Resumen del Examen Final de Química PDF

REPASO EXAMEN FINAL QUIMICA. 1. Propiedades de la materia. Concepto de química: estudia la composición, propiedades, estructuras y cambios que sufre la materia. ¿Qué es materia? Aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Clasificación de la materia ***Sustancias puras*** (materia...

REPASO EXAMEN FINAL QUIMICA. 1. Propiedades de la materia. Concepto de química: estudia la composición, propiedades, estructuras y cambios que sufre la materia. ¿Qué es materia? Aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Clasificación de la materia ***Sustancias puras*** (materia que tiene una composición fija o constante) ***Mezclas*** -------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------- *Elementos (*tipo mas simple de una sustancia pura, elementos de la tabla periódica) *Homogéneas* (composición uniforme en todas sus partes, también llamadas disoluciones). *Compuestos* (consta de 2 o más elementos combinados químicamente). *Heterogéneas* (no tienen una composición uniforme). - Los elementos no pueden descomponerse en sustancias más simples. - Los compuestos se pueden separar solamente por métodos químicos. - Las mezclas se separan por métodos físicos. Estados de la materia. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ **Solidos:** tienen forma y volumen definidos, fuerte fuerza de atracción, se mantienen unidas por partículas, partículas ordenadas en un patrón fijo, vibraciones en posiciones fijas. **Líquidos:** tienen un volumen definido, sin forma definida, movimiento de partículas lento, movimiento aleatorio, atracción moderada, sin estructura rígida y adopta la forma del recipiente. **Gaseosos:** no tiene forma ni volumen definidos, partículas con nula atracción, movimiento extremadamente acelerado, adopta la forma y volumen del recipiente. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Propiedades de la materia. Físicas: se pueden observar o medir sin afectar la identidad de la sustancia (color, densidad, olor, sabor, punto de fusión y ebullición). Químicas: describen la capacidad de una sustancia para transformarse en una sustancia nueva (oxidación, es inflamable, arde en el aire). Cambios de la materia. Físicos: el estado o aspecto cambia, pero su composición sigue igual (forma solida del agua, hielo o nieve). Químicos: la sustancia original se convierte en una nueva sustancia, con diferentes propiedades físicas o químicas (caramelizacion del azúcar, una hoja de papel se convierte en cenizas). 2. Estructura atómica y tabla periódica. Átomo: es la partícula más pequeña de un elemento que mantiene sus características. ¿Quién formulo la teoría atómica? John Dalton ¿Qué dice la teoría atómica? "los átomos son los responsables de la combinación de elementos encontrada en los compuestos". Historia del átomo: - Demócrito (460-370ac): material formado por algo indivisible o infragmentable. - Platón y Aristóteles: la materia no puede estar compuesta por algo indivisible. - Estudio de los gases Europa (siglo XVII): confirman que la materia si puede estar conformada por algo indivisible llamado átomo. - Dalton (1766-1844): teoría atómica. Enunciados de la teoría atómica de dalton: - La materia está formada por partículas diminutas llamadas átomos. - Todos los átomos de un determinado elemento son semejantes y distintos a los átomos de otro elemento. - Los átomos de 2 o mas elementos se combinan para formar compuestos. - Una reacción química es una reorganización, separación o combinación de átomos. Modelos atómicos: - Dalton (1803) - Thomson (1904): cargas positivas y negativas. - Rutherford (1911): el núcleo. - Bohr (1913): niveles de energía. - Schrodinger (1913): modelo de nube de electrones. Partes del átomo: Núcleo: parte positiva del átomo, contiene la mayoría de masa. Nube electrónica: región en el espacio alrededor del átomo donde es mayor la probabilidad de encontrar un electrón. Partículas sub-atomicas del átomo: ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------- Electrones (e): partículas con carga negativa y masa pequeña, para propósitos prácticos es despreciable. Protones (p): partículas que tienen carga positiva y una masa que es un poco mas de 1 uma. Neutrones (n): partículas neutras con una masa un poco más de 1 uma. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------- Estructura básica de los átomos: - Los protones y neutrones se encuentran en el centro del átomo (núcleo), los electrones se encuentran afuera del núcleo en niveles de energía. - El núcleo contiene la mayor parte de la masa del átomo, la carga relativa del núcleo es positiva e igual al número de electrones. - Un átomo es eléctricamente neutro, por esta razón hay igual numero de electrones afuera del núcleo que protones adentro del núcleo. Numero atómico: es igual al numero de protones en el núcleo de un átomo, cada elemento tiene su número atómico propio y se usa para identificar cada elemento. Numero de masa: es el numero de protones en un átomo, mas el numero de neutrones, el cual es igual a la masa atómica de uma. - Los átomos pueden perder o ganar electrones así una partícula con carga se llama ion. - Cuando gana electrones adquiere una carga negativa y la partícula se llama Anión. - Cuando pierde electrones adquiere una carga positiva y la particula se llama Catión. Isotopos: Son átomos del mismo elemento que tienen el mismo número atómico pero diferente numero de neutrones. Isotopo: átomo de un elemento que difiere en el numero de neutrones y por lo tanto en el número de masa. - \# atómico= \# protones - \# masa= \# protones + \# neutrones Peso atómico: es la masa de un átomo expresada en uma (unidades de masa atómica). La masa atómica calculada para un elemento es la correspondiente al promedio de la mezcla de sus isotopos según su existencia en la naturaleza. Tabla periódica: Los elementos con similar comportamiento químico están agrupados en columnas verticales. Periodos: una fila horizontal es un periodo, en la tabla periódica hay 7 periodos de elementos. Grupos o familias: los grupos corresponden a las columnas y se identifican con números romanos, las familias se identifican con nombres específicos. *[Clasificación de los elementos:]* Metales: los metales del grupo IA son los más reactivos. No metales: se encuentran 2 gases muy conocidos, nitrógeno y oxígeno. Metaloides: los elementos que se encuentran en la región intermedia, entre metales y no metales. Elementos diatómicos: elementos no metálicos existen como pares de átomos combinados en forma de moléculas diatómicas en condiciones ambientales ordinarias (hidrogeno, nitrógeno, oxigeno, flúor, cloro, bromo, yodo). Clasificación de los elementos Elementos representativos: son todos los elementos situados en las primeras 2 columnas y en las ultimas 6 de la tabla periódica. Elementos de transición: se encuentran en la región central de la tabla. Elementos de transición interna: son los elementos desde el 58 hasta el 71 y desde el 90 hasta 103. Configuración electrónica Los electrones en el átomo se encuentran en niveles de energía o capas, los niveles energéticos son números asignados, los cuales aumentan su energía a medida que aumenta su distancia desde el núcleo El máximo número de electrones en cada nivel de energía es igual a: Nivel 1 2(1)2= 2 --------- ----------- Nivel 2 2(2)2= 8 Nivel 3 2(3)2= 18 Nivel 4 2(4)2= 32 Cada nivel tiene sub-niveles y cada sub-nivel tiene también un número máximo de electrones: Sub-nivel No. De orbitales No. máximo de electrones ----------- ------------------ -------------------------- s 1 2 p 3 6 d 5 10 f 7 14 g 9 18 Cada sub-nivel esta formado por un conjunto de orbitales Orbital: - es un espacio tridimensional alrededor del núcleo, en el que existe la máxima probabilidad de encontrar a un electrón. - Cada uno de estos representa una nube de electrones con forma determinada. - Puede contener hasta 2 electrones. - Describe la probabilidad de encontrar a un electrón en un punto dado. - Describe la distribución especifica de densidad electrónica en el espacio, cada orbital tiene una energía y forma característica. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- **Orbitales S:** simétricamente estético, aumenta de tamaño conforme aumenta el nivel de energía, alberga 2 electrones o menos. **Orbitales P:** tiene forma de mancuerna, cada nivel de energía tiene 3 orbitales p, aparecen a partir del segundo nivel de energía, cada orbital difiere entre sí, alberga 2e por cada orbital, en total 6. **Orbitales d:** tienen formas variadas, aparecen a partir del tercer nivel, se conocen 5 clases en diferentes planos, 4 forma de trébol de 4 hojas, cada orbital alberga 2e en total 10 electrones. **Orbitales f:** existen 7 clases, cada orbital alberga 2e, en total 14 electrones, aparecen a partir del 4 nivel, un orbital que se ubique en el mismo nivel de energía se denomina orbital degenerado. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - los 2 electrones en un orbital determinada tienen espines diferentes opuestos. - Cuando un orbital esta lleno con sus 2 electrones se dice que sus electrones están apareados, y cuando se tiene solo 1 se dice que no está apareado. Configuración electrónica Desarrollada: se deben indicar los niveles y sub-niveles. Semidesarrollada: ejem- 1s2, 2s2, 2p4 Abreviada: se coloca en corchetes el símbolo del gas noble del periodo anterior al elemento del que se va a escribir la configuración electrónica y luego se colocan los electrones que faltan. [Diagrama de Bohr] Diagrama Descripción generada automáticamente con confianza media [Electrones de valencia] - Son los electrones en niveles de energía externos, que serán utilizados en la formación de compuestos. - Para los elementos representativos el numero de electrones de valencia corresponde al número del grupo. 3. Propiedades periódicas de los elementos. Carga nuclear - La fuerza de atracción aumenta conforme aumenta la carga nuclear y disminuye conforme se alejan los electrones. - Depende de las diferencias entre la carga del núcleo de los electrones internos que hay entre el núcleo y el electrón en cuestión (electrones externos o de valencia). - Aumenta conforme nos movemos en un periodo, debido a que aumenta el número atómico. Tamaño del átomo - El radio atómico de un elemento permite estimar la longitud de enlace entre los elementos. - El radio atómico aumenta de arriba hacia abajo (debido a que el nivel de energía aumenta) por ello aumenta la nube de electrones. - El radio atómico disminuye de izquierda a derecha debido a que aumenta la carga nuclear efectiva, se hace mas pequeña la nube de electrones, porque el núcleo los atrae. [Tendencias periódicas de los radios: iones] - Cationes: son mas pequeños que los átomos que les dieron origen, debido a que han perdido electrones y su nube electrónica se hace más pequeña. - Aniones: son mas grandes que los átomos que les dieron origen, debido a que ganaron electrones y su nube electrónica se hace más grande. Serie isoelectronica - La carga nuclear en una serie isoelectronica aumenta conforme aumenta el número atómico. - El radio atómico aumenta