MANUAL QUIMICA II ICEP 2018

SAVE OFFLINE

Ibq. Merino Ruiz Lizbeth

QUIMICA II Manual para química II bachillerato.

Manual para la modalidad semiescolarizada.

1

CONTENIDO BLOQUE I. Aplicas la noción del mol en la cuantificación de procesos químicos de tu entorno.  Reacción química  Balanceo de reacciones químicas  Concepto de mol  Fórmula química  Cálculo de la masa molecular (masa fórmula)  Volumen molar  Estequiometría, problemas masa – masa  Estequiometría: problemas masa- volumen y volumen-volumen.  Problemas reactivo limitante y en exceso  Fórmula mínima y fórmula molecular. BLOQUE II. Actúas para disminuir la contaminación del agua, del aire y del suelo.  Origen de la contaminación: contaminantes antropogénicos, primarios y secundarios.  Contaminación del agua, aire y suelo.  Inversión térmica, smog, lluvia ácida BLOQUE III. Comprendes la utilidad de los sistemas dispersos  Clasificación de la materia: elemento compuesto y mezcla(homogénea y heterogénea)  Sistemas dispersos: disoluciones, coloides y suspensiones  Métodos de separación de mezclas.  Cálculo de la concentración en: Porcentaje, Molaridad, Normalidad  Ácidos y Bases  Práctica de laboratorio. BLOQUE IV. Valoras la importancia de los compuestos del carbono en tu vida diaria y en tu entorno.  Hidrocarburos: Alcanos, Cicloalcanos, Alquenos y Alquinos.  Nomenclatura IUPAC.  Hidrocarburos aromáticos  Nomenclatura IUPAC.  Compuestos orgánicos con grupo funcional: alcoholes, aldehídos, cetonas, éteres, esteres, ácidos carboxílicos, amidas, aminas.  Nomenclatura IUPAC. BLOQUE V. Identificas la importancia de las macromoléculas naturales y sintéticas  Macromoléculas naturales: clasificación y características.  Macromoléculas sintéticas: Polímeros de adición y de condensación.

2

PRESENTACIÓN

3

En química, es muy importante conocer las cantidades de reactivos y productos involucrados en una reacción, ya sea por cuestiones económicas o ecológicas. El uso indiscriminado y poco planeado de los reactivos podría costar mucho dinero, además de generar residuos indeseables que a la larga nos cuesten, además de dinero, un gran esfuerzo por revertir sus efectos en el planeta. Por esta razón, durante este curso aprenderás a contar la materia y a expresarte de acuerdo al lenguaje científico con la finalidad de generar conciencia e involucrarte con los procesos vitales y sus reacciones, así como en los procesos industriales antes de tu paso a la vida laboral. También en química II, estudiaremos la química orgánica, que se dedica a estudiar a fondo todos aquellos compuestos formados por carbono e hidrógeno y sus reacciones y combinaciones con algunos elementos de la tabla periódica. El estudio de la química orgánica es sumamente importante porque, aunque solo 0.2% de la corteza terrestre es carbono, forma parte de la estructura química de los seres vivos y de sus ciclos biológicos (bioquímica). Por otra parte, el carbono es el componente principal del petróleo, sustancia que al purificarse y refinarse se transforma en un sinnúmero de productos y subproductos necesarios para la vida humana (mas no imprescindibles): fibras textiles, combustibles, lubricantes, grasas, solventes, etc. El petróleo es un recurso no renovable y es necesario sustituirlo por otros compuestos que se comporten como él o, en su defecto, usarlo en formas o compuestos de tamaños diminutos que maximicen su eficiencia, como los nanotubos de carbono o los fullerenos. A pesar del empeño que se ha puesto en la investigación que solucionaría nuestros problemas cuando el petróleo termine, aún falta mucho por hacer, y tú podrías ser uno de los investigadores del futuro que podría contribuir a ese cambio. Para ello, es necesario que conozcas las bases de la química, en particular de la orgánica, y que te involucres con ella y la hagas parte de tu futuro profesional.

BLOQUE I. Aplicas la noción del mol en la cuantificación de procesos químicos de tu entorno. SEMANA # 1 DIA 1 OBJETIVO: El alumno realizara un repaso de los términos utilizados en una ecuación química para representar una reacción, además realizará ejercicios de balanceo de ecuaciones químicas por el método de tanteo y de óxido reducción, ya que son conocimientos previos que deben estar bien dominados.

4 REPASO. I. De manera individual lee las siguientes preguntas y procura responderlas; luego, comparte tus resultados con el resto del grupo y lleguen a conclusiones sobre las respuestas a cada pregunta. 1. ¿Qué estudia la química? 2. ¿Qué es un elemento? 3. ¿Qué es un átomo? 4. ¿Qué es la tabla periódica? 5. ¿Qué información contiene la tabla periódica? 6. Define enlace iónico. 7. Define enlace covalente. 8. ¿Qué es una reacción? II. Ahora, completa los espacios con los símbolos de los elementos que se solicitan. Elemento Símbolo Sodio Oxígeno Carbono Hierro Magnesio Nitrógeno Azufre Potasio Calcio Cloro Bromo Yodo Silicio Plata Mercurio III. Por último, balancea las siguientes ecuaciones y haz un desglose de la información que contiene (si es en estado sólido, líquido o gas, energía desprendida o absorbida, si es exotérmica o endotérmica, etc.).

1. N2 (g)

+ O2 (g) + 39 kcal

N2O (g)

2. CH4 (g) + O2 (g)

CO2 (g)

+

H2O (g) + 213 kcal

Para poder resolver los siguientes ejercicios puedes consultar el manual de química I.

BLOQUE I. Aplicas la noción del mol en la cuantificación de procesos químicos de tu entorno SEMANA # 1 DIA 2

5

OBJETIVO: El alumno identificará el significado de MOL y el uso que tiene para el manejo de cantidades químicas como átomos y moléculas. Se describe las partes que componen a la fórmula química y se desarrollaran los pasos a seguir para el cálculo de la masa molecular. Todos estos conceptos de identificarán y se distinguirán a través de ejercicios que se harán en clase con el maestro y de manera individual.

LECTURA. CANTIDAD DE SUSTANCIA Como sabrás, los átomos son invisibles a nuestra vista y sería imposible contarlos directamente para llevar a cabo una reacción, por lo que fue necesario inventar una magnitud adecuada para poder estudiar a fondo las relaciones entre reactivos y productos. Dicha magnitud se conoce como cantidad de sustancia y su unidad base utilizada en el Sistema Internacional de Unidades (SI) se llama mol (en latín significa “montón enorme”) y se define como la cantidad de sustancia que contiene tantos átomos, iones, moléculas, electrones o partículas como átomos se encuentran en 12 g de carbono 12. Tras varios experimentos y cálculos, los científicos determinaron que en un mol hay aproximadamente 6.0221 × 1023 átomos, moléculas, iones, electrones o partículas. Este número (6.0221 × 1023) se conoce como número de Avogadro (NA) en honor al físico italiano Amadeo Avogadro (1776 -1856), quien lo determinó al hacer experimentos con gases. Un mol de calcio (Ca) tiene el mismo número de partículas que un mol de azufre (S) o que uno de potasio (K).

Ca

K S

Número de Avogrado:

6.0221 X 10 23 Átomos, moléculas, iones, electrones o partículas

MASA MOLECULAR Cada elemento o compuesto está representado por su símbolo químico y la cantidad de átomos que intervienen en la formación de esa sustancia (en el caso de las moléculas). Esta cantidad está representada por un número que se escribe de lado derecho de cada símbolo químico y se denomina subíndice. nota: si no hay un número el valor corresponde al 1. Para poder determinar la masa molecular de una sustancia es necesario conocer la masa atómica de cada elemento (dato que se puede revisar en la tabla periódica) y multiplicarlo por el subíndice presente en la fórmula química de ese compuesto. Veamos algunos ejemplos.  Dióxido de Carbono.

Fórmula química

C O2

6

Indica 1 átomo de Carbono Indica 2 átomos de Oxigeno Ahora, de la tabla periódica busco el valor de la masa atómica de cada elemento químico, así tenemos: Para el carbono C = su masa atómica corresponde a un valor de 12 uma (unidades de masa atómica) o g (gramos) Para el óxigeno O = Su masa atómica corresponde a un valor de 16 uma o g. Entonces para obtener la masa molecular del Dióxido de Carbono CO2 realizamos la siguiente operación. C = 1 átomo * 12 g = 12g 0 = 2 átomos * 16g = 32g

Se suman estos valores porque juntos forman la masa del compuesto.

C O 2 = 44 g

44g de CO2 se encuentran en 1 mol de CO2

(* símbolo de multiplicar) Este concepto se aplica tanto a átomos individuales como a moléculas formadas por átomos de la misma o distinta especie, y es equivalente a la masa de 1 mol de partículas elementales. Es así que la masa molar de un elemento es la masa de un mol de sus átomos, la masa molar de un compuesto es la masa de 1 mol de sus moléculas y la masa molar de un compuesto iónico es la masa de 1 mol de sus iones fórmula.

Como puedes ver, la masa molar es muy útil, ya que si quisiéramos manejar un mol de azufre con nuestras manos, sería imposible porque no tenemos una herramienta que nos permita medir moles directamente, así que, para facilitar la tarea, tendríamos que recurrir a su equivalente en gramos: 1 mol de S = 32.06 g de S, mientras que 1 mol de C = 12 g de C

EJERCICIOS. Resuelve los siguientes ejercicios, para esto observa el siguiente problema ya resuelto.  Calcula la cantidad en moles de sodio (Na) que se encuentran en 15 g de muestra. 1 mol de Na = 23 g de Na 23 g de Na 15g de Na =

7

= 0.65 mol de Na. 1 mol de Na

1.- Calcula la masa de 2.5 mol de silicio (Si). 2.- Para el cálculo de la masa molar de compuestos, tendríamos que considerar las masas molares de cada uno de los elementos que lo conforman (masas atómicas) y sumarlas. Como ejemplo, calculemos la masa molar del cloruro de sodio (NaCl) 3.- Calcula el número de moles presentes en una muestra de 100 g de nitrato de potasio (KNO3). VOLUMEN MOLAR Ya vimos que resulta útil el concepto de masa molar para el caso de los elementos o compuestos que pueden ser pesados con ayuda de la balanza. Pero, ¿qué pasa con los gases?, ¿cómo harías para contar un mol de gas? En este caso, resulta más práctico medir volúmenes de sustancia y relacionarlos con la cantidad de partículas que contiene. Después de sus investigaciones con gases, Avogadro postuló una hipótesis que considera que volúmenes iguales de sustancias gaseosas contienen igual número de partículas. En otras palabras, un mol de un gas tendrá el mismo volumen que un mol de otro gas en condiciones normales de temperatura y presión (estas condiciones normales se abrevian como TPN y equivalen a 0°C, 1 atm). Experimentalmente se encontró que ese volumen equivale a 22.4 L por cada mol de cualquier gas.

22.4 L

22.4 L

22.4 L

1 mol de O2

1 mol de CH4

1 mol de CO2 COCO2

1mol de O2

1 MOL DE O2 32 g de O2

1 MOL DE CH4 16 g de CH4

1 MOL DE CO2 44 g de CO2

Veamos un ejemplo Un tanque contiene 680 L de oxígeno. Calcula qué cantidad en moles del gas a TPN se encuentra en el tanque. Solución 680 L de O2

X

1 mol de O2 = 30.36 mol de O2 22.4 L de O2

8 TAREA. Resuelve cada uno de los siguientes ejercicios. 1.- Un gas ocupa un volumen de 7 L y tiene una masa de 15.4 g. Calcula la masa molar de este gas a TPN. 2.- Calcula qué volumen a TPN ocupará un mol de oxígeno molecular (O2). 3.- Encuentra cuántos moles de cloro gaseoso (Cl2) se encuentran en 6 litros del mismo gas.

BLOQUE I. Aplicas la noción del mol en la cuantificación de procesos químicos de tu entorno. SEMANA # 1

DIA 3

OBJETIVO: El alumno desarrollara un ejercicio que involucre los pasos a seguir para su solución, junto con el maestro. Para confirmar su comprensión, el alumno realizará de manera independiente un ejercicio de este tipo.

