ANTOLOGIA S FQ IGE 103 A Ago 2011

Instituto Tecnológico Superior
de
Asignatura:
Jesús Carranza
FUNDAMENTOS DE QUÍMICA
Clave de la Asignatura
GEF-0914
Carrera: Ingeniería en Gestión Empresarial
ANTOLOGÍA
PRESENTA:
M. C.
Jesús Carranza, Ver
SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Noviembre 2011
INDICE GENERAL
CONTENIDO
PÁGINA.
PRESENTACIÓN
UBICACIÓN CURRICULAR DE LA ASIGNATURA
ESTRUCTURA DEL CURSO
POLITICAS DEL CURSO
Lineamientos del curso
Evaluación del curso
Recomendaciones
Materiales
MAPA MENTAL DEL CURSO
UNIDAD I CONCEPTOS BÁSICOS DE QUÍMICA
INTRODUCCIÓN
MAPA CONCEPTUAL DE LA UNIDAD I
1 Materia: Estructura, composición, estados de agregación y clasificación por
propiedades
1.1 Sustancias puras: elementos y compuestos
1.2 Dispersiones o mezclas.
1.3 Caracterización de los estados de agregación: sólido cristalino, líquido, sólido,
Vítreo y gel.
1.4 Cambios de estado
1.5 Clasificación de las sustancias naturales por semejanzas en: propiedades
físicas, propiedades químicas.
EVIDENCIAS DE APRENDIZAJE
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
AUTOEVALUACIÓN
FUENTES DE INFORMACIÓN
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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UNIDAD II. ELEMENTOS QUÍMICOS
INTRODUCCIÓN
MAPA CONCEPTUAL DE LA UNIDAD II
2 Periodicidad Química
2.1 Desarrollo de la tabla periódica moderna
2.2 Clasificación periódica de los elementos
2.3 Propiedades químicas y su variación periódica: tendencias generales y por gpo.
2.4 Elementos de importancia económica, industrial y ambiental en la región.
EVIDENCIAS DE APRENDIZAJE
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
AUTOEVALUACIÓN
FUENTES DE INFORMACIÓN
UNIDAD III COMPUESTOS INORGÁNICOS
INTRODUCCCIÓN
MAPA CONCEPTUAL DE LA UNIDAD III
3. Clasificación de Compuestos
3.1 Óxidos
3.2 Hidróxidos
3.3 Ácidos
3.4 Sales
3.5 Hidruros
3. 6 Compuestos inorgánicos de impacto económico, industrial, ambiental y social
en la región o en el país
EVIDENCIAS DE APRENDIZAJE
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
AUTOEVALUACIÓN
FUENTES DE INFORMACIÓN
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UNIDAD IV. COMPUESTOS ORGÁNICOS
INTRODUCCIÓN
MAPA CONCEPTUAL DE LA UNIDAD IV
4 Clasificación y propiedades de los compuestos orgánicos.
4.1 Hidrocarburos
4.2 Halogenuros
4.3 Alcoholes
4.4 Éteres
4.5 Aldehídos- Cetonas
4.5 Ácidos carboxílicos
4.6 Esteres
4.7 Aminas
4.8 Amidas
4.9 Compuestos orgánicos de impacto económico, industrial, ambiental y social en
la región o en el país.
4.10 Normatividad aplicable: NOM-005-STPS-1998, Condiciones de seguridad e
higiene en los centros de trabajo para el manejo, transporte y almacenamiento de
sustancias químicas peligrosas. NOM-010-STPS-1999
.
EVIDENCIAS DE APRENDIZAJE
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
AUTOEVALUACIÓN
FUENTES DE INFORMACIÓN
OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO
_Adquirir conocimientos básicos propios de la química para establecer programas
de seguridad e higiene.
_Tomar decisiones con base a competencias adquiridas que permitan asegurar las
condiciones laborales necesarias dentro de la empresa u organización.
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PRESENTACIÓN
Durante mucho tiempo los alumnos de Tecnológicos de Nivel Superior
tuvieron que enfrentarse con libros de química difíciles, poco llamativos e incluso
aburridos. Por ello el Instituto Tecnológico Superior de Jesús Carranza y sus
Academias a través del Departamento Académico, recientemente se ha escrito
esta Antología de Fundamentos de Química en la que se encuentra la información
más relevante de libros y otras fuentes de información enfocada al programa, para
alumnos de primer semestre de la carrera de Ingeniería en Gestión Empresarial, en
la que invitan al alumno a estudiar e involucrarse en el maravillosa mundo de la
Química a través de la relación de esta ciencia con su vida cotidiana, la aplicación
e importancia dentro de su carrera. Esto presenta sin duda un gran avance en el
proceso enseñanza-aprendizaje de la química. La peculiaridad de la química es
que explica fenómenos que no se pueden entender al aprender otras ciencias.
Los temas a lo largo de la antología se revisten, cada vez con diferente enfoque
y profundidad relacionada con su carrera, con la idea de que asimile paulatinamente la información y desarrolle de manera gradual diferentes habilidades
intelectuales. El objetivo general es que el alumno adquiera los conceptos básicos
de química que le permitan establecer programas de seguridad e higiene y poder
tomar decisiones con base a competencias adquiridas, que permitan asegurar las
condiciones laborales necesarias dentro de la empresa u organización. Así como
su impacto económico y ambiental, en el manejo de diversos materiales.
En cada unidad aparecen diferentes secciones en la que destaca el objetivo de la
unidad, contenido temático, algunos tienen el propósito de que el alumno resuelva
ejercicios, que realice experimentos y una serie de actividades de aprendizaje que
el alumno pueda resolver ya sea con lo estudiado en esta unidad o con elementos
que tenga que investigar por su cuenta. Por último agradezco la revisión que hace
el departamento académico, al haberlo leído, analizado sus recomendaciones sin
duda, contribuyen a mejorarlo.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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UBICACIÓN CURRICULAR DE LA ASIGNATURA
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ESTRUCTURA DEL CURSO
El curso de Fundamentos de Química consta de las siguientes 4 unidades de
aprendizaje, parte de la curricular de la carrera de Ingeniería de Gestión
Empresarial
UNIDAD
NOMBRE
DE
INICIA
LA
TERMINA
No.
DE EVALUACIÓN
HORAS
UNIDAD
I
Conceptos
Básicos
de
Química
II
Elementos
Químicos
III
Compuestos
Inorgánicos
IV
Compuestos
Orgánicos
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POLITICAS DEL CURSO
En el contenido de esta asignatura se incorporan diversos elementos con el
propósito de generar un ambiente que facilite el aprendizaje y la construcción del
mediante el trabajo individual y grupal para lograr las competencias específicas de
cada unidad.
Como parte de la estrategia metodológica, se proporcionan elementos teóricos
de Fundamentos de Química, que deben ser llevados a la práctica; las bases
teóricas se proporcionan a través de los recursos didácticos con los que cuenta el
curso.

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
Texto
Imagen fija
Hipertexto
Internet
Presentaciones PowerPoint
LINEAMIENTOS DEL CURSO
Todos los trabajos deberán contener una portada con la siguiente información:
 Nombre completo del Instituto Tecnológico Superior de Jesús Carranza,
modalidad semiescolarizado
(con logotipos autorizados y actuales)
 Nombre de la unidad foránea a la que el estudiante este adscrito.
 Nombre de la asignatura, unidad y tema.
 Número de la actividad.
 Nombre de la práctica (sólo para portadas de práctica de laboratorio)
 Nombre completo del alumno
 Nombre completo del asesor de la asignatura
 Nombre de la carrera, clave, semestre y grupo
 Lugar y Fecha de entrega.
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 En los productos a enviar para acreditar los temas que incluyan textos, que
incluyan textos, usa Word con las siguientes características con las
siguientes características: orientación vertical, todos los márgenes serán de
2.5 cm, interlineado de 1.5, seis puntos de espaciado posterior en el párrafo,
tipo de letra Times New Roman de 14 puntos para los títulos y 12 para el
texto. Esto aplica a todos los trabajos que se soliciten, a menos que se
especifique algo diferente en la descripción de las actividades.
 Las
referencias
bibliográficas
de
las
citas,
ya
sean
textuales
o
parafraseadas, deben insertarse en el cuerpo del texto, evite escribirlas a pie
de página; todas y cada una de las obras utilizadas para realizar las
actividades, deben incluirse ordenadas alfabéticamente en el apartado de
Referencias bibliográficas. Utilizar las normas de publicación de trabajos de
la American Psychological Association (APA) en su
”Publicación anual”
(Washington, 1994)
 Los datos escritos
deben tener
en
el pie de página los datos de la
identificación de actividad y los nombres de los autores.
 Los escritos deben paginarse en el lado inferior derecho.
 Los productos de aprendizaje deberán
ser entregados
en las fechas
programadas en el calendario de actividades.
 El asesor podrá sugerir modificaciones a los productos enviados de tal
manera que los estudiantes puedan realizarlas y así reenviar el producto
dentro de los tiempos permitidos. Estas sugerencias se harán por vía correo
electrónico.
 La comunicación por medio del Sistema de Aprendizaje en Línea, deberá
darse siempre dentro de un ambiente de respeto; el uso de vocabulario
inapropiado, anti-sonante o las descalificaciones de compañeros podrán ser
penalizadas por el asesor.
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 Todos los productos a enviar para acreditar los temas, son susceptibles de
repetirse en una sola ocasión, con el propósito de mejorar los resultados
siempre que lo haga en forma y tiempo.
 Una vez
asentada la calificación de la actividad en el Sistema de
Aprendizaje Semiescolarizado ya no será posible corregir ningún trabajo.
EVALUACIÓN DEL CURSO.
La asignación de calificaciones se llevará acabo con los siguientes lineamientos
 Los productos resultantes de las actividades deberán
ser enviados al
asesor, en electrónico, de forma personal o vía internet (a través de correo
electrónico) en las fechas programadas en el calendario de actividades.
 Cada unidad se califica en una escala de 0 a 100 puntos; cada producto a
enviar
para acreditar tiene
asignado un puntaje según el criterio de
acreditación de cada unidad especificada por el asesor de la materia
 Los puntos dependerá del cumplimiento de lo establecido en el producto a
enviar para acreditar el tema.
 Para acreditar la unidad es requisito indispensable, asistir a todas las
sesiones de clases y entregar todos los productos solicitados.
 La calificación que se asigne a cada actividad
no incluye números
decimales.
 Para acreditar el curso se debe tener una calificación mínima de 70 en cada
una de las unidades programadas.
 La calificación final del curso será el resultado de la media aritmética de las
calificaciones asignadas para cada unidad.
 Una vez asentada la calificación en el sistema de aprendizaje ya no será
posible corregir ningún trabajo.
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RECOMENDACIONES
 Evite acumular tareas e incluso trate de adelantar en las actividades previas
a su elaboración; para su entrega, respecto de las fechas indicadas en el
calendario de actividades programadas.
 Fórmese el hábito de la lectura diario antes de dormir mínimo 15 a 20
minutos, trate de encontrar las ideas principales del texto y cuando vea
términos desconocidos
investiga su significado, esto te
facilitará la
comprensión.
 Esfuérzate
en expresar con
tus
propias palabras
y
de manera
fundamentada las ideas que incluyas en los trabajos escritos.
 Mantén la comunicación con todos los compañeros del grupo, ya sea de
manera personal o vía electrónica
con el fin de enriquecer tus ideas y
compartir experiencias.
 Mantén comunicación con el asesor del grupo para aclarar dudas y recibir
sugerencias con respecto a las actividades a realizar y a los productos a
entregar.
 Asegúrate de que el asesor revise tus productos de aprendizaje, califique y
haga las observaciones necesarias en el sistema de aprendizaje.
 Recuerda
que cuando el trabajo que realices sea en equipo, el producto
debe incluir el nombre de todos los integrantes.
 Procura que todos los trabajos sean realizados con claridad (que tengan la
organización y estructura necesaria, para que puedan ser comprendidos),
sencillez (utilizar términos y palabras de uso común), concisión (evite
repeticiones de términos, párrafos inútiles y frases innecesarias), precisión
(evite vaguedades y ambigüedades),
suficiencia (usar los elementos
requeridos, no más de los necesarios). Utilizar corrector de ortografía y
además realizar una revisión detallada en pantalla para cumplir con todos
los lineamientos del curso y recomendaciones.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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 MATERIALES
El curso está formado por
documentos impresos, disco compacto, material
electrónico en memorias, etc. Mismos que se requiere leer, ver y/o escuchar para
llevar a cabo las actividades de aprendizaje del curso; ahí mismo se siguiere otras
fuentes que puedan complementar y/o ampliar la información referente
a los
contenidos temáticos; todos estos materiales podrán consultarse las veces que se
considere necesario y son la base para realizar las actividades del curso.
Finalmente, en la bibliografía del curso; hay una lista de todas las obras impresas
y direcciones electrónicas utilizar para el diseño
y desarrollo
del mismo,
recomendaciones para su consulta.
Apoyos didácticos; Pintarron, marcador, borrador, papel bond, hojas blancas,
lapiceros, rota-folio,
tabla periódica,
regla,
computadora, video-proyector e
internet
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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MAPA MENTAL DEL CURSO
ELEMENTOS
QUÍMICOS
CONCEPTOS
BÁSICOS DE QUÍMICA
FUNDAMENTOS
DE QUÍMICA
COMPUESTOS
INORGÁNICOS
COMPUESTOS
ORGÁNICOS
CONDICIONES DE SEGURIDAD E
HIGIENE EN EL CENTRO DE
TRABAJO
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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Unidad I.
CONCEPTOS BÁSICOS DE QUÍMICA
Competencia específica:
Manejar conceptos de la química tales
como
sustancias puras, dispersiones o mezclas, estados
de agregación y cambios de estado físico.
Competencias genéricas a desarrollar en la unidad.
o Capacidad de análisis, síntesis y abstracción
o Capacidad para trabajar en equipo.
o Habilidades de investigación
o Capacidad de aprender
o Habilidad en el uso de tecnologías de información y comunicación.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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INTRODUCCIÓN.
Nuestro planeta, el Sol, las estrellas, y todo lo que el hombre ve, toca o
siente, es materia; incluso, los propios hombres, las plantas y los animales.
Denominamos materia a todo aquello que podemos percibir con nuestros sentidos,
es decir, todo lo que podemos ver, oler, tocar, oír o saborear es materia. Toda la
materia está formada por átomos y moléculas. Un cuerpo es una porción de
materia, delimitada por unas fronteras definidas, como un folio, el lápiz o la goma
de borrar; varios cuerpos constituyen un sistema material. Las distintas formas de
materia que constituyen los cuerpos reciben el nombre de sustancia. El agua, el
vidrio, la madera, la pintura son distintos tipos de sustancias.
La materia presenta formas distintas, las cuales poseen características que nos
permiten distinguir unos objetos de otros. El color, el olor y la textura son
propiedades de la materia que nos ayudan a diferenciarlos. La ley de la
conservación de la materia establece que la materia ni se pierde ni se gana en las
reacciones
químicas
tradicionales,
simplemente
cambia
de
forma.
Por
consiguiente, si tenemos un cierto número de átomos de un elemento en el lado
izquierdo de una ecuación, tenemos que tener el mismo número en el lado
derecho. Esto implica que la masa también se conserva durante la reacción
química. Hay dos tipos de propiedades que presentan la Materia, Propiedades
Extensivas y Propiedades Intensivas. Las Propiedades Extensivas dependen de la
cantidad de Materia, por ejemplo, el peso, volumen, longitud, energía potencial,
calor, etc. Las Propiedades Intensivas no dependen de la Cantidad de Materia y
pueden ser una relación de propiedades, por ejemplo: Temperatura, Punto de
Fusión, Punto de Ebullición, Índice de Refracción, Calor Específico, Densidad,
Concentración, etc.
Las Propiedades Intensivas pueden servir para identificar y caracterizar una
sustancia pura.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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Todos los cuerpos tienen masa ya que están compuestos por materia. También
tienen peso, ya que son atraídos por la fuerza de gravedad. Por lo tanto, la masa y
el peso son dos propiedades diferentes y no deben confundirse. Otra propiedad de
la materia es el volumen, porque todo cuerpo ocupa un lugar en el espacio. A partir
de las propiedades anteriores surgen, entre otras, propiedades como la
impenetrabilidad y la dilatabilidad. La materia está en constante cambio. Las
transformaciones que pueden producirse son de dos tipos:
- Físicas: son aquellas en las que se mantienen las propiedades originales de la
sustancia ya que sus moléculas no se modifican. Las propiedades físicas de la
materia son el conjunto de características que permiten su estudio usando los
sentidos o algún instrumento específico. Los científicos se han puesto de acuerdo
en determinar que la materia posee ciertas propiedades que son: masa, peso,
volumen y densidad. La masa es la cantidad de materia que constituye un cuerpo
determinado. Esta propiedad física no varía jamás, independiente del lugar donde
se encuentre el cuerpo o de su volumen. Para medir la masa se utiliza un
instrumento llamado balanza. Su valor debe ser expresado siempre en una de
estas unidades: tonelada, kilogramo o gramo. Peso, esta propiedad física es la
fuerza de atracción que ejerce la gravedad sobre la masa de un cuerpo. A
diferencia de la masa, esta propiedad varía dependiendo en el lugar donde se
encuentre el cuerpo. Por ejemplo, cualquier objeto pesará más si está situado a
nivel del mar que si se encuentra en lo alto de una montaña, pero su masa seguirá
siendo la misma. Más sorprendente aún es la variación del peso en la Tierra v/s la
Luna, ya que en el satélite el peso disminuye considerablemente. La densidad es la
relación que existe entre el peso y el volumen Nos vamos a referir a líquidos y
sólidos homogéneos, su densidad prácticamente, no cambia con la presión y la
temperatura; mientras que los gases son muy sensibles a las variaciones de estas
magnitudes
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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- Químicas: son aquellas en las que las sustancias se transforman en otras, debido
a que los átomos que componen las moléculas se separan formando nuevas
moléculas.
Los cambios químicos van acompañados por una modificación
profunda de las propiedades del cuerpo o cuerpos reaccionantes;
tienen casi
siempre carácter permanente. Cada vez que se prepara un huevo cocido se
produce un cambio químico, al ser sometido a una temperatura de aprox. 100ºC,
tanto la clara como la yema experimentan cambios que modifican no solo sus
espacio físico sino también su composición. Al comerse, cambia otra vez la
composición del huevo por efecto de las sustancias presentes en el organismo,
denominadas enzimas. Esta acción digestiva es otro ejemplo de un cambio
químico, lo que sucede durante la digestión depende de las propiedades tanto de
los alimentos como de las enzimas implicadas. Al hombre, a través de la historia,
siempre le ha fascinado el estudio de la naturaleza y todo lo relacionado con ella.
