1.- LA REACCIÓN QUÍMICA
Cada minuto, millones de reacciones químicas
están ocurriendo a nuestro alrededor sin que nos demos cuenta. Algunas de ellas
son producto de procesos naturales; otras son el resultado de la acción del
hombre.
Ya vimos que el proceso de digestión de
nuestro cuerpo involucra una serie de reacciones químicas, que buscan
fraccionar el alimento en pequeñas partes para obtener la energía que
requerimos para vivir. También sabemos que las plantas realizan una importante
reacción química en la fotosíntesis (ver recuadro). Otra reacción química fundamental
para la vida que se produce en el ambiente es la que ocurre cuando la atmósfera
de la Tierra remueve los dañinos rayos ultravioleta del Sol.
En cuanto a las reacciones químicas
producidas por el hombre, muchas de ellas se llevan a cabo en los laboratorios,
donde los científicos las provocan con diversos fines: para crear nuevas
medicinas, producir nuevos materiales o evitar la descomposición de alimentos,
por ejemplo.
¿Pero qué es una reacción química? Si bien ya
hemos dado una idea de ella, una reacción química consiste simplemente en
romper o separar los componentes de una sustancia, para ocuparlos en la
formación de una nueva sustancia. A esta se le llama producto y tiene
características completamente diferentes a las de las sustancias originales,
que estaban presentes antes de que se produjera la reacción química, y que son
denominadas reactantes, porque son las que “reaccionan” para formar algo
nuevo.
Para que una reacción química ocurra se
requiere de energía. Las fuentes de esta energía pueden ser, entre otras, la
luz, calor o electricidad.
LOS CAMBIOS EN LA MATERIA
La materia puede sufrir cambios mediante
diversos procesos. No obstante, todos esos cambios se pueden agrupar en dos
tipos: cambios físicos y cambios químicos.
CAMBIOS FÍSICOS
En estos cambios no se producen modificaciones en la naturaleza de las sustancias o sustancias que intervienen.
Ejemplos de este tipo de cambios son:
En estos cambios no se producen modificaciones en la naturaleza de las sustancias o sustancias que intervienen.
Ejemplos de este tipo de cambios son:
* Cambios de estado.
* Mezclas.
* Disoluciones.
* Separación de sustancias en mezclas o
disoluciones.
En este caso, los cambios si alteran la
naturaleza de las sustancias: desaparecen unas y aparecen otras con propiedades
muy distintas. No es posible volver atrás por un procedimiento físico (como
calentamiento o enfriamiento, filtrado, evaporación, etc.)
Una reacción química es un proceso
por el cual una o más sustancias, llamadas reactivos, se transforman en
otra u otras sustancias con propiedades diferentes, llamadas productos.
En una reacción química, los enlaces entre
los átomos que forman los reactivos se rompen. Entonces, los átomos se
reorganizan de otro modo, formando nuevos enlaces y dando lugar a una o más
sustancias diferentes a las iniciales.
Cambios químicos
Definimos cambio químico como los
cambios que se producen en la materia en los cuales las sustancias pierden sus
propiedades y se forman otras con propiedades diferentes. Para ver las
propiedades distintas nos basamos en las propiedades características de la
materia: punto de fusión, punto de
ebullición, densidad, solubilidad en agua o color. Si las
propiedades características son diferentes ha habido una transformación
química.
Los cambios químicos también se conocen como reacciones químicas estas reacciones son habituales en nuestra vida diaria.
CAMBIOS
QUÍMICOS EN LA MATERIA
Los cambios químicos son aquellas
materias se trasforman en otras diferentes, los cambios químicos son aquellos
que si modifican la estructura.
Veamos ejemplos:
Si dejamos un objeto de hierro a la
intemperie, se va transformando en óxido de hierro.
Otros ejemplos:
La digestión de los alimentos, la respiración
(ingresa oxígeno a nuestros pulmones y se libera dióxido de carbono).
* La combustión de gasolina.
* La fotosíntesis
* La descomposición de los alimentos
La fermentación ( a partir de azucares y por
la acción de enzimas obtenemos alcohol).
La
cocción de alimentos
A la representación de reacciones se les llama ecuaciones químicas.
La combustión
La combustión es una reacción química en la
cual generalmente se genera gran cantidad de luz y calor.
Los tipos más frecuentes de combustible son
los materiales orgánicos que contienen carbono e hidrogeno.
En una reacción completa todos los elementos
tienen el mayor estado de oxidación.(hecho por Marcos)
Reacciones
química en general
Una reacción química o cambio
químico es todo proceso químico en el cual una o más sustancias,
llamadas reactivos, por efecto de un factor energético, se transforman en otras
sustancias llamadas productos. Esas sustancias pueden ser elementos o
compuestos.(Hecho por Marcos)
Las reacciones químicas en la industria
Existen muchas industrias en las que se
realizan reacciones químicas.
Las materias primas se trasforman en otras
sustancias diferentes y Útiles, como plásticos, detergentes...
La industria química da muchos trabajos y nos
facilita la vida diaria.
Sin embargo puede ser muy contaminante. Por
eso estas empresas deben tener extremadas medidas de precaución.
Reacciones
Químicas de la Vida
En el interior de los seres vivos ocurren
multitud de reacciones químicas.
La más importante es:
La
Fotosíntesis: Mediante esta reacción, las plantas obtienen
sus alimentos a partir de: agua, dióxido de carbono y sales minerales. Para
ello emplean la energía de la luz y una sustancia verde llamada, clorofila.
La
Oxidación.
La oxidación es una reacción química que se
produce cuando una sustancia se combina con el oxígeno.
La sustancia que forma se llama óxido. Así,
el hierro, al oxidarse, da lugar al óxido.
La oxidación se divide en tres grandes
grupos:
· Metales
· No metales
· Gases nobles
Transformaciones físicas y transformaciones químicas
Fenómenos o Cambios Físicos: Son
procesos en los que no cambia la naturaleza de las sustancias ni se
forman otras nuevas.
Ejemplos:
Ejemplos:
Mezclas:
Si disolvemos sal en agua observaremos que la sal se disuelve fácilmente en
agua y la disolución resultante presenta un gusto salado. (Las sustancias
iníciales - sal y agua - siguen presentes al final; este hecho es demostrable
pues si calentamos la disolución hasta que hierva el agua, nos queda la sal en
el fondo).
Fenómenos
o Cambios Químicos: Son procesos en los
que cambia la naturaleza de las sustancias, además de formarse otras
nuevas.
Ejemplos:
Combustión:
Si quemamos un papel, se transforma en cenizas y, durante
el proceso, se desprende humo. (Inicialmente, tendríamos papel y oxígeno, al
concluir el cambio químico tenemos cenizas y dióxido de carbono, sustancias
diferentes a las iníciales).
Corrosión:
Si dejamos un trozo de hierro a la intemperie, se oxida y
pierde sus propiedades iníciales. (Las sustancias iníciales serían hierro y
oxígeno, la sustancia final es óxido de hierro, con unas propiedades totalmente
diferentes a las de las sustancias iníciales).
¿Cómo sabemos
cuándo se ha producido una reacción química?
Cuando
se produce una reacción química suelen producirse algunos indicios típicos:
- Cambio
de coloración: Indica la aparición de una o de varias sustancias nuevas
distintas a las iníciales.
- Aparición
de sedimento o precipitado: Es señal de que una o algunas de las sustancias
nuevas formadas son insolubles.
- Desprendimiento
de gas: Como resultado de la reacción aparece una nueva sustancia que se
presenta en estado gaseoso a temperatura ambiente.
- Cambios
en otras propiedades: La acidez, el olor, la aparición de propiedades ópticas
frente a la luz, propiedades magnéticas o eléctricas, etc.
Una
reacción química es un proceso en que, a partir de unas sustancias iníciales,
llamadas reactivas, se obtienen unas sustancias finales distintas,
llamadas productos.
Reactivos: Son las sustancias iníciales
que, una vez mezcladas, reaccionan químicamente.
Productos: Son las sustancias nuevas que se forman como resultado de la reacción química entre los reactivos.
Las
reacciones químicas se escriben mediante ecuaciones químicas: a la
izquierda se escriben los reactivos que se mezclan, separados por signos de
sumar (+) y, a la derecha, los productos que se obtienen, separados también por
signos de sumar (+). Entre reactivos y productos se coloca una flecha, que
indica el sentido de la reacción.
REACTIVOS → PRODUCTOS
En
una reacción química la masa se conserva. Esto quiere decir que la masa
total de los productos obtenidos es igual a la masa total de los reactivos que
han reaccionado.
LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MASA
Ley
de las proporciones constantes: Los reactivos que participan en una reacción
química reaccionan siempre en proporciones fijas.
Ejemplo: Si reaccionan
hidrógeno y oxígeno para formar agua, siempre reaccionan 1 gr de hidrógeno por
cada 8 gr de oxígeno y esa siempre va a ser la proporción necesaria para que
formen agua. Las proporciones serían:
HIDRÓGENO
|
OXÍGENO
|
AGUA
|
1 gr.
|
8 gr.
|
9 gr.
|
2 gr.
|
16 gr.
|
18 gr.
|
3 gr.
|
24 gr.
|
27 gr.
|
4 gr.
|
32 gr.
|
36 gr.
|
Y
así sucesivamente. Si hay más cantidad de uno de ellos se quedará sin
reaccionar. Si ponemos 4 gr de hidrógeno y 24 gr de oxígeno, sólo reaccionarán
3 g de hidrógeno con estos 24 de oxígeno y sobrará 1 gr de hidrógeno que se
quedará sin reaccionar.
Un modelo para
explicar las leyes: los átomos
En
1808, John Dalton ofreció una explicación de por qué las reacciones químicas
cumplen la ley de conservación de la masa y la de las proporciones constantes.
Se basa en las siguientes ideas:
-
La materia está formada por átomos.
-
Todos los átomos de un elemento son iguales, pero distintos a los de otros
elementos.
-
En una reacción química, los átomos presentes inicialmente se reorganizan de
distinta manera formando sustancias diferentes. Sin embargo, los átomos siguen
siendo los mismos (ni se crean ni se destruyen), de ahí que la masa no cambie en
la reacción.
TEORÍA ATÓMICA DE DALTON
Desde
el punto de vista atómico, en una reacción química los átomos de las sustancias
reactivas se reorganizan de otra manera, dando lugar a nuevas sustancias que se
denominan productos. Al no cambiar el número ni la clase de átomos, la masa no
cambia en la reacción.
Ajuste de
reacciones químicas
Para
ajustar ecuaciones químicas hay que tener en cuenta que en las reacciones ni se
"ganan" ni se "pierden" átomos. Debe aparecer el mismo
número de átomos de cada clase en los reactivos y en los productos. Esta es la
condición de la conservación de la masa. Sin embargo, no podemos cambiar a
voluntad las fórmulas de las sustancias para igualar el número de átomos.
Ejemplo: Cuando el hierro se
oxida se origina un compuesto diferente llamado óxido de hierro (II). si
escribimos la reacción simbólicamente, tendremos:
Fe
+ O2 → FeO
Tal
y como está escrita esta reacción 1 átomo de hierro reacciona con 2 átomos de
oxígeno formando 1 molécula con 1 átomo de hierro y 1 de oxígeno. Esto no puede
ser, tiene que haber el mismo número de átomos en ambos lados.