LECTURA. FUNDAMENTOS DE ESTEQUIOMETRÍA La palabra estequiometría deriva del griego stoichion que significa “elemento” y metron que significa “medir”; traducido literalmente sería “medir elementos”. La estequiometría es una rama de la química que nos permite saber en qué cantidad los reactivos formarán una cantidad de productos después de que suceda una reacción química. La estequiometría es la medición que se basa en las leyes cuantitavas (¿Qué cantidad?)de la combinación química. En los cálculos estequiométricos vamos a utilizar los coeficientes de las ecuaciones químicas balanceadas para relacionarlos con cantidades de reactivos y de productos. En los cálculos estequiométricos los coeficientes de la ecuación balanceada representan moles o volúmenes (para gases medidos a la misma temperatura y presión) de los reactivos y de los productos. Para resolver problemas de estequiometría, utilizamos el método molar que consta de 3 pasos básicos:

# 1 : Calcular los moles de las unidades elementales (átomos, formulas unitarias, moléculas o iones) del elemento o compuesto o ión a partir de la masa o el volumen (si se trata de gases) de la sustancia conocidas en el problema. # 2: Calcular los moles de las cantidades desconocidas en el problemas, utilizando los COEFICIENTES, de las sustancias de la ecuación balanceada. # 3: Determinar la masa o el volumen (si se trata de gases) de esas sustancias desconocidas en las unidades indicadas en el problema, a partir de los moles calculadas por las cantidades desconocidas. Los problemas de estequiometría lo dividimos en 3 tipos a) Masa _______ Masa b) Masa _______ Volumen c) Volumen ________Volumen Cuando se lleva a cabo las reacciones químicas por lo general la cantidad de los reactivos no se utilizan en las cantidades estequiométricas exactas. Es decir un reactivo puede utilizarse en exceso, en una cantidad mayor a la necesaria teóricamente, para que se realice una reacción de acuerdo a la ecuación balanceada. En estos casos la cantidad de producto que se obtiene depende de que el primer reactivo se consuma completamente y a este se le llama reactivo limitante. PROBLEMAS DE ESTEQUIOMETRIA MASA-MASA En este tipo de problema, las cantidades que se conocen y las que se preguntan están en unidades de masa. Primero veremos algunos ejemplos directos expresados en gramos. EJERCICIO 1 Calcular la cantidad de gramos de oxígeno que se necesitan para quemar 72.0g de C2 H6 hasta CO2 y H2 O . La ecuación para la reacción es. 2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O Solución La ecuación está balanceada, por lo que podemos empezar a calcular las masas moleculares de las sustancias necesarias para este cálculo. Las cuales son el O2 y el C2 H6 Masa atómica (dato en la tabla periódica) O2 = 16 x 2 = 32 gramos C2H6 C2 = 12 x 2 = 24 gramos + H6 = 1x 6 = 6 gramos } 30 gramos Organizando los datos Conocido: 72.0 g de C2H6 Desconocido: g de O2 necesarios Partiremos para este cálculo de gramos conocidos a gramos desconocidos, por lo que debemos utilizar los 3 pasos básicos: Paso # 1: Calcule los moles de C2H6 con el dato conocido, un mol de C2H6 tiene una masa de 30g así 72.0 g C2H6 x 1 mol C2H6 /30 g C2H6 = 72.0 / 30.0 mol de C2H6 Paso # 2 Calcule las moles de las moléculas de oxigeno que se necesitan con base en la ecuación balanceada. La relación entre el C2H6 está dada por 2 mol de C2H6 para 7 mol de O2. Por lo tanto, 72.0 / 30 mol C2H6 x 7 mol O2 / 2 mol C2H6 = 72.0 / 30 x 7/2 mol de O2 necesarios. Paso # 3 Calcule los gramos de oxigeno necesarios. 1 mol de oxígeno O2 tiene 32.0 g de masa entonces 72.0 / 30.0 x 7/ 2 mol de O2 x 32.0 g O2/1mol de O2 = 72/30 x 7/2 x 32 g O2 = 268.9 g de O2 respuesta.

9

ACTIVIDAD Resuelve el siguiente ejercicio, siguiendo los pasos del ejemplo anterior, si tienes duda pídele a tu profesor que te apoye. 1.- En una práctica de laboratorio tienes que producir cloruro de zinc (ZnCl2) a partir de la reacción entre zinc elemental (Zn) y ácido clorhídrico concentrado (HCl). Calcula qué cantidad de cloruro de zinc se formará al reaccionar 15 g de ácido clorhídrico, de acuerdo con la reacción: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 2.- El trióxido de azufre (SO3) se produce en la atmósfera por oxidación del dióxido de azufre (SO2) bajo la influencia de la luz solar según la siguiente reacción: SO2 + O2 → SO3 Determina qué cantidad en gramos se formarían de SO3 a partir de 50 g de SO2.

BLOQUE I. Aplicas la noción del mol en la cuantificación de procesos químicos de tu entorno. SEMANA # 1 DIA 4 OBJETIVO: El alumno recuerda el concepto de volumen molar, y a partir de este se resolverán ejercicios con el maestro y de manera individual.

PROBLEMAS DE MASA – VOLUMEN. En este tipo de problema, la sustancia desconocida es un gas, el dato puede estar dado en unidades de masa y se le pedirá calcular la sustancia desconocida en unidades de volumen. (si es un gas) o bien el dato estará en unidades de volumen y tendrá que calcular la incógnita en unidades de masa. En cualquier caso se necesita aplicar el volumen molar. 1 volumen molar = 22.4 L del compuesto o sustancia problema en condiciones de presión y temperatura normales (0°C y 760 torr). EJERCICIO 2 Calcule el volumen de O2 en litros medidos a 0°C y 760 torr que se podrían obtener al calentar 28.0 g de KNO3. Solución. Primero debemos escribir y balancear la ecuación, como sigue: 2KNO3 → 2KNO2 + O2 La masa de la fórmula es K = 39 g N = 14g O3 = 16 x 3 = 48 } 101 g total. 1 MOL DE KNO3 = 101 g de KNO3 Dato conocido

28 g de KNO3

10

Dato desconocido

? g de O2

Paso # 1 relacionamos los datos conocidos de problema con el valor obtenido de las masas atómicas de los elementos que forman el compuesto KNO3 (28.0 g de KNO3) (1 mol de KNO3 / 101 g de KNO3) = 0.28 mol de KNO3 Paso # 2 ahora relacionamos las cantidades de moles (COEFICIENTES) en la ecuación química balanceada que deben combinarse para poder llevar a cabo la reacción. Por cada 2 moles de KNO3 que reaccionen, se producirán 1 mol de O2

11

(0.28 mol de KNO3) (1mol de O2 / 2 mol de KNO3) = 0.14 mol de O2 Paso # 3 Finalmente hacemos la relación del volumen molar que equivale a 22.4 litros bajo condiciones de PTN para transformar los moles de oxígeno en unidades de volumen. (0.14 mol de O2) (22.4 L de O2 / 1 mol de O2 ) = 3.1 litros de O2 a PTN

respuesta.

EJERCICIO 3 El nitrato de amonio (NH4NO3), que suele usarse como fertilizante para tierra, se descompone en dióxido de nitrógeno (N2O) y agua (H2O), según la reacción descrita. Calcula cuántos litros de N2O se producirían al reaccionar 50 g de NH4NO3 a TPN. NH4NO3(s) → N2O(g) + 2H2O(l) Solución 50g NH4 NO3 * 1 Mol NH4NO3 * 1 Mol N2O

* 22.4 L de N2O = 14 L N2O

80 g NH4NO3

1 mol NH4NO3

1 mol N2 O

PROBLEMAS VOLUMEN-VOLUMEN Esta relación se aplica cuando los reactivos y los productos están en fase gaseosa, basándonos en que el volumen que ocupan los gases en condiciones normales de temperatura y presión es el mismo, debido a que contienen igual número de moléculas en el mismo espacio. Veamos el siguiente ejemplo. EJERCICIO 4 Un auto consume en promedio 40 L de butano (C4H10) cada 500 km. Calcula qué volumen de dióxido de carbono (CO2) se produce cada vez que un tanque de gasolina se consume. 2C4H10(g) + 1302(g) → 8CO2(g) + 10H2O(g) Solución 40 L C4 H10 X 1 Mol de C4H10 X 16 moles CO2 X 22.4 L de CO2 = 320 L de CO2 22.4 L de C4H10 2 moles C4H10 1 Mol de CO2

ACTIVIDAD Resuelve en tu cuaderno los siguientes ejercicios junto a un compañero. 1. Al calentar el clorato de potasio (KClO3), este se descompone fácilmente en la sal cloruro de potasio (KCl) y oxígeno (O2). Calculen qué volumen de oxígeno se produce al calentar 25 g de KClO3. 2KClO3(s) → 2KCl(s) + 3O2(g) 2. El dióxido de azufre (SO2) reacciona con carbonato de calcio (CaCO3) y forma sulfato de calcio (CaSO4) y dióxido de carbono (CO2). 2SO2(g) + 2CaCO3(s) + O2(g) → 2CaSO4(s) + 2CO2(g) Determinen: a. ¿Qué masa de CaCO3 se necesita para retirar 500 mL de SO2? b. ¿Qué volumen de O2 se necesita para reaccionar con 500 mL de SO2? c. ¿Qué volumen de CO2 se producirá al reaccionar 1 L de SO2? 3. Determinen qué volumen de oxígeno se consumirá al reaccionar con 15 g de Mg según la siguiente ecuación: 2Mg + O2 → 2MgO 4. Calculen qué masa de CaC2 se consumirá para formar 10 L de acetileno C2H2, según la siguiente reacción: CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2

BLOQUE I. Aplicas la noción del mol en la cuantificación de procesos químicos de tu entorno. SEMANA # 1 DIA 5 OBJETIVO: El alumno realizará un par de ejercicios donde se aplique el concepto de reactivo imitante. Al finalizar el tema se hará un cierre de los conceptos involucrados en el primer bloque.

LECTURA REACTIVO LIMITANTE Y REACTIVO EN EXCESO En la práctica, las reacciones químicas no consumen en su totalidad los reactivos. En los laboratorios de enseñanza, es muy común que alguno de los reactivos que utilizas para hacer tus experimentos esté proporcionado en exceso para que sea más fácil que se lleve a cabo la reacción y, por lo tanto, más sencillo para ti asociar el concepto sin importar qué cantidad de reactivos se consumen en su totalidad y cuál es el costo. En la industria, por el contrario, siempre se está pensando de qué forma hacer que la mayor cantidad de reactivo se transforme en productos al menor costo. Debes saber que en cualquier caso, no se consumen en su totalidad los reactivos después de una reacción; puede suceder que por condiciones de reacción, estado de agregación, temperatura y otros factores, solo uno de ellos se termine y cuando esto sucede, la reacción termina. En química,

12

a este reactivo que se termina se le llama reactivo limitante, y al que no se termina, se le llama reactivo en exceso; es tarea de los químicos determinar cuál es el reactivo limitante en una reacción, de ese modo podrían proceder de una forma más conveniente para la remoción de residuos y mejorar la pureza de productos, por ejemplo. Pongamos el caso del reactivo limitante en términos del armado de un juguete. En una fábrica se están armando muñecas, las cuales constan de dos brazos, dos piernas, un tronco y una cabeza. En este momento se cuenta con un inventario de 17000 brazos, 14000 piernas, 7100 troncos y 7200 cabezas. ¿Cuántas muñecas podrían producirse en una semana? Si nos basamos en el número de troncos y cabezas se terminarían 7100 muñecas pero, como cada muñeca está conformada por otras cuatro piezas, tendríamos que poner atención en las partes duplicadas. Esto es, si nos guiamos en el número de brazos podrían armarse 8500 muñecas y si nos basamos en el número de piernas, se pueden formar 7000 muñecas. Si analizamos todos los números, vemos que la producción terminaría cuando en el almacén ya no haya más piernas y solo puedan fabricarse 7000 muñecas. En este caso, el reactivo limitante es el número de piernas. En una reacción química, se harían análisis similares, pero basándonos en la cantidad de moles o de gramos que existe de cada especie. A continuación se muestran algunos ejemplos.

MUÑECAS

13

EJERCICIO 5 El cloroformo (CHCl3) es un compuesto químico de rápida acción que funciona como anestésico. En historias de espías se usa para incapacitar temporalmente a las víctimas o enemigos. Al reaccionar con oxígeno (O2), se descompone en ácido clorhídrico (HCl) y gas fosgeno (COCl2), sustancia que se usó como gas venenoso contra tropas de la Primera Guerra Mundial. Determina cuál es el reactivo limitante para la producción de fosgeno. 2CHCl3 + O2 → 2COCl2 + 2HCl 70.8 g 12.8 g ¿?g ¿? g Solución Para encontrar el reactivo limitante, debemos saber la cantidad de moles que hay en cada uno de los reactivos. Usaremos nuevamente la conversión por factores. 119.35 g CHCl3 70.8 g CHCl3 =

= 0.59 mol CHCl3 1 mol CHCl3

1 mol O2 12.8 g O2 =

= 0.40 mol O 2 32 g O2

Ahora tomaremos la cantidad en moles de cada reactivo para saber la cantidad en masa que producirían de fosgeno. 2 moles COCl2 98.9 g COCl2 0.59 mol CHCl3 X X = 58.35 g COCl2 2 moles CHCl3 1 mol COCl2 2 moles COCl2 0.40 mol O2 X

98.9 g COCl2 X

1 mol O2

= 79.12 g COCl2 1 mol COCl2

El CHCl3 forma una menor cantidad de fosgeno, lo que en términos prácticos significa que es el reactivo limitante y el O2 es el reactivo en exceso. En otras palabras, cuando se ponen a reaccionar el CHCl3 y el O2, la reacción se va a detener cuando el CHCl3 haya formado 58.35 g de fosgeno.

