FORMAS DE REPRESENTAR MOLÉCULAS ORGÁNICAS.

En la química del carbono, es fácil encontrar diversos compuestos diferentes con la misma fórmula molecular. Para diferenciarlos, debemos saber la ordenación espacial, como veríamos el compuesto de forma tridimensional para ver en que se diferencian... Por eso, para que no existan dificultades a la hora de referirnos a uno o tal compuesto, existen diferentes diferentes formas de representación, algunas con más complejidad que otras. Veamos los tipos de representación.

1º FÓRMULA EMPÍRICA: Es la forma más sencilla de representar un compuesto. En algunos casos coincide con la fórmula molecular. Por tanto, da menos información que esta última. NO SE INDICA EL NÚMERO DE ÁTOMOS.

2º FÓRMULA MOLECULAR: Es una forma de representación del compuesto que nos ofrece más información que la fórmula empírica. En esta, SÍ SE INDICA EL NÚMERO DE ÁTOMOS de cada elemento.


* Otros tipos de representación.

REPRESENTACIÓN GEOMÉTRICA.
Es el intento de representar en un plano (en la hoja de la libreta o la pantalla del ordenador) una molécula de forma tridimensional.

AMONIACO

La línea de puntos indica  que el enlace se proyecta hacia detrás del papel, la linea más gruesa indica que el enlace se proyecta hacia el lector y, por último, la linea de grosor normal, indica que se encuentra en el mismo plano del papel.

FÓRMULAS DESARROLLADAS.
Son una proyección  de los átomos sobre el papel.

FÓRMULAS SEMIDESARROLLADAS.
Son las más utilizadas, únicamente muestran los enlaces C-C.

RIQUEZA.

Galena

Alguna de las sustancias con las que experimentamos, es fácil que no sean sustancias puras, sino que contienen impurezas. Por eso, para trabajar, necesitamos de un dato indispensable que nos indicará la cantidad de impurezas y de sustancia original que contiene, estamos hablando de la riqueza.

Así, por ejemplo,  si nos dicen que tenemos una muestra de Galena, la riqueza de sulfuro de plomo (II) será del 70%, hemos de considerar que de cada 100 gr del mineral, 70 gr serán de sulfuro de plomo (II) puro. Si por ejemplo tenemos 200 gr, sacaríamos la cantidad con una simple regla de 3:

RENDIMIENTO DE UNA REACCIÓN.

En general, cuando se lleva a cabo una reacción química, el producto final es menor al que se ha calculado de forma teórica. Por tanto se llama rendimiento, a la relación (a la división) entre la masa obtenida y la masa calculada y, el resultado multiplicado por 100.

Veamos un ejemplo sencillo:

¿Cuántos gramos de cobre se necesitan para obtener 100 gramos de sulfato de cobre si el rendimiento de la reacción es del 65 %?

Cu + 2 H2SO4 ----------------- CuSO4 + SO2 + 2 H2O

Por cada 63,5 g de cobre se obtienen 159,5 g de sulfato de cobre. Si se tiene en cuenta el rendimiento:

Cantidad obtenida =  159,5 g x 0,65 = 103.7 g  (a partir de 63,5 g de cobre) *

*Aquí aplicamos el rendimiento y por tanto, si 159,5 era el valor ideal o teórico y nos da el rendimiento (0,65), podemos sacar el rendimiento real.

Antes de ver otros ejercicio es ideal que echéis un vistazo al Reactivo limitante.

ISOMEROS ESTRUCTURAL Y ESPACIAL.

Isoméricos quiere decir literalmente "la misma composición química"... pero esto, ¿en qué se traduce en química? Pues bien, dos son compuestos isoméricos cuando, teniendo propiedades físicas y químicas diferentes, tienen la misma fórmula molecular.

Y ¿cómo puede ser que, teniendo estructura química similar, tenga diferentes propiedades?...  Sencillamente porque su estructura espacial es diferente. O dicho de otra manera, sus átomos se distribuyen de manera diferente. Veamos un ejemplo

Como vemos, el butano y el 2 metil propano o isobutano, tienen la misma fórmula, el mismo número de átomos de carbono y de hidrógeno. No obstante, su configuración es diferente, por tanto, sus propiedades también cambiarán.

