los hidrocarburos
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DIBUJOSHARON PENÉLOPE MONTERROSO ROMEROLUIS ERNESTO LÓPEZ ALFAROEVERSON ISRAEL OROZCO GRIJALVAJOEL EDUARDO RODRÍGEZ VIELTMAN ELECTRONICA FRANCISCO ANTONIO CARAVANTES GARCÍA CARLOS MANUEL TINIGUAR PANJOJJOSUE EMANUEL OROZCO GRIJALVAHUGO DANIEL OSORIO JIMENEZ MECÁNICANELSON ENRRIQUE PICHILLA BARIAS
LOS HIDRUROS
Tema 1
Los hidruros
Los hidruros son compuestos binarios formados por átomos de hidrógeno y de otro elemento químico, pudiendo ser este metal o no metal, con excepción de los gases nobles. Existen dos tipos de hidruros: los metálicos y los no metálicos (hidrácidos).
Estado de oxidación
En un hidruro metálico el estado de oxidación del Hidrógeno es -1; mientras que en un hidruro no metálico, el estado de oxidación del Hidrógeno es +1.
Además en disolución acuosa pueden aparecer el catión H+ (usualmente en la forma H3O+) y H-. Sin embargo, el catión H2+ no puede existir físicamente ya que el hidrógeno sólo dispone de un electrón de valencia. Por otra parte el tratamiento riguroso de la mecánica cuántica predice que el anión H2- tampoco puede existir, aunque por razones diferentes relacionadas con el hamiltoniano cuántico de un átomo poliectrónico.
Hidruros no metálicos
Son compuestos formados por hidrógeno y un elemento no metálico. El no metal siempre actúa con su menor número de valencia, por lo cual cada uno de ellos forma un solo hidruro no metálico. Generalmente se encuentran en estado gaseoso a la temperatura ambiente. Algunos manifiestan propiedades ácidas, tales como los hidruros de los elementos flúor , cloro , bromo, yodo , azufre , selenio y telurio; mientras que otros no son ácidos, como el agua, amoníaco, metano, silanos, etc.
Hidruros no metálicos de carácter ácido
Se formulan escribiendo primero el símbolo del hidrógeno y después el del elemento. A continuación se intercambian las valencias. El hidrógeno actúa con su valencia positiva (+1) y se combina con los elementos no metales del grupo 7 (flúor, cloro, bromo y yodo con valencia-1), y con los elementos no metales del grupo 6 (azufre, selenio y telurio con valencia -2).
Se nombran añadiendo la terminación -uro en la raíz del nombre del no metal y especificando, a continuación, de hidrógeno. La siguiente tabla recoge algunos ejemplos de hidruros no metálicos:
Nomenclatura de composición o estequiometria En disolución acuosa
HF → fluoruro de hidrógeno, ácido fluorhídrico HCl → cloruro de hidrógeno, ácido clorhídrico HBr → bromuro de hidrógeno, ácido
bromhídrico HI → yoduro de hidrógeno, ácido yodhídrico H2S → sulfuro de hidrógeno, ácido sulfhídrico
H2Se → seleniuro de hidrógeno, ácido selenhídrico
H2Te → telururo de hidrógeno, ácido telurhídrico
Compuestos Especiales
Se formulan indicando, primero el símbolo del elemento y, luego, el del hidrógeno. A continuación, se intercambian las valencias.
Todos estos compuestos reciben nombres tradicionales admitidos por la IUPAC, y son los que habitualmente utilizan los químicos. Los más importantes son:
Nombrados así por la IUPAC H2O
H2S → Sulfano
H2Se → Selano
H2Te → Telano
NH3 → Amoniaco (nombrado así tradicionalmente) o Azano (nuevo nombre oficial)
PH3 → Fosfina (nombrado así tradicionalmente) o Fosfano (nuevo nombre oficial)
AsH3 → Arsina (nombrado así tradicionalmente) o Arsano (nuevo nombre oficial)
SbH3 → Estibina (nombrado así tradicionalmente) o Estibano (nuevo nombre oficial)
CH4 → Metano (nombrado así tradicionalmente) o Carbano (nuevo nombre oficial)
SiH4 → Silano
BH3 → Borano
Hidruros metálicos
Son compuestos binarios constituidos por hidrógeno y un elemento metálico.
Se formulan escribiendo primero el símbolo del elemento metálico.
Se nombran con la palabra hidruro seguida del nombre del metal.