ACTIVIDAD Resuelve en tu cuaderno los siguientes ejercicios. 1.- Para la reacción: 3H2SO4 + 2Al(OH)3 → Al2(SO4)3 + 6H2O Determina: ¿Cuál es el reactivo limitante y el reactivo en exceso cuando se hacen reaccionar 50 g de ácido sulfúrico (H2SO4) y 20 g de hidróxido de aluminio (Al(OH)3)?

14

2.-El acetileno se usa como anestésico en las cirugías. La reacción de obtención es la siguiente: CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2 Determina la masa que se producirá de C2H2 cuando reaccionan 128 g de carburo de calcio (CaC2) y 144 g de agua (H2O).

BLOQUE II. Actúas para disminuir la contaminación del agua, del aire y del suelo. SEMANA # 2 DIA 1 OBJETIVO: Se describirá los tipos de contaminantes, antropogénicos primarios y secundarios. Los alumnos presentaran ejemplos de contaminación como la lluvia ácida, smog, inversión térmica, contaminantes en el agua y en el suelo.

LECTURA ¿Sabías que en la actualidad se liberan aproximadamente 7 000 toneladas de carbono al año por las actividades humanas? ¿Has pensado en las repercusiones que esto puede tener en el futuro si además la deforestación del planeta continúa?

Hace 30 años, después de realizar ejercicio, tomábamos agua de la llave directamente y nunca nos pasó nada. En ese tiempo solo veíamos tapabocas en los hospitales o laboratorios y era impensable que la gente los utilizara al circular por las calles. No se hablaba todavía de contaminación atmosférica –aunque ciertamente ya estaba presente en el ambiente– ni del calentamiento global de la Tierra, provocado por el aumento de gases en la atmósfera. En la actualidad, estos problemas y muchos más son parte de nuestra vida diaria, y se encuentran en etapa de discusión en todos los foros y países, debido al impacto ambiental que han generado y los efectos que tienen sobre la población. Con frecuencia se presentan en nuestro país y en diversas partes del mundo incendios forestales que a veces tardan semanas y hasta meses en ser controlados. Esto, junto con la tala inmoderada, provoca la desaparición de vastas extensiones de bosques, el avance de la erosión y de los

15

desiertos. Además, el uso indiscriminado y extensivo de combustibles fósiles en las industrias, transportes y hogares de todo el mundo está provocando que nuestro planeta absorba cada vez más radiación solar y esté calentándose en forma inquietante. Algunos gases, como el metano (CH4) y el dióxido de carbono (CO2) acumulados en la atmósfera, impiden que se disipe el calor que la Tierra recibe del Sol, lo que provoca un efecto similar al que ocurre al interior de un invernadero, donde los gases calientes quedan atrapados. El calentamiento global, y el cambio climático asociado, se relacionan con frecuencia con la aparición de catástrofes naturales, como lluvias torrenciales, tormentas, ciclones y huracanes, que causan graves inundaciones y daños a la agricultura y la ganadería y, por lo tanto, un gran impacto en los asentamientos humanos. También vastas regiones del planeta sufren sequías y temperaturas extremas, lo que provoca las hambrunas, las enfermedades, la desnutrición, la falta de producción agrícola y la muerte del ganado por la escasez de agua y forrajes, entre otras serias consecuencias.

Ante este panorama desalentador, los investigadores del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (pnuma) y de la Organización Meteorológica Mundial (omm) nos alertan sobre los efectos del cambio climático asociado al calentamiento global, y nos señalan que de no frenarse, este fenómeno podría provocar grandes trastornos, como un aumento en la temperatura mundial de entre 1 y 3.5°C para el año 2100. Este aumento ocasionaría el deshielo paulatino de los polos glaciares y, como consecuencia, el aumento (entre 11 y 88 cm) en el nivel de los océanos. Ciudades como Tokio y asentamientos humanos en zonas costeras bajas desaparecerían casi por completo y el ecosistema se afectaría de forma irreversible. Un fenómeno que contribuye a este problema es la deforestación, que ha ido en aumento en los últimos años, principalmente en las regiones cercanas al crecimiento urbano e industrial. La capa de ozono (O3) tiene como función evitar el paso de las radiaciones ultravioleta que afectan principalmente nuestra piel. Constantemente estamos enviando gases a la atmósfera que la dañan, un ejemplo de ello son los aerosoles y los refrigerantes: que contienen la molécula clorofluorcarbono (cfc), cuyo átomo de cloro es arrancado por la radiación UV combinándose con una molécula de ozono, destruyéndola. Un nuevo enfoque señala que el crecimiento de la población y la pobreza van ligados a los problemas ambientales, ya que actuamos sobre los recursos naturales al demandar mayores bienes y servicios. El agua es una clara evidencia de la crisis que sufren las grandes y pequeñas ciudades, puesto que el recurso se agota por su mal uso en la industria y el hogar, y por el aumento en los índices de contaminación de fuentes acuíferas. Un ejemplo en nuestro país son los problemas de derrames de petróleo ocurridos en el 2007 en ríos del estado de Veracruz y que afectaron a miles de personas. Desde 1972 se han realizado esfuerzos por parte de las Naciones Unidas, y se reflejan en la formación del pnuma y en la realización de discusiones sobre los efectos de las actividades humanas en el medio ambiente. Como parte de esta campaña, la que fuera primera ministra de Noruega, la señora G. H. Bruntland (1939), redactó un informe de las condiciones ambientales en

16

el planeta y lo presentó en la Cumbre de la Tierra, en Río de Janeiro (1992), en la que participaron 155 países de todo el mundo. A partir de aquí, toma fuerza un concepto llamado desarrollo sostenible, el cual establece que el desarrollo de las actividades humanas no debe comprometer la capacidad de las futuras generaciones por satisfacer las propias.

17

INVESTIGA. 1.- Que son los contaminantes antropogénicos primarios y secundarios. 2.-Investiga y menciona los criterios ambientales generales y de salud que debes tener en cuenta a la hora de elegir un producto. 3. En la comunidad donde vives, identifica las fuentes de contaminación más cercanas a la escuela o a tu casa y haz un listado en tu cuaderno de posibles sustancias que tienen un impacto sobre el medio ambiente y la salud de la población.

Vean el documental de Al Gore, Una verdad incómoda, que trata sobre el impacto ambiental por las actividades de la industria y de las prácticas en general del ser humano. Saca tus conclusiones. El documental puedes encontrarlo en Internet.

BLOQUE III. Comprendes la utilidad de los sistemas dispersos. SEMANA # 2

DIA 2.

OBJETIVO: El alumno conocerá la clasificación de los tipos de mezclas, características y ejemplos de estas, ya que estén identificados, definición de soluto, solvente, y solución. Se describirán los principales métodos de separación de mezclas y ejemplos en donde se emplean.

LECTURA En la naturaleza la mayoría de los elementos químicos y los compuestos se encuentran combinados entre sí, en cantidades muy variadas formando lo que llamamos mezclas. En este bloque hablaremos de los diferentes tipos de mezclas y que características se toman en cuenta para su clasificación, también veremos algunos ejemplos de los principales métodos de separación de mezclas ya que son de gran interés para extraer o aislar algún compuesto o elemento de interés industrial, medicinal o comercial. Este es un esquema de una clasificación general de la materia.

Dentro de la clasificación de mezclas tenemos las siguientes características.

18

Comparación entre las propiedades de las disoluciones, coloides o suspensiones.

19

Dada la importancia de los coloides puesto que están presentes en multitud de sistemas y procesos ordinarios, se revisan a continuación algunas de sus propiedades: Efecto Tyndall: debido al tamaño de partícula de los coloides si se hace pasar un haz de luz a través de este. Las partículas dispersan la luz.

Movimiento Browniano: las partículas coloidales se mueven en zigzag; Einstein, explicó que ello se debe a las frecuentes colisiones entre las moléculas del medio dispersor y las partículas de la fase dispersa.

Colisiones

20

Ejemplos de diferentes tipos de coloides según el medio dispersor y la fase dispersora.

METODOS DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS. Determinar cuál es el método óptimo de separación de una mezcla, depende de la naturaleza de esta, se aprovechan en muchas ocasiones las propiedades físicas de las sustancias puras para diseñar el mecanismo de separación, en otros modelos, se utilizan efectos como la fuerza de gravedad, o la fuerza centrífuga; a continuación se presentan los principales tipos de separación de mezclas.

1

FILTRACIÓN

Se utiliza para separar un sólido mezclado en un líquido en el cual no es soluble. Se utiliza un medio poroso; puede ser papel, tela o fieltro, y debe ser de tamaño apropiado para retener las partículas dispersas, suspendidas o sedimentadas. La fase dispersora, al ser separada, queda prácticamente libre. Algunos ejemplos son: separación de arena y agua, la filtración del café o Infusiones.

2

EVAPORACIÓN

Consiste en calentar la mezcla hasta desalojar por evaporación al elemento más volátil. Alguna vez habrás calentado agua hasta evaporarla por completo, y habrás notado que en las paredes y el fondo del recipiente queda un residuo blanco, ese residuo son las sales que vienen disueltas en el agua. Esta técnica es empleada en algunos lugares para la producción de sal marina, ya sea para su uso en la cocina o en los acuarios

3 DESTILACIÓN. La destilación consiste en separar líquidos perfectamente miscibles (o sea, que se pueden mezclar) pero que hierven a temperaturas diferentes. La destilación simple consiste en calentar la mezcla en un equipo especial hasta que el componente más volátil (el que hierve más rápido) empieza a hervir. El vapor viaja a través de una trampa llamada condensador, donde se empieza a convertir nuevamente en un líquido. Este método se usa mucho en la preparación de algunos licores o destilados de alcohol como el ron o el brandy.

La destilación fraccionada es un poco diferente ya que, como su nombre lo indica, se hace en fracciones o etapas, en equipos más grandes llamados columnas de destilación. Cada etapa se encuentra a una temperatura diferente, debido a esto, la técnica se usa en la separación de los componentes del petróleo.

21

4 DECANTACIÓN. Su nombre indica “poner de canto” (de lado), y la técnica básicamente trata de separar mezclas con una notoria diferencia de densidades, como es el caso de algunas mezclas heterogéneas que se separan al dejarlas reposar. Cuando la fase dispersa es un sólido, este se va al fondo del recipiente y con solo ponerlo un poco de lado y con cuidado de no agitar la mezcla, se saca el líquido sobrante. Si es el caso de dos líquidos, como el agua y el aceite, se usan algunas herramientas. En el laboratorio, para estos casos, se usan los embudos de separación.

5

CENTRIFUGACIÓN

Se usa cuando la mezcla es heterogénea pero la fase dispersa tiene una densidad muy diferente a la fase dispersora como para precipitar y es necesario aplicar una fuerza externa para que esto suceda. En este caso, se usa un aparato llamado centrífuga que tiene un dispositivo al centro, donde se colocan los tubos de ensayo, que gira a altas revoluciones y por la fuerza aplicada las partículas precipitan. En el laboratorio se usa mucho esta técnica, particularmente en las pruebas cualitativas.

22

6

CROMATOGRAFIA.

La palabra significa “escribir con colores”; es una técnica que se usa para separar sustancias puras de mezclas complejas. Se basa en la diferencia de polaridades de las sustancias que tiene como efecto la aparición de distintas bandas de colores para cada componente. Las modalidades pueden ser: capa fina, líquidos de alta resolución, de gases, en papel, entre otras.

23

El siguiente ejemplo es la separación de los colorantes presentes en la hoja. Una muestra de clorofila, se hace pasar en una banda de papel la cual tiene alcohol que es el medio de “arrastre” según el tiempo y la velocidad de cada sustancia, estas quedaran en lugares diferentes de la laminilla de papel.

7

SUBLIMACIÓN. Esta técnica es aplicable a la separación de dos componentes, de los cuales uno tiene la característica de volverse gas sin pasar por el estado líquido, como es el caso del yodo o la naftalina. También se puede hacer una sublimación inversa conocida como deposición o desublimación para pasar de estado gaseoso a estado sólido, sin pasar por el estado líquido. Esta técnica es usada para la impresión sobre vinil.

ACTIVIDAD En equipos de dos personas, propongan cómo separar las siguientes mezclas. Planteen las soluciones en diagramas de bloques y discútanlas frente al grupo. a. Agua con sal de mesa. b. Agua y arena. c. Yodo y arena. d. Agua y aceite. e. Agua y alcohol. f. Sangre. g. Ácido benzoico y cloroformo. h. Yodo y agua. i. Arena, hierro y agua salada. j. Componentes de una tinta.