conforme se agregan electrones a la capa electrónica, es decir, los aniones tienen mayor radio que los cationes. Energía de ionización Energía requerida para separar un electrón del estado basal del átomo o ion aislado en estado gaseoso. Primera energía de ionización: primera energía requerida para separar el primer electrón de un átomo neutro. Segunda energía de ionización: segunda energía requerida para separar el segundo electrón. - A mayor energía de ionización mayor dificultad para separar un electrón de su átomo. - Entre mas internos los electrones, mayor dificultad para arrancárselos al átomo, por ello, mayor energía de ionización. - La energía de ionización aumenta de izquierda a derecha. - La energía de ionización aumenta de abajo hacía arriba. Afinidades electrónicas - Mide la atracción del átomo por el electrón añadido. - Mide la facilidad con que un atomo gana electrones. - Aumenta de izquierda a derecha, para el lado de los NO metales, ya que tienden a ganar energía. Carácter metálico - define la capacidad de un atomo para perder electrones - es mas prevalente en elementos metales del lado izquierdo. - Los elementos no metales del lado derecho no pierden electrones con facilidad. - Inversamente proporcional a la energía de ionización. 4. Enlace químico Es la fuerza de atracción que mantiene unidos a los átomos en las moléculas y a los iones en los cristales. El enlace químico puede ser: iónico, covalente. Regla del octeto: - Los átomos interaccionan para modificar el numero de electrones en sus niveles electrónicos externos para lograr una estructura electrónica similar a la de un gas noble. - La estructura de un gas noble consta de 8 electrones en el nivel mas externo, para todos los elementos excepto en el hidrogeno y helio, en donde el nivel completo consiste en solo 2 electrones. - Así los niveles electrónicos mas externos al combinarse tienden a ganar o perder electrones hasta que el numero total de electrones es igual a 8. Enlace iónico: Los electrones de valencia de un metal se transfieren a un no metal, así se origina un ion positivo y uno negativo, los cuales se unen debido a una atracción electromagnética. Enlaces covalentes: Al par compartido de electrones de la molécula se le llama enlace covalente. Durante la formación de un enlace covalente se puede imaginar a 2 atomos que se acercan el uno al otro entrelazando sus orbitales, de tal manera que no se puedan separar con facilidad. Enlaces múltiples: Son los enlaces formados cuando 2 atomos comparten 2 o más pares de electrones. - Enlace sencillo- se comparten un par de electrones, cada atomo aporta un electrón. - Enlace doble- se comparten 2 pares de electrones, cada atomo aporta un electrón. - Enlace triple- se comparten 3 pares de electrones, cada atomo aporta 3 electrones. Enlace covalente coordinado: También llamado dativo, los atomos comparten un par de electrones, pero estos han sido aportados por un solo atomo. Enlace covalente polar: Se da cuando los pares de electrones se comparten de manera desigual entre atomos de elementos distintos. Enlace covalente no polar: Se da cuando los pares de electrones se comparten de manera equitativa entre 2 atomos del mismo elemento, se da en las moléculas diatómicas. Electronegatividad: Es la capacidad de un atomo para atraer y retener electrones de enlace, existe una escala de electronegatividad: Valor Tipo de enlace -------------- -------------------- 0 -- 0.4 Covalente no polar 0.4 -- 1.8 Covalente polar Mayor de 1.8 Iónico Estructura de Lewis: Es la representación de un elemento o compuesto con sus electrones de valencia. El símbolo de cada elemento se utiliza para representar el núcleo y todos los electrones internos, los electrones de valencia son representados como puntos alrededor del símbolo [Fuerzas de atracción de los compuestos y puntos de fusión: ] - Puentes de hidrogeno (hidrógenos unidos a F\>O\>N) - Atracciones dipolo-dipolo (sustancias polares) - Fuerzas de dispersión (sustancias no polares) - Atracciones iónicas (compuestos iónicos) Orden según fuerza de atracción: atracciones iónicas\> puente de hidrogeno\> fuerzas dipolo-dipolo\> fuerza de dispersión. 1. Enlaces químicos. [¿Por qué se unen los atomos?] Porque al unirse entre si se llega a una situación de mínima energía, lo que equivale a decir máxima estabilidad. Son los electrones de valencia los responsables de esta unión. [Tipos de atracciones:] - *Intermoleculares-* son aquellas que se presentan entre moléculas individuales (fuerzas de Van de Waals, enlaces de hidrogeno). - *Intramoleculares-* se presentan entre los atomos de la misma molécula (iónico, covalente, metálico). [Carga formal: ] Cf= electrones de valencia- electrones asignados al atomo. Los electrones de enlace (se consideran solo la mitad para el atomo) Se debe elegir la molécula: - Con cargas más cercanas a cero. - En que las cargas negativas residan en los atomos más electronegativos. 