De estas observaciones han resultado un cúmulo de inquietudes e interrogantes,
para cuya respuesta hay que seguir dos procesos; uno llamado racionalista,
basado en la argumentación lógica y el pensamiento; otro, denominado empírico,
basado en la experiencia y la observación. La aplicación de los dos procedimientos
se conoce con el nombre de método científico. De esta manera, el hombre, como
el más curioso de los animales, ha investigado todo el tiempo y creado infinidad de
compuestos y algunos elementos químicos. En la actualidad, cada año se
descubren 150,000 sustancias nuevas. Desde los tiempos más remotos, el hombre,
en su afán de satisfacer sus inquietudes por explicarse los misterios de la
naturaleza que le rodea ha ido trazando diversas etapas cronológicas en las
ciencias; que se iniciaron, quizás, con la producción del fuego. Refiriéndonos
particularmente a la química, podemos decir que, pasando el año 600 a.C., Tales
de Mileto, entre los griegos, consideraba al agua como el elemento más
fundamental, según sus estados físicos. Posteriormente, Empédocles expuso la
teoría de que todo estaba constituido por cuatro elementos fundamentales: tierra,
agua, aire y fuego. Pasando el tiempo surgió otra época llamada alquimia, que
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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puede interpretarse como “ciencia negra”. En esta época los alquimistas, con el
objeto de conseguir la prolongación de la vida (por medio de la “panacea” o el “elixir
de la vida”) y obtener oro a partir de otras sustancias (por medio de la “Piedra
Filosofal”), llegaron a ser los predecesores de los químicos modernos. En la época
de la historia llama renacimiento surgió la iatroquímica o química de la medicina,
que destruyó la teoría de Galeno, quien consideraba que un desequilibrio de uno
de los cuatro humores que constituían al cuerpo humano (sangre, flema, bilis negra
y bilis amarilla), producía las diversas enfermedades. En este tiempo comenzaron
los estudios de
química médica (farmacopea) hechos por Paracelso, quien
introdujo el opio en la medicina. En el siglo XVIII Stahl concibió su teoría para
explicar la combustión, considerando que la materia posee un componente que se
desprende en forma de llama al efectuarse la combustión, al cual llamó flogisto.
Más importantes aún fueron los experimentos de los doce días realizados por
Lorenzo Lavoisier con el mercurio (Hg), que consistieron en introducir mercurio en
un recipiente totalmente cerrado, al cual pesó y metió a un horno. Pasados los 12
días observó que aparecían en la superficie del mercurio pequeñas manchas rojas
hasta transformarse totalmente en polvo rojo. Hecho esto, peso el recipiente y
encontró que el peso no variaba; no así las características del mercurio que ahora
era rojo. Después de estas observaciones, Lavoisier calentó nuevamente el polvo
rojo en ausencia de aire, observando que se desprendía un gas y desaparecía el
color rojo (era la formación del mercurio con desprendimiento de oxígeno). Los
experimentos antes citados echaron por tierra la teoría del flogisto de Stahl,
considerándose a Lavoisier, por éste y otros trabajos, como el iniciador de la
química moderna, por dar el conocimiento exacto y razonando de los fenómenos
que observó.
La química, junto con la física, la biología, la cosmografía, la
meteorología y otras ciencias, conforman lo que se conoce como ciencias
naturales.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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MAPA CONCEPTUAL DE LA UNIDAD I
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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1
MATERIA:
ESTRUCTURA,
COMPOSICIÓN,
ESTADOS
DE
AGREGACIÓN Y CLASIFICACIÓN POR PROPIEDADES
1.1 SUSTANCIAS PURAS: ELEMENTOS Y COMPUESTOS
La Materia. Todo lo que existe en el universo está compuesto de Materia. La
Materia se clasifica en Mezclas y Sustancias Puras. Las Mezclas son
combinaciones de sustancias puras en proporciones variables, mientras que las
sustancias puras comprenden los compuestos y los elementos. Los compuestos
están formados por una combinación de elementos en una proporción definida. Si
se hace reaccionar Sodio (Na) con Cloro (Cl2) se obtendrá Na1Cl1 exclusivamente y
no sustancias tales como Na0.5Cl2.3 o mezclas raras. Las Mezclas se clasifican en
Mezclas Homogéneas (Soluciones) y Mezclas Heterogéneas. En una Mezcla
Heterogénea pueden distinguirse con facilidad las diferentes fases que forman la
Mezcla, mientras que en una Mezcla Homogénea no hay distinción de fases. Las
Mezclas se separan en sus componentes por procesos físicos, mientras que los
compuestos
se
separan
en
sus
constituyentes
por
procesos
químicos
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SUSTANCIAS PURAS. Sustancia pura, forma de materia de composición uniforme
e invariable y cuyas propiedades físicas y químicas son idénticas, sea cual sea su
procedencia.
Las sustancias puras se identifican por sus propiedades
características, es decir, poseen una densidad determinada y unos puntos de
fusión y ebullición propias y fijas que no dependen de su historia previa o del
método de preparación de las mismas. Por ejemplo, el agua pura, tanto si se
destila del agua del mar, se toma de un manantial o se obtiene en una reacción
química por unión del hidrógeno y el oxígeno, tiene una densidad de 1.000 kg/m3,
su punto de fusión normal es 0 °C y su punto de ebullición normal es 100 °C. Las
sustancias puras pueden ser elementos o compuestos.
ELEMENTO QUÍMICO.
Elemento químico, sustancia que no puede ser
descompuesta o dividida en sustancias más simples por medios químicos
ordinarios.
Antiguamente,
los
elementos
se
consideraban
sustancias
fundamentales, pero hoy se sabe que consisten en una variedad de partículas
elementales: electrones, protones y neutrones.
Se conocen más de 100
elementos químicos en el Universo. Aunque varios de ellos, los llamados
elementos transuránicos, no se encuentran en la naturaleza, han sido producidos
artificialmente bombardeando núcleos atómicos de otros elementos con núcleos
cargados o con partículas nucleares. Dicho bombardeo puede tener lugar en un
acelerador de partículas (como el ciclotrón), en un reactor nuclear o en una
explosión nuclear. Los elementos químicos se clasifican en metales y no metales.
Los átomos de los metales son electropositivos y combinan fácilmente con los
átomos electronegativos de los no metales. Existe un grupo de elementos llamados
metaloides, que tiene propiedades intermedias entre los metales y los no metales, y
que se considera a veces como una clase separada.
Cuando dos átomos tienen
el mismo número atómico, pero diferentes números másicos, se llaman isótopos.
Algunos elementos tienen varios isótopos naturales, mientras que otros sólo
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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existen en una forma isotópica. Se han producido cientos de isótopos sintéticos.
Varios isótopos naturales y algunos sintéticos son inestables.
COMPUESTO QUIMICO. Compuesto químico, sustancia formada por dos o más
elementos que se combinan en proporción invariable. El agua, formada por
hidrógeno y oxígeno, y la sal, formada por cloro y sodio, son ejemplos de
compuestos químicos comunes. Tanto los elementos como los compuestos son
sustancias puras. Las sustancias puras están formadas por partículas (átomos o
moléculas) iguales, tienen una composición fija, no pueden separase por medios
físicos. Tienen propiedades específicas: densidad, la temperatura permanece
constante en los cambios de estado temperatura de ebullición y fusión), solubilidad,
conductividad térmica y eléctrica y numerosas propiedades más. Por ejemplo el
alcohol etílico (componente de las bebidas alcohólicas) tiene, entre otras, las
siguientes propiedades específicas:
- densidad 0,79 g/ml
- punto de fusión –114ºC
- punto de ebullición 78,5ºC
Además, es incoloro, de olor característico y totalmente miscible con el agua. Otro
ejemplo: Cuando calentamos y evaporamos agua pura no queda ningún residuo y
el líquido obtenido al condensar el vapor agua sigue siendo agua pura. Para
distinguir una sustancia pura de otra nos basamos en sus propiedades.
Las
sustancias puras a su vez se clasifican en sustancias simples y sustancias
compuestas. En las sustancias simples encontramos a los elementos químicos, y
en las sustancias compuestas encontramos a los compuestos químicos. Las
sustancias simples pueden ser moleculares o atómicas, y no se descomponen en
otras sustancias distintas. Ejemplo: oxígeno, nitrógeno.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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Elemento materia formada por la misma clase de átomos, son sustancias que
no se pueden dividir en otras más simples y en la actualidad se conocen alrededor
de 118 elementos químicos los que constituyen la tabla periódica actual.
Los elementos son sustancias puras más simples. Están formados por el mismo
tipo átomos, y no pueden descomponerse. Se representan mediante símbolos. El
Ozono (O3) y el oxígeno molecular (O2) están formados por átomos de oxígeno.
Ejemplo: el elemento oro estará formado solamente por átomos de oro.
Los compuestos son sustancias
formadas por la unión química de 2 o más
elementos, por ejemplo. Sales, óxidos, anhídridos, hidruros, ácidos, hidróxidos,
(NaCl, CaO, Cl2O3, FeH3, HBr, LiOH, etc.)
1.2 DISPERSIONES O MEZCLAS.
Las mezclas de sustancias, en la naturaleza la materia suele presentarse en forma
de mezclas de varias sustancias puras. Estas mezclas pueden ser homogéneas o
heterogéneas. En una mezcla homogénea no se distinguen diferencias entre sus
partes, por ejemplo: el vino, la leche, el agua de mar... son mezclas homogéneas. A
las mezclas homogéneas cuyo estado final es líquido se les suele llamar
disoluciones. Sin embargo, en una mezcla heterogénea se distinguen claramente
partes diferentes dado que estas poseen distinta naturaleza, es decir, no tienen las
mismas propiedades características. Son ejemplos: la tierra, la mayoría de las
rocas, una mezcla de agua y aceite. Las mezclas se pueden separar por
procedimientos físicos. Veamos varios ejemplos. Una mezcla de petróleo y agua
se puede separar aprovechando que el petróleo es menos denso y flota en el agua.
A este procedimiento se le llama decantación y está basado en diferencias de
densidad. Por ejemplo, en una depuradora hay una fase de decantación.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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Una mezcla de limaduras de hierro con otro componente se puede separar
gracias a la propiedad que tiene dicho metal de ser atraído por los imanes.
En el caso de las disoluciones, la
separación
puede
realizarse
considerando que cada una de las
sustancias
disueltas
posee
distinta
temperatura de ebullición. Se calienta la
mezcla y se separa primero la sustancia
que hierve antes. Este proceso físico es
la
destilación
diferencias
ebullición.
y
en
De
está
la
esta
basado
en
temperatura
de
forma
podemos
separar las numerosas sustancias que
forman el petróleo, la sal del agua del
mar, el alcohol del vino, los colorantes de
una tinta, etcétera.
El análisis químico en las distintas reacciones que tienen lugar en los
procedimientos analíticos va a ocurrir mayormente en una disolución y con la
intervención de reactivos que están disueltos en un solvente determinado. Por ello
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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resulta importante conocer y saber utilizar los conceptos de lo que son las
disoluciones y como se forman, los factores que afectan la solubilidad de las
sustancias y la forma de expresar la concentración de las disoluciones.
Recordando conceptos: mezclas, sistemas dispersos. Como ya se vio en la
asignatura de Química, cuando dos o más sustancias se mezclan entre sí, sin que
tenga lugar una reacción química, se forma una mezcla. Las mezclas, son aquellos
sistemas que no poseen composición química definida, es decir, que están
formados por dos o más componentes, donde los mismos conservan sus
propiedades características, mientras que las propiedades del sistema son
variables y dependen de la relación de las cantidades en las que se encuentra cada
uno de los componentes. Las mezclas, a su vez, se clasifican en homogéneas y
heterogéneas.
Una mezcla es homogénea, cuando presenta las propiedades iguales en todos los
puntos de su masa, y no se observa en la misma, superficies de discontinuidad,
cuando se la examina al ultramicroscopio. Las mezclas homogéneas se conocen
con el nombre de soluciones. Así, por ejemplo, la agitación prolongada en un vaso
de precipitados de una porción de cloruro de sodio con agua, dará lugar a la
formación de una solución de cloruro de sodio en agua. Los sistemas heterogéneos
se conocen también con el nombre de dispersiones, y se caracterizan por poseer
propiedades diferentes cuando se consideran al menos dos puntos de su masa y
además, presentan superficies de discontinuidad. Un ejemplo común de mezcla
heterogénea, lo constituye un trozo de granito, claramente, se diferencian en el
mismo sus componentes, cuarzo, feldespato y mica. Cada una de estas partes
representa a sistemas homogéneos, con propiedades distintas, separadas entre sí,
por límites bien definidos, conocidos con el nombre de inter-fase, mientras que
cada una de estas porciones homogéneas se denominan fases. Resumiendo, es
posible decir que los sistemas homogéneos son monofásicos (formados por una
sola fase), mientras que los heterogéneos son polifásicos (dos o más fases).
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Otro término importante a considerar es el de componente, denominándose así a
cada una de las sustancias que constituyen una mezcla. El número de
componentes que posee un sistema, es independiente de su homogeneidad o
heterogeneidad. Existen sistemas heterogéneos de varias fases, formado por un
solo componente, como ocurre cuando tenemos agua líquida en equilibrio con hielo
y vapor de agua. Hay tres fases - sólida, líquida y gaseosa, pero solo un
componente - agua. Por otro lado, existen sistemas homogéneos constituidos por
numerosos componentes, por ejemplo, podemos disolver NaCl, NaNO3 y KNO3 en
un vaso de precipitados con agua, se formará una solución homogénea y
tendremos 4 componentes y una sola fase.
Un sistema disperso es aquél en el cual, una o más sustancias (fase dispersa) se
encuentran distribuidas en el interior de otra (fase o medio dispersante), en forma
de pequeñas partículas. Numerosos fenómenos de la naturaleza se relacionan con
sistemas dispersos, especialmente con las disoluciones y con los sistemas
coloidales, ambas de gran importancia en la Tecnología de Alimentos.
La clasificación de un sistema disperso, se basa en el tamaño de las partículas de
la fase dispersa. Es conveniente señalar que los límites entre los distintos sistemas
dispersos no constituyen fronteras bien definidas, existiendo casos que se pueden
clasificar en uno u otro tipo de sistema. Según el grado de división de las partículas
los sistemas dispersos se clasifican en:
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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Dispersiones macroscópicas o groseras: son sistemas heterogéneos, las partículas
dispersas se distinguen a simple vista son mayores a 50 mm (1mm = 10 -6 m ). Por
ejemplo: mezcla de arena y agua, granito, limaduras de hierro en azufre, etc.
Dispersiones finas: son sistemas heterogéneos visibles al microscopio, as
partículas de la fase dispersa tienen dimensiones comprendidas entre 0,1 mm y 50
mm. A este tipo de dispersiones pertenecen las emulsiones y las suspensiones.
Las emulsiones se caracterizan por poseer las fases dispersante y dispersa en
estado líquido. Un ejemplo de estos sistemas es la mezcla de agua y aceite agitada
vigorosamente. En las suspensiones, la fase dispersa es sólida, mientras que la
fase dispersante puede ser líquida o gaseosa. En este tipo de dispersiones la
separación de fases se opera con mayor dificultad que en las groseras.
Sistemas coloidales: en estas dispersiones el medio disperso solo es visible con el
ultramicroscopio. Si bien son sistemas heterogéneos, marcan un límite entre los
sistemas materiales heterogéneos y homogéneos. El tamaño de partículas de la
fase dispersa se encuentra entre 0,001 y 0,1 mm.
Soluciones verdaderas: en estos sistemas las partículas dispersas son moléculas o
iones, su tamaño es menor a 0.001 mm. No son visibles ni siquiera con
ultramicroscopio, y son sistemas homogéneos.
Una comparación de las características de los sistemas dispersos se muestra en la
siguiente tabla:
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La dispersión de la luz se conoce como efecto Tyndall y permite distinguir
fácilmente a las soluciones de los otros sistemas dispersos, como se muestra en la
siguiente figura, donde un rayo láser es visible en un sistema coloidal pero no en la
solución (recuerde que un rayo láser sólo es visible cuando se encuentra con un
objeto). Podemos clasificar las mezclas en homogéneas o heterogéneas. Son
mezclas homogéneas a aquellas que a simple vista presentan uniformidad en todas
sus partes. Como ejemplos tenemos la mezcla de sal y azúcar de caña, la de sal el
agua o aire, que es una mezcla de oxígeno, nitrógeno, bióxido de carbono y otros.
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Las disoluciones presentan las siguientes características:
_Es una mezcla homogénea
_Las sustancias dispersas se encuentran en estado de división molecular o iónica.
_No posee una composición cuantitativa definida.
_Los componentes pueden separase mediante cambios de estado de agregación.
_Las disoluciones se pueden clasificar teniendo en cuenta el estado físico en
sólidas, líquidas y gaseosas.
En
Química
Analítica
las
disoluciones líquidas
son
las
más
comunes.
Una disolución está compuesta por el soluto y el disolvente. El soluto es el
componente que cambia el estado físico al formarse la disolución y el disolvente el
que lo mantiene. Ejemplo: en una disolución de NaCl en agua, el soluto es el NaCl
y el disolvente es el agua. Si todas las sustancias que forman la disolución
mantienen su estado físico original, el soluto será entonces el componente que está
en menor proporción.Los compuestos están formados por moléculas y éstas están
formadas por unión de átomos de distintos elementos.
Las mezclas son producto de la unión física, no química, de dos o más sustancias
elementales o compuestos, como es el caso de la combinación del polvo de azufre
y sal, la mezcla hecha con agua y sal, cal y harina, etc.
1.3 CARACTERIZACIÓN DE LOS ESTADOS DE AGREGACIÓN: SÓLIDO
CRISTALINO, LÍQUIDO, SÓLIDO, VÍTREO Y GEL.
Estados de Agregación de la Materia
La Materia se presenta básicamente en tres estados, los cuales son: sólido, líquido
y gaseoso. En la siguiente tabla se presentan algunas características físicas de
dichos estados de agregación.
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Estado de Agregación
Sólido
Líquido
Gas
Volumen
Definido
Definido
Indefinido
Forma
Definida
Indefinida
Indefinida
Compresibilidad
Incompresible Incompresible Compresible
Atracción entre Moléculas Intensa
Moderada
Despreciable
EL ESTADO SOLIDO
Las sustancias sólidas se caracterizan porque tienen un volumen y una forma
determinada. Hacer que modifiquen su forma suele ser difícil: son indeformables,
aunque algunos son relativamente elásticos.
Esto se debe a la estructura interna de las
moléculas, átomos o iones que constituyen el
sólido. Como las fuerzas intermoleculares son
muy intensas, estas partículas están ordenadas
espacialmente,
fijas
en
unas
posiciones
determinadas. Por eso se dice que tienen una
estructura interna cristalina.