Los compuestos isoméricos podemos clasificarlos en: Estructurales, donde encontramos isomeros de cadena, de posición, de función; Espaciales o estereoisómeros, donde encontramos isomeros geométricos y ópticos.

Isomeria plana o estructural. Se distinguen los isómeros planos mediante la fórmula estructural.

De cadena: con mismo grupo funcional  pero cadena diferente.

De posición: con mismo grupo funcional y con cadena similar pero en diferente posición.

De función: estos presentan diferente grupo funcional.

Espaciales o estereoisómeros: Son compuestos con igual fórmula molecular y estructura pero cuyos átomos se difieren en su orientación.

Geométricos: Cuando existe un doble enlace. El doble enlace no permite el giro de la molécula.

Ópticos: con algún átomo de carbono asimétrico o quiral. Esto quiere decir que no se puede superponer con su imagen especular

CÁLCULO DE TRANSACCIÓN DE NIVELES ENERGÉTICOS.

Como ya vimos en el modelo atómico de Bohr y como luego mejoró Plank, los electrones giran alrededor de un núcleo. La distancia o el radio de giro corresponde a una energía específica y, por ejemplo, las órbitas más cercanas al núcleo necesitas menos energía para girar que aquellos electrones que giran en órbitas más alejadas del núcleo. De esto podemos sugerir que si un electrón se encuentra en capas exteriores, al pasar a un nivel más cercano donde no necesita tanta energía, la desprende y se deshace de ella. Pero también sucede al contrario, un electrón para pasar a capas superiores necesitará energía, por tanto la absorberá.... en la imagen de abajo se entiende claramente:

Pues bien. Entonces, para saber la energía que necesita o que desprende un electrón para bajar o subir de nivel, simplemente necesitaríamos saber la energía del nivel de origen y de destino y calcular la diferencia con una simple resta: Enx-Eny

El problema es saber cuánta energía hay en cada nivel. Pues bien, según la frecuencia, las veces que gira el electrón, multiplicando por una constante, nos es fácil averiguar la energía necesaria para la transición de nivel, aunque este dato pueden dárnoslo en el enunciado. Como se ve en la imagen superior derecha, vemos que la frecuencia, las vibraciones son más numerosas en los niveles alejados que en el primer y segundo nivel. A mayor energía, mayor vibración y mayor frecuencia. Por tanto la frecuencia aumentará a medida que nos alejemos del núcleo.

Veamos:

La fórmula de la energía en cada nivel es: E = Hf

E= energía en J

H (la constante de Planck): 6.63 x 10^-34 Js

f= frecuencia  s^-1

RECUERDA:

Puede que en nuestros ejercicios no solo nos pidan la energía, también pueden preguntarnos la frecuencia o la longitud de onda: Veamos qué es.

La longitud de onda es pues λ = c / f. 

 donde "λ" es la longitud de onda, "c" es la velocidad de la luz (300.000 km/s), y "f" es la frecuencia que probablemente hayamos calculado anteriormente o nos la darán en el enunciado.

Muchas veces nos piden los resultados en eV . Ten en cuenta que 1 eV = 1.602176487⋅10-19 J . Por tanto si el resultado lo tenemos en Julios, tendremos que dividir por 1.602176487⋅10-19.

AMINAS Y AMIDAS.

Se llama compuesto nitrogenado a aquel compuesto que contiene Nitrógeno en su composición molecular... podemos encontrar las Aminas o las Amidas.

Las aminas podemos considerarlas derivados del amoníaco (NH3). Al tener 3 de hidrógeno, pueden tener 3 radicales, y dependiendo del número de hidrógenos sustituidos, tendremos amina primaria, secundaria y terciaria.

Recordemos que las propiedades físicas de las aminas son:
Aumentan la masa molecular.
Solubles en agua.
Olor fuerte en general.
Se utiliza generalmente para colorantes y detergentes
*Una excepción a estas propiedades es la anilina.

Se nombran anteponiendo a la terminación -amina los radicales en orden alfabético:

Ej: metilamina, etilmetilamina, etc...