4. Reacción y ecuación química. [Reacción:] proceso en el que uno o mas elementos o compuestos reaccionan para formar uno o más elementos diferentes. [Reacción química]: proceso mediante el cual tiene lugar un cambio químico. [Cambio químico:] cambio durante el cual la sustancia original se convierte en una nueva sustancia con composición diferente y nuevas propiedades físicas y químicas. [Algunas manifestaciones de reacciones:] - Liberación de gas, cambio de color, formación de precipitado, cambio de temperatura, cambio de pH, liberación de olor, producción de luz. Partes de una ecuación química: - Reactivos= son los materiales de partida. - Productos= sustancias que la reacción produce. - Coeficiente= número entero colocado antes de las formulas para balancear el numero de atomos o moles de atomos de cada elemento en ambos lados de la ecuación. - Flecha= indica el signo igual y hacia donde se dirige la reacción química. - += separa 2 o más formulas. - Catalizador= sustancia que altera la velocidad de la reacción sin ser consumido en la reacción y se escribe sobre las flechas. Ejem: 2 A + B → C + D Tipos de reacciones - Reacción de síntesis o combinación: la producción de un solo compuesto a partir de la reacción entre 2 o más sustancias (A+B → AB) - Reacción de análisis o descomposición: reacción en la que un solo compuesto se descompone en 2 o más sustancias (AB → A+B) - Reacción de sustitución o simple desplazamiento: reacción en el cual un elemento reemplaza a otro elemento en un compuesto, el elemento debe ser mas activo que el que esta en el compuesto (A+BC → AC+B) - Reacción de doble sustitución o metástasis: reacción donde 2 compuestos reaccionan para dar 2 nuevos compuestos (AB+CD → AD+CB) - Reacción de neutralización: es una reacción de doble desplazamiento. - Reacción de combustión: los compuestos que contienen hidrogeno y oxigeno arden en el aire. - Reacción endotérmica: el calor de los alrededores debe fluir hacia el sistema, para convertir los reactivos en productos, la energía de los productos debe ser mayor que la energía de los reactivos. - Reacción exotérmica: el calor fluye afuera del sistema, hacia los alrededores, la energía de los reactivos es mayor que la energía de los productos. - Reacción reversible: puede llevarse a cabo en uno u otro sentido, se pueden escribir con una doble flecha que apunta en ambas direcciones (reacción directa A→B, reacción inversa: A←B) Balanceo de ecuaciones Para cumplir con la ley de la conservación de la materia, debe haber exactamente el mismo numero de atomos a cada lado de la ecuación, cuando se tiene el mismo numero de atomos en cada lado, se dice que la ecuación esta balanceada. [Balanceo por tanteo:] se coloca el coeficiente delante de cualquiera de las formulas hasta que halla el mismo numero de cada atomo en ambos lados de la ecuación. 5. Estequiometria. Es la parte de la química que se encarga de estudiar la relación entre las cantidades de sustancias consumidas y producidas en las reacciones químicas. Peso formula (pf): la suma de las masas atómicas de atomos, iones y compuestos, expresado en unidades de masa atómica. Peso molecular (pm): es la suma de las masas atómicas de todos los elementos que componen una molécula, se expresa en unidades de masa atómica (uma). Mol: es la cantidad de sustancia que contiene el número de Avogadro de partículas unitarias, un mol de sustancia siempre contiene: 6.022 x 10 23 partículas. - Un mol de un elemento es el peso atómico del elemento expresado en gramos. - Un mol de una sustancia química pura es igual al peso formula o peso molecular de la sustancia en gramos. Milimoles (mmol): es la milésima parte de un mol, para convertir moles a milimoles se multiplica por 1000 el número de moles dados. Ley de las proporciones definidas: establece que un compuesto dado siempre contiene los mismos elementos en la misma proporción de la masa. Porcentaje de composición: se calcula %del elemento= g del elemento en el compuesto/ PM del compuesto x100. 6. Disoluciones Mezcla: porción de materia, formada por 2 o mas sustancias combinadas en proporciones variables, que no se combinan químicamente entre sí, es decir conservan sus identidades (homogénea, heterogénea). Suspensiones: mezcla de 2 o mas componentes, en las que las partículas son tan grandes y pesadas que se sedimentan y pueden quedar retenidas en los filtros y membranas semipermeables, por eso no se distribuye de manera homogénea, se separa la parte solida de la acuosa. Soluciones: son una mezcla homogénea de partículas, cuyo tamaño es atómico, iónico o molecular Partes que forman una solución: - Solvente: es el medio en el cual se mezclan o disuelven las otras sustancias, se encuentra en mayor cantidad. - Soluto: es la sustancia que se disuelve en el solvente, se encuentra en menor cantidad. Solubilidad: describe la cantidad de un soluto que puede disolverse en una cantidad dada de solvente Factores que afectan la solubilidad - Naturaleza de los componentes: los compuestos iónicos se disuelven en sustancias polares y no se disuelven en sustancias apolares. - Presión: las soluciones que contienen solamente líquidos y solidos no son afectados por los cambios de presión, solo las que contienen gas. - Temperatura: para soluciones de un gas en un líquido la solubilidad disminuye conforme aumenta la temperatura. - Área superficial: el tamaño de la particula afecta la velocidad de solubilidad. - Densidad: se define como la masa por unidad de volumen. 