza un cuadro sinóptico resaltando los diferentes tipos de contaminantes primarios y secundarios, así como los problemas que generan.

SíntesisI. Escribe en el siguiente cuadro cinco ejemplos que expliquen los orígenes de la

contaminación del aire, del agua y del suelo.

Caus

as d

e la

con

tam

inac

ión

Aire Agua Suelo

47

Bloque IIQuímica IIII. Contesta las siguientes preguntas:

1. ¿Qué es un contaminante?

2. ¿Qué entiendes por contaminación?

3. ¿Qué efectos crees que tiene el plomo sobre los organismos?

4. ¿Cuáles son las funciones de la capa atmosférica?

5. Menciona tres acciones que aplicarías para disminuir la contaminación.

Sección B. Contaminantes del agua de uso industruial y urbanoSaberes:

�� @�� aire, agua y suelo.

�� Problematizo las reacciones químicas que propician la contaminación y analizo las formas de prevenir la producción de contaminantes.

�� Propongo alternativas para prevenir la contaminación y promuevo con responsabilidad el cuidado del medio ambiente.

4848

�� "� ��

��tualización�� £�� +�� tadora de aguas. Escribe cuáles consideras tú que serían las ventajas para la empresa y para la comunidad el tratar el agua.

Desarrollo de saberesEl hombre es el principal causante de la contaminación atmosférica debido a los subproductos que se forman por la combustión incompleta de diferentes materiales.

Los contaminantes del aire pueden venir de fuentes móviles como los vehículos, o de �� como las plantas industriales y de energía.

Entre los principales contaminantes que son analizados para evaluar la ca-lidad del aire se encuentran los siguientes: óxidos de carbono, óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y el ozono.

Algunos contaminantes primarios pueden reaccionar con elementos o compuestos químicos del aire formando contaminantes secundarios.

Reacciones del carbono

Durante el consumo de combustibles fósiles (petróleo y sus derivados) se desprende el CO2 y el CO.

�� Bióxido de carbono (CO2). Componente natural del aire, que en grandes cantidades se convierte en un contaminante. Sustancia orgánica.

*J��*�2 + H2O

El CO2 se obtiene por la combustión completa.

�� Monóxido de carbono (CO). Gas venenoso que afecta el sistema nervioso central, provoca dolores de cabeza, fatiga, somnolencia y problemas cardiacos. Sustancia orgánica.

*J��*�2 + CO + H2O

Se obtiene por la combustión incompleta de vehículos de combustión interna.

Reacciones del azufre

El azufre es un elemento que forma parte de algunas moléculas orgánicas que al ser liberado al ambiente y combinarse con el oxígeno del aire forma el dióxido de azufre. El bióxido de carbono es el mayor contaminante gaseoso, a grandes concentraciones / � �� / �� sema pulmonar, catarros, etcétera.

S + O2 ��'�2

49

Bloque IIQuímica II Azufre liberado Oxígeno del aire Bióxido de azufre

Contaminante primario Oxígeno del aire Contaminante secundario

2SO2 + O2��'�3

Dióxido de azufre Oxígeno molecular Trióxido de azufre

SO3 +H2�� J2SO4

Trióxido de azufre Ácido sulfúrico

Reacciones del nitrógeno

Son siete tipos de óxidos que forman el nitrógeno, de los cuales dos son considera-dos como contaminantes importantes:NO y NO2.

NO + NO2��<�2

El NO2 se forma por las tormentas eléctricas, pero principalmente por que-mar combustibles fósiles y del escape de los automóviles.

2NO + NO2��<�2

Reacción lenta = atmósfera limpia rica en oxígeno

NO + O3��<�2 + O2

Reacción rápida = atmósfera contaminada rica en ozono

3NO2 + H2��J<�3 + NO

HNO3 Ácido nítrico forma parte de la lluvia ácida

El tiempo que permanece el NO2 en la atmósfera contribuye a la formación del esmog fotoquímico.

��!��"��#��!��$

El NO2 es el precursor de la formación del ozono por fotólisis.

NO2 + hv��<��

#�� &��

O + O2 + M + O3 + M�� "��

O3��<��<�2 + O2

M = molécula de N2 u O2

El ozono como producto de la fotólisis del NO2 es un contaminante, pero

no así el ozono que forma la capa de ozono de la estratosfera.

��!��!��!��&��!��

CFCL3��$��*�*T2 + ClEl CFCl3 sufre ruptura del enlace C-Cl por fotólisis liberando al átomo de cloro.

Cl + O3��*��2

5050

�� "� ��

El cloro libre reacciona con el ozono (de la capa) y lo destruye.

Reacciones de hidrocarburos

Los hidrocarburos que se encuentran en la atmósfera son contaminantes. A excep-ción del metano, los hidrocarburos se obtienen cuando no son quemados en la com-bustión, los que se liberan por ser volátiles durante la combustión, etcétera.

2H2C = CH2 + O2��*J3��*J

O

ll 2H2C = CH2 + O2 CH3 – C – H

Etileno Acetaldehído

Actividad de aprendizaje 3Resuelve por medio de cálculos estequiométricos el siguiente ejercicio.

T��+��%�� !�+��" ��siderablemente en atomizadores, refrigeradores y aparatos de aire acondicionado. Estos compuestos favorecen a la destrucción de la capa de ozono y al efecto inver-nadero en la Tierra. Uno de los sustitutos más prometedores es el C2H2F4. Observa la siguiente reacción, que permite obtener C2H2F4:

C2HF3(l) + HF(g)��*2H2F4(l)

Si se mezclan 100 g de C2HF3 con 30.12 g de HF. ¿Qué masa de C2H2F4 se produce?

AguaEn la actualidad, México, al igual que otros países, enfrenta una disminución acelerada de la disposición de agua en las zonas más pobladas y una creciente contaminación de los mantos acuíferos susceptibles de servir como fuentes de abastecimiento.

La demanda en la extracción y el consumo del agua ha generado una gran cantidad de aguas residuales constituidas por sustancias químicas, orgánicas, fertili-zantes, detergentes e insecticidas, entre otras, descargadas sin recibir un tratamiento previo en los cuerpos receptores que perjudican sus usos legítimos y disminuyen su potencial de aprovechamiento.

T�� " �� +��micos y biológicos. Debido a causas antropogénicas, por el uso que se le dé puede ser contaminación doméstica, industrial y agrícola.

51

Bloque IIQuímica IIUno de los parámetros importantes a considerar en la calidad del agua

es el oxígeno disuelto (OD), su importancia radica en que sirve como sustento para las formas superiores de vida. Este parámetro es principalmente afectado por las �� oxígeno en el sistema.

T �� #��aunque este puede ser consumido rápidamente.

La demanda bioquímica de oxígeno (DBO) mide la cantidad de oxígeno que requieren los microorganismos mientras descomponen la materia orgánica.

La demanda química de oxígeno (DQO) se usa para medir la materia orgánica en aguas residuales y municipales que contengan compuestos tóxicos para la vida biológica.

La DBO es el parámetro de contaminación orgánica más utilizado y aplicable para evaluar la calidad de aguas residuales.

Actividad de aprendizaje 4Contesta ampliamente y de forma clara lo que se te pide.

1. ¿En qué consiste la DBO y qué consecuencias produce?

2. Elabora una lista de acciones que emprenderías para disminuir la contaminación en tu comunidad.

3. En equipos de cuatro integrantes elaboren una lista de acciones contaminan-tes que hayan observado en su comunidad.

SíntesisElabora un tríptico donde informes los problemas de contaminación, buscando gene-rar conciencia en la comunidad a la vez que participen en acciones concretas.

Sección C. Inversión térmica. Esmog. Lluvia ácidaSaberes:

�� Describo y sustento el impacto que tiene la inversión térmica, el esmog y la lluvia ácida en el medio ambiente.

�� @�� del agua de uso industrial y urbano.

5252

�� "� ��

��tualización1. ¿Te has preguntado de qué están hechas las pantallas de plasma que se

utilizan en la actualidad? ¿Crees que puedan contaminar el medio ambiente?

2. Investiga cuáles fueron las condiciones climatológicas de los Juegos Olímpicos de 2008.

3. ¿Qué situaciones de riesgo existían?


Inversión térmica Es un fenómeno atmosférico natural, común cuando se presenta un frente frío en valles de escasa circulación de aire, como en la Ciudad de México cuando la capa de aire frío, al ser más densa, queda atrapada a nivel del suelo, y no se mezcla, formando una masa de aire inmóvil que contiene una alta concentración de contaminan-tes, alterando con ello completamente el ciclo atmosférico con el que se depura el aire.

En condiciones normales la tempera-tura del aire disminuye con la altura y tiene un intercambio gaseoso continuo donde las masas de aire caliente ascienden a la parte alta de la troposfera, mezclándose con el aire frío y vuel-ven a descender.

En regiones con zonas boscosas el in-tercambio de corrientes es diferente; la contaminación no afecta en gran medida, porque hay libre circulación del aire. Aun cuando hay crecimiento poblacional, su impacto es menor, a diferencia de las grandes ciudades, que no tienen la misma la %��"��

EsmogT �� bras de origen inglés: smoke, que quiere decir humo y fog, niebla. Se debe a la presencia de aire con partículas sólidas, líquidas y vapores de hidrocarburos, generados principalmente por la combustión incompleta de la gasolina de automóviles, camiones, aviones, etcétera; en presencia de la luz solar como energía radiante —en reacciones fotoquímicas— ac-túa como catalizador.

Figura 2.3

Figura 2.4

53

Bloque IIQuímica II

Lluvia ácidaLos óxidos de azufre originan la lluvia ácida, cuando el anhídrido sulfuroso SO2 —pro-ducido al quemar carbón mineral, petróleo crudo, diesel y combustión— se oxida y se convierte en anhídrido sulfúrico SO3 por acción de radiaciones solares; éste reaccio-na con la humedad del ambiente para producir una niebla de ácido sulfúrico que, si se precipita con la lluvia, produce lo que conocemos como lluvia ácida; por ejemplo, la destrucción de tejido de los seres vivos.

Las reacciones son:

S + O2��'�2

2SO2 + O2��'�3

SO3 + H2��J2SO4

Actividad de aprendizaje 5Formen equipos de cinco integrantes.

1. Investiguen cuáles son los países que han sufrido el efecto invernadero y por qué.

2. Investiguen cuáles son las organizaciones que controlan el índice de esmog en los países desarrollados y qué pasa si se elevan de lo permitido.

3. Discutan qué soluciones les darías para evitar estos efectos.

RealimentaciónI. Realiza las siguientes actividades.

1. @�� +�� genes.

2. Explica con tus propias palabras lo que sabes sobre los siguientes temas. Usa las líneas correspondientes y escribe con letra clara. Procura que tu respuesta sea breve y precisa.

a. Contaminación:

5454

�� "� ��

b. Lluvia ácida:

c. Esmog:

d. Inversión térmica:

e. Calentamiento global:

II. Realiza la siguiente actividad experimental

Evaluación de la competencia1. Escribe el nombre del parámetro con el que se mide la calidad del aire en el

Distrito Federal y menciona una medida que ha tomado el gobierno para disminuir la contaminación.

2. Escribe cómo se divide la contaminación del aire y escribe un ejemplo de cada uno.

3. Nombre con el que se le llama a los contaminantes que permanecen en el aire tal y como fueron emitidos por la fuente; algunos ejemplos de ellos son el CO, SO2, etcétera.

55

Bloque IIQuímica II4. Escribe cuáles son los ácidos que forman la lluvia ácida y escribe dos efectos

que ésta puede causar ya sea en plantas, animales o en las construcciones.

5. Escribe cinco contaminantes del agua.

6. Escribe el nombre que reciben las aguas que se contaminan con los residuos de casas y comercios y que en ocasiones son conocidas como aguas negras.

5656

�� "� ��

Rúbrica de evaluaciónSa

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Recu

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Pre-

form

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Inic

ial -

rec

epti

vo

Reso

luti

vo (B

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o)

Aut

ónom

o

Estr

atég

ico

@��un agente contaminante a partir de una investigación documental y de campo que contenga composición, características, agentes contaminantes y daños provocados en mi entorno.

No tengo conocimiento de los agentes contaminantes de mi entorno.

Tengo una idea general de los contaminantes en mi entorno.

Comprendo los daños que puede ocasionar un agente contaminante en mi entorno.

Comprendo la importancia de los agentes contaminantes a través de la ��%�� investigación realizada.

Argumento el impacto del agente contaminante en mi entorno.

Diseño una estrategia para disminuir los efectos contaminantes en mi entorno, tomando en cuenta su viabilidad y pertinencia.

No presenté el anteproyecto.

Presenté el anteproyecto y contiene alguno de los elementos solicitados por el docente.

Presenté el anteproyecto con todos los elementos solicitados.

Argumento la viabilidad y pertinencia de su anteproyecto que permita disminuir la contaminación en su entorno.

El proyecto presentado es innovador e impacta positivamente en la disminución de la contaminación de mi entorno.

Ejecuto la estrategia para disminuir los efectos contaminantes en mi entorno y analizo sus ��

No realicé el proyecto.

Ejecuté el proyecto, pero sin concluir todas las etapas.

Ejecuté el proyecto sin tener resultados.

Ejecuté el proyecto e impactó en mi entorno.

Con mi proyecto contribuyo a disminuir el índice de contaminación.

57

Bloque IIQuímica IISa

bere

s


Recu

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Pre-

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Reso

luti

vo (B

ásic

o)

Aut

ónom

o

Estr

atég

ico

W�%��sobre los efectos de la contaminación ��hábitos para contribuir a una mejora continua de mi entorno.

Presento desinterés ante la problemática de la contaminación.

Muestro en algunas ocasiones interés sin evidenciar acciones.

Cumplo con el proyecto sin cambiar los hábitos.

Hay conciencia de los efectos de los contaminantes en mi entorno ��mis hábitos de conducta.

Me comprometo a continuar con el proyecto involucrando a la comunidad para que tome acciones en su entorno.


�� Para la obtención de información sobre la interrelación entre la ciencia, ��

�� Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas y contribuyen-do a alcanzar un equilibrio entre el interés y bienestar individual y ge-neral de la sociedad.

�� @�� +�� hipótesis para contribuir al bienestar de la sociedad.

�� Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obte-ner, registrar y sistematizar información que permita responder pregun-� �� Y�� " ��tando fuentes relevantes.

�� Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones, aportando puntos de vista con apertura, y considerando los de otras personas de manera ��%��

�� Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenó-�� diendo de personas con distintos puntos de vista.

�� #�� cesos para la solución de problemas cotidianos.

�� Diseña, aplica y prueba la validez de modelos o prototipos para resolver �� + ��

�� permitan relacionar las expresiones simbólicas de un fenómeno. de la naturaleza y los rasgos observables a simple vista o mediante instru-��




�� utilidad de los sistemas ��


�� @�� ciones, coloides y suspensiones).

�� Realiza cálculos sobre la concentración de las disoluciones.

�� Comprende la utilidad de los sistemas dispersos en los sistemas bioló-gicos y en su entorno.


�� * �� \

» Elemento

» Compuesto

» Mezclas

�� Sistemas dispersos:

» Disoluciones

» Coloides

» Suspensiones

�� Métodos de separación de mezclas.

�� Unidades de concentración de los sistemas dispersos:

» Porcentual

» Molar

» Normalidad

�� Ácidos y bases

6060

��

Proyecto@�� loides y suspensiones), calculo la concentración de las disoluciones y comprendo la utilidad de los sistemas dispersos en los sistemas biológicos y en mi entorno.

Dinamización y motivación En el transcurso del semestre anterior, seguramente te familiarizaste con los conceptos ��¥�� $ ��K�� {�� +�� + �� de la materia que nos rodea. En este bloque retomaremos esos conocimientos, los cuales nos servirán para responder a muchas inquietudes que hasta ahora te puedas plantear acerca de: mezclas, métodos de separación, sistemas dispersos, soluciones, ácidos y bases. Entenderás los procesos empleados en fábricas para la elaboración de productos y la importancia que tiene la Química en tu entorno.

��tualizaciónFelipe es un alumno que cursa actualmente el quinto semestre del colegio de bachi-��!�$ �� más popular en la escuela.

En el parcial II su aprovechamiento escolar disminuyó notablemente, y sus actitudes cambiaron demasiado, por lo que los maestros consideraron pertinente platicar con él para saber qué es lo que le sucede. Felipe comentó que últimamente se ha sentido fatigado, con dolor de cabeza, náuseas, y le resulta difícil realizar sus actividades cotidianas. Los maestros sugirieron que Felipe fuera canalizado al servi-cio médico de la escuela, y éste detectó que Felipe bajó de peso, padece arritmia y su presión arterial se descompensó, de modo que el médico sugirió a los padres de Felipe realizarle unos análisis para determinar un diagnostico más certero.

La química farmacobióloga le explicó a Felipe que era necesario realizarle un examen general de orina y química sanguínea, para determinar los componentes que le ocasionaban toda la sintomatología.

Los resultados de los análisis determinaron la presencia de sustancias tóxi-cas en la muestra de sangre, estas sustancias corresponden a benzodiacepinas, que son las responsables de ocasionar los síntomas que presenta Felipe.

1. ¿Cómo crees que la química farmacobióloga determinó las sustancias tóxicas en la sangre de Felipe?

2. ¿Consideras la importancia de los métodos de separación de mezclas en la química?

3. Investiga las consecuencias y los efectos en la salud de las benzodiacepinas.

61

Bloque IIIQuímica II

�� materia:

Elemento

Compuesto

MezclasSaberes:

�� Reconozco la aplicación de las propiedades y características de las mezclas y sustancias puras.

�� Conceptualizo: elemento, compuesto, mezclas homogéneas y mezclas hete-rogéneas.

�� Enuncio las características distintivas de elementos, compuestos y mezclas.

�� #��"� ��$��;�� $��;��

�� @�� "� �� forman la materia.

�� Describo los métodos de separación de mezclas.

Desarrollo de saberesEn Química I abarcamos los conceptos de la actividad ��' ��$ �� + �� $ �� do en dos grandes grupos: sustancias puras y mez-clas, las cuales integran la gran diversidad de materia que nos rodea.

Figura 3.1 Las mezclas y sustancias puras en nuestro entorno.

6262

��

Sustancia puraEs un tipo de materia que tiene como características:

�� La composición de la materia es la misma en toda la muestra.

�� *��

�� Sistema homogéneo.

�� Separación a través de métodos químicos.

�� La temperatura a la cual funde o hierve es siempre igual.

ElementoExisten dos tipos de sustancias puras: elementos y compuestos, los cuales te expli-camos a continuación.

Los elementos son el tipo de materia más simple que existe porque están formados de un solo tipo de sustancia, son la base esencial para construir otros tipos de materia. No se descomponen químicamente en otros elementos y sus propiedades no varían.

Los compuestos son sustancias puras que se forman por la unión de dos ��!�� mediante métodos químicos. Por ejemplo:

Sodio (Na) + Cloro (Cl) ��Na Cl

Esto quiere decir que si mezclamos el Na con el Cl, tenemos como resultado un compuesto denominado cloruro de sodio. Si observas la ecuación es reversible y por lo tanto podemos descomponer nuevamente el compuesto formando los ele-mentos iniciales.

Mezclas Es la unión física de dos o más sustancias, cada una de las cuales mantiene su identidad �� "� ��/ �\

�� Tienen una proporción variable.

�� Se separan mediante procedimientos físicos.

�� Sus componentes conservan sus propiedades originales.

�� '�� $��;�� $��;��

Mezcla homogénea

Es aquella que es uniforme en todas sus partes e integra una sola fase, o sea, es difícil observar a simple vista sus componentes. Ejemplos: gela-tina, mayonesa, etcétera.

Mezcla heterogénea

Los componentes no se mezclan uniformemente, hay presentes más de una fase, permite observar su composición. Ejemplos: agua y aceite, arena y agua, etcétera.

¿Sabías que la tabla periódica

actual consta de 118 ele-

mentos los cuales se combinan y dan lugar casi a todas las cosas existentes?

Figura 3.2 Fases que integran las mez-clas homogéneas y heterogéneas.

63


Actividad de aprendizaje 1I. ��" �� $��

puesto, elemento, mezcla homogénea o mezcla heterogénea.