Las amidas son derivados de los ácidos carboxílicos sustituyendo el grupo hidróxilo (-OH) por un NH2 amina. Me explico, el ácido carboxílico es COOH, entonces cogemos OH y se sustituye por un NH2 (NH2, NHR´,NR´R) como se observa en la imagen inferior.

Recordemos que las propiedades físicas son:

Sólidos y cristalinos a temperatura ambiente, excepto la metanamida.

Puntos de funsión más altos que los ácidos de los que deriva.

Se nombran colocando la terminación -amida al nombre del ácido del cual deriva.

Ej: etanoamida, propanoamida, etc...

HIDROCARBUROS CÍCLICOS Y ACÍCLICOS.

Los hidrocarburos se clasifican en dos grupos:

Por una parte los acíclicos. Los que no forman un ciclo, los que no presentan una cadena cerrada. Tienen una cadena abierta ya sea esta en forma lineal o en forma arborescente (se diversifica en varias ramas)

Por otra parte los cíclicos. Son aquellos hidrocarburos que forman una cadena cerrada.  Complementan el ciclo. Estos pueden ser saturados o insaturados*.

Dentro de los cíclicos encontramos los alicíclicos (con sus cicloalcanos y sus cicloalquenos) y también los aromáticos (ya sean monocíclicos o policíclicos)

Las propiedades físicas de los hidrocarburos cíclicos son muy parecidas a las de los hidrocarburos  de cadena abierta correspondiente, pro la diferencia se encuentra en que el punto de ebullición y la densidad son más elevadas.

*Recordemos que los compuestos saturados son aquellos  que únicamente tienen enlaces simples y en cambio, los insaturados son aquellos que presentan algún enlace doble o triple.

PROPIEDADES DE LOS HIDROCARBUROS. INDUSTRIA Y MEDIO AMBIENTE.

En general, a mayor número de átomos de carbono, mayor es la intensidad de las fuerzas intermoleculares, y por tanto mayor es el punto de ebullición y también el punto de fusión. Por eso, a temperatura ambiente podemos encontrar que las sustancias compuestas por grandes cadenas carbonatadas se encuentran en estado sólido o semi-sólido ya que los átomos se atraen con tanta fuerza que no "pueden moverse". Por tanto, a mayor número de carbonos, también encontraremos sustancias más compactas y más densas.

Veamos los Alcanos por ejemplo:

Vista la norma general, vayamos a profundizar un poquito más y ver los usos de los hidrocarburos en el mundo actual.

Introduccion a Propiedades de Hidrocarburos from Ronald Guichay

FORMULACIÓN ORGÁNICA.

1º (orden recomendado)- ALIFÁTICOS (alcanos, alquenos y alquinos)

Si tienes más duda, repasa las bases AQUÍ

2º (orden recomendado) - AROMÁTICOS

3º (orden recomendado) - ejercicios.

Ejercicios y problemas resueltos de formulación orgánica.

Más vídeos en http://www.youtube.com/user/ProfesIngeniero?feature=watch

PREFIJOS Y SUFIJOS más utilizados en la nomenclatura .

Como ya dijimos, dependiendo del enlace, serás: Alcanos (terminación en ano) Alquenos (terminación en eno) y Alquinos (terminados en ino).

Esto es para la rama principal, las ramificaciones terminan en -il, y recordemos que hay que nombrarlas en orden alfabético. Aprende a formular de forma sencilla. Verás que no es tan complicado.

HIDROCARBUROS ALIFÁTICOS: ALCANOS, ALQUENOS Y ALQUINOS.

Se llaman hidrocarburos alifáticos a los compuestos por Hidrógeno y Carbono (como cualquier hidrocarburo) pero que se caracterizan porque los átomos de Carbono forman cadenas abiertas. Los hidrocarburos alifáticos se clasifican en Alcanos, Alquenos o Alquinos. Veamos cada uno.

Alcanos. Aquellos compuestos unidos por enlaces sencillos. Todos los alcanos responden a la fórmula CnH2n+2. La característica prinicipal es que no tiene grupo carbonilo. Si el esqueleto de carbono de la fórmula se une entre sí tomando la forma de anillo, se llaman Cicloalcanos.
Son saturados.
En la nomenclatura se añade a la parte general la terminación -a.