ESTADO SÓLIDO (CRISTALES) Desde el punto de vista físico, cuál de esas
estructuras cristalinas ha de tomar el sólido depende de varios factores, siendo los
principales el tamaño de los átomos que lo forman y el tipo de fuerzas que actúa
entre ellos. En función de estas últimas, y en completa analogía con el caso
molecular, se clasifican los cristales en iónicos, covalentes o metálicos. Veamos
algunas de sus características. Los cristales iónicos se enlazan con fuerzas
interatómicas del tipo de Coulomb. Cuando un átomo con un electrón fuera de capa
cerrada se encuentra con otro que requiere un electrón para completar la capa, el
primero cede al electrón tan gustosamente como el otro lo atrapa. Pero entonces
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se forman dos iones, uno positivo porque cedió una carga negativa y el otro
negativo porque adquirió un electrón adicional. Por lo tanto, se atraen
eléctricamente con una fuerza omnidireccional, para la cual no existe dirección
privilegiada. La descripción que hemos hecho se aplica a los átomos alcalinos
frente a los halógenos. De hecho, los cristales iónicos por excelencia son los
halogenuros alcalinos, siendo el más conocido el cloruro de sodio, la sal común.
A diferencia de los cristales iónicos, en que los electrones se reparten en los iones,
en los cristales covalentes los electrones se comparten. La nube electrónica se
dispone de manera tal que los iones positivos son atraídos hacia los sitios en que
aquélla se localiza principalmente. Estos sitios preferenciales no son cualesquiera,
por lo que el enlace covalente se da sólo en ciertas direcciones. Estos cristales
covalentes surgen de elementos como el germanio, el silicio y el carbono. Por
ejemplo, el carbono tiene cuatro electrones en su capa más externa, que se llena
con ocho. Por lo tanto, al átomo de este elemento le da igual, por decirlo así, ceder
sus electrones o aceptar otro número igual para llenar su capa y llegar a un estado
de menor energía. Entonces, decide compartir sus cuatro electrones dando origen
con un enlace covalente a un cristal tetraédrico.
Los cristales metálicos, finalmente, se dan cuando los átomos que los forman
tienen electrones muy poco amarrados que con poca energía se liberan de su ión y
prefieren deambular por todo el cristal. El origen de esta energía y en consecuencia
la existencia del enlace metálico, se puede explicar con base en la mecánica
cuántica y su principio de incertidumbre. Recordemos que este principio nos dice
que no es posible definir al mismo tiempo la posición y la velocidad de una
partícula. Entonces, mientras mayores sean las limitaciones espaciales a las cuales
se restringe una partícula, también será más grande la incertidumbre en la
velocidad, y por tanto la velocidad misma de la partícula. En otros términos,
mientras menos intentemos localizar a un electrón, menor podrá ser su velocidad y,
por lo tanto, su energía cinética. Esta disminución en energía que obtiene el
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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electrón al moverse en todo el cristal y no dentro de un átomo, puede ser suficiente
para compensar la energía de amarre al átomo. Esto sucede con los metales, en
los cuales existe un gas de electrones, e inmersos en él los iones positivos. Estos
últimos se atraen unos a los otros por medio del gas de electrones.
ALGUNAS PROPIEDADES DE LOS SÓLIDOS.
Con la imagen que hemos
construido de los tres tipos de cristales, ¿qué propiedades podemos esperar de
cada uno? En el metal, pletórico de electrones itinerantes, casi libres, esperaríamos
que un campo eléctrico pueda mover fácilmente a esas partículas de valencia no
amarradas a ningún átomo en particular. Pero esto es lo que caracteriza a un buen
conductor eléctrico. Por otro lado, cuando incide un rayo de luz sobre el cristal
metálico, los campos electromagnéticos que forman la onda luminosa hacen oscilar
a los electrones libres, que generan al acelerarse una radiación reflejada. Por lo
tanto, conducen mal la luz al ser buenos reflectores: en otros términos, son opacos.
En cuanto a sus propiedades térmicas, podemos esperar que los metales sean
buenos conductores del calor, siendo la explicación microscópica semejante: si se
aumenta la temperatura en un cierto punto del metal, esto implica aumentar la
energía cinética de los electrones menos amarrados, que luego transportan esa
energía a todos los confines del cristal. Por otro lado, el amarre metálico
proveniente del gas de electrones es poco direccional. Los átomos de la red
pueden desplazarse de su posición de mínima energía sin que ésta se altere
mucho, ya que el gas de electrones, por decirlo así, se adapta a las nuevas
posiciones de los átomos. Esto implica, claro, que los metales se pueden deformar
sin llegar a la fractura. Finalmente, y otra vez debido a que el amarre entre iones
procede del muy dúctil y poco exigente gas de electrones, se pueden dar muy
diversas mezclas de dos metales, sin que dependan fuertemente de las
proporciones relativas de cada elemento. De ahí que exista una gran variedad de
aleaciones metálicas.
Pensemos ahora en la imagen nuestra de un cristal
covalente, en que los electrones de valencia están ocupados en ligar al cristal. No
hay en este caso quien transporte la carga o la energía térmica. Si no hay agentes
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portadores, la información no llega nunca, o al menos tarda mucho en llegar.
Resultado neto, los cristales covalentes no son buenos conductores ni de la
electricidad ni térmicos: se pueden usar como aislantes. Como dijimos antes, el
enlace covalente es muy direccional y por tanto la posición de equilibrio en la red
puede ser delicada. Estos sólidos, en consecuencia, no serán dúctiles sino
quebradizos. Finalmente, no existe el mecanismo por el cual se reflejaba la luz al
incidir en un metal, y podemos esperar que los cristales covalentes sean buenos
conductores de la radiación electromagnética, o sea transparente.
Propiedades muy semejantes podemos esperar de los metales iónicos, si acaso
alguna diferencia en sus propiedades ópticas y mecánicas. Por ejemplo, cuando
incide sobre un cristal iónico una onda electromagnética cuya longitud es mucho
mayor que la distancia típica que separa a los iones, tanto el ion positivo como el
negativo sienten un campo eléctrico del mismo signo. Pero responden a él de
manera contraria y se puede excitar una vibración en la malla cristalina si la
frecuencia es la apropiada. A esta frecuencia, el cristal iónico absorbe la luz y ya no
es transparente.
¿Quién no ha sentido frío en la mano al tocar una perilla metálica? ¿Quién no
ha visto los destellos primorosos de los diamantes? ¿No sabemos que los mejores
espejos están metalizados? ¿O que las extensiones eléctricas son en general de
cobre, un metal? Todo ello se explica con los modelos para los sólidos que hemos
desarrollado.
En la estructura cristalina (ordenada) de los materiales inorgánicos, los motivos
repetitivos son átomos o iones enlazados entre sí, de modo que generalmente no
se distinguen unidades aisladas y de ahí su estabilidad y dureza (cristales iónicos,
fundamentalmente).
En el diamante, cada átomo de carbono está unido a otros cuatro en forma de una
red tridimensional muy compacta (cristales covalentes), de ahí su extrema dureza y
su carácter aislante. Sin embargo, en el grafito los átomos de carbono están
distribuidos en forma de capas paralelas separadas entre sí mucho más de lo que
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se separan entre sí los átomos de una misma capa. Debido a esta unión tan débil
entre las capas atómicas del grafito, los deslizamientos de unas frente a otras
ocurren sin gran esfuerzo, y de ahí su capacidad lubricante, su uso en lapiceros y
su utilidad como conductor. Y, hablando de conductores, en los cristales metálicos
los átomos de metal se estructuran de forma que hay electrones des-localizados
que dan cohesión al conjunto y que son responsables de sus propiedades
eléctricas. Una roca y una montaña están constituidas por minerales tan cristalinos
como el azúcar de un terrón, un trozo de porcelana o el oro de un anillo. Sin
embargo, sólo en ocasiones el tamaño de los cristales es lo suficientemente
grande para llamar nuestra atención, como es el caso de estos bonitos ejemplares:
Los griegos llamaron cristal al cuarzo, (frío + goteo), es decir, carámbanos de
extraordinaria dureza y muy fríos. Pero la formación de cristales no es exclusiva de
los minerales y los encontramos, aunque no necesariamente de modo natural, en
los compuestos llamados orgánicos, e incluso en los ácidos nucleicos y las
proteínas. El estado cristalino de la materia es el de mayor orden, es decir, donde
las correlaciones internas son mayores y a mayor rango de distancias. Y esto se
refleja en sus propiedades que son anisotropías y discontinuas. Suelen aparecer
como entidades puras, homogéneas y con formas geométricas definidas (hábitos)
cuando están bien formados. Sin embargo, el hábito no hace al monje y su
morfología externa no es suficiente para evaluar la denominada cristalinidad de un
material. ¿Cuál es la peculiaridad que diferencia a los cristales de otros tipos de
materiales?,
la
denominada
estructura
cristalina
está
caracterizada
microscópicamente por la agrupación de iones, átomos o moléculas según un
modelo de repetición periódica, y el concepto de periodicidad es sencillo de
entender si pensamos en los motivos de una alfombra oriental, dibujos de la
Alambre,
una
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
formación
de
tipo
militar
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En los cristales, los átomos, los iones o las moléculas se empaquetan dando lugar
a motivos que se repiten desde cada 5 Angstrom hasta las centenas de Angstrom
(1 Angstrom = 10-8 cm.), y a esa repetitividad, en tres dimensiones, se denomina
red cristalina. El conjunto que se repite, por traslación ordenada, genera toda la
red (todo el cristal) y se denomina celdilla elemental o unidad. Para generalizar, su
contenido (átomos, iones, moléculas), o sea el motivo que se repite, puede
describirse por un punto (el punto reticular) que representa a todos y cada uno de
los constituyentes del motivo. Ejemplo, cada soldado sería un punto reticular. En la
materia condensada, un mono-cristal es un dominio, generalmente poliédrico, de
un medio cristalino
Hay ocasiones en las que la repetitividad se rompe, no es exacta, y precisamente
esa característica es lo que diferencia a los cristales de los vidrios o en general de
los
llamados
materiales
amorfos
(desordenados
Modelo atómico en un material ordenado
o
poco
ordenados).
Modelo atómico de un vidrio
(cristal)
La materia no es totalmente ordenada o desordenada (cristalina o no cristalina) y
podemos ver toda una degradación continua del orden (grados de cristalinidad) en
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los materiales, que nos lleva desde los perfectamente ordenados (cristalinos) hasta
los completamente desordenados (amorfos). Esta pérdida gradual de orden que se
da en los materiales, es equivalente a lo que podemos observar en los pequeños
detalles de esta formación gimnástica, que siendo en cierto modo ordenada.
En la estructura cristalina (ordenada) de los materiales inorgánicos, los motivos
repetitivos son átomos o iones enlazados entre sí, de modo que generalmente no
se distinguen unidades aisladas y de ahí su estabilidad y dureza (cristales iónicos,
fundamentalmente)
Estructura cristalina de un material inorgánico: el alfa-cuarzo
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Donde sí se distinguen claramente unidades aisladas, es en los llamados
materiales orgánicos, en donde aparece el concepto de entidad molecular
(molécula), formada por átomos enlazados entre sí, pero en donde la unión entre
las moléculas, dentro del cristal, es mucho más débil (cristales moleculares). Son
generalmente materiales más blandos e inestables que los inorgánicos.
Estructura cristalina de un material orgánico: cianamida
En las proteínas también existen unidades moleculares como en los materiales
orgánicos, pero mucho más grandes. Las fuerzas que unen estas moléculas son
también similares, pero su empaquetamiento en los cristales deja muchos huecos
que se rellenan con agua no ordenada y de ahí su extrema inestabilidad.
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Estructura cristalina de una proteína: AtHal3
Los distintos modos de empaquetamiento en un cristal dan lugar a las llamadas
fases polimórficas (fases alotrópicas para los elementos), que confieren a los
cristales (a los materiales) distintas propiedades. Ejemplo, de todos son conocidas
las distintas apariencias y propiedades del elemento químico Carbono, que se
presenta en la Naturaleza en dos formas cristalinas muy diferentes, el diamante y el
grafito:
Diamante (carbono puro)
Grafito (carbono puro)
El grafito es negro, blando y un lubricante excelente, lo que sugiere que sus átomos
deben estar distribuidos (empaquetados) de un modo que puedan entenderse sus
propiedades. El diamante es transparente y muy duro, por lo que debe esperarse
que sus átomos estén muy fijamente unidos. En efecto, sus estructuras sub-
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microscópicas
(a
nivel
atómico)
dan
cuenta
de
sus
diferencias:
Diamante, con estructura muy
Grafito, con estructura atómica
compacta
en láminas
En el diamante, cada átomo de carbono está unido a otros cuatro en forma de una
red tridimensional muy compacta (cristales covalentes), de ahí su extrema dureza y
su carácter aislante. En el grafito los átomos de carbono están distribuidos en
forma de capas paralelas separadas entre sí mucho más de lo que se separan
entre sí los átomos de una misma capa. Debido a esta unión tan débil entre las
capas atómicas del grafito, los deslizamientos de unas frente a otras ocurren sin
gran esfuerzo, y de ahí su capacidad lubricante, su uso en lapiceros y su utilidad
como conductor.
Hablando de conductores, en los cristales metálicos los átomos de metal se
estructuran de forma que hay electrones des-localizados que dan cohesión al
conjunto y que son responsables de sus propiedades eléctricas.
A veces, esa estructura interna cristalina se manifiesta externamente como una
figura geométrica: un poliedro más o menos perfecto: son los sólidos cristalizados o
cristales. En la naturaleza estos se presentan como minerales, algunos de los
cuales podrás ver si pulsas sobre la imagen pequeña de la izquierda.
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Los vidrios y plásticos carecen de estructura interna cristalina, se dice que son
sustancias amorfas y no se consideran sólidos sino líquidos con viscosidad
(resistencia a fluir, debida al rozamiento entre sus moléculas) muy alta, tan alta que
no pueden fluir y por eso presentan siempre la misma forma como si fueran sólidos
.
EL CONCEPTO DEL CRISTAL
Un cristal es un sólido homogéneo que presenta una estructura interna ordenada
de sus constituyentes químicos, sean átomos, iones o moléculas. La estructura
cristalina, no es exclusiva de los minerales. Hay muchas sustancias cristalinas de
origen orgánico, como el azúcar o las concreciones calcáreas de las conchas de
moluscos, o de origen artificiales, como el acetato de plomo.
ESTRUCTURA CRISTALINA. La celda fundamental o celda unitaria o malla es la
distribución de átomos, iones o moléculas más pequeñas, cuya repetición definida
origina todo el conjunto cristalino. En teoría este proceso se podría repetir
indefinidamente hasta que se obtuviera el más pequeño conjunto de átomos,
ordenados del mismo modo, y con la misma forma de cada uno de los fragmentos
mayores. Estaríamos, entonces, ante la celda fundamental del cristal. Las formas
poliédricas de caras planas, típicas de las sustancias cristalinas, indican que el
cristal crece a diferentes velocidades en las distintas direcciones del espacio. Un
cristal se origina por acumulación de un pequeño conjunto de átomos. En
consecuencia, si el crecimiento se produjera a la misma velocidad en todas las
direcciones, los cristales serían esféricos.
LA RED CRISTALINA. La disposición ordenada de los constituyentes químicos en
sucesiones a lo largo de los ejes, y los planos del cristal, es decir, en las tres
direcciones del espacio, forman una red cristalina. Repetición de la celda inicial en
todos los espacios.
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LOS NODOS. Cada uno de los constituyentes químicos, considerados, como
puntos geométricos, recibe el nombre de nudo o nodo. Esto se les pone en filas y
se repite cada cierta distancia característica, denominada periodo.
EL PLANO RETICULAR.
Un conjunto de filas paralelas y equidistantes.
Los
espacios delimitados por los nodos, se denominan mallas. Las redes planas se
forman
geométricamente con la
translación en dos direcciones de
constituyentes químicos que forman el cristal.
los
La intersección de varias filas
originaría un nodo. Los constituyentes químicos se sitúan, normalmente, en estas
intersecciones, aunque no siempre es así. También ocupan otros lugares como el
centro de las caras de la celda fundamental. (pueden aparecer en medio).
EL RETÍCULO ESPACIAL. La superposición de varios planos reticulares da lugar
a la retícula espacial. Una línea del retículo corresponden a la arista del cristal
Un plano corresponde a la cara del cristal. El retículo se correspondería con el
propio cristal
LOS ELEMENTOS DE SIMETRÍA. En los cristales, se pueden definir tres clases de
elementos de simetría: ejes, planos y centros. Un eje de simetría es una línea que
pasa por el centro del cristal, el cristal al dar la vuelta entorno a ella, ocupa 2, 3, 4,
ó 6, veces la misma posición.
Si la posición se ocupa dos veces es binario
Si la posición se ocupa tres veces es ternario
Si la posición se ocupa cuatro veces es cuaternario
Si la posición se ocupa seis veces es senario
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Un plano de simetría es un plano que divide el cristal en dos partes, cada una de
las cuales es la imagen especular de la otra.
Un centro de simetría es un punto
interior del cristal que divide en dos partes iguales a cualquier segmento, pase por
el y enlaza juntos equivalentes.
LOS SISTEMAS CRISTALINOS.
Existen 32 clases de cristales según sus
características de simetría, que se organizan en 14 tipos de redes tridimensionales,
las 14 redes de Bravais. El número de combinaciones posibles de los elementos
de simetría es finito.
La posesión de elementos de simetría en común permite
agrupar las 32 clases cristalinas en 7 grupos, los sistemas cristalinos. Estos
sistemas quedan definidos por la constante cristalográfica, es decir, el tamaño
característico de las aristas, y el ángulo que forman entre sí en las celdas
fundamentales de cada tipo de cristal.
Los sistemas cristalinos son: cúbico o isométrico, triclínico, monoclínico, rómbico,
tetragonal, hexagonal y trigonal o romboédrica.
Cada celda unidad queda determinada por la longitud de sus aristas a, b, y c que
se cortan en un punto, y por el valor de sus ángulos o, γ o que forma dichas
aristas. Estos valores reciben el nombre de constantes cristalográficas y varían de
unas celdas a otras. En la naturaleza existen siete tipos de células fundamentales,
que se llaman: triclínico, monoclínico, cúbico, rómbico, hexagonal, romboédrico,
tetragonal. En ocasiones la estructura interna de los edificios cristalinos, presenta
imperfecciones debidas a impurezas dentro de la red cristalina o a la sustitución de
unas partículas elementales por otras. Por ello se forman cristales defectuosos.
Estos defectos, originas determinados colores, contribuyen a la formación de
piedras preciosas, permiten la flexibilidad de algunos metales o aumentan su
resistencia y dureza. El ser humano aprueba estas imperfecciones en importantes
aplicaciones, como en el funcionamiento de transistores y del láser.
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ELEMENTOS MORFOLÓGICOS DE UN CRISTAL.
Las caras que corresponden
a los planos reticulares, las aristas o filtros de nodos de los bordes de una cara y
los vértices que son los nudos o puntos terminales de las aristas
EL ESTADO LÍQUIDO
En un líquido, las fuerzas intermoleculares son lo bastante intensas como para
impedir que las partículas que forman el líquido se separen, pero no tienen el
suficiente poder para mantenerlas fijas. Por eso, aunque los líquidos tienen un
volumen constante, su forma no es fija, se
adaptan al recipiente en el que están ubicados.