7. Ácidos, bases y electrolitos. *[Ácidos y bases]* [Acido]: agrio, vinagre, jugo de limón. [Base:] sustancias como antiácidos, líquidos limpia vidrios. Teoría de Arrhenius - El acido es una sustancia que produce iones de hidrogeno cuando se disuelve en agua. El ion hidrogeno es un protón que en solución acuosa se hidrata y se convierte en ion hidronio. - Una base son compuestos iónicos que se disocian en un ion metálico y en iones hidroxilo cuando se disuelve en agua. Teoría de Bronsted-Lowry - El acido es una sustancia que dona un proton a otra sustancia. - La base es una sustancia que acepta un proton. [Ionización:] proceso mediante el cual una sustancia al entrar en contacto con el agua se disocia en sus iones respectivos. [Electrolitos]: sustancia que la solución acuosa esta disociada en iones y conduce la electricidad (fuerte, débil). [No electrolito:] sustancia que, en estado líquido o solución, no conducen corrientes eléctricas. (alcohol, gasolina, azúcar). [Ionización del agua:] el agua es muy mala conductora de electricidad, debido a que es muy poco ionizada. - En soluciones acidas: \[h\] es mayor 1.0x10-7. - En soluciones alcalinas: \[H\] es menor 1.0x10-7 - En soluciones neutras: \[H\] es igual 1.10x10-7 [Ácidos fuertes:] se ionizan totalmente en agua, tienen ionización irreversible (ácido clorhídrico, bromhídrico, yodhídrico, sulfúrico, nítrico, perclórico). [Ácidos débiles]: no se ionizan completamente, ionización reversible (ácido fosfórico, carbónico). [Base fuerte:] se ionizan totalmente en agua (hidróxido de sodio, de potasio). [Base débil:] se ionizan parcialmente en agua (hidróxido de magnesio, amoniaco). [pH:] de una solución es la medida de la concentración de iones hidrogeno en una solución. (pH= - log \[H\]) [pOh:] medición de la concentración de iones hidroxilo en una solución. (pOh= - log \[OH\]) como calcular el pH en la calculadora de 2.5x10-5: - log 2. 5 exp -- 5 = 8. Cinética química. Área de la quimica que se ocupa de la rapidez o de las velocidades de las reacciones. [Velocidad de la reacción]: para que tenga lugar una reacción quimica, las moléculas de los reactivos deben de entrar en contacto unas con otras. [Teoría de las colisiones] "una reacción tiene lugar cuando las moléculas chocan con la orientación adecuada y con suficiente energía" Modelo de colisiones - Las moléculas deben de chocar para que reaccionen. - Entre mayor sea el numero de colisiones mayor será la velocidad de reacción. - Conforme aumenta la concentración de las moléculas del reactivo aumenta el número de colisiones. Para que se lleve a cabo una reacción se debe considerar: - Factor orientación: las moléculas deben orientarse de cierta forma durante las colisiones para que ocurra una reacción. - Energía de activación: cuando los reactivos colisionan la energía cinética e las moléculas puede utilizarse para estirar, doblar y al final romper los enlaces originando las reacciones químicas. La energía cinética se usa para cambiar la energía potencial de las moléculas. Factores que influyen en las velocidades de reacción: - Estado físico de los reactivos: colisión de los reactivos, las colisiones suelen darse con mas facilidad cuando el área de superficie es mayor entre los reactivos. - Concentración de los reactivos: al aumentar la concentración de uno o mas de los reactivos aumenta la velocidad de reacción. - Temperatura: a mayor temperatura mayor velocidad de reacción. - Presencia de catalizador: aumentan las velocidades de reacción sin ser consumidos. Equilibrio químico - Las reacciones no transcurren siempre en una misma dirección. - La reacción transcurre tanto en sentido directo como inverso. - Existen 2 velocidades de reacción tanto la directa como inversa. - Al principio la velocidad de la reacción directa es más rápida que la inversa. - Con el tiempo los reactivos de la velocidad directa se consumen y esta disminuye y la velocidad de la reacción inversa aumenta. Constantes de equilibrio - Las reacciones ocurren en direcciones opuestas a la misma velocidad, lo que significa que las concentraciones de reactivos y productos permanecen constantes. - Existen 2 clases de equilibrio, homogéneo (las reacciones han involucrado solo gases) y heterogéneo (cuando los reactivos o productos están en 2 o más estados físicos, en estado liquido y solido las reacciones son constantes). [Principio de Le Chatelier] "cuando un sistema en equilibrio se perturba, el sistema se desplazará en la dirección que produzca dicha perturbación" [Efecto de un catalizador en el equilibrio:] el uso de un catalizador acelera las reacciones directa e inversa, pero no tiene efecto sobre las concentraciones de los reactivos y productos en la mezcla en equilibrio. [Efecto cambio de volumen sobre el equilibrio:] si se reduce el volumen aumenta la concentración de gases y si se disminuye esta disminuirá. Efecto de cambio en la temperatura sobre el equilibrio: [Reacción endotérmica]- el calor se escribe al lado de los reactivos, si aumenta la reacción se desplaza a los productos y si disminuye a los reactivos. [Reacción endotérmica]- el calor se escribe al lado de los productos, si aumenta la reacción se desplaza a los reactivos para eliminar el calor y si disminuye a los productos. 9. Quimica orgánica. Es la parte de la quimica donde se estudian los compuestos químicos del carbono [Clasificación de los hidrocarburos:]  Características del carbono: - Tiene la capacidad de enlazarse sucesivamente a otros atomos de carbono, formando cadenas lineales, ramificadas y anillos. - Puede adquirir 4 electrones adicionales para llenar su capa externa, mediante compartición de electrones, se une mediante un enlace covalente, formando 4 enlaces covalentes, es decir es tetravalente. - El carbono puede formar enlaces de igual fuerza con diversos elementos (hidrogeno, oxigeno, nitrógeno, azufre, fosforo y alógenos). - Tiene una masa atómica de 12 y un numero atómico de 6. Formas estructurales de representar los compuestos: - Formula global o molecular: proporciona el numero real de atomos en un compuesto. - Formula estructural: indica la distribución de los atomos que constituyen una molécula, muestra el modo de unión de sus atomos, establece las uniones. - Formula estructural condensada: los enlaces no siempre se muestran y los atomos del mismo tipo unidos a otro se dibujan agrupados conjuntamente. [Hidrocarburos cíclicos]    [Estructuras] Estructura de armazón  **(Investigar nomenclatura).