video sobre nomenclatura de cicloalcanos
jueves, 16 de marzo de 2017
miércoles, 8 de marzo de 2017
domingo, 26 de febrero de 2017
Capacidad de enlace del carbono
El carbono tiene elevadas posibilidades de cambinaciones consigo mismo y con otros elementos y asi dar lugar a una gran cantidad de compuestos.
Hibridacion de Orbitales:
Es una mezcla de orbitales atomicos ; en primera instancia se hace la promocion de electrones de un orbital a otro, a este estado en el cual todos los orbitales estan semiocupados se le llama estado de exitacion, en el cual estan esperando para un enlace.
Cuando los orbitales son promovidos a 2s ocurre una especie de deformacion de los orbitales dando lugar a los orbitales hibridos.
Tipos de Hibridaciones:
Hibridacion Tetragonal (sp3): Cuando un atomo de carbono forma enlace con cuatro atomos monovalentes.
Hibridacion Trigonal (sp2) : Cuando el carbono se combina con solo tres átomos debe ocupar dos valencias con un átomo que no sea monovalente.
Hibridacion Diagonal (sp) : Cuando un átomo de carbono se encuentra unido solo a dos átomos.
Efectos de la Hibridacion sobre la estabilidad de los enlaces:
Se pueden ganar dos cosas cuando un átomo como el carbono experimenta hibridacion.
Los orbitales hibridos pueden superponerse mejor y, en segundo lugar, la hibridacion permite que los enlaces sena mas amplios con lo que se obtiene mayor estabilidad.
EL CARBONO
Nombre
|
Carbono
|
Número atómico
|
6
|
Valencia
|
2,+4,-4
|
Configuración electrónica
|
1s 2 2s 2 2p 2
|
Masa atómica (g/mol)
|
12,01115
|
Densidad (g/ml)
|
2,26
|
Punto de ebullición (ºC)
|
4830
|
Punto de fusión (ºC)
|
3727
|
Descubridor
|
Los antiguos
|
- · El carbono es esencial para construir las moléculas orgánicas que caracterizan a los organismos vivos.
- · La principal fuente de carbono para los productores es el CO 2 del aire atmosférico, que también se halla disuelto en lagos y océanos. Además hay carbono en las rocas carbonatadas (calizas, coral) y en los combustibles fósiles (carbón mineral y petróleo).
Carbono,
de símbolo C, es un elemento crucial para la existencia de los organismos
vivos, y que tiene muchas aplicaciones industriales importantes. Su número
atómico es 6; y pertenece al grupo 14 (o IV A) del sistema periódico.
Las
propiedades físicas y químicas del carbono dependen de la estructura cristalina
del elemento.
Un gran número de metales se
combinan con el elemento a temperaturas elevadas para formar carburos.
Con el
oxígeno forma tres compuestos gaseosos: monóxido de carbono, (CO), dióxido de carbono, (CO2), y subóxido de carbono, (C3O2) .Los dos primeros son los más
importantes desde el punto de vista industrial.
El carbono
es un elemento único en la química porque forma un número de compuestos mayor
que la suma total de todos los otros elementos combinados.
El grupo
más grande de estos compuestos es el constituido por carbono e hidrógeno. Se
estima que se conoce un mínimo de 1.000.000 de compuestos orgánicos y este
número crece rápidamente cada año. Aunque la clasificación no es rigurosa, el
carbono forma otra serie de compuestos considerados como inorgánicos, en un
número mucho menor al de los orgánicos.
Las tres
formas de carbono elemental existentes en la naturaleza (diamante, grafito y
carbono amorfo) son sólidos con puntos de fusión extremadamente altos, e
insolubles en todos los disolventes a temperaturas ordinarias. Las propiedades
físicas de las tres formas difieren considerablemente a causa de las
diferencias en su estructura cristalina.