BLOQUE III. Comprendes la utilidad de los sistemas dispersos SEMANA # 2

DIA 3

OBJETIVO: El alumno aprenderá a calcular la concentración en una solución en unidades de porcentaje %, partes por millón ppm, molaridad M y normalidad N. Se realizarán ejercicios de cada uno de los tipos de cálculo de concentración para que el alumno aprenda a utilizar las fórmulas que se requieren en cada uno de los casos.

LECTURA. Concentración de las soluciones: empíricas y valoradas Las soluciones empíricas se clasifican en función de la cantidad de soluto presente sin especificar una cantidad numérica que denote la cantidad de partículas dispersas en el sistema (soluto). Podemos encontrar, entonces, soluciones diluidas y soluciones concentradas. Solución diluida. Estamos hablando de una disolución que tiene una cantidad muy pequeña de soluto dentro de una gran cantidad de solvente. Una cucharada de café en una taza de agua se puede considerar una solución diluida. Solución concentrada. Es aquella que tiene una cantidad mayor de soluto que de solución diluida. Al disolver 15 cucharadas de café en una taza de agua obtenemos una solución concentrada de café. Podría suceder que si continuamos agregando café al agua, llegue un momento en el que ya no le sea posible disolverse, a menos que modifiquemos presión y temperatura; cuando eso sucede, la solución pasa de ser concentrada a saturada. Físicamente se observa una mínima cantidad de soluto sin disolver. Si continuáramos agregando café, veríamos cómo aumenta la cantidad de este sin disolver en la disolución y en ese momento ya estaríamos hablando de una solución sobresaturada.

24

Las soluciones valoradas permiten saber numéricamente la cantidad de soluto presente en una cantidad conocida de solvente. Para expresar la concentración, existen varias formas: molaridad, normalidad, formalidad, molalidad, fracción molar, porcentaje en masa, porcentaje en volumen, partes por millón. En este curso, revisaremos solo las más importantes: porcentajes en masa y volumen, molaridad, normalidad y partes por millón. A) PORCENTAJE REFERIDO A LA MASA El porcentaje referido a la masa de un soluto en una solución es igual a las partes del soluto por 100 partes de la masa de la solución. Masa del soluto X 100 Porcentaje referido a la masa = Masa de la solución

25

EJEMPLO: Calcule el porcentaje de cloruro de sodio si se disuelven 19.0 g de esta sal en suficiente agua para hacer 175 g de solución. Solución Ya que la masa total de la solución es 175 g, obtenemos con facilidad el porcentaje de cloruro de sodio como 19.0 g de NaCl X 100 = 10.9 partes de NaCl por 100 partes de solución 175 g de solución B) PARTES POR MILLON En el porcentaje referido a la masa, la concentración se expresa como partes de masa de soluto por 100 partes de masa de solución. Expresada como partes por millón (ppm) la concentración son las partes de masa de soluto por 1 000 000 de partes de masa de solución. Las unidades de masa del soluto y del disolvente (solvente) deben ser las mismas. Esta concentración se utiliza para soluciones muy diluidas. En estas soluciones muy diluidas, su densidad es muy cercana a la del agua y se supone que la densidad de la solución es de 1.00g/mL. Masa del soluto . Partes por millón (ppm) = masa de la solución X 1 000 000 EJEMPLO: Una muestra de agua contiene 3.5 mg de iones fluoruro en 825 mL. Calcule las partes por millón (ppm) del ión fluoruro en la muestra (suponga que la densidad de la solución diluida es de 1.00g/mL) Solución 3.5 mg F1- . 825 mL muestra

X 1 mL muestra . X 1 g de muestra . 1 g muestra 1000mg muestra

X

1 000 000 = 4.2 ppm

C) MOLARIDAD La molaridad o concentración molar (se abrevia M) es la cantidad de moles por litro de solución. Moles de soluto . M = molaridad = litros de solución

Este método es muy útil cuando se utiliza equipo volumétrico (probetas, buretas, etc) para medir una cantidad de solución. A partir del volumen que se mide, la masa del volumen que se utiliza se obtiene por medio de un cálculo sencillo. EJEMPLO: Calcule la molaridad de una solución acuosa de cloruro de sodio que contiene 284 g de NaCl en 2.20 L de solución. Calcule la molaridad del ión cloruro Cl 1- que está en la solución. Solución Primero, la masa de la fórmula del NaCl es de 58.5 g (de la tabla periódica), por lo tanto el cálculo de la molaridad es como sigue:

26 284 g NaCl . X 1 mol de NaCl . = 2.21 mol de NaCl = 2.21 M respuesta 2.20 L solución 58.5 g Na Cl 1.00 L solución

Segundo, Una mol de cloruro de sodio formará 1 mol de iones sodio y 1 mol de iones cloruro, de acuerdo con la siguiente ecuación balanceada NaCl (ac)

→

Na1+ (ac)

+

Cl1-(ac)

En una solución de 2.21 M de cloruro de sodio hay 2.21 mol de cloruro de sodio por litro de solución. Por lo tanto 2.21 mol de NaCl formarán 2.21 mol de Na1+ y 2.21 mol de Cl1-.

2.21 mol NaCl X

1 mol Cl11 mol NaCl

.= 2.21 mol de Cl 1-

D) NORMALIDAD Se define como el número de pesos equivalentes de soluto por litro de solución. Para expresar normalidad se usa una N después del valor numérico. Se calcula de acuerdo a la siguiente fórmula: Masa del soluto N = Peso equivalente X Litros de solución Peso equivalente. Se define como la cantidad en gramos de un soluto que transfiere cargas positivas; se expresa como PE. En el siguiente cuadro podemos ver un resumen del cálculo de PE para algunas sustancias.

EJEMPLO Calcula la normalidad para una solución que contiene 30 g de AgNO3 en agua suficiente para preparar 500 mL de disolución. Solución 169.87 g/mol PE AgNO3 =

= 169.87 eq-g 1

30 N=

= 0.35 N 169.87 eq-g X 0.5

ACTIVIDAD Realiza los siguientes cálculos de la concentración en la unidad requerida. Realiza todas las operaciones necesarias en tu cuaderno. 1.- Determina el porcentaje en masa de azúcar que se encuentra en una jarra que contiene 100 g de soluto en 1500 g de agua. 2.- Calcula la concentración de una disolución que contiene 50 mL de vinagre en 120 mL de agua. 3.- Calcula la molaridad resultante si se disolvieron 15 g de NH4Cl en agua para preparar 250 ml de solución. 4.- Encuentra la normalidad de una solución que contiene 120 g de Ca(CO3)2 en agua suficiente para preparar 700 mL de disolución. 5.- Encuentra las partes por millón de plata en una muestra de 250 ml de agua de océano si se obtuvieron 1.03 X 10 -3 g de este metal.

BLOQUE III: Comprendes la utilidad de los sistemas dispersos. SEMANA # 2 DIA 4 OBJETIVO: Se realizará la práctica para la determinación de pH de diversas sustancias. Durante el desarrollo de la práctica se reconocerá el significado, uso y utilidad de la medición de pH, además de identificar el rango de la escala y tener una percepción general de este tipo de medición en sustancias de su vida cotidiana.

LECTURA ÁCIDOS Y BASES Desde tiempos antiguos, los griegos encontraron que había diferencias entre las sustancias, que algunas tenían sabor amargo y otras ácido.

27

Con el tiempo, las investigaciones prosperaron aun a costa de algunas vidas, ya que los alquimistas solían probar o ingerir sustancias, como parte de sus experimentos. Actualmente, la mayoría de la gente tiene idea de los usos de los ácidos y bases, así como de su importancia en los ciclos biológicos. Los limpiadores que usamos en casa, el jugo gástrico, el antiácido estomacal, los ácidos de los frutos cítricos, son ejemplos de ácidos y bases. Es importante conocer su comportamiento, ya que son elementos de los que incluso nuestra vida podría depender. HISTORIA DE LOS ÁCIDOS Los griegos sabían que al fermentar las uvas se podía hacer vino; también sabían que si el proceso de fermentación continuaba, el vino se convertía en vinagre (que significa vino agrio). Tiempo después, un alquimista árabe de nombre Geber destiló el vinagre y encontró la sustancia que le daba esas propiedades; hoy a esa sustancia la llamamos ácido acético y se usa en infinidad de procesos químicos industriales como la manufactura de fibras, medicinas y plásticos. Por muchos años solo se conocieron ácidos orgánicos, hasta que en el año 1200 otro alquimista, también llamado Geber, encontró la forma de preparar ácidos inorgánicos a partir de algunos minerales, los cuales resultaron ser más fuertes que los orgánicos y permitieron hacer pruebas de gran importancia para la química que hoy conocemos. En general, y como consecuencia de años de estudio, podemos definir tanto a ácidos como a bases en función de sus propiedades que ahora describiremos. PROPIEDADES DE LOS ÁCIDOS Los ácidos tienen las siguientes características: • Pueden hacer que algunos tintes (o colorantes) cambien de color. En los laboratorios se usa el papel tornasol azul, que cambia a rojo al ponerlo en contacto con un ácido. A estos colorantes se les llama indicadores porque indican si una sustancia es ácida o básica. • Pueden reaccionar con algunos metales, como el magnesio y el zinc, produciendo hidrógeno. • Conducen la electricidad cuando se encuentran en disolución. Al estar disueltos en agua producen iones H+ que son los responsables del flujo de electrones. La conductividad depende de la concentración y naturaleza del ácido. La conductividad se puede usar como herramienta para comparar la fuerza de los ácidos y de esta forma clasificarlos en una escala. • Tienen sabor ácido. La palabra ácido viene del latín acidus y significa “agrio”. HISTORIA DE LAS BASES Por su parte, las bases tienen las siguientes cualidades: • Tienen sabor amargo. • Pueden hacer que algunos colorantes cambien de color. Hacen que el papel tornasol rojo cambie azul al ponerlo en contacto con una base. • Dan una sensación jabonosa al tacto. • Pueden reaccionar con ácidos. Al reaccionar las bases con los ácidos, producen agua y una sal, y provocan que la sustancia sea menos ácida o básica. • Conducen la electricidad cuando se encuentran en disolución. Al igual que los ácidos, al estar disueltas en agua se ionizan (se separan en iones) y producen iones OH-. La conductividad depende de la concentración y naturaleza de las bases y nos puede ayudar a clasificarlas en función de su fuerza. Te resultará interesante saber que los ácidos y las bases, en su historia, han tenido tres definiciones. En 1884, el científico Svante Arrhenius (fi gura 29) propuso una clasificación para ácidos y bases en función de su estructura molecular. Un ácido es una sustancia que produce iones

28

hidrógeno (H+) cuando se disuelve en agua. Su estudio estaba enfocado a la conducción de la electricidad de las disoluciones, a las que llamó electrolitos. De acuerdo con Arrhenius, el ácido clorhídrico se disocia de acuerdo a la siguiente reacción cuando se diluye en agua: HCl H (aq) OH (aq) H2O + + Y una base, al disolverse en agua, produce iones OH-. Veamos la reacción: NaOH Na (aq) OH (aq) H2O + + Tanto ácidos como bases se pueden clasificar de acuerdo a su grado de disociación tomando como referencia la electricidad que la disolución permite pasar a través de ella. Si el ácido o la base se ionizan con facilidad, podríamos hablar de un ácido o base fuerte y si se ioniza escasamente, tendríamos un ácido o una base débil. El equilibrio de ácidos y bases expresado en un esquema general queda de la siguiente forma: AH * A (aq) + A (aq) + BOH * B (aq) + OH (aq) + El físico y químico sueco Svante Arrhenius (1859-1927) recibió el Premio Nobel de Química en 1903 por su aporte a la química con sus estudios sobre la disociación electrolítica. Años después, el químico y físico de nacionalidad danesa Johanes N. Brönsted (1879–1947) y el químico británico Thomas Lowry (1874–1936), cada uno por su cuenta, desarrollaron su propia teoría. Esta definía al ácido como una sustancia capaz de donar un protón a cualquier otra sustancia según la reacción: AH + H2O ) H3O+ + A Como las bases tienen propiedades opuestas a los ácidos, las definieron como una sustancia capaz de aceptar un protón de otra sustancia y, en consecuencia, una reacción ácido-base será aquella en la que un ácido ceda un protón a una base. Según esta teoría, el ácido clorhídrico (HCl) se puede disociar de la siguiente manera: HCl(aq) + H2O(l) " H3O+(aq) + Cl-(aq) Y el amoniaco (NH3), al comportarse como base, se disociaría de la siguiente forma: NH(3 aq) + H2O(l) " NH (4aq) + OH (aq) + Por último, en 1923 Gilbert N. Lewis (1875-1945) propuso su teoría referente a estas sustancias, la cual sustentó en otra teoría, la del enlace covalente. Según Lewis, un ácido es una sustancia, ya sea ion o molécula, que puede aceptar un par de electrones. Una base es un ion o molécula capaz de donar un par de electrones.