En el interior del líquido, todas las moléculas
están rodeadas por otras moléculas de líquido
que la atraen, como todas las fuerzas de
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atracción son iguales, es como si no se ejerciera ninguna fuerza sobre ella, por lo
que puede moverse libremente. En la superficie, las moléculas sólo están rodeadas
por el interior del líquido y por su superficie, así que hay una fuerza neta sobre ellas
que se manifiesta en la tensión superficial, la fuerza mantiene unida la superficie
del líquido y hace que ésta se comporte como una lámina que hay que romper para
penetrar en el líquido. Debido a la fortaleza de la tensión superficial, entrar en el
seno del líquido cuesta algún trabajo y algunos insectos pequeños pueden moverse
por la superficie del líquido sin hundirse en él. Es el caso del zapatero, una chinche
acuática muy común en los estanques y aguas tranquilas de Europa.
EL ESTADO GASEOSO
En un gas, las fuerzas intermoleculares son
muy débiles, por lo que las moléculas del
gas no se unen unas a otras, sino que se
encuentran separadas, moviéndose al azar.
Por esto, un gas no tiene una forma ni un
volumen fijo, adoptan la forma del recipiente
que los contiene y ocupan todo su volumen.
Si el gas se encierra en un recipiente que tenga
una pared móvil, como una jeringuilla, al tapar su
extremo abierto con el dedo y empujar su émbolo
haremos disminuir el volumen del aire que contiene.
Si soltamos el émbolo veremos como vuelve a su
posición inicial, empujado por el aire de la jeringuilla.
Otro
tanto
ocurre
si
desplazamos
el
émbolo
aumentando el volumen del aire, al soltarlo vuelve a
su posición inicial. En el primer caso, el aire que
ocupa la jeringuilla ejerce una fuerza sobre el émbolo, la presión, que es mayor que
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la del aire que hay fuera de la jeringuilla, ambos empujan al émbolo, pero gana el
aire del interior de la jeringuilla. En el segundo caso ocurre lo contrario, la presión
del aire de fuera es mayor que la del aire que contiene la jeringuilla y es la que
gana en el empuje del émbolo.
Para medir la presión de un gas en un recipiente, como una rueda o un balón, se
usa el manómetro; para medir la presión de la atmósfera (que es un gas) se usa el
barómetro que inventó Torricelli en 1650. Tanto en un caso como en otro, la
presión se mide en atmósferas (atm), en bares, en milímetros de mercurio (mmHg)
o en Pascales (Pa), en el Sistema Internacional de unidades. 1 atm equivale a
1'013 bares, a 760 mmHg y a 101300 Pa. Más conocido por su uso en
meteorología es el milibar la milésima parte de un bar.
Solido cristalino: Aparte del vidrio y las sustancias amorfas, cuya estructura no
aparece ordenada sino corrida, toda la materia sólida se encuentra en estado
cristalino. En general, se presenta en forma de agregado de pequeños cristales(o
policristalinos) como en el hielo, la rocas muy duras, los ladrillos, el hormigón, los
plásticos, los metales muy proporcionales, los huesos, etc., o mal cristalizados
como las fibras de madera corridas.
También pueden constituir cristales únicos de dimensiones minúsculas como el
azúcar o la sal, las piedras preciosas y la mayoría de los minerales, de los cuales
algunos se utilizan en tecnología moderna por sus sofisticadas aplicaciones, como
el cuarzo de los osciladores o los semiconductores de los dispositivos electrónicos
A bajas temperaturas, los materiales se presentan como cuerpos de forma
compacta y precisa; y sus átomos a menudo se entrelazan formando estructuras
cristalinas definidas, lo que les confiere la capacidad de soportar fuerzas sin
deformación aparente. Los sólidos son calificados generalmente como duros y
resistentes, y en ellos las fuerzas de atracción son mayores que las de repulsión.
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La presencia de pequeños espacios intermoleculares caracteriza a los sólidos
dando paso a la intervención de las fuerzas de enlace que ubican a las celdillas en
una forma geométrica. Las sustancias en estado sólido se caracterizan por:
cohesión elevada, forma definida, incompresibilidad (no pueden comprimirse),
resistencia a la fragmentación, fluidez muy baja o nula, algunos de ellos se
subliman (yodo), volumen constante (hierro).
La materia se nos presenta en diversos estados de agregación, todos con
propiedades y características diferentes, y aunque los más conocidos y
observables cotidianamente son cuatro, las llamadas fases sólida, líquida, gaseosa
y plasmática, también existen otros estados observables bajo condiciones extremas
de presión y temperatura.
Sólido, las partículas que lo forman se encuentran perfectamente ordenadas, por lo
cual casi no presentan movimiento y no contienen huecos intermoleculares, lo que
origina posiciones definidas y estructuras cristalinas. Además, las partículas
contienen una fuerza de atracción llamada cohesión, la cual provoca una
interacción entre ellas y determina el peso, por lo cual presenta las siguientes
características: forma definida,
vibración,
volumen constante,
cohesión (atracción),
rigidez, incompresibilidad (no pueden comprimirse), resistencia a la
fragmentación, fluidez muy baja o nula, algunos de ellos se subliman (yodo) y
volumen tenso. Mineral es aquella sustancia sólida, natural, homogénea, de origen
inorgánico, de composición química definida (pero variable dentro de ciertos
límites).
Sólido vítreo; (líquido de alta viscosidad que ha perdido su capacidad de fluir)
sustancia inorgánica que posee una disposición ordenada de átomos de los
elementos de que está compuesto, y esto da como resultado el desarrollo de
superficies planas conocidas como caras. Si el mineral ha sido capaz de crecer sin
interferencias, pueden generar formas geométricas características, conocidas como
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 46
cristales. Gel; No tiene forma propia, sus moléculas no se hallan en estado de
orden regular, tiene superficie libre y horizontal, no son compresibles, las fuerzas
de atracción y repulsión están equilibradas
1.4 CAMBIOS DE ESTADO
Cuando calentamos un sólido, al aumentar su temperatura, sus moléculas tienden
a moverse más (ya que la temperatura mide la capacidad de movimiento de las
moléculas). Llega un momento en que las fuerzas intermoleculares no pueden
mantener fijas las moléculas y éstas empiezan a moverse y a deslizarse una sobre
otra: el sólido se convierte en líquido, se produce la fusión. La temperatura a la que
se produce esta mutación se conoce como punto de fusión y no varía hasta que
todo el sólido se haya convertido en líquido.
Una vez que toda la sustancia está
en estado líquido, al continuar calentando vuelve a subir la temperatura y llega un
momento en que las fuerzas intermoleculares ya son incapaces de mantener juntas
las moléculas del líquido, por lo que éste hierve y se convierte en un gas, se
produce la ebullición. La temperatura a la que el líquido se convierte en gas se la
denomina punto de ebullición e, igual que antes, no cambia hasta que todo el
líquido se ha transformado en gas.
Si por el contrario enfriamos un gas, al llegar
al punto de ebullición, empieza a convertirse en líquido, se produce la
condensación, proceso durante el que la temperatura no varía. Cuando el gas se
ha convertido completamente en líquido, la temperatura continua bajando hasta
alcanzar el punto de fusión, momento en que el líquido se convierte en sólido en un
proceso llamado solidificación.
Existen algunos sólidos, como el hielo seco (CO2
sólido) usado en los espectáculos para formar las nieblas, que cuando se calientan
no se funden, sino que se convierten directamente en gases. Este proceso recibe el
nombre de sublimación y, lo mismo que en la fusión o la ebullición, durante él la
temperatura permanece constante. Cundo se enfría el gas obtenido, no se
convierte
en
líquido,
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
sino
que
pasa
directamente
al
estado
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sólido:
Diagrama de los cambios de estado entre los estados sólido, líquido y gaseoso
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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La ionización es el cambio de estado de un gas a plasma, el caso contrario, se le
llama de ionización. Se denomina plasma a un gas constituido por partículas
cargadas (iones) libres y cuya dinámica presenta efectos colectivos dominados por
las interacciones electromagnéticas de largo alcance entre las mismas. Con
frecuencia se habla del plasma como un estado de agregación de la materia con
características propias, diferenciándolo de este modo del estado gaseoso, en el
que no existen efectos colectivos importantes.
El punto de fusión es la temperatura a la cual la materia pasa de estado sólido a
estado líquido es decir se funde. Al efecto de fundir un metal se le llama fusión (no
confundir con el punto de fusión). También se suele denominar fusión al efecto de
licuar o derretir una sustancia sólida, congelada o pastosa, en líquida.
En la
mayoría de las sustancias, el punto de fusión y de congelación, son iguales. Pero
esto no siempre es así: por ejemplo, el Agar-agar se derrite a los 85 °C y se
solidifica a partir de los 31 °C a 40 °C; este proceso se conoce como histéresis.
Temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente o frío.
La temperatura de un gas ideal monoatómico es una medida relacionada con la
energía cinética promedio de sus moléculas al moverse, la relación del tamaño de
los átomos de helio respecto a su separación se conseguiría bajo una presión de
1950 atmósferas. A diferencia del punto de ebullición, el punto de fusión es
relativamente insensible a la presión y, por tanto, pueden ser utilizados para
caracterizar compuestos orgánicos y para comprobar la pureza. El punto de fusión
de una sustancia pura es siempre más alto y tiene una gama más pequeña que el
punto de fusión de una sustancia impura. Cuanto más impuro sea, más bajo es el
punto de fusión y más amplia es la gama. Eventualmente, se alcanza un punto de
fusión mínimo. El cociente de la mezcla que da lugar al punto de fusión posible más
bajo se conoce como el punto eutéctico. Perteneciente a cada átomo de
temperatura de la sustancia a la cual se someta a la fusión.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 49
La ebullición es el proceso físico en el que un líquido pasa a estado gaseoso. Se
realiza cuando la temperatura de la totalidad del líquido iguala al punto de ebullición
del líquido a esa presión. Si se continúa calentando el líquido, éste absorbe el
calor, pero sin aumentar la temperatura: el calor se emplea en la conversión del
agua en estado líquido en agua en estado gaseoso, hasta que la totalidad de la
masa pasa al estado gaseoso. En ese momento es posible aumentar la
temperatura de l. Este proceso es muy distinto a la evaporación, que es paulatino y
para el que, en altitudes superiores, la presión atmosférica media disminuye, por lo
que el agua necesita temperaturas menores para entrar en ebullición. En una olla a
presión, el agua llega a una temperatura de 120 °C antes de hervir, debido a la
mayor presión alcanzada por los gases en su interior. Gracias a esta mayor
temperatura del agua en el interior de la olla, la cocción de la comida se da más
rápidamente. La adición de aditivos al agua puede hacer aumentar su punto de
ebullición. Y algunos microorganismos también mueren a esta temperatura
El
punto de ebullición es aquella temperatura en la cual la materia cambia de estado
líquido a gaseoso. Expresado de otra manera, en un líquido, el punto de ebullición
es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a la presión del
medio que rodea al líquido.1 En esas condiciones se puede formar vapor en
cualquier punto del líquido. La temperatura de una sustancia o cuerpo es media de
la energía cinética de las moléculas. A temperaturas inferiores al punto de
ebullición, sólo una pequeña fracción de las moléculas en la superficie tiene
energía suficiente para romper la tensión superficial y escapar. Este incremento de
energía constituye un trabajo (intercambio de calor) que da lugar al aumento de la
entropía del sistema (tendencia al desorden de las partículas que lo componen). El
punto de ebullición depende de la masa molecular de la sustancia y del tipo de las
fuerzas intermoleculares de esta sustancia. Para ello se debe determinar si la
sustancia es covalente polar, covalente no polar, y determinar el tipo de enlaces
(dipolo permanente - dipolo permanente, dipolo inducido - dipolo inducido o
puentes de hidrógeno) En termodinámica y química, se denomina fase a cada una
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 50
de las partes macroscópicas de una composición química y propiedades físicas
homogéneas que forman un sistema. Los sistemas monofásicos se denominan
homogéneos, y los que están formados por varias fases se denominan mezclas o
sistemas heterogéneos. Se debe distinguir entre fase y estado de agregación de la
materia. Por ejemplo, el grafito y el diamante son dos formas alotrópicas del
carbono; son, por lo tanto, fases distintas, pero ambas pertenecen al mismo estado
de agregación (sólido). También es frecuente confundir fase y micro-constituyente;
por ejemplo, en un acero cada grano de perlita es un micro-constituyente, pero está
formado por dos fases, ferrita y cementito. Los líquidos provenientes de diferentes
reacciones suelen contener diferentes fases, es decir, dos o más líquidos que se
separan tras un corto tiempo en reposo, generalmente se obtiene una fase acuosa
y otra orgánica. Una fase posee características físicas y químicas relativamente
homogéneas y puede constar de uno o varios compuestos. Sin embargo, cuando
las propiedades de otro o más compuestos difieren en tal grado que dejan de ser
compatibles, entonces hay separación de fases. Esta característica se observa, por
ejemplo, al mezclar agua y aceite y dejarlos reposar unos minutos. Se observa una
línea divisoria, dado que estos materiales no son compatibles y se separan en
fases. Separación de fases. La separación en fases es señal clara de la falta de
miscibilidad del sistema. Estas fases se pueden separar por medio de diferentes
operaciones unitarias como: tamización, decantación, filtración,
evaporación,
destilación, cristalización. Estas fases también se pueden miscibilidad por medio de
un agente llamado emulsificante o de manera incorrecta tenso-activo, debido a que
modifica la tensión superficial entre los elementos de las fases, el cual contiene en
su molécula una parte miscible con una fase y otra parte miscible con la segunda.
Con esto se logra que el líquido (o sólido) se mezcle y macroscópicamente
aparente ser uno solo
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 51
1.5 CLASIFICACIÓN DE LAS SUSTANCIAS NATURALES POR SEMEJANZAS
EN: PROPIEDADES FÍSICAS Y PROPIEDADES QUÍMICAS
La materia presenta diversas propiedades que la caracterizan, algunas de ellas
identifican a toda la materia, por ello se les llama propiedades generales; otras,
como las propiedades particulares de la materia sólida, precisan ciertas
características de un grupo; y las que determinan las diferencias entre una
sustancia y otra se llaman propiedades específicas.
El concepto de propiedades extensivas de la materia, que es otro nombre con el
que se le conoce a las propiedades generales de la materia. Hay dos tipos de
propiedades que presentan la Materia, Propiedades Extensivas y Propiedades
Intensivas. Las Propiedades Extensivas dependen de la cantidad de Materia, por
ejemplo, el peso, volumen, longitud, energía potencial, calor, etc. Las Propiedades
Intensivas no dependen de la Cantidad de Materia y pueden ser una relación de
propiedades, por ejemplo: Temperatura, Punto de Fusión, Punto de Ebullición,
Índice de Refracción, Calor Específico, Densidad, Concentración, etc. Las
Propiedades Intensivas pueden servir para identificar y caracterizar una sustancia
pura. A continuación se presenta una tabla con algunas de estas propiedades para
el Agua. Cuáles son las propiedades generales de la materia y su concepto. Masa:
es la cantidad de materia que tiene un cuerpo, su unidad fundamental en el
Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo (kg) y en el Sistema Inglés es la
libra (lb) .Para medir masas muy pequeñas, como la del átomo, se emplea la uma
(u) que es la unidad atómica de masa cuya equivalencia es: El gramo (g) es una
unidad de masa muy utilizada y se puede representar con múltiplos y submúltiplos.
Peso: es la atracción que ejerce la Tierra sobre los cuerpos hacia su centro, es
decir, el efecto que tiene la gravedad terrestre sobre ellos.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 52
Volumen: Un cuerpo es el lugar o espacio que ocupa. Existen cuerpos de muy
diversos tamaños. Para expresar el volumen de un cuerpo se utiliza el metro cúbico
(m³) y demás múltiplos y submúltiplos. Con respecto a estas unidades de medida
del volumen, existen equivalencias importantes con relación a las de capacidad:
Un decímetro cúbico (dm³) = 1 litro (l) y un centímetro cúbico (cm³) = 1 mililitro (ml)
El cálculo del volumen de un cuerpo dependerá de la forma que tenga éste; si es
de forma regular se aplicará la fórmula ya establecida y si la forma es irregular
generalmente se calcula por desplazamiento de agua, a condición de que no sea
soluble en ella. Cuando se trata de fluidos (líquidos y gases) se emplea el litro y sus
múltiplos.
Inercia: es la resistencia que presenta un cuerpo a cambiar su estado de reposo o
de movimiento, mientras no exista una fuerza que lo modifique.
Impenetrabilidad: es la propiedad que tienen los cuerpos de no poder ocupar el
mismo lugar o espacio al mismo tiempo.
Divisibilidad: es la propiedad que tiene la materia de ser dividida en partículas muy
pequeñas.
Porosidad: en la agregación molecular se forman espacios libres denominados
poros.
Propiedades específicas
Las propiedades que diferencian un tipo de materia de otra se denominan
específicas y se clasifican en físicas y químicas. Algunas de las propiedades físicas
son: dureza, tenacidad, maleabilidad, ductilidad, punto de fusión, punto de
ebullición, las organolépticas y densidad.
Dureza: es la resistencia de los cuerpos a ser rayados.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 53
Tenacidad: es la resistencia de la materia a ser fraccionada por tensión.
Maleabilidad: es la capacidad que tienen los metales para formar láminas.
Ductilidad: es la propiedad de los metales para formar alambres o hilos muy
delgados.
Punto de ebullición: es la temperatura a la que hierve un líquido y pasa al estado de
gas o vapor.
Punto de fusión: es la temperatura en la que un cuerpo sólido pasa al estado
líquido.
Las propiedades organolépticas son aquellas que se perciben a través de los
sentidos-olor, color, sabor, brillo, etcétera -.
La densidad es la cantidad de sustancia contenida en una unidad de volumen
determinado, es una unidad derivada.
La densidad se obtiene al dividir la cantidad de su masa entre el volumen que
ocupa. La unidad en el Sistema Internacional es kg/m³, utilizándose más en la
práctica las siguientes unidades g/cm³o kg/dim³, la ecuación o fórmula para
representar la densidad es:
PROPIEDADES PARTICULARES: Son las cualidades características de cada
sustancia con independencia de tamaño o forma de la muestra. Ejemplo, el azúcar
y la sal son sólidos cristalinos blancos. El primero es de sabor dulce y se funde
volviéndose marrón cuando se calienta en un cazo, puede arder en el fuego directo
en contacto con el aire. La sal en cambio se puede calentar a altas temperaturas y
no funde, desprendiendo un color amarillento al contacto del fuego directo.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 54
EDOS. DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA Y CAMBIOS FISICOS
MATERIA
SE PRESENTA EN DISTINTOS
SOLID
La
oOO
LA
ESTADOS
TEORIA
dependiendo de la
temperatura y de la
DE
LIQUID
AGREGACION
EXPLICA
CINETICA
SON
O
presión
CAMBIOS
DE
ESTADOS
PROGRESIVOS
DE
FUSION
PUEDEN SER
SE
PRODUCE
A
TEMPERATURA
REGRESIVOS
CONSTATE
PUNTO
DE
LLAMADAS
CAMBIOS DE ESTADOS
EBULLUCION
LÍQUIDO
FUSION
SOLIDIFICACION
O
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
EVAPORACION
GAS
SOLID
se
presenta en estado
GAS
PUNTO
materia
DEPOSICION
Página 55
Ciencia natural
que estudia a la
materia y sus
transformaciones.