Por
tanto, habrá que emplear unos números llamados coeficientes que pondremos
delante de cada fórmula o símbolo, indicando el número de átomos de cada
especie que deben reaccionar para que se conserve la masa y el número de
átomos:
Es
decir, se necesitan 2 átomos de hierro para reaccionar con una molécula de
oxígeno y formar 2 moléculas de FeO. Este proceso se llama ajustar una reacción
química y consiste en anteponer los números enteros necesarios delante de los
símbolos o fórmulas de las sustancias que intervienen en la reacción, de modo
que se cumpla a escala atómica la ley de conservación de la masa.
Masa
atómica
Los
átomos de distintos elementos tienen masas y tamaños diferentes. Los
científicos han establecido comparaciones entre las masas y los tamaños de los
átomos hoy conocidos.
La
escala de masas atómicas asigna masas a los átomos por comparación con la masa
del átomo de carbono, al que se le asigna el valor 12. La unidad de masa a
escala atómica se denomina unidad de masa atómica y se simboliza
con u o uma.
En las tablas periódicas aparece la masa atómica en uma. de cada elemento:
TABLA PERIODICA
Masas moleculares
Una
molécula es una agrupación de átomos de la misma o distinta clase. El número de
cada clase de átomos viene especificado en la fórmula de la sustancia. Por
ejemplo, la fórmula Fe2O3 significa que esta molécula está formada por 2
átomos de hierro y 3 de oxígeno.
La
masa molecular se calcula sumando las masas atómicas de todos los átomos que
intervienen en la fórmula de la sustancia.
Por
tanto, la masa molecular del Fe2O3 será 56·2 + 16·3 = 160 uma.
CALCULADORA DE MASAS MOLECULARES
Cálculos con
reacciones químicas
Una
reacción ajustada indica las proporciones en las que participan las diversas
sustancias. Teniendo en cuenta las masas atómicas o moleculares de las
sustancias, podemos establecer qué cantidad (en masa) de cada sustancia
interviene en la reacción.
Ejemplo:
2
Fe + O2 → 2 FeO
Consultando
una tabla periódica podemos ver que la masa atómica del Fe es 56 uma y la masa
molecular del O2 es 32 uma, mientras que la masa del FeO es 56 + 16 = 72
uma. Al observar la reacción ajustada, vemos que la relación de masas que intervienen
en la reacción es:
2
· masa Fe + masa O2 → 2 · masa FeO
Es
decir:
2
· 56 + 32 → 2 · 72
La
misma relación de masas atómicas o moleculares se cumple tanto en unidades de
masa atómica como en gramos o en kilogramos. Por tanto, se puede afirmar que
112 g de hierro reaccionan con 32 g de oxígeno atmosférico para producir 144 g
de FeO.
Procedimiento
de cálculo con reacciones químicas
1.-
Ajusta la reacción química.
2.-
Determina las masas atómicas o moleculares de las sustancias que intervienen.
3.-
Multiplica dichas masas por los correspondientes números enteros que has
escrito antes para ajustar la reacción.
4.-
Los valores obtenidos, expresados en cualquier unidad de masa, indican las
cantidades de reactivo y de producto que intervienen en la reacción.
En
general, cuando se forma una sustancia estable (que perdura en el tiempo) a
partir de sus elementos, se libera energía, normalmente en forma de energía
térmica. Por el contrario, para destruir una sustancia estable, se necesitará
aportar energía. Según el balance energético, las reacciones se clasifican en:
Reacción
endotérmica: Es aquélla que necesita un aporte de energía para producirse.
Ejemplo: Descomposición del
clorato potásico para obtener cloruro potásico y oxígeno.
Reacción
exotérmica: Es aquélla que libera energía térmica mientras se produce.
Ejemplo:
Combustión del butano para obtener energía térmica para calentar agua.
ECUACIONES QUÍMICAS
Una reacción química se representa mediante
una ecuación química. Para leer o escribir una ecuación química, se deben
seguir las siguientes reglas:
Las fórmulas de los reactivos se escriben a
la izquierda, y las de los productos a la derecha, separadas ambas por una
flecha que indica el sentido de la reacción.
Cuando una ecuación química cumple esta
segunda regla, se dice que está ajustada o equilibrada. Para
equilibrar reacciones químicas, se ponen delante de las fórmulas unos números
llamados coeficientes, que indican el número relativo de átomos y moléculas que
intervienen en la reacción.
Nota: estos coeficientes
situados delante de las fórmulas, son los únicos números en la
ecuación que se pueden cambiar, mientras que los números que
aparecen dentro de las fórmulas son intocables, pues un cambio
en ellos significa un cambio de sustancia que reacciona y, por tanto, se
trataría de una reacción distinta.
Si se quiere o necesita
indicar el estado en que se encuentran las sustancias que intervienen o si se
encuentran en disolución, se puede hacer añadiendo los siguientes símbolos
detrás de la fórmula química correspondiente:
(s) = sólido.
(metal) = elemento metálico.
(l) = líquido.
(g) = gas.
(aq) = disolución acuosa (en agua).
Aquí tienes dos enlaces para ver cómo se ajustan las ecuaciones
químicas:
Ejemplos de fenómenos químicos:
La combustión de cualquier tipo de material,
madera, papel, plástico, tela.
Cuando se pone un metal en contacto con un
ácido.
La combinación de dos elementos para formar
uno nuevo, como el oxígeno y el azufre, que forman óxido de azufre.
Cuando un metal está en contacto con el agua,
o el aire y se oxida.
La transformación de los alimentos en energía
vital.
La fermentación del jugo de uva para obtener
vino.
Las reacciones nucleares que se dan en el
interior de un reactor nuclear.
La creación de clorofila en las plantas
verdes.
La combinación de plastilinas de polímeros
para formar un pegamento sellador resistente.
La respiración que convierte oxígeno en
bióxido de carbono.
La fuerza de gravedad de los planetas ejerce
una fuerza de atracción entre el planeta y otros cuerpos. Este fenómeno se da
en cuerpos que tienen una gran cantidad de materia (fenómeno físico).
El movimiento de traslación del planeta que
provoca los cambios de estación (fenómeno físico).
Cuando existen cambios de presión y ciertos
grados de humedad en la atmósfera se producen los tornados (fenómenos físicos).
La fuerza de atracción que existe entre dos
imanes, llamada fuerza electromagnética (fenómenos físicos).
La transmisión de ondas de radio que permiten
trasladar un sonido y reproducirlo a distancia mediante un aparato receptor
(fenómeno físico).
La conversión de hidrógeno en helio que hacen
que el sol arda (fenómeno químico).
La oxidación que sufre el hierro a la
intemperie (fenómeno químico).
La generación de la energía vital que
realizan los seres vivos a partir del metabolismo de los alimentos (fenómeno
químico).
La bioluminiscencia que producen algunos
seres vivos para generar luz (fenómeno químico).
La combustión de la gasolina en el interior
de un motor, mediante la cual se convierte la gasolina monóxido de carbono y
oxigeno a partir de la explosión producida por el paso de una chispa eléctrica
en un ambiente saturado de vapor de gasolina (fenómeno químico).
Ejemplos de cambios físicos:
Al calentar el hielo para convertirlo en agua
la materia pasa de estado sólido a líquido pero sigue siendo agua.
Cuando se enfría el vapor de agua cambia de
estado gaseoso a líquido, pero su composición química no cambia.
Si mezclamos azúcar y agua el azúcar se
diluye, la mezcla adquiere propiedades de las dos substancias, pero el agua no
cambia su composición y el azúcar tampoco.
Si se mezcla hierro con carbón se obtiene
acero, pero el hierro y el carbón no cambian su composición.
Cuando se diluye sal en agua caliente y al
enfriarse se cristaliza, este cambio se llama cristalización.
Cuando se coloca hielo seco a temperatura
ambiente pasa del estado sólido al gaseoso, este cambio se llama sublimación.
La descomposición de la luz que se da cuando
se forma un arcoíris.
Triturar un cristal hasta que se haga polvo.
El cambio de textura que sufre la pasta
cuando se hierve.
La combinación de una pintura azul con una
amarilla para obtener pintura verde.
Ejemplos de compuestos químicos:
El agua que es la unión de hidrógeno con
oxígeno (H20)
La sal de cocina o cloruro de sodio (NaCl)
Nitrato de plata (AgNO3).
Sosa Cáustica o hidróxido de sodio (NaOH).
Acido bórico (H3BO3)
Acido Clorhídrico o muriático (HCl)
Acido sulfúrico (H2SO4)
Benzoato de Sodio (C6H5CO2Na)
Fluoruro de Sodio (NaF)
Óxido de Zinc (ZnO)
1.2.- EL LENGUAJE DE LA QUÍMICA
Los modelos y las moleculas.....
En química, se llama moléculas a las partículas neutras formadas por un conjunto estable de al menos dos átomos enlazados covalentemente 1 2 No es posible exagerar la importancia del concepto de molécula para la química ordinaria, especialmente para alquímica.
Casi toda la química orgánica y buena parte de la química inorgánica se ocupan de la síntesis y reactividad de moléculas y compuestos moleculares. La química física y, especialmente, la química cuántica también estudian, cuantitativamente, en su caso, las propiedades y reactividad de las moléculas. La bioquímica está íntimamente relacionada con la biología molecular, ya que ambas estudian a los seres vivos a nivel molecular. El estudio de las interacciones específicas entre moléculas, incluyendo el reconocimiento molecular es el campo de estudio de la química supramolecular. Estas fuerzas explican las propiedades físicas como la solubilidad o el punto de ebullición de un compuesto molecular.
Las moléculas rara vez se encuentran sin interacción entre ellas, salvo en
gases enrarecidos. Así, pueden encontrarse en redes cristalinas, como el
caso de las moléculas de H2O en el hielo o con interacciones intensas pero que
cambian rápidamente de direccionalidad, como en el agua líquida. En orden
creciente de intensidad, las fuerzas intermoleculares más relevantes son:
las fuerzas de Van Der Waals y los puentes de hidrógeno. La dinámica
molecular es un método de simulación por computadora que utiliza estas
fuerzas para tratar de explicar las propiedades de las moléculas.
Las
moléculas se pueden clasificar en
Moléculas discretas, constituidas por un
número bien definido de átomos, sean estos del mismo elemento (moléculas
homonucleares, como el dinitrógeno o el fullereno) o de elementos distintos
(moléculas heteronucleares, como el agua).
Puntos de Lewis: Es una representación grafica que nos muestra los enlaces
entre los átomos de una molécula y los pares de electrones que pueden existir; también
se les conoce como estructura de Lewis, modelo de Lewis o ALDA.
Este diagrama se puede usar tanto para
representar moléculas formadas por la unión de sus átomos mediante el enlace
covalente como complejos de coordinación. Ejemplo de punto de Lewis:
Existen
tres tipos de enlaces químicos, estos son:
Prácticamente todas las sustancias que
encontramos en la naturaleza están formadas por átomos unidos. Las intensas
fuerzas que mantienen unidos los átomos en las distintas sustancias se
denominan enlaces químicos.