El pH Hemos visto que hay ácidos y bases fuertes y débiles; para un estudio cualitativo esta sería suficiente información, sin embargo, para estudios cuantitativos no lo es. Por lo anterior, ha sido necesario crear una escala que sea el reflejo de esa acidez o basicidad de las sustancias, las cuales son consecuencia de la concentración de iones hidronio (H3O+) al ser disueltas en agua. El pH (potencial de hidrógeno) es igual al negativo del antilogaritmo base 10 de la concentración de iones hidronio, es decir: pH = -log [H3O+] Y el pOH es el antilogaritmo base 10 de la concentración de iones hidroxilo: pOH = -log [OH-] Los corchetes significan que la concentración debe estar expresada en moles por litro. La escala del pH va desde 0 hasta 14, tomando el 0 como el punto más ácido de la escala y el 14 como el

29

más básico; el 7 se considera como neutro, significa que la concentración de iones hidronio e hidroxilo están en equilibrio. El producto de las concentraciones de iones hidronio e hidroxilo es igual a 1 × 10-14, es decir: [H3O+] [OH-] = 1 × 10-14 Aplicando las leyes de los logaritmos a esta ecuación, quedaría así: pH + pOH = 14 Comercialmente existen herramientas para determinar el pH de las sustancias: colorantes indicadores, bandas coloreadas y potenciómetros.

30

PRACTICA DE LABORATORIO: Determinación del pH en varios ejemplos de sustancias.

Realiza toda la investigación solicitada en la práctica de laboratorio, así como su reporte.

BLOQUE IV. Valoras la importancia de los compuestos del carbono en tu vida diaria y en tu entorno SEMANA # 2 DIA 5 OBJETIVO: Se describirán las características tanto químicas como físicas del átomo de carbono, se analizará la ventaja de la tetravalencia del carbono para facilitar la unión química con 4 diferentes átomos, se describirán las características del petróleo y comenzaremos a hablar de los compuestos básicos de carbono: Los hidrocarburos.

La química orgánica se puede definir rápidamente como la química del carbono, que siempre aparece en los compuestos orgánicos. Su número atómico es 6 y su configuración electrónica en estado basal es 1s², 2s², 2px¹, 2py¹,2pz

En su último nivel (es decir, el nivel 2), se encuentran cuatro electrones, de los cuales dos llenan el orbital 2s, mientras que los otros dos dejan parcialmente lleno el orbital 2p, con dos electrones presentes en los suborbitales p que se encuentran desapareados; lo anterior significaría que el carbono tendría espacio disponible para dos enlaces. Sin embargo, tras varios estudios, se encontró que el átomo de carbono es tetravalente, y que puede formar cuatro enlaces similares en extensión y energía. Este hecho a simple vista no parece posible porque los electrones en el átomo en estado basal están en diferentes subniveles de energía, sin embargo, hay una explicación que se conoce como fenómeno de hibridación de orbitales. Este fenómeno no es más que una combinación entre orbitales diferentes para formar orbitales nuevos con propiedades similares en forma, longitud y energía. Se han encontrado tres tipos de hibridación para el carbono: sp, sp2 y sp3

Estos acomodos diferentes de los electrones en el último nivel de energía permiten arreglos estructurales en los enlaces que se forman con otros átomos, siendo esto la principal razón para que se den ciertos tipos de moléculas. CLASIFICACIÓN DE LOS COMPUESTOS ORGANICOS I.- HIDROCARBUROS: COMPUESTOS FORMADOS POR ÁTOMOS DE CARBONO E HIDROGENO. Las cadenas de carbono pueden extenderse linealmente de forma infinita y formar cadenas abiertas o acíclicas, con ramificaciones o sin ellas. Las ramificaciones son inserciones de otras cadenas cíclicas o acíclicas en las cadenas originales llamadas sustituyentes o radicales. Las cadenas que no se extienden linealmente y que unen en círculos o ciclos a los átomos de carbono de un compuesto, se les llaman cerradas o cíclicas, y estas a su vez se pueden clasificar en función del número de ciclos que tiene una molécula o de la presencia de átomos distintos al carbono dentro de la estructura. Pueden ser policíclicas (más de un compuesto cíclico), heterocíclicas (compuestos diferentes al carbono), homocíclicas (solo tomos de carbono) y monocíclicas (compuestas por solo un anillo). Observa el siguiente cuadro sinóptico donde se sintetiza esta información:

31

Y te preguntarás?, de dónde se obtienen los hidrocarburos, bueno, la principal y no renovable fuente de hidrocarburos es el PETROLEO. “PETROLEO”. Es una palabra castellana que viene del latín petroleum (petra = piedra, oleum =aceite). El petróleo es una mezcla de hidrocarburos que contiene en menor proporción otros elementos como S, O, N e incluso metales, como Ni, Fe y V. Se originó por la lenta descomposición de la materia orgánica acumulada en cuencas oceánicas y lacustres, en otras eras geológicas. Nuestros antepasados lo conocieron como “chapopote”, que viene del Náhuatl “chapoctli” (chiahuatl= grasa y poctil= humo). El petróleo se encuentra “entrampado” por formaciones geológicas. Ocupa los poros de ciertas rocas en los yacimientos y está sometido a la presión del llamado gas natural. Cuando se perfora un pozo, la presión hace que el crudo fluya a través de los poros y la tubería del pozo. PRESENTACIÓN POR PARTE DE LOS ALUMNOS:  CARACTERÍSTICAS FISICAS Y QUÍMICAS DEL PETRÓLEO  METODOS DE EXTRACCIÓN Y REFINAMIENTO  COMPUESTOS Y USOS DE LOS DERIVADOS DEL PETROLEO.  IMPORTANCIA ECONOMICA Y ECOLOGÍCA DEL PETROLEO.

ACTIVIDAD Con los temas expuestos por ti y tus compañeros en clase, realicen al final una plenaria donde platiquen y expongan sus puntos de vista al respecto.

BLOQUE IV: Valoras la importancia de los compuestos del carbono en tu vida diaria y en tu entorno. SEMANA # 3 DIA 1 OBJETIVO: El alumno, conocerá la nomenclatura de compuestos de carbono (Sistema IUPAC) hidrocarburos lineales simples y ramificados. Hidrocarburos cíclicos Cicloalcanos. Se describirán las reglas de nomenclatura y se realizarán ejercicios para escribir el nombre del compuesto a partir de la fórmula semidesarrollada y viceversa.

A leer y practicar. ALCANOS Son los hidrocarburos saturados. Los átomos de carbono que los conforman presentan hibridación sp3 y, por lo tanto, tienen una estructura tetraédrica. PROPIEDADES FÍSICAS

32

Los alcanos existen en estado gaseoso del metano al butano, en condiciones de presión atmosférica; del pentano al hexadecano son líquidos, y del heptadecano en adelante ya existen en estado sólido. Al aumentar el peso molecular su punto de fusión y ebullición aumentan. Son menos densos que el agua (densidad menor a 1 g/cm3) y son insolubles en ella, pero solubles en la mayoría de los disolventes orgánicos. Por pertenecer a la misma familia, son altamente miscibles entre sí. PROPIEDADES QUÍMICAS Los alcanos, precisamente por su tipo de hibridación y geometría, son los menos reactivos de los compuesto orgánicos. Por esta misma razón, se les conoce como parafinas, palabra derivada del latín parum que signifi ca “apenas” y affinis que signifi ca “afinidad”, por lo que en conjunto significaría “falta de afinidad”. Producir un cambio en su estructura requiere de mucha energía. NOMENCLATURA El compuesto más simple de esta clase es el metano, que está formado por solo un átomo de carbono y cuatro átomos de hidrógeno (CH4). El siguiente es el etano, con dos átomos de carbono unidos entre sí, y cada uno de ellos unido a tres átomos de hidrógeno (C2H6). El siguiente en esta misma serie es el propano (C³H8), que contiene tres átomos de carbono unidos entre sí, resultando en un total de ocho espacios para llenar con átomos de hidrógeno. Como habrás notado, conforme aumenta el número de carbonos en la serie, el número de hidrógenos solo aumenta en dos unidades con respecto al carbono, por lo que su fórmula general está escrita según la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (iupac, por sus siglas en inglés) como CnH2n+2 y solo en el caso de los cuatro primeros compuestos de la serie se usan nombres especiales (metano, etano, propano y butano), del quinto en adelante se aplican nombres sistemáticos, con un prefijo que indica el número de átomos de carbono (C) en la cadena. Por su hibridación (sp3) y su geometría, se suele usar una representación en forma de zigzag. Cada extremo de la cadena indica la presencia de un carbono, donde se representa al octano. CUADRO 1. NOMENCLATURA DE LOS ALCANOS Fórmula condensada Fórmula semidesarrollada Nombre C2H2n+2 1 CH4 CH4 Metano 2 C2H6 CH3CH3 Etano 3 C3H8 CH3CH2CH3 Propano 4 C4H10 CH3CH2CH2CH3 Butano 5 C5H12 CH3CH2CH2CH2CH3 Pentano 6 C6H14 CH3CH2CH2CH2CH2CH3 Hexano 7 C7H16 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 Heptano 8 C8H18 CH3(CH2)6CH3 Octano 9 C9H20 CH3(CH2)7CH3 Nonano 10 C10H22 CH3(CH2)8CH3 Decano 11 C11H24 CH3(CH2)9CH3 Undecano 20 C20H42 CH3(CH2)18CH3 Eicosano

Hasta ahora solo hemos visto alcanos de cadena lineal, pero también existen con ramificaciones, las cuales pueden salir de cualquiera de los carbonos de la cadena. Cuando esto sucede, la nomenclatura tiene pequeñas variantes. Para empezar, habría que ubicar la cadena más larga y posteriormente las ramificaciones, que reciben el nombre de grupos o

33

radicales alquilo, los cuales recibirán su nombre en función de la cadena de la que deriven pero con la terminación -il o -ilo. En el caso del metano, si este fuera un radical alquilo, se llamaría metilo y el etano se llamaría etilo. En el siguiente cuadro podemos ver más ejemplos de nomenclatura de los radicales.

NOMBRE DEL RADICAL Metilo

GRUPO O RADICAL ALQUILO -CH3

Etilo -CH2-CH3

34

Propilo Isopropilo

-CH2-CH2-CH3 l CH3 - CH – CH3

Butilo -CH2 – CH2 – CH2 –CH3 CICLOALCANOS También son hidrocarburos saturados, la diferencia con respecto a los lineales es que sus enlaces se saturan por la unión entre los átomos de carbono al cerrar cadenas (no poseen dobles enlaces, pero se consideran isómeros de los alquenos). También se les llama naftenos. Al cerrar las cadenas y hacer ciclos, cada uno de los átomos de los extremos pierde un átomo de hidrógeno, por tanto, la fórmula general se modifica: CnH2n. Para nombrarlos, se antepone la palabra ciclo al nombre del alcano que le corresponde de acuerdo al número de átomos de carbono. CH2 CH2

CH2

Tanto su densidad como su temperatura de ebullición son un poco más elevadas que las de los alcanos de cadena abierta con el mismo número de átomos de carbono. Observa en el cuadro las características físicas para cada caso. COMPARACIÓN DE PROPIEDADES FÍSICAS ENTRE UN COMPUESTO DE CADENA ABIERTA Y UNO DE CADENA CERRADA. Nombre iupac Fórmula semidesarrollada Densidad Temperatura de ebullición Propano CH3CH2CH3 1.83 kg/m3 -42.1°C Ciclopropano C3H6 1.879 kg/m3 -33.15°C

También puede suceder que los cicloalcanos muestren arborescencias o ramificaciones (inserciones de grupos alquilo); las reglas aplicadas para la nomenclatura de estos compuestos son:

1. Numerar el anillo desde el carbono que contenga el radical de acuerdo al orden alfabético, de tal forma que los grupos queden insertados en los átomos de carbono de menor numeración. 2. Nombrar los radicales según el alfabeto e indicar el número en el cual se encuentran insertados. 3. Dar nombre al cicloalcano. Ejemplo Nombra el siguiente compuesto. CH3 Solución. De acuerdo a las reglas, comenzaremos la numeración de los átomos del ciclo desde el extremo que contiene la arborescencia. El radical es metilo, por lo que el nombre del cicloalcano es: metilciclobutano.