1. Ácido muriático

2. Aluminio

3. Leche

4. Agua

5. Amoniaco

6. Azúcar

7. Aspirina

8. Pintura

9. Aire

10. Azufre

II. Escribe las características de cada tipo de materia:

�� Elemento:

�� Compuesto:

�� Mezcla homogénea:

�� Mezcla heterogénea:

6464

��

Métodos de separación de mezclas Ahora que ya tienes los conocimientos básicos de una mezcla, es importante saber que los componentes de una mezcla se pueden descomponer en forma individual conservando sus propiedades físicas y químicas, esto se logra mediante procedi-mientos físicos experimentales. Existe una serie de procedimientos más o menos generales a los que se puede recurrir para hacer separaciones.

Entre los métodos de separación de mezclas tenemos: decoloración, crista-�" �� +��

A continuación describiremos algunos de los métodos de separación de mezclas más conocidos que se utilizan en situaciones cotidianas, en laboratorios y en empresas:

Decoloración. Es un proceso que consiste en eliminar impurezas, colo-readas por medio del fenómeno de adsorción. La adsorción es una operación de �� " � �� %�� +�� %�� ¦��

Filtración.�T �� " �� ¦��

Cristalización. Es el proceso mediante el cual un compuesto es llevado a la forma de sólido cristalino, partiendo de la sustancia en disolución. La condición prin-cipal para que se realice la cristalización de una sustancia es que su solubilidad en un �� ¦��

Decantación. Es el método más simple de separación de sustancias (só-lido-líquido; líquido-líquido). Esta separación se efectúa por efecto de la fuerza de gravedad donde las sustancias más densas se depositan en el fondo del recipiente. �¦��

Evaporación. Se emplea para separar mezclas homogéneas formadas por un sólido y un líquido, cuyo objetivo es recuperar el sólido sin que se descomponga por el calor. Es uno de los métodos más sencillos, que consiste en calentar la mezcla para que el líquido se evapore y se pierda, quedando el sólido en el recipiente. (Ver ��

Centrifugación. Es una operación que se emplea para separar mezclas de sólidos y líquidos o de líquidos inmiscibles de diferente densidad, a través del giro a gran velocidad de la mezcla por separar y logrando el depósito de los cuerpos por �� ¦��

La centrifugación se usa en los laboratorios de análisis clínicos para sepa-rar los componentes de la sangre.

Sublimación. Es un proceso que consiste en el paso directo de un sólido a vapor y su conversión inmediata de nuevo en sólido, sin pasar por el estado líquido.

Este fenómeno lo puedes observar en las pastillas desodorantes WC y el hielo seco.

Figura 3.3 �� del carbón activado permitela adsorción de diversos co-lores y olores.

Figura 3.4 T �� método de separación utili-zado cotidianamente.

¿Sabías que la industria petro-

lera utiliza métodos de

separación de mezclas para obtener sus distintos derivados del petróleo?

65

Bloque IIIQuímica II Destilación. Es la separación de los componentes de una mezcla homo-

génea líquida con puntos de ebullición diferentes. Es un proceso físico en el que se efectúan cambios de fase como son: ebullición, evaporación y condensación. Pri-mero el líquido llega a su punto de ebullición, después los vapores se desprenden, la mayor parte pasa por el tubo refrigerante y se condensa por el enfriamiento que � �� +�� ¦��

Cromatografía.��;�� mezcla en sus constituyentes individuales. Esta técnica se basa en la diferencia de �� "� �$ �� +�� + �� T �+ ��de donde surge un grupo de técnicas conocido como cromatografía líquida; o puede ser gaseosa, en cuyo caso la técnica básica se conoce como cromatografía de gases. �¦��

Imantación. Este método es útil para separar dos sólidos si uno de ellos tiene propiedades magnéticas. Para separar una mezcla de este tipo simplemente se �� "� �� ;�� $�� ;��¦��

Tamizado. Cuando la mezcla está formada por dos sólidos, insolubles en agua y sus partículas son de diferentes tamaños, se utiliza un tamiz o colador para �� ¦��

Figura 3.9 La destilación es usada en las empresas cer-veceras.

Figura 3.10 Cromatógrafo de gases.

Figura 3.11 Una forma sen-cilla de separar partículas metálicas.

Figura 3.12 El tamizado es el proceso empleado en la � +�� ción de suelos in situ.

Figura. 3.8 Centrífuga clí-nica.

Síntesis I. Realiza las actividades sugeridas:

1. Formar equipos de trabajo de sesis a ocho integrantes.

2. Elegir uno de los diferentes métodos de separación de mezclas analizados.

Figura 3.5 Cristales de sal.

Figura 3.6 Cono Imhoff.

Figura 3.7 La evaporación�� §*�

6666

��

3. Cada equipo investigará más información acerca del método seleccionado, buscando procedimientos sencillos para poder aplicarlo.

4. Escribe en este espacio la información solicitada.

Método Tipos de mezclas Material de laboratorio

5. Cada equipo de trabajo dará a conocer su investigación.

6. Con ayuda de tu maestro y el encargado del laboratorio diseña la práctica y realízala. Cada equipo realizará las mismas actividades por cada método.

7. Realizar por equipos un reporte general de los métodos de separación de mezclas.

II. #�� \

�� Materia

�� Sustancia pura

�� Mezcla

67

Bloque IIIQuímica II�� Elemento

�� Compuesto

�� Mezcla homogénea

�� Mezcla heterogénea

�� Método de separación de mezclas

6868

��

Sección B. Sistemas dispersos:DisolucionesColoides

Suspensiones Saberes:

�� * �� en su entorno.

�� Describo el concepto de disolución, coloide y suspensión con base en el tamaño de partícula de la fase dispersa y dispersora.

�� Reconozco las diferencias entre disolución, coloide y suspensión.

�� Reconozco la disolución, coloide y suspensión que diferencian las fases dispersa y dispersora con base en el tamaño de sus partículas.

�� Integro las características y funcionamiento de la participación de los siste-mas dispersos en su contexto.

��

�� W�%�� dispersos.

�� Asumo la importancia de los sistemas dispersos que se encuentran pre-sentes en su entorno.


Sistemas dispersos Un sistema disperso es aquel en el cual una o más sustancias (fase dispersa) se encuentran distribuidas en el interior de otra (fase dispersante), en forma de peque-ñas partículas. Numerosos fenómenos de la naturaleza se relacionan con sistemas dispersos, especialmente con las disoluciones y con los sistemas coloidales, ambas de gran importancia en la tecnología de alimentos.

T �� /�� de la fase dispersa. Es conveniente señalar que los límites entre los distintos sistemas ��+�� en uno u otro tipo de sistema. Según el grado de división de las partículas los siste-� �� \�disoluciones, coloides y suspensiones.

69

Bloque IIIQuímica IIA continuación describiremos cada una de ellas:

Disoluciones Las disoluciones son mezclas homogéneas formadas por soluto y solvente. El soluto es la sustancia que se disuelve y se encuentra en menor cantidad, y el solvente es la sustancia que disuelve al soluto encontrándose en mayor proporción. Nos podemos dar cuenta de la existencia de estos dos conceptos al momento de preparar una taza de café, el agua es el solvente y el café es el soluto, ya que se encuentra en menor cantidad; en la preparación se lleva a cabo la solubilidad y de esta manera se forma una mezcla homogénea.

Si echamos un vistazo a lo que nos rodea nos podremos dar cuenta que todo está integrado por disoluciones.

Las características de las disoluciones son:

�� El soluto disuelto tiene tamaño molecular o iónico.

�� Puede ser incolora o colorida.

�� El soluto permanece distribuido uniformemente en la solución y no se sedimenta con el tiempo.

�� Generalmente, el soluto puede separarse del solvente por medios físicos, por ejemplo: evaporación, destilación, etcétera.

�� Los componentes de las soluciones conservan sus propiedades individuales.

�� Las sustancias que forman una solución pueden estar como átomos, iones o moléculas por ejemplo:

Átomos Los metales al formar una aleación.

Iones La mayoría de las sales al disolverse en agua.

Moléculas Sustancias covalentes solubles en agua como el alcohol.

Cuando el estado físico de soluto y solvente es di-ferente, el solvente conserva su estado físico, pues el soluto se disuelve, por lo tanto, la solución tiene el estado físico del solvente.

Las soluciones más comunes son acuosas, es decir, tienen como solvente el agua.

El agua es una de las sustancias más importantes y también la más abundante de todas las sustancias inorgánicas, forma el mayor porcentaje del cuerpo, constituye alrededor del 60% de los hematíes, 75% del tejido muscular y el 92% del plasma sanguíneo y es un excelente disolvente y medio de suspensión.

Figura 3.13 Las disoluciones son las mezclas homogé-neas más abundantes de la naturaleza.

¿Sabías que el agua es el disolven-

te universal?

Figura 3.14 La importancia del agua en los procesos biológicos.

7070

��

El estado de soluto y solvente puede ser cualquiera: sólido, líquido o ga-seoso. Algunos ejemplos se muestran en la siguiente tabla.

Soluto Solvente Solución Ejemplo

Gas Gas Gas Aire (O2 en N2)

Gas Líquido Líquido Refrescos (CO2 en agua)

Líquido Líquido Líquido Vino (etanol en agua)

Líquido Sólido Sólido Empastes dentales (Hg líquido en plata sólida)

Sólido Líquido Líquido Salmuera (NaCl en agua)

Sólido Sólido Sólido Acero (carbono en hierro)

El proceso de solubilidad La solubilidad es una medida de la cantidad de soluto que se puede disolver en una �� {�� un compuesto iónico como el NaCl se pone en contacto con el agua éste se disocia en Na+ y Cl� estas partículas son rodeadas por los polos positivos y negativos del agua; a este proceso de orientación de las moléculas de agua alrededor de los iones se le llama: hidratación.

Los oxígenos (d�) rodean al sodio, y los hidrógenos positivos (d+) rodean al cloro, llevándose a cabo el proceso de disolución.

La velocidad del proceso de disolución, depende de varios factores:

�� La temperatura: con el aumento de la tempera-tura aumenta la velocidad de disolución.

�� La naturaleza del soluto y el solvente: solventes que son capaces de disminuir las fuerzas existen-tes entre las partículas del soluto, aumentan la velocidad de disolución.

�� El tamaño de partícula del soluto: a menor tamaño de partícula mayor velocidad de disolución pues �� y el disolvente.

�� La agitación: la agitación favorece mecánica-mente el proceso de disolución.

�� La presión: afecta la solubilidad de los gases más que a los líquidos.

Figura 3.15 El proceso de disolución.

La hidrata-ción es un proceso de

interacción entre los iones

de las sales con las moléculas del agua a través de la atracción electrostática forman-do agregados molecu-lares en los procesos de disolución.

71


Coloides Hemos visto cómo al disolver azúcar en agua se forma una solución, en la cual no pueden apreciarse a simple vista sus componentes. Si mezclamos arena y agua, al agitarla parece que se han mezclado, pero al dejarla en reposo la arena se sedimenta y tenemos una mezcla heterogénea en la cual distinguimos sus componentes. Esta mezcla se conoce como suspensión.

Hay un tipo de dispersión que podríamos decir que es intermedio entre las soluciones y las suspensiones. Estos sistemas dispersos son los coloides.

En un coloide, las partículas dispersas son mucho mayores que las partículas de soluto en una solución. El tamaño de las partículas coloidales va des-de 1 nanómetro (nm) hasta 100 nm (1 nm = 10-9 m).

J ��$��+�� tado físico de la fase dispersa (partículas) y la fase dispersante, que sería análoga al solvente de las soluciones.

Tipos de coloides

Tipo Partículas dispersas Medio dispersante Ejemplo

Espuma Gaseosa Líquida Crema de afeitar

Espumasólida Gaseosa Sólida Espuma de jabón, bombones

Aerosol líquido Líquida Gaseosa Niebla, nubes

Emulsión Líquida Líquida Leche, mantequilla, mayonesa

Gel Líquida Sólida Gelatina, gel para el cabello

Aerosol sólido Sólida Gaseosa {��$��

Sol Sólida Líquida Jaleas, tinta china

Sol sólido Sólida Sólida ¨�� " ��turquesa, etcétera.

7272

��

Propiedades de los coloidesEfecto Tyndall

Al hacer pasar un rayo de luz a través de una dispersión coloidal, el rayo de luz se ve en forma clara y nítida al atravesar el coloide, fe-nómeno que no sucede en una solución. Este efecto se debe a que las partículas coloidales �� persar la luz.

Esto podemos apreciarlo en la luz de los faros que atraviesan la niebla para guiar a los barcos.

Movimiento browniano

Cuando se observa un coloide con un microscopio que utiliza una luz intensa en-focada en ángulo recto hacia el coloide, se observa que las partículas dispersas se mueven al azar en el medio dispersante. Este movimiento se debe a que las partícu-las dispersas son bombardeadas por el medio dispersante; lo que en realidad se ve ��%�� /��%�� "��En una solución, las partículas de soluto y solvente también están en constante movi-miento, pero esto no es visible. Este movimiento de las partículas es el que impide que éstas se sedimenten cuando el coloide se deja en reposo. A esta característica se le conoce como movimiento browniano en honor del botánico inglés Roberto Brown (1773-1858), quien fue el primero en estudiar este efecto.

Efecto de carga eléctrica

Una partícula coloidal puede adsorber partículas con carga eléctrica (iones) en ��e. La adsorción �� $��;�� cie. T �� ;�� de partícula coloidal, pueden ser positivas o negativas. Todas las partículas coloidales de determinada clase tendrán los mismos signos de carga en exceso.

Si un coloide con una carga entra en contacto con un coloide con otra carga, o con un ion de carga opuesta, las partículas coloidales dispersas se precipitan y se separan del medio dispersante. Este efecto de coagulación de los coloides con una carga eléctrica se utiliza para elimi-nar partículas suspendidas de los gases que salen por las chimeneas industriales.

Esta propiedad está muy relacionada con la ex-�� ñas. “Por esto, el carbón es muy efectivo en la adsorción se-lectiva de moléculas polares de algunos gases venenosos y por ello se utilizan en máscaras antiguas”.

SuspensionesSon disoluciones en las cuales el tamaño de sus partículas es mayor de 100 nm, de ahí que se sedimentan cuando se encuentran en estado de reposo, por lo tanto, las suspensiones son mezclas heterogéneas distinguiéndose dos fases. Muchos jarabes medicinales son suspensiones, de modo que deben agitarse antes de ser administrados.

Figura 3.16 La trayectoria de luz del faro se hace visible debido a las partículas coloidales de agua dispersas enel aire.

Figura 3.17 Robert Brown.

Figura 3.18 Efecto del movimiento de los coloides.

Figura 3.19 Muchos medi-camentos son suspensiones.

73


Tabla comparativa de soluciones, coloides y suspensiones

Propiedad Solución Coloide Suspensión

Tamaño de partícula 0.1-1.0 nm 1-100 nm > 100 nm

Homogeneidad Homogénea En el límite Heterogénea

Sedimentación No sedimenta No sedimenta Sedimenta en reposo

Filtrabilidad Pasa a través del pa-��

Pasa a través del pa-��

Se separa mediante � ��

Dispersión de la luz No dispersa la luz Dispersa la luz Dispersa la luz

Ejemplos sanguíneos Urea Albúmina Glóbulos rojos

SíntesisI. Después de haber leído la información acerca de sistemas dispersos, en forma

individual realiza una síntesis del tema tomando en cuenta las características de cada sistema. Utiliza el espacio que se te proporciona para escribir tu síntesis. En plenaria, realiza comentarios con tus compañeros.

7474

��

II. @��

a. Crema para rasurar

b. Flan casero

c. Gel antibacterial

d. Café con leche

e. Mantequilla

f. Melox

g. Acero

h. Cerveza

i. Jarabe con antibiótico

j. Pintura en aerosol

Sección C. Métodos de separación de mezclas Saberes:

�� #�� una disolución acuosa.

�� * �� ciones: diluidas, concentradas, saturadas y sobresaturadas.

�� Determino la concentración de soluciones relacionando el soluto con el di-solvente: %, M, N, ppm.

�� Participo en acciones que promuevan el cuidado de su salud y del medio ambiente aplicando sus conocimientos de concentración de soluciones.


ConcentraciónLa concentración de una solución�� tidad de soluto que se disuelve y la cantidad de solvente. Es muy importante conocer la concentración de una solución porque ayuda a determinar su función en aplicaciones médicas, farmacéuticas e industriales; tomar esto en cuenta es fundamental para me-jorar o empeorar la salud de un paciente, por ejemplo, para un tratamiento estético. En tecnología de alimentos también es importante, ya que una mala concentración podría desencadenar efectos tóxicos en muchos consumidores. La concentración puede ser expresada en forma empírica o valorada.

75


DiluidasConcentradas

SaturadasInsaturadas

Sobresaturadas

PorcentualesMolaridad

NormalidadMolalidad

Soluciones

Empíricas Valoradas

Soluciones empíricasEn una solución empírica no se toman en cuenta cantidades exactas de soluto y solvente, es decir, solamente se da una apreciación aproximada de la cantidad de soluto pre-sente en la solución. Las soluciones empíricas pueden ser:

�� Diluida

�� Concentrada

�� Saturada

�� Sobresaturada

Solución diluida. Se forma cuando la cantidad de soluto es muy pequeña en relación con la cantidad de solvente. Por ejemplo, al disolver 1 gr de sal (NaCl) en 1 Lt de agua, se obtendrá una solución diluida.

Solución concentrada. Contiene una cantidad relativamente grande de soluto en un volumen de solución determinado. Siguiendo con el ejemplo anterior, supóngase que se prepara una solución disolviendo 20 gr de sal (NaCl) en el mismo volumen de agua.

Solución saturada. Se tiene este tipo de solución si se aumenta la canti-dad de soluto sólido a temperatura constante, y se agita continuamente, formando una solución cada vez más concentrada, hasta llegar a un punto en el cual el solvente ya no admite más el soluto.

Solución sobresaturada. Es aquella que contiene más soluto disuelto que una solución saturada. Las soluciones sobresaturadas no son muy estables. Con el tiempo, una parte del soluto se separa de la solución sobresaturada en forma de cristales, como por ejemplo la miel.

7676

��

Actividad de aprendizaje 2En los espacios en blanco, escribe la palabra o palabras que completen correctamente el enunciado.

a. Un gramo de azúcar en un litro de agua es un ejemplo de solución:

b. 20 gramos de azúcar en un litro de agua es un ejemplo de solución:

c. Cuando el solvente ya no disuelve más soluto se dice que la solución está:

d. Solución que contiene más soluto disuelto que el que corresponde a una solu-ción saturada:

e. Son las soluciones en donde no se toman en cuenta cantidades exactas de soluto y solvente:

Soluciones valoradasLas soluciones valoradas son aquellas en donde se expresa cuantitativamente la relación de soluto y solvente. Los químicos utilizan varias unidades de concentración valoradas, entre las más comunes encontramos las:

�� Porcentuales

�� Molares

�� Normales

�� Partes por millón

Porcentuales: estas soluciones tienen distintas unidades:

�� Porcentaje en masa. Es la relación entre la masa de un soluto y la masa de la solución, multiplicado por 100%. Su fórmula es:

% en masa = masa de solutomasa de solución

100�

No olvidar que:

masa de solución = masa de soluto + masa de solvente

�� Porcentaje en volumen.�'��en un volumen total de solución. Su fórmula es:

% en volumen = volumen de solutovolumen de solución

100�

Volumen de solución = volumen de soluto + volumen de solvente

La concentración porcentual no tiene unidades porque es una relación de dos cantidades semejantes.

77

Bloque IIIQuímica IIEjemplo 1:

Determinar la concentración en términos porcentuales de una solución que se prepara disolviendo 20 g de azúcar en 100 g de agua.

Datos:

Masa de soluto = 20 g

Masa de solución = 20 g + 100 g = 120 g

% en masa =?

Fórmula:

% en masa masa de solutomasa de solución

= ×100

Sustitución:

% en masa= gr120 gr

100 = 16.67%20 �

Ejemplo 2:

Si se disuelven 20 mL de alcohol en 80 mL de agua, ¿cuál es el porcentaje de alcohol en la solución?

Datos:

Volumen de soluto = 20 mL

Volumen de solución = 20 mL + 80 mL = 100 mL

% en volumen = ?

Fórmula:

% en volumen = volumen de solutovolumen de solución

100�

Sustitución:

% en volumen = 20 mL100 mL

100 = 20%�

Molaridad (M):�'��de solución. La fórmula de molaridad es:

��~��Y¦

Donde:

&�~�&� �� YT�

n = Número de moles

V = Volumen de la solución en L

Si consideramos que: n=g

PM , la fórmula nos quedaría como:

M= g

PM Vi

7878

��

Donde:

g = gramos de soluto

PM = Peso molecular del soluto

Ejemplo 3:

¿Qué molaridad tiene una solución de ácido sulfúrico (H2SO4), si 600 mL de la solución contienen 50 g del ácido?

