Isótopos, cationes, aniones y radicales libres - q

ESPECTROSCOPIA
INTEGRANTES:

Pineda Álvarez Andrés

Yáñez Aulestia Ana
Isótopos, cationes, aniones y radicales libres
TEMA 1
1. Definición y características de cationes y aniones.
 CATIONES: Un catión es un ion (sea átomo o molécula) con carga eléctrica positiva,
es decir, ha perdido electrones. Los cationes se describen con un estado de
oxidación positivo.
 ANIONES: Es un ion, sea átomo o molécula con carga eléctrica negativa, es decir,
con exceso de electrones. Los aniones se describen con un estado de oxidación
negativo. Los hay monoatómicos y poliatómicos.
CARBOCATIONES: Los carbocationes son intermediarios orgánicos en los que el
carbono está cargado positivamente.
 Formación de Carbocationes:
Pueden generarse de diferentes maneras:




Ionización de halogenuros de alquilo.
(CH3)3C-Br → (CH3)3C+ BrTratamiento de alcoholes en medio ácido.
Sustituciones electrofílicas aromáticas.
Adición electrofílica a alquenos.
 Estabilidad de los carbocationes:
Se clasifican según su estabilidad:


PRIMARIOS: Solo posee un grupo alquilo, y su estabilidad es muy baja
comparado para los demás carbocationes.
R – CH2+
SECUNDARIOS: Esta unido a dos grupos alquilo, su estabilidad es mayor al
anterior.
R – CH+ - R


TERCIARIOS: El carbón con la carga positiva está unido a tres grupos alquilo, es
el carbocatión alifático más estable.
R 3 – C+
VINILICOS: La carga positiva está en un carbón que pertenece a un doble
enlace. Posee poca estabilidad por la atracción del doble enlace.

ALILICOS: La carga se encuentra en el carbono próximo a un doble enlace, el
cual tiene una gran estabilidad porque hay resonancia.

BENCILICOS: La carga positiva está en el carbono adyacente a un benceno. Su
estabilidad es mucho mayor en comparación a los demás antes expuestos ya
que posee muchas figuras resonantes.
CARBANIONES: Un carbanión es un anión de un compuesto orgánico donde la
carga negativa recae sobre un átomo de carbono.
 Formación de Carbaniones:
El método más general, consiste en la abstracción de un átomo o grupo X unido a
un carbono, dejando el par de electrones del enlace.
 Estabilidad:
Influencias estructurales: por acidez del mismo como por estabilización de la carga
generada. Los factores estructurales que estabilizan los carbaniones son:
A) Incremento del carácter s del orbital del carbono que soporta la carga negativa:
orden de acidez relativa:
B) Efecto inductivo atrayente de electrones: dejan una carga parcial positiva sobre el
hidrogeno, además hacen que el carbanión resultante sea más estable. El HCF 3 con
pka=28 y el HC(CF3) pka=11, ambos más ácidos respecto del metano (pka= 43), a
pesar de que el efecto –I se pierde con la distancia es mayor la influencia de los 9
átomos de F en conjunto por ello el HC(CF 3) es más ácido.
C) Efecto inductivo atrayente de electrones:
Para el caso del -CCl3 a partir del HCCl3, el efecto inductivo es menos pronunciado,
se ve compensado por la posibilidad de que el carbanión se deslocalize
parcialmente sobre los orbitales d del Cl.
D) Un efecto +I desestabiliza la carga negativa, por lo que a mayor número de
sustituyentes dadores (alquilo, aminas, éteres..), carbanión más desestabilizado:
TEMA 2
1. Isotopos, características:
Se llaman isótopos cada una de las variedades de un átomo de cierto elemento químico,
los cuales varían en el núcleo atómico. El núcleo presenta el mismo número atómico (Z),
constituyendo por lo tanto el mismo elemento, pero presenta distinto número másico (A).
Los diferentes átomos de un mismo elemento, a pesar de tener el mismo número de
protones y electrones (+ y -), pueden diferenciarse en el número de neutrones. Puesto
que el número atómico es equivalente al número de protones en el núcleo, y el número
másico es la suma total de protones y neutrones en el núcleo, los isótopos del
mismo elemento sólo difieren entre ellos en el número de neutrones que contienen.
Los elementos, tal como se encuentran en la naturaleza, son una mezcla de isótopos. La
masa atómica que aparece en la tabla periódica es el promedio de todas las masas
isotópicas naturales, de ahí que mayoritariamente no sean números enteros.
2. Principales Isotopos y su abundancia relativa
Isotopos del carbono:
El carbono tiene tres isótopos naturales: el carbono 12 constituye el 98,89% del carbono
natural y sirve de patrón para la escala de masas atómicas; el carbono 13 es el único
isótopo magnético del carbono, y se usa en estudios estructurales de compuestos que
contienen este elemento; el carbono 14, producido por el bombardeo de nitrógeno con
rayos cósmicos, es radiactivo (con una vida media de 5.760 años) y se emplea para datar
objetos arqueológicos.
Isotopos del hidrogeno.