ALQUENOS. Son hidrocarburos acíclicos (de cadena abierta) no saturados; contienen dobles enlaces entre átomos de carbono adyacentes, los cuales están determinados por la hibridación sp2, que están formados por dos enlaces pi (π) y un enlace sigma (σ) (fi gura 9). También son llamados olefinas, que deriva de la palabra óleo, que significa “aceite”, por sus propiedades físicas y su apariencia. Su fórmula general es CnH2n, lo cual quiere decir que por cada átomo de carbono tiene el doble de átomos de hidrógeno. Como se dijo antes, su característica principal es la existencia de dobles enlaces en la cadena, por lo que es fácil deducir que el alqueno más pequeño está conformado por dos átomos de carbono y su correspondiente número de átomos de hidrógeno (2 × 2 = 4). PROPIEDADES FÍSICAS Al igual que los alcanos, existen en los tres estados de la materia: líquido, sólido y gas. Los alquenos de dos, tres y cuatro átomos de carbono son gaseosos a temperatura y presión ambiental; los que contienen de cinco a 15 átomos de carbono son líquidos; mientras que los que contienen de 16 átomos en adelante son sólidos. No son solubles en agua y sí son solubles en solventes orgánicos. Conforme aumenta el número de átomos de carbono en la cadena, su punto de fusión, ebullición y su densidad aumentan. PROPIEDADES QUÍMICAS Debido a su doble enlace, son mucho más reactivos que los alcanos, por reacciones de adición, polimerización u oxidación. NOMENCLATURA Las reglas para nombrarlos son similares a las que se siguen para los alcanos, con algunas ligeras diferencias, ya que se le da mayor importancia a los dobles enlaces entre átomos de carbono. Veamos las reglas. 1. Se elige la cadena más larga que contenga el o los dobles enlaces; la numeración de la cadena inicia en el doble enlace más cercano a cualquier extremo. 2. Se indica el lugar (número de átomo de carbono) en el que se encuentra el doble enlace. 3. Si existe una ramificación y un doble enlace a la misma distancia de los extremos, se le da prioridad al doble enlace para dar el nombre a la cadena.

35

4. El nombre del compuesto se da en función del tamaño de la cadena más larga (siguiendo las reglas de prefijos de los alcanos) y se le agrega la terminación -eno: eteno, propeno, buteno, etc. Si existen radicales, se nombran primero en orden alfabético. 5. En caso de que exista más de un doble enlace, se indicará en el nombre: dieno, trieno, etc. Pongamos en práctica la nomenclatura con algunos ejemplos. Ejemplo Determina el nombre del siguiente hidrocarburo insaturado. CH³–CH=CH–CH²–CH²–CH²–CH³ Solución El doble enlace más cercano a un extremo se encuentra del lado izquierdo, por lo que la numeración inicia en ese extremo. CH³–CH=CH–CH²–CH²–CH²–CH³ La posición del doble enlace es en el segundo átomo de carbono, por lo que el nombre que le corresponde es: 2-hepteno. Ejemplo Nombra el siguiente compuesto. CH³–CH–CH²–CH=CH–CH²–CH=CH–CH³ l CH3 Solución Este es un caso en el que el doble enlace y el radical se encuentran en la misma posición si se tomara como inicio de la cadena cualquiera de los dos extremos. La regla dice que se debe dar prioridad al doble enlace, por lo cual, la numeración del hidrocarburo inicia del lado derecho de la cadena. CH³–CH–CH²–CH–CH–CH²–CH–CH–CH³ l CH3 inicia la cadena. La cadena más larga tiene nueve átomos de carbono. Hay dos dobles enlaces (se convierte en un dieno), uno ubicado en el átomo 2 de carbono y uno más ubicado en el átomo 5, además de un radical metilo en el átomo 8. Con todos estos datos, obtenemos el nombre: 8-metil-2,5-nonadieno. Ejemplo Determina el nombre del siguiente hidrocarburo no saturado. CH²=CH–C=CH–CH–CH²–CH–CH³ l l l CH2 CH3 CH3 l CH3 El doble enlace más próximo a un extremo se encuentra del lado izquierdo de la cadena, en la primera posición, por lo tanto, la numeración para dar su nombre inicia en ese extremo.

36

La cadena más larga tiene ocho átomos de carbono, dos radicales metilo en la posición 5 y 7, un radical etilo en la posición 3, además de dos dobles enlaces ubicados en las posiciones 1 y 3. El nombre que corresponde a este hidrocarburo en función de los datos y las reglas es: 3-etil-5,7-dimetil-1,3-octadieno.

ALQUINOS Los alquinos son hidrocarburos de cadena abierta no saturados; contienen triples enlaces entre átomos de carbono adyacentes, los cuales tienen una hibridación sp de sus orbitales. Su fórmula general es CnH2n-2, que significa que por cada átomo de carbono habrá dos átomos menos de hidrógeno. Al igual que en los alquenos, por su tipo de hibridación, su estructura más pequeña es la del etino, que tiene solo dos átomos de carbono. PROPIEDADES FÍSICAS Cuando los compuestos tienen entre uno y cuatro átomos de carbono, se encuentran en forma gaseosa. Si contienen entre cinco y 15, son líquidos; y desde 16 átomos en adelante los compuestos son sólidos. Sus puntos de ebullición son más elevados que los de los alquenos correspondientes. PROPIEDADES QUÍMICAS Debido a la existencia de los triples enlaces, sabemos que tienen sitios libres en los cuales se pueden arreglar o adicionar elementos o compuestos nuevos para la estructura. Tienen alta capacidad de participar en reacciones de adición, polimerización y oxidación. NOMENCLATURA Las reglas que se siguen son similares a las de los alquenos, tomando en cuenta las siguientes modificaciones: 1. Los triples enlaces le dan al compuesto la terminación -ino. 2. Si existe más de un doble enlace, se le antepone al nombre (según la cadena más larga) el prefijo di-, tri-, etc.: diino, triino, etc. 3. En caso de que existan dobles enlaces en la cadena, además de los triples enlaces, se dará prioridad a los dobles para asignar el número más bajo. Veamos algunos casos como ejemplo. Ejemplo. Determina el nombre del siguiente alquino. CH = C – CH³ Solución El triple enlace está en el extremo izquierdo por lo que es por donde iniciaremos la numeración de los átomos de carbono. CH = C – CH³ Son tres átomos, el nombre que le corresponde es 1-propino. Si observas detenidamente, te darás cuenta de que el triple enlace podría existir del lado izquierdo o derecho solo en esa posición, por lo que se puede omitir el 1 antepuesto al nombre de la cadena y solo llamarlo propino.

37

Ejemplo Determina el nombre del siguiente hidrocarburo. CH3 l CH³ – CH² – C – C = C – CH² – C = CH l CH2 l CH3 Solución Numeramos la cadena desde el extremo derecho que es donde se encuentra el triple enlace más cercano a un extremo. La cadena más larga tiene ocho átomos de carbono. Además, tiene dos triples enlaces ubicados en el sitio 1 y en el 4, un radical metilo y un radical etilo, ambos en la posición 6. El nombre del compuesto es: 6-etil-6-metil-1,4-octadiino.

ACTIVIDAD Realiza los siguientes ejercicios para aplicar las reglas de nomenclatura para los compuestos de carbono. 1. 3-etil-2,4-dimetilpentano 2. 1,2-dimetilciclobutano 3. 4,4-dimetil-2-hexeno 4. 6-metil-3-heptino

BLOQUE IV: Valoras la importancia de los compuestos del carbono en tu vida diaria y en tu entorno. SEMANA # 3

DIA 2

OBJETIVO: El alumno conocerá y aplicará la nomenclatura de compuestos de carbono (Sistema IUPAC) Hidrocarburos cíclicos aromáticos, descripción de las características del benceno, se describirán las reglas de nomenclatura y se realizarán ejercicios para escribir el nombre del compuesto a partir de la fórmula semidesarrollada y viceversa. Asó mismo comenzará a conocer los grupos de compuestos de carbono con un grupo funcional: se identificarán las características de cada grupo de compuestos orgánicos con un grupo funcional, así como algunas de sus propiedades, usos y ejemplos de este tipo de sustancias.

38

Conoces y aplicas la nomenclatura de los compuestos de carbono. HIDROCARBUROS AROMÁTICOS Se les generaliza con este nombre a los hidrocarburos de cadena cerrada (también llamados cíclicos) derivados del benceno, que es un compuesto formado por seis átomos de carbono y que debe su nombre a la goma de benjuí, de donde era obtenido; originalmente se le llamaba bencina. Entre las varias propuestas en cuanto a su fórmula y su comportamiento, el físico y químico británico Michael Faraday (1761-1827) encontró en 1825 al aislar un compuesto que condensaba del gas del alumbrado que estaba formado por hidrógeno y carbono en una relación 1:1 y de fórmula empírica CH, hecho que resultaba imposible por las propiedades químicas del carbono conocidas en ese entonces. Tiempo después, el químico alemán Eilhard Mitscherlich (1794-1863) sintetizó ese mismo compuesto y obtuvo el peso molecular que era de aproximadamente 78 uma y al que en teoría correspondía una fórmula empírica C6H6. Fue a finales del siglo XIX que encontraron muchos compuestos con propiedades parecidas, particularmente una: despedir aromas agradables, por lo cual al grupo se le llamó “aromáticos”. Finalmente, tras muchos experimentos y propuestas, en 1865 un químico alemán llamado August Kekulé propuso una estructura que era congruente en su totalidad con las propiedades y con la fórmula empírica. Representó al benceno como un anillo formado por seis átomos de carbono unidos por enlaces sencillos y dobles alternados y átomos de hidrógeno, de forma que cada átomo de carbono tuviera ocupado su máximo de electrones posible, haciéndolo así una molécula muy estable. Observa su representación: H l C H- C C- H H-C

C- H C l H

Actualmente se sabe que el benceno en realidad es un híbrido de resonancia, es decir que puede tener dos o más estructuras equivalentes que difieren en su distribución electrónica.

39

Para representar al híbrido de resonancia que ya nada tiene que ver con las propuestasde Kekulé, se usa un hexágono con un círculo al centro, así:

Anillo de Benceno.

PROPIEDADES FÍSICAS Los derivados bencénicos pueden ser líquidos o sólidos, son insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos. La mayoría de ellos tienen un olor agradable. PROPIEDADES QUÍMICAS Debido a su hibridación y a la estabilidad que la misma le confiere al anillo, es difícil que participen en reacciones de adición (contrario a los alquenos); en cambio, es muy fácil que participen en reacciones de sustitución. NOMENCLATURA Básicamente se clasifican en monosustituidos, disustituidos y polisustituidos. Ejemplos. a)El siguiente compuesto aromático.

CH3

De acuerdo a la regla, se nombra el radical y se le agrega la palabra benceno, por lo que este compuesto se llama: metilbenceno. Comúnmente se le llama tolueno, debido a que se extrajo del bálsamo de Tolú, un producto resultante de la resina de un árbol. b) Un ejemplo de benceno disustituido Cl CH3

De acuerdo a la regla, la numeración del anillo inicia de acuerdo al orden alfabético de los sustituyentes. El átomo de cloro queda en la posición 1 y el radical metil queda en la posición 3. El nombre que recibe este compuesto es: 1-cloro-3-metilbenceno

40

b) Un ejemplo de benceno polisustituido. Las posiciones del anillo se numeran del 1 al 6, tomando como inicio al sustituyente más simple y procurando que queden en la numeración más baja (es decir, la numeración irá en favor o en contra de las manecillas del reloj). Los grupos metilo, oxhidrilo, amino, carbonilo o carboxilo llevan esa jerarquía en la numeración.

CH3

NO2

NO2

41

CH3 En este caso, nuevamente aplicamos la jerarquía y se asigna al radical metilo la primera posición y, si observas con cuidado, notarás que tanto a favor como en contra de las manecillas del reloj se encuentra el grupo nitro, por lo que la numeración podría continuar en cualquiera de los dos sentidos, el compuesto sería el mismo. Entonces, el metilo queda en la posición 1, y los grupos nitro en las posiciones 2, 4 y 6. El compuesto recibe el nombre de 2,4,6-trinitrotolueno (tnt conocido como dinamita)

ACTIVIDAD Realiza los siguientes ejercicios de nomenclatura de compuestos aromáticos. A)

CH2 – CH2 – CH3

B)

Cl

NO 2

C)

1,2,3 TRICLORO BENCENO.

Repartan un compuesto de benceno por equipo para que se diversifique la información. Para la investigación, consideren los siguientes puntos: • Fórmula química, desarrollada y semidesarrollada. • Estructura y tipo de hibridación. • Usos en el pasado. • Importancia para la industria. • Impacto ambiental. • Impacto a la salud humana.