Datos:

V = 600 mL = 0.6 L

Gramos del soluto = 50 g

{&�~��Y��

M = ?

Fórmula:

M= gPM V�

Sustitución:

M =50 g

98 g/mol 0.6 L 0.85 mol / L

i=

Normalidad (N):�� como la cantidad de equivalentes-gramo de soluto por litro de solución. Matemáti-camente se expresa como:

N gE V�

Donde:

<�~�<�� YT

g = Gramos de soluto

��~�{�� Y��

V = Volumen de solución en L

Para calcular el peso equivalente (E) del soluto debe tomarse en cuenta el tipo de sustancia que se trata:

E Peso molecular del ácidoTotal de H en la fórmulaácido �

E Peso molecular de la baseTotal de OH en la fórmulabase �

E = Peso molecular de la salTotal de cargas del catiónsal

El equi-valente-gramo es la

equivalencia en gramos del

peso molecular de un compuesto según sea el tipo de compuesto que se trate.

79

Bloque IIIQuímica IIEjemplo 4:

Determina el peso equivalente para las muestras de:

a. H2SO4

b. Al(OH)3

c. Na2SO4

Solución:

a. El ácido sulfúrico tiene un peso molecular de 98 g, como posee dos átomos de hidrógeno en la fórmula, su peso equivalente será:

E 98 g2 eq. g

49 g/eq.gH SO2 4� �

b. El hidróxido de aluminio tiene un peso molecular de 78 g y presenta 3 gru-pos de OH- en la fórmula, su peso equivalente será:

E = 78 g3 eq.g

26 g/eq.gAl(OH)3�

c. El sulfato de sodio es una sal en cuya fórmula tiene 2 átomos de sodio y un peso molecular de 142 g, por lo que se obtiene:

E 142 g2 eq.g

32.66 g/eq.gNa SO2 4� �

Ejemplo 5:

¿Qué normalidad tendrá una solución si 600 mL de la misma contiene 60 g de ácido fosfórico (H3PO4)?

Datos:

V = 600 mL = 0.6 lt

Masa = 60 g

��~��Y��

N = ¿?

Fórmula:

N= gE Vi

Sustitución:

N=60 g

0.6 L 32.66 g/eq.g 3.06 eq.g/L

i=

8080

��

Ejemplo 6:

¿Cuántos litros de una solución 0.5 N se pueden preparar a partir de 80 g de ácido nítrico (HNO3)?

Datos:

<�~��Y�T

Masa = 80 g

V = ?

Fórmula:

N=g

E Vi

Despeje

V= gE Ni

Sustitución:

V= 80g0.5 eq.g/L 63 g/eq.g

2.539 Li

=

Partes por millón (ppm). La concentración de soluciones muy diluidas conviene expresarla en partes por millón (ppm). La concentración en ppm se calcula mediante la siguiente expresión:

ppm del soluto= masa del solutomasa de la solución

10� 6

Las unidades de masa en el numerador y denominador deben coincidir. }�� conveniente considerar las siguientes fórmulas.

ppm del soluto= masa del soluto (mg)masa de la solución (kg))

ppm del soluto=masa del soluto (mg)

masa de la solución (L)

Ejemplo 7:

En 0.525 kg de pescado se encontraron 2.5 mg de mercurio Hg. ¿Cuántas ppm de mercurio contiene el pescado?

Datos:

Masa de soluto = 2.5 mg

Masa de solución = 0.525 kg

ppm = ?

Fórmula:

ppm del soluto= masa del soluto (mg)masa de la solución (kg))

81

Bloque IIIQuímica IISustitución:

ppm de Hg = 2.5 mg0.525 kg

ppm de Hg� 4 76.

SíntesisI. Relaciona ambas columnas escribiendo dentro de los paréntesis las letras que

corresponden a la respuesta correcta.

��Y�

��Y�

�+��Y��

�$��Y��

Unidades de molaridad ( )

Unidades de peso molecular ( )

Unidades de peso equivalente ( )

Unidades de normalidad ( )

II. Resuelve los siguientes problemas:

1. *� �� Y��+ ��< 2SO4) hasta sequedad, se producen 20 gramos de sal. ¿Cuál es el porcentaje de sal en la solución?

2. ¿Cuántos gramos de NaOH se necesitan para preparar 200 g de una solución al 10% de NaOH?

8282

��

3. ¿Cuál es el porcentaje en peso de una solución de KOH que se obtiene al di-solver 250 gramos del hidróxido en 600 g de agua?

4. ¿Cuántos gramos de Ca(OH) se necesitan para preparar 300 g de una solución al 10%?

5. ¿Qué molaridad tiene una solución de ácido nítrico (HNO3), si 400 mL de la solución contienen 150 gramos del ácido?

83

Bloque IIIQuímica II6. ¿Cuántos gramos de hidróxido de bario Ba(OH)2 se necesitan para preparar

650 mL de una solución 0.2 M?

7. ¿Cuántos gramos de nitrato de sodio (NaNO3) son necesarios para preparar 300 mL de una solución 0.25 N?

8. ¿Cuántos gramos de soluto se necesitan para preparar un litro de una solución 1 N de NaOH?

8484

��

9. Calcular la normalidad de una solución que tiene una concentración de 8 gra-mos de HNO3 por litro de solución.

Sección D. Unidades de concentración de los sistemas dispersos:

Porcentual

Molar

Normalidad

Ácidos y basesSaberes:

�� @�� iones hidrógenos presentes.

�� #�� acidez o de basicidad de la solución.

�� Determino las características de los ácidos (iones hidronios) y bases (iones hidróxido) fuertes y débiles, en su vida diaria.

�� Calculo el pH de las soluciones acuosas.

85


ContextualizaciónEn nuestra vida cotidiana utilizamos nuestros sentidos para percibir lo que acontece a nuestro alrededor; por ejemplo, admiramos la belleza de un paisaje (la vista), escu-chamos el cántico melodioso de los pájaros (el oído), el cosquilleo en la piel cuando hace frío o calor (el tacto), el perfume de las rosas en una mañana de primavera (el olfato) y el sabor al degustar un exquisito platillo (el gusto). Respecto a este último, ¿quién no ha encontrado un sabor agradable o un sabor ácido?


Los ácidos y basesEl término ácido proviene del latín acidus (agrio) y se relaciona con acetum (vinagre). El hombre de la antigüedad lo relacionó con la fermentación o descomposición de la uva y de algunos productos que contenían azúcares. El componente agrio del vinagre es el ácido acético CH3-COOH.

Citado por Hein-Arena (1997) podemos determinar algunas de las características principales de los ácidos, las cuales son:

�� Sabor agrio.

�� Cambio de color de tornasol (colorante vegetal) de azul a rojo.

�� Reacciona con metales como el zinc y el magnesio para producir hidrógeno gaseoso; hidróxidos básicos para producir agua y un compuesto iónico (sal); carbonatos para producir dióxido de carbono.

Cuando los ácidos entran en contacto con el agua, los iones se separan. Por ejemplo, el cloruro de hidrógeno se disocia en iones de hidrógeno y cloro �J*�� J+ + Cl�). Es decir, cuando una sustancia ácida entra en contacto con el agua, le cederá a ésta un protón, el agua se volverá entonces ácida; el número de protones que el agua recibirá determina el pH. Al contrario, cuando una base entra en contac-to con el agua, ésta captará protones, lo que bajará el pH del agua.

Las sustancias capaces de liberar iones hidróxido (OH) en solu-ción acuosa son consideradas como bases y las podemos en-contrar en los hidróxidos de los metales alcalinos y alcalinoté-rreos, que presentan las siguientes propiedades:

�� Sabor amargo.

�� Tacto resbaloso o jabonoso.

�� La capacidad de cambiar el tornasol de rojo a azul.

�� La capacidad de reaccionar con ácidos.

Con los contenidos anteriores podemos decir que los ácidos son aquellos que contienen hidrógeno, el cual tiene la capacidad de separarse formando iones de hidrógeno, por otra parte las bases se separan para formar iones hidróxido en so-lución acuosa.

Figura 3.21 El limón contiene ácidoacético.

¿Sabías que el pH de los refrescos

de cola es de 2? Igual de

ácido que los jugos gástricos.

Figura 3.22 Los detergentes son bases.

8686

��

Todas estas características nos sirven para lograr un equilibrio en las reac-ciones que se presentan en la naturaleza; por ejemplo, la respiración es necesaria para que pueda realizarse la fotosíntesis, y así haya vida, la cual se logra a partir de una sustancia que abunda en la naturaleza: el agua.

Ácido o alcalino, el pHLa palabra pH es la abreviatura de pondus hydrogenium�� el peso del hidrógeno. El pH es un indicador del número de iones de hidrógeno. Tomó forma cuando se descubrió que el agua estaba compuesta por protones (H+) e iones hidroxilo (OH-). Este término fue acuñado por el químico danés Søren-�� iones hidrógeno.

El pH es una medida de la acidez o basicidad de una solución. Es la con-centración de iones hidronio [H3O

+] presentes en determinadas sustancias.

Ácida y básica son los dos extremos que describen las sustancias químicas, tal y como caliente y frío son los dos extremos que describen la temperatura. La mez-cla de ácidos y bases cancela sus respectivos efectos extremos, de la misma forma que al mezclar agua caliente con agua fría se equilibra la temperatura del agua. Una sustancia que no es ácida ni básica es neutra. Uno de los ejemplos que tenemos de uso más común es el agua que tiene pH de 7, es decir, es neutra.

SíntesisContesta en las líneas la respuesta correcta de las siguientes preguntas.

1. Describe con tus propias palabras qué es el pH.

2. ¿Qué pH tienen las sustancias que son utilizadas como limpiadores?

3. ¿Cómo le afecta al pH del agua destilada agregarle una cantidad pequeña de otras sustancias?

¿Sabías que es inútil medir el

pH del agua de ósmosis

inversa o del agua desmineralizada? Ni el agua desmineralizada ni el agua de ósmosis inversa contienen iones tampón. Esto �� J�puede ser tan bajo como 4, pero también tan alto como 12. Ambos tipos de agua no son fácilmente utilizables en su forma natural. ¡Siempre son mezclados antes de su aplicación!

Sabías que... Las sustancias

que presentan un pH muy

ácido o muy básico se denominan como “reactivas”, tanto así que pueden generar quemaduras graves en la piel del ser humano.

87

Bloque IIIQuímica II4. ¿Crees que sea fácil variar el pH del agua natural?

5. ¿Cómo se relaciona el pH con el efecto contaminación?

RealimentaciónPráctica No. 1

Soluciones, suspensiones y coloides

Resultado de aprendizaje

¥��

Elementos de enseñanza

Materiales Cantidades

Tubos de ensayo (16 x 150 ) 3

Gradilla 1

Sustancias

Sulfato de cobre (CuSO4) 1 g

Leche (o grenetina) 3 g

Carbonato de calcio (CaCO3) 3 g

Agua destilada 50 mL

Antecedentes

Los coloides son mezclas heterogéneas en las que se distinguen dos fases: las partí-culas dispersas y un medio dispersante.

En una solución, las partículas están dispersas de una manera homogénea y no sedimentan con el reposo debido que pueden estar parcialmente unidas a las moléculas del disolvente.

En una suspensión, las partículas no están unidas a las moléculas del disol-vente y, por lo tanto, se sedimentan durante el reposo.

En los coloides, las partículas se encuentran dispersas sin que estén unidas en forma apreciable a las moléculas del disolvente y no sedimentan al dejarlas en reposo.

8888

��

Técnica

1. Marca tres tubos de ensayo y agrega a cada uno de ellos 10 mL de agua destilada.

2. Al tubo # 1 agrega 0.5 g de sulfato de cobre y agita hasta disolver la sal.

3. Al tubo # 2 agrega 1 mL de leche ( o 3 gramos de grenetina ) y agita.

4. Al tubo # 3 agrega 1 g de carbonato de calcio y agita. Fig (3.23).

carbonato de calcio

leche ogrenetina

sulfato de cobre

123

Fig 3.23

5. En la gradilla, deja reposar los tres tubos y observa.

Anota tus observaciones:

Conclusiones:

89

Bloque IIIQuímica IIPráctica No. 2

Mezclas y compuestos

Resultado de aprendizaje

Que el alumno observe las diferencias entre mezcla y compuesto.


Material Cantidades

Cápsula de porcelana 1

Imán 1

Tubos de ensayo 16 � 150 4

Vaso de precipitado 2

Pinzas para tubo 1

Mechero de Bunsen 1

Tela de asbesto 1

Tripié 1

Papel 1

Sustancias

Limadura de hierro (Fe) 5 g

Azufre (S) 5 g

Ácido clorhídrico diluido (HCl) 10 mL.

Agua destilada 10 mL.

Antecedentes

Los elementos son las sustancias más simples y por ningún procedimiento pueden descomponerse en otras.

Los compuestos son sustancias formadas por la unión química de dos o más elementos, que al unirse cambian sus propiedades físicas y químicas.

Las mezclas consisten en la unión física de dos o más sustancias entre las cuales no se efectúa ninguna reacción química, por lo que sus componentes con-servan sus propiedades físicas y químicas. Las mezclas pueden separarse aplicando ��+�� ;��

Técnica

1. En una cápsula de porcelana combina 5 g de limadura de hierro y 5 g de azu-fre. Observa el aspecto.


9090

��

2. Divide esta mezcla en dos porciones iguales, una porción déjala en la cápsula �� "�� #�� últimas, una colócala en una hoja de papel, y las otras restantes en dos tubos de ensayo numerados.

1 2

Fig 3.24

3. A la porción que está en el papel, acércale por debajo de la hoja un imán y ��" ��

Fig 3.25


4. Al tubo # 1 agrégale aproximadamente 3 mL de agua destilada. Al tubo # 2 ��;� �� T��$��

91


HCl

Fig 3.26


Tubo # 1 :

Tubo # 2 :

5. La porción que se quedó en la cápsula, caliéntala hasta que observes algún cambio. Deja enfriar la sustancia. Posteriormente tritura el compuesto obteni-do y divídelo en tres porciones, una colócala en una hoja de papel y las otras �� ¦��

6. A la porción que está en el papel, acércale por debajo de la hoja un imán y ��" ��¦��


7. Al tubo # 3 agrégale aproximadamente 3 mL de agua destilada. Al tubo # 4 agrégale aproximadamente 3 mL de ácido clorhídrico diluido y calienta sua-��¦��

9292

��


Tubo # 3 :

Tubo # 4 :

Conclusiones:

8. Elabora tus observaciones.

9. Elabora una tabla comparativa de las características de las mezclas y de los compuestos.

Características de las mezclas Características de los compuestos

10. * �� trata de una mezcla, un compuesto o un elemento.

93


1. Sangre

2. Agua de mar

3. Sal de mesa

4. Refresco embotellado

5. Oxígeno

6. Granito

7. Cal

8. Agua

9. Aire

10. Alambre de cobre

11. Pasta de dientes

12. Limpia hornos

13. Alcohol

14. Vinagre

15. Cemento

Evaluación de la competenciaI. Subraya la respuesta correcta de las siguientes preguntas:

1. ¿Cuál de las características que se presentan no corresponden a un compuesto?

a. {��

b. Tienen un sistema heterogéneo.

c. Se separan mediante métodos químicos.

d. Están formados por dos o más elementos.

2. ��$ �� ;��cesos químicos puede ser utilizada para beber. ¿Qué método crees que sea el correcto para eliminar el NaCl del agua?

a. Destilación

b. Centrifugación

c. Evaporación

d. Decantación

9494

��

3. La solubilidad es un proceso que se caracteriza principalmente por:

a. Integrarse por dos elementos.

b. Presentar diferentes estados de agregación.

c. Orientación de las moléculas que forman parte de la solución.

d. Características del solvente.

4. Corresponde a un ejemplo de suspensión:

a. Crema de afeitar

b. Sangre

c. Gelatina

d. Leche

5. Es una propiedad de los ácidos:

a. Sabor amargo.

b. Cambia el papel tornasol de rojo a azul.

c. Cambia el papel tornasol de azul a rojo.

d. Tacto resbaloso o jabonoso.

6. Lupita es una alumna de 5° semestre de la especialidad de químico-biológico, últimamente ha presentado dolor de cabeza; el médico le recomendó tomar una tableta de aspirina de 500 mg cada 6 horas. Lupita quiere determinar la cantidad de ingrediente activo que contiene la tableta, si el empaque indica que se encuentra al 15%.

a. 50 mg

b. 75 mg

c. 72 mg

d. 55 mg

7. El valor de pH indica que una sustancia es ácida cuando presenta valores:

a. < 7

b. > 7

c. 7

d. 0 – 14

8. Proceso de separación de mezclas usado en las industrias cerveceras para obtener la pureza de las bebidas:

a. Decantación

b. Sublimación

c. Destilación

d. Filtración

95


Rúbrica de evaluación

Saberes


RecursosPre-formal Inicial -

receptivoResolutivo

(Básico) Autónomo Estratégico

Reconozco la aplicación de las propiedades y características de las mezclas y sustancias puras.

No tengo conocimiento.

Tengo ideas generales del bloque.

Comprendo la impor-tancia de conocer las caracterís-ticas y pro-piedades de los sistemas dispersos.

Determino las carac-terísticas y propiedades generales de los sistemas dispersos.

Reconozco con facilidad las propieda-des y carac-terísticas de los sistemas dispersos en mi vida cotidiana, y �� según su complejidad.

Conceptualizo: ele-mento, compuesto, mezclas homo-géneas y mezclas heterogéneas.

Enuncio las carac-terísticas distintivas de elementos, com-puestos y mezclas.

#��"� ��homogéneas y heterogéneas.

@�� sustancias puras y mezclas de dos o más sustancias que forman la materia.

No tengo interés por realizar las actividades.

Analizo la información pero no realizo las actividades.

Comprendo la infor-mación y realizo una de las actividades sugeridas.

Comprendo la informa-ción y todas las activida-des sugeri-das.

Conozco las caracterís-ticas y pro-piedades de las mezclas y sustancias puras.

9696

��

Saberes



receptivoResolutivo


Describo los méto-dos de separación de mezclas.


Diseño la práctica satisfacto-riamente, pero no realizo las actividades sugeridas.

Diseño la práctica y la aplico satisfacto-riamente y realizo sólo una de las actividades sugeridas.

Diseño la práctica y la aplico satis-factoriamen-te y realizo todas las actividades sugeridas.

Explico la importan-cia de los métodos de separación de mezclas y aplico con éxito la práctica diseñada.

* �� terísticas de los sistemas dispersos que están presentes en mi entorno.

Describo el concep-to de disolución, coloide y suspen-sión con base en el tamaño de partícula de la fase dispersa y dispersora.

Reconozco las diferencias entre disolución, coloide y suspensión.

Reconozco la disolución, coloide y suspensión que diferencian las fases dispersa y disper-sora con base en el tamaño de sus partículas.

Integro las carac-terísticas y fun-cionamiento de la participación de los sistemas dispersos en su contexto.

�� dispersiones y su importancia para los seres vivos.

No tengo interés por realizar las actividades.


Comprendo la infor-mación y realizo dos de las actividades sugeridas.

Comprendo la informa-ción y reali-zo todas las actividades sugeridas.

Conozco con facilidad las caracterís-ticas y pro-piedades de los sistemas dispersos, �� y asumo la importancia que éstos tienen en mi vida cotidia-na.

97


Saberes



receptivoResolutivo


#�� ción porcentual, molar, normal y partes por millón de una disolución acuosa.

* �� nes de acuerdo a la concentración de soluto en solucio-nes: diluidas, con-centradas, saturadas y sobresaturadas.

Determino la concentración de soluciones relacio-nando el soluto con el disolvente: %, M, N, ppm.

Participo en accio-nes que promuevan el cuidado de su salud y del medio ambiente, aplicando sus conocimientos de concentración de soluciones.


No com-prendo los ejercicios que se plan-tean.

Realizo las operaciones básicas para algunos de los ejercicios propuestos de acuerdo al análisis de la teoría y ejemplos presenta-dos.

Realizo las operaciones básicas para todos los ejercicios propuestos de acuerdo al análisis de la teoría y ejemplos presentados.

Determino las concen-traciones físicas y químicas mediante la resolución de ejercicios y actividades propuestas.

@�� ciones ácidas y bási-cas considerando la concentración de iones hidrógenos presentes.

Determino las características de los ácidos (iones hidronios) y bases (iones hidróxido) fuertes y débiles, en mi vida diaria.