Los átomos se unen porque, al estar unidos,
adquieren una situación más estable que cuando estaban separados.
Esta situación de mayor estabilidad suele darse cuando el número de electrones
que poseen los átomos en su último nivel es igual a ocho, estructura que
coincide con la de los gases nobles.
Los gases nobles tienen muy poca tendencia a formar compuestos y
suelen encontrarse en la naturaleza como átomos aislados. Sus átomos, a
excepción del helio, tienen 8 electrones en su último nivel. Esta configuración
electrónica es extremadamente estable y a ella deben su poca reactividad.
Podemos explicar la unión de los átomos para formar enlaces porque con ella
consiguen que su último nivel tenga 8 electrones, la misma configuración
electrónica que los átomos de los gases nobles. Este principio recibe el nombre
de regla del octeto y aunque no es general para todos los átomos, es
útil en muchos casos.
DISTINTOS TIPOS
DE ENLACES
Las propiedades de las sustancias dependen en gran medida de la naturaleza
de los enlaces que unen sus átomos.
Existen tres tipos principales de enlaces químicos: enlace iónico, enlace
covalente y enlace metálico. Estos enlaces, al condicionar las propiedades de
las sustancias que los presentan, permiten clasificarlas en: iónicas,
covalentes y metálicas o metales.
ENLACE IÓNICO
Este enlace se produce
cuando átomos de elementos metálicos (especialmente los
situados más a la izquierda en la tabla periódica -períodos 1, 2 y 3) se
encuentran con átomos no metálicos (los elementos situados a la
derecha en la tabla periódica -especialmente los períodos 16 y 17).
Ejemplo: La sal común se forma cuando los átomos del gas cloro se
ponen en contacto con los átomos del metal sodio. En la siguiente
simulación interactiva están representados los átomos de sodio y cloro con solo
sus capas externas de electrones. Aproxima un átomo a otro con el ratón y
observa lo que ocurre:
ENLACE COVALENTE
Para explicar las propiedades
características de los metales (su alta conductividad eléctrica y térmica,
ductilidad y maleabilidad, ...) se ha elaborado un modelo de enlace metálico
conocido como modelo de la nube o del mar de electrones:
Los átomos de los metales tienen pocos electrones en su última capa, por lo
general 1, 2 ó 3. Estos átomos pierden fácilmente esos electrones (electrones
de valencia) y se convierten en iones positivos, por ejemplo Na+, Cu2+, Mg2+.
Los iones positivos resultantes se ordenan en el espacio formando la red
metálica. Los electrones de valencia desprendidos de los átomos forman una nube
de electrones que puede desplazarse a través de toda la red. De este modo todo
el conjunto de los iones positivos del metal queda unido mediante la nube de
electrones con carga negativa que los envuelve.
MOLECULAS TRIDIMENCIONALES
PROPANO
Es un gas incoloro e inodoro. Pertenece
a los hidrocarburos alifáticos con enlaces simples de carbono,
conocidos como alcanos. Su fórmula química es C3H8.
Es un combustible hidrocarburo producido en el país, es un subproducto del
procesamiento del gas natural y de la refinación del petróleo.
En condiciones ambientales el propano es
claro, sin color y gas sin olor. Se convierte en líquido bajo presión moderada
y es almacenado y provisto en su estado líquido. El propano es 270 veces más
denso como líquido que como vapor.
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METANOL
También conocido como alcohol
metílico o alcohol de madera, es el alcohol más sencillo. A
temperatura ambiente se presenta como
un líquido ligero (de baja
densidad), incoloro, inflamable y tóxico que se emplea como
anticongelante, disolvente y combustible. Su fórmula
química es CH3OH (CH4O).
El metanol es utilizado
como combustible, principalmente al mezclarlo con gasolina. Sin
embargo, ha recibido menos atención que el etanol
(combustible) porque tiene algunos inconvenientes. Su principal ventaja es
que puede ser elaborado fácilmente a partir del metano (el principal
componente del gas natural) así como por la pirolisis de muchos
materiales orgánicos. El problema de la pirolisis es que solamente es
económicamente factible a escala industrial, así que no es recomendable
producir el metanol a partir de recursos renovables como la madera a
pequeña escala (uso personal). En cualquier caso, el proceso alcanza
temperaturas muy elevadas, con cierto riesgo de incendio; además, el metanol es
altamente tóxico, así que se debe tener siempre especial cuidado de no
ingerirlo, derramarlo sobre piel desnuda o inhalar los humos.
El metanol es el principal componente del
destilado en seco de la madera. Es uno de los disolventes más universales y
encuentra aplicación, tanto en el campo industrial como en diversos productos
de uso doméstico. Dentro de los productos que lo pueden contener se encuentra
el denominado “alcohol de quemar” constituido por alcoholes metílico y etílico,
solvente en barnices, tintura de zapatos, limpiavidrios, líquido
anticongelante, solvente para lacas etc. Además, los combustibles sólidos
envasados también contienen metanol.
Este alcohol se utiliza también para degradar
soluciones de alcohol etílico, lo que ha dado lugar a numerosas intoxicaciones
de carácter masivo dado el uso fraudulento de estas mezclas en bebidas
alcohólicas.
La fermentación de jugos azucarados
implementada para la obtención de bebidas alcohólicas, además de etanol,
produce también cantidades variables de metanol y otros compuestos volátiles.
El contenido de metanol en vino tinto es de 43 122 mg metanol/l, en vino blanco
38 118 mg/ml, en brandy 1500 mg/l, en whisky 1000 mg/l y en ron 800 mg/l.
La mayor parte de los métodos usados en la
determinación de metanol se basan en su oxidación a formaldehido y la posterior
determinación de éste último.
El metanol es un combustible que proviene de
la descomposición del carbono de los productos con biomasa como el gas natural,
el carbón y la madera o plantas. El metanol proviene en la mayoría de los casos
del gas natural, ya que es más barato de extraer de la Tierra y se aprovecha
durante la manufactura y el refinado. El metanol tiene muchos usos como
combustible para dispositivos tales como los motores de combustión
interna.
1.3.- TRAS LA PISTA DE LA ESTRUCTURA DE LOS MATERIALES.
Los átomos se unen entre s para formar moléculas mediante fuerzas de enlace. Los tipos fundamentales de enlace son el iónico, el covalente y el metálico.
La 3era revolución química fue quizás la más importante:
aparecieron Niels Bohr con su teoría de que el átomo está compuesto por capas
de energía u orbitales atómicos, y que el salto del electrón de un orbital a
otro liberaba o atrapaba energía, y que se clasificaban según el nº de
electrones de valencia en S, P, D y F; Lewis con su modelo de graficar los
electrones de valencia por puntos ( te doy un ejemplo: hidrógeno---> H.),
los principios de exclusividad de Pauling que decía que no podían existir más
de 2 electrones en un mismo orbital, el principio de incertidumbre de
Heisenberg el cual decía que no se podía conocer dónde realmente estaba el
electrón ya que estaba continuamente en movimiento y que tampoco se podía
determinar su momento, sólo que había una región donde encontrarlo.
Electronegatividad
y enlaces polares
El oxigeno que está en la familia 6 solo debe
tener 6 electrones de valencia a su alrededor de manera neutra y los otros
electrones están disponibles para formar enlaces; de esta manera de hidrogeno,
que es una especie positiva porque le falta un electrón, se une al oxigeno
formando la molécula de agua. Por consiguiente, en la estructura del oxigeno tiene
sus 8 electrones, solo que 2 lo comparte con el hidrogeno, representando 2 por
cada enlace; así, quedan 4 electrones que se representan como 2 pares de
electrones libre.
ACTIVIDAD:
Ahora bien, con base en lo expuesto
anteriormente, como dibujarías moléculas con las siguientes formulas químicas: C2H4,
C2H2, C3H6, y C3H4
Recuerda escribir correctamente tomando en
cuenta las estructuras de Lewis y sus condiciones.
* Alrededor de cada átomo deben existir 8
electrones.
* Dependiendo de la familia en que se
encuentre el átomo será el número de electrones de valencia compartidos.
* El hidrogeno solo debe tener dos
electrones, de los cuales 1 es compartido.
En primer lugar construiremos la estructura
de Lewis C2H4
(Eteno) que es la que se muestra a continuación.
En las estructura de Lewis anteriores siempre
representamos a un par de electrones entre atomos como un enlace, pero ahora
tenemos 2 pares de electrones que comparten cada atomo, por lo tanto tenemos 2
enlaces entre estos atomos.
MATERIALES:
* Palillos de madera (suficientes para el
modelo)
* Barritas de plastilina de colores; Negra,
Roja, Azul y Blanca.
APORACIONES DE GILBERT NEWTON LEWIS:
(Weymouth, 1875 - Berkeley, 1946) Químico
norteamericano. Se graduó en química en la universidad de Harvard y luego
marchó a Alemania, donde permaneció durante dos años, transcurridos los cuales
fue contratado por el gobierno de Filipinas. A su vuelta a los Estados Unidos
comenzó a trabajar en el Instituto de Tecnología de Massachusetts y más tarde
como profesor de la Universidad de California.
A pesar de sus numerosas investigaciones
dentro del campo científico, Lewis se hizo especialmente famoso por su teoría
sobre los enlaces químicos y por su definición de ácido y base. En 1916 Lewis
promulgó una teoría sobre determinados enlaces químicos denominados
"enlaces covalentes", que se generan entre elementos no metálicos que
presentan cuatro o más electrones de valencia, sin llegar a ocho. Las
investigaciones de Lewis serían profundizadas y divulgadas por Langmuir
alrededor de 1923.
Esta teoría se basaba en el ordenamiento de
los electrones en torno al núcleo. Para el hidrógeno, que como máximo puede
tener dos electrones rodeando al núcleo, el enlace entre dos átomos resultaba
de la compartición de un par de electrones que son aportados por los dos
átomos. Según Lewis, las teorías del enlace covalente para el átomo de hidrógeno
eran válidas y generalizables para el resto de los átomos. Los átomos
multielectrónicos pueden compartir electrones de valencia para formar enlaces
covalentes y completar su octete electrónico. El enlace covalente puede ser
sencillo, si los átomos sólo comparten un par, doble si comparten dos pares de
electrones, y triple si son tres pares los compartidos. También entre átomos
diferentes se pueden formar estos enlaces, respetando siempre la regla del
octete.
Los fundamentos de la teoría de Lewis sobre
los ácidos y las bases ya habían sido establecidos en 1923, pero las ideas
permanecieron latentes hasta que fueron enunciadas de nuevo en 1938 por este
profesor y difundidas por sus discípulos. Según esta teoría, ácido es cualquier
molécula, radical o ión en el cual la agrupación electrónica normal (en general
ocho electrones en el nivel más externo) alrededor de uno de sus átomos está
incompleta. El átomo puede aceptar así un par o varios pares electrónicos.
Consecuentemente, una base es una sustancia
que puede ceder un par de electrones a otro átomo para completar la agrupación
electrónica normal de este último. Así cualquier equilibrio que satisfaga las
condiciones anteriores puede considerarse como un equilibrio ácido-base. La
teoría de Lewis se basaba en la suposición de que la esencia de las
interacciones químicas radica en la formación de octetos electrónicos alrededor
de los átomos. Sin embargo, esta teoría no es universal, ya que se conoce un
gran número de casos donde la formación de un compuesto no está relacionada con
la formación de un octete estable.