42 GRUPOS FUNCIONALES Existe otro tipo de compuestos orgánicos que se caracterizan por su unión a otros átomos o grupos de átomos y que les otorgan ciertas propiedades en común. Esto abre una nueva categoría conocida como grupos funcionales, los cuales forman familias llamadas funciones químicas y se caracterizan por contener un grupo o radical unido a un grupo funcional.  Oxigenados Son cadenas de carbonos con uno o varios átomos de oxígeno. Pueden ser:  Alcoholes  Aldehídos  Cetonas  Éteres  Ésteres  Ácidos Carboxílicos  Nitrogenados Son cadenas de carbonos que puede traer o no átomos de oxígeno y se incluye el átomo de nitrógeno. Pueden ser:  Amidas  Aminas

Veremos las características específicas de cada grupo en la siguiente tabla. Función química

Fórmula general

Grupo funcional

Alcoholes Ácidos carboxílicos Aldehídos Aminas Amidas Cetonas Éteres

R-OH R-COOH R-CH=O R-NH2 R-CONH2 R-CO-R R-O-R

-OH -COOH -CH=O -NH2 -CONH2 -CO-O-

Nombre del grupo funcional o familia Oxidrilo (hidroxilo) Carboxilo Formino Amino Amida Oxo Oxa

Ésteres

R-COO-R

Halogenuros de R-X alquilo (haloalcanos)

-COO-

Carboxilato de alquilo

-X

Halogenuro

BLOQUE IV: Valoras la importancia de los compuestos del carbono en tu vida diaria y en tu entorno. SEMANA # 3 DIA 3 OBJETIVO: El alumno conocerá las principales características y propiedades de los grupos funcionales, se presentarán sus usos y algunos ejemplos representativos para cada uno de los compuestos especiales. Al final realizará una actividad de cierre del bloque IV.

1 ALCOHOLES. Los alcoholes son compuestos en los cuales un grupo hidroxilo OH se encuentra unida a una estructura de un hidrocarburo alifático (cadena abierta).  A nivel del lenguaje popular se utiliza para indicar comúnmente una bebida alcohólica, que presenta etanol, con formula química CH3CH2OH  Cuando un grupo hidroxilo OH se encuentra unido a un grupo aromático (benceno) se les conoce como fenol.  Nomenclatura IUPAC: sustituyendo el sufijo -ano por -ol en el nombre del alcano progenitor, e identificando la posición del átomo del carbono al que se encuentra enlazado el grupo hidroxilo Ejemplos: 

Fuentes Muchos alcoholes pueden ser creados por fermentación de frutas o granos con levadura, pero solamente el etanol es producido comercialmente de esta manera, principalmente como combustible y como bebida. Otros alcoholes son generalmente producidos como derivados sintéticos del gas natural o del petróleo. Usos Los alcoholes tienen una gran gama de usos en la industria y en la ciencia como disolventes y combustibles. El etanol y el metanol pueden hacerse combustionar de una manera más limpia que la gasolina o el gasoil. Por su baja toxicidad y disponibilidad para disolver sustancias no polares, el etanol es utilizado frecuentemente como disolvente en fármacos, perfumes y en esencias vitales como la vainilla.

43

ÁCIDOS CARBOXILICOS

2 

 



Los ácidos carboxílicos constituyen un grupo de compuestos que se caracterizan porque poseen un grupo funcional llamado grupo carboxilo o grupo carboxi (–COOH); se produce cuando coinciden sobre el mismo carbono un grupo hidroxilo (-OH) y carbonilo (C=O). Se puede representar como COOH ó CO2H. Los derivados de los ácidos carboxílicos tienen como fórmula general R-COOH. Tiene propiedades ácidas. Los ácidos de masa molar baja (hasta diez átomos de carbono) son líquidos incoloros, de olor muy desagradable. El olor del vinagre se debe al ácido acético; el de la mantequilla rancia al ácido butírico. El ácido capróico se encuentra en el pelo y secreciones del ganado caprino. Nomenclatura En el sistema IUPAC los nombres de los ácidos carboxílicos se forman reemplazando la terminación “o” de los alcanos por “oico”, y anteponiendo la palabra ácido.

Ejemplos.

3 

 

ALDEHIDOS.

Los aldehídos son compuestos orgánicos caracterizados por poseer el grupo funcional CHO. Se denominan como los alcoholes correspondientes, cambiando la terminación -ol por -al Es decir, el grupo carbonilo H-C=O está unido a un solo radical orgánico. Los aldehídos más simples (metanal y etanal) tienen otros nombres que no siguen el estándar de la IUPAC, siguen utilizando sus nombres comunes.

44



Los aldehídos que contienen hasta cuatro átomos de carbono son solubles en agua, tienen puntos de ebullición menores que los alcoholes correspondientes en número de átomos de carbono y su densidad es menor que la del agua. Se oxidan fácilmente hasta convertirse en ácidos carboxílicos y son viables para llevar a cabo reacciones de adición.

Ejemplos.

45

Usos.        

La fabricación de resinas Plásticos Solventes Pinturas Perfumes Esencias Los aldehídos están presentes en numerosos productos naturales y grandes variedades de ellos son de la propia vida cotidiana. El acetaldehído formado como intermedio en la metabolización se cree responsable en gran medida de los síntomas de la resaca tras la ingesta de bebidas alcohólicas.

4



CETONAS Las cetonas son compuestos cuyas estructuras contienen dos grupos arilos, unidos a un grupo carbonilo C = O



Nomenclatura. En el sistema IUPAC, reconoce los grupos radiofuncionales que se encuentran unidos al grupo carbonilo se nombran como sigue: 1.-Se nombran los grupos alquilo que están unidos al grupo carbonilo. Si ambos grupos son iguales, se utiliza el prefijo di. 2.- Se añade la palabra cetona. Ejemplos. Dietil cetona Etil metil cetona Aceto fenona Usos.  Las cetonas en general se utilizan como disolventes. La acetona es uno de los disolventes más empleados, es miscible con agua y también disuelve muchas sustancias orgánicas. Varias hormonas, como la cortisona, la progesterona y un ingrediente de los anticonceptivos orales, junto con el antibiótico tetraciclina, contienen la estructura de cetona.

5 



ÉTERES. Los éteres constituyen una serie de compuestos en los cuales se encuentran unidos por medio de un átomo de oxígeno dos grupos alquilos (igual o diferente); un grupo alquilo y uno arilo, o dos grupos arilo (iguales o diferentes). Las fórmulas generales de los éteres son: R-O-R´ R-O-Ar Ar-O-Ar´ Son poco solubles en agua, la mayoría son solubles en alcoholes y otros disolventes orgánicos. A temperatura ambiente solo los primeros dos compuestos de la familia se encuentran en estado gaseoso y del tercero en adelante son líquidos volátiles e inflamables o sólidos. Químicamente se consideran compuestos muy estables, casi inertes.

 Nomenclatura IUPAC se derivan de las siguientes reglas: 1.- el grupo alcoxi (R-O) se nombra mencionando el grupo y eliminando la terminación il y cambiándola por la de oxi. Por ejemplo CH3-O- es un grupo metoxi. (metil) 2.- En los hidrocarburos alifáticos la posición del grupo alcoxi se indica por medio de un número al igual que se hace con otros sustituyentes 3.- En los hidrocarburos aromáticos se utilizan los prefijos o, m, p para los sustituyentes. Si existen más de 3 sustituyentes se indican con los números.

46

Usos. Son comúnmente empleados como disolventes de barnices y colorantes, anestésicos (éter etílico) y productos farmacéuticos, perfumes, fuertes pegamentos y combustibles.

6

ÉSTERES Los esteres son derivados de los ácidos carboxílicos. Son compuestos en los cuales la parte OH del grupo carboxilo se remplaza por un grupo OR o OAr. Las fórmulas generales de los ésteres son: R-COOR Ar-COOR R-COOAr Ar-COOAr





Son muy insolubles en agua y muy solubles en solventes orgánicos, además de ser altamente reactivos.  Nomenclatura. Según el sistema IUPAC, los nombres se comienzan a partir de la raíz del ácido carboxílico del cual derivan remplazando la terminación ico por ato. Seguida por el nombre del grupo alquilo o arilo con la terminación o del fragmento derivado del alcohol o fenol Ejemplos:  Etanoato de etilo.  m-clorobenzoato de metilo Usos y fuentes. Los ésteres tienen olores muy agradables y algunos se utilizan en perfumería. Ciertos ésteres producen el sabor y aroma de los vinos finos. La presencia de ésteres explica la fragancia y el sabor de muchas frutas y flores. Por ejemplo, la cera de la abeja está compuesta principalmente por ésteres. Las esencias saborizantes artificiales por lo general se componen de mezclas de ésteres selectos que se eligen para imitar lo más fielmente posible el sabor y el aroma de las frutas naturales.

7 



HALOGENUROS DE ALQUILO. Los compuestos que contienen átomos de halógenos (flúor, cloro, bromo, yodo) en sustitución de uno o varios átomos de hidrógeno se llaman halogenuros de alquilo o compuestos halogenados (fi guras 28 y 29). Pueden formarse compuestos mono, di o tri halogenados, de acuerdo al número de átomos de halógeno contenidos que no necesariamente deben ser del mismo tipo. Su fórmula general es R–X, donde R es el radical o sustituyente (alifático o aromático) y X es el halógeno. Es importante señalar que algunos de estos compuestos se depositan fácil- mente en el tejido adiposo de los seres vivos, causando trastornos severos en la salud, como desnutrición y, en casos más graves cáncer y la muerte. En cuanto a los gases, se descubrió que eran los causantes del daño a la capa de ozono, por lo que varios países han prohibido su uso.

47



Los halogenuros de metilo (ya sean de F, Cl, Br o I), así como los fluoruros y cloruros de eteno, son gases a temperatura ambiente, fuera de estos, los demás derivados halogenados son líquidos o sólidos. Todos son insolubles en agua. Son muy reactivos, en particular con reactivos nuceófilos (especies que reaccionan cediendo un par de electrones libres a otra especie). Reaccionan con soluciones acuosas de hidróxido de sodio o potasio para formar alcoholes.  Nomenclatura Hay dos formas de nombrarlos, según las reglas de IUPAC o con la nomenclatura trivial.  Para el primer caso, se numera la cadena del hidrocarburo por el extremo más cercano al halógeno; si en el compuesto se encuentran halógenos distintos, la prioridad será otorgada según el orden descendiente en la tabla periódica (F, Cl, Br, I). Si en el compuesto hay dobles enlaces, toman la prioridad para la numeración. El nombre se deriva del alcano correspondiente. Para la nomenclatura trivial, simplemente se agrega la terminación -uro al halógeno (fluoruro, cloruro, bromuro, yoduro) seguido del radical. Ejemplos Cl l a) CH3 – CH – CH2 – CH2 – CH3 Cloruro de pentilo

F l b) CH3 – CH2 – CH – CH – CH2 – CH3 l Br

3-flúor,4-bromo hexano.

8

AMIDAS Las amidas son también compuestos derivados de los ácidos carboxílicos; en ellas un grupo NH2, remplaza al grupo OH de un ácido carboxílico. Su fórmula general es R-CONH2  La amida de un átomo de carbono es líquida y de dos átomos en adelante son sólidos. Sus puntos de ebullición son elevados en comparación con los ácidos carboxílicos correspondientes al mismo número de átomos. Son solubles en agua, pero esta propiedad disminuye al ir aumentando el número de átomos en la cadena.  Pueden reaccionar con agua en medio ácido y formar nuevamente ácidos carboxílicos; si reaccionan con el agua en medio básico, forman sales.  Nomenclatura. Se escribe la raíz del compuesto y se agrega la terminación amida. Ejemplos 

CH3 – CH2 – CONH2

Br - CH3 - CH2 – CH2 – CH2 – CONH2

Etan – amida.

Bromo – pentamida.

48

Usos. Estos compuestos se encuentran en la naturaleza (aminoácidos) y a nivel industrial se usa en la producción de fármacos, como anestésicos y sedantes, y es de suma importancia en la producción de nailon.

9

AMINAS



Las aminas son alquilos o arilos derivados del amoniaco (NH3). Los grupos alquilo o arilos, pueden reemplazar a uno, dos o tres átomos de hidrógeno presentes en el amoniaco para formar aminas  Las aminas son derivados orgánicos del nitrógeno. El nitrógeno, al formar el grupo funcional amina, puede compartir como máximo tres electrones; es posible encontrar aminas primarias, secundarias y terciarias. Si el sustituyente pertenece al grupo del benceno, las aminas se convierten, además, en aromáticas, o si el sustituyente es una cadena abierta, serían aminas alifáticas (cadena abierta) Ejemplos. Aminas primarias. Tienen solamente un átomo de hidrógeno sustituido por un hidrocarburo. R–NH² Aminas secundarias. Tienen dos átomos de hidrógeno sustituidos por hidrocarburos. R – NH – R



  



Aminas terciarias. Se forman si tres átomos de hidrógeno han sido sustituidos. R–N–R l R Tienen olor amoniacal y la mayoría son líquidas o sólidas a temperatura ambiente; solo las dos primeras de la serie se encuentran en estado gaseoso. Algunas presentan solubilidad en agua, la cual se pierde al aumentar el número de carbonos en la cadena. Cuando estos compuestos reaccionan con ácidos, por ser básicas, forman sales. Hay diferentes formas de nombrarlas, sin embargo, la más apropiada, según IUPAC, es la que resulta del tipo de amina (primaria, secundaria, terciaria). Describiremos cada caso a continuación. Aminas primarias. Se antepone el nombre del sustituyente aromático o alifático a la palabra amina. Aminas secundarias. Como habíamos mencionado, dos de los átomos de hidrógeno del grupo amino (-NH3) se encuentran unidos a radicales. Para darles nombre, se ubica a cada uno de los radicales unidos al átomo de nitrógeno, se mencionan alfabéticamente, anteponiéndoles la letra N para simbolizar su unión directa al nitrógeno, y al final se agrega la palabra amina. Aminas terciarias. La nomenclatura de estas aminas es totalmente igual a las aminas secundarias.