Alquenos. Compuestos de hidrocarburos que al menos tienen un enlace doble entre carbonos. Su fórmula general es CnH2n. Los alquenos son insaturados. Y la nomenclatura es similar a la de los alcanos pero sustituyendo la -a por la -e.
Son insaturados.

Alquinos. Compuestos de hidrocarburos que al menos tienen un enlace triple entre carbonos. Su fórmula general es CnH2n-2 y también se les conoce como hidrocarburos acetilénicos. Y la nomenclatura es similar a la de los alcanos pero sustituyendo la -a por la -i.
Son insaturados.

Por último, destacar la diferencia entre compuestos alifáticos y aromáticos. Aunque  los alifáticos puedan formar cadenas o anillos, no estarán constituidos por anillos bencénicos o similares. En este caso se llamarán compuestos aromáticos.

Dos anillos bencénicos que pueden unirse: compuesto aromático.

REACCIONES EXOTÉRMICAS Y ENDOTÉRMICAS.

Una de las maneras de clasificar las reacciones químicas, es según si estas desprenden o no calor.

Las reacciones EXOTÉRMICAS  son aquellas que desprenden energía y por tanto calor. Estas se suelen dar en las reacciones de oxidación, que si son muy intensas producen fuego.

Las reacciones ENDOTÉRMICAS son aquellas que necesitan energía (calor) para poder producirse. Las reacciones endotérmicas más comunes son aquellas que transforman la materia de líquido a gas o de sólido a líquido.

Ver ENTALPÍA Y EJERCICIOS DE CÁLCULOS DE ENTALPIA 1 Y ENTALPIA 2

Principales grupos funcionales.

Funciones oxigenadas:

• Alcoholes, Fenoles y Eteres
• Aldehídos y Cetonas
• Ácidos carboxílicos
• Anhídridos de acilo
• Esteres

Funciones halogenadas

• Haluros de alquilo, de arilo o de vinilo
• Haluros de acilo

Funciones nitrogenadas y azufradas

• Aminas
• Amidas Tioles

Grupo funcional y series homólogas.

En química orgánica existen muchas combinaciones de compuestos orgánicos, más de 2.000.000. Para simplificar su estudio, se ha clasificado en diferentes grupos funcionales y series homólogas.

Un grupo funcional es aquel que tiene compuestos con propiedades químicas comunes. Por ejemplo: el vinagre y el limón son dos compuestos orgánicos y su sabor ácido se debe al grupo carboxilo -COOH presentes en los dos compuestos. Las características de los grupos funcionales son la conectividad y composición elemental específica que confiere reactividad química específica a la molécula que los contiene. Estas estructuras reemplazan a los átomos de hidrógeno perdidos por las cadenas hidrocarbonadas saturadas. Los grupos alifáticos, o de cadena abierta, representada en la fórmula general por R y como Ar (radicales arílicos) para los compuestos aromáticos.

Si a un grupo funcional le añadimos una cadena hidrocarbonada encontramos las series homólogas.
Un grupo funcional es un paquete de compuestos que comparte el mismo grupo funcional.

Molaridad y fracción molar.

¿Qué es cada cosa?

Molaridad (M). Es la relación (o división) que hay entre la cantidad de soluto (una sustancia que se va a disolver)  y la cantidad de disolvente.

Fracción molar (Xi). Es la relación (o división) entre el número de moles de soluto y el número de moles de la disolución.

Te gustaría ver algunos ejercicios resueltos como ejemplos: ENLACE.

Ejercicios resuelto cálculo de entalpía 2º bachillerato

Ental Pia

Estructura electrónica y ordenación periódica.

La tabla periódica de los elementos. Si se consideran los elementos químicos, se encuentra que hay grupos o familias que comparten propiedades parecidas. Y fue Mendeleiev quien empezó a construir la tabla agrupando en orden creciente y dejando los huecos apropiados para que siguieran cierto orden con características similares.

• Las columnas de la tabla reciben el nombre de grupos, y esos grupos están formados por elementos que tienen un comportamiento semejante.
• Las filas de la tabla se llamas periodos.

El grupo determina cuál es la situación del último electrón en la configuración electrónica del elemento.