Lewis también llevó a cabo investigaciones en
el campo de la termodinámica química, basándose en las ideas de Gibbs sobre la
evolución de las reacciones químicas y la predicción de su comportamiento. Se
le considera uno de los grandes impulsores de la química del siglo XX. Murió en
Berkeley en 1946, mientras realizaba una serie de experimentos sobre la
fluorescencia.
APORACIONES DE LINUS CARL PAULING:
Linus Carl
Pauling (Portland, Oregón, 28 de febrero de 1901 - 19
de agosto de 1994) fue un bioquímico,
activista estadounidense y una de las mentes más preclaras
del siglo XX. Él mismo se llamaba cristalógrafo, biólogo molecular e
investigador médico. Fue uno de los primeros químicos cuánticos, y recibió
el Premio Nobel de Química en 1954, por su trabajo en el que
describía la naturaleza de los enlaces químicos.
Pauling es una de las pocas personas que han
recibido el Premio Nobel en más de una ocasión, Nota 1 pues también
recibió el Premio Nobel de la Paz en 1962, por su campaña contra
las pruebas nucleares terrestres. Pauling hizo contribuciones
importantes a la definición de la estructura de
los cristales y proteínas, y fue uno de los fundadores de la biología
molecular. Es reconocido como un científico muy versátil, debido a sus
contribuciones en diversos campos, incluyendo La química cuántica, química inorgánica y orgánica, metalurgia, inmunología, anestesiología, psicología, desintegración
radiactiva y otros. Adicionalmente, Pauling abogó por el consumo de
grandes dosis de vitamina C, algo que ahora se considera fuera de la
ortodoxia médica.
En 1939, Pauling publicó su obra más
importante, The Nature of the Chemical Bond (La naturaleza del enlace
químico), en la cual desarrolló el concepto de hibridación de
los orbitales atómicos. Tanto sus trabajos sobre los sustitutos
del plasma sanguíneo (con Harvey Itano), durante la Segunda
Guerra Mundial, como sus investigaciones en la anemia
falciforme (o drepanocitosis, que calificó con el revolucionario término
de «enfermedad molecular»), influyeron en gran medida a la investigación
en biología de la segunda mitad del siglo XX.
Notoriamente, Pauling descubrió la estructura
de la hélice alfa (la forma de enrollamiento secundario de las
proteínas), lo que lo llevó a acercarse al descubrimiento de la «doble hélice»
del ADN (ácido desoxirribonucleico), poco antes de que James Dewey
Watson (1928–) y Francis Crick (1916-2004) hicieran el
descubrimiento en 1953. De hecho, propuso una estructura en forma de triple
hélice, la cual, estudiando el ADN por radiocristalografía, habría podido
llevar a la elaboración de un modelo en forma de doble hélice.
MODELOS DE ENLACES SENCILLOS, DOBLES Y TRIPLES:
Se denomina enlace simple a la unión resultante a compartir un par de electrones entre
dos átomos. Dos átomos pueden compartir también dos o incluso 3 pares de
electrones; tales uniones múltiples se denominan dobles o triples enlaces, respectivamente.
Como puedes observar en la figura del enlace
sencillo, cada átomo de carbono tiene 8 electrones a su alrededor
(representados con puntos) cumpliendo así la regla del octeto. Puede ver que
cada enlace está representado por 2 electrones que se conocen como par electrónico; es importante que un
enlace siempre este formado por 2 electrones. Estas reglas también aplican
cuando tienes un doble o un triple enlace, por lo que te recomendamos contar
los electrones de estos modelos.
¿Que es la
Química Orgánica?
La química orgánica es una rema de la
química que se encarga del estudio del carbono y de sus compuestos, tanto
de origen natural como artificial, analizando su composición, estructura
interna, propiedades físicas, químicas y biológicas, las transformaciones que
sufren estos compuestos, así como sus aplicaciones.
HIDROCARABUROS
Los Hidrocarburos son compuestos de Carbono e Hidrógeno que, atendiendo a la naturaleza de los enlaces, pueden clasificarse
de la siguiente forma:
Los hidrocarburos relacionando sus propiedades con el número de átomos de carbono, para aplicar las reglas de la IUPAC en su nomenclatura y valorará la importancia socioeconómica de los hidrocarburos en el mundo actual.
Son compuestos formados exclusivamente
por carbono e hidrógeno.
Un hidrocarburo se obtiene cuando
el carbono y el hidrógeno se unen químicamente para formar
una sustancia, es enorme la cantidad de hidrocarburos posibles, ya que pueden
ser desde simples moléculas con un solo átomo de carbono y los
hidrógenos correspondientes, hasta enormes cadenas lineales, ramificadas o
cerradas como anillos, con cientos o miles de átomos de estos.
Son hidrocarburos, es decir, que tienen
solo átomos de carbono e hidrógeno. La fórmula
general para alcanos alifáticos (de cadena lineal) es CnH2n+2, y
para ciclo alcanos es CnH2n. También reciben el nombre
de hidrocarburos saturados. Su fórmula empírica es:
Analicemos con un poco mas de detalle.
HIDROCARBUROS ALIFÁTICOS.
Son compuestos
orgánicos constituidos por carbono e hidrógeno, en los cuales los átomos de
carbono forman cadenas abiertas.
Los hidrocarburos alifáticos de cadena abierta
se clasifican en Alcanos, Alquenos o Alquinos. Una cadena
alifática alcana es una agrupación hidrocarbonada lineal con la fórmula:
CH3-(CH2)n-CH3 Si la cadena alifática se cierra formando un anillo, se denomina
hidrocarburo alicíclico, hidrocarburo alifático cíclico o cicloalcano.
El carbono, cuyo símbolo químico es una “C” es un átomo que tiene cuatro posibilidades de enlace con otros átomos (valencia 4) mientras que el hidrógeno de símbolo “H” tiene una sola posibilidad (valencia 1) de manera que un átomo de carbono puede unirse a cuatro átomos de hidrógeno para formar un gas conocido como metano, lo que podía representarse así:
El Metano es más simple de los hidrocarburos
Pero también pueden unirse dos o tres átomos
de carbono y completarse las uniones sobrantes con hidrógeno para dar lugar a
otros gases como el etano y propano.
De la misma forma pueden formarse las grandes
cadenas de hidrocarburos uniéndose tres, cuatro.... decenas de átomos de
carbono y los átomos de hidrógeno correspondientes a los enlaces que quedan
libres. Este tipo de hidrocarburos se conoce como hidrocarburos
saturados debido a que están saturados con el máximo de hidrógenos
posibles. También se conocen como alcanos o hidrocarburos parafínico.
Algunos hidrocarburos saturados se muestran
en la tabla siguiente:
Nombre
|
Cantidad de
carbono |
Estructura
|
Metano
|
1
|
CH4
|
Etano
|
2
|
CH3 -
CH3
|
Propano
|
3
|
CH3 -
CH2 -CH3
|
Butano
|
4
|
CH3 -
(CH2)2 - CH3
|
Pentano
|
5
|
CH3 - (CH2)3 - CH3
|
Hexano
|
6
|
CH3 - (CH2)4 - CH3
|
Heptano
|
7
|
CH3 - (CH2)5 - CH3
|
Octano
|
8
|
CH3 - (CH2)6 - CH3
|
Nonano
|
9
|
CH3 - (CH2)7 - CH3
|
Decano
|
10
|
CH3 - (CH2)8 - CH3
|
Undecano
|
11
|
CH3 - (CH2)9 - CH3
|
Dodecano
|
12
|
CH3 - (CH2)10 - CH3
|
Tridecano
|
13
|
CH3 - (CH2)11 - CH3
|
Tetradecano
|
14
|
CH3 - (CH2)12 - CH3
|
Pentadecano
|
15
|
CH3 - (CH2)13 - CH3
|
Eicosano
|
20
|
CH3 - (CH2)18 - CH3
|
También pueden unirse los átomos de carbono
utilizando más de un enlace entre ellos, formando los hidrocarburos no
saturados. Entre estos están los alquenos o hidrocarburos
Olefínicos que se caracterizan por tener enlaces dobles carbono-carbono, y
los alquinos o hidrocarburos acetilénicos con un enlace
triple carbono-carbono.
A continuación se muestra la clasificación de los
hidrocarburos (Alcanos, Alquenos y Alquinos).
ALCANOS (ANO) (-)
Los alcanos son hidrocarburos saturados, están formados exclusivamente por carbono e hidrógeno y únicamente hay enlaces sencillos en su estructura.
Fórmula
general: CnH2n+2 donde
“n” represente el número de carbonos del alcano.
Esta
fórmula nos permite calcular la fórmula molecular de un alcano. Por ejemplo
para el alcano de 5 carbonos: C5H [(2 x 5) +2] = C5H12
Serie
homóloga.- Es una conjunto de compuestos en los cuales cada uno difiere del
siguiente en un grupo metileno (-CH2-), excepto en los dos primeros.
Serie
homóloga de los alcanos
La terminación sistémica de los alcanos es ANO (-). Un compuestos con esta terminación en el nombre no siempre es un alcano, pero la terminación indica que es un compuesto saturado y por lo tanto no tiene enlaces múltiples en su estructura.
La terminación sistémica de los alcanos es ANO (-). Un compuestos con esta terminación en el nombre no siempre es un alcano, pero la terminación indica que es un compuesto saturado y por lo tanto no tiene enlaces múltiples en su estructura.
El
estado físico de los 4 primeros alcanos: metano, etano, propano y
butano es gaseoso. Del pentano al hexadecano (16 átomos de carbono) son
líquidos y a partir de heptadecano (17 átomos de carbono) son sólidos.
El
punto de fusión, de ebullición y la densidad aumentan conforme aumenta el
número de átomos de carbono.
Son
insolubles en agua
Pueden
emplearse como disolventes para sustancias poco polares como grasas, aceites y
ceras.
El
gas de uso doméstico es una mezcla de alcanos, principalmente propano.
El
gas de los encendedores es butano.
El
principal uso de los alcanos es como combustibles debido a la gran cantidad de
calor que se libera en esta reacción. Ejemplo:
b) 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).
A
continuación se señalan las reglas para la nomenclatura de alcanos. Estas
reglas constituyen la base de la nomenclatura de los compuestos orgánicos.
1.- La
base del nombre fundamental, es la cadena continua más larga de átomos de
carbono.
2.- La
numeración se inicia por el extremo más cercano a una ramificación. En
caso de encontrar dos ramificaciones a la misma distancia, se empieza a numerar
por 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 compuestos hay dos o más ramificaciones iguales,no se repite el nombre, se le añade un prefijo numeral. Los prefijos numerales son:
Número
|
Prefijo
|
2
|
di ó bi
|
3
|
tri
|
4
|
tetra
|
5
|
penta
|
6
|
hexa
|
7
|
hepta
|
6.- Se
escriben las ramificaciones en orden alfabético y el nombre del alcano que
corresponda a la cadena principal, como una sola palabra junto con el 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 (ILO)
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:
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)
4-ETIL-2-METILHEPTANO
2)
GRUPO PERTENECIENTES A LOS ALCANOS:
METANO, ETANO, PROPANO, BUTANO, PENTANO. HEXANO, HEPTANO, OCTANO, NONADO, DECANO... ETC.