En el
diamante, el material más duro que se conoce, cada átomo está unido a otros
cuatro en una estructura tridimensional, mientras que el grafito consiste en
láminas débilmente unidas de átomos dispuestos en hexágonos.
El carbono
químicamente puro se prepara por descomposición térmica del azúcar (sacarosa)
en ausencia de aire.
El carbono
tiene la capacidad única de enlazarse con otros átomos de carbono para formar
compuestos en cadena y cíclicos muy complejos. Esta propiedad conduce a un
número casi infinito de compuestos de carbono, siendo los más comunes los que
contienen carbono e hidrógeno.
Sus
primeros compuestos fueron identificados a principios del siglo XIX en la
materia viva, y, debido a eso, el estudio de los compuestos de carbono se
denominó química orgánica.
A
temperaturas normales, el carbono se caracteriza por su baja reactividad. A
altas temperaturas, reacciona directamente con la mayoría de los metales
formando carburos, y con el oxígeno formando monóxido de carbono (CO) y dióxido
de carbono (CO 2 ).
El carbono
en forma de coque se utiliza para eliminar el oxígeno de las menas que
contienen óxidos de metales, obteniendo así el metal puro. El carbono forma
también compuestos con la mayoría de los elementos no metálicos, aunque algunos
de esos compuestos, como el tetracloruro de carbono (CCl 4 ), han de ser
obtenidos indirectamente.
Estado natural
El carbono
es un elemento ampliamente distribuido en la naturaleza, aunque sólo constituye
un 0,025% de la corteza terrestre, donde existe principalmente en forma de
carbonatos.
Varios
minerales, como caliza, dolomita, yeso y mármol, tienen carbonatos.
Todas las
plantas y animales vivos están formados de compuestos orgánicos complejos en
donde el carbono está combinado con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros
elementos.
Los
vestigios de plantas y animales vivos forman depósitos: de petróleo, asfalto y
betún. Los depósitos de gas natural contienen compuestos formados por carbono e
hidrógeno.
El
elemento libre tiene muchos usos, que incluyen desde las aplicaciones
ornamentales del diamante en joyería hasta el pigmento de negro de humo en
llantas de automóvil y tintas de imprenta.
Otra forma
del carbono, el grafito, se utiliza para crisoles de alta temperatura,
electrodos de celda seca y de arco de luz, como puntillas de lápiz y como
lubricante. El carbón vegetal, una forma amorfa del carbono, se utiliza como
absorbente de gases y agente decolorante.
Los
compuestos de carbono tienen muchos usos.
El dióxido
de carbono se utiliza en la carbonatación de bebidas, en extintores de fuego y,
en estado sólido, como enfriador (hielo seco). El monóxido de carbono se
utiliza como agente reductor en muchos procesos metalúrgicos. El tetracloruro
de carbono y el disulfuro de carbono son disolventes industriales importantes.
El freón se utiliza en aparatos de refrigeración. El carburo de calcio se
emplea para preparar acetileno; es útil para soldar y cortar metales, así como
para preparar otros compuestos orgánicos. Otros carburos metálicos tienen usos
importantes como refractarios y como cortadores de metal.
El dióxido
de carbono es un componente importante de la atmósfera y la principal fuente de
carbono que se incorpora a la materia viva. Por medio de la fotosíntesis, los
vegetales convierten el dióxido de carbono en compuestos orgánicos de carbono,
que posteriormente son consumidos por otros organismos.
El carbono amorfo se encuentra con distintos grados de pureza en el carbón de leña, el carbón, el coque, el negro de carbono y el negro de humo.
El negro de humo, al que a veces se denomina de forma incorrecta negro de carbono, se obtiene quemando hidrocarburos líquidos como el queroseno, con una cantidad de aire insuficiente, produciendo una llama humeante. El humo u hollín se recoge en una cámara separada. Durante mucho tiempo se utilizó el negro de humo como pigmento negro en tintas y pinturas, pero ha sido sustituido por el negro de carbono, que está compuesto por partículas más finas.
