martes, 12 de marzo de 2013

TEMA 6 EJERCICIO DE MOLES





1. ¿Cuántas moléculas de butano hay en 6 moles del mismo?.
Butano =
2.¿Cuántos moles son 100 g de cloruro de bario?.
Cloruro de bario= BaCl2
3. ¿Cuántos moles de átomos de aluminio hay en 135 g de dicho
metal?.
4.¿Cuántas moléculas de propano hay en 0,88 g del mismo?.
Propano = C3H8
5.¿Cuántas moléculas hay en 2 cm3 de agua?. La densidad del
agua es 1 g/cm3. Agua = H2O
6.¿Cuántos cm3 de etanol deben medirse en una probeta, para
tener 0,5 moles de etanol?. La densidad del etanol es 0,789
g/cm3.
7.¿Cuántos átomos de hidrógeno hay en 3 moles de H2?.
8. Un frasco de laboratorio contiene 100 g de carbonato de sodio
(Na2CO3). ¿Cuántos átomos de sodio, de carbono y de oxígeno
hay en el frasco?.
9.En 6 cm3 de etanol, ¿Cuántos gramos hay?. ¿Cuántos moles?.
¿Cuántas moléculas?.¿Cuántos átomos de carbono?. ¿Cuántos átomos de oxígeno?. ¿Cuántos átomos de hidrógeno?. La densidad del etanol es 789 kg/m3. Etanol = CH3CH2OH
10.Dos moles de trióxido de azufre (SO3):
a. ¿Cuántas moléculas contienen?.
b. ¿Cuántos átomos de azufre?.
c. ¿Cuántos átomos de oxígeno?.
11 .Dos moles de ácido fosfórico (H3PO4) contienen:
a. moles de átomos de hidrógeno.
b. moles de átomos de oxígeno.
c. moles de átomos de fósforo.
12.En un recipiente cerrado hay 38 g de trióxido de dinitrógeno
(N2O3), gas.
a. ¿Cuántos moles hay?.
b. ¿Cuántas moléculas deN2O3?.
c. ¿Cuántos átomos de nitrógeno?.
d. ¿Cuántos átomos de oxígeno?.

13.En un recipiente cerrado hay 132 g de propano (C3H8).
a .¿Cuántos moles hay?.
b. ¿Cuántas moléculas hay deC3H8?.
c. ¿Cuántos átomos de carbono?.
d. ¿Cuántos átomos de hidrógeno?.
14. Calcule el número de moles en un anillo de plata pura cuya masa es de 5.0 g. (peso atómico Ag = 108)
15. Calcule la masa (en gramos) de 10 átomos de oro puro. (peso atómico Au = 197)
16. Calcule la masa molar del azúcar de mesa (sucrosa – C12H22O11).  (pesos atómicos:  C=12, H=1, O=16)
17. Calcule el número de moléculas de azúcar de mesa (sucrosa – C12H22O11) presentes en 15g de azúcar (la cantidad presente en un dulce pequeño).
18. ¿Cuántos gramos de agua se necesitan para disponer de 10 millones de moléculas del compuesto?
19. Calcule el número de moles que contiene 8.35 x 1023 átomos de plomo.

domingo, 10 de marzo de 2013

TEMA 5 NOMENCLATURA DE ALCANOS



NOMENCLATURA DE ALCANOS
Las reglas de nomenclatura para compuestos orgánicos e inorgánicos son establecidas por la Unión Internacional de Química pura y aplicada, IUPAC (de sus siglas en inglés).
En este capítulo profundizaremos sobre las reglas para la nomenclatura de alcanos (hidrocarburos con enlaces sencillos) ya que éstas constituyen la base de la nomenclatura de los compuestos orgánicos. (Para mejor comprensión del tema ir primero a:
Estas reglas son las siguientes:
1.- La base del nombre distintivo es la cadena continua más larga de átomos de carbono.
2.- La numeración correlativa de los átomos de carbono se inicia por el extremo más cercano a una ramificación (es lo mismo que decir un sustituyente o un radical). En caso de encontrar dos ramificaciones a la misma distancia, se empieza a numerar por orden alfabético desde el extremo más cercano a la ramificación de menor orden alfabético. Si se encuentran dos ramificaciones del mismo nombre a la misma distancia de cada uno de los extremos, se busca una tercera ramificación y se numera la cadena por el extremo más cercano a ella.
3.- Si se encuentran dos o más cadenas con el mismo número de átomos de carbono, se selecciona la que deje fuera los radicales alquilo más sencillos. En los isómeros se toma los lineales como más simples. El n-propil es menos complejo que el isopropil. El ter-butil es el más complejo de los radicales alquilo de 4 carbonos.
4.- Cuando en un compuesto hay dos o más ramificaciones iguales, no se repite el nombre, luego de colocar los números que corresponden a las ubicaciones de dichos radicales se le añade el nombre con un prefijo numeral.
Los prefijos numerales son:

Número
Prefijo
2
di o bi
3
tri
4
tetra
5
penta
6
hexa
7
hepta

6.- Se escriben las ramificaciones (no olvidar: sustituyentes o radicles, es lo mismo) en orden alfabético y el nombre del alcano que corresponda a la cadena principal se agrega al nombre del último radical.
Al ordenar alfabéticamente, los prefijos numerales y los prefijos n-, sec- y ter- no se toman en cuenta.
7.- Por convención, los números y las palabras se separan mediante un guión, y los números entre si, se separan por comas.
La comprensión y el uso adecuado de las reglas señaladas facilitan la escritura de nombres y fórmulas de compuestos orgánicos.

Radicales alquilo
Ya sabemos que cuando alguno de los alcanos pierde un átomo de hidrógeno se forma un radical alquilo. Estos radicales aparecen como ramificaciones sustituyendo átomos de hidrógeno en las cadenas.
Los radicales alquilo de uso más común son:
CH3 CH2 — CH3
Metil o Metilo
Etil o Etilo
CH2 — CH2 — CH3 CH2 — CH2 — CH2 — CH3
n-Propil o n-Propilo
n-Butil on-Butilo
NomyNumcad012a NomyNumcad012b
isopropil o Isopropilo
Isobutil o Isobutilo
NomyNumcad012c       NomyNumcad012d
sec-Butil o sec-Butilo
ter-Butil o ter-Butilo

Las líneas rojas indican el enlace con el cual el radical se une a la cadena principal. Esto es muy importante, el radical no puede unirse por cualquiera de sus carbonos, sólo por el que tiene el enlace libre.

Ejemplos de nomenclatura de alcanos

1)
nomynumC001b

Se define la cadena de carbonos continua más larga y se numera desde el extremo más cercano a un radical, y se identifican todos los radicales que haya.
nomynumc001c

La cadena continua más larga tiene 7 carbonos y se empezó la numeración desde la derecha porque ahí está el radical más cercano (CH3).  Identificamos los radicales y el número del carbono al que están unidos (2-metil y 4-etil), los anotamos en orden alfabético (no importa el número) y al último radical le unimos el nombre de la cadena, y nos queda: 4-etil-2-metilheptano
2)
Nomy numoo1a

Buscamos la cadena continua de carbonos más larga, la cual no tiene que ser siempre horizontal. Numeramos por el extremo más cercano a un radical, que es el derecho. Ordenamos los radicales en orden alfabético y unimos el nombre de la cadena al último radical.
NiomyNumC001
5-isopropil-3-metilnonano

3)
NomyNumC002a

Buscamos la cadena de carbonos continua más larga, numeramos por el extremo más cercano al primer radical, que en este caso es del lado izquierdo. Nombramos los radicales con su respectivo número en orden alfabético y unimos el nombre de la cadena al último radical.
NomyNum002b

3-metil-5-n-propiloctano

4)
NomyNumCad003a

Seleccionamos la cadena continua de carbonos más larga. Al tratar de numerar observamos que a la misma distancia de ambos extremos hay un radical etil, entonces nos basamos en el siguiente radical, el n-butil para empezar a numerar.
NomyNumcad003

Recuerde que el n-butil por tener guión se acomoda de acuerdo a la letra b, y no con la n:.5-n –butil-4,7-dietildecano
5)
NomyNumcad004a