ALQUENOS (ENO) (=)
Los alquenos son
compuestos insaturados que contienen en su estructura cuando menos
un doble enlace carbono-carbono.
Fórmula
general: CnH2n
Por
lo tanto, los alquenos sin sustituyentes tienen el doble de hidrógenos que
carbonos.
La
terminación sistémica de los alquenos es ENO (=).
El
más sencillo de los alquenos es el Eteno, conocido más ampliamente
como etileno, su nombre común.
Propiedades y usos
Los
primeros tres compuestos, Eteno (etileno), propeno y buteno, son gaseosos a
temperatura ambiente; los siguientes son líquidos hasta los que tienen más de
16 carbonos que son sólidos.
Son
relativamente poco solubles en agua, pero solubles en ácido sulfúrico
concentrado y en solventes no polares.
Su
densidad, punto de fusión y de ebullición se elevan conforme aumenta el peso
molecular.
El
uso más importante de los alquenos es como materia prima para la elaboración de
plásticos.
Alquenos de
importancia.
El etileno
o Eteno es un gas incoloro, insípido y de olor etéreo cuya fórmula
es CH2=CH2. Se usan grandes cantidades de
etileno (Eteno) para la obtención del polietileno, que es un polímero. (Sustancia
formada por miles de moléculas más pequeñas que se conocen como monómeros). Por
ejemplo del polietileno el monómero es el etileno. El polietileno es
un compuesto utilizado en la fabricación de envolturas, recipiente, fibras,
moldes, etc.
El
etileno es utilizado en la maduración de frutos verdes como piñas y
tomates. En la antigüedad se utilizó como anestésico (mezclado con oxígeno) y
en la fabricación del gas mostaza (utilizado como gas de combate).
El propeno,(nombre
común propileno), se utiliza para elaborar polipropileno y otros plásticos,
alcohol isopropílico (utilizado para fricciones) y otros productos químicos.
Los carotenos y
la vitamina A, constituyentes de los vegetales amarillos como la
zanahoria, y que son utilizados por los bastoncillos visuales de los ojos,
también son alquenos. El licopeno, pigmento rojo del jitomate, es un alquenos.
Las xantinas colorantes
amarillos del maíz y la yema de huevo, también son alquenos.
.
El teflón es muy resistente a las acciones químicas y a las
temperaturas altas, se elabora a partir de tetrafluoretileno utilizando
peróxido de hidrógeno como catalizador.
GRUPO PERTENECIENTES A LOS ALQUENOS:
ETENO, PROPENO, BUTENO, PENTENO. HEXENO, HEPTENO, OCTENO, NONENO, DECENO... ETC.
Los Alquinos son hidrocarburos alifáticos no saturados que tienen al menos un enlace triple carbono-carbono en la molécula.
La
terminación Sistémica de los Alquinos es INO (≡).
El
más sencillo de los alquinos tiene dos carbonos y su nombre común
es acetileno, su nombre sistémico etino.
Los Alquinos tienen unas propiedades físicas similares a los alcanos y alquenos. son poco solubles en el agua, tienen una baja densidad y presentan bajos puntos de ebullición.
Los Alquinos son hidrocarburos alifáticos
no saturados que tienen al menos un enlace triple carbono-carbono en la
molécula.
Características generales de los alquinos:
La fórmula empírica general de los alquinos es CnH2n-2.
Se conocen también como acetilenos, al ser el gas acetileno (HC≡CH, etino), el
más simple de los alquinos.
Nomenclatura de alquinos:
La IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry),
ha establecido que para nombrar los alquinos se sustituya la terminación ano de
los homólogos alcanos por ino,
indicando con números la posición del carbono con el triple enlace de la cadena
más larga encontrada.
Ejemplo: CH3-CH2-CH3 (Propano)
CH≡CH-CH3 (Propino)
Serie Homologa:
Estructura y
enlace en alquinos:
El triple enlace está compuesto por dos enlaces
perpendiculares entre si, formados por Orbitales p no hibridados y
un Enlace
sigma formado por Híbridossp.
Acidez del
hidrógeno en alquinos terminales:
Los alquinos terminales tienen Hidrógeno ácido
de pKa=25 que se puede arrancar empleando bases fuertes, como el amiduro de
sodio en Amoniacolíquido.
La base conjugada (acetiluro) es un buen Nucleófilo por lo que se
puede utilizar en reacciones de alquilación.
Estabilidad
del triple enlace:
La hiperconjugación estabiliza también los
alquinos, el alquino interno es más estable que el terminal.
Obtención:
Los alquinos se obtienen mediante reacciones de
eliminación a partir de dihaloalcanos vecinales o geminales. Se obtiene
acetileno por la simple adición controlada de agua al Carburo
de calcio (CaC2) a temperatura normal. Como el carburo de calcio es una
sustancia muy barata, que sale de calentar cal viva (CaO) con Carbón, el acetileno
es un gas barato y fácil de producir.
Aplicaciones:
Los Etilenos están presentes
naturalmente en las plantas, pero el único miembro de la clase que tiene
verdadera importancia industrial es el acetileno, que se usa ampliamente como
materia prima para la obtención de otros productos orgánicos, y para la
soldadura y corte de los metales, especialmente Hierro yAcero.
Propiedades
físicas:
Las propiedades físicas de los alquinos tienen, a
groso modo, un comportamiento parecido a la de los Alcanos y Alquenos, Los puntos de
fusión y ebullición de los alquinos son ligeramente superiores a los de los
alcanos y alquenos correspondientes.
Hidrocarburo
|
Punto
Ebullición °C
|
Punto
Fusión °C
|
Etino
|
-57
|
-81.15
|
Eteno
|
-102
|
-169
|
Etano
|
-89
|
-172
|
Propiedades
químicas:
Los alquinos a diferencia de los alquenos son muy
reactivos, y pueden reaccionar con muchos agentes. En general la química de los
alquinos, y en especial la del acetileno, como componente más abundante y
barato, es compleja y peligrosa. Una importante parte de los compuestos
producidos partiendo de este gas son sustancias explosivas. Usando ciertas
condiciones, los alquinos pueden reaccionar con cationes metálicos para formar
derivados metálicos sólidos (sales orgánicas).
Con el sodio, potasio y litio forman compuestos estables en seco, pero que se
descomponen al hidrolizarlos (agregar agua) regenerándose el alquino original.
Sin embargo los derivados metálicos del cobre y la plata, se pueden manipular de
manera segura solo cuando están húmedos, si están secos, son muy inestables y
pueden descomponerse con violencia explosiva al ser golpeados. Una mezcla de
acetileno y cloro reacciona
de manera explosiva al ser iluminada. Los alquinos también pueden ser
polimerizados como los alquenos, estos son procesos complejos.
El ácido
sulfúrico acuoso en presencia de Sulfato de mercurio como
catalizador hidrata los alquinos, dando Cetonas. La hidroboración
con boranos impedidos, seguida de oxidación con Agua
oxigenada, produce Enoles que se Tautomerizan a Aldehídos o Cetonas. El Bromo molecular y los
haluros de alquilo se adicionan a los alquinos de forma similar a los Alquenos.
Hidrogenación:
La hidrogenación catalítica los convierte en Alcanos, aunque es
posible parar en el Alqueno mediante
catalizadores envenenados (lindlar). El sodio enamoniaco líquido
hidrogena el alquino a alqueno trans, reacción conocida como Reducción
monoelectrónica.
Isomerización
de alquinos terminales:
Dado que los alquinos internos son más estables que
los terminales, en presencia de bases se produce la isomerización desde el
extremo de la cadena hacia posiciones internas. Esta reacción se puede evitar
trabajando a temperaturas bajas, por ello la base mas utilizada es el amiduro
de sodio en amoniaco líquido que permite trabajar a -33ºC.
GRUPO PERTENECIENTES A LOS ALQUINOS:
ETINO, PROPINO, BUTINO, PENTINO. HEXINO, HEPTINO, OCTINO, NONINO, DECINO... ETC.
Los
tres primeros alquinos son gaseosos en condiciones normales, del cuarto al
decimoquinto son líquidos y los que tienen 16 o más átomos de carbono son
sólidos.
La
densidad de los alquinos aumenta conforme aumenta el peso molecular.
Alquinos
importantes.
El
más importante de ellos es el acetileno utilizado en la elaboración
de materiales como hule, cueros artificiales, plásticos etc. También se usa
como combustible en el soplete oxiacetilénico en la soldadura y para cortar
metales.
ISOMERIA (ISO)
La Isomería es una propiedad que
poseen los compuestos quimicos con igual fórmula química presentan estructuras
moleculares distintas. Estos compuestos se llaman ISÓMEROS, éstos son
compuestos que tienen la misma fórmula molecular pero su fórmula estructural es
distinta.
La
Isomería se divide en 2:
ISOMERÍA
CONSTITUCIONAL: Difiere en la estructura de la
secuencia de los átomos.
Isomería
de cadena: En esta cambia la posición de los
átomos del carbono.
Isomería
de grupo posición: En esta cambia solo el grupo
funcional.
ISOMERÍA
ESPACIAL
Isomería
geométrica: Esta aparece cuando un doble enlace
impide la rotación entorno al enlace presentandose asi el sistituyente CIS y
TRANS.
Isomería
conformacional
LA
ESTEREOISOMERÍA: La presentan los compuestos que tiene
fórmulas moleculares idénticas y sus átomos presentan la misma distribución es
decir, los mismos grupos funcionales, la misma cadena, etc.. pero se disponen
en el espacio de forma distinta.
ISOMERÍA
ÓPTICA
Existen moléculas que coinciden en sus
propiedades excepto en su capacidad de desviar la luz polarizada, éstas son
llamadas ISÓMEROS ÓPTICOS. Cuando uno de estos se desvia hacia la derecha
se llama DEXTRÓGIRO y cuando gira hacia la izquierda se llama LEVÓGIRO.
Se
llama radical alquilo a las agrupaciones de átomos procedentes
de la eliminación de un átomo de higrógeno en un alcano, por lo que contiene unelectrón de valencia disponible
para formar un enlace covalente. Se nombran cambiando la
terminación "ano" por "ilo", o "il" cuando forme
parte de un hidrocarburo.
Fórmula
|
Nombre
|
Radical
|
Nombre
|
CH4
|
CH3–
|
Metil-(o)
|
|
CH3–CH3
|
CH3–CH2–
|
Etil-(o)
|
|
CH3–CH2–CH3
|
CH3–CH2–CH2–
|
Propil-(o)
|
|
CH3–CH2–CH2–CH3
|
CH3–CH2–CH2–CH2–
|
Butil-(o)
|
|
CH3–(CH2)3–CH3
|
CH3–(CH2)3–CH2–
|
Pentil-(o)
|
|
CH3–(CH2)4–CH3
|
CH3–(CH2)4–CH2–
|
Hexil-(o)
|
|
CH3–(CH2)5–CH3
|
Heptano
|
CH3–(CH2)5–CH2–
|
Heptil-(o)
|
CH3–(CH2)6–CH3
|
Octano
|
CH3–(CH2)6–CH2–
|
Octil-(o)
|
CH3–(CH2)7–CH3
|
Nonano
|
CH3–(CH2)7–CH2–
|
Nonil-(o)
|
CH3–(CH2)8–CH3
|
Decano
|
CH3–(CH2)8–CH2–
|
Decil-(o)
|
Propiedades físicas
Los Puntos de fusión y ebullición de
los alcanos son bajos y aumentan a medida que crece el número de carbonos
debido a interacciones entre moléculas por fuerzas de London. Los alcanos
lineales tienen puntos de ebullición más elevados que sus isómeros ramificados.