El negro de carbono, llamado también negro de gas, se obtiene por la combustión incompleta del gas natural y se utiliza sobre todo como agente de relleno y de refuerzo en el caucho o hule.
En 1985, los científicos volatilizaron el grafito para producir una forma estable de molécula de carbono consistente en 60 átomos de carbono dispuestos en una forma esférica desigual parecida a un balón de fútbol. La molécula recibió el nombre de buckminsterfulereno ('pelota de Bucky' para acortar) en honor a R. Buckminster Fuller, el inventor de la cúpula geodésica. La molécula podría ser común en el polvo interestelar.
Ciclo del Carbono
Durante la
fotosíntesis, las plantas verdes toman CO 2 del ambiente abiótico e
incorporan el carbono en los carbohidratos que sintetizan. Parte de estos carbohidratos son
metabolizados por los mismos productores en su respiración, devolviendo carbono
al medio circundante en forma de CO 2.Otra parte de esos
carbohidratos son transferidos a los animales y demás heterótrofos, que también
liberan CO 2 al respirar.
El ciclo
completo del carbono requiere que los descomponedores metabolicen los
compuestos orgánicos de los organismos muertos y agreguen nuevas cantidades de CO
2 al ambiente. A todo lo anterior debe sumarse la enorme
cantidad de CO 2 que llega a la atmósfera como producto de la
actividad volcánica, la erosión de las rocas carbonatadas y, sobre todo, la
quema de combustibles fósiles por el hombre.
Aplicaciones científicas
El isótopo del carbono más común es el carbono 12; en 1961 se eligió este isótopo para sustituir al isótopo oxígeno 16 como medida patrón para las masas atómicas, y se le asignó la masa atómica 12.
Los isótopos carbono 13 y carbono 14 se usan como trazadores (consultar Trazador isotópico) en la investigación bioquímica. El carbono 14 se utiliza también en la técnica llamada método del carbono 14 , que permite estimar la edad de los fósiles y otras materias orgánicas. Este isótopo es producido continuamente en la atmósfera por los rayos cósmicos, y se incorpora a toda la materia viva.
Como el carbono 14 se desintegra con un periodo de semi-desintegración de 5.760 años, la proporción entre el carbono 14 y el carbono 12 en un espécimen dado, proporciona una medida de su edad aproximada.
Configuración electrónica
El átomo de carbono constituye el elemento esencial de toda la química orgánica, y debido a que las propiedades químicas de elementos y compuestos son consecuencia de las características electrónicas de sus átomos y de sus moléculas, es necesario considerar la configuración electrónica del átomo de carbono para poder comprender su singular comportamiento químico.
Se trata del elemento de número atómico Z = 6. Por tal motivo su configuración electrónica en el estado fundamental o no excitado es 1s2 2s2 2p2. La existencia de cuatro electrones en la última capa sugiere la posibilidad bien de ganar otros cuatro convirtiéndose en el ion C 4- cuya configuración electrónica coincide con la del gas noble Ne, bien de perderlos pasando a ion C 4+ de configuración electrónica idéntica a la del He.
En realidad una pérdida o ganancia de un número tan elevado de electrones indica una dosis de energía elevada, y el átomo de carbono opta por compartir sus cuatro electrones externos con otros átomos mediante enlaces covalentes. Esa cuádruple posibilidad de enlace que presenta el átomo de carbono se denomina tetravalencia.
El carbono frente al silicio
Cabe preguntarse si la
situación del carbono es singular o si por el contrario algún otro elemento
participa de sus mismas propiedades. Observando el sistema periódico se
advierte que el silicio está situado en el mismo grupo justo debajo del carbono
y con idéntica configuración electrónica externa.
¿Por qué razón la vida
se ha desarrollado sobre los compuestos del carbono y no sobre los del silicio?
¿Por qué los derivados del silicio son tan poco numerosos frente a los del
carbono?