Química
Química General
Química Descriptiva
Agroquímica
Bioquímica
Petroquímica
Otros
Química Aplicada
Cualitativa
Cuantitativa
Química Analítica
Materia
Todo aquello
que ocupa
un lugar en
el espacio
Orgánica Inorgánica
e
Sólido
Líquido
Gas
Extrínsecas
Tamaño, Forma,
Volumen
Peso y Temparatura
Intriínsecas
Color
Punto de Fusión y
de Ebullición
Propiedades
CONCEPTOS
FUNDAMENTALES
DE LA QUÍMICA.
Químicos
Afectada
por
fenómenos
Físicos
Oxidación
Digestión
Fotosíntesis
Combustión
Elasticidad
Fusión
Evaporación
Cristalización
Métodos de Separación de Mezclas
Mezclas
Centrifugación
Filtración
Destilación
Solubilidad
Cristalización
Evaporación
Sublimación
Heterogéneas
Homogéneas
Sustancias Puras
Compuestos
Elementos
PROPIEDADES FISICAS: Son aquellas que pueden ser observadas sin cambiar la
naturaleza de las sustancias ejemplos: Color, olor, dureza, elasticidad, punto de
fusión y punto de ebullición.
PROPIEDADES QUÍMICAS: Son aquellas que se refieren a la naturaleza intima de
la sustancia o a la manera de reaccionar con otra. Ejemplo: La combustión del
azufre para producir anhídrido sulfuroso, la explosión producida al quemar
hidrogeno, la combustión de un trozo de cinta de magnesio para producir óxido de
magnesio.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 56
EVIDENCIAS DE APRENDIZAJE
1.- Glosario de Términos. (Átomo, materia, sustancia, cuerpo, mezcla,
compuesto, elemento, alotropía, isótopo, fenómeno químico, fenómeno físico,
propiedades extensivas e intensivas, etc.)
2.- Reporte de la investigación de las propiedades físicas y químicas de la
materia
3.- Elaborar un cuadro sinóptico sobre los tipos de clasificación de la materia
4.- Diseñar un mapa conceptual de los estados de agregación de la materia y
sus cambios físicos.
5.- Elaborar un cuadro comparativo entre los diferentes tipos de mezclas.
6.- Realiza un cuadro comparativo entre las propiedades físicas y químicas de
sustancias naturales.
7.-Haga un mapa mental sobre el objeto de estudio de la química
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
o Reporte de Investigación y cuadros comparativos
20%
o Glosario, mapa conceptual, mapa mental
20%
o Participación en clase, desempeño y asistencia
20%
o Examen escrito
40%
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 57
AUTOEVALUACIÓN.
I.INSTRUCCIONES: En los siguientes enunciados subraya la opción correcta
1.- La química se considera una ciencia interdisciplinaria por:
A) Objeto de Estudio
B) Conocimiento del comportamiento humano
C) Origen de las culturas
D) Aportaciones del comportamiento de la materia
2.- Es una de las aportaciones que hace la química a la arqueología
A) Conocimiento de diferentes culturas
C) Determinar edad de fósiles
B) Aportaciones de energía
D) Desarrollo de eras geológicas
3.-Dos objetos A y B, con peso de 35 y 50 Kg. Respectivamente ¿cuál es su
cantidad de materia?
A) A tiene mayor cantidad de materia
B) A es igual a B
C) La cantidad de B es menor que A
D) B tiene mayor cantidad que A
4.-En base al concepto de pureza ¿Cuál de los siguientes materiales es puro?
A) Agua de los océanos
B) Refresco
C) Miel de abeja
D) La sal de mesa
5.- Corresponde a una mezcla heterogénea
A) Agua de Jamaica
B) Refresco
C) Agua con aceites
D) Limpiador de pisos
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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6.- Ejemplo de un compuesto
A) Madera
B) Gas
C) Pasta dental
D) Limonada
7.- Ejemplo de propiedad química de una sustancia
A) Dureza
B) Masa
C) Densidad
D) Inflamabilidad
8.- Estado de la materia que no tiene forma, ni volumen definido
A) Sólido
B) Líquido
C) Gas
D) Plasma
9.- Cambio de estado de gas a líquido
A) Deposición B) Condensación
C) Sublimación
D) Evaporación
10.- Tipo de energía debida al movimiento que tiene la materia
A) Potencial
B) Química
C) Solar
D) Cinética
11.- Cambio nuclear que se aplica en la planta nucleoeléctrica de Laguna
Verde, Veracruz.
A) Combinación
B) Fisión
C) Fusión
D) Separación
12.- La caramelizarían del azúcar es un ejemplo de cambio
A) Atómico
B) Químico
C) Físico
D) Nuclear
13.- Fuente principal de energía actual
A) El Sol
B) Los combustibles
C) Hidráulica
D) Eólica
14.- La contaminación térmica se debe a.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 59
A) Compuestos químicas
B) Gases atmosféricos
C) Pérdida de energía en forma de calor
D) Calor que produce el Sol
15.-Es la principal fuente de energía para nuestro planeta
A) Biomasa
B) Combustibles fósiles
C) Eólica
D) El Sol
II.- INSTRUCCIONES: Relaciona ambas columnas escribiendo en el paréntesis
la letra que corresponde a la opción correcta.
A) Plasma
( ) Unión química de 2 o más elementos.
B) Solar
( ) Estudia cambios, composición y propiedad de la materia
C) Químico
( ) Tiene masa y ocupa un lugar en el espacio
D) Sólido
( ) Sustancia que no puede descomponerse en otra + simple
E) Líquido
( ) Propiedad que no experimenta cambios en su composición
F) Deposición ( ) Se caracteriza por ser elemental para realizar un trabajo
G) Evaporación ( ) Cambio que experimenta la materia en su composición
H) Energía
( ) Energía que se capta mediante fotoceldas
I) Físico
(
) Edo de agregación de la materia que se puede presentar
en las lámparas fluorescentes
J) Química
(…) El granizo es un ejemplo de cambio de estado que
experimenta la materia por fuerza de cohesión
K) Materia
(
) Estado de agregación que se caracteriza porque las
partículas están estrechamente empacadas y unidas
L) Elemento
( ) Todo aquello capaz de modificar la materia
M) Compuesto
III.- INSTRUCCIONES: A continuación contesta brevemente las siguientes
cuestiones.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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1.-Define que es un compuesto químico
2.-Da una definición de química.
3.-Da la definición de molécula.
4.- ¿Cuáles son los componentes del átomo?
5.- ¿Cómo se clasifica la materia de acuerdo a sus características externas?
IV.-INSTRUCCIONES: Escribe en el paréntesis de la izquierda el número de la
derecha que corresponde a cada expresión en negrita.
( ) Un pedazo de cera se funde
1) Energía
( ) El espejo se rompió
2) Fenómeno químico
( ) El cloro es un gas verde
3) Fenómeno físico
( ) El agua es líquida
4) Propiedad física
( ) El clavo se oxidó
5) Propiedad química
( ) La electricidad descompone el agua
6) Cuerpo
( ) El nitrato de plata se reduce
7) Materia
( ) Al quemar el papel cambió
8) Estado físico
V.-INSTRUCCIONES: Escriba 3 ejemplos de:
Cuerpos.
Elementos.
Compuestos
Mezclas
_________
__________
___________
__________
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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FUENTES DE INFORMACIÓN.
1.- R. Chang. Química. Mc Graw Hill. Última edición
2.- D. Ebbing. Química General. Mc Graw Hill. Última edición
3.- C. Mortimer. Química. Grupo Editorial Iberoamericano. Última edición
4.- G. Daub y S. Seese. Química. Editorial Pearson Educación. Última edición
5.- A. Sherman, J. Sherman y L. Russikoff. Conceptos básicos de Química
CECSA. Última edición
6.- Brown, Le May y Bursten. Química, la Ciencia Central. Prentice-Hall
Hispanoaméricana. Última edición
7.- J.S. Phillips, Strozak y Wistrom. Química, Conceptos y Aplicaciones. Mc
Graw Hill. Última edición
http://www.ur.mx/cursos/diya/quimica/jescobed/prog.htm#first
http://www.irabia.org/web/ciencias/elementos/elementos/mezclas.htm
http://www.ur.mx/cursos/diya/quimica/jescobed/prog.htm#first
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/recursos_informaticos/concurso99/007/est
ados.htm
http://depa.pquim.unam.mx/qg/eq.htm
http://html.rincondelvago.com/materia.html
http://html.rincondelvago.com/quimica_4.htmlhttp://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ci
encia/volumen1/ciencia2/03/htm/sec_29.html
http://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/parte_01.html
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 62
UNIDAD II.
ELEMENTOS QUÍMICOS
Competencia específica:
Identificar los elementos químicos
que
constituyen la tabla periódica, así como las
características de la misma (comportamiento
de la electronegatividad).
Competencias Genéricas a desarrollar en la unidad
o Capacidad para trabajar en equipo
o Habilidades de investigación
o Capacidad de comunicación oral
o Capacidad de aprender
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 63
INTRODUCCIÓN
Cuando los elementos se colocan en orden creciente de sus pesos
atómicos sus propiedades físicas y químicas se repiten periódicamente. Basándose
en ese principio varios investigadores durante la década de 1860 hicieron
importantes contribuciones al desarrollo de la tabla periódica de los elementos. En
1969 Dimitri Mendeleev publicó su tabla periódica, los 63 elementos conocidos
aparecen en orden creciente a su masa atómica. Se clocaron de manera que los
elementos con propiedades similares figurasen en líneas horizontales. Mendeleev
fue el primero en anunciar la ley periódica de la siguiente manera “los elementos
presentan una periodicidad en sus propiedades si se colocan siguiendo el orden de
sus pesos atómicos”. Toda propiedad periódica de los elementos como densidad,
punto de fusión, punto de ebullición, volumen atómico, configuración electrónica,
radio covalente y radio iónico de los átomos y otros depende del aumento regular
de la carga nuclear de los átomos a medida que son más grandes y más
complejos.
En la actualidad se conocen 118 elementos químicos. Al combinarse,
forman los miles de compuestos diferentes encontrados en la naturaleza o
sintetizados en los laboratorios. Estudiar a los elementos químicos por separado te
llevaría a un estudio sumamente complicado y tedioso, además que, al hacerlo,
tendrías un conjunto de hechos aislados y difíciles de manejar. Afortunadamente,
los científicos han descubierto que los elementos presentan varias semejanzas
físicas y químicas. Esto los ha llevado a desarrollar teorías que traten de explicar el
porqué de estas semejanzas y, sobre todo, buscar un sistema que permita
ordenarlos y agruparlos. Esta búsqueda de un sistema de ordenación y agrupación
de los elementos químicos, ha dado origen a lo que conocemos en la actualidad
como tabla periódica de los elementos químicos.
Primeras clasificaciones. El primer intento por clasificar a los elementos químicos
fue llevado a cabo por Dobereineren 1817 (científico alemán), el cual los clasificó
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 64
en Triadas. Posteriormente en 1864, el químico inglés Newlands clasificó a los
elementos en Octavas, pero sin surgir de él la idea de que éstos presentan una
periodicidad en sus semejanzas físicas y químicas.
En el año de 1869 dos científicos, trabajando cada quien en su país, descubrieron
lo que se conoce como la ley periódica de los elementos químicos; ellos fueron,
Lothar Meyer en Alemania y Dimitri Mendeleief en Rusia. Ordenaron los elementos
con basa en su peso atómico y descubrieron que sus propiedades se repetían a
cada ciertos intervalos de estos pesos, posteriormente, Moseley, en 1913, logró
eliminar algunas dificultades que se presentaban en la tabla periódica de Meyer y
Mendeleief al ordenar los elementos, con base en su número atómico. De cualquier
manera, a los dos primeros se les reconoce el descubrimiento de esta llamada ley
periódica.
La clasificación actual de los elementos químicos, y por consiguiente la
construcción de la tabla periódica de éstos, se basa en la configuración electrónica
de los mismos. A esta clasificación se le llama clasificación cuántica de los
elementos.
Ley periódica: Basándose en la clasificación cuántica de los elementos la ley
periódica establece que: "las propiedades periódicas de los elementos y sus
compuestos son función periódica de su configuración electrónica externa".
En la actualidad la versión más conocida de la tabla periódica es la llamada forma
larga. En esta tabla los elementos se representan mediante sus símbolos químicos.
Un símbolo químico es una letra o un par de letras que representan a un elemento
químico. Cuando se utiliza una sola letra, ésta siempre deberá ser mayúscula y
cuando se utiliza un par de letras la primera deberá ser siempre mayúscula y la
segunda minúscula; por ejemplo:
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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NOMBRE
SÍMBOLO
Hidrógeno
H
Cloro
Cl
Nitrógeno
N
Cobre
Cu
En la tabla periódica actual los elementos se encuentran distribuidos en:
Series
Bloques
Grupos
y
Períodos.
Series. Los elementos químicos dentro de la tabla se dividen en dos series: serie A
y serie B.
Serie A: esta serie incluye tanto elementos metálicos como no metálicos, a los
cuales se les llama elementos representativos. La configuración electrónica de los
elementos que forman parte de la serie A siempre termina en subnivel "s" o "p".
Serie B: esta serie incluye únicamente metales a los cuales se les llama elementos
o metales de transición interna. La configuración electrónica de estos elementos
siempre termina en subnivel "d" o "f". En la siguiente figura, se observa qué áreas
de la tabla periódica comprende cada una de las series.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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MAPA CONCEPTUAL UNIDAD II
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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2 PERIODICIDAD QUÍMICA
2.1 DESARROLLO DE LA TABLA PERIÓDICA MODERNA
Los seres humanos siempre hemos estado tentados a encontrar una
explicación a la complejidad de la materia que nos rodea. Al principio se pensaba
que los elementos de toda materia se resumían al agua, tierra, fuego y aire. Sin
embargo al cabo del tiempo y gracias a la mejora de las técnicas de
experimentación física y química, nos dimos cuenta de que la materia es en
realidad más compleja de lo que parece. En base a la información de las
propiedades químicas en común los científicos ven la necesidad de clasificar los
elementos de alguna manera que permitiera su estudio más sistematizado. Para
ello se tomaron como base las similitudes químicas y físicas de los elementos
Algunos de los científicos que consolidaron la actual ley periódica son:
1. Johann W. Dobeneiner: Hace su clasificación en grupos de tres elementos con
propiedades químicas similares, llamadas triadas.
2. John Newlands: Organiza los elementos en grupos de ocho u octavas, en orden
ascendente de sus pesos atómicos y encuentra que cada octavo elemento existía
repetición o similitud entre las propiedades químicas de algunos de ellos.
3. Dimitri Mendeleiev y Lothar Meyer: Clasifican lo elementos en orden ascendente
de los pesos atómicos. Estos se distribuyen en ocho grupos, de tal manera que
aquellos de propiedades similares quedaban ubicados en el mismo grupo.
TABLA PERIODICA ACTUAL.
En 1913 Henry Mosseley basándose en experimentos con rayos x determinó los
números atómicos de los elementos y con estos creó una nueva organización para
los elementos.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 68
Ley periódica: → "Las propiedades químicas de los elementos son función
periódica de sus números atómicos”.
Lo que significa que cuando se ordenan los elementos por sus números atómicos
en forma ascendente, aparecen grupos de ellos con propiedades químicas
similares y propiedades físicas que varían periódicamente.
ORGANIZACION DE LA TABLA PERIODICA
1. Los elementos están distribuidos en filas (horizontales) denominadas períodos y
se enumeran del 1 al 7 con números arábigos.
2. Los elementos de propiedades similares están reunidos en columnas
(verticales), que se denominan grupos o familias, los cuales están identificados con
números romanos y distinguidos como grupos A y grupos B.
3. Los elementos de los grupos A se conocen como elementos representativos y
los de los grupos B como elementos de transición.
4. Los elementos de transición interna o tierras raras se colocan aparte en la tabla
periódica en dos grupos de 14 elementos, llamadas series lantánida y actínida.
5. La tabla periódica permite clasificar a los elementos en metales, no metales y
gases nobles.
6. Una línea diagonal quebrada ubica al lado izquierdo a los metales (son buenos
conductores del calor y la electricidad, son maleables y dúctiles, tienen brillo
característico) y al lado derecho a los no metales (pobres conductores del calor y la
electricidad, no poseen brillo, no son maleables ni dúctiles y son frágiles en sólido)
7. Aquellos elementos que se encuentran cerca de la diagonal presentan
propiedades de metales y no metales; reciben el nombre de metaloides (poseen
propiedades intermedias entre Metales y No Metales).
CONFIGURACION ELECTRONICA.
Como ya se ha mencionado, los electrones del átomo giran en torno al núcleo en
unas órbitas determinadas por los números cuánticos.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 69
_n: El número cuántico principal determina el tamaño de las órbitas, por tanto, la
distancia al núcleo de un electrón vendrá determinada por este número cuántico.
Todas las órbitas con el mismo número cuántico principal forman una capa. Su
valor puede ser cualquier número natural mayor que 0 (1, 2, 3...) y dependiendo de
su valor, cada capa recibe como designación una letra. Si el número cuántico
principal es 1, la capa se denomina K, si 2 L, si 3 M, si 4 N, si 5 P, etc.
- l: El número cuántico azimutal determina la excentricidad de la órbita, cuanto
mayor sea, más excéntrica será, es decir, más aplanada será la elipse que recorre
el electrón. Su valor depende del número cuántico principal n, pudiendo variar
desde 0 hasta una unidad menos que éste (desde 0 hasta n-1). Así, en la capa K,
como n vale 1, l sólo puede tomar el valor 0, correspondiente a una órbita circular.
En la capa M, en la que n toma el valor de 3, l tomará los valores de 0, 1 y 2, el
primero correspondiente a una órbita circular y los segundos a órbitas.
- m: El número cuántico magnético determina la orientación espacial de las órbitas,
de las elipses. Su valor dependerá del número de elipses existente y varía desde -l
hasta l, pasando por el valor 0. Así, si el valor de l es 2, las órbitas podrán tener 5
orientaciones en el espacio, con los valores de m -2, -1, 0, 1 y 2. Si el número
cuántico azimutal es 1, existen tres orientaciones posible (-1, 0 y 1), mientras que si
es 0, sólo hay una posible orientación espacial, correspondiente al valor de m 0
El conjunto de estos tres números cuánticos determinan la forma y orientación de la
órbita que describe el electrón y que se denomina orbital. Según el número
cuántico azimutal (l), el orbital recibe un nombre distinto.