Punto de ebullición
Los
puntos de ebullición de los alcanos no ramificados aumentan al aumentar el
número de átomos de Carbono. Para los Isómeros, el que
tenga la cadena más ramificada, tendrá un punto
de ebullición menor.
Solubilidad
Los
alcanos son casi totalmente insolubles en agua debido a su baja polaridad y a
su incapacidad para formar enlaces con el hidrógeno. Los alcanos líquidos son
miscibles entre sí (se pueden mezclar) y generalmente se disuelven en
disolventes de baja polaridad. Los buenos disolventes para los alcanos son el Benceno, Tetracloruro de carbono, Cloroformo y
otros alcanos.
Síntesis
El
principal método para la obtención de alcanos es la hidrogenación de Alquenos. Como catalizadores pueden
utilizarse el Platino,
el Paladio y
el Níquel.
Propiedades químicas
Dada
su escasa reactividad los alcanos también se denominan parafinas. Las
reacciones más importantes de este grupo de compuestos son las halogenaciones
radicalarias y la combustión.
Combustión
La
combustión es la combinación del hidrocarburo con Oxígeno, para formar Dióxido
de carbono y agua.
Arden en el aire con llama no muy luminosa y la energía térmica desprendida en
la combustión de un alcano puede calcularse por: Q = n * 158.7 + 54.8 (calorías).
Donde n es el número de átomos de carbono.
Halogenación
El Bromo es muy selectivo y
con las condiciones adecuadas, prácticamente se obtiene un sólo producto, que
será aquel que resulte de la adición del Bromo al carbono más sustituido.
Reacción similar ocurre con el Cloro.
El Flúor es muy poco
selectivo y puede reaccionar violentamente, incluso explosionar, por lo que
apenas se utiliza para la halogenación de alcanos.
La
halogenación de alcanos mediante el Yodo no se lleva a cabo.
Isómeros
Se
denominan isómeros aquellos compuestos que poseen la misma composición (igual
cantidad de átomos de carbono e hidrógeno) y diferente estructura. Como las
propiedades de un compuesto dependen de su estructura, entonces los isómeros
también poseen propiedades diferentes.
La isomería más
frecuente en los alcanos es la de cadena, aunque también pueden encontrarse
isómeros conformacionales.
Isómeros
conformacionales
Los
alcanos no son rígidos debido al giro alrededor del enlace C–C. Se llaman
conformaciones a las múltiples formas creadas por estas rotaciones.
Proyección de Newman
La
energía de las diferentes conformaciones puede verse en las proyecciones de
Newman. Así en el caso del etano la conformación eclipsada es la de mayor
energía, debido a las repulsiones entre hidrógenos.
Diagramas de energía
potencial
Las
diferentes conformaciones de los alcanos se puede representar en un diagrama de energía
potencial donde se puede ver que conformación es más estable (mínima
energía) y la energía necesaria para pasar de unas conformaciones a otras.
EJEMPLOS:
HIDROCARBUROS CÍCLICOS:
Los hidrocarburos cíclicos son
aquellos que contienen cadena cíclica o cerrada. Se les representa
mediante polígonos, donde cada vértice del polígono indica un átomo de carbono.
Clasificación:
Los hidrocarburos cíclicos se
clasifican de la siguiente manera.
1. Cicloalcanos
2. Cicloalquenos
3. Cicloalquinos
1. Cicloalcanos
Son hidrocarburos cíclicos, formados por radicales metilenos (-CH2-)
unidos por el enlace simple.
La formula general es: CnH2n
Los cicloalcanos resultan ser una serie intermedia entre las series
acíclicas y cíclicas, ya que tienen propiedades de una y otra serie.
Los cicloalcanos que se conocen son desde 3 átomos de carbono hasta 30
átomos de carbono
Nomenclatura de cicloalcanos:
1. Se nombra igual que un alcano de
igual número de carbonos, pero se le antepone el término ciclo.
Igual para los demás cicloalcanos:
2. Si los cicloalcanos contienen radicales alquilo, se nombra como sigue.
2. Cicloalquenos
Los cicloalquenos son hidrocarburos cíclicos que tienen
un doble enlace en el ciclo.
Su fórmula general es:
CnH2n-2
Cuando el ciclo tiene 2 ó mas enlaces dobles, se les llama ciclopolialquenos.
Nomenclatura:
1. Se nombran igual que un alqueno,
con igual número de átomos de carbono, anteponiéndole el término CICLO.
Igualmente para los demás átomos de carbono.
2. Si el ciclo contiene 2 o mas dobles enlaces, se nombra, como sigue.
3. Cicloalquinos
Son hidrocarburos cíclicos que contiene
un triple enlace en el ciclo.
La formula general de los
cicloalquinos es: CnH2n-4
Cuando el ciclo presenta 2 o más
triples enlaces, es un ciclo polialquino.
Los cicloalquinos no tienen
isómeros.
Nomenclatura de cicloalquinos
1. Se le nombra al igual que un
alquino de igual numero de átomos de carbono, anteponiéndole la palabra o el
termino CICLO, así:
2. Para radicales:
EJEMPLOS:
1.4.- TU DECIDES: ¿COMO EVITAR QUE LOS ALIMENTOS SE DESCOMPONGAN RÁPIDAMENTE?
COMO
EVITAR QUE LOS ALIMENTOS SE DESCOMPONGAN RAPIDAMENTE
Anteriormente se mencionaron como principales causas de la alteración de los alimentos, los microorganismos y las propias enzimas de los alimentos como responsables de los fenómenos vitales. Para que ocurran estos fenómenos se necesitan ciertas condiciones apropiadas: acceso del aire, humedad y temperatura. Así pues, para impedir que estos indeseables fenómenos vitales se produzcan, se debe eliminar el aire, el agua y el calor excesivos. Los métodos que impiden que los agentes biológicos alteren los alimentos se llaman Métodos Indirectos de Conservación.
Anteriormente se mencionaron como principales causas de la alteración de los alimentos, los microorganismos y las propias enzimas de los alimentos como responsables de los fenómenos vitales. Para que ocurran estos fenómenos se necesitan ciertas condiciones apropiadas: acceso del aire, humedad y temperatura. Así pues, para impedir que estos indeseables fenómenos vitales se produzcan, se debe eliminar el aire, el agua y el calor excesivos. Los métodos que impiden que los agentes biológicos alteren los alimentos se llaman Métodos Indirectos de Conservación.
Para evitar que se descompongan, se han desarrollado gran variedad de procesos algunos más efectivos que otros.
Los métodos de conservación de alimentos están diseñados para eliminar o controlar el crecimiento y reproducción de bacterias y hongos presentes en la comida. Estos microbios producen sustancias químicas toxicas para los humanos que pueden causar enfermedades estomacales o incluso envenenamiento.
Algunos métodos de conservación están diseñados para tratar de evitar que estos cambios químicos se produzcan o por lo menos lograr que ocurran lentamente.
El acido benzoico es el conservador de alimentos más usado en todo el mundo debido a que controla el crecimiento de levaduras, bacterias y menor grado de hongos.
ALGUNAS MEDIDAS PARA EVITAR QUE LOS ALIMENTOS NO SE DESCOMPONGAN RAPIDAMENTE SON:
*Tener mucha higiene
*Lavar bien las frutas y verduras
*Mantener limpia la cocina o el lugar en
donde se encuentren los alimentos
*Desinfectar el agua con gotas
*Mantenerlos en refrigeración o en un lugar
fresco
A) CATALIZADORES
Un catalizador es una sustancia química, simple o compuesta, que modifica la velocidad de una reacción química, interviniendo en ella pero sin llegar a formar parte de los productos resultantes de la misma.
Los catalizadores se caracterizan con arreglo a las dos variables principales que los definen: la fase activa y la selectividad. La actividad y la selectividad, e incluso la vida misma del catalizador, depende directamente de la fase activa utilizada, por lo que se distinguen dos grandes subgrupos: los elementos y compuestos con propiedades de conductores electrónicos y los compuestos que carecen de electrones libres y son, por lo tanto, aislantes o dieléctricos.
La mayoría de los catalizadores sólidos son los metales o los óxidos, sulfuros y haloideos de elementos metálicos y de semi-metálicos como los elementos boro aluminio, y silicio.
Los catalizadores gaseosos y líquidos se usan usualmente en su forma pura o en la combinación con solventes o transportadores apropiados; los catalizadores sólidos se dispersan usualmente en otras sustancias conocidas como apoyos de catalizador. Un catalizador en disolución con los reactivos, o en la misma fase que ellos, se llaman catalizador homogéneo.
El catalizador se combina con uno de los reactivos formando un compuesto intermedio que reacciona con el otro más fácilmente. Sin embargo, el catalizador no influye en el equilibrio de la reacción, porque la descomposición de los productos en los reactivos es acelerada en un grado similar.
Un ejemplo de catálisis homogénea es la formación de trióxido de azufre haciendo reaccionar dióxido de azufre con oxígeno, y utilizando óxido nítrico como catalizador.
La reacción forma momentáneamente el compuesto intermedio dióxido de nitrógeno, que luego reacciona con el oxígeno formando óxido de azufre. Tanto al principio como al final de la reacción existe la misma cantidad de óxido nítrico.
B) CONSERVADORES ALIMENTICIOS
Un conservante es una sustancia utilizada como aditivo alimentario, que añadida a los alimentos (bien sea de origen natural o de origen artificial) detiene o minimiza el deterioro causado por la presencia de diferentes tipos de microorganismos (bacterias, levaduras y mohos). Este deterioro microbiano de los alimentos puede producir pérdidas económicas sustanciales, tanto para la industria alimentaria (que puede llegar a generar pérdidas de materias primas y de algunos sub-productos elaborados antes de su comercialización, deterioro de la imagen de marca) así como para distribuidores y usuarios consumidores (tales como deterioro de productos después de su adquisición y antes de su consumo, problemas de sanidad, etc.).Los conservantes, aunque sean naturales, tienen impuesto un límite oficial.
Los alimentos en mal estado pueden llegar a ser extremadamente venenosos y perjudiciales para la salud de los consumidores, un ejemplo de esto es la toxina botulínica generada por una bacteria la Clostridium botulinum que se encuentra presente en las conservas mal esterilizadas, embutidos así como en otros productos envasados, esta sustancia se trata de una de las más venenosas que se conocen (miles de veces más tóxica que el cianuro en una misma dosis).
El ácido sórbico y su forma de sal potásica
más soluble, el sorbato de potasio, se hallan entre los conservantes
alimentarios más seguros, eficientes y versátiles usados hoy en día, debido a
que son inhibidores altamente efectivos de la mayoría de los microorganismos
comunes que pueden atacar a los alimentos causando su deterioro.