No com-prendo la diferencia entre un ácido y una base.

Comprendo el concepto de pH pero ��todas las caracterís-ticas de los ácidos y bases.

Comprendo el concepto de pH e ��todas las caracterís-ticas de los ácidos y bases.

Determino las caracte-rísticas de los ácidos y bases, analizando el pH para � �� sustancias en mi vida cotidiana.




�� #�� +�� $�� ponderlas.

�� Utiliza las tecnologías de la información y la comunicación para obtener, registrar y sistematizar la información más relevante para responder a �� Y�� " ��consultando fuentes relevantes.

�� Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones, aportando puntos de vista con apertura, considerando los de otras personas de manera ��%��



�� Colaborando en distintos equipos de trabajo, diseña modelos o proto-tipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar prin-�� los conocimientos y las habilidades con que cuenta.

�� Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones entre las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos ��




�� !��"��# �� Desempeños del estudiante al concluir el bloque

�� Explica las propiedades y características de los compuestos del carbono.

�� Reconoce los principales grupos funcionales orgánicos.

�� Propone alternativas para el manejo de productos derivados del petró-leo y la conservación del medio ambiente.


�� *��

�� Tipos de cadena e isomería.

�� Características, propiedades físicas y nomenclatura general de los com-puestos orgánicos:

» Hidrocarburos (alcanos, alquenos, alquinos, aromáticos).

» Alcoholes

» Aldehídos

» Cetonas

» Éteres

» Ácidos carboxílicos

» Ésteres

» Aminas

» Amidas

�� Importancia ecológica y económica de los compuestos del carbono.

100100

�� !��"��# ��

ProyectoW��"�� %��

Dinamización y motivación }�� conocerás sus propiedades, su geometría molecular e hibridación. Estudiaremos a ��$�� %�� {�� compuestos del carbono y la importancia de éstos en la elaboración de productos de uso cotidiano y en general en nuestro entorno.

1. Escribe con letra clara lo que se te indica:

�� ¿Qué estudia la Química orgánica?

�� ¿Cuál es la diferencia entre un compuesto orgánico y uno inorgánico?

�� Menciona tres características de los compuestos orgánicos.

�� +�� cados como inorgánicos.

�� Menciona cinco ejemplos de sustancias orgánicas que emplees comúnmente.

101

Bloque IVQuímica II�� ¿Qué entiendes por función química?

�� Menciona al menos tres funciones químicas que conozcas.

�� #�� \�

�� #�� \

��!� ��electrónica y geometría molecular del carbonoSaberes:

�� @�� nica.

�� W�%�� derivados.

�� Muestro la importancia del uso racional de los hidrocarburos.

�� Me intereso en la solución de problemas ocasionados por la contamina-ción por hidrocarburos.

102102

�� !��"��# ��

Co��El petróleo es la materia prima de muchos productos y subproductos. Investiga cuáles son estos productos y subproductos y realiza una lista de los que utilizas en tu vida.


*�� carbono e hibridación#�� siguiente distribución:

�� 2 electrones en el orbital 1s


�� 2 electrones en el orbital 2p

*�� nica del átomo de carbono en estado elemental.

'�� último orbital (2p) y por lo tanto, sólo podría formar dos enlaces con otros átomos, esto quiere decir que tendría valencia de dos.

Sin embargo, la tetravalencia que presenta el átomo de carbono en los �� cando la distribución de sus electrones, quedando de la siguiente manera:


�� 1 electrón en el orbital 2s

�� 3 electrones en el orbital 2p

*��

La hibridación del carbono consiste en conjugar los electrones del orbi-tal 2s con los del orbital 2p, formando nuevos orbitales híbridos denominados sp3. Estos orbitales tienen una parte del carácter s y tres partes del carácter p.

Sabías que... los diamantes,

lápices y el te-jido vivo tienen

algo en común.

6C = 1s 2s 2px 2py 2pz

Configuraciónestado basal

6C = 1s 2s 2px 2py 2pz

Configuraciónestado excitado

El estado excitado del átomo

de carbono se debe a que

uno de los electrones del orbital 2s es pro-movido para alcanzar el orbital 2p vacío.

103

Bloque IVQuímica IIEl átomo de carbono presenta tres tipos de hibridación:

a. Hibridación sp3 o tetraédrica. Es característica de los compuestos orgánicos saturados, es decir, que sólo presentan enlaces covalentes simples en sus moléculas. Ejemplo: la molécula del metano que está formado por enlace tipo sigma.

109º28´

Tetraédricab. Hibridación sp2 o trigonal. Es característica de los compuestos en los que

el átomo de carbono está unido mediante un doble enlace a otros átomos. Ejemplo: molécula del eteno que está formado por el enlace sigma (fuerte) y un enlace pi (más débil).

120º

Trigonal

c. Hibridación sp o lineal. Es característica de los compuestos orgánicos que presentan triples enlaces en sus moléculas. Ejemplo: molécula del etino que está formado por un enlace sigma y dos enlaces pi.

Lineal

180º

Orbital S

Orbital P

OrbitalhibridadoSP

104104

�� !��"��# ��

Actividad de aprendizaje 11. Representa los orbitales híbridos de cada uno de los enlaces para los siguientes

compuestos:

a. CH CH3 3– b. CH =CH– CH2 3 c. CH C–CH≡3

2. Investiga otros ejemplos de compuestos que presenten los diferentes tipos de hibridación.

Geometría molecularLa forma o geometría de una sustancia orgánica se determina mediante el número de grupos que se encuentran unidos al átomo de carbono. Para el átomo de carbono existen tres arreglos básicos en los enlaces, según el número de grupos a los cuales se encuentre unido:

�� Carbono unido a cuatro átomos: La más sencilla de todas las moléculas orgánicas es el metano. El acomodo de los cinco átomos en el espacio es un tetraedro (pirámide con base triangular) en el que cada átomo de $�� ;�� ca en el centro. Cuatro enlaces covalentes conectan los átomos de carbono e hidrógeno y los ángulos de enlace son todos de 109.5º. Este acomodo se conoce como tetraédrico.

�� Carbono unido a tres átomos: La molécula de etileno tiene un doble enlace entre los dos átomos de carbono, y cada átomo de carbono for-ma tres enlaces covalentes con tres átomos. El acomodo de los átomos es �� de hidrógeno se encuentran en el mismo plano; y todos los ángulos de enlace son de 120º. Esta representación se debe porque los tres grupos de electrones de enlace que rodean a cada átomo de carbono están orien-tados en direcciones lo más separadas entre sí para reducir las repulsiones de los grupos de electrones. Los átomos de carbono en esta categoría siem-pre forman un doble enlace y dos enlaces sencillos y tienen un acomodo plano (120º).

�� Carbono unido a dos átomos: Dos moléculas diferentes tienen átomos de carbono que forman dos enlaces covalentes con dos átomos, aceti-leno y dióxido de carbono. El acetileno tiene un triple enlace entre los dos átomos de carbono y cada carbono forma dos enlaces covalentes. El acomodo en el acetileno es lineal y todos los ángulos de enlace son de 180º.

Síntesis1. Formen equipos de cuatro o cinco integrantes.

2. Representen los tipos de geometría molecular del carbono en tercera dimen-sión. Usen bolitas de unicel, globos, etcétera.

3. En plenaria expliquen los tipos de geometría representados.

4. De manera individual, proporciona cinco ejemplos de cada tipo de geometría molecular.

105

Bloque IVQuímica II

Sección B. Tipos de cadena e isomeríaSaberes:

�� * �� "��+�� diferentes fórmulas estructurales.

�� Distingo y reconozco los compuestos del carbono y los enlaces que cons-tituyen su geometría molecular.


Tipos de cadena En la Química orgánica han establecido un lenguaje para poder describir y repre-sentar las fórmulas de los distintos compuestos que existen en el universo. Lo cual tiene un propósito para tiempo y espacio. A continuación explicamos algunos tipos de fórmulas:

Fórmula condensada. Sólo expresa los distintos átomos que forman el compuesto, así como su número total, por ejemplo:

CH3 — CH2 — CH3

FórmulaSemidesarrollada

CH3 — CH2 — OHFórmula

Semidesarrollada

C3H8

FórmulaCondensada

C2H6OFórmula

Condensada

Fórmula semidesarrollada. En ésta indica, además del número total de átomos, las funciones químicas presentes en la molécula, por ejemplo:

CH4

Metano

CH3 — CH3

Etano

CH3 — CH2 — CH3

Propano

Fórmula desarrollada. En ella se observan las posiciones relativas y las valencias correctas de todos los átomos del compuesto, por ejemplo:

H

C

H

H H

MetanoH

C

H

H C C H

H

H

H

H

Propano

H

C

H

H C H

H

H

Etano

106106

�� !��"��# ��

Actividad de aprendizaje 2En forma individual, completa la siguiente tabla, escribiendo en los espacios vacíos la fórmula de los compuestos orgánicos, según corresponda. Compara tus resultados con los de tus compañeros.

H

C

H

H C C C H

H

H

H

H

H

H

H

C

H

H C C O H

H

H

H

H

H

C

H

H C C C C H

H

H

H

H

H

H

H

H

FórmulaDesarrollada

FórmulaSemidesarrollada

Fórmula Condensada

C5H12

CH2 = CH — CH3

CH3 — CH — CH3

CH3

CH3 — CH — CH2 — CH — CH3

CH3

CH3

IsomeríaEn el universo existen compuestos orgánicos que tienen la misma fórmula molecular, pero diferente fórmula estructural, a esto se le llama isomería. Según las diferentes �� +�� K�� \

107

Bloque IVQuímica IIIsomería de estructura o de cadena. Se agrupan compuestos que contie-

nen el mismo número y tipo de átomos, pero el orden de la distribución es diferente, por ejemplo:

CH3 — CH2 — CH2 — CH3 CH3 — CH — CH3

CH3

Isomería de posición. Es el resultado del grupo funcional o sustituyente que presenta la estructura, que va variando de lugar dentro de la cadena del com-puesto.

Este tipo de isomería también lo presentan las cadenas que contengan doble, triple enlace, una arborescencia. Por ejemplo:

CH2 = CH – CH2 – CH3

Buteno

CH3 – CH = CH – CH3

2-buteno

Isomería de función. La fórmula molecular es la misma, pero diferente estructura corresponde a distinta función química, por ejemplo:

CH3 — O — CH3 CH3 — CH2 — OH

Éter Metílico Alcohol Etílico

Geometría o isomería Cis-trans. Esta isomería es propia de los compuestos que tienen doble enlace, de modo que los carbonos donde éste se encuentra, están unidos a otros grupos diferentes, por ejemplo:

CH3

CH = CH

CH3 Trans 2 - buteno

CH = CH

Cis 2-buteno

CH 3

CH 3

Óptica. Es aquella que se ve como la mano derecha e izquierda, o como la imagen en el espejo.

108108

�� !��"��# ��

SíntesisEn forma individual, realiza los siguientes ejercicios y después compara con tus com-pañeros la respuesta.

1. De los siguientes ejemplos, relaciona los compuestos que son isómeros de cadena entre sí y enciérralos en un círculo.

a. CH3 -CH2 -CH3

b. CH3 - CH2

CH2 –CH3

c. CH3 – CH2

CH2–CH3

d. CH3

CH2

CH3

e. CH3 CH3 CH2 CH2

f. CH3

CH3

CH CH3

2. Escribe la estructura de todos los isómeros de posición 2-cloro-octano con su nombre correspondiente.

Sección C. Características, propiedades físicas y nomenclatura general de los compuestos orgánicos:

Hidrocarburos (alcanos, alquenos, alquinos, aromáticos)Saberes:

�� Describo las propiedades físicas, la nomenclatura y el uso de los compues-tos del carbono.

�� Integro las características que distinguen a los compuestos orgánicos por el grupo funcional y uso de alcoholes, éteres, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, ésteres, amidas, etcétera, diferencio los alcanos, alquenos y alquinos, así como su presencia en la naturaleza y en la vida cotidiana

�� W�%�� productos empleados en la industria y la vida diaria, como el funciona-miento de los seres vivos.

109



HidrocarburosSon compuestos que se extraen del petróleo; están formados exclusivamente por � ��$�� '�� \�$�� buros saturados o hidrocarburos no saturados.

Entre los hidrocarburos de cadena abierta podemos encontrar a los alca-nos, alquenos y alquinos.

AlcanosL�� $�� '��+�� general es CnH2n+2.

Presentan enlaces sencillos (hibridación sp3) a lo largo de la cadena. La nomenclatura de los alcanos se presentan según la IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada). Los primeros cuatro alcanos reciben un nombre especial, �� K��átomos de carbono que constituye la cadena y la terminación -ano.

Ejemplo:

CH4 metano CH3-( CH2)9 –CH3 undecano

CH3-CH3 etano CH3-( CH2)13 –CH3 pentadecano

CH3-CH2-CH3 propano CH3-( CH2)18 –CH3 eicosano

CH3-CH2-CH2-CH3 butano CH3-( CH2)28 –CH3 triacosano

CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 pentano CH3-( CH2)38 –CH3 tetracontano

CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 hexano CH3-( CH2)98 –CH3 centariano

Propiedades físicas

El metano, el etano, el propano y el butano son gaseosos a la presión atmosférica normal. A partir del pentano hasta el hexadecano son líquidos; los com-puestos con más de 16 átomos de carbonos son sólidos; sus puntos de fusión y ebullición aumentan con el peso molecular; su densidad es siempre inferior a la unidad, son insolubles en agua, pero solubles en numerosos disolventes orgánicos; son miscibles entre sí en todas proporciones.

Actividad de aprendizaje 31. Formen equipos de cinco integrantes.

2. Realicen un tríptico informativo sobre la utilización de los alcanos en la vida cotidiana.

3. En tu libreta, escribe los primeros 15 alcanos con su fórmula condensada, semide-sarrollada y desarrollada con los nombres correspondientes de cada uno de ellos.

110110

�� !��"��# ��

Ciclos alcanosSon hidrocarburos saturados de cadena cerrada; son isómeros de los alquenos, pero no poseen dobles enlaces; también se conocen como naftaleno. Pierden hidrógeno para cerrar correctamente el ciclo y su fórmula general es Cn H2n.

{ � �� pondiente al número de átomos de carbono que constituye el anillo.

ciclo propano ciclo hexano ciclo butano

Propiedades

Las temperaturas de ebullición y la densidad de los ciclo alcanos son un �� K��átomos de carbono.

Radicales

El radical es un átomo o grupo de átomos que tiene uno o más electrones �� -il a la raíz que indica el número de carbonos del grupo sustituyentes, por ejemplo:

111

Bloque IVQuímica IIDe acuerdo con la tabla a partir de n-butano se obtienen dos radicales,

según quede libre la valencia en algunos de los carbonos primarios, secundarios o terciarios.

Alcanos y ciclo alcanos arborescentesCon el propósito de asignar el nombre a un alcano arborescente, se utilizarán las reglas principales, emitidas por la IUPAC.

1. Seleccionar la cadena más larga posible de átomos de carbono y numerarla, ��" �� '��los números más pequeños. Si dos radicales diferentes tienen la misma posición, se preferirá el que corresponda a la prioridad alfabética. Si existen dos cadenas de igual longitud, se toma como principal aquella que contenga un número mayor de cadenas laterales.

2. Nombra las arborescencias por orden alfabético, sin tomar en cuenta los pre-�� K�� encuentra unido.

3. Si en una molécula se encuentra más de una vez el mismo radical alquilo, se �� \�� ;�� sustituyente.

1CH3 –

2CH – 3CH2 –

4CH – 5CH2

CH2 – CH3

CH3 6CH3

2 - metil - 4 - etil

112112

�� !��"��# ��

4. Nombra el hidrocarburo de la cadena principal con una sola palabra, sepa-rando los nombres de los números con guiones y los números con comas. El ��K�� +�� con éste una sola palabra.

4 - etil - 2 - metil - hexano

Actividad de aprendizaje 41. Escribe la fórmula semidesarrollada de los siguientes compuestos:

�� 3-metilpentano

�� 1,1,2,2-tetrametilbutano

�� 3-etil-2,2-dimetilheptano

�� 2,5 dimetilhexano

�� 3,7-dietil-3,5-dimetil-decano

2. Escribe el nombre de los siguientes compuestos de acuerdo con la IUPAC.

CH2 – CH2 – CH3

CH – CH2 – CH2 – CH – CH3

CH3 CH3

CH3 – CH – CH3

CH3– CH2 – CH – CH – CH2 – CH3

CH2 – CH2 – CH2 – CH3

CH3 – CH2 – CH2 CH2 – CH3

CH2– CH2 – CH – CH – CH3

CH3

CH3 CH3

CH3 – CH – CH – CH – CH3

CH2– CH2– CH3

Fórmulasemidesarrollada Nombre del alcano

CH3 – CH2– CH – CH2– CH3

CH3

113


AlquenosT�� ;�� $�� que contienen un doble enlace entre átomos de carbono adyacentes. Su fórmula ge-neral es CnH2n. En los alquenos, la hibridación de los orbitales atómicos del carbono es del tipo sp2.


Los alquenos de dos, tres y cuatro carbonos son gaseosos a la temperatura y presión ambiente; son líquidos de C5 a C18 y sólidos los términos superiores. Son insolubles en agua, pero solubles en gran número de solventes orgánicos.

Nomenclatura

Las reglas para nombrarlos son las mismas que para nombrar a los alcanos, ��

1. Se selecciona la cadena más larga que contiene la doble ligadura y se numera empezando por el extremo más próximo a ésta.

2. Se indica la posición de la doble ligadura, mediante el número del primero de los átomos en que se apoya.

5 - metil - 3 propil - 1,4 - hexadieno

3. Cuando en un alqueno se presenta una arborescencia y una doble ligadura a la misma distancia de los extremos, tiene preferencia la doble ligadura.

4. La presencia de una doble ligadura se señala con la terminación -eno.

5. Cuando existan dos o más dobles ligaduras en la cadena principal, se nom-bran como dieno, trieno, etcétera.

114114

�� !��"��# ��

Actividad de aprendizaje 51. Escribe el nombre de los siguientes compuestos de acuerdo con la IUPAC.

Fórmula Nombre

CH2 = C – CH = CH2

CH2 – CH3

CH3

CH2 = C – CH2 – CH = C – CH3

CH3 – CH – CH3

CH3 – CH2 – CH2 – CH = C – CH3

CH3 – CH – CH3

CH3 CH3

CH3 – C = C – CH2 – CH2

CH2 – CH3

2. Escribe la fórmula semidesarrollada de los siguientes compuestos:

�� 3,3-dietil-4,5,-dipropil-1-octeno

�� 2,4,6-nonatrieno

�� 5,6-dietil-4,4-dimetil-1,2-octadieno

115

Bloque IVQuímica II�� 3-hexeno

�� 3,3-di metil-1-penteno

AlquinosLos alquinos son hidrocarburos acíclicos no saturados, que contienen un triple en-lace entre sus átomos de carbono adyacentes. Su fórmula general es Cn H2n-2. Se les denominan como derivados del acetileno o etino, que es el primero de estos hidro-carburos. La hibridación de los orbitales atómicos del carbono es del tipo sp.


Son gaseosos hasta C4, líquidos hasta C15 y sólidos en adelante. Su punto de ebullición es más elevado que el de los alquenos correspondientes.

Nomenclatura

1. La presencia de una triple ligadura se señala con la terminación -ino.

2. '��

Los compuestos que tienen varias triples ligaduras se nombran como dino, trinos, etcétera.

��/�� 6��1. Completa correctamente la siguiente tabla, dando el nombre correcto de

acuerdo con la IUPAC de los siguientes alquinos.

Fórmula Nombre

CH3 – CH – C ≡ CH

CH2 – CH3

CH2 – CH2 – CH3

CH3 – CH – C ≡ C – CH3

CH3

CH ≡ C – CH – C ≡ C – CH2

CH3 – CH – CH3

116116

�� !��"��# ��

Fórmula Nombre

CH3

CH3 – C – C ≡ C – CH - CH2 – C ≡ C – CH3

CH3 – CH – CH3 CH2 – CH3

CH3 – C ≡ C – CH – CH3

CH3 – CH – CH3

2. Escribe la fórmula semidesarrollada de los siguientes compuestos:

�� 3,3-dimetil-1,5-hexadiino

�� Acetileno

�� 3,5-dietil-4-propil-1,8-decadiino

�� 4-etil-3,3,5,6-tetrametil-1-octino

Actividad de aprendizaje 7Forma equipos de cinco personas y haz un cuadro comparativo de la utilidad del petróleo y sus derivados en la industria, así como en la vida cotidiana. Discute en tu ��%��

117


Grupos funcionales Existen conjuntos de hidrocarburos saturados que son miembros de una misma fa-milia, ya que presentan un comportamiento análogo, esto es, pertenecen a una mis-ma función química.