Cuando l = 0, se llama orbital s; si vale 1, se denomina orbital p, cuando 2 d, si su
valor es 3, se denomina orbital f, si 4 g, y así sucesivamente. Pero no todas las
capa tienen el mismo número de orbitales, el número de orbitales depende de la
capa y, por tanto, del número cuántico n. Así, en la capa K, como n = 1, l sólo
puede tomar el valor 0 (desde 0 hasta n-1, que es 0) y m también valdrá 0 (su valor
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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varía desde -l hasta l, que en este caso valen ambos 0), así que sólo hay un orbital
s, de valores de números cuánticos (1, 0,0). En la capa M, en la que n toma el valor
3. El valor de l puede ser 0, 1 y 2. En el primer caso (l = 0), m tomará el valor 0,
habrá un orbital s; en el segundo caso (l = 1), m podrá tomar los valores -1, 0 y 1 y
existirán 3 orbitales p; en el caso final (l = 2) m tomará los valores -2, -1, 0, 1 y 2,
por lo que hay 5 orbitales d. En general, habrá en cada capa n2 orbitales, el
primero s, 3 serán p, 5 d, 7 f, etc.
- s: Cada electrón, en un orbital, gira sobre sí mismo. Este giro puede ser en el
mismo sentido que el de su movimiento orbital o en sentido contrario. Este hecho
se determina mediante un nuevo número cuántico, el número cuántico se spin s,
que puede tomar dos valores, 1/2 y -1/2. Según el principio de exclusión de Pauli,
en un átomo no pueden existir dos electrones con los cuatro números cuánticos
iguales, así que en cada orbital sólo podrán colocarse dos electrones
(correspondientes a los valores de s 1/2 y -1/2) y en cada capa podrán situarse 2n2
electrones (dos en cada orbital).
LLENADO DE ORBITALES.
Aunque en un átomo existen infinitos orbitales (el valor de n no está limitado), no se
llenan todos con electrones, estos sólo ocupan los orbitales (dos electrones por
orbital, a lo sumo) con menor energía, energía que puede conocerse,
aproximadamente, por la regla de Auf-Bau, regla nemotécnica que permite
determinar el orden de llenado de los orbitales de la mayoría de los átomos. Según
esta regla, siguiendo las diagonales de la tabla de la derecha, de arriba abajo, se
obtiene el orden de energía de los orbitales y su orden, consecuentemente, su
orden de llenado. Como en cada capa hay 1 orbital s, en la primera columna se
podrán colocar 2 electrones. Al existir 3 orbitales p, en la segunda columna pueden
colocarse hasta 6 electrones (dos por orbital). Como hay 5 orbitales d, en la tercera
columna se colocan un máximo de 10 electrones y en la última columna, al haber 7
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 71
orbitales f, caben 14 electrones. El orden de los elementos en la tabla periódica se
corresponde con su configuración electrónica, esto es, con el orden y lugar de los
electrones en sus orbitales.
LOCALIZACION DE LOS ELEMENTOS.
Las coordenadas de un elemento en la tabla se obtienen por su distribución
electrónica: el último nivel de energía localiza el periodo y los electrones de
valencia el grupo.
1. Elementos representativos (Grupos A): Están repartidos en ocho grupos y se
caracterizan porque su distribución electrónica termina en s-p o p-s. El número del
grupo resulta de sumar los electrones que hay en los subniveles s ó s y p del último
nivel.
EJEMPLO: Localice en la tabla periódica el elemento con Z= 35.
a) La distribución electrónica correspondiente es: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10
4p5
b) La cual en forma ascendente es: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5.
c) El último nivel de energía es el 4, por lo tanto el elemento debe estar localizado
en el cuarto periodo.
d) El grupo se determina por la suma 2+5=7, correspondiente al número de
electrones ubicados en el último nivel, lo cual indica que el elemento se encuentra
en el grupo VII A. Algunos grupos representativos reciben los siguientes nombres:
a) Grupo IA: Alcalinos
b) Grupo IIA: Alcalinotérreos
c) Grupo VIIA: Halógenos
d) Grupo VIIIA: Gases nobles
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 72
2. Elementos de transición (Grupos B): Están repartidos en 10 grupos y son los
elementos cuya distribución electrónica ordenada termina en d-s. El subnivel d
pertenece al penúltimo nivel de energía y el subnivel s al último. El grupo está
determinado por la suma de los electrones de los últimos subniveles d y s. Si la
suma es 3, 4, 5,6 ó 7 el grupo es IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB respectivamente. Si la
suma es 8, 9 ó 10 el grupo es VIIIB primera, segunda o tercera columna
respectivamente. Y si la suma es 11 ó 12 el grupo es IB y IIB respectivamente.
EJEMPLO: Localice en la tabla periódica el elemento con Z= 47.
a) La distribución electrónica correspondiente es: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6
5s2 4d9,
b) La cual en forma ascendente es; 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d9 5s2.
c) El último nivel de energía es el 5, por lo tanto el elemento debe estar localizado
en el quinto periodo.
d) El grupo se determina por la suma 9+2=11, lo cual indica que el elemento se
encuentra en el grupo B.
3. Elementos de tierras raras (Lantánidos y Actínidos): Están repartidos en 14
grupos y su configuración electrónica ordenada termina en f-s, f-d-s o d-s. Es de
notar que la serie lantánida pertenece al periodo 6 y la actínida al periodo 7 de la
tabla periódica.
La tabla periódica de los elementos clasifica, organiza y distribuye los distintos
elementos químicos, conforme a sus propiedades y características; su función
principal es establecer un orden específico agrupando elementos.
Suele atribuirse la tabla a Dimitri Mendeleiev, quien ordenó los elementos
basándose en la variación manual de las propiedades químicas, si bien Julius
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 73
Lothar Meyer, trabajando por separado, llevó a cabo un ordenamiento a partir de
las propiedades físicas de los átomos. La forma actual es una versión modificada
de la de Mendeléyev; fue diseñada por Alfred Werner. El descubrimiento de los
elementos
Aunque algunos elementos como el oro (Au), plata (Ag), cobre (Cu), plomo (Pb) y
el mercurio (Hg) ya eran conocidos desde la antigüedad, el primer descubrimiento
científico de un elemento ocurrió en el siglo XVII cuando el alquimista Henning
Brand descubrió el fósforo (P). En el siglo XVIII se conocieron numerosos nuevos
elementos, los más importantes de los cuales fueron los gases, con el desarrollo de
la química neumática: oxígeno (O), hidrógeno (H) y nitrógeno (N). También se
consolidó en esos años la nueva concepción de elemento, que condujo a Antoine
Lavoisier a escribir su famosa lista de sustancias simples, donde aparecían 33
elementos. A principios del siglo XIX, la aplicación de la pila eléctrica al estudio de
fenómenos químicos condujo al descubrimiento de nuevos elementos, como los
metales alcalinos y alcalino–térreos, sobre todo gracias a los trabajos de Humphry
Davy. En 1830 ya se conocían 55 elementos. Posteriormente, a mediados del siglo
XIX, con la invención del espectroscopio, se descubrieron nuevos elementos,
muchos de ellos nombrados por el color de sus líneas espectrales características:
cesio (Cs, del latín caesĭus, azul), talio (Tl, de tallo, por su color verde), rubidio (Rb,
rojo), etc.
La noción de elemento y las propiedades periódicas
Lógicamente, un requisito previo necesario a la construcción de la tabla periódica
era el descubrimiento de un número suficiente de elementos individuales, que
hiciera posible encontrar alguna pauta en comportamiento químico y sus
propiedades. Durante los siguientes dos siglos se fue adquiriendo un gran
conocimiento sobre estas propiedades, así como descubriendo muchos nuevos
elementos.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 74
La palabra "elemento" procede de la ciencia griega, pero su noción moderna
apareció a lo largo del siglo XVII, aunque no existe un consenso claro respecto al
proceso que condujo a su consolidación y uso generalizado. Algunos autores citan
como precedente la frase de Robert Boyle en su famosa obra The Sceptical
Chymist, donde denomina elementos "ciertos cuerpos primitivos y simples que no
están formados por otros cuerpos, ni unos de otros, y que son los ingredientes de
que se componen inmediatamente y en que se resuelven en último término todos
los cuerpos perfectamente mixtos". En realidad, esa frase aparece en el contexto
de la crítica de Robert Boyle a los cuatro elementos aristotélicos.
A lo largo del siglo XVIII, las tablas de afinidad recogieron un nuevo modo de
entender la composición química, que aparece claramente expuesto por Lavoisier
en su obra Tratado elemental de Química. Todo ello condujo a diferenciar en primer
lugar qué sustancias de las conocidas hasta ese momento eran elementos
químicos, cuáles eran sus propiedades y cómo aislarlos.
El descubrimiento de un gran número de nuevos elementos, así como el estudio de
sus propiedades, pusieron de manifiesto algunas semejanzas entre ellos, lo que
aumentó el interés de los químicos por buscar algún tipo de clasificación.
Los pesos atómicos: A principios del siglo XIX, John Dalton (1766–1844) desarrolló
una nueva concepción del atomismo, al que llegó gracias a sus estudios
meteorológicos y de los gases de la atmósfera. Su principal aportación consistió en
la formulación de un "atomismo químico" que permitía integrar la nueva definición
de elemento realizada por Antoine Lavoisier (1743–1794) y las leyes ponderales de
la
química
(proporciones
definidas,
proporciones
múltiples,
proporciones
recíprocas).
Dalton empleó los conocimientos sobre proporciones en las que reaccionaban las
sustancias de su época y realizó algunas suposiciones sobre el modo como se
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 75
combinaban los átomos de las mismas. Estableció como unidad de referencia la
masa de un átomo de hidrógeno (aunque se sugirieron otros en esos años) y refirió
el resto de los valores a esta unidad, por lo que pudo construir un sistema de
masas atómicas relativas. Por ejemplo, en el caso del oxígeno, Dalton partió de la
suposición de que el agua era un compuesto binario, formado por un átomo de
hidrógeno y otro de oxígeno. No tenía ningún modo de comprobar este punto, por
lo que tuvo que aceptar esta posibilidad como una hipótesis a priori.
Dalton conocía que 1 parte de hidrógeno se combinaba con 7 partes (8
afirmaríamos en la actualidad) de oxígeno para producir agua. Por lo tanto, si la
combinación se producía átomo a átomo, es decir, un átomo de hidrógeno se
combinaba con un átomo de oxígeno, la relación entre las masas de estos átomos
debía ser 1:7 (o 1:8 se calcularía en la actualidad). El resultado fue la primera tabla
de masas atómicas relativas (o pesos atómicos, como los llamaba Dalton) que fue
posteriormente
modificada
y
desarrollada
en
los
años
posteriores.
Las
incertidumbres antes mencionadas dieron lugar a toda una serie de polémicas y
disparidades respecto a las fórmulas y los pesos atómicos, que sólo comenzarían a
superarse, aunque no totalmente, con el congreso de Karlsruhe en 1860.
Metales, no metales, metaloides y metales de transición.
La primera clasificación
de elementos conocida, fue propuesta por Antoine Lavoisier, quien propuso que los
elementos se clasificaran en metales, no metales y metaloides o metales de
transición. Aunque muy práctico y todavía funcional en la tabla periódica moderna,
fue rechazada debido a que había muchas diferencias en las propiedades físicas
como químicas.
Tríadas de Döbereiner.
Uno de los primeros intentos para agrupar los elementos
de propiedades análogas y relacionarlo con los pesos atómicos se debe al químico
alemán Johann Wolfgang Döbereiner (1780–1849) quien en 1817 puso de
manifiesto el notable parecido que existía entre las propiedades de ciertos grupos
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 76
Tríadas de Döbereiner
Litio
de tres elementos, con una
variación gradual del primero al
último. Posteriormente (1827)
Sodio
señaló la existencia de otros
grupos de tres elementos en los
Potasio
LiCl
LiOH
NaCl
NaOH
KCl
KOH
Calcio
Estroncio
Bario
CaCl2
CaSO4
SrCl2
SrSO4
BaCl2
BaSO4
Azufre
Selenio
Telurio
H2S
SO2
H2Se
SeO2
H2Te
TeO2
que se daba la misma relación
(cloro, bromo y; , selenio y telurio; litio, sodio y potasio).
A estos grupos de tres elementos se les denominó tríadas y hacia 1850 ya se
habían encontrado unas 20, lo que indicaba una cierta regularidad entre los
elementos químicos. Döbereiner intentó relacionar las propiedades químicas de
estos elementos (y de sus compuestos) con los pesos atómicos, observando una
gran analogía entre ellos, y una variación gradual del primero al último.
En su
clasificación de las tríadas (agrupación de tres elementos) Döbereiner explicaba
que el peso atómico promedio de los pesos de los elementos extremos, es
parecido al peso atómico del elemento de en medio. Por ejemplo, para la tríada
Cloro, Bromo, Yodo los pesos atómicos son respectivamente 36, 80 y 127; si
sumamos 36 + 127 y dividimos entre dos, obtenemos 81, que es aproximadamente
80 y si le damos un vistazo a nuestra tabla periódica el elemento con el peso
atómico aproximado a 80 es el bromo lo cual hace que concuerde un aparente
ordenamiento de tríadas
Chancourtois.
En 1864, Chancourtois construyó una hélice de papel, en la que
estaban ordenados por pesos atómicos (masa atómica) los elementos conocidos,
arrollada sobre un cilindro vertical. Se encontraba que los puntos correspondientes
estaban separados unas 16 unidades. Los elementos similares estaban
prácticamente sobre la misma generatriz, lo que indicaba una cierta periodicidad,
pero su diagrama pareció muy complicado y recibió poca atención.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 77
En 1864, el químico inglés John Alexander
Ley de las octavas de Newlands.
Reina Newlands comunicó al Royal College of Chemistry (Real Colegio de
Química) su observación de que al ordenar los elementos en orden creciente de
sus pesos atómicos (prescindiendo del hidrógeno), el octavo elemento a partir de
cualquier otro tenía unas propiedades muy similares al primero. En esta época, los
llamados
gases
nobles
no
habían sido aún descubiertos.
Ley de las octavas de Newlands
Esta ley mostraba una cierta
ordenación de los elementos en
familias
(grupos),
propiedades
entre
sí
y
con
muy
parecidas
en
Periodos,
formados por ocho elementos
cuyas
propiedades
iban
1
2
3
4
5
6
7
Li
Be
B
C
N
O
F
6,9
9,0
10,8
12,0
14,0
16,0
19,0
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
23,0
24,3
27,0
28,1
31,0
32,1
35,5
K
Ca
39,0
40,0
variando progresivamente.
El nombre de octavas se basa
en la intención de Newlands de
relacionar estas propiedades con la que existe en la escala de las notas musicales,
por lo que dio a su descubrimiento el nombre de ley de las octavas.
Como a partir del calcio dejaba de cumplirse esta regla, esta ordenación no fue
apreciada por la comunidad científica que lo menospreció y ridiculizó, hasta que 23
años más tarde fue reconocido por la Royal Society, que concedió a Newlands su
más alta condecoración, la medalla Davy.
Tabla periódica de Mendeleiev.
En 1869, el ruso Dimitri Ivánovich Mendeleiev
publicó su primera Tabla Periódica en Alemania. Un año después lo hizo Julius
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 78
Lothar Meyer, que basó su clasificación periódica en la periodicidad de los
volúmenes atómicos en función de la masa atómica de los elementos.
Por ésta fecha ya eran conocidos 63 elementos de los 90 que existen en la
naturaleza. La clasificación la llevaron a cabo los dos químicos de acuerdo con los
criterios siguientes:

Colocaron los elementos por orden creciente de sus masas atómicas.

Situaron en el mismo grupo elementos que tenían propiedades comunes
como la valencia.
Tabla de Mendeléyev publicada en 1872. En ella deja casillas libres para elementos
por descubrir.
La primera clasificación periódica de Mendeléyev no tuvo buena
acogida al principio. Después de varias modificaciones publicó en el año 1872 una
nueva Tabla Periódica constituida por ocho columnas desdobladas en dos grupos
cada una, que al cabo de los años se llamaron familia A y B.
En su nueva tabla consigna las fórmulas generales de los hidruros y óxidos de
cada grupo y por tanto, implícitamente, las valencias de esos elementos.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 79
Esta tabla fue completada a finales del siglo XIX con un grupo más, el grupo cero,
constituido por el gas noble descubierto durante esos años en el aire. El químico
ruso no aceptó en principio tal descubrimiento, ya que esos elementos no tenían
cabida en su tabla. Pero cuando, debido a su inactividad química (valencia cero),
se les asignó el grupo cero, la Tabla Periódica quedó más completa.
El gran mérito de Mendeléyev consistió en pronosticar la existencia de elementos.
Dejó casillas vacías para situar en ellas los elementos cuyo descubrimiento se
realizaría años después. Incluso pronosticó las propiedades de algunos de ellos: el
galio (Ga), al que llamó eka–aluminio por estar situado debajo del aluminio; el
germanio (Ge), al que llamó eka–silicio; el escandio (Sc); y el tecnecio (Tc), que,
aislado químicamente a partir de restos de un sincrotrón en 1937, se convirtió en el
primer elemento producido de forma predominantemente artificia
La noción de número atómico y la mecánica cuántica.
La tabla periódica de
Mendeléyev presentaba ciertas irregularidades y problemas. En las décadas
posteriores tuvo que integrar los descubrimientos de los gases nobles, las "tierras
raras"
y
los
elementos
radioactivos.
Otro
problema
adicional
eran
las
irregularidades que existían para compaginar el criterio de ordenación por peso
atómico creciente y la agrupación por familias con propiedades químicas comunes.
Ejemplos de esta dificultad se encuentran en las parejas telurio–yodo, argón–
potasio y cobalto–níquel, en las que se hace necesario alterar el criterio de pesos
atómicos crecientes en favor de la agrupación en familias con propiedades
químicas semejantes.
Durante algún tiempo, esta cuestión no pudo resolverse satisfactoriamente hasta
que Henry Moseley (1867–1919) realizó un estudio sobre los espectros de rayos X
en 1913. Moseley comprobó que al representar la raíz cuadrada de la frecuencia de
la radiación en función del número de orden en el sistema periódico se obtenía una
recta, lo cual permitía pensar que este orden no era casual sino reflejo de alguna
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 80
propiedad de la estructura atómica. Hoy sabemos que esa propiedad es el número
atómico (Z) o número de cargas positivas del núcleo.
La explicación que aceptamos actualmente de la "ley periódica" descubierta por los
químicos de mediados del siglo pasado surgió tras los desarrollos teóricos
producidos en el primer tercio del siglo XX. En el primer tercio del siglo XX se
construyó la mecánica cuántica. Gracias a estas investigaciones y a los desarrollos
posteriores, hoy se acepta que la ordenación de los elementos en el sistema
periódico está relacionada con la estructura electrónica de los átomos de los
diversos elementos, a partir de la cual se pueden predecir sus diferentes
propiedades químicas.