En este grupo de compuestos se ha comprobado que el más útil y prometedor es el ácido sórbico que se utiliza incorporado a los productos o por tratamiento de superficie o en el embalaje. El ácido sórbico inhibe sobre todo a los mohos pero también a las levaduras e incluso a las bacterias.
En este grupo de compuestos se ha comprobado que el más útil y prometedor es el ácido sórbico que se utiliza incorporado a los productos o por tratamiento de superficie o en el embalaje. El ácido sórbico inhibe sobre todo a los mohos pero también a las levaduras e incluso a las bacterias.
El ácido sórbico y los sorbatos son utilizados para conservar productos como las emulsiones, grasas como la margarina, mantequilla, mayonesa, ciertos quesos, encurtidos, frutas secas, jugos de frutas, panes, pasteles y carnes entre otros. En productos cuya fabricación involucra fermentación el ácido sórbico no es recomendado. También hay restricciones en panes y pasteles cuyo esponjamiento depende de las levaduras, ya que el ácido sórbico impide tal efecto.
El ácido sórbico se presenta bajo la forma de gránulos blancos, cristalinos, de libre fluidez; que muestran un suave olor característico. Es ligeramente soluble en agua tibia (0.25g/100 ml a 30 ° C) y moderadamente soluble en agua caliente, siendo completamente soluble en alcohol.
Los sorbatos son las sales del ácido sórbico, siendo usados comúnmente los sorbatos de potasio y de calcio (sorbatos potásicos y cálcicos). El sorbato potásico se presenta bajo la forma de gránulos extruidos o gotas esféricas de color blanquecino y de libre fluidez con un suave olor característico. A diferencia del ácido sórbico, este sorbato es muy soluble en agua y ligeramente soluble en alcohol.
Actualmente, estos conservantes son utilizados en una amplia variedad de aplicaciones, tanto en la industria de los alimentos como de las bebidas. Dichas aplicaciones incluyen el pan y otros productos de panadería, lácteos, gelatinas, jarabes, vinos y otras bebidas.
C) METODOS DE CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS
Métodos Indirectos de Conservación
Envasados al vacío: Alimentos en envases de vidrio
Deshidratados:
leche en polvo, sopas de sobre, té en polvo, mermeladas, pescado seco (bacalao)
Refrigerados:
frutas, hortalizas
Congelados:
helados, pescados, frutas
Esterilizados
con calor: enlatados en general
Pasteurizados:
leche y productos lácteos (mantequilla) en neveras
El
envasado al vacío:
Consiste en la eliminación del aire o del
oxígeno de los envases y embalajes apropiados para tal fin. De esta forma se
impide que el alimento tenga contacto con microorganismos del aire o del medio
ambiente. Los alimentos convenientemente envasados quedan también protegidos
contra la suciedad y otras contaminaciones posibles. El tomate es un alimento
que puede conservarse por ésta técnica.
La deshidratación o desecación:
Permite la eliminación del agua. La
deshidratación es un proceso metódico, progresivo y continuo, en el que se
aplica la cantidad de calor necesaria para extraer el agua de los alimentos.
Como ejemplo se tiene la leche en polvo que es el residuo seco obtenido después
de la deshidratación de la leche. Otra manera de eliminar la humedad es añadir
a los alimentos sustancias muy solubles como la sal común y el azúcar. Desde la
antigüedad se practica la salazón de pescados y de carnes. El azúcar se usa
sobre todo en las conservas de frutas: mermeladas, confituras, etc.
La
refrigeración:
Los métodos de refrigeración y de congelación
permite evitar los efectos del calor sobre los alimentos. La refrigeración
consiste en hacer descender la temperatura de los alimentos hasta valores
próximos a los 0º C, pero sin llegar a la formación de hielo. Las neveras son
un ejemplo del uso de la refrigeración para conservar alimentos. La
refrigeración también se emplea a nivel industrial para almacenar grandes
cantidades de productos (frutas, hortalizas, carnes, etc.) y en el transporte
(camiones, vagones de ferrocarril, barcos). Los alimentos refrigerados pueden
conservarse durante un lapso de tiempo que va desde uno o dos días (mariscos,
pescados) hasta meses (huevos).
Congelar
un alimento:
Es hacer descender su temperatura por debajo
de los 0º C. Frecuentemente se emplea la ultra congelación, la congelación
ultrarrápida hasta temperaturas de entre 18º y 40º C. Así se evita que se
formen grandes cristales de hielo, que alterarían la textura de los productos.
Al descongelar los alimentos ultra congelados, éstos conservan unas
características mucho más parecidas a las de los alimentos frescos. La ultra
congelación destruye hasta un 50% de los microorganismos que pudieran contener
los alimentos. Tanto en la industria como en los hogares, la congelación y la
ultra congelación se usan cada vez más en la conservación de mariscos,
pescados, carnes, frutas y hortalizas crudas, y también para conservar comidas
preparadas y semipreparadas.
Los métodos indirectos de conservación impiden la actuación de los microorganismos y las enzimas, pero en general estos métodos no destruyen todos los microorganismos y enzimas de los alimentos. Para destruirlos hay que recurrir a los Métodos Directos de Conservación.
Los métodos directos de conservación
Entre estos métodos se encuentran la esterilización por calor, la pasteurización y el empleo de aditivos.
La
esterilización por calor:
Los microorganismos y las enzimas necesitan
cierto grado de temperatura para alterar los alimentos, pero un exceso de calor
los destruye. Por eso se emplea la esterilización por calor para conservar los
alimentos, en especial los enlatados. Las latas llenas y herméticamente
cerradas, se someten a elevadas temperaturas (entre los 100º y 150º C.) durante
un tiempo determinado. Una vez esterilizadas las latas, y mientras éstas no se
abran y deterioren, los productos en ellas se mantendrán inalterados durante un
tiempo prolongado. Por esta razón es inútil guardar las latas de conservas en
un refrigerador antes de abrirlas.
La pasteurización:
Este método consiste en elevar la temperatura
de los alimentos entre 60º y 80º C durante un período entre unos pocos segundos
y 30 minutos. Así se destruyen los microorganismos más peligrosos o los que con
mayor frecuencia pueden producir alteraciones. Dado que la pasteurización no
elimina todos los microorganismos que pueden contener los productos tratados,
este método sólo permite una conservación temporal y en determinadas
condiciones. Los alimentos pasteurizados, a veces denominados semiconservas,
deben guardarse en una nevera, aunque todavía no se haya abierto el envase.
Este es el caso de la leche que viene en
cartón, la mantequilla, la margarina, entre otros.
Tanto los procesos vitales y no vitales
pueden evitarse añadiendo ciertos productos químicos denominados aditivos.
Estos aditivos pueden tener distintas misiones:
a) eliminar los microorganismos
(antibióticos);
b) evitar que los microorganismos se
multipliquen o proliferen (inhibidores);
c) evitar alteraciones por oxidación
(antioxidantes), entre otros. Cada país tiene una reglamentación alimentaria
estricta para regular el empleo de aditivos y asegurar que éstos no sean
nocivos para el consumidor.
¿COMO
EVITAR QUE LOS ALIMENTOS SE DESCOMPONGAN RAPIDAMENTE?
Existen
varios métodos de conservación de los alimentos por métodos químicos:
SALAZON:
Basado en la adición de sal en la cantidad más o menos abundante. Capta el agua
del alimento deshidratándolo y privando de este elemento vital a los
microorganismos.
AHUMADO: Se
suelen mezclar los efectos del salazón y la desecación. Se realiza del humo que
se desprende en la combustión incompleta de ciertas maderas.
ESCABECHADO: Interviene
la sal y el vinagre se debe al ácido acético que contiene, consiguiendo
retardar la aparición de reacciones. La sal actúa deshidratando el alimento y
ayuda a su conservación.
DESCONSIDERACIÓN: Implica
la eliminación del agua de un producto mediante un proceso de calentamiento del
aire artificial.
DESECACIÓN: Consiste
en la extracción del aire que rodea al alimento.
REFRIGERACIÓN: Al
descanso de la temperatura se reduce la velocidad de las reacciones químicas y
disminuye la actividad de los microorganismos.
CONGELACIÓN: Se
aplican temperaturas inferiores a 0 grados y parte del agua del alimento se
convierte en hielo, los gérmenes pueden volver a reproducirse, por ello
conviene una manipulación higiénica y consumo rápido del alimento.
CONSERVACIÓN DE LOS ALIMENTOS POR
CALOR
ESCALDADO:
Se emplea para congelar algunos vegetales y mejorar su conservación.
PASTEURIZACIÓN:
La aplicación de calor durante un tiempo inactiva los gérmenes
capaces de provocar enfermedad, pero no sus esporas, es por eso que debe ser
refrigerado.
ESTERILIZACION:
Libera los alimentos de gérmenes y esporas. Puede
originar cambios en el sabor y el color original del alimento.
CATALIZADORES
Son sustancias que facilitan la interacción
entre los reactivos en una reacción química y reducen el tiempo necesario para
la formación de nuevos productos, son sustancias que aceleran o retardan una
reacción química sin formar parte del compuesto.
¿Te haz preguntado alguna vez cuántos granos
de arena hay en todo nuestro planeta? ¿O cuántas estrellas hay en el Universo?
¿O cuántos átomos constituyen tu cuerpo? La mayoría de la gente tiene problemas
para dar respuestas a preguntas como éstas. Aún más problemático es predecir
cuál de esos números será más grande o más pequeño. ¿ A qué crees que se deba?
También tenemos dificultades para imaginar los objetos que son mucho más
grandes o mucho más pequeños que nosotros. ¿Qué tantas veces es más grande tu
cuerpo que una célula, y qué tan grandes son un átomo o una molécula comparados
con ella?
Estas preguntas son difíciles de responder porque nuestra experiencia cotidiana
se limita a objetos que tiene más o menos nuestro tamaño y a cantidades que
rebasan , a lo mucho unos, cuantos millones. En Química esto es problemático porque los objetos que nos interesan, los átomos y las moléculas, son muy
pequeños y existen en cantidades extraordinarias.
La tecnología moderna ha permitido desarrollar aparatos que nos permiten tomar
fotografias de átomos y moléculas de manera indirecta. Para ello se usa el
microscopio electrónico, el cual lanza un haz de elctrones sobre una muestra de
material, detecta qué le pasa cuando choca con los átomos y moléculas y usa
esta información para producir una imagne que nos da una idea del tamaño y
dorma de estas partículas. Las
dimensiones del mundo químicoLa
dimensión de la química se podría decir es del orden del tamaño de los
sustancias que reaccionan, es decir, del tamaño de átomos y moléculas. Estos
son del orden de Amstrongs y nanométros.