Al seleccionar la cadena de carbonos continua más larga observamos que a la misma distancia de cada extremo hay un radical, un metil y un etil, entonces iniciamos la numeración por el extremo más cercano al etil ya que es el radical de menor orden alfabético.
NomyNumcad004

3-etil-4-metilhexano

Si conocemos el nombre del compuesto

En otros casos es posible que nos den el nombre del compuesto y a partir de éste graficar la fórmula estructural del mismo:
Ejemplos:
1) 3,4,6-trimetil heptano
Graficamos la cadena heptano, que tiene siete átomos de carbono. Los numeramos de izquierda a derecha, pero se puede hacer de izquierda a derecha.
NomyNumcad005a

Ahora colocamos los radicales en el carbono que les corresponda (Un metil en el 3, un metil en el 4 y un metil en el 6, que es igual a 3,4,6 –trimetil). Tenga cuidado de colocar el radical por el enlace libre.
NomyNumcad005b

Como el carbono forma 4 enlaces, completamos nuestra estructura con los hidrógenos necesarios para que cada uno tenga sus 4 enlaces.
NomyNum005c

2) 3-metil-5-isopropilnonano
Nonano indica que es una cadena de 9 carbonos.
NomyNumcad005

Colocamos los radicales (un metil en el 3, un isopropil en el 5)
NomyNumcad006a

Los radicales pueden acomodarse de diferentes formas, siempre y cuando conserve su estructural.
Finalmente completamos con los hidrógenos necesarios para que cada carbono tenga sus 4 enlaces.
NomyNumcad006b

4) 5-ter-butil-5-etildecano
Decano es una cadena de 10 carbonos.
NomyNumcad009a

 Los dos radicales de la estructura están en el mismo carbono (el Nº 5) por lo tanto se coloca uno arriba y el otro abajo del carbono 5, indistintamente.
NomyNumcad007a

Completamos con los hidrógenos
NomyNumcad007b

5) 5-sec-butil-5-ter-butil-8-metilnonano
Nonano es una cadena de 9 carbonos.
NomyNumcad005

Colocamos los radicales.
NomyNumcad008

Ahora completamos con hidrógeno para que cada carbono tenga 4 enlaces.
NomyNumcad008a

6) 5-isobutil-4-isopropil-6-n-propildecano
Decano es una cadena de 10 carbonos que numeramos de izquierda derecha.
NomyNumcad006

Colocamos los radicales cuidando de acomodarlos en forma correcta.
NomyNumcad009b

Contamos los enlaces para poner los hidrógenos necesarios para completar 4 enlaces a cada carbono.
NomyNumcad009

Ir a: Otros ejemplos sobre nomenclatura y numeración de cadenas de carbono
Fuentes Internet:
 http://www.profesorenlinea.cl/Quimica/Nomenclatura_y_numeracion.html





domingo, 24 de febrero de 2013

TEMA 4 CLASIFICACION Y NOMENCLATURA DE COMPUESTOS ORGANICOS



CLASIFICACION Y NOMENCLATURA DE COMPUESTOS ORGANICOS

En todas las moléculas orgánicas se puede identificar una estructura básica, en la cual un armazón central, constituido por una cadena de carbonos, soporta un cierto número de átomos de otros elementos.
DIVERSIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGANICOS:  Los compuestos orgánicos se clasifican en grupos o funciones químicas que comparten ciertas características estructurales y un comportamiento físico químico particular. Fue  posible llegar a esta clasificación luego de comparar un elevado número de compuestos del carbono y observar que compuestos con características tan diferentes tenían el mismo número de átomos de carbono por ejemplo el metano y el metanol dos compuestos con igual número de átomos de carbono pero muy diferentes características físico químicas.
GRUPOS FUNCIONALES: Un grupo funcional es un átomo o un conjunto de átomos que forman parte de una molécula más grande; y que le confieren un comportamiento químico característico.  Así,  el comportamiento químico de toda molécula orgánica,  sin importar su tamaño y grado de complejidad,  está determinado por el o los grupos funcionales que contiene.  Por ejemplo,  el grupo ---OH,  identificada a los alcoholes. 
 
a).PETROLEO                                                       b).VINAGRE

 El petróleo (a) y el vinagre (b)  son ejemplos de dos tipos de compuestos orgánicos diferentes (hidrocarburos y ácidos orgánicos respectivamente),  lo cual explica sus rasgos característicos.