Algunos ejemplos importantes de este tipo de hidruros son: NaH → hidruro de sodio LiH → hidruro de litio CaH2 → hidruro de calcio
SrH2 → hidruro de estroncio Los hidruros metálicos son el
resultado de la unión entre el hidrógeno y un elemento metálico.
metal + hidrógeno → hidruro metálico
Na + H1 → NaH Los hidruros metálicos se caracterizan por ser los únicos
compuestos en los que el hidrógeno funciona como número de oxidación de -1. Para escribir la fórmula de un hidruro metálico primero se escribe el símbolo del elemento metálico (parte positiva) y después el del hidrógeno (parte negativa). Por ejemplo, la fórmula del hidruro que resulta al combinarse el calcio con el hidrógeno es la siguiente:
Ca2+ H1-2
Para nombrarlos se utiliza la palabra hidruro, la preposición de y el nombre del elemento metálico. En el sistema de Ginebra se usan las terminaciones -ico y -oso para indicar el mayor y el menor número de oxidación del elemento metálico, respectivamente; en el sistema de IUPAC esta distinción entre compuestos formados por el mismo elemento, pero con números de oxidación distintos, se señala con números. El hidruro es el mismo en ambos sistemas.
Algunos hidrocarburos. De arriba a abajo: etano, tolueno, metano, eteno,benceno, ciclohexano y decano.
LOS HIDROCARBUROS
Tema 2
Los hidrocarburos
son compuestos orgánicos formados únicamente por átomos de carbono e hidrógeno. La estructura molecular consiste en un armazón de átomos de carbono a los que se unen los átomos de hidrógeno. Los hidrocarburos son los compuestos básicos de la Química Orgánica. Las cadenas de átomos de carbono pueden ser lineales o ramificadas, y abiertas o cerradas. Los que tienen en su molécula otros elementos químicos (heteroátomos) se llaman hidrocarburos sustituidos.
Los hidrocarburos se pueden clasificar en dos tipos, que son alifáticos y aromáticos. Los alifáticos, a su vez se pueden clasificar en alcanos, alquenos y alquinos según los tipos de enlace que unen entre sí los átomos de carbono. Las fórmulas generales de los alcanos, alquenos y alquinos son CnH2n+2, CnH2n y CnH2n-2, respectivamente.
De acuerdo al tipo de estructuras que pueden formar, los hidrocarburos se pueden clasificar como:
Hidrocarburos acíclicos
Los cuales presentan sus cadenas abiertas. A su vez se clasifican en: Hidrocarburos lineales a los que carecen
de cadenas laterales Hidrocarburos ramificados, los cuales
presentan cadenas laterales.
Hidrocarburos cíclicos ó cicloalcanos
Monocíclicos, que tienen una sola operación de ciclización.
Policíclicos, que contienen varias operaciones de ciclización.
Los sistemas policíclicos se pueden clasificar por su complejidad en:
Fusionados, cuando al menos dos ciclos comparten un enlace covalente.
Cicloalcano bicíclico de fusión.
Cicloalcano bicíclico de fusión.
Espiroalcanos, cuando al menos dos ciclos tienen un solo carbono en común.
Cicloalcano bicíclico espiro.
Puentes Estructuras de von Baeyer
cuando una cadena lateral de un ciclo se conecta en un carbono cualquiera. Si se conectara en el carbono de unión del ciclo con la cadena, se tendría un compuesto espiro. Si la conexión fuera sobre el carbono vecinal de unión del ciclo con la cadena, se tendría un compuesto fusionado. Una conexión en otro carbono distinto a los anteriores genera un puente.
Agrupaciones, cuando dos ciclos independientes se conectan por medio de un enlace covalente.
Cicloalcanos en agrupaciones.
Ciclofanos, cuando a partir de un ciclo dos cadenas se conectan con otro ciclo.
Según los enlaces entre los átomos de carbono, los hidrocarburos se clasifican en:
Hidrocarburos alifáticos, los cuales carecen de un anillo aromático, que a su vez se clasifican en:
Hidrocarburos saturados, (alcanos o parafinas)
En la que todos sus carbonos tienen cuatro enlaces simples (o más técnicamente, con hibridación sp3).
Hidrocarburos no saturados o insaturados
Que presentan al menos un enlace doble (alquenos u olefinas) o triple (alquino o acetilénico) en sus enlaces de carbono.
Hidrocarburos aromáticos Los cuales presentan al menos una estructura
que cumple la regla de Hückel (Estructura cíclica, que todos sus carbonos sean de hibridación sp2 y que el número de electrones en resonancia sea par no divisible entre 4).
Los hidrocarburos extraídos directamente de formaciones geológicas en estado líquido se conocen comúnmente con el nombre de petróleo, mientras que los que se encuentran en estado gaseoso se les conoce como gas natural. La explotación comercial de los hidrocarburos constituye una actividad económica de primera importancia, pues forman parte de los principales combustibles fósiles (petróleo y gas natural), así como de todo tipo de plásticos, ceras y lubricantes.