GRUPOS:

Numerados de izquierda a derecha, los grupos de la tabla periódica son:

Grupo 1 (I A): los metales alcalinos 

Grupo 2 (II A): los metales alcalinotérreos 

Grupo 3 (III A): Familia del Escandio 

Grupo 4 (IV A): Familia del Titanio 

Grupo 5 (V A): Familia del Vanadio 

Grupo 6 (VI A): Familia del Cromo 

Grupo 7 (VII A): Familia del Manganeso 

Grupo 8 (VIII): Familia del Hierro 

Grupo 9 (VIII): Familia del Cobalto 

Grupo 10 (VIII): Familia del Níquel 

Grupo 11 (I B): Familia del Cobre 

Grupo 12 (II B): Familia del Zinc 

Grupo 13 (III B): los térreos 

Grupo 14 (IV B): los carbonoideos 

Grupo 15 (V B): los nitrogenoideos 

Grupo 16 (VI B): los calcógenos o anfígenos 

Grupo 17 (VII B): los halógenos 

Grupo 18 (0): los gases nobles

Todos los elementos que pertenecen a un grupo tienen la misma valencia atómica, y por ello, tienen características o propiedades similares entre sí.

PERIODOS:

Los elementos que componen una misma fila tienen propiedades diferentes pero masas similares: todos los elementos de un período tienen el mismo número de orbitales. La tabla periódica consta de 7 períodos:
Período 1
Período 2
Período 3
Período 4
Período 5
Período 6
Período 7

La tabla también esta dividida en cuatro grupos, s, p, d, f, que están ubicados en el orden sdp, de izquierda a derecha, y f lantánidos y actínidos. Esto depende de la letra en terminación de los elementos de este grupo, según el principio de Aufbau.

Ecuaciones químicas. Coeficientes estequimétricos.

Una reacción química es un proceso por el cual una o más sustancias se transforman en otras de diferentes naturaleza. Pero para que suceda esta reacción específica, debe suceder unas proporciones que se representa con unos coeficientes estequiométricos. Estas relación o proporciones siempre deben mantenerse (¿Quieres ver como resolver reacciones estequiométricas? ENLACE).

Reacción ajustada	H2 (g)	+	Cl2 (g)	2 HCl (g)
Relaciones entre moles	1 mol	+	1 mol	2 mol
Relación entre masas	2 g	+	71 g	73 g
Relaciones entre volúmenes	22,4 L	+	22,4 L	44,8 L

Clasificación de las reacciones químicas.

Atendiendo a la composición de las reacciones químicas podemos clasificarlas en:

a)      Reacción de síntesis o adición.

Unión de 2 elementos sencillos para formar un compuesto.

 A + B = C 

b)      Reacción de análisis o descomposición.

Formación de 2 o más sustancias a partir de un solo compuesto.

 C = A + B 

c)      Reacción de desplazamiento o simple sustitución.

Es la reacción entre una sustancia simple y otra compuesta e intercambian un átomo entre ellas.

 AB + C = A + BC 

d)      Reacción de doble desplazamiento o doble sustitución.

Es la reacción entre dos compuestas e intercambian un átomos para formar dos nuevos compuestos.

 AB + CD = AC + BD 

Valoración ácido base.

La valoración ácido base o llamado valor de neutralización. Recordemos antes que nada que la neutralización consiste en una reacción entre un ácido y una base que, si son fuertes, producen sal y agua.

La valoración ácido base consistirá pues en añadir gradualmente una disolución de un reactivo (por ejemplo un ácido) a una disolución de otro reactivo (por ejemplo una base). Estas reacciones se pueden medir según el Ph en función del volumen añadido.

Midiendo el Ph y plasmando los datos nos aparece una gráfica con tres zonas que hay que saber diferenciar: Antes del punto de equivalencia, el punto de equivalencia, y después de este punto. El punto de equivalencia es el punto en que ambos reactivos reaccionan en cantidades estequiométricas exactas.

Por tanto, si la valoración del PH va desde 0 a 14, el punto medio, osea 7, será donde se encuentre el punto de equivalencia.

En este vídeo podemos ver que al añadir un ácido a una base, el Ph varía en la gráfica.