La existencia en el
silicio de ocho electrones internos adicionales respecto del carbono hace que
los electrones externos o de valencia responsables del enlace químico estén más
alejados del núcleo y, por tanto, atraídos por él más débilmente. Ello se
traduce en que la fuerza de los enlaces del silicio es comparativamente menor;
particularmente lo es el enlace Si-Si, lo que le convierte en más reactivo, es
decir, menos estable químicamente.
No obstante, el silicio
cristaliza formando una red tridimensional semejante a la del diamante, y sus
derivados constituyen el 87 % de la composición de la corteza terrestre. Su
combinación con el oxígeno origina la sílice o cuarzo (SiO2 ). El carácter francamente
polar de esta unión da lugar a estructuras reticulares o redes cristalinas que
por sus propiedades se parecen enormemente a las de los sólidos iónicos.
Efectos del Carbono sobre la salud
El carbono elemental es
de una toxicidad muy baja. Los datos presentados aquí de peligros para la salud
están basados en la exposición al negro de carbono, no carbono elemental. La
inhalación continuada de negro de carbón puede resultar en daños temporales o
permanentes a los pulmones y el corazón.
Se ha encontrado
pneumoconiosis en trabajadores relacionados con la producción de negro de
carbón. También se ha dado parte de afecciones cutáneas tales como inflamación
de los folículos pilosos, y lesiones de la mucosa bucal debidos a la exposición
cutánea.
Carcinogenicidad: El
negro de carbón ha sido incluido en la lista de la Agencia Internacional de
Investigación del Cáncer (AIIC) dentro
del grupo 3 (agente no clasificable con respecto a su carcinogenicidad en
humanos).
Efectos ambientales del Carbono
No se tiene constancia
de que el carbono tenga efectos negativos sobre el medio ambiente.
Historia de la Química Orgánica
En 1828, el químico alemán Federico Wohler, preparo en su laboratorio cianato de amonio y después al calentarlo, notó que se había transformado en cristales blancos y sedosos de urea, sustancia que hasta entonces solo de había en contado en la orina, lo cual nos dice que es un compuesto Orgánico.
La Química orgánica es la Química de los compuestos de carbono.
Este hecho sorprendente sirvió para desechar la antigua teoría de que todos los compuestos una fuerza vital que solo podía ser poseída por la naturaleza.
Desde entonces se empezaros a producir compuestos orgánicos en el laboratorio que en la actualidad llegan al millón.
La principal razón para conservar la división de la Química en Inorgánica y Orgánica es que actualmente son tan numerosos los compuestos conocidos, tanto Inorgánicos como orgánicos, que se hace imposible estudiarlos a todos en conjunto.
Las leyes fundamentales que estudia la Química general son los mismos son las mismas que las de la Química Orgánica. De hecho, no existe un límite definido entre la Química Inorgánica y la Orgánica; se estudia por separado debido a varias razones que se muestran en el siguiente cuadro:
La química orgánica es la rama de la química que estudia una clase numerosa de moléculas que contienen carbono, conocidos como compuestos orgánicos.
Los compuestos estudiados pueden dividirse en :
– compuestos alifáticos
– compuestos aromáticos
– compuestos heterocíclicos
– compuestos fisiológicamente activos
– compuestos organometálicos
– polímeros
Importancia de la Química Orgánica
Más del 95% de las sustancias químicas conocidas son compuestos del carbono y más de la mitad de los químicos actuales en el mundo se denominan a sí mismos químicos orgánicos.
Todos los compuestos responsables de la vida (ácidos nucleicos, proteínas, enzimas, hormonas, azúcares, lípidos, vitaminas, etc.) son sustancias orgánicas.
El progreso de la Química Orgánica permite profundizar en el esclarecimiento de los procesos vitales.
La industria química (fármacos, polímeros, pesticidas, herbicidas, etc.) juega un papel muy importante en la economía mundial e incide en muchos aspectos de nuestra vida diaria con sus productos.