Los átomos o grupos atómicos, químicamente reactivos, como el grupo que ayuda a determinar las propiedades de una función química, reciben el nombre de grupo funcional.

FUNCIÓNQUÍMICA

HALOGENURODE

ALQUILOR-X

ALCOHOL-R-OH ALDEHÍDO-R-CHO

CETONA-R-CO-R

ÁCIDOCARBOXÍLICO

R-COOH

ÉTERESR-O-RAMIDAS

R-CO-NH2

ÉSTERESR-COO-R

AMINASR-NH2

AlcoholesLos alcoholes se pueden considerar como derivados de un hidrocarburo por sustitu-ción de un átomo de hidrógeno por el grupo hidroxilo u oxhidrilo (OH).


A temperatura ambiente, los alcoholes de hasta 11 átomos de carbono son líquidos; los de 12 o más carbonos son sólidos, su densidad es menor que la del agua, de alrededor de 0.82. Los primeros términos son miscibles en agua en todas proporciones; los siguientes términos tienen una solubilidad limitada. Los alcoholes sólidos son insolubles en agua. Presentan puntos de fusión y ebullición elevados, en comparación con los hidrocarburos correspondientes.

��

T�� $�� bono al cual está unido el grupo –OH.

Son:

CH3 – CH2 – OH

Alcoholprimario

CH3 – CH – CH3

OH

Alcoholsecundario

OH

CH3 – C – CH3

CH3Alcoholterciario

118118

�� !��"��# ��

Nomenclatura

La IUPAC determina que lleven el grupo OH, con la terminación -ol; se debe añadir el nombre del hidrocarburo, de donde deriva la letra l, con lo cual el nombre de cualquier alcohol siempre llevará la terminación -ol o la palabra alcohol seguida del nombre del grupo alquílico con la terminación -ico.

Cuando hay más de dos oxhidrilos se antepone la terminación -ol, las pa-labras di, tri, tetra, etcétera; además debe añadirse el número del carbono en el que está el oxidrilo.

Ejemplos:

CH3 – CH2 – OH

Etanolalcohol etílico

HO – CH2 – CH2 – OH

Etanodiolno se aplica

2-propanolalcohol isopropílico

1CH3 – 2CH – 3CH3

OH

1,2,3-propanotriolno se aplica

HO – 1CH2 – 2CH – 3CH2 – OH

OH

2-metil-2-propanolalcohol terbutílico

OH1CH3 – 2C –

3CH3

CH3

��/�� 6��Investiga individualmente la otra nomenclatura que también reciben los alcoholes y realiza una tabla con los primeros 10, con los dos nombres que pueden recibir.

En el salón compara con tus compañeros la tabla con los nombres de los alcoholes y complétalos.

Escribe el nombre o la fórmula de los siguientes alcoholes:

Fórmula NomenclaturaIUPAC

Nomenclaturacomún

CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – OH

CH3 – CH2 – CH – OH

CH3

OH – CH – CH2 = CH2

CH2 – CH3

119


Fórmula NomenclaturaIUPAC

Nomenclaturacomún

OH OH

CH3 – CH – CH2 – CH – CH2 – CH – CH3

CH3

OH

CH3 – CH2 – C – CH3

CH3

ÉteresEstos compuestos orgánicos se consideran productos derivados de dos moléculas de alcohol, o bien la sustitución de los hidrógenos del H2O por dos radicales alquilo, los cuales pueden ser iguales (éteres simples) o diferentes (éteres mixtos). Tiene la misma fórmula general de los alcoholes: CnH2n+2 O.


Los dos primeros términos son gaseosos a temperatura ambiente; los demás ��'�� Y��

Son incoloros, más ligeros que el agua y de olor agradable; son poco solubles en agua y excelentes disolventes, pero los más sencillos son muy volátiles ��%� � ��

Nomenclatura

1. De acuerdo con la IUPAC, se nombran los radicales ligados al oxígeno, unidos con la palabra oxi, nombrando primero el radical más simple.

2. Considerarlos como óxido de los radicales unidos al oxígeno, cuando éstos son iguales, por ejemplo:

CH3 – O – CH3

MetoximetanoÉter metílico

MetoxietanoÉter metiletílico

CH3 – O – CH2 – CH3

1-metoxi-2-metilbutano

4CH2 – 3CH2 – 2CH – 1CH2 – O – CH3

CH3

120120

�� !��"��# ��

3. Nombrar los grupos unidos al oxígeno, seguido de la terminación éter, por ejemplo:

CH3-CH2-O- CH2-CH2-CH3 CH3-O-CH2-CH3 CH3-CH2-CH2-O –CH2-CH2-CH3

etilpropiléter metiletiléter dipropiléter

Actividad de aprendizaje 91. A continuación encontrarás dos columnas. A cada una de las cuestiones de la

derecha corresponde alguno de los elementos de la izquierda. Relaciónalos escribiendo en cada paréntesis la letra de la respuesta. Las letras no se repiten.

a. CH3-O-CH3 etoxipropano ( )

b. CH3-O-CH2-CH3 metoxietano ( )

c. CH3-CH2-O-CH2-CH3 metoxipropano ( )

d. C2H5-O-C3H7 dimetiléter ( )

e. CH3 -O-CH2-CH2-CH3 metoxi-isopropano ( )

f. CH3-O -CH-CH3 Dietiléter ( )

2. En forma individual, escribe las fórmulas de los siguientes éteres.

Fórmula semidesarrollada NomenclaturaIUPAC

Nomenclaturacomún

CH3 – CH – O – CH2 – CH3

CH3

CH3 – CH2 – CH2 – CH – O – CH2 – CH3

CH3

CH3 – CH2 – CH – O – CH2 – CH – CH3

CH3 – CH – O – CH – CH3

CH3 CH3

CH3 – CH2 – O – CH2 – CH2 – O – CH2 – CH3

CH3

CH3 – CH – O – C – CH3

CH3 CH3

CH3 CH3

121


Aldehídos y cetonasTanto los aldehídos como las cetonas se caracterizan por la presencia del grupo car-bonilo (-C=O), que en los aldehídos se localiza en un extremo de la cadena y en las cetonas en medio de la cadena; por tanto, los compuestos acíclicos saturados perte-necientes a ambas funciones químicas, corresponden a la fórmula general:

CnH2n + O

Aldehído R– OH y cetona R –CO – R

T�� $�� dación de los alcoholes primarios. Las cetonas son los productos de la oxidación de alcoholes secundarios.


Tanto los aldehídos como las cetonas que tienen hasta cuatro átomos car-bonos son solubles en agua. Los aldehídos y las cetonas tienen puntos de ebullición menores que los de los alcoholes correspondientes; su densidad es inferior al agua.

Nomenclatura de aldehídos

Basta contar el número total de carbonos que contiene la cadena más larga, incluyendo el del carbonilo, y nombrar como si fuera alcano, sustituyendo la termi-nación -ano por -al.

CH3 – CH = OEtanal

Aldehído acético

2-metilpropanal

3CH3 – 2CH – 1CH = O

CH3

propanodial

O = 1HC – 2CH2 – 3CH = O


a. Heptanal ______________________________

b. 2.2-dietil-octanal __________________________

c. 3,3,4-trimetil-undecanal____________________________

d. Pentanal____________________________________

e. 4-metil-heptanal ___________________________

122122

�� !��"��# ��

2. Escribe el nombre o la fórmula de los siguientes aldehídos:

Fórmula Nomenclatura IUPAC

Nomenclatura común

CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH = O

CH3 – CH2 – CH – CH = O I CH3

O = CH – CH – CH = O I

CH2 – CH3

CH2 – CH2 – CH2 – CH = O I CH2 – CH2 – CH3

O = HC – CH2 – CH – CH2 – CH = O I CH3

Nomenclatura cetonas

Se cuenta el número total de carbón, incluyendo el del grupo carbonilo cetónico -CO- y se nombra remplazando la terminación -o por la terminación -ona, característica de la cetona.

En el caso de cetona que tengan cuatro o más átomos de carbono, a dicho nombre se le añade, con el número más bajo posible, la posición donde se encuentra el grupo carbonilo.

CH3 – CO – CH3

PropanonaDimetilcetona

o acetona2-metil-3-pentanonaetil-isopropilcetona

5CH3 – 4CH2 – 3CO – 2CH – 1CH3

CH3

3-metil-2,6-heptanodiona

7CH3 – 6CO – 5CH3 – 4CH – 3CH3 –

2CO – 1CH3

CH3

123


Actividad de aprendizaje 111. Escribe el nombre o la fórmula de las siguientes cetonas:

Fórmula semidesarrollada Nomenclatu-ra IUPAC

Nomenclatura común

CH3 – CH – CH2 – CO – CH2 – CH2 – CH3

I

CH3

CH3 – CH2 – CO – CH – CO – CH3

I

CH2 – CH3

CH3

I

CH3 – CH2 – CO – CH – CH – CH3

I

CH2 – CH2 – CH3

CH3 – CO – CH – CH – CH3

I I

CH3 CH3

3-metil-6-etil-4-heptanona

CH3

I

CH3 – C – CO – CH3

I

CH3

2,6-dimetil-4- octanona

7,8-dietil-5-deca-nona

124124

�� !��"��# ��

Ácidos carboxílicosÁcidos orgánicos

Los ácidos orgánicos se caracterizan por la presencia del grupo carboxilo COOH; en consecuencia, un ácido monocarboxílico alifático saturado corresponderá a la fórmula general: CnH2nO2. Los ácidos son compuestos que se producen por oxi-dación de los aldehídos. Se antepone la palabra ácido.


Los de bajo peso molecular son líquidos y los superiores son sólidos; son solubles en agua los tres primeros términos; la solubilidad disminuye al aumentar el número de carbonos; del ácido con ocho carbonos o más son insolubles en agua; su punto de ebullición es comparable con el de los alcoholes; los primeros términos tienen un olor picante y desagradable.

Nomenclatura

Basta contar el número total de átomos de carbono, incluyendo el del �� / �� terminación -ico, que caracteriza a los ácidos orgánicos.

Ejemplos:

CH3-COOH CH3-CH2-COOH

Ácido etanoico Ácido propanoico

CH3-CH2-CH2-COOH CH3-(CH2)3-COOH

Ácido butanoico Ácido pentanoico

Actividad de aprendizaje 121. A continuación encontrarás dos columnas. A cada una de las cuestiones de la

derecha corresponde alguno de los elementos de la izquierda. Relaciónalos es-cribiendo en cada paréntesis las letras de la respuesta. Las letras no se repiten.

a. Ácido butanoico COOH ( )

b. Ácido propanoico CH3-COOH ( )

c. Ácido metanoico CH3-CH2-CH2-CH2-COOH ( )

d. Ácido etanoico CH3-(CH2)14-COOH ( )

e. Ácido pentanoico CH3-(CH2)8-COOH ( )

f. Ácido hexanoico CH3-CH2-COOH ( )

g. Ácido hexadecanoico CH3-(CH2)4-COOH ( )

h. Ácido decanoico

125


ÉsteresSon compuestos que se consideran derivados de ácidos carboxílicos, un alcohol y se obtiene un éster. Su grupo funcional es -COO-.


Los ésteres son líquidos, con olor a frutas para los primeros términos; numerosos ésteres de la serie armónica se utilizan para elaborar perfumes; son sol-ventes de numerosos compuestos orgánicos.

Nomenclatura

Se cuenta el número de carbono que proviene del ácido, aun el del agru-pamiento característico de los ésteres -COO- y el nombre del ácido con el mismo número de átomos de carbono, se le cambia la terminación -ico por -ato; enseguida �� $�� terminación -ilo.

Ejemplos :

Ácido Alcohol

Etanato de metiloAcetato de metilo

2CH3 - 1CO O - CH3

Ácido Alcohol

Butanoato de etiloButirato de etilo

4CH3 - 3CH2 -

2CH2 - 1CO O - CH2 - CH3


�� Pentanato de metilo_______________________________

�� Butanato de octilo ________________________________

�� Propanato de heptilo _________________________________

�� Hexanato de hexilo __________________________________

�� Etanato de decilo ____________________________________

2. De manera individual, completa la siguiente tabla.

Fórmula semidesarrollada Nomenclatura IUPAC Nomenclatura común

CH3 – CH – CH2 – OOC – CH2 – CH2 – CH3

I CH3

126126

�� !��"��# ��

Fórmula semidesarrollada Nomenclatura IUPAC Nomenclatura común

CH3 – CH2 – CH – COO – CH – CH3 I I CH3 CH3

CH3 – CH2 – CH – COO – CH3 I

CH2 – CH3

CH3 I CH3 – CH2 – CH – COO – CH – CH3

I CH3

2-metilpropanato de secbutilo

hexanato de etilo

metanato de isobutilo

3,4-dimetilpentanato de metilo

127


AminasLas aminas son derivados orgánicos del nitrógeno, se forman mediante sustitución de uno de los hidrógenos del amoniaco por un radical alquilo (aminas primarias), dos hidrógenos por dos radicales alquilo (aminas secundarias) o tres hidrógenos por tres radicales alquilo (aminas terciarias).

CH3 – NH2

Metilamina

CH3 – NH2 – CH3

Dimetilamina

Dimetiletilamina

CH3 – N – CH2 – CH3

CH3


Las primeras tienen olor amoniacal o a pescado; la metilamina y etilamina son gaseosas, el resto son líquidas o sólidas a temperatura ambiente; las más sencillas son solubles en agua.

Nomenclatura

'�� / ��K��indica la posición donde se ubica el grupo amino o bien:

�� Se nombra, indicando por orden de complicación, el o los grupos alqui-lo unidos al nitrógeno, seguido de la palabra amina.

�� Se utiliza el término amina, delante del nombre del hidrocarburo del que se deriva la amina.

Ejemplo:

CH3-NH2 CH3-CH2-NH2

metilamina etilamina

CH3-CH2-CH2-NH2 CH3-CH2-CH2-CH2-NH2

propilamina butilamina

128128

�� !��"��# ��

Actividad de aprendizaje 141. Escribe el nombre o la fórmula de las siguientes aminas:

Fórmula semidesarrollada Nomenclatura IUPAC

CH3 – CH2 – CH2 – NH – CH2 – CH3

CH3 – CH – CH2 – NH – CH2 – CH2 – CH3

I CH3

CH3 – CH2 – CH2 – NH2

CH3 – CH2 – CH2 – N – CH3

I CH3 – CH – CH3

dimetilbutilamina

etilmetilhexamina

dipropilhexanamina

3,4-dimetilbutanodiamina

Amidas Una amida es una clase de compuesto que se puede considerar resultante de la sus-titución de un átomo de hidrógeno del amoniaco por un radical ácido, o producto de la sustitución del hidroxilo del ácido (OH) por un grupo amino (NH2). El grupo amino es constituyente principal de las proteínas.


La mayor parte son sólidos cristalizados, sus puntos de ebullición son más elevados que los de los ácidos correspondientes. Los primeros términos son solubles en agua y conforme aumenta el número de carbono, la solubilidad disminuye.

Ácidocarboxílico

Amida

129


Nomenclatura

Se designan a partir del hidrocarburo del que derivan, añadiendo el término amida.

Ejemplo:

H - CO - NH2

MetanamidaFormamida

ButanamidaButiramida

4CH3 - 3CH2 -

2CH2 - 1CO - NH2

H – CO – NH – CH3

N-metilmetanoamida N,N-dimetilbutanoamida

4CH3 – 3CH2 –

2CH2 – 1CO – N – CH3

N,-metil-N-etiletanoamina

2CH3 – 1CO – N – CH3

CH2 – CH3CH3

Actividad de aprendizaje 151. Escribe las fórmulas semidesarrolladas de las siguientes amidas:

�� Etanamida

130130

�� !��"��# ��

�� Propanamida

�� Butanamida

�� Pentanamida

�� Hexanamida

2. Completa la siguiente tabla en forma individual.

Fórmula semidesarrollada Nomenclatura IUPAC Nomenclatura co-mún

CH3 – CH2 – CH2 – CO – NH – CH2 – CH3

CH3 – CH2 – CH – CO-NH2

I

CH2 – CH3

131


Fórmula semidesarrollada Nomenclatura IUPAC Nomenclatura co-mún

CH3

ICH3 – CH2 – NH – CH2 – CH – CH2 – CH3

I CH2 – CH2 – CH3

Propionamida

CH3 I CH3 – CH2 – CH2 – CH – CO – NH – CH – CH2 – CH3

I CH3

2-metil-N-propilhexanamida

N-butilpentanamida

3,4-dimetilhexanamida

Halogenuros de alquiloCuando en un hidrocarburo se sustituyen uno o varios hidrógenos por cualquiera de los cuatro halógenos: F, Cl, Br, y I, se obtienen sustancias que se llaman halogenuro de alquilo o compuestos halogenados.

La fórmula general para los derivados monohalogenados es: R-X, donde R es un radical alquilo y X representa el halógeno.


��%�� %�� %�� !�� $ �� T��%�� más ligeros que el agua; los bromuros y los yoduros son más pesados que el agua. Todos los derivados halogenados son insolubles en agua.

132132

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Nomenclatura

Según la IUPAC, se les debe nombrar como derivados de hidrocarburos con sustitución de uno o más hidrógenos por halógenos, y se indica por medio de �� K�� " ��$ �� se nombrarán en el siguiente orden del grupo: F, Cl, Br, I.

En estos compuestos también daremos la nomenclatura trivial o común: se nombran sales, con la terminación -uro.

Ejemplo:

CH3 – CH2 – Cl

Cloro-etanoCloruro de etilo

2-cloro-1-bromo-butano

4CH3 – 3CH2 –

2CH2 – 1CH2 – Br

Cl

4-cloro-5-bromo-5-metil-2-hexeno

CH3

6CH3 – 5C –

4CH – 3CH = 2CH – 1CH3

Br Cl

��/�� 6��1. Investiga el uso que tienen algunos cloruros y bromuros en la industria y

dónde lo utilizaría el hombre para su provecho, haciendo un reporte.

2. Escribe la fórmula o el nombre de los siguientes compuestos:

�� 2-cloro-2,3-dimetilbutano

�� 2-bromopropano

�� 2-cloro-3-penteno

�� 2-iodo-3-metilbutano

�� %��

3. Resuelve de manera individual el siguiente ejercicio.

133


Fórmula Nomenclatura IUPAC Nomenclatura común

CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – I

CH3 – CH2 – CH – Cl I CH3

Br – CH – CH = CH2

I

CH2 – CH3

Cl Cl I I CH3 – CH – CH – CH – CH3

I CH2 – CH2 – CH3

Br Cl I I CH3 – CH – CH2 – CH – CH2 – C = CH2

I CH3

Sección D. Importancia ecológica y económica de los compuestos del carbono Saberes:

�� W�%�� sentes en productos empleados en la industria y su vida diaria como en el funcionamiento de los seres vivos.

�� @��;�� contaminación de hidrocarburos.

�� Valoro el uso de la química en los compuestos del carbono.

134134

�� !��"��# ��

ContextualizaciónLee cuidadosamente la situación de nuestro país:

México genera un costo muy alto sobre la producción de energía eléctrica y demanda el uso de otra energía y el cuidado de su medio ambiente; por lo que es necesario el uso de los compuestos de carbono y la Energía siglo XXI.

Problematización1. ¿Cuál es la energía de siglo XXI?

2. ¿Cuáles son los cambios que debe realizar México en su proceso de cambio de energía y mejora de su habitad ecológica?

Desarrollo de saberesEl carbono se encuentra distribuido en la naturaleza en forma de compuesto, cons-tituye el 0.032% de la corteza terrestre, en la atmosfera 0.03%. En la química forma un número de compuestos mayor que la suma total de todos los otros elementos combinados. El grupo más grande de estos compuestos es el constituido por car-bono e hidrógeno. Se estima que se conoce con un mínimo de 1, 000, 000 de compuestos orgánicos y este número crece rápidamente cada año.