Tamaños atómicos:
Masas atómicas
La masa atómica (m.a.) es la masa de
un átomo más frecuentemente expresada en unidades de masa atómica unificada La
masa atómica puede ser considerada como la masa total de protones y neutrones
en un solo átomo (cuando el átomo no tiene movimiento). La masa atómica es
algunas veces usada incorrectamente como un sinónimo de masa atómica
relativa, masa atómica media y peso atómico; estos últimos
difieren sutilmente de la masa atómica. La masa atómica está definida como la
masa de un átomo, que sólo puede ser de un isotópo a la vez, y no es un
promedio ponderado en las abundancias de los isótopos. En el caso de muchos
elementos que tienen un isótopo dominante, la similitud/diferencia numérica
real entre la masa atómica del isótopo más común y la masa atómica relativa o
peso atómico estándar puede ser muy pequeña, tal que no afecta muchos cálculos
bastos, pero tal error puede ser crítico cuando se consideran átomos
individuales. Para elementos con más de un isótopo común, la diferencia puede
llegar a ser de media unidad o más. La masa atómica de un isótopo raro puede
diferir de la masa atómica relativa o peso atómico estándar en varias unidades
de masa.
Al estudiar a la materia y sus reacciones la química
busca medir ciertas de sus propiedades como temperatura, cantidad de sustancia,
etc., por lo que se han creado unidades de medida para facilitar su estudio y
algunos aparatos para observar la cantidad y estructura de las moléculas que
conforman la materia.
Unidades
de medición:
Cuando
medimos siempre se debe especificar la unidad en que se mide. Las unidades que
se emplean para mediciones científicas son las del sistema métrico.
Propiedades intensivas:
son aquellas que no dependen de la cantidad de muestra que se analice. Por
ejemplo: punto de ebullición, solubilidad, sabor, densidad, etc.
Propiedades extensivas:
son aquellas que dependen de la cantidad de muestra que se analice, es decir
tienen que ver con la cantidad de sustancia presente. Por ejemplo: masa,
volumen, longitud, superficie, etc.
Unidades de medición:
Muchas propiedades de la materia son
cuantitativas, es decir que pueden medirse.
Cuando medimos siempre se debe especificar la
unidad en que se mide. Las unidades que se emplean para mediciones científicas
son las del sistema métrico.
Unidades
base
Prefijo
|
Abreviatura
|
Significado
|
Ejemplo
|
Giga
|
G
|
109
|
1
gigametro (Gm) = 1 x 109 m
|
Mega
|
M
|
106
|
1
megametro (Mm) = 1 x 106 m
|
Kilo
|
K
|
103
|
1
kilómetro (Km) = 1 x 103 m
|
Deci
|
D
|
10-1
|
1
decímetro (dm) =1 x 10-1 m (0,1 m)
|
Centi
|
C
|
10-2
|
1
centímetro (cm) = 1 x 10-2 m (0,01 m)
|
Mili
|
M
|
10-3
|
1
milímetro (mm) = 1 x 10-3 m (0,001 m)
|
Micro
|
Μ
|
10-6
|
1
micrómetro (μm) = 1 x 10-6 m
|
Nano
|
N
|
10-9
|
1
nanómetro (nm) = 1 x 10-9 m
|
Pico
|
P
|
10-12
|
1
picómetro (pm) = 1 x 10-12 m
|
Masa (m)
Es una magnitud que mide la inercia de un cuerpo. La inercia es la resistencia
que ofrecen los cuerpos al movimiento.
Es, también, una medida de la cantidad de materia que hay en un cuerpo y es una
constante propia del mismo. La unidad SI fundamental para la masa es el
Kilogramo (Kg), la más utilizada en química es el gramo (g).
1 Kg = 1000 g
Peso (P)
El peso de un cuerpo en un lugar determinado de la Tierra, es la fuerza de
atracción que ejerce la Tierra sobre él.
Volumen (V)
Es una medida del espacio que ocupa un cuerpo en tres dimensiones. La unidad SI
fundamental del volumen es el metro cúbico (m3). En química es frecuente
utilizar unidades más pequeñas como dm3.o cm3, por eso es importante conocer
las distintas equivalencias.
1 dm3 = 1000 cm3 = 1 L = 1000 mL 1 cm3 = 1 Ml
Para medir volúmenes se utilizan distintos recipientes graduados: probetas,
jeringas, buretas, pipetas, matraces, etc.
Densidad (δ)
Es la cantidad de masa en una unidad de volumen de una sustancia.
δ = m/V
Las densidades de sustancias en estado sólido o líquido se expresan comúnmente
en g/ cm3 y la de sustancias en estado gaseoso en g/ dm3
Densidades
de algunas sustancias a 25 ºC y a una atmósfera de presión
Sustancia
|
Densidad
(g/ cm3)
|
Oxígeno
O2 (g)
|
0,00131
|
Etanol
(Alcohol etílico)
|
0,79
|
Agua
|
1,00
|
Sacarosa
(azúcar de mesa)
|
1,59
|
Cloruro
de sodio (sal de mesa)
|
2,16
|
Hierro
(Fe)
|
7,9
|
Oro
(Au)
|
19,32
|
Temperatura
(T)
Es una medida de la energía cinética media de
las partículas. Las escalas de temperatura que se utilizan generalmente son la
Celsius (ºC) y la Kelvin (K).
Cantidad de sustancia que contiene el mismo
número de unidades elementales (átomos, moléculas, iones, etc.) que el número
de átomos presentes en 12 g de carbono 12.
Un
mol de azufre, contiene el mismo número de átomos que un mol de plata, el mismo
número de átomos que un mol de calcio, y el mismo número de átomos que un mol
de cualquier otro elemento.
La masa atómica (ma) es la masa de
un átomo, más frecuentemente expresada en unidades de masa atómica
unificada. La masa atómica puede ser considerada como la masa total
de protones y neutrones en un solo átomo (cuando el
átomo no tiene movimiento). La masa atómica es algunas veces usada
incorrectamente como un sinónimo de masa atómica relativa, masa atómica media y
peso atómico; estos últimos difieren sutilmente de la masa atómica. La masa
atómica está definida como la masa de un átomo, que sólo puede ser de
un isótopo a la vez, y no es un promedio ponderado en las abundancias
de los isótopos. En el caso de muchos elementos que tienen un isótopo
dominante, la similitud/diferencia numérica real entre la masa atómica del
isótopo más común y la masa atómica relativa o peso atómico estándar puede ser
muy pequeña, tal que no afecta muchos cálculos bastos, pero tal error puede ser
crítico cuando se consideran átomos individuales. Para elementos con más de un
isótopo común, la diferencia puede llegar a ser de media unidad o más (por
ejemplo, cloro). La masa atómica de un isótopo raro puede diferir de la
masa atómica relativa o peso atómico estándar en varias unidades de masa.
La masa atómica relativa de un elemento, es
la masa en gramos de 6.02 ·1023 átomos (número de Avogadro, NA) de ese
elemento, la masa relativa de los elementos de la tabla periódica desde el 1
hasta el 105 está situada en la parte inferior de los símbolos de dichos
elementos. El átomo de carbono, con 6 protones y 6 neutrones, es el átomo de
carbono 12 y es la masa de referencia para las masas atómicas. Una unidad de
masa atómica (u.m.a), se define exactamente como 1/12 de la masa de un átomo de
carbono que tiene una masa 12 u.m.a. una masa atómica relativa molar de carbono
12 tiene una masa de 12 g en esta escala. Un mol gramo (abreviado, mol) de un
elemento se define como el numero en gramos de ese elemento igual al número que
expresa su masa relativa molar.
Así, por ejemplo, un mol gramo de aluminio
tiene una masa de 26.98 g y contiene 6.023 ·1023 átomos.
Notación
científica y prefijos
La notación científica es un
recurso matemático empleado para simplificar cálculos y representar en forma
concisa números muy grandes o muy pequeños. Para hacerlo se usan potencias
de diez.
Básicamente, la notación científica consiste
en representar un número entero o decimal como potencia de
diez.
1000n
|
10n
|
Prefijo
|
Símbolo
|
Asignación
|
||||
10008
|
1024
|
Y
|
1 000 000 000 000
000 000 000 000
|
1991
|
||||
10007
|
1021
|
Z
|
Mil trillones
|
1 000 000 000 000
000 000 000
|
1991
|
|||
10006
|
1018
|
E
|
1 000 000 000 000
000 000
|
1975
|
||||
10005
|
1015
|
P
|
Mil billones
|
1 000 000 000 000
000
|
1975
|
|||
10004
|
1012
|
T
|
1 000 000 000 000
|
1960
|
||||
10003
|
109
|
G
|
1 000 000 000
|
1960
|
||||
10002
|
106
|
M
|
1 000 000
|
1960
|
||||
10001
|
103
|
k
|
1 000
|
1795
|
||||
10002/3
|
102
|
h
|
100
|
1795
|
||||
10001/3
|
101
|
da
|
10
|
1795
|
||||
10000
|
100
|
ninguno
|
1
|
|||||
1000−1/3
|
10−1
|
d
|
Décimo
|
0,1
|
1795
|
|||
1000−2/3
|
10−2
|
c
|
Centésimo
|
0,01
|
1795
|
|||
1000−1
|
10−3
|
m
|
Milésimo
|
0,001
|
1795
|
|||
1000−2
|
10−6
|
µ
|
0,000 001
|
1960
|
||||
1000−3
|
10−9
|
n
|
Billonésimo
|
Milmillonésimo
|
0,000 000 001
|
1960
|
||
1000−4
|
10−12
|
p
|
Trillonésimo
|
Billonésimo
|
0,000 000 000 001
|
1960
|
||
1000−5
|
10−15
|
f
|
Cuatrillonésimo
|
Milbillonésimo
|
0,000 000 000 000
001
|
1964
|
||
1000−6
|
10−18
|
a
|
Quintillonésimo
|
Trillonésimo
|
0,000 000 000 000
000 001
|
1964
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1000−7
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10−21
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z
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Sextillonésimo
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Miltrillonésimo
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0,000 000 000 000
000 000 001
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1991
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1000−8
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10−24
|
y
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Septillonésimo
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Cuatrillonésimo
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0,000 000 000 000
000 000 000 001
|
1991
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En el sistema decimal,
cualquier número real puede expresarse mediante la
denominada notación científica.
Para expresar un número en notación científica
identificamos la coma decimal (si la hay) y la desplazamos hacia la
izquierda si el número a convertir es mayor que 10, en cambio, si el
número es menor que 1 (empieza con cero coma) la desplazamos hacia la
derecha tantos lugares como sea necesario para que (en ambos casos) el único
dígito que quede a la izquierda de la coma esté entre 1 y 9 y que todos los
otros dígitos aparezcan a la derecha de la coma decimal.
Es más fácil entender con ejemplos:
732,5051 = 7,325051 •
102 (movimos la coma decimal 2 lugares hacia la izquierda)
Los prefijos del S.I. para nombrar
a los múltiplos y submúltiplos de cualquier unidad del sistema
internacional (si), ya sean unidades básicas o derivadas.
Estos prefijos se anteponen al nombre de la unidad para indicar el múltiplo o submúltiplo decimal de la misma; del mismo modo, los símbolos de los prefijos se anteponen a los símbolos de las unidades.
Estos prefijos se anteponen al nombre de la unidad para indicar el múltiplo o submúltiplo decimal de la misma; del mismo modo, los símbolos de los prefijos se anteponen a los símbolos de las unidades.
3.- PROYECTOS: AHORA TU EXPLORA, EXPERIMENTA Y ACTÚA.
3.1.- ¿QUE ME CONVIENE COMER?
Los proyectos se realizará la planeación con los alumnos.