Tabla periódica de los elementos1
Grupo 1 2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
I II III IV V VI VII VIII VIII VIII
II III IV
VI VII VIII
IB
VA
A A B B B B B B B B
B A A
A A A
Periodo
1
2
1
H
He
3 4
5 6 7 8 9 10
2
Li Be
B C N O F Ne
11 12
13 14 15 16 17 18
3
Na Mg
Al Si P S Cl Ar
19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
4
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54
5
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
55 56
72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86
*
6
Cs Ba
Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
87 88
104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118
**
7
Fr Ra
Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
57 58
La Ce
89 90
Actínidos **
Ac Th
Lantánidos *
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71
Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103
Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Página 81
2.2 CLASIFICACIÓN PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS
Grupos de la tabla periódica. A las columnas verticales de la tabla periódica se les
conoce como grupos. Todos los elementos que pertenecen a un grupo tienen la
misma valencia atómica, y por ello, tienen características o propiedades similares
entre sí. Por ejemplo, los elementos en el grupo IA tienen valencia de 1 (un electrón
en su último nivel de energía) y todos tienden a perder ese electrón al enlazarse
como iones positivos de +1. Los elementos en el último grupo de la derecha son los
gases nobles, los cuales tienen lleno su último nivel de energía (regla del octeto) y,
por ello, son todos extremadamente no reactivos.
Numerados de izquierda a derecha utilizando números arábigos, según la última
recomendación de la IUPAC (según la antigua propuesta de la IUPAC) de 1988, 2
los grupos de la tabla periódica son:
Grupo 1 (I A): los metales alcalinos
Grupo 2 (II A): los metales alcalinotérreos
Grupo 3 (III B): Familia del Escandio
Grupo 4 (IV B): Familia del Titanio
Grupo 5 (V B): Familia del Vanadio
Grupo 6 (VI B): Familia del Cromo
Grupo 7 (VII B): Familia del Manganeso
Grupo 8 (VIII B): Familia del Hierro
Grupo 9 (IX B): Familia del Cobalto
Grupo 10 (X B): Familia del Níquel
Grupo 11 (I B): Familia del Cobre
Grupo 12 (II B): Familia del Zinc
Grupo 13 (III A): Los Térreos
Grupo 14 (IV A): Los Carbonoideos
Grupo 15 (V A): Los Nitrogenoideos
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 82
Grupo 16 (VI A): Los Calcógenos o Anfígenos
Grupo 17 (VII A): Los Halógenos
Grupo 18 (VIII A): Los Gases Nobles
Períodos.
Las filas horizontales de la tabla periódica son llamadas períodos.
Contrario a como ocurre en el caso de los grupos de la tabla periódica, 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.
Siguiendo esa norma, cada elemento se coloca según su configuración electrónica.
El primer período solo tiene dos miembros: hidrógeno y helio; ambos tienen sólo el
La tabla periódica consta de 7 períodos:
orbital 1s.

Período 1

Período 2

Período 3

Período 4

Período 5

Período 6

Período 7
La tabla también está dividida en cuatro grupos, s, p, d, f, que están ubicados en el
orden s, d, p, f, 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.
Bloques o regiones
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Tabla periódica dividida en bloques.
La tabla periódica se puede también dividir
en bloques de elementos según el orbital que estén ocupando los electrones más
externos.
Los bloques o regiones se denominan según la letra que hace
referencia al orbital más externo: s, p, d y f. Podría haber más elementos que
llenarían otros orbitales, pero no se han sintetizado o descubierto; en este caso se
continúa con el orden alfabético para nombrarlos. Bloque s, Bloque p, Bloque d,
Bloque f
La escala de Pauling es una clasificación de la electronegatividad de los átomos.
En ella, el elemento más electronegativo (flúor), tiene un índice de 4.0, mientras
que el menos electronegativo (francio) tiene un valor de 0.7. Los demás átomos
tienen asignados valores intermedios.
Globalmente puede decirse que la
electronegatividad aumenta de izquierda a derecha en la tabla periódica de los
elementos y que decae hacia abajo. De esta manera los elementos de fuerte
electronegatividad están en la esquina superior derecha de la tabla.
-> Radio atómico disminuye -> Energía de ionización aumenta ->
Electronegatividad aumenta ->
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Grupo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Período
H
He
1
2.1
Li Be
B C N O F Ne
2
1.0 1.5
2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
Na Mg
Al Si P S Cl Ar
3
0.9 1.2
1.5 1.8 2.1 2.5 3.0
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
4
0.8 1.0 1.3 1.5 1.6 1.6 1.5 1.8 1.9 1.8 1.9 1.6 1.6 1.8 2.0 2.4 2.8
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
5
0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 1.9 2.2 2.2 2.2 1.9 1.7 1.7 1.8 1.9 2.1 2.5
Cs Ba
Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Lu
6
0.7 0.9
1.3 1.5 1.7 1.9 2.2 2.2 2.2 2.4 1.9 1.8 1.9 1.9 2.0 2.2
Fr Ra Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
7
0.7 0.7
Tabla periódica de la electronegatividad usando la escala de Pauling
2.3 PROPIEDADES QUÍMICAS Y SU VARIACIÓN PERIÓDICA: TENDENCIAS
GENERALES Y POR GRUPO.
Las propiedades químicas de los elementos dependen de la distribución electrónica
en los diferentes niveles, por ello; todos aquellos que tienen igual número de
electrones en su último nivel presentan propiedades químicas similares,
correspondiendo el número de período en que se encuentra ubicado, al del último
nivel con electrones y el número de grupo guarda relación con la cantidad de
electrones en la última capa.
La tabla periódica puede dividirse en diversas formas según las propiedades que
se deseen estudiar, de tal suerte que se agrupan conjuntos de elementos con
características comunes.
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METALES, NO METALES Y METALOIDES
Aún antes de establecerse la tabla periódica; ya el creador de la SIMBOLOGIA de
los elementos J. J. BERZELIUS publicó en 1814 una clasificación sistemática en
donde agrupaba dos tipos: los METALES y los NO METALES.
Las características de los elementos METALICOS son:
1. Conducen con facilidad el calor y la electricidad.
2. Presentan brillo metálico
3. Generalmente pueden ser laminados o estirados formando alambres,
propiedades que se conocen como MALEABILIDAD y DUCTILIDAD.
4. Por lo regular a temperatura ambiente son sólidos excepto Hg, Ga, Cs y Fr.
5. Al combinarse con NO METALES ceden electrones por lo que adquieren
cargas positivas (CATIONES).
Los NO METALES presentan las siguientes características:
1. Son malos conductores del calor y la electricidad.
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2. No son maleables ni dúctiles.
3. Reciben electrones al combinarse con los METALES adquiriendo así cargas
NEGATIVAS (ANIONES).
Algunos elementos suelen comportarse según las condiciones como metales o
como no metales; a estos se les conoce como METALOIDES.
En la clasificación periódica de DIECIOCHO columnas podemos apreciar a estos
grupos de elementos claramente delimitados, lo cual nos parece razonable si
pensamos que las características de ellos dependen de la distribución electrónica,
entre más próximos estén los elementos, mayor semejanza tendrán en sus
propiedades y esto se debe a que la distribución electrónica presenta también una
gran semejanza.
Si admitimos que las propiedades químicas de los elementos dependen de la
ubicación de los electrones en su envoltura, tenemos una CLASIFICACION DE
ELEMENTOS EN FUNCION DE SU DISTRIBUCION ELECTRONICA. En esta
clasificación los elementos se agruparon en cuatro bloques según el tipo de orbital
atómico en que se ubique su electrón diferencial.
A los bloques S y P se les conoce como elementos REPRESENTATIVOS mientras
que a los D y F se les denomina elementos de TRANSICION EXTERNA e
INTERNA respectivamente.
El bloque S está formado por dos columnas, el P por seis, en el D se observan diez
y el F presenta un total de 14. Como se puede observar, el número de columnas
corresponde al máximo de electrones que se pueden acomodar en esos tipos de
orbitales, los elementos colocados en una misma columna o grupo tendrán igual
cantidad de electrones en el nivel más externo y su electrón diferencial estará en el
mismo tipo de orbital.
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LOS NUMEROS DE OXIDACION EN LA TABLA PERIODICA
El conocer la posición del elemento en la Tabla Periódica nos resulta de gran
utilidad para determinar su NUMERO DE OXIDACION; Los METALES presentan
CARGAS POSITIVAS y los NO METALES suelen presentar NEGATIVAS aunque
también pueden ser POSITIVOS dependiendo del compuesto que forme.
ELEMENTOS REPRESENTATIVOS: estos elementos suelen presentar número de
oxidación de acuerdo al grupo en que se ubican; el número de grupo nos dice el
estado de oxidación máximo del elemento. Los elementos pueden presentar varios
estados de oxidación y estos dependen del número de grupo; si el grupo es PAR,
los elementos tendrán CARGAS POSITIVAS PARES desde el CERO hasta el
NUMERO DE GRUPO. Si es IMPAR, las CARGAS serán IMPARES DESDE
CERO.HASTA EL NUMERO DE GRUPO.
Los elementos NO METALICOS al combinarse con elementos de menor
electronegatividad tienden a adquirir CARGAS NEGATIVAS, y esta será en un
número que permita completar OCHO, al sumar el número de grupo con la
cantidad de carga. Así tenemos que: el grupo VII A adquieren -1, en el VI A -2, los
del V A -3 y algunos del IV A -4.
Los ELEMENTOS DE TRANSICION regularmente presentan estado de oxidación
+3; los grupos I y II suelen tener +1 y +2 como ocurre en Cu+1, Ag+1, Au+1 en el
grupo I B y Zn+2, Cd+2 y Hg+2 del II B; también suele presentarse Cu+2, Au+3 y
Hg+1. Los elementos de transición pueden adquirir números de oxidación positivos
de acuerdo también al número de grupo como máximo
Grupo IA.
Los elementos que pertenecen a este grupo son conocidos como metales alcalinos.
Todos son suaves y brillantes (exceptuando al hidrogeno, que es un no metal muy
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reactivos con el aire y el agua; por ello, no se encuentran libres en la naturaleza y
cuando se logran aislar, para evitar que reaccionen, se deben conservar
sumergidos en ciertos líquidos, como por ejemplo aceites o éter de petróleo.
Reaccionan con los elementos del grupo VIIA, formando compuestos iónicos.
Su
configuración electrónica exteriores (ns1); tienden a perder este electrón y a quedar
con numero de oxidación de +1. Estos metales son los más electropositivos. El
francio, que es el último elemento de este grupo, es radiactivo.
En la tabla periódica se coloca al hidrogeno en este grupo debido al único electrón
que posee; es un elemento gaseoso y sus propiedades no son las mismas que las
del resto de los metales alcalinos.
Grupo IIA.
Estos elementos presentan ciertas propiedades similares a los metales
alcalinos, pero son un poco menos reactivos y se les conoce como metales
alcalinotérreos. Con el oxígeno del aire forman óxidos, y reaccionan con los
elementos del grupo VIIA (halógenos) formando sales. Tienen completo su orbital
s en su capa externa (ns2) y tienden a perder estos electrones tomando la
configuración del gas noble que les antecede; por ello, su número de oxidación es
de +2.
La reactividad de estos metales aumenta al desplazarse de arriba hacia
abajo en el grupo; por ejemplo, el berilio y el magnesio reaccionan con el oxigeno
formando óxidos solo a temperaturas elevadas, mientras que el calcio, el estroncio
y el bario lo hacen a temperatura ambiente. El radio, al igual que el francio, del
grupo anterior, es un elemento radiactivo.
Grupo IIIA.
Este grupo está formado por el boro, el aluminio, el galio, el indio y el talio. El boro
es un metaloide, y de los cuatro elementos metálicos restantes, tal vez el más
importante por sus propiedades y abundancia es el aluminio, el cual, al combinarse
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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con el oxígeno, forma una cubierta que impide cualquier reacción posterior; por
ello, este metal es empleado en la elaboración de artículos y materiales
estructurales.
La configuración electrónica externa que presentan es (ns2np1).
Estos elementos forman también compuestos moleculares, que son característicos
de los no metales; esto se explica por la configuración electrónica que presentan y
por su ubicación en la tabla, ya que al desplazarse de izquierda a derecha en la
tabla periódica, el carácter metálico de los elementos representativos empieza a
perderse gradualmente.
Grupo IVA.
El carbono es un no metal y es el elemento que encabeza este grupo, al que
también se le conoce como la familia del carbono; los dos elementos siguientes, el
silicio y el germanio, son metaloides; estos tres primeros elementos forman
compuestos de carácter covalente. El estaño y el plomo, elementos que finalizan
este grupo, son metales. La configuración electrónica externa de los elementos de
este grupo es (ns2np2). La tendencia que presentan en la disminución de sus
puntos de fusión y ebullición, del silicio hasta el plomo, indica que el carácter
metálico de los elementos de este grupo va en aumento.
Sin duda, el más importante de este grupo es el carbono, que da origen a todos los
compuestos orgánicos; es decir, la química de la vida. El silicio es un elemento muy
abundante en la corteza terrestre y es utilizado con frecuencia en la fabricación de
"chips" de microcomputadoras. El germanio, por ser un semiconductor de la
corriente eléctrica, es empleado en la manufactura de transistores; y los dos
últimos, el plomo y el estaño, tienen usos típicos de los metales.
Grupo VA.
Este grupo se conoce como familia del nitrógeno. Está compuesto por el nitrógeno
y el fósforo, que son no metales; el arsénico y el antimonio, que son metaloides; y
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por el bismuto, que es un metal. Por lo mismo, este grupo presenta una variación
muy notoria en las propiedades físicas y químicas de sus elementos.
La configuración electrónica externa que presentan es (ns 2np3). El nitrógeno, que
existe en forma de gas diatónica, es un no metal, importante como compuesto
principal de la atmósfera terrestre (alrededor del 78%), y es vital para las plantas y
los animales. El fósforo es un no metal sólido de importancia biológica que al
reaccionar con el oxígeno del aire arde violentamente con desprendimiento de
grandes cantidades de calor.
Grupo VIA.
Forma la familia del oxígeno y está constituido por oxígeno, azufre y selenio, que
son no metales; así como telurio y polonio, que son metaloides.
La configuración electrónica externa que presentan es (ns2np4). Tienen la tendencia
a aceptar dos electrones para completar su última capa y formar compuestos
iónicos con muchos metales. Los elementos de este grupo reaccionan con los no
metales de otros grupos, formando compuestos moleculares, especialmente el
oxígeno, que se encuentra en el aire en forma de molécula diatónica (O2) y de
ozono (O3). Además, es muy reactivo, ya que forma compuestos con casi todos los
elementos. Es necesario para la combustión y esencial para la vida.
Grupo VIIA.
Así como los metales alcalinos, los elementos del grupo VIIA o halógenos muestran
gran similitud química entre ellos. Los elementos de este grupo son no metales y
existen como moléculas diatónicas en su estado elemental. Los halógenos son
elementos muy reactivos a temperatura ambiente; el bromo es líquido y el yodo
sólido. Sin embargo, el ástato es un elemento radiactivo y se conoce poco acerca
de sus propiedades.
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La configuración electrónica externa que presentan es (ns 2np5) y tienden a ganar
un electrón para completar su última capa. Por su alta reactividad no se encuentran
en estado puro en la naturaleza; a los aniones que forman al ganar un electrón se
les conoce como halogenuros o haluros. Forman compuestos iónicos con los
metales alcalinos o alcalinotérreos, y compuestos moleculares entre ellos o con los
otros no metales.
Grupo VIIIA.
En este grupo se encuentran los gases nobles: helio, neón, argón, kriptón, xenón y
radón. Tienen su última capa electo6nica completa (ns 2np6), excepto el helio, cuya
única capa es (1s2), que también está completa; por ello, su tendencia a
combinarse entre ellos o con otros elementos es poca o casi nula. Las energías de
ionización de estos elementos están entre las más altas y no presentan tendencia a
ganar electrones; debido a esto, durante muchos años se les llamo gases inertes,
pues se pensaba que no reaccionaban. En la actualidad, se han logrado sintetizar
algunos compuestos, pero comúnmente se emplean como gases puros. El helio es
el más ligero. Comparado con el aire, tiene la séptima parte de su peso; por lo
tanto, tiene un poder de elevación considerable. Otro gas de este grupo, el argón,
es un excelente conductor del calor, y se utiliza en bulbos de luz y soldadura de
magnesio para evitar la oxidación.
Grupos B.
A los elementos que pertenecen a los grupos B en la tabla periódica, se les conoce
como elementos de transición; un elemento de transición es aquel que tiene
parcial-mente ocupado su orbital d o f. Se encuentran ubicados en los periodos 4,
5, 6 y 7; los ubicados en el periodo 6 comprenden a la serie de los lantánidos, y los
del periodo 7, a la de los actínidos; a estas dos series se les conoce como metales
de transición interna.
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METALES DE TRANSICION.
Los metales de transición se localizan en la parte central de la tabla periódica y se
les identifica con facilidad mediante un número romano seguido de la letra "b" en
muchas tablas. No hay que olvidar, sin embargo, que ciertas tablas periódicas
emplean un sistema distinto de rótulos, en el que los primeros grupos de metales
de transición están marcados como grupos "a" y los dos últimos grupos de metales
de transición se identifican como grupos "b". Otras tablas no emplean la
designación de "a" o "b".
METALES DE TRANSICIÓN INTERNOS
Las dos filas de la parte inferior de la tabla periódica se conocen como metales de
transición internos. Localiza el lantano con el numero atómico 57. La serie de
elementos que siguen al lantano (los elementos con número atómico del 58 al 71)
se conocen como los lantánidos. Estos elementos tienen dos electrones externos
en el subnivel 6s, más electrones adicionales en el subnivel 4f. De manera similar,
la serie de elementos que siguen al actino (los elementos con número atómico del
90 al 103) se conocen como actínidos, que tienen dos electrones externos en el
subnivel 7s, más electrones adicionales en el subnivel 5f. En el pasado, a los
elementos de transición internos se les llamaba "tierras raras", pero esta no era una
buena clasificación, pues la mayor parte no son tan raros como algunos otros
elementos son, sin embargo muy difícil de separar.
2.4 ELEMENTOS DE IMPORTANCIA ECONÓMICA, INDUSTRIAL Y AMBIENTAL
EN LA REGIÓN O EN EL PAÍS.
Elemento de Importancia Económica: Hidrogeno (H) Los principales uso del
hidrogeno son:
a)
para la producción de amoniaco (NH3) por el proceso (Haber).
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b)
En la producción del ácido clorhídrico al combinarse con cloro, en la síntesis
del alcohol metilito (CH3OH) al combinar con monóxido de carbono.
c)
Refinación de petróleo.
d)
Hidrogeno de aceite.
Boro (B) este no metal se utiliza como fertilizante foliar y edáfico.
Carbono (C) este metal es importante ya que forma parte de numerosos
compuestos y son importantes para la vida cotidiana del ser humano.
También
forma parte de las estructuras de las grasas o lípidos de la cual la parte estructural
está formada por el glicerol y glicerina el cual es un alcohol.
El carbono también
forma parte de las estructuras de ácidos nucleicos, vitaminas.
Nitrógeno (N) la mayor parte del nitrógeno se encuentra en el aire de la atmósfera y
se usa para fabricar amoniaco al combinarse con el hidrogeno en su forma líquida,
el nitrógeno se utiliza como congelante.
Oxigeno (O) este elemento también se encuentra en el aire de la atmósfera y es
muy importante en la vida del ser humano ya que él depende de su respiración.