** 10. Alcanos. Propiedades físicas de los alcanos - Solubilidad, son insolubles en agua. - Densidad, menos densos que el agua. - Puntos de fusión y de ebullición, aumentan si aumenta el PM y la simetría. Grupos funcionales para estudiar: - Son grupos de atomos enlazados de forma específica, que les proveen características físicas y químicas particulares a los compuestos. - Esto permite clasificar a los compuestos según familias, nomenclatura y predecir sus reacciones químicas. [Grupos funcionales] 11. Alquenos y alquinos. Alquenos - Los alquenos y alquinos tienen enlaces múltiples. - Tienen al menos un doble enlace. - Formula general: CnH2n - La sustancia responsable de la maduración del fruto es el eteno (etileno) miembro mas pequeño de la familia. - El doble enlace es muy común a nivel molecular de la vida en particular en lípidos. Alquinos - Son hidrocarburos que contienen enlaces triples de carbono-carbono. - La fórmula general: C ~n~ H ~2n-2~ - El acetileno o etino es el alquino mas simple, que se usa para la soldadura. [Sistema IUPAC] +-----------------------------------+-----------------------------------+ |   | **ESTRUCTURA** | | | | | **NOMBRE** | | +===================================+===================================+ | Eteno | CH~2~=CH~2~ | +-----------------------------------+-----------------------------------+ | Propeno | CH~2~=CHCH~3~ | +-----------------------------------+-----------------------------------+ | 1-buteno | CH~2~=CHCH~2~CH~3~ | +-----------------------------------+-----------------------------------+ | 1-penteno | CH~2~=CHCH~2~CH~2~CH~3~ | +-----------------------------------+-----------------------------------+ | 1-hexeno | CH~2~=CHCH~2~CH~2~CH~2~CH~3~ | +-----------------------------------+-----------------------------------+ | 1-hepteno | CH~2~=CHCH~2~CH~2~CH~2~CH~2~CH~3~ | +-----------------------------------+-----------------------------------+ | 1-octeno | CH~2~=CHCH~2~CH~2~CH~2~CH~2~CH~2~ | | | CH~3~ | +-----------------------------------+-----------------------------------+ | 1-noneno | CH~2~=CHCH~2~CH~2~CH~2~CH~2~CH~2~ | | | CH~2~CH~3~ | +-----------------------------------+-----------------------------------+ | 1-deceno | CH~2~=CHCH~2~CH~2~CH~2~CH~2~CH~2~ | | | CH~2~CH~2~CH~3~ | +-----------------------------------+-----------------------------------+ **(buscar reglas de nomenclatura)** Alquenos simétricos y asimétricos [Simétricos:] cuando hay sustituyentes iguales en los carbonos del doble enlace -                        CH~3~CH**=**CHCH~3~ ~                                 ~(CH~3~)~2~C**=**C (CH~3~)~2~ [Asimétricos:] es aquel en donde los dos carbonos que forman el doble enlace contienen número desiguales de hidrógenos.                          CH~2~**=**CHCH~3\  ~                           (CH~3~)~2~C**=**CHCH~3 ~ [Reactivos simétricos y asimétricos] +-------------+-------------+-------------+-------------+-------------+ |   |   | ASIMETRICOS | | | | | | | | | | SIMETRICOS | | | | | +=============+=============+=============+=============+=============+ | H~2~ | H - H | | H~2~O | H - OH | +-------------+-------------+-------------+-------------+-------------+ | Cl~2~ | Cl -Cl | | HCl | H - Cl | +-------------+-------------+-------------+-------------+-------------+ | Br~2~ | Br-Br | | H~2~SO~4~ | HO- HSO~3~ | +-------------+-------------+-------------+-------------+-------------+ | I~2~ | I -I | | | | +-------------+-------------+-------------+-------------+-------------+     Propiedades químicas Los alquenos experimentan reacciones de adición, son aquellas en las que se adiciona un atomo o grupo de atomos a carbonos adyacentes al doble enlace. [Hidrogenación:] cuando se hidrogena un alqueno se forma el alcano correspondiente, es necesario usar como catalizador Pt, Ni o Pd. [Halogenación:] es la adición de cloro, bromo, yodo y flúor se adicionan a un doble enlace. [Regla de Markovnikov:] cuando un reactivo asimétrico se adiciona a un alqueno asimétrico, la porción positiva se adiciona al carbono con mas hidrógenos. [Hidratación:] se añade H2O, cuando se hidrata un alqueno se forma un alcohol, no se presenta a menos que se agregue acido. El catalizador es el ácido sulfúrico. [Hidrohalogenación:] es la adición de un halogenuro, los cuales pueden ser a base de Cl, Br y L. los reactivos son HCl, HBr, HI. Isómeros geométricos Se llaman así, porque los atomos o grupos exhiben diferencias de orientación en torno a un doble enlace. 12. Hidrocarburos aromáticos y derivados halógenos. El termino aromático se usa para referirse al benceno y a compuestos similares a él, en cuanto a estructuras y comportamientos químicos. Benceno: es el miembro mas simple de la familia aromática, exhibe la característica estructural común a esta clase de compuesto. - No reacciona al KMnO~4~ - No existen isómeros en este compuesto. - Su formula estructural es C~6~ H~6~ - Sufre reacciones de sustitución. - No sufre reacciones de adición. Estructura de Kekule: según su teoría la molécula de benceno consistía en - En una estructura plana, cíclica y hexagonal de 6 atomos de carbono, con enlaces dobles y simples alternados. - Cada atomo de carbono estaría unido a un solo atomo de hidrogeno. Sistema UIQPA: se da el nombre del sustituyente y se agrega la palabra benceno, sin identificar la posición. Anillos fusionados más comunes - [Naftaleno:] solido blanco, insecticida y repelente de polillas. - [Antraceno:] solido incoloro y cristalino, síntesis de colorantes. - [Fenantreno:] solido cristalino muy soluble en éter, provee en marco aromático.  [Bencenos disustituidos:] se utilizan los prefijos orto (o-) meta (m-) y para. [Nomenclatura bencenos polisustituidos] - En los compuestos aromáticos la cadena más grande es el benceno y los grupos funcionales unidos a este son sustituyentes. - Se elige donde colocar el número uno en el grupo funcional según la mayor prioridad. - Y se decide después de colocar el número 1, hacia donde continua la numeración de los demás sustituyentes. - Estas reglas regularmente se usan para bencenos con 3 o más sustituyes.  [Propiedades físicas] - Los compuestos aromáticos que contienen un solo anillo son líquidos. - Insolubles en agua, solubles en compuestos orgánicos apolares. - Incoloros. 13. Aminas Son compuestos nitrogenados que se pueden describir como derivados del amoniaco. [Clasificación:] se dividen en clases según el numero radicales unidos al nitrógeno.  [Aminas aromáticas:] las aminas aromáticas usan el nombre de anilina [Aminas primarias:] se nombran sustituyendo la terminación "o" del alcano por el sufijo "amina". Común UIQPA ----------------- ------------------------ Metilamina Etanamina Sec- butiramina 2- butanamina Ter- butilamina 2-metil-2- propanamina Isobutilamina 2- metilpropanamina [Propiedades físicas] - Los miembros inferiores de la serie son gases incoloros, solubles en agua y poseen olores penetrantes, algunas veces parecidos al amoniaco, algunas con olor a pescado (terciarias). - Las aminas primarias de 3-11 carbonos son liquidas, los homólogos superiores son sólidas. - De las secundarias la única gaseosa es la dimetilamina. - De las terciarias la única gaseosa es la trimetilamina - Las aminas constituyen la clase más importante de bases orgánicas. - Las aminas de bajo PM son solubles en agua porque pueden formar puentes de hidrogeno. [Importancia de las aminas:] las aminas con actividad fisiológica que se presentan en forma natural se llaman alcaloides (codeína, heroína, morfina, quinina, meperidina). [Aminas con actividad fisiológica:] epinefrina, norepinefrina. 14. Alcoholes, fenoles, tioles, éteres. [Alcoholes:] los alcoholes pueden considerarse los derivados orgánicos del agua, donde uno de los hidrógenos es sustituido por un grupo orgánico H-O-H pasa a ser R-OH. R es una cadena carbonada que presenta uno o más radicales -OH. Clasificación de alcoholes: primarios El grupo carboxilo esta unido a un atomo de carbono primario. ------------- ----------------------------------------------------------------- Secundarios El grupo hidroxilo esta unido a un atomo de carbono secundario. Terciarios El grupo hidroxilo esta unido a un atomo de carbono terciario. Sistema IUPAQ reglas - La cadena continua de carbonos más larga que contiene el grupo OH se toma como el compuesto básico. - La cadena se numera a partir del extremo al que se encuentra más próximo el grupo hidroxilo, es decir asignarle el menor numero al carbono que tiene OH. - Al nombre del alcano se cambia por la terminación "ol". - Si aparece mas de un grupo hidroxilo en la misma molécula, se emplean los sufijos diol, triol. - En estos casos se sigue conservando el nombre del alcano básico. - El grupo OH tiene prioridad al numerar con respecto a los dobles y triples enlaces. Alcoholes importantes - [Alcohol metílico:] también llamado alcohol de madera, metanol, se absorbe por la piel y es toxico, la ingestión de 15ml causa ceguera, de 30ml la muerte. - [Alcohol etílico:] también llamado etanol, es el miembro mas importante y más conocido, el máximo uso de etanol es en bebidas "alcohólicas". - [Alcohol isopropílico]: es toxico cuando se ingiere, pero no se absorbe por la piel, su uso principal es como alcohol para fricción. [Glicoles:] son cadenas de carbonos con 2 o mas grupos hidroxilo +-----------------+-----------------+-----------------+-----------------+ |   | Etilenglicol | Propilenglicol | Glicerol | | | | | | | Común | | | | +=================+=================+=================+=================+ | UIQPA | 1,2-Etanodiol | 1,3-propanodiol | 1,2,3-propanotr | | | | | iol | +-----------------+-----------------+-----------------+-----------------+ | Estructura | CH~2~ -CH~2~ | CH~2~CH~2~CH~2~ | CH~2~-CH-CH~2~ | | | | | | | | ~ ~  OH    OH |    OH       OH |    OH  OH OH | +-----------------+-----------------+-----------------+-----------------+ Propiedades fisicas: - Los homólogos de 1-4 atomos de carbono son solubles en agua, al aumentar la cadena de carbonos, disminuye la solubilidad. - De 5 atomos de carbono en adelante son insolubles en agua. - Los alcoholes son polares, pero son solubles en casi todos los disolventes no polares comunes. - Los puntos de ebullición son altos por la capacidad de formar puentes de hidrogeno. - Los alcoholes de 1 a 10 atomos de carbono son líquidos, incoloros. - De 11 atomos en adelante son sólidos, blancos, cristalinos. Propiedades químicas - Oxidación con KMnO~4~ en frio: cuando una molécula de alcohol se oxida, sufre la perdida de hidrogeno. - Oxidantes de alcoholes primarios y secundarios: KMnO o K~2~ Cr~2~ O~7.