49

Ejemplos. CH³–CH²–CH²–NH²

amina primaria; Propil-amina

CH³–NH–CH²–CH²–CH²–CH³

amina secundaria; N-butil metilamina

CH³–CH²–N–CH²–CH²–CH³ - CH³ amina terciaria; N-etil-metil-propilamina l CH3

50

ACTIVIDAD. Lee el siguiente texto y realiza en tu cuaderno las actividades que se proponen después. El laboratorio casero Has hecho todo lo que decían las instrucciones y solo queda esperar. Sonríes al constatar que los grupos carbonilo de los azúcares reaccionan con los grupos amino de los aminoácidos y se liberan compuestos aromáticos. La mioglobina de las fibras musculares cambia su estructura y lo rojo se vuelve marrón. Te quitas el delantal y terminas de poner la mesa. En poco tiempo estará lista la carne. La reacción de Maillard (que acabas de usar para freír un filete) se llama así en honor al químico Louis Camille Maillard y es la responsable de que los alimentos cambien de color, olor y sabor cuando se cocinan. Esta es solo una de las muchas reacciones químicas que ocurren diariamente en las cocinas del mundo. La cocina es un gran laboratorio de ciencias: cada vez que fríes carne o pescado, horneas galletas o pasteles, mezclas un aderezo o simplemente sazonas con especias algún alimento, estás manipulando las propiedades químicas de los ingredientes para convertirlos en un platillo terminado. La masa para hacer pan y galletas se infla porque el bicarbonato de sodio o el polvo para hornear que le añadiste son sustancias con pH básico que liberan dióxido de carbono al reaccionar con los compuestos ácidos de la masa. Esto forma pequeñas burbujas que dejan el producto final esponjoso. En el caso de la levadura (compuesta de seres vivos microscópicos), el proceso es similar: el dióxido de carbono se produce cuando la levadura se alimenta de los azúcares de la harina. Cuando preparas un aderezo como la mayonesa o una vinagreta, por lo general estás combinando dos o más líquidos que normalmente no se mezclan debido a la llamada tensión interfacial (como el agua y el aceite). Cuando agitas vigorosamente el aceite y el vinagre, estás dispersando un líquido en otro para crear una emulsión. El propio disfrute de la comida está ligado a la manera en que tu organismo percibe las sustancias químicas presentes en los alimentos, por medio de los sentidos del gusto y el olfato. Por ejemplo, el sabor básico llamado umami (los otros son salado, dulce, agrio y amargo) lo producen los glutamatos y ciertos nucleótidos que están presentes en el pescado, la carne, el queso y en hortalizas como el jitomate. Mientras la lengua tiene cinco tipos diferentes de sensores de sabor (las papilas gustativas), la nariz cuenta con más de 700 variedades de sensores, por lo que el sentido del olfato es capaz de percibir millones de moléculas distintas. Modificar las propiedades químicas de los alimentos también sirve para conservarlos: algunos como el bacalao y la cecina se salan para extraerles el agua y hacerlos inhóspitos a los microbios.

El encurtido consiste en reducir el pH de los alimentos (como las verduras en escabeche y los pepinillos) para eliminar microorganismos y evitar que regresen. Además hay muchos aditivos artificiales que mantienen la comida comestible por más tiempo o la hacen más nutritiva. Fuente: Jorge Benjamín Ruiz Gutiérrez. En: ¿Cómo ves? 1. Identifica todas las palabras clave referentes al curso de química que te resulten conocidas y haz un cuadro donde las clasifiques según si se aprendieron durante la bloques I a III (química inorgánica) o en el bloque IV (química orgánica). 2. De las palabras clave, extrae las que refieran a grupos funcionales orgánicos y escribe su fórmula general. 3. Investiga cómo se desarrolla la reacción de Maillard. 4. Realiza una lista de seis aditivos artificiales para la comida, tres inorgánicos y tres orgánicos. Incluye información del tipo de compuesto o grupo funcional al que pertenecen.

BLOQUE V. Identificas la importancia de las macromoléculas naturales y sintéticas SEMANA # 3 DIA 4 OBJETIVO: En clase se describirá el concepto de macromolécula y las características de éstas, naturales y sintéticas; de cada una de ellas se identificarán los principales grupos de estas macromoléculas, con ejemplos. Finalmente el alumno reflexionará sobre la importancia de estas a nivel económico y biológico.

LECTURA Los compuestos orgánicos presentan, por lo general, enlaces covalentes que permiten la formación de estructuras únicas como anillos o largas cadenas de carbono denominadas macromoléculas. Una propiedad distintiva de las moléculas orgánicas es que la valencia no necesariamente se completa con las de los átomos de los otros elementos de la molécula. Cuando esto sucede se habla de la insaturación del carbono, que presenta enlaces carbono-carbono dobles o triples. Enlaces dobles alternados con enlaces simples en una cadena de carbonos reciben el nombre de enlaces dobles conjugados. Una estructura aromática es un caso especial en el cual la cadena conjugada forma un anillo cerrado. La razón por la cual el carbono es excelente para formar estas uniones es que el carbono forma estructuras muy estables aunque, en contraste con los compuestos inorgánicos, las moléculas orgánicas tienen puntos de fusión, ebullición, sublimación o descomposición bajos (por debajo de los 300 °C). Los compuestos orgánicos tienden a disolverse en solventes orgánicos ya sea puros o mezclas. La solubilidad depende del tipo de solvente y de los grupos funcionales presentes. Al igual que las sales inorgánicas, los compuestos orgánicos pueden formar cristales.

51

Moléculas naturales y sintéticas Muchas de las moléculas orgánicas son naturales, esto es, se producen dentro de las células de animales o plantas. Un ejemplo es el colesterol (C 27H46O), que puede contribuir a las enfermedades cardíacas en personas cuya dieta es rica en grasas; Otras, en cambio, son sintéticas producidas por químicos partiendo de sustancias simples como metano y agua. Estos compuestos sintéticos pueden reproducir compuestos naturales o también pueden constituir moléculas que no existen en la naturaleza. Muchas de estas moléculas se “diseñan” para que tengan ciertas propiedades. Un ejemplo de una molécula diseñada es el ácido acetil-salicílico, más conocido por su nombre comercial, aspirina, C9H8O4.

52

Esta tabla de flotación está fabricada de poliestireno un polímero, esto es, una red de macromoléculas constituidas por una gran cantidad de enlaces carbonocarbono con la presencia de diferentes grupos funcionales. El proceso por el cual pequeñas moléculas orgánicas individuales, denominadas monómeros, se unen ente sí para formar estas macromoléculas se denomina polimerización. Existen dos grupos de polímeros: aquellos producidos artificialmente denominados sintéticos o industriales y los que produce la naturaleza denominados biopolímeros. Desde la invención del primer polímero artificial, la bakelita, la familia de estos materiales creció rápidamente con la invención de muchas otras macromoléculas: polietileno (PE), polipropileno (PP), nylon® (poliamida), teflón® (politereftalato de etileno, PTFE), poliestireno (PS), Plexiglás ® o acrílico (polimetacrilato de metilo, PMMA), policloruro de vinilo (PVC) y poliisobutileno o goma sintética. Cambiando las condiciones de polimerización se producen cambios en la longitud o ramificación de las cadenas o en la posición de los grupos funcionales respecto al plano de la cadena principal de carbonos (a este ordenamiento se lo llama tacticidad). Biomoléculas Muchas biomoléculas son complejas estructuras multifuncionales importantes para los organismos vivos. Se las clasifica en cuatro grupos: proteínas, hidratos de carbono, lípidos y ácidos nucleicos. Las proteínas, el ácido desoxi-ribonucleico (ADN), el ácido ribonucleico (ARN), polisacáridos como los almidones en los animales y las celulosas en las plantas y el látex son biopolímeros. Otras biomoléculas importantes son los aminoácidos (monómeros de las proteínas) y los hidratos de carbono. ¿Qué son los polímeros? Los polímeros son moléculas de gran tamaño, constituidas por “eslabones” orgánicos denominados monómeros, unidos mediante enlaces covalentes. Los elabones están formados fundamentalmente por átomos de carbono y pueden poseer grupos laterales o radicales con uno o más átomos. Estas moléculas orgánicas son las que constituyen los materiales plásticos que conocemos y también los tejidos de los seres vivos (piel, músculos, tela de araña, seda, etc.).

¿CUÁNTO MIDEN? Una macromolécula está constituida por cientos de miles de monómeros. La polimerización se produce en un reactor que contienen los monómeros y demás reactivos o catalizadores necesarios para producir largas cadenas. Por ejemplo, una molécula de polietileno (PE) está formada por monómeros de etileno como los esquematizados en la figura 1. Cada monómero está formado por 2 átomos de C y 4 de H; el peso molecular de este eslabón es 28 g/mol. La figura 2. Ilustra una macromolécula de PE con el modelo de esferas, donde las esferas negras y blancas corresponden a los átomos de carbono e hidrógeno, respectivamente. Usualmente la cadena se dobla sobre sí misma al azar como se ve en la imagen. A través de la Mecánica estadística se puede demostrar que la distancia entre los extremos de la cadena es r = nl2 , donde n es la cantidad de monómeros y l la longitud de cada uno. Si consideramos una cadena de PE de peso molecular 300000 g/mol, ¿Qué cantidad de eslabones constituyen la cadena? ¿Cuál es el peso de una cadena? ¿Cuál es la longitud de la cadena extendida y cuál la separación entre extremos libres si está ovillada? Considere que la longitud del enlace C-C es 0.154 nm. Figura 1. Figura 2.

Un esquema que resume su clasificación.

53

Macromoléculas naturales. Carbohidratos o Hidratos de carbono. Composición y estructuración general.

54

Ejemplos:

Ejemplos de Macromoléculas de carbohidratos.

Macromoléculas naturales Lípidos. Composición y estructuración general.

55

Ejemplos:

Macromoléculas naturales: Proteínas

Unidades primarias formadoras de las proteínas: AMINOÁCIDOS.

56

ESTRUCTURA PRIMARIA.

ESTRUCTURA SECUNDARIA

Estructura terciaria.

57

Con respecto a las macromoléculas sintéticas, podemos mostrar el siguiente cuadro a manera de una breve clasificación y caracterización.

58

INVESTIGA 1.- Cual es la diferencia entre la reacción de condensación para la formación de macromoléculas sintéticas y la reacción de adición. 2.- Cual es la composición química estructural del ADN Y ARN, y cuál es su diferencia entre estas 2 macromoléculas naturales. 3.- En una cuartilla, reflexiona y escribe tus conclusiones acerca de la importancia que tienen las macromoléculas naturales en los seres vivos, así como la importancia económica y tecnológica de las macromoléculas sintéticas. Investiga en internet, al menos 2 ejemplos de macromoléculas sintéticas y naturales, que se han reproducido artificialmente y los beneficios que se han obtenido a partir de este. Pregunta a tu profesor (a) textos o páginas de internet que pueden proporcionarte este tipo de información.

SEMANA # 3 DIA 5 OBJETIVO: Evaluar las habilidades y desarrollo de los contenidos de toda la materia a través de un examen, así como la presentación del proyecto integrador, que se desarrolló durante toda la duración de la materia

NOTA DEL AUTOR: Espero y este manual te haya sido útil en el desarrollo de tu materia, para reforzar y fortalecer los contenidos de la materia de química 2, impartida en el sistema semi-escolarizado. Se realizó un trabajo arduo de recopilación de información que incluya los temas señalados en el programa de estudió de química 2 de bachillerato por parte de la secretaría de educación pública. Te sugiero si está en tu interés y posibilidad, revisar la bibliografía que se mencionará, para mejorar tu aprovechamiento en esta materia. Al final de tu curso el propósito es que tengas un bagaje más rico de conocimientos, habilidades e intereses para así orientarte de mejor manera en tu vida como persona empática con tu entorno y con la sociedad. IBQ. LIZBETH MERINO RUIZ

[email protected]

BIBLIOGRAFIA:       .

Sees. William S y Daub G. William “Química” 5° edición. Ed. Prentice-Hall Hispanoamericana. 1989. Garritz. A y Chamizo. J.A; “Química”. Ed Addison- Wesley Iberoamericana. 1994 American Chemical Society “QuimCom”. Ed Addison-wesley Iberoamericana.1998 Vanegas Colín Angela. Química 2, Bachillerato tecnológico por competencias. ST Editorial, México 2011. ¿Cómo ves?, revista de divulgación científica. Digital, Editada por la UNAM. Notas y apuntes del autor.

59