Los compuestos de carbono que tienen uso primordial y son cotizados en la industria de acuerdo a su economía, exportación e importación: '��*�"��*��*�!��*� ��*��+��*��*��*�&��8�*�"��*�!��!��!��carbono utilizado en carbonatación de bebidas y extintores de fuego. El ��!��de carbono se utiliza como un agente reductor en muchos procesos metalúrgicos. El tetracloruro de carbono y el disulfuro de carbono son disolventes industriales. El "�� para crisoles de alta temperatura, electrodos de celda seca y de arco de luz, como puntillas de lápiz y como lubricante, incluye desde las aplicaciones orna-mentales del diamante en joyería hasta el pigmento de negro de humo en llantas de automóvil y tintas de imprenta. El freón utilizado en aparatos de refrigeración. El carburo de calcio para preparar acetileno, soldar, cortar metales, carburos metálicos tienen usos importantes como refractarios y como cortadores de metal y por último el carbón duro que tiene el mayor contenido de carbono en un 87.1 y el menor en materia volátil.

T �� decir, la cantidad de calor que se libera en combustión completa por cada unidad de material quemado; la humedad libre e inherente, que afecta directamente los rendimientos de la combustión; y el hinchamiento, particularmente relevante en la coquización.

135


La economía del carbonoEl carbono mineral o carbón duro es la energía revolucionaria para el siglo XXI… pro-viene de restos de vegetación formados en tiempos geológicos, que originalmente se acumularon como plantas en pantanos o fueron depositados en lagunas. La acu-mulación de limos y otros sedimentos, junto movimientos en la corteza terrestre (movimientos tectónicos) enterraron estos pantanos y turberas, en algunos casos a una gran profundidad.

En el mundo de la industria �� por rango de categoría (mayor rango mayor contenido de carbono y poder � ��" ��

En el cuadro posterior ob-servemos la reserva del carbono mi-neral son aproximadamente 4 veces mayores a las reservas de petróleo.

La demanda energía está estrechamente relacionada con el crecimiento económico y estánda-res de vida. Actualmente la demanda mundial de energía está incremen-tándose a una tasa promedio de 2%. Se anticipa que este crecimiento ha de continuar, y por tanto, el consumo de energía será el doble de 1995 en el 2030 y el triple en el 2050. Cobra fuerza, en este escenario, fuentes energéticas tales como la biomasa (12%) y la energía nuclear (20%). La participación del carbón se proyecta cercana al 40% para el años 2100, donde el petróleo prácticamente habrá desaparecido como fuente energética. Actualmente nuestro planeta está basado en la disponibilidad de energía calórica, electricidad y el mejoramiento del transporte.

A medida que el desarrollo económico se lleva a cabo, desde el punto de vista doméstico se comienza a cambiar de las fuentes tradicionales de energía, como la madera, a otras más modernas como la electricidad. En este contexto el carbón cumple con un rol protagónico: para 1998 un 37 % de la generación de la energía eléctrica fue producida en base a carbón. Las proyecciones indican que este protagonismo debería de mantenerse para los próximos 100 años, descendiendo levemente a un 44% para el año 2011.

En los periodos recientes, las industrias como el público han reconocido la creciente necesidad de preservación del ambiente y desarrollan tecnologías nuevas �� que no emitan humo y polvos negros.

Existen otras prácticas como son: Tecnologías Limpias de Carbón (técnicas de geofísica y sísmica que minimizan cualquier impacto ambiental, y mejoran la pla-neación de la mina, al reducir la incertidumbre geológica) Sistema de Combustión de Carbón Pulverizado, Emisiones Gaseosas de la Combustión de Carbón Pulveriza-do. La combustión de carbón pulverizado (PF) es el método más ampliamente para quemar carbón para generación eléctrica. Combustión de Lecho Fluidizado (FBC es un método para quemar carbón en el lecho de partículas calientes suspendidas en una corrientes de gas), ��&��!��9��;��"�!��;9�� (técnica �� '�� Híbrido, Restauración.

EEUU111,9

EuropaOccidental

27,7

Europa Orientaly Antigua Unión Soviética

135,4

Resto de Asia70,6 China

62,2

Australia45,3

Áfricay Medio Oriente

60,6

América Centraly Sudamérica

5,6

136136

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Efectos del carbono en la humanidadEntre los derivados del carbono son agentes carcinógenos para el ser humano se en-cuentran: El negro de carbón, carbono-14 es uno de los radionucleidos mezclados en las pruebas nucleares atmosféricas, de larga vida que ha producido aumento del riesgo de cáncer durante décadas y los siglos venideros ya que atraviesa la placenta para ligarse orgánicamente con células en desarrollo en el feto, originando mal-formaciones. La inhalación continuada de negro de carbón puede ocasionar daños temporales o permanentes a los pulmones y corazón. En los trabajadores de las mi-�� +�� %� � ��folículos pilosos, lesiones de la mucosa bucal.

Situación de México en la aplicación del carbón La secretaría de energía (SENER) considera el uso del carbón para la generación de electricidad como una proposición atractiva, esgrimiendo que las carboeléctricas tienen la ventaja de gozar de una tecnología madura que, no obstante, continúa evolucionando. Además, aunque de acuerdo con la SENER México no posee depó-sitos grandes ni competitivos en costos, un incremento en su uso de carbón para la generación de electricidad no implicaría un problema serio ya que las reservas carboníferas mundiales de buena calidad son enormes, de modo que un mercado mundial altamente competitivo normalmente satisfará fácilmente la demanda na-cional. Esta tendencia creciente hacia el consumo de carbón para la generación de electricidad se constata en notas periodística, como las que han señalado que la CFE tiene planes para convertir a carbón o coque tres unidades terminales en Tamaulipas, conviene agregar que los Estados Unidos donde más de 600 carboeléctricas aún producen cerca de la mitad de su electricidad y, además, continuarán generando aproximadamente 47% en 2030 según la Energy in formation Administration, se han cancelado proyectos carboeléctricos desde 2001, incluyendo nueve este año. Estas nuevas plantas terminales podrían haber generado cerca de 6 650 MW de electrici- �� $�� T �� planeadas son el resultado de presiones por parte de grupos ambientalistas, las que, a su vez, han aguijoneado acciones políticas en la legislatura de varios estados y ahora medidas iníciales por el gobierno del Presidente Obama, el cual se ha com-prometido a reducir las emisiones de gases invernaderos en 80% para 2050. Iniciado alternativas de gas natural e inversiones en fuentes de energía renovables tales como las llamadas granjas eólicas.

Actividad de aprendizaje 171. ¿Cuál es la demanda de la energía en el mundo actual y que países demandan?

2. Elabora una lista de compuestos de carbono y cuál es su uso industrial en el mundo que te rodea.

3. ¿Cuáles serían las ventajas y desventajas de México para entrar al mundo de la ��

4. En equipos de 4 investiguen ¿Cuáles son las técnicas para la preservación del medio ambiente?

137


SíntesisElabora un cartel donde menciones el uso de los compuestos de carbono en la in-dustria.

Realiza un escrito de 2 cuartillas, con tus compañeros donde relaciones, �� £�� de energía eólica.

RealimentaciónPráctica 1: Ésteres

Resultado de parendizaje

Que el alumno obtenga ésteres en el laboratorio y compruebe algunas de sus propiedades.

Material Cantidades

Tubos de ensayo 4

Vaso de precipitado 4

Pinza para tubo 1

Mechero de Bunsen 1


Alcohol etílico (C2H5OH) 2 ml

Alcohol metílico (CH3OH) 2 ml

Alcohol amílico (C5H11OH) 2 ml

Ácido acético (CH3COOH) 10 ml

Ácido sulfúrico (H2SO4) 3 ml

Ácido salicílico 1 g

Agua destilada 500 ml

Antecedentes

Los ésteres resultan de la acción de un ácido sobre un alcohol con eliminación de �� \

R – C – OH + R – OH � R – C – O – R + H2O ll ll O O

ácido + alcohol � éster + agua

(COOH) OH

138138

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Los ésteres se encuentran muy repartidos en estado natural en sustancias de origen vegetal o animal (esencias, ceras, etcétera).

Técnica

1. Coloca en un tubo de ensayo 2 ml de alcohol metílico y 0.5 g de ácido salicílico, agrega con precaución 2 o 3 gotas de ácido sulfúrico, calienta suavemente.

Precaución\�T��;��%� � ��

Vierte la mezcla en un vaso que contenga 30 ml de agua fría. Percibe el aroma. (Fig. 4.1)

alcohol + acido agua

Figura 4.1


2. Coloca en un tubo de ensayo 2 ml de alcohol etílico y 2 ml de ácido acético, agrega con precaución 2 o 3 gotas de ácido sulfúrico, calienta suavemente.



3. Coloca en un tubo de ensayo 2 ml de alcohol amílico y 2 ml de ácido acético, agrega con precaución 2 o 3 gotas de ácido sulfúrico, calienta suavemente.



139

Bloque IVQuímica IIConclusiones:

Evaluación de la competenciaI. Escribe el nombre o la estructura de los compuestos de acuerdo a lo que se te

pide en cada uno de los siguientes incisos.

a. Escribe la estructura correcta para el siguiente compuesto:

3-metil-4,4-dietil-6-propil-5,7-octanodieno

b. Escribe el nombre para el siguiente compuesto:

CH3 CH3 – CH2 – CH3 CH2 – CH3

I I I

CH3 – CH – CH – CH2 – CH – CH – CH2 – CH – CH3

I I

CH2 – CH3 CH3

II. Escribe sobre la línea la función química a la que pertenece cada uno de los si-guientes compuestos del carbono:

CH3 – CH2 – CO – CH3 CH3 – CH – CH2 – CH3

I Cl

CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CHO CH3 – CH2 – CH2 – O – CH3

CH3 – CH2 – CH – CH2 – CH3

I Cl

140140

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III. Escribe dentro del paréntesis de la derecha la letra que corresponda al nombre que se te da para cada una de las estructuras de la izquierda.

( ) CH3-CH2 – O – CH-CH3

I CH3

A. Ácido propanoico

( ) CH3-CH2-CH2- CH-CHO I CH3

B. Dimetiletilamina

( ) OH-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-CH3 I OH

C. Metil-isopropiléter

( ) CH3 – N – CH2 – CH3

I CH3

D. 2-Metilpentanal

( ) CH3 – CH2 – COOH E. 1,3-hexanodiol

F. 2-Cloro-hexano

G. Butanoato de octilo

Realimentación 1. ¿Cuáles piensas que son las compañías que utilizan dióxido de carbono en la

carbonatación de bebidas?

2. ¿Si el dióxido de carbono se usa en extinguidores, será posible que un refresco de cola apague el fuego? ¿Si, No, Por qué?

141

Bloque IVQuímica II1.

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rollo

de

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esió

n.

143


Notas




�� #�� +�� $�� ponderlas.

�� Utiliza las tecnologías de la información y la comunicación para obtener, registrar y sistematizar la información más relevante para responder a �� Y�� " ��consultando fuentes relevantes.

�� Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones, aportando puntos de vista con apertura, considerando los de otras personas de manera ��%��



�� Colaborando en distintos equipos de trabajo, diseña modelos o proto-tipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar prin-�� los conocimientos y las habilidades con que cuenta.

�� Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones entre las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos ��





�� Reconoce la importancia de las macromoléculas naturales (carbohidra-tos, lípidos, proteínas y ácidos nucleícos) en los seres vivos.

�� Reconoce la obtención, uso e impacto ambiental de las macromoléculas sintéticas, con una actitud responsable y cooperativa en su manejo.


�� Macromoléculas, polímeros y monómeros

�� Macromoléculas naturales:

» Carbohidratos

» Lípidos

» Proteínas

» Ácidos nucleícos

�� Macromoléculas sintéticas:

» Polímeros de adición

» Polímeros de condensación

�� $��"��$��

146146

� �� $��"��$��

ProyectoReconozco la importancia de las macromoléculas naturales (carbohidratos, lípidos y proteínas) en los seres vivos, así como la existencia, uso e impacto ambiental de las macromoléculas sintéticas, con una actitud responsable y cooperativa en su manejo.

Dinamización y motivación A lo largo del siguiente bloque conocerás las macromoléculas (moléculas de peso �� las macromoléculas naturales y las sintéticas. Conocerás la importancia de las ma-cromoléculas naturales en los procesos biológicos, la estructura de cada una de ellas para reconocerlas y determinar la función que realizan, así como los alimentos en los cuales los podemos encontrar. De igual manera, conocerás la importancia de la fabricación de polímeros para elaborar diversos productos y los usos que éstos nos brindan en nuestra vida.

Sección A. Macromoléculas, polímeros y monómeros

Macromoléculas naturales:CarbohidratosLípidosProteínasÁcidos nucleícosSaberes:

�� #�� ;�� \�� $��

�� Explico y analizo las funciones, estructuras y propiedades de las macro-moléculas naturales y sintéticas.

�� W�%�� indiscriminado de alimentos chatarra.

�� Muestro interés en el conocimiento de los padecimientos y enfermedades relacionados con la alimentación, así como en adquirir hábitos saludables de alimentación.

147

Bloque VQuímica II

Cont��Observa de forma detallada el siguiente diagrama y contesta correctamente las pre-guntas que se te dan en la parte de abajo.

Macromoléculas

Naturales

Lípidos ProteínasCarbohidratos Polímerosde condensación

Polímerosde adición

Sintéticas

Conglomerado de átomos de gran peso molecular

1. ¿Qué son las macromoléculas?

2. ¿Qué tipo de macromoléculas naturales reconoces?

3. ¿Qué tipo de macromoléculas sintéticas utilizas en tu vida diaria?


Macromoléculas naturalesLas macromoléculas tienen una gran masa. Se dice que son un conglomerado de más de 100 átomos. Pueden ser tanto de orden orgánico como inorgánico; también poseen una división diferente: macromoléculas naturales o macromoléculas sintéticas. Todas tienen gran importancia a nivel industrial en la producción de plásticos, rollos +�� ;�� cualquier ser vivo.

Las macromoléculas naturales forman parte de los procesos vitales del ser humano. La estructura de cada una de ellas permite que cumplan una función que las diferencia de las otras. Se habla de tres grandes tipos: carbohidratos, lípidos y proteínas. Estas sustancias pueden ser encontradas en los alimentos que el ser humano consume diariamente y mediante procesos metabólicos en el interior del organismo pueden ser descompuestas en moléculas más sencillas con el objetivo de brindar la energía necesaria del cuerpo.

148148

� �� $��"��$��

CarbohidratosTal vez ya has escuchado hablar de los carbohidratos y que éstos proporcionan energía a tu organismo. Si te detienes a pensar un poco en los alimentos más fáciles de cocinar en un momento de apuro, seguramente incluirás las papas, las pastas y el arroz. Casi todos los alimentos, con excepción de las carnes y las grasas puras, tienen carbohidratos. Generalmente, los alimentos más ricos en carbohidratos provienen de granos, como el trigo, el maíz y la cebada, además, todo tipo de frijol o lenteja son ricos en carbo-hidratos. Las frutas, las verduras y la leche tienen también carbohidratos. ¿Pero sabes cómo están conformados?

Los carbohidratos son biomoléculas constituidas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Estos son los compuestos comúnmente conocidos como azúcares que se representan en general por la fórmula Cn(H2O)n; esta fórmula corresponde a un “hidrato de carbono”.

Es necesario hacer hincapié en que las propiedades químicas de estos compuestos no son similares a la de los “hidratos” (que son sustancias preferente-�� T�� $�� muy difundidos en la naturaleza; por ejemplo, en los vegetales y en los animales, for-man parte de sus tejidos, son fuentes de energía y precursores de otros compuestos ��{�� $�� poli-'�!��!�'�!�� o ��'�!��; es decir, son compuestos que presentan en su estructura varios grupos oxhidrilo y una función aldehído o cetona.

T�� "K� �� K��K�� de monosacáridos que tiene la molécula, tal como se aprecia en la siguiente tabla.

Molécula Unidades Ejemplos

Monosacárido Un monosacárido Glucosa

Disacárido Dos monosacáridos Sacarosa

Polisacárido Muchos monosacáridos Celulosa

Monosacárido*�� a ser insolubles en compuestos no polares, como el éter dietílico, y parcialmente solu-bles en ciertos alcoholes. Todos los monosacáridos que resultan de la digestión y los que se ingieren de forma libre se absorben en el intestino, donde son transportados hasta el hígado y posteriormente distribuidos en el organismo.

{ � � � �� en la molécula está presente el grupo aldehído, en tal caso recibirá el nombre de aldosa, pero si aparece el grupo cetona, entonces se llamará cetosa�� emplea para designar a un carbohidrato.

Los azúcares naturales más importantes desde el punto de vista bioquímico son:

�� De las pentosas: la ribosa y desoxirribosa porque forman parte de los ácidos nucleicos.

149

Bloque VQuímica II�� De las hexosas: la glucosa, la galactosa y la fructosa.

Glucosa: La hexosa más abundante e importante es la glucosa, llamada también dextrosa, azúcar de uva, azúcar de la sangre. (Fig.1).

CH2 OH

OH

OH

OHOH

H

H

H

H

H

O

Estructura de la glucosa.

Su fórmula molecular es: C6H12O6 y se encuentra en las frutas dulces, prin-cipalmente en la uva, en la miel, el jarabe de maíz y las verduras.

La glucosa es el monómero de los polisacáridos, como el almidón y la celulosa.

La concentración de glucosa en la sangre de nuestro organismo es de 70 a 90 mg por 100 ml.

Al oxidarse la glucosa, produce dióxido de carbono y agua, de esta manera libera energía indispensable para la vida.

Galactosa: La galactosa, de fórmula molecular C6H12O6, no se encuentra libre en la naturaleza, forma parte de la lactosa o azúcar de la leche. La galactosa forma parte de los glucolípidos, moléculas importantes en la estructura del tejido nervioso y cerebro.

CH2 OH

OH

OH

OH

OH

HH

H

HO

Estructura de la galactosa.

Fructosa: También llamada azúcar de frutas o levulosa, de fórmula mole-cular C6H12O6. Es el carbohidrato más dulce, el doble de la sacarosa o azúcar de mesa. Se encuentra en la miel y en los jugos de frutas; cuando se ingiere, se transforma en glucosa en la sangre. Los espermatozoides utilizan como fuente de energía a la fructosa.

150150

� �� $��"��$��

CH2 OH

CH2 OH

OH

OHOH

H

H

HO

Estructura de la fructosa.

DisacáridosEs un carbohidrato que resulta de la unión de dos monosacáridos, mediante un enlace llamado glucosídico. Los disacáridos más importantes de nuestra dieta son: maltosa, lactosa y sacarosa, con la fórmula C12H22O11. La hidrólisis de estos disacáridos produce sus dos monosacáridos constituyentes:

» Sacarosa = glucosa + fructosa

» Lactosa = glucosa + galactosa

» Maltosa = glucosa + glucosa

Veamos detalladamente cada uno de estos disacáridos:

Sacarosa: Se utiliza en la mesa para endulzar los alimentos y es el azúcar de mayor uso en el mundo. Generalmente se extrae de la caña de azúcar o de la remolacha. Se emplea en la producción de muchos alimentos como galletas, pan y nieves; además se usa en ocasiones como auxiliador de conservas de alimentos, incluyendo los alimen-tos chatarra. Su consumo excesivo causa la caries, la diabetes y aumento de peso.

CH2 OH

CH2 OH

OH

OHOH

H

H

HO

FructosaGlucosa

CH2 OH

OH

OH

OHOH

H

H

H

H

H

O

O

Estructura de la molécula de sacarosa.

Lactosa: Disacárido más importante de la leche y los productos lácteos, en ocasiones �� "K� ��$��}�� dades de la enzima necesaria para hidrolizar la lactosa. De tal forma que el azúcar permanece sin digerir en el estómago y tracto intestinal, provocando calambres abdominales y diarrea.

151

Bloque VQuímica IIUnidades de glucosa

O

CH2 OH

OH

OH

OH

H

H

HH

H

OUnidades de galactosa

CH2 OH

OH

OH

OH

HH

H

H

O

Estructura de la lactosa.

Maltosa: La maltosa o azúcar de malta se encuentra en los granos de cebada germi-nada. Se presenta en pequeñas cantidades en la naturaleza. Se emplea en cereales, dulces y para hacer bebidas alcohólicas como la cerveza. Bioquímicamente, la mal-tosa es importante porque es fuente de glucosa.

CH2 OH

OH

OH

OH

H

HH

H

H

O

O

CH2 OH

OH

OHOH

H

H

H

H

HO

α- D-glucosa ß- D-glucosa

Estructura de la maltosa.

Actividad de aprendizaje 1I. En equipos de cuatro integrantes, realicen en papel bond (u otro material) un cua-

dro comparativo con las características de los tres azúcares estudiados: sacarosa, lactosa y maltosa, tomando en cuenta su estructura molecular, el tipo de enlace que presentan y los productos donde los podemos encontrar. Utiliza recortes de revistas para ilustrar el trabajo.