~ - Deshidratación a 180 grados: los alcoholes se pueden deshidratar con acido y calor para formar alquenos, por la perdida del OH y la perdida de un H del carbono adyacente. Para predecir el producto inicial de la deshidratación se sigue la regla de saytzelf. Regla de saytzelf: en la deshidratación, el alqueno mas sustituido es el producto principal. El doble enlace se formará entre el carbono con el grupo OH y el carbono vecino que tenga menos hidrógenos. Fenoles: son compuestos cuyas moléculas tiene un grupo hidroxilo unido directamente a un carbono en un anillo aromático. Formula general: Ar-OH. Los fenoles se nombran derivados del compuesto original fenol. Propiedades físicas - Ligeramente solubles en agua. - En forma pura es solido - Germinicida poderoso - Es inflamable, corrosivo y sus gases son explosivos. Tioles: compuestos azufrados análogos de los alcoholes ya que en lugar de oxigeno tienen azufre. Formula general: R-SH. El grupo SH se conoce como mercaptano o sulfhídrico. Éteres: contienen el enlace C-O-C Formula general: +-----------------------------------+-----------------------------------+ |   | **Éter simétrico** | | | | | **R-O-R** | | +===================================+===================================+ | **R- O --R'** | **Éter asimétrico** | +-----------------------------------+-----------------------------------+ | **Ar-O-Ar** | **Éter Aromático** | +-----------------------------------+-----------------------------------+ | **Ar-O-R** | **Éter aromático-alifático** | | | | | | **(mixto)** | +-----------------------------------+-----------------------------------+ [Nomenclatura] - Se debe encontrar la cadena continua mas larga de atomos de carbono. - Los sustituyentes unidos a esta cadena se pueden visualizar como grupos alquilo que contienen oxígeno. - Por esta razón se les describe como grupos alcoxi. 15. Compuestos con función carbonilo (aldehídos y cetonas) [Grupo carbonilo:] consta de un doble enlace carbono-oxigeno. [Aldehídos]: El carbono carbonilo del aldehído es un carbono terminal y siempre se encuentra enlazado a un hidrogeno. Clasificación de los aldehídos - [Alifáticos]: R-CHO - [Aromáticos]: Ar-CHO [Cetonas]: el carbono carbonilo de las cetonas nunca es un carbono terminal, ya que debe estar enlazado otros 2 atomos de carbono. Clasificación de cetonas - [Alifáticas]: R-CO-R - [Aromáticas]: Ar-CO-Ar - [Mixtas]: R-CO-Ar Nomenclatura de cetonas: las cetonas pueden denominarse mediante el uso de nombres del grupo alquilo o arilo de los sustituyentes que están unidos al grupo carbonilo, seguidos por la palabra cetona, la cetona mas sencilla se llama acetona. Propiedades físicas de los aldehídos - La mayoría de los aldehídos son líquidos a temp ambiente, excepto acetaldehído que es un gas. - Los aldehídos de menos de 5 carbonos son solubles en agua. - Debido a que no tienen un grupo hidroxilo no forman puentes de hidrogeno y sus puntos de ebullición son menores que los alcoholes. Propiedades físicas de las cetonas - Las cetonas de 1 a 5 atomos son solubles en agua, liquidas. - Las superiores (alto peso molecular) pueden ser liquidas o solidas incoloras e insolubles en agua. - Son menos densas que el agua. 16. Ácidos carboxílicos, esteres y amidas. El nombre acido carboxílico describe al grupo funcional de 2 maneras: - La palabra carboxilo es una contracción de las palabras carbonilo e hidroxilo. - Se agrega el termino acido debido a las propiedades acidas de esta familia de compuestos.  [Clasificación ] - Tipo de radical: alfatico, aromático. - \# de grupos carboxílicos: monocarboxilicos (1 solo grupo carboxílico) dicarboxílicos (2 grupos), tricarboxilicos (3 grupos). [Nomenclatura] \# de carbonos Nombre común ---------------- -------------- 1 Formico 2 Acético 3 Propiónico 4 Butírico 5 Valerico 6 Caproico 7 Enantico 8 Caprilico 9 Pelargonico 10 Caprico Reglas: - Se toma como hidrocarburo básico el que corresponda a la cadena continua mas larga que contenga el grupo carboxilo. - El nombre comienza con la palabra acido seguida por el del alcano básico al cual se le añade el sufijo "ico". Propiedades físicas - Los primeros 9 miembros de la serie son incoloros y olor desagradable. - Los ácidos con mas de 10 atomos de carbono son sólidos cerosos. - Los homólogos inferiores son solubles en agua. - Todos los ácidos son solubles en alcohol, benceno, CCl y éter. +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | Cetonas | Aldehídos | Ácidos carboxílicos | +=======================+=======================+=======================+ | |  | | +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | El carbono carbonilo | El carbono carbonilo | El carbono carbonilo | | de las **CETONAS** | del **ALDEHIDO** es | del **ÁCIDO** es un | | nunca es un carbono | un **carbono | carbono terminal y | | terminal, ya que debe | terminal** y siempre | siempre se encuentra | | estar enlazado a | se encuentra enlazado | enlazado a un | | otros **2 átomos de | a un **hidrógeno.** | hidroxilo (OH). | | carbono.** | | | +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | **Nomenclatura:** Se | **Nomenclatura**: Se | **Nomenclatura**: Se | | busca la cadena | busca la cadena | busca la cadena | | carbonada más grande | carbonada más grande | carbonada más grande | | que contenga al grupo | que contenga al grupo | que contenga al grupo | | funcional cetona, | funcional aldehído, | funcional ácido | | revisar su prioridad. | revisar su | carboxílico, revisar | | Se agrega terminación | prioridad.  | su prioridad.  | | **-ona-** | | | | | Se agrega terminación | Se agrega el prefijo | | Si no es principal se | **-al-** | **-Ácido-** | | utiliza el termino | | | | **-oxo-** indicando | Si no es principal se | Se agrega terminación | | posición. | utiliza el termino | **-ico-** | | | **-formil-** | | | | indicando posición. | | +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ |  | | ) | +-----------------------+-----------------------+-----------------------+