Según los grados API, se clasifican en:
Si es: > 40 - condensado 30-39,9 - liviano 22-29,9 - mediano 10-21,9 - pesado < 9,9 - extrapesado
SILANO
Tema
El silano o hidruro de silicio (IV)
Es un compuesto químico cuya fórmula es SiH4. Es el análogo del metano, pero derivado del silicio. Se presume que a temperatura ambiente el silano es un gas pirofórico —entra en combustión espontáneamente en la presencia de aire sin necesidad de una fuente de ignición—. Sin embargo hay quienes creen que el silano es estable y que la formación natural de silanos más grandes durante su producción es la que causa su piroforicidad. Por encima de los 420 °C el silano se descompone en silicio e hidrógeno y por lo tanto puede ser empleado en la deposición química de vapor de silicio.
ÁCIDOS
Tema
Un ácido (del latín acidus, que significa agrio) es considerado tradicionalmente como cualquier compuesto químico que, cuando se disuelve en agua, produce una solución con una actividad de catión hidronio mayor que el agua pura, esto es, un pH menor que 7. Esto se aproxima a la definición moderna de Johannes Nicolaus Brønsted y Thomas Martin Lowry, quienes definieron independientemente un ácido como un compuesto que dona un catión hidrógeno (H+) a otro compuesto (denominado base). Algunos ejemplos comunes son el ácido acético (en el vinagre), el ácido clorhídrico (en el Salfumant y los jugos gástricos), el ácido acetilsalicílico (en la aspirina), o el ácido sulfúrico (usado en baterías de automóvil). Los sistemas ácido/base se diferencian de las reacciones redox en que, en estas últimas hay un cambio en el estado de oxidación. Los ácidos pueden existir en forma de sólidos, líquidos o gases, dependiendo de la temperatura y también pueden existir como sustancias puras o en solución.
A las sustancias químicas que tienen la propiedad de un ácido se les denomina ácidas.
Propiedades de los ácidos
Tienen sabor agrio como en el caso del ácido cítrico en la naranja y el limón.
Cambian el color del papel tornasol azul a rosa, el anaranjado de metilo de anaranjado a rojo y deja incolora a la fenolftaleína.
Son corrosivos. Producen quemaduras de la piel. Son buenos conductores de electricidad en disoluciones
acuosas. Reaccionan con metales activos formando una sal e
hidrógeno. Reaccionan con bases para formar una sal más agua. Reaccionan con óxidos metálicos para formar una sal más
agua.
Nomenclatura
En el sistema de nomenclatura clásico, los ácidos son nombrados de acuerdo a sus aniones. El sufijo iónico es eliminado y es reemplazado con un nuevo sufijo (y a veces prefijo), de acuerdo con la tabla siguiente.
Sistema de nomenclatura clásico:
El elemento electronegativo no necesita estar unido directamente al hidrógeno ácido para incrementar su acidez. Un átomo electronegativo puede "jalar" densidad electrónica desde el enlace ácido, a través del efecto inductivo. La habilidad para atraer electrones disminuye rápidamente con la distancia del elemento electronegativo al enlace ácido. El efecto es ilustrado por la siguiente serie de ácidos butanoicos halogenados. El cloro es más electronegativo que el bromo y, en consecuencia, tiene el efecto más fuerte. El átomo de hidrógeno unido al oxígeno es el hidrógeno ácido. El ácido butanoico es un ácido carboxílico.
Neutralización
La neutralización es la reacción entre un ácido y una base, produciendo una sal y base neutralizada.
Ácido clorhídrico (en el vaso de precipitados) reaccionando con vapores de amoníaco para producir cloruro de amonio (humo blanco).
Tema Ácidos comunes
Ácidos minerales o inorgánicos
Halogenuros de hidrógeno y sus soluciones acuosas: ácido clorhídrico (HCl), ácido bromhídrico (HBr), ácido yodhídrico (HI)
Oxoácidos de halógenos: ácido hipocloroso, ácido clórico, ácido perclórico, ácido peryódico y compuestos correspondientes al bromo y al yodo
Ácido fluorosulfúrico Ácido nítrico (HNO3)
Ácido fosfórico (H3PO4) Ácido fluoroantimónico Ácido fluorobórico Ácido hexafluorofosfórico Ácido crómico (H2CrO4)
Ácidos sulfónicos
Ácido metansulfónico (ácido mesílico)
Ácido etansulfónico (ácido esílico) (EtSO3H)
Ácido bencensulfónico (ácido besílico) (PhSO3H)
Ácido toluenosulfónico (ácido tosílico) (C6H4(CH3) (SO3H))
Ácido trifluorometansulfónico (ácido tríflico)
Ácidos carboxílicos
Ácido acético Ácido fórmico Ácido glucónico Ácido láctico Ácido oxálico Ácido tartárico
Ácidos carboxílicos vinílogos Ácido ascórbico Ácido de Meldrum