PolisacáridosSon polímeros de los azúcares, sustancias que llevan el nombre químico de car-bohidratos. Estos son compuestos formados por carbono, hidrógeno y oxígeno, los dos últimos en la misma proporción que en el agua, es decir, dos átomos de hidrógeno por cada átomo de oxígeno.

Los polisacáridos son polímeros de cadena larga cuya unidad es un mono-sacárido. Los más importantes son el almidón, el glucógeno y la celulosa. En los tres, el monómero es la glucosa. La celulosa y el almidón son polisacáridos de la glucosa, �� ;�� unen por condensación. La celulosa es uno de los principales elementos estructura-les de las plantas, y el almidón constituye su reserva energética.

152152

� �� $��"��$��

Almidón: Es un polisacárido de reserva en las plantas, ya que proporciona del 70 al 80% de energía. Las plantas generan gran cantidad de moléculas de glucosa, las cuales son almacenadas en las células en forma de almidón. Cuando la planta requiere energía extra o carece de ella, los almidones son hidrolizados para liberar la glucosa y extraer la energía necesaria. Se obtiene de las semillas del maíz, arroz y algunas raíces de tubérculos como la papa. Los almidones están compuestos de dos estructuras �+��\� � �� ;�� ;�� da.

Glucógeno: Polisacárido de reserva energética en los animales y humanos, denominado a veces como el almidón animal, debido a que presenta la estructura y las funciones similares a las del almidón vegetal. Se encuentra como reserva de glucosa almacenada principalmente en el hígado y los músculos, de tal manera que, al hacer falta la glucosa en la sangre, el glucógeno se hidroliza y libera glucosa, la cual será empleada en el metabolismo celular para obtener energía. Por el contrario, si existe un exceso de glucosa en la sangre, el hígado la convierte en glucógeno para convertirla posteriormente en glucosa.

Celulosa: Polímero de carácter estructural compuesto de un único tipo de monómero. Forma la estructura de las paredes celulares de los vegetales y así les da una consistencia rígida e insoluble que presenta cientos y hasta miles de unidades de glucosa. Más de la mitad de carbono que contienen los vegetales corresponden a la celulosa, contribuyendo así enormemente a la biomasa terrestre. Juega un pa-�� + �� como el algodón, constituye la materia prima del papel y de su tratamiento químico se puede obtener celofán, también se utiliza en la fabricación de explosivos, seda ��

CH2 OH

OH

OH

OH

OHHH

HH

H

O

CH2 OH

OH

OH

HH

HH

H

O

OO

CH2 OH

OH

OH

HH

HH

H

O

CH2 OH

OH

OHH

HH

H

H

O

OO

Estructura de la celulosa.

Actividad de aprendizaje 2I. Con tres compañeros elaboren una lista de alimentos que consumen a diario,

posteriormente contesten:

1. ¿Qué alimentos de los enlistados contienen más carbohidratos?

2. ¿Qué tanto lo consumen?

153

Bloque VQuímica II3. ¿Qué complicaciones acarrearía su consumo excesivo?

4. ¿En qué circunstancias es necesario consumir mayor cantidad de carbohidratos?

Actividad de aprendizaje 3I. Realiza un mapa conceptual con cada uno de los conceptos involucrados en este

tema.

Lípidos La palabra lípido proviene del griego: lipos� �� !� �� naturales que se pueden encontrar en plantas y animales, constituyentes principales de los productos alimenticios e intervienen en diversos procesos vitales de los organismos.

Es un grupo general de sustancias orgánicas insolubles en solventes pola-res como el agua; pero si se disuelven en solventes orgánicos no polares como el cloroformo, éter o benceno, tienen en común más sus características físicas que las químicas.

Los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas básicamente por carbono e hidrógeno y oxígeno; este último en porcentajes mucho más bajos que los hidratos de carbono, además pueden contener fósforo, nitrógeno y azufre. Son constituyentes importantes de la alimentación (aceites, manteca, yema de huevo), re-presentan una importante fuente de energía y de almacenamiento, asimismo, funcionan como aislantes térmicos, componentes estructurales de membranas biológicas y precursores de hormonas (sexuales, corticales), ácidos biliares, vitaminas.

Características

�� Es un grupo de sustancias muy heterogéneas.

�� Son insolubles en agua, es decir hidrofóbicos, como consecuencia de su estructura química fundamentalmente hidrocarbonada, con gran can-tidad de enlaces carbono hidrógeno (C-H) y carbono carbono (C-C), en forma de enlaces covalentes.

�� Son solubles en disolventes orgánicos, como éter, cloroformo, benceno, etcétera.

�� Libera el doble de energía que los carbohidratos y proteínas.

154154

� �� $��"��$��

Funciones

�� Reserva. Constituyen la principal reserva energética del organismo. Sabido es que un gramo de grasa produce 9.4 kilocalorías.

�� Estructural. La función estructural está encargada a glucolípidos, céri-dos, esteroles, acilglicéridos y fosfolípidos, ya que forman las bicapas lipídicas de las membranas citoplasmáticas y de los orgánulos celulares. En los órganos recubren estructuras y les dan consistencia, como la cera del cabello.

�� Transportadora. El transporte de lípidos, desde el intestino hasta el lugar de utilización o al tejido adiposo, donde se almacenan, se realiza mediante la emulsión de los lípidos por los ácidos biliares y asocia-�� ;��+��+��pidos, conocidas como lipoproteínas, que permiten su transporte por sangre y linfa.

�� Protección contra el frío, el depósito de lípidos debajo de la piel forma una capa aislante que protege al organismo contra los cambios bruscos de temperatura y protección contra golpes; la capa de lípidos cubre los órganos amortiguando cualquier agresión en su contra. Otros como los acilglicéridos actúan como aislantes térmicos, que se almacenan en los tejidos adiposos de animales que habitan en climas fríos, también pro-tegen mecánicamente, como ocurre en los tejidos adiposos de la planta del pie y en la palma de la mano del hombre.

�� Hormonal. Algunas hormonas tienen naturaleza lipídica como las hormonas sexuales, así como las prostaglandinas y las vitaminas liposolubles.

��ón

�� Triacilgliceroles. También se les conoce como triglicéridos, son moléculas forma-das por un alcohol de tres carbonos, el glicerol y tres ácidos grasos unidos por enlace éster; también puede tener dos ácidos grasos llamado diglicérido, y con un ácido graso monoglicérido. Constitu-yen una reserva muy importante de com-bustible metabólico. Este tejido es el que conforma el tejido adiposo, las células de este tejido tienen sólo una pequeña can-tidad de citoplasma, el resto está lleno de triglicéridos. Los triacilglicéridos al conformar el tejido adiposo cumplen la función de reserva energética. Son los lípidos más abun-dantes; además protegen al cuerpo contra los cambios bruscos de temperatura ya que el tejido adiposo es un depósito que se reubica por debajo de la piel y de esa manera sirve como amortiguador de golpes y aísla al cuerpo del medio ambiente, también forma una capa en torno a los órganos importantes para protegerlos de los impactos.

�� Fosfolípidos. Son moléculas que contienen, como su nombre lo indica, lípidos y grupos fosfato, éstos se llaman: fosfatidilserina, fosfatidileta-nolamina, fosfatidilinositol, fosfatidilcolina; éste también se conoce

Figura 5.1 Molécula de triglicérido.

Figura 5.2 Molécula de fos-folípido.

155

Bloque VQuímica II�� +��+�� ponente del surfactante pulmonar, la incapacidad de su síntesis produ-�� ;�� T��+��+�� un papel muy importante en la formación de membranas celulares. El fosfatidilinositol, tiene un papel muy importante en la membrana, libera trifosfato de inositol que actúa como segundo mensajero en respuesta a la acción hormonal.

�� Esteroides y colesterol. Son moléculas hidrófobas; el compuesto madre de este grupo es el colesterol, esto quiere decir que se sintetizan a partir del colesterol, se forman por sustitución de uno o más de los hidrógenos por grupos hidroxilo o grupos cetónicos y en algunos casos por acortamiento de la cadena lateral. Su estructura base es el ciclopen-tanoperhidrofenantreno; son cuatro anillos condensados.

Necesidades diarias de lípidosSe recomienda que las grasas de la dieta aporten entre un 20 y un 30% de las necesidades energéticas diarias. Nuestro organismo no hace el mismo uso de los diferentes tipos de grasa, por lo que este 30% deberá estar compuesto por un 10% de grasas saturadas (grasa de origen animal), un 5% de grasas insaturadas (aceite de oliva) y un 5% de grasas poliinsaturadas (aceites de semillas y frutos secos). Además, hay ciertos lípidos que se consideran esenciales para el organismo, como el ácido linoleico o el linolénico, que si no están presentes en la dieta en pequeñas cantidades ��+�� $�� grasos esenciales.

Nivel deseable < 200

Límite alto 200-239

Alto > 240

HO

H3C

H3C

H3C

CH-CH2-CH2-CH2 -CH CH3

CH3

Molécula de colesterol.

156156

� �� $��"��$��

Para niños y adolescentes los valores críticos de colesterol sanguíneo son los siguientes:

Deseable Limítrofe Alta

*�� Y� < 170 170 - 199 > 200

T#T��Y� < 110 110 - 129 > 130

Si consumimos una cantidad de grasas mayor de la recomendada, el incremento de calorías en la dieta que esto supone nos impedirá tener un aporte adecuado del resto de nutrientes energéticos. En el caso de que este exceso de gra-sas esté formado mayoritariamente por ácidos grasos saturados, como sería el caso si consumimos grandes cantidades de grasa de origen animal aumentamos el riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares como la arteriosclerosis, los infartos de miocardio o las embolias.

Actividad de aprendizaje 4 I. En equipos de cuatro personas, realicen un mapa conceptual acerca del tema de

lípidos.

II. Cada equipo dispondrá de cuatro minutos para explicar su mapa conceptual.

III. Realizar una conclusión general del tema.

ProteínasLa química que tienen las proteínas es más compleja que la de los carbohidratos y lípi-dos. Las proteínas representan el grupo de sustancias químicas de mayor importancia �� +��

La palabra proteína proviene del griego proteios �� !� ��lo mencionó Berzelius en una carta a Mulder en 1838.

Las proteínas constituyen la estructura de las membranas, los cartílagos y el tejido conectivo, transportan el oxígeno en sangre y músculos, dirigen reaccio-�� +�� "�� +��controlan los procesos metabólicos como las hormonas, inclusive pueden utilizarse como fuente de energía.

Las proteínas son compuestos complejos de peso molecular elevado, que van de 5000 a varios millones de uma; conocidos también como polipéptidos o pv olímeros; formados aproximadamente por 20 monómeros diferentes llama-dos aminoácidos básicos, que son sus unidades elementales; los cuales están unidos por un enlace peptídico y ordenados en determinada secuencia. Esta se-cuencia de aminoácidos determina las características de cada proteína y su activi-dad biológica; dicha secuencia está dada por la información genética contenida en el ADN de la célula. (Villarmet, F. y López, J., 2009)

Por ello, podemos decir que las proteínas son copolímeros, formados a partir de 20 diferentes monómeros, llamados aminoácidos, por lo que las posibilida-

Figura 5.3 Los análisis clí-nicos te permiten saber tusvalores de lípidos en la sangre.

¿Sabías que el aumento o

disminución de lípidos en el

cuerpo puede dañar tu salud?

Ninguna parte viva del cuerpo

humano o cualquier

célula viva carece de proteínas, las hay en la sangre, los músculos, el cerebro, esmal-te dentario, en los organismos celulares más pequeños, las bacterias. Cada tipo de célula fabrica sus propias proteínas peculiares.

157

Bloque VQuímica IIdes de construcción son enormes, de allí que exista una variedad de proteínas. Las proteínas están formadas por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, principal-mente; algunas presentan también azufre y fósforo (ver cuadro).

Composición elemental de las proteínas

Elemento % del elemento en peso seco

Carbono 50 - 55

Hidrógeno 6 - 7

Oxígeno 20 - -23

Nitrógeno 12 - 20

Azufre 0.2 - 3.0

Fósforo 0 - 6

��

T �� \

�� Por su origen en nativas y derivadas.

�� Por los productos que se obtienen de su hidrólisis en simples y con-jugadas.

�� {��

�� Por su función biológica en enzimas de reserva, transporte, protectoras, contráctiles, toxinas, hormonales y estructurales.

158158

� �� $��"��$��

Globulares

(solubles)

Simples

Fibrosas

(insolubles) Albuminoides (cuero, cartílago,uñas, cuerno, pelo, seda)

Proteínas

Desnaturalizadas

Coaguladas

Derivadas Metaproteínas

Proteanas

ProteosasPeptonas

Albúminas (clara de huevo, leche)

Globulinas (suero sanguíneo, tiroides)

Glutelinas (trigo, arroz)

Prolaminas (trigo, maíz)

Histonas (hemoglobina)

Protaminas (esperma de salmón)

Nativas

Nucleoproteínas (célula, virus)

Glucoproteínas (saliva, tendones, hueso)

Fosfoproteínas (yema de huevo, leche)

Cromoproteínas (eritrocitos, vegetales)

Lipoproteínas (plasma)

Conjugadas

Función biológica de las proteínas

Función biológica <��

Estructural Constituyente del pelo, lana, plumas (protección), músculos, seda, piel.

Respiratoria Transporte y almacenaje de oxígeno.

Figura 5.4 Considerados ex-celentes fuentes de proteínas.

159

Bloque VQuímica II

Función biológica <��

Catalítica Catálisis biológica. Reacciones de síntesis, oxidación, hidrólisis, etcétera.

Defensa }�� agentes extraños, como virus y bacterias.

Hormonal Regulación del metabolismo.

Nucleoproteica Regulación de los procesos hereditarios y la síntesis de las proteínas.

Motora Movimiento de estructuras intracelulares o células completas.

Aminoácidos naturales y esencialesDe los 20 aminoácidos que constituyen las proteínas del organismo, 12 son ami-noácidos naturales, reciben este nombre debido a que pueden ser producidos por el cuerpo humano y son: glicina, alanina, arginina, serina, cisteína, tirosina, histidina, ácido glutámico, ácido aspártico, glutamina, asparagina y prolina.

Los ocho restantes no pueden ser sintetizados o producidos por el cuerpo humano, y deben obtenerse a través de los alimentos o partir de las proteínas de la dieta. Estos aminoácidos reciben el nombre de aminoácidos esenciales y son: iso-leucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano y valina.

Aminoácidos encontrados en las proteínas

�� Aminoácidos con cadenas alifáticas

Estructura

Glicina (Gli)

No esencial H - CH - COOH- I NH2+

160160

� �� $��"��$��

Estructura

Alanina (Ala)

No esencial

CH3 - CH - COOH I NH2+

Valina (Val)

Esencial

CH3 - CH - CH - COO- I I CH3 NH3+

Leucina (Leu)

Esencial

CH3 - CH - CH2 - CH - COOH I I CH3 NH2 +

Isoleucina (Ile)

Esencial

CH3 - CH2 - CH - CH COOH I I CH3 NH2+

�� Aminoácidos con azufre

Cisteína (Cis)

No esencial +

SHCH2 - CH - COOH I NH2

Metionina (Met)

Esencial +

H3C - S - (CH2)2 - CH COOH I CH3 NH2

161

Bloque VQuímica II�� Aminoácidos con ácidos o sus amida:

Ácido aspártico (Asp)

No esencial +

HOOC - CH2 - CH - COOH I NH2

Asparagina (Asn)

No esencial

HOOC - CH2 - CH - COOH I NH2

Ácido glutámico (Glu)

No esencial +

HOOC - CH2 - CH2 - CH - COOH I NH2

Glutamina (Gln)

No esencial +

H2N - C - CH2 - CH2 - CH - COOH - II I O NH2

�� Aminoácidos con grupos básicos

Arginina (Arg)

Esencial+

H - N - CH2 - CH2 - CH2 - CH - COOH I I C==NH NH2 I NH2

Lisina (Lis)

Esencial+ +

CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH - COOH I I NH2 NH2

162162

� �� $��"��$��

Histidina (His) Esencial

CH2 - CH - COOH I NH2

HN N:

__

�� Aminoácidos con anillos aromáticos

Fenilalanina (Fen)

Esencial - CH2 - CH -COO-NH3+

__

Tirosina (Tir)

No esencial - CH2 - CH -COO-NH3

__

OH-

Triptófano (Trp)

Esencial

CH2 - CH -COO-NH3

__

__

OH-__

+

NH

�� Aminoácido con grupo imidazólico

Prolina (Pro)

No esencial COO-N

H2

Histidina (His) Esencial

CH2 - CH - COOH I NH2

HN N:

__

A continuación se presenta una tabla en la cual encontrarás los nombres y abreviatura de los aminoácidos comunes:

163

Bloque VQuímica II

Aminoácidos con grupos laterales hidrofóbicos

+H3N

H3C

COO-

C

CHCH3

+H3N C

CH2

CHH3C CH3

COO-

H H

COO-

+H3N C H

CH2

CH3

CH CH3

COO-

+H3N C H

CH2

CH2

S

CH3

COO-

+H3N C H

CH2

Valina(Val)

Leucina(leu)

Isoleucina(ile)

Metionina(met)

Fenilalanina(phe)

+H3N C

CH2

C

COO-

H

H2N O

+H3N C

CH2

COO-

H

CH2

COO-

+H3N C

CH2

COO-

H

CH2

CH2N O

+H3N C

CH

COO-

H

CH+

NCH

NH

HC

CH2

+H3N C

COO-

H

CH2

CH2

CH2

NH3+

CH2

+H3N C

COO-

H

CH2

CH2

NH2+

NH

NH2

C

+H3N C

CH2

COO-

H

COO-

+H3N C

H

COO-

H +H3N C

CH3

COO-

H +H3N C

COO-

H

C OHH

H

+H3N C

COO-

H

C OHH

CH3

CH2

+H3N C

COO-

H

CH2

+H3N C

COO-

H

C

HCNH

+H3N C

COO-

H

CH2

SH

+H2N C

COO-

H

H2C CH2CH2

OH

Aminoácidos con grupos laterales hidrofílicos

Asparagina(asn) Glutámico

(glu) Glutamina(gln)

Histidina(his) Lisina

(lys) Arginina(arg)

Aspártico(asp)

Glicina(gly)

Alanina(ala) Serina

(ser)Treonina

(thr)

Con características intermedias

Tirosina(tyr)

Triptófano(trp)

Cisteína(cys)

Prolina(pro)

Una proteína completa contiene todos los aminoácidos esenciales en cantidades correctas.

Una proteína incompleta carece de alguno de los aminoácidos esenciales, que generalmente son lisina, triptófano o metionina. Con excepción de la gelatina, las proteínas que proceden de fuentes animales son completas, mientras que las proteínas de fuentes vegetales son incompletas.

164164

� �� $��"��$��

Cuando falta uno o más de los aminoácidos esenciales en la dieta, la síntesis de proteínas del organismo se ve gravemente limitada. En la enfermedad conocida como desnutrición húmeda o enfermedad del niño rojo (kwashiorkor), el número �� Al carecer de aminoácidos esenciales, el desarrollo de los niños se ve afectado, el color y la textura de su cabello se alteran, desarrollan un hígado graso y abdomen �� $ �� *� �� kwashiorkor se combina con marasmo, ocasionando desgaste de la masa del cuerpo, sin edema.

Enlace peptídicoEl tipo de enlace que une a los aminoácidos que componen las grandes moléculas proteínicas se llama enlace peptídico. Se establece entre el grupo carboxilo de un ácido aminado y el grupo amino de otro, perdiéndose una molécula de agua; como puede verse en las ecuaciones siguientes, el enlace peptídico se parece al enlace amida que se forma durante la reacción del amoníaco (o sus derivados) con un ácido carboxílico.

H2N — C — C — OH + H — N — C — C — OH

R1 O H R2 O

H H

H2N — C — C — N — C — C — OH + H2O

R1 O H R2 O

H HEnlace peptídicoGrupo

CarboxílicoGrupoAmino

Los péptidos formados por dos aminoácidos se llaman dipéptidos. Existe aquí una confusión en el sentido de que el dipéptido sólo tiene un enlace peptídico. #�� ;�� ;��nan el número de aminoácidos residuales de la molécula y no el número de enlaces peptídicos.

H2N — CH — C — OH + H — N — CH2 — C — OH

CH3 O H O

Alanina(Ala)

Glicina(Gli)

Formación de un dipéptido

+

H2N — CH — C — N — CH2 — C — OH + H2O

CH3 O H O

Alanilglicina(Ala-Gli-Ser)

ExtremoTerminal N

ExtremoTerminal C

Las moléculas mayores, formadas por un gran número de aminoácidos, se llaman polipéptidos.