1

2

3
H, conocido como protio, es el isótopo más común del hidrógeno con una abundancia
de más del 99,98%.
H, el otro isótopo estable del hidrógeno, es conocido como deuterio y su núcleo
contiene un protón y un neutrón.
H se conoce como tritio y contiene un protón y dos neutrones en su núcleo.
Isotopos del oxígeno.
Símbo Z(
lo
p)
N(
n)
16
8
8
21
8
13
26
8
18
17
8
9
22
8
14
27
8
19
18
8
10
23
8
15
28
8
20
19
8
11
24
8
16
20
8
12
25
8
17
O
O
12
O
8
O
8
O
8
O
8
O
O
O
6
O
15
O
5
O
14
O
O
4
O
13
O
O
7
Isotopos del nitrógeno:
Z
7
7
7
7
Nombre
Nitrógeno-13
Nitrógeno-14, 99%
Nitrógeno-15
Nitrógeno-16
Isotopos del azufre
iso
32
S
S
34
S
35
S
36
S
33
AN
95,02%
0,75%
4,21%
Sintético
0,02%
Periodo
87,32 d
Ed
MeV
Estable con 16 neutrones
Estable con 17 neutrones
Estable con 18 neutrones
β0,167
Estable con 20 neutrones
MD
PD
35
Cl
Isotopos de halógenos:
iso
19
F
AN
100%
Periodo
MD
Ed
MeV
Estable con 10 neutrones
PD
iso
AN
35
Cl
Cl
Periodo
Ed
MeV
Estable con 18 neutrones
5
3,01 × 10 a
β0,709
ε
1,142
Estable con 20 neutrones
75,77%
Sintético
36
37
Cl
24,23%
iso
AN
79
Br
Br
Periodo
50,69%
49,31%
81
iso
AN
127
100 %
Sintético
Sintético
I
I
131
I
129
MD
PD
36
Ar
S
36
MD
Ed
MeV
Estable con 44 neutrones
Estable con 46 neutrones
Periodo
Ed
MeV
Estable con 74 neutrones
7
1,57 × 10 a
ß0,194
8,02070 d
ß0,971
PD
MD
PD
129
Xe
Xe
131
3. Aplicación de los isotopos
 En medicina se utilizan:
Isótopo
Vida media
Radiación emitida
Aplicaciones
15 horas
betay gamma
12 horas
beta
Estudios sobre la circulación
sanguínea.
Estudios sobre nutrición.
165 días
beta
Estudios sobre nutrición
45 días
beta
Estudio sobre eritrocitos
5.3 años
beta, gamma
65 horas
beta
6 horas
gamma
13 horas
gamma
8 días
beta y gamma
Radioterapia
Radioterapia de la pituitaria
Gammagrafías del cerebro y del
corazón
Radioterapia de tiroides
TEMA 3
1. Definición y características de los radicales libres
Un radical libre es una especie química extremadamente inestable y, por tanto, con gran
poder reactivo ya que posee un electrón desapareado.
Los radicales tienen una configuración electrónica de capas abiertas por lo que llevan al
menos un electrón desapareado que es muy susceptible de crear un enlace con otro
átomo o átomos de una molécula.
Para escribir las ecuaciones químicas, los radicales frecuentemente se escriben poniendo
un punto, que indica el electrón impar, el punto está situado inmediatamente a la derecha
del símbolo atómico o de la fórmula molecular como en el caso del hidrógeno:
H2 + hν → 2 H·
2. Métodos para obtener radicales libres de carbono
Los radicales libres del carbono son poliatómicos, ya que están formados por más de
un átomo. Además los radicales del carbono pueden ser primarios, secundarios o
terciarios, y a su vez anionicos, cationicos o neutros.