 FUNCIONES QUIMICAS CON ENLACES CARBONO –CARBONO
Este grupo funcional está representado por un conjunto de compuestos,  conocidos como hidrocarburos.  Los hidrocarburos son tal vez el grupo más amplio y diversificado de los compuestos orgánicos. 
Si están formados por cadenas de carbonos,  unidos a través de enlaces sencillos,  con hidrógenos unidos a esta cadena,  se denominan alcanos.
Dependiendo de la presencia de enlaces dobles o triples,  los hidrocarburos se dividen en:  alquenos y alquinos,  respectivamente.  Un tercer grupo,  los arenos o aromáticos,  presentan enlaces intermedios entre dobles y simples anillos de átomos de carbono:


   Etano                         Eteno                      Acetileno                    Tolueno
   Alcano                      Alqueno                    Alquino                        Areno
                                                                                                        Aromático

En los alcanos el carbono tiene sus cuatro posibilidades de enlaces ocupadas,  por lo que estos compuestos  se conocen como hidrocarburos saturados,  a diferencia de alquenos,   a diferencia de alquenos,  alquinos y arenos que son insaturados.
FUNCIONES CON ENLACES SENCILLOS
ENTRE CARBONO Y ATOMOS ELECTRONEGATIVOS

Si a una cadena sencilla de carbonos e hidrógenos,  se encuentra unido un átomo electronegativo,  como por ejemplo un halógeno,  tenemos un grupo funcional conocido como haluros o halogenuros de alquilo.  Si,  por el contrario,  a esta cadena se une un grupo OH-,  tenemos el grupo de los alcoholes.  Ahora,  si se trata de un átomo de oxígeno,  uno de nitrógeno,  un grupo NH2 o S2, hablamos de éteres, nitrilos, aminas o sulfuros,  respectivamente.  En todos los grupos nombrados,  un átomo de carbono se encuentra unido,  a través de un enlace sencillo,  a un átomo más electronegativo,  que puede ser un halógeno,  oxígeno, nitrógeno o azufre.  Estos son algunos ejemplos:

Haluro de Alquilo                Alcohol                                              Eter
  
Nitrilo                                    Amina                                        Sulfuro



FUNCIONES CON UN DOBLE ENLACE CARBONO  ---OXIGENO   (C     O )
Estos compuestos son semejantes en muchos aspectos pero se diferencian en la naturaleza de los átomos unidos al carbono del grupo C      O  o carbonilo:




Aldehido:  Tienen un                        Cetonas: tienen dos              Ácidos carboxílicos:
   Carbono y un                                         carbonos                      Tienen un carbono y
    Hidrógeno                                                                                  un grupo        OH 





Ésteres: tienen un                    Amidas: tienen                            Haluros de ácido:
Carbono y un oxígeno             un carbono y un                           Tienen un átomo
                                                Grupo  NH2                                   halógeno, por
                                                                                                     Ejemplo, cloro

sábado, 16 de febrero de 2013

TEMA 3 EL CARBONO


EL CARBONO


El carbono es un elemento químico de número atómico 6 y símbolo C. Es sólido a temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formación, puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o diamante. Es el pilar básico de la química orgánica. Se conocen cerca de 10 millones de compuestos de carbono, y forma parte de todos los seres vivos conocidos, circula de manera continua en el ecosistema terrestre. En la atmósfera existe en forma de dióxido de carbono, que emplean las plantas en la fotosíntesis. Los animales usan el carbono de las plantas y liberan dióxido de carbono, producto del metabolismo.
FORMAS ALOTROÍCAS DEL CARBONO.

La palabra alotrópica significa que los elementos como el carbono tienen las propiedad de poseer estructuras químicas diferentes.
El carbono tiene 5 formas alotrópicas:  Grafito,  diamante,  fullerenos, nanotubos y carbinos.