Los hidrocarburos son compuestos que contienen sólo carbono e hidrógeno. Se dividen en dos clases: hidrocarburos alifáticos y aromáticos.
Los hidrocarburos alifáticos incluyen tres clases de compuestos: alcanos, alquenos y alquinos. Los alcanos son hidrocarburos que sólo contienen enlaces simples carbono-carbono, los alquenos contienen enlaces dobles carbono-carbono, y los alquinos son hidrocarburos que contienen un triple enlace.
ALCANOS:
v Son los hidrocarburos más simples, ya que sólo contienen carbono e hidrógeno unidos por enlaces simples.
PROPIEDADES FÍSICAS:
v Los alcanos son no polares, ya que están formados sólo
por carbono e hidrógeno. Debido a esto son insolubles en agua, son excelentes
disolventes de grasas y algunas ceras. y tienen puntos de ebullición bajos.
v Los alcanos de bajo peso molecular (metano, etano,
propano y butano) son gases, pero a medida que el número de carbonos en la
serie homóloga aumenta también lo hace el número de pequeños dipolos
instantáneos porque crece el número de enlaces
C-C y C-H y así las moléculas se mantienen más fijas.
v A temperatura ambiente el compuesto se
presenta como líquido (pentano, hexano, etc.).
v Los alcanos con más de 18 átomos de carbono son sólidos a temperatura ambiente. De
la misma manera al aumentar el tamaño dela molécula se incrementa el punto de
fusión, ebullición, así como la densidad.
v Los alcanos
tienen una baja densidad, la cual crece
al aumentar el peso molecular. Sin embargo,
siempre su valor es menor que la densidad del agua.
PROPIEDADES QUÍMICAS:
v Son
compuestos poco reactivos debido a que no tiene sitios de reacción con
electrones disponibles, es por ello que no sufren de transformaciones en
presencia de ácidos, bases, metales sin la presencia de energía.
v Los alcanos
son excelentes combustibles y en presencia del oxígeno desprenden dióxido de
carbono y agua.
ACTIVIDAD
EN CLASE
Conteste las siguientes preguntas en base al texto anterior.
1. ¿Qué es un hidrocarburo?
2. Explique
los estados de agregación de la materia con los alcanos
3. ¿Un alcano sólido
como el Eicosano puede ser más denso que el H2O?
4. ¿Qué tipo
de enlaces presentan los alcanos?
5. Determinar si
la siguientes afirmaciones son verdadera
o falsa, justifique su respuesta si es necesario.
v los alcanos
pueden sufrir transformaciones en
presencia de ácidos, bases, metales sin la presencia de energía.
v Los alcanos
son poco inflamables y no realizan combustión.
v Los alcanos son polares y son solubles en
agua.
v Son excelentes
disolventes.
6.
Desarrolle la nomenclatura IUPAC, formula química, formula
desarrollada, semi-desarrollada y de esqueleto, de los alcanos conformados
por 11 a 30 Carbonos.
ACTIVIDAD EN CASA.
1. Realizar o
imprimir una línea de tiempo sobre la
historia de la química orgánica?
2. Investigar
que es un compuesto orgánico y los siguientes elementos Hidrogeno, oxigeno,
nitrógeno, azufre.
3. Investigar
las diferencias entre compuestos orgánicos e inorgánicos y realizar un cuadro comparativo.
4. Investigar
los usos de los alcanos en la industria y en el hogar.
5. Escoja tres
alcano de gran tamaño escriba su nomenclatura e investigue sus
propiedades y riesgos.
Paginas
de ayuda (investigación y elaboración de tareas)
Enlace de lectura on-ine y descarga libro hipertexto
química 2 santillana.
Enlace para ver el texto guía:
Libro HIPERTEXTO QUÍMICA 2 https://docs.google.com/file/d/0B85rBRFSqKIfUVhob1lnU3E5dlE/view
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