Las formas para obtener radicales libres de carbono serían:
 Carbocationes: estos se forman por la pérdida de dos de sus electrones, y se
producen en las reacciones de sustitución o adición que se dan entre los
compuestos orgánicos.
 Carboaniones: estos con muy escasos y generalmente se producen en
reacciones que ocupan reactivos como los de grignard.
 Neutros: Cuando los hidrocarburos pierden un hidrógeno, se transforman en
radicales, los que se nombran cambiando la terminación del hidrocarburo
correspondiente por "il, ilo, eno o ilo"; pudiendo unirse a un grupo funcional o
a otra cadena carbonada.
Alcanos
Alquenos
Alquinos
Metil (o): CH3–
Metileno: CH2=
Etinilo: H–C = CH –
Etil (o): CH3– CH2 –
Vinilo: CH2 = CH –
2 –Propinilo: H – C = C – CH2 –
Propil (o): CH3–CH2–CH2–
n–
2–propenilo: CH2 = CH – CH2
–
1–propinilo: CH3 – C = C –
3. Estabilidad de los radicales libres. Factores que influyen en la estabilidad.
Los factores que influyen en la estabilidad son principalmente:
 Por inducción: es el efecto que causan, los átomos enlazados al carbono que
tiene el radical, por lo tanto los grupos alquilo estabilizan por efecto de
donación de electrones.
 Por resonancia: esto ocurre cuando hay un doble enlace en un carbono
contiguo al carbono con el electrón solitario, pudiendo estabilizarse por el
movimiento de los electrones.
4. Posibles usos. Reacciones adversas de los radicales libres
Los posibles usos de los radicales libres son:
 Desempeñan una función importante en la combustión, en la polimerización, en la
química atmosférica, dentro de las células y en otros procesos químicos
Las reacciones adversas de los radicales libres son:
 Los radicales libres son átomos, por lo general de oxígeno, altamente reactivos e
inestables, que se liberan cuando el alimento es metabolizado en nuestras células
para producir energía. También se producen por influencias externas cuando
nuestro organismo recibe el impacto de diversos contaminantes o radiaciones. La
inestabilidad de los radicales libres se debe a que han perdido uno de sus
electrones e intentan reponerlo tomándolo de otros átomos. Esto crea una
reacción en cadena que ocasiona grandes daños a nuestras células, daños que se
manifiestan en envejecimiento y un buen número de enfermedades.
BIBLIOGRAFÍA:
o
o
o
o
o
o
http://www.profesorenlinea.cl/Quimica/Radicales.html
http://www.wikiteka.com/apuntes/aniones/
http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Carbocationes_2341.pdf
http://quimica-explicada.blogspot.com/2010/08/los-isotopos.html
http://www.mascoalba.com/public/fotocast311.htm
http://www.kalipedia.com/fisica-quimica/tema/abundancia-relativaisotoposnaturales.html?x1=20070924klpcnafyq_48.Kes&x=20070924klpcnafyq_50.
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