EL GRAFITO:  

Es una de las formas alotrópicas en las que se puede presentar el carbono.  En el grafito los átomos de carbono presentan hibridación sp2, esto significa que forma tres enlaces covalentes en el mismo plano a un ángulo de 120º (estructura hexagonal) y que un orbital Π perpendicular a ese plano quede libre (estos orbitales deslocalizados son fundamentales para definir el comportamiento eléctrico del grafito). El enlace covalente entre los átomos de una capa es extremadamente fuerte, sin embargo las uniones entre las diferentes capas se realizan por fuerzas de Van der Waals e interacciones entre los orbitales S Y P.
Se podría decir que el grafito son varias capas de grafeno montadas. Esta estructura laminar hace que el grafito sea un material marcadamente anisótropo.( La anisotropía (opuesta de isotropía) es la propiedad general de la materia según la cual cualidades como: elasticidad,temperaturaconductividadvelocidad de propagación de la luz, etc. varían según la dirección en que son examinadas. )
El grafito es un mineral muy parecido al diamante, se conoce un proceso por el cual el grafito puede convertirse en diamante, pero es muy costoso así que las empresas no han tomado esta oportunidad como favorable.
EL DIAMANTE:


En mineralogía, el diamante es un alótropo del carbonodonde los átomos de carbono están dispuestos en una variante de la estructura cristalina cúbica centrada en la cara denominada «red de diamante». El diamante es la segunda forma más estable de carbono, después del grafito; sin embargo, la tasa de conversión de diamante a grafito es despreciable a condiciones ambientales. El diamante tiene renombre específicamente como un material con características físicas superlativas, muchas de las cuales derivan del fuerte enlace covalente entre sus átomos. En particular, el diamante tiene la más alta dureza y conductividad térmica de todos los materiales. Estas propiedades determinan que la aplicación industrial principal del diamante sea en herramientas de corte y de pulido.

LOS FULLERENOS:  


 Es la tercera forma molecular más estable del carbono, tras el grafito y el diamante. La primera vez que se encontró un fullereno fue en 1985: Su naturaleza y forma se han hecho ampliamente conocidas en la ciencia y en la cultura en general, por sus características físicasquímicasmatemáticas y estéticas. Se destaca tanto por su versatilidad para la síntesis de nuevos compuestos como por la armonía de la configuración paradigmática de las moléculas con hexágonos ypentágonos, en lo que se conoce como exapentas: el icosaedro truncado y los cuerpos geométricos semejantes, con mayor número de caras. Se presentan en forma de esferaselipsoides o cilindros
LOS NANOTUBOS:  

 son una forma alotrópica del carbono, como el diamante, el grafito o los fullerenos. Su estructura puede considerarse procedente de una lámina de grafito enrolladas sobre sí misma.1 Dependiendo del grado de enrollamiento, y la manera como se conforma la lámina original, el resultado puede llevar a nanotubos de distinto diámetro y geometría interna. Estos tubos, conformados como si los extremos de un folio se uniesen por sus extremos formando un canuto, se denominan nanotubos monocapa o de pared simple. Existen, también, nanotubos cuya estructura se asemeja a la de una serie de tubos concéntricos, incluidos unos dentro de otros, a modo de muñecas matrioskas y, lógicamente, de diámetros crecientes desde el centro a la periferia. Estos son los nanotubos multicapa. Se conocen derivados en los que el tubo está cerrado por media esfera de fulereno, y otros que no están cerrados.
LOS CARBINOS: Realmente sobre este estado alotrópico del C, existe muy poca información,  sin embargo cuando el C gaseoso es sometido a altas temperaturas y bajas presiones se logran estos estados de espuma de carbono, se han encontrado en estado natural en  el cráter del meteorito Ries, Alemania.
EL CARBONO AMORFO:  

Es el carbono que no tiene una estructura cristalina. Como con todos los materiales vítreos, puede presentarse algún orden de corto alcance, pero no hay patrones de largo alcance de las posiciones atómicas.
Aunque puede fabricarse carbono completamente amorfo, el carbono amorfo natural (como el hollín) realmente contiene cristales microscópicos de grafito,1 algunas veces diamante.2 A escala macroscópica, el carbono amorfo no tiene una estructura definida, puesto que consiste en pequeños cristales irregulares, pero a escala nanomicroscópica, puede verse que está hecho de átomos de carbono colocados regularmente.