H2N — CH — C — N — CH2 — C — OH + H — N — CH — C — OH

CH3 O H O H CH2 O

Formación de un tripéptido

OH

Alanilglicina(Ala-Gli)

Serina(Ser)

H2N — CH — C — N — CH — C — N — CH2 — C — OH + H2O

CH3 O H O H CH2 O

OH

2 enlaces peptídicos

Alanilglicilserina(Ala-Gli-Ser)

Un péptido es una cadena de

aminoácidos unidos por

enlace peptídico.

El enlace peptídico determi-

na algunas características

de las moléculas que tienen implicaciones en la conformación tridimensional de los péptidos y las proteínas.

165

Bloque VQuímica II

Actividad de aprendizaje 5I. Organizados en equipos, realicen los siguientes ejercicios:

1. De acuerdo a lo que aprendiste sobre los aminoácidos esenciales, investiga qué alimentos pueden proporcionarnos cada uno de los ocho aminoácidos mencionados. Compara los resultados y junto con tus compañeros elaboren un menú que los contenga.

2. Investiga de manera individual: ¿qué es la oxitocina?, ¿qué aminoácidos la componen?, y ¿cuáles son sus efectos?

3. Elabora un reporte en donde expongas su relación con el enamoramiento y la lactancia.

Estructura de las proteínasT �� " �� \�� primaria, estructura secundaria, estructura terciaria y estructura cuaternaria.

Estructura primaria

'�� donde cada uno está unido al otro mediante un enlace peptídico. Es el primer nivel estructural que se puede delimitar en una proteína; está constituido tanto por el número y la variedad de aminoácidos que entran en su composición, como por el orden, también llamado secuencia, en que se disponen éstos a lo largo de la cadena polipeptídica, al unirse covalentemente por medio de sus grupos amino y carboxilo alfa. El orden que presentan los aminoácidos en esta estructura determina la función �� +�� " ��

Estructura primaria de la insulina humana

Gli Ile Val Glu Gln Cis Cis Ala Ser Val Cis Ser Leu Tir Gln Leu Glu Asn Tir Cis Asn

Fen Val Asn Gln His Leu CisCis

Cli Ser His Leu Val Glu Ala Leu Tir Leu Val

Gli

Glu

ArgGli

FenFen

TirTreProLisTre

S

CHO

O

S

C

O OH

S

S S

S

Cadena A

Cadena B

Estructura secundaria

Gracias a la capacidad de giro que tienen los aminoácidos a través de su enlace peptídico, la secuencia lineal se enrolla alrededor de un eje de simetría, por lo que la cadena adopta una disposición muy estable en forma de espiral.

Existen dos tipos de estructura secundaria:

1. T �±�� + ��$;��

166166

� �� $��"��$��

2. La conformación beta también conocida como beta–laminar.

» �� ±� + �$;�� +�� $�� te sobre sí misma la estructura primaria, en donde cada aminoácido se pliega de modo que sigue el giro alrededor de un eje.

CN

H

ON

H

O

CC

N

H

CC

R

H

C

OR

H

La alfa hélice, estructurasecundaria de las proteínas

En α-hélicecadenasproteícasAlfa queratinas

En el cabello y la lana, la estructura secundaria de la proteína fibrosa alfa queratina contiene 3 o 7 alfa=hélices enroscadas juntas.

En esta disposición de beta–laminar es conocida también como estructura de láminas plegadas, porque guarda una disposición análoga a la que tienen las persianas de una cortina de láminas.

β-laminar

La triple hélice del colágeno

R

R

C

N

H C

O

O

C

H

R

C

C

N

R

N

H C

O

O

C

H

R

C

C

N

R

R

C

C

H

N

O

OC

H

R

C

N

C

R

C

H

N

O

C

H

R

C

O

C

N

Estructura terciaria

�� sí las diferentes zonas o áreas de cada cadena polipeptídica que forman a una pro-teína, es decir, que esta estructura muestra la forma en que se organizan las cadenas polipeptídicas en el espacio. Los enlaces que dan origen a esta estructura son:

1. Los puentes de hidrógeno.

167

Bloque VQuímica II2. Los puentes eléctricos.

3. Las interacciones hidrofóbicas.

4. El puente disulfuro entre los radicales de aminoácidos que tienen azufre.

Hidrofílico

OH

OHC

O

CH3

CH2

CH2

CH2

S

S

CH2

CH2

CH2

CH2

CO

HO

HOHidrofóbica Puente

de HidrógenoCH3

Enlacedisulfuro Puentes

Salinos

CH2

CH2

CH2

CH2CH2

OH

NH3

CO O-

Estructura terciariade la mioglobina

Enlaces entre las cadenas laterales de los aminoácidosque estabilizan la estructura de una proteína globular

Estructura cuaternaria

Es parecida a la anterior, sólo que aquí participan varias cadenas polipep-tídicas distribuidas en el espacio para formar un complejo proteíco. El número de cadenas varía, por ejemplo, son dos en el caso de las hexoquinasas, cuatro en la hemoglobina o más en la cápsida del virus de la poliomielitis, las inmunoglobulinas y la miosina.

HemFe++

La estructura de la hemogoblina contiene 4 subunidades peptídi-cas, cada una contiene un grupo

prostético hem, en donde se almacena el oxígeno.

168168

� �� $��"��$��

Propiedades de las proteínasSolubilidad

Las proteínas son solubles en agua cuando adoptan una conformación globular. La solubilidad es debida a los radicales (-R) libres de los aminoácidos que, al ionizarse, establecen enlaces débiles (puentes de hidrógeno) con las moléculas de agua. Así, cuando una proteína se solubiliza queda recubierta de una capa de moléculas de agua (capa de solvatación) que impide que se pueda unir a otras proteínas, lo cual provocaría su precipitación (insolubilización). Esta propiedad es la que hace posible la hidratación de los tejidos de los seres vivos.

Capacidad amortiguadora

Las proteínas tienen un comportamiento anfótero y esto las hace capaces de neutra-lizar las variaciones de pH del medio, ya que pueden comportarse como un ácido o una base y, por tanto, liberar o retirar protones (H+) del medio donde se encuentran.

Desnaturalización

T �� " �� tenían sus estructuras cuaternaria, terciaria y secundaria, conservándose solamente �� +�� " ��$ �� +�� T��agentes que pueden desnaturalizar a una proteína pueden ser: calor excesivo; sus-� �� J!� �� !� � �� !� �� ción molecular; etcétera. El efecto más visible de este fenómeno es que las proteínas se hacen menos solubles o insolubles y que pierden su actividad biológica.

La mayor parte de las proteínas experimentan desnaturalizaciones cuando se calientan entre 50 y 60 ºC; otras se desnaturalizan también cuando se enfrían por debajo de los 10 a 15 ºC. La desnaturalización puede ser reversible (renaturalización) pero en muchos casos es irreversible.

Coloidales

En vista de su gran tamaño, las proteínas son partículas coloidales. Los coloides ejercen presión osmótica a nivel de membranas semipermeables, no pueden atrave-sar tales membranas, adsorben moléculas menores y poseen cargas eléctricas, estas propiedades resultan importantes para la realización de las funciones de las proteínas.

<��!�!

�� pecies de seres vivos es capaz de fabricar sus propias proteínas (diferentes de las de otras especies), y aun, dentro de una misma especie hay diferencias proteicas entre los distintos individuos. Esto no ocurre con los glúcidos y lípidos, que son comunes a todos los seres vivos.

T �� cuencia de las múltiples combinaciones entre los aminoácidos, lo cual está determi-� ��}#<�� T �� fenómenos biológicos como: la compatibilidad en trasplantes de órganos; injertos biológicos; sueros sanguíneos; así como los procesos alérgicos e incluso algunas infecciones.

169

Bloque VQuímica II

SíntesisRealizar un cuadro comparativo (en grande con pellón, papel manila, papel bond, etcétera) donde cada equipo aportará la información necesaria para completarla. Se deben tomar en cuenta los siguientes parámetros: estructura molecular, función, en qué productos los encontramos, enfermedades o padecimientos que se presentan ��

Sección B. Macromoléculas sintéticas:

Polímeros de adición

Polímeros de condensaciónSaberes:

�� #�� ;�� ro.

�� Distingo los procesos de fabricación de los polímeros sinté-ticos (adición y condensación).

�� Discuto la importancia del uso de los compuestos poliméri-cos en la vida cotidiana.

��alización

En tu libreta, contesta brevemente las siguientes preguntas:�� ¿Sabes cómo están hechos los plásticos?

�� ¿Con qué frecuencia utilizas los plásticos?

�� ¿Qué tipo de plásticos reconoces?

170170

� �� $��"��$��


Macromoléculas y polímerosEn la actualidad se han obtenido productos con moléculas gi-gantes o también denominadas como macromoléculas o po-límeros (del griego poli: muchos y mero: parte), ya que en su fabricación la materia prima es el petróleo.

La constitución principal de estas moléculas son mo-nómeros, los cuales se repiten por cientos, miles o millones de veces. Cuando estos monómeros son del mismo tipo se deno-minan homopolímeros, pero si son diferentes se denominan copolímeros.

Este tipo de compuestos presentan una elevada masa molecular, por lo que han revolucionado los materiales en la actualidad para una mejor forma de vivir del ser humano; esto

quiere decir que han desplazado literalmente a los productos de origen natural, como el algodón, la seda y el hule.

Es por ello que los materiales sintéticos juegan un papel muy importante; además de que se obtienen a baja temperatura, su densidad oscila entre 0.9 y 1.5, son muy resistentes a la ruptura y al desgaste, son elásticos y son fáciles de teñir.

��/�� 6��1. Actualmente, ¿utilizas algún tipo de plástico?

2. ¿Qué tipo de plásticos desechas constantemente en tu hogar, en tu comuni-dad y en la escuela?

3. Después de ser desechados, ¿existe la labor de reciclado?

Figura 5.5 Los polímeros de adición en nuestra vida.

171

Bloque VQuímica II4. ¿Consideras que el volumen de este tipo de materiales dañan nuestro medio

��_��

5. ¿Qué medidas propondrías para reducir el consumo de estos materiales y la reutilización de los mismos en tu comunidad?

T�� \

1. Por su respuesta al calor (termoplásticos), es decir, cuando se calienta se ablandan y pueden ser moldeados pero se endurecen cuando se enfrían.

2. Por su reacción química, es decir, de acuerdo a la manera en que se sintetizan, �� \

» Polímeros de adición: se forman a partir de la agregación de monómeros de doble enlace.

» Polímeros de condensación: se forman por la unión de monómeros diferentes.

Polímeros de adiciónSon moléculas que se producen a partir de la adición de un monómero, hasta formar grandes cadenas, a lo cual también se le denomina como polimerización por adición; en la cual se combinan moléculas sin que exista liberación de alguna otra molécula.

En estos tipos de reacciones, el producto más simple es el polietileno a partir del etileno (CH2=CH2).

Estos tipos de polímeros presentan algunas variantes, las cuales son:

a. En la polimerización de masa, los productos que forma el monómero se trata con calor en su fase inicial y por consiguiente los productos no son de buena calidad.

b. En la polimerización en solución, el monómero se disuelve en un disolvente relativamente inerte y se le agrega un catalizador antes de calentarlo. Al terminar la reacción se recupera el disolvente y el polímero se obtiene en forma de polvo.

c. En la polimerización en emulsión, el monómero se mezcla con agua al agregársele detergentes, y mediante una fuerte agitación se logra una emulsión estable la cual al ser frotada a temperatura adecuada forma el polímero.

Entre los productos más comunes podemos encontrar el poliestireno, clo-ruro de polivinilo (PV*��£�� de dónde provienen se determina el grupo de sustitución de uno o más hidrógenos en la molécula.

172172

� �� $��"��$��

Algunos factores que caracterizan a este grupo de polímeros son:

�� Grado de polimerización. El cual depende de la cantidad de carbonos en la molécula.

�� Grado de cristalización. La forma que adquiere la molécula y el grado de torceduras provocan de manera directa diversas formas cristalinas.

�� El grado de reticulación. Representa la unión de cadenas mediante enlaces muy fuertes, lo que provoca una molécula muy fuerte y muy rígida.

Actividad de aprendizaje 71. Investiga los usos comerciales de los primeros diez polímeros sintéticos y

entrega un reporte.

2. En binas, con materiales previamente solicitados (esferas de unicel, pinturas y palillos), elabora diferentes modelos de moléculas sintéticas y expón ante grupo las características que presentan las moléculas diseñadas.

Polímeros por condensaciónSon reacciones en las que se unen dos diferentes monómeros simultáneamente de átomos o grupos de átomos. Se unen a partir de enlace entre monómeros que tienen al menos dos grupos que reaccionan con separación de algún producto de bajo peso molecular, por ejemplo el agua y el ácido clorhídrico, etcétera.

Algunos polímeros de condensación no están formados por átomos de carbono, como el dihidroxisilano, que al reaccionar entre sí producen una molécula con enlace Si-O-Si que pueden seguir reaccionando hasta producir una macromolécula.

Grupo funcionalEl grupo funcional es la parte reactiva dentro de la molécula, la presencia determina el conjunto de átomos que provoca que todas las moléculas que contengan un grupo experimente reacciones químicas similares.

173

Bloque VQuímica IICada grupo funcional contiene propiedades particulares a la cadena de

carbono a la cual está unido. Por ejemplo, el metanol es venenoso, y en casos graves de intoxicación puede provocar ceguera y muerte.

Polímeros�� Nylon\��K��" �� + ��

es de uso diario en diferentes productos de la vida cotidiana del ser humano, también es utilizado como termoplástico, con las aminas para obtener la poliamida que se utiliza para la fabricación de poliéster.

» Dentro de la clases de nylon existe el nylon 66, que deriva de la reac-ción entre el diácido de seis carbonos y la amina de seis carbonos que produce una poliamida muy especial.

» T �� \�� " �� $ ��bras textiles en la fabricación de ropa, de tenis, etcétera.

�� Acetato de etilo: Se forma a partir de una reacción entre dos molécu-las con diferentes grupos funcionales, como el ácido acético y el alco-hol etílico en una reacción de condensación para formar agua como subproducto.

�� Poliuretano: Se conoce este polímero como formador de espumas, sir-ve como relleno para sillas acolchonadas, relleno de almohadas, pueden �� $��;�� *�� uretano. Para obtenerlo se utiliza la sintetización del dimetil tereftalato, la reacción es con etilenglicol y se realiza a través de la reacción llamada ��

�� Poliésteres\�'��+�� " ��en ropa que se confeccionan para bailables. Contienen cadenas de hi-drocarbonadas con uniones de éteres.

�� Dacrón: Es un poliéster que se extrae a partir de ácido tereftálico y eti-�� " �� + ��

Actividad de aprendizaje �1. Formen equipos de cinco integrantes.

2. Realicen un tríptico informativo sobre la utilización de los polímeros de con-densación en la vida cotidiana.

3. Investiga las fórmulas de cada uno de los polímeros de condensación y elabora una tabla con el nombre y el uso del polímero. Entrégala al docente.

4. Investiga si en la actualidad han descubierto nuevos polímeros y coméntalo en el salón.

SíntesisElabora un mapa conceptual de las macromoléculas sintéticas.

Polimeri-zación. Es un proceso

químico por el cual,

mediante calor, luz o un catalizador, se unen varias moléculas de un compuesto gene-ralmente de carácter no saturado llamado monómero para formar una cadena de múltiples eslabones, moléculas de elevado peso molecular y de propiedades distintas, llamadas macromolé-culas o polímeros.

174174

� �� $��"��$��

RealimentaciónI. Elabora una campaña donde se señale la importancia de la alimentación y los

buenos hábitos alimenticios, así como el uso de reciclaje de materiales plásticos utilizados en la vida diaria.

Práctica 1: MacromoléculasResultado de aprendizaje

Que el alumno obtenga un polímero sintético.

Material Cantidades

Tubos de ensayo 1

Pinza para tubo de ensayo 1

Mechero de Bunsen 1


Aceite de linaza 2 ml

Azufre en polvo 2 ml

Óxido de zinc 2 ml

Antecedentes

Los polímeros son moléculas largas formadas por muchas unidades estructurales repetidas.

Los polímeros son relativamente fáciles de fabricar. Usualmente pueden sintetizarse en un paso donde el reactivo principal es una sustancia formada por moléculas orgánicas simples y pequeñas, llamadas monómeros. Un monómero es una molécula a partir de la cual se hace un polímero.

Cuando se fabrica un polímero, los monómeros se unen un tras otro en una serie de pasos rápidos. Usualmente se necesita un catalizador para que la reacción se realice a un ritmo razonable. Una reacción donde se enlazan unidades de monómeros formando un polímero se llama polimerización.

óxido de zincaceite de linazaazufre

175

Bloque VQuímica IIAnota tus observaciones:

Conclusiones:

Elabora tus observaciones:

¿Qué es un monómero?

¿Qué es un polímero?

¿Qué es una macromolécula?

Escribe el nombre de tres polímeros naturales y tres sintéticos:

Polímeros naturales Polímeros sintéticos

176176

� �� $��"��$��

Evaluación de la competenciaI. Escribe en el paréntesis la letra que corresponda a la respuesta correcta.

1. Son biomoléculas orgánicas formadas por carbono (C) e hidrógeno (H), tam-bién puede tener oxígeno en porcentajes muy bajos. Aportan 9 Kc por gramo. ( )

a. Macromoléculas

b. Carbohidratos

c. Lípidos

d. Proteínas

2. {�� " �� + �� chilas, ropa interior, cepillos de dientes, bolsas, etcétera. ( )

a. Nylon

b. Propileno

c. Polietileno

d. ?�%��

3. Alimento considerado como fuente de obtención de lípidos. ( )

a. Refrescos

b. Pescado

c. Cereales

d. Cacahuates

4. Macromoléculas naturales llamadas azúcares cuya función es proporcionar energía de consumo al cuerpo. Las encontramos en cereales, dulces, chocolates, refrescos, etcétera. ( )

a. Lípidos

b. Carbohidratos

c. Aromáticos

d. Proteínas

5. Los carbohidratos guardan una relación estructural al estar formada por estos grupos. ( )

a. hidróxido, carboxílico

b. aldehído, cetona

c. carbóxilo, hidrógeno

d. aldehído, éster

II. Escribe en la línea la respuesta correcta.

1. El carbohidrato más simple o sencillo es conocido con el nombre de:

2. El enlace que predomina en las macromoléculas se conoce como:

3. Los elementos químicos que forman a los carbohidratos son:

4. El polisacárido que tiene la función de reserva en los animales se conoce como:

5. Las vitaminas que son consideradas liposolubles son las siguientes:

177

Bloque VQuímica IISa

bere


Recu

rsos

Pre-

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Reso

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(Bás

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ico

#�� las macromoléculas: carbohidratos, lípidos y proteínas.

Explico y analizo las funciones, estructuras y propiedades de las macromoléculas natu-rales y sintéticas.

No tengo conoci-miento.

Tengo ideas ge-nerales de bloque.

Comprendo la importan-�� explicar las macromolé-culas.

Determino las carac-terísticas y propieda-des gene-rales de las macromolé-culas.

Reconozco con faci-lidad las propiedades y caracterís-ticas de las macromolé-culas en mi vida cotidia-na.

W�%�� portancia del consumo de los alimentos y el uso indiscriminado de alimentos chatarra.

Muestro interés en el conocimiento de los padecimientos y enfer-medades relacionados con la alimentación, así como de adquirir hábitos saludables de alimentación.

No tengo interés por realizar las activida-des.


Comprendo la informa-ción y realizo una de las actividades sugeridas.

Comprendo la informa-ción y todas las activida-des sugeri-das.

Conozco las carac-terísticas y propiedades de la alimen-tación.

#��macromolécula, polí-mero y monómero.

Distingo los procesos de fabricación de los polímeros sintéticos (adición y condensa-ción).

Discuto la importancia del uso de los com-puestos poliméricos en la vida cotidiana.

No realizo la acti-vidad sugerida.

Diseño la práctica satisfacto-riamente, pero no realizo las actividades sugeridas.

Diseño la práctica y la aplico satis-factoriamen-te, y realizo sólo una de las activida-des sugeridas.

Diseño la práctica y la aplico satisfacto-riamente y realizo todas las actividades sugeridas.

Explico la importancia de macromo-lécula y aplico con éxito la práctica dise-ñada.

178178

� �� $��"��$��

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