CAPACIDAD DE ENLACE DEL CARBONO: 
Podemos inferir que el átomo de carbono es uno de los elementos que genera una gran variedad de enlaces químicos con otros elementos y con el mismo, esta característica se explica en parte por su configuración electrónica 1s² 2s² 2px¹ 2py¹ 2pz, pero se explicarían 2 formas de enlaces ya que es el número de orbitales desapareados que se presentan, pero experimentalmente se a demostrado que el carbono forma más de dos tipos de enlace, para explicar esto, se presenta la teoría de hibridación de orbitales.

Esta teoría postula que el átomo estando en un estado basal o quieto cuya configuración electrónica es 1s² 2s² 2px¹ 2py¹ 2pz, sufre una llamada excitación electrónica en forma de energía que produce que el electrón brinque del orbital 2s² al orbital 2pz el cual se encontraba vacío, por lo cual queda la representación de orbitales así 1s² 2s¹ 2px¹ 2py¹ 2pz¹, se observa que el átomo se encuentra en estado excitado.

La hibridación por concepto postula que es "mezcla de orbitales atómicos", por lo tanto cuando el átomo de carbono llega al estado excitado, se pueden presentar 3 tipos de hibridaciónes, es decir 3 formas de mezclase los orbitales atómicos excitados.

TIPOS DE HIBRIDACIÓNES 

Hibridacion tetragonal (sp3)



Este tipo de hibridación se lleva a cabo por la mezcla del orbital s con todos los orbitales p ( px, py y pz) para formar 4 orbitales iguales entre los cuales hay un ángulo de 109,5° este tipo de orbitales tiende a formar enlaces con elementos monovalentes. Se representa así: 1s² 4sp³ el 4 es porque se unen 4 orbitales y el índice 3 representa la cantidad de orbitales tipo p.

 Hibridacion trigonal(sp2)



Este tipo se lleva acabo cuando se mezcla el orbital s con 2 orbitales p (px y py) y queda el orbital pz como no hibrido, se forman 3 orbitales iguales. El orbital no hibrido queda perpendicular al plano de los 3 orbitales sp². Se representa asi: 1s² 3sp² 2pz¹. Este tipo de orbital forma enlaces dobles.

Hibridación digonal sp 


este tipo de hibridación se lleva acabo cuando se mezcla el orbital s con un orbital p (px) y quedan como orbitales no híbridos  py y pz. Este tipo de hibridación genera enlaces triples. entre los orbitales sin hibridar y el orbital sp se forma un Angulo de 180° por lo que toma una forma lineal. se representa así: 1s² 2sp¹ 2py¹ 2pz¹.

EFECTOS DE LA HIBRIDACIÓN EN LOS ENLACES

Primero que todo los orbitales ya hibridados pueden superponerse mejor, en segundo lugar los enlaces entre orbitales híbridos son mucho más fuertes que lo no híbridos, además la longitud de los enlaces de las moléculas es menor y por último los ángulos pueden ser más grandes.

ENLACES ENTRE ORBITALES HIBRIDOS:  El tipo de enlaces que resulta de la fusión de dos orbitales híbridos “sp”, es diferente al que se forma a partir de dos orbitales “p” no hibridados .  En el primer caso se forma un enlace sigma  (σ), mientras que en el segundo se obtiene un enlace pi (π).

Cuadro comparativo de las características de los dos tipos de enlaces

ENLACE SIGMA  (σ)
ENLACE PI (π)
Formado por superposición frontal de orbitales atómicos híbridos,  sp3.
Formado por superposición lateral de orbitales p (u orbitales p y d)
Tiene simetría de carga cilíndrica alrededor del eje de enlace.
Tiene una densidad de carga máxima en el plano transversal de los orbitales.
Tiene rotación libre.
No permite la rotación libre.
Es un enlace de alta energía
Posee energía más baja.
Solamente puede existir un enlace entre dos átomos.
Pueden existir uno o dos enlaces entre dos átomos.