También se utiliza ampliamente en la industria y también se utiliza en la soldadura
autógena o acetilénica.
Flúor (F) los usos de los fluoruros principalmente el fluoruro de sodio se utiliza en la
fluoración del agua potable y en las pastas dentales para prevenir las caries.
Cloro (Cl) se utiliza para la elaboración de plástico disolvente, pesticidas, producto
farmacéutico, refrigerante y colorante. También se utiliza en la desinfección y para
blanquear textiles.
Bromo (Br) los compuestos orgánicos que contienen bromo se utilizan como
intermediarios en las síntesis industriales de colorantes. Los bromuros inorgánicos
se utilizan como medicina en el blanqueo de tejidos y en fotografías bromuro de
plata.
Elemento de Importancia Industrial:
Aluminio es resistente a la corrosión, se
puede laminar e hilar por los que se emplea en la construcción de vehículos,
aviones y utensilios domésticos. Se extrae de la bauxita por reducción electrolítica.
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Cobalto se emplea en la elaboración de aceros especiales debido a su alta
resistencia al calor, corrosión y fricción. Se emplea en herramienta mecánica de
alta velocidad, imanes y motores. En forma de polvo, se emplea como pigmento
azul para el vidrio. Su isótopo radiactivo se emplea en el Instituto Nacional de
Investigación Nuclear (ININ) de México, por que produce radiaciones gamma.
Mercurio es resistente a la corrosión y un bueno conductor eléctrico. Se usa en la
fabricación de instrumentos de presión, baterías, termómetro, barómetro,
amalgamas dentales, sosa cáustica, medicamentos e insecticidas.
Antimonio se utiliza, metal de imprenta, baterías y textiles.
Cobre usado principalmente como conductor eléctrico, en la elaboración de
monedas y aleaciones como el latón y bronce.
Plomo se emplea para la fabricación de baterías y acumuladores, de pinturas,
soldaduras e investigaciones nucleares.
Hierro se utiliza en la industria, el arte y la medicina. Para fabricar acero, cemento,
fundiciones de metales ferrosos, además es un componente importante de la
sangre contenido en la hemoglobina.
Oro es el patrón monetario internacional, sus aleaciones se emplean en joyerías, y
ornamentos, piezas dentales y equipo científicos de elaboración. En la actualidad
se ha reemplazado por iridio y rutenio en la joyera, y en piezas dentales, por platino
y paladio.
Elementos de Importancia Ambiental:
Bromo sus vapores contamina el aire,
además sus compuestos derivados solo la cromógenos y venenosos.
Azufre sus óxidos (SO2 Y SO3) contaminan el aire y mezclados con agua producen
la lluvia ácida. Algunas sustancias como los derivados clorados, sulfatos y ácidos
son corrosivos, el gas H2S es sumamente toxico y contamina el aire.
Cadmio contamina el agua y el aire es constituyente de algunos fertilizantes que
contaminan el suelo.
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Mercurio contamina el agua, el aire y causa envenenamiento. Las algas lo
absorben, luego los peces y finalmente el hombre. Los granos lo retienen y como el
hombre los ingiere, lo incorpora a sus tejidos. También puede absorberse por la
piel.
Antimonio el envenenamiento por antimonio se produce por ingestión, inhalación de
vapor y principalmente por un gas llamado estibina.
Arsénico en general, todos sus compuestos y derivados son altamente tóxicos.
Fósforo debido a que se emplea en la síntesis de pinturas, plaguicidas y
fertilizantes, contaminan el aire, el suelo y el agua.
Plomo contaminan el aire, el agua y el suelo (produce graves daños a la
agricultura), y cuando se inhala o se ingiere como alimento, se acumula en el
cuerpo y produce una enfermedad conocida como saturnismo.
Cloro sus vapores contaminan el aire y son corrosivo. En forma de clorato,
contamina el agua, además de forma mezcla explosiva con compuestos orgánicos
que dañan el hígado y el cerebro. Algunos medicamentos que contienen cloro
afectan al sistema nervioso.
Cromo en su forma de cromato soluble contamina el agua. Sus compuestos son
perjudiciales para el organismo, pues destruyen todas las células.
Manganeso
los
polvos
y
humos
que
contienen
manganeso
causan
envenenamientos y atrofian el cerebro, cuando se inhala, además de contaminar el
agua.
En su mayoría, tienen propiedades opuestas a las de los metales. Su estado físico
es diverso: existen sólidos como el carbono, el azufre, líquidos como el bromo y
gases como el flúor, el oxígeno y el hidrogeno. Con excepción del yodo, están
desprovistos de brillo metálico. Sus densidades son menores que las de los
metales, no son dúctiles ni maleables sino frágiles, no conducen bien el calor ni la
electricidad, con excepción del grafito, se caracterizan químicamente por su
tendencia a ganar electrones, es decir, son oxidantes.
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Ejemplos de los metales
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más importantes.
Hidrogeno. Un no metal del grupo 1 En la tierra se presenta
combinado, el principal compuesto que forma es el agua, que cubre la mayor parte
de la corteza, se trata de un gas sin color, olor, ni sabor, con la menor densidad de
todas las sustancias. Industrialmente se obtiene por diversos procesos, dos de las
cuales son:
A partir de un gas natural, proceso que se lleva a cabo en hornos a
unos 1000oC.
CH4 + 2H2O
—> CO2 + 4H2
Formación de gas de agua obtenido por la reacción del carbono de coque vapor, a
alta temperatura. C + H2O
—>
CO +H2
La mezcla que resulta de esta reacciona se llama tan bien gas de síntesis, cuando
el petróleo se agote, una alternativa para fabricar gasolinas será aprovechar el gas
de síntesis. Se utiliza ampliamente en la industria y como combustible.
El gas hidrogeno se utiliza ampliamente en la industria (en la producción de
amoniaco, cloruros de hidrogeno, alcohol, etc.) y como combustible (en cohetes
espaciales y soldadura, por ejemplo).
Carbono. Un no metal del grupo 14.
Se presenta en la naturaleza en dos formas
cristalinas alotrópicas: diamante y grafito y en múltiples formas amorfas (como el
hollín), el carbono también se encuentra impuro en depósitos de acumulación y
descomposición de materia orgánica, en forma de turba, lignita, hulla o antracita.
En México los principales depósitos carboníferos se localizan en Coahuila, Oaxaca
y Sonora. Carbono este metal es importante ya que forma parte de numerosos
compuestos y son importantes para la vida cotidiana del ser humano. También
forma parte de las estructuras de las grasas o lípidos de la cual la parte estructural
está formada por el glicerol y glicerina el cual es un alcohol. El carbono también
forma parte de las estructuras de ácidos nucleicos, vitaminas, uno de los materiales
más baratos (carbón) y uno de los más caros (diamante).
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Importancia industrial, para la industria y el transporte en la forma de combustibles
fósiles; y combinado con oxígeno e hidrógeno forma gran variedad de compuestos
como, por ejemplo, los ácidos grasos, esenciales para la vida, y los ésteres que
dan sabor a las frutas; además es vector, a través del ciclo carbono-nitrógeno, de
parte de la energía producida por el Sol. El principal uso industrial del carbono es
como componente de hidrocarburos especialmente los combustibles fósiles
(petróleo y gas natural
Fósforo. Un no metal del grupo 15.
Fósforo, al igual que el carbono, existe en
formas alotrópicas: fósforo blanco, rojo y negro. El fósforo blanco existió como
moléculas tetraédricas de P4 que reacciona con oxígeno a temperatura ambiental.
El fósforo rojo es un polímero de fósforo, que se obtiene por calentamiento del
blanco. El fósforo negro, menos común que los otros dos, es una forma cristalina,
con propiedades similares al grafito.
Se presenta como oxido y fosfato en la
llamada "Roca Fosfórica", que se usa como materia prima de la industria de
fertilizantes fosfatados y en la fabricación de detergentes, lacas, azúcar, textiles y
cerámicas.
Azufre. Un no metal del grupo 16. El azufre se manifiesta en diversas
presentaciones alotrópicas. Las dos formas sólidas se llaman tumbita y
monoclínica. En fase liquida se presenta en forma molecular como S8, y como gas
se han identificado moléculas de s8, s4 y s2.
Los usos del azufre; En la elaboración de insecticidas, pigmentos, plásticos y
primordialmente de ácido sulfúrico, otro compuesto básico para la industria. En la
forma natural se presentan en yacimientos de origen volcánico y en domos salinos,
los que abundan en México en el istmo de Tehuantepec.
El Flúor es un elemento que se encuentra presente en varios minerales como
fluoruro de sodio que contiene el agua para beber y pasta dental.
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Entre sus
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beneficios o funciones más conocidas destaca el de evitar la caries dental y el
crecimiento de las bacterias que desarrollan el sarro y es por eso que hemos
comentado que se añade a las aguas de uso público. Los dentífricos o pasta de
dientes
también
suelen
llevar
el
flúor
dentro
de
sus
componentes.
También puede ayudar cuando hay un déficit, junto al Calcio y la vitamina D, a
tratar la Osteoporosis y a solidificar los huesos. El flúor diatómico, F2, en
condiciones normales es un gas corrosivo de color amarillo casi blanco,
fuertemente oxidante. Bajo un chorro de flúor en estado gaseoso, el vidrio, metales,
agua y otras sustancias, se queman en una llama brillante. Siempre se encuentra
en la naturaleza combinado y tiene tal afinidad por otros elementos, especialmente
silicio, que no se puede guardar en recipiente de vidrio.
Efectos: Aunque el flúor es demasiado reactivo para tener alguna función biológica
natural, se incorpora a compuestos con actividad biológica. El flúor no es un
nutriente esencial, pero su uso tópico en la prevención de la caries dental es bien
reconocido. El efecto es tópico (aplicación sobre la superficie del esmalte), aunque
antes de 1981 se consideró principalmente sistémico (por ingestión).
Importancia Económica
e industrial: El teflón es un plástico de flúor muy
resistente a la acción química, se usa ampliamente para componentes en la
industria automovilística, y también como recubrimiento antiadherente de la
superficie interior de las sartenes y otros utensilios de cocina con el fin de reducir la
necesidad de grasas al cocinar. Muchos compuestos orgánicos de flúor
desarrollados durante la II Guerra Mundial mostraron un amplio potencial
comercial. Por ejemplo, los hidrocarburos líquidos fluorados derivados del petróleo
son útiles como aceites lubricantes muy estables. El hexafluoruro de uranio, que es
el único compuesto volátil del uranio, se usa en el proceso de difusión gaseosa
para proporcionar combustible a las plantas de energía. Los compuestos que
contienen flúor se utilizan para incrementar la fluidez del vidrio fundido y escorias
en la industria vidriera y cerámica. Para los consumidores la utilización de
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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compuestos de flúor en la industria pasa casi inadvertida, algunos compuestos se
han vuelto familiares a través de usos menores pero importantes, como aditivos en
pastas de dientes y superficies fluoropoliméricas antiadherentes sobre sartenes y
hojas de afeitar (teflón por ejemplo).
Estaño es un metal plateado, maleable, que no se oxida fácilmente y es resistente
a la corrosión. Se encuentra en muchas aleaciones y se usa para recubrir otros
metales protegiéndolos de la corrosión. Una de sus características más llamativas
es que bajo determinadas condiciones forma la peste del estaño. Al doblar una
barra de este metal se produce un sonido característico llamado grito del estaño,
producido por la fricción de los cristales que la componen. En realidad, casi todos
los metales son importantes desde el punto de vista económico Existen metales
que el hombre ha utilizado desde antiguo, como el hierro, el cobre, el estaño y el
plomo; sin embargo el uso masivo de metales tiene lugar a partir de la revolución
industrial. El estaño se utiliza en etiquetas recubrimiento de acero, también se
utiliza en la industria de la cerámica para la fabricación de los esmaltes cerámicos.
Su función es la siguiente: en baja y en alta es un o pacificante. En alta la
proporción del porcentaje es más alto que en baja temperatura.
Es usado también en el sobre taponado de botellas de vino, en forma de cápsula.
Su uso se extendió tras la prohibición del uso del plomo en la industria alimenticia.
España es uno de los mayores fabricantes de cápsulas de estaño. El grupo
metálico más utilizado estaño el de los metales no ferrosos, pues coinciden sobre
la mayoría de los grandes sectores industriales: electrotecnia, transporte,
construcción, armamento, etc. Importancia Biológica; Se halla en la naturaleza en
una proporción ponderal algo superior al 0,003% y suele presentarse combinado,
especialmente bajo la forma de óxido o casiterita, muy abundante en Bolivia,
Indonesia, y Malacia. El estaño es un metal blanco, más blando que el cinc, pero
más duro que el plomo. A 200°C se vuelve muy quebradizo y puede pulverizarse. El
estaño se usa como recubrimiento protector del hierro en la hojalata. La hojalata se
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 100
emplea para fabricar botes y objetos similares, así mismo se usa el estaño en la
fabricación de aleaciones, tales como el hombre (cobre, estaño), metal de soldar
(estaño, plomo), y metal de imprenta (estaño, plomo y antimonio. Las aleaciones
ricas en estaño se utilizan para elaborar el metal antifricción (metal blanco), con el
que se recubre la cara interior de los cojinetes. La aleación con el plomo constituye
la base de las denominadas soldaduras blandas,
el óxido estánico es
discretamente nocivo, y en caso de inhalación de fuertes dosis se puede producir
un aumento de temperaturas; la inhalación repetida suele causar una neuropatía.
El cloruro estánico puede producir irritación bronquial y enema pulmonar,
los
derivados orgánicos del estaño son muy tóxicos, pueden causar un cuadro de
agitación y delirio al que siguen con frecuencia un estado de coma con hipertensión
endocraneana.
El Plomo forma compuestos utilizados en la industria, son los óxidos de plomo,
el tetraetilo de plomo y los silicatos de plomo, el plomo forma aleaciones con
muchos metales, y, en general, se emplea en esta forma en la mayor parte de sus
aplicaciones, es un metal pesado y tóxico, y la intoxicación por plomo se
denomina saturnismo o plumbosis, rara vez se encuentra en su estado elemental.
Se presenta comúnmente como sulfuro de plomo en la galena. Importancia
económica; Aún en la actualidad, sus usos siguen siendo muy variados, lo anterior
hace que el plomo intervenga en numerosas cadenas productivas y el consumo de
los productos que lo contienen esté ampliamente difundido en el mundo, el plomo
se encuentra contenido en la mayor parte de los minerales que se obtienen en las
actividades mineras en México, las cuales se realizan desde los tiempos de la
Colonia, las principales regiones productoras de plomo en el país durante 1998
fueron: Saucillo, Chihuahua. (23.3%); Noria de los Ángeles, Zacatecas. (14.7%);
San Francisco del Oro, Chihuahua. (9.5%); Santa Bárbara, Chih. (9.5%); Zimapan,
Hgo. (7.4%); Mazapil, Zac. (6.5%) y Sombrerete, Zac. (5.3%).
Importancia Industrial; El uso más amplio del plomo, como tal, se encuentra en la
fabricación de acumuladores. Otras aplicaciones importantes son la fabricación
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 101
de tetraetilo de plomo, forros para cables, elementos de construcción, pigmentos,
soldadura suave, municiones, plomadas para pesca y también en la fabricación
desde soldaditos de juguete hasta para hacer tubos de órganos musicales.
Importancia Ecológica; Con respecto a su incidencia en el medio ambiente, el
plomo se encuentra de forma natural en el ambiente, pero las mayores
concentraciones encontradas en el ambiente son el resultado de las actividades
humanas, las sales de plomo entran en el medio ambiente a través de los tubos de
escape (principalmente los defectuosos) de los coches, camiones, motos, aviones,
barcos y aerodeslizadores y casi todos los tipos de vehículos motorizados que
utilicen derivados del petróleo como combustible, siendo las partículas de mayor
tamaño las que quedarán retenidas en el suelo y en las aguas superficiales,
provocando su acumulación en organismos acuáticos y terrestres, y con la
posibilidad de llegar hasta el hombre a través de la cadena alimenticia. Las
pequeñas partículas quedan suspendidas en la atmósfera, pudiendo llegar al suelo
y al agua a través de la lluvia ácida.
El Yodo en la alimentación reside en su importancia para la glándula tiroides a
partir de la cual se producen las hormonas que metabolizan los alimentos y
cumplen la función del buen desarrollo de los distintos tejidos favoreciendo el
sistema nervioso. Si la alimentación carece de sal yodada los más afectados son
los niños y las mujeres embarazadas. Los primeros pueden padecer de bocio,
defectos en el lenguaje y la audición, cretinismo (que es una enfermedad muy
grave que se caracteriza por presentar: retardo o retraso mental, lengua grande,
sordomudez, dificultad para mamar, crecimiento lento y dificultad para caminar).
Efectos ambientales, el yodo puede encontrarse en el aire, el agua y el suelo de
forma natural. Las fuentes más importantes de yodo natural son los océanos. El
yodo en el aire se puede combinar con partículas de agua y precipitar en el agua o
los suelos..
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 102
EVIDENCIAS DE APRENDIZAJE
1.-Elabore una línea del tiempo sobre la evolución de la tabla periódica.
2.- Hacer una tabla periódica mnemotécnica para identificar elementos y su
simbología
3.- Realizar un mapa conceptual sobre propiedades periódicas
4.- Hacer la monografía de algunos elementos químicos
5.- Investigar y exposición sobre algunos elementos químicos de mayor importancia
económica, industrial y ecológica en la región.
6.- Aplicación de examen
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
Investigación sobre la línea del tiempo, sobre elementos
20%
Elaborar tabla periódica y mapa conceptual
20%
Exposición sobre la importancia de algunos elementos
20%
Examen escrito
40%
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 103
AUTOEVALUACIÓN
I.-INSTRUCCIONES: Subraya la opción que conteste correctamente a cada
cuestión.
1.-Filósofo griego que consideró que la materia estaba constituida por átomos.
A) Aristóteles
B) Sócrates C) Platón
D) Demócrito
2.-Cientifico que se lo atribuye la primera Teoría Atómica.
A) R. Boyle
B) A. Lavoisier
C) J. Dalton
D) L.Proust
3.-Sustancias sencillas que no pueden descomponerse en otras más simples.
A) Mezcla
B) Elemento
C) Compuesto
D) Solución
C) Mendeleiev
D) Döbereiner
C) Werner
D) Kernel
4.-Creador de la “Ley de las octavas”
A) Moseley
B) Newlands
5.-Creador de la tabla periódica larga
A) Mendeleiev
B) Döbereiner
II.-INSTRUCCIONES: Conteste brevemente las siguientes cuestiones.
1.- Enuncia la “Ley de las octavas”
2.- Escribe el concepto de número atómico según Moseley.
3.- Enuncia la “Ley periódica moderna”
4.- Enumera los elementos representativos
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 104
5.- Menciona los elementos de transición
6.- ¿Cuáles son los metales de alto punto de fusión?
7.- ¿Qué es electronegatividad?
8.- Definición de Afinidad electrónica
9.- Concepto de Efecto pantalla.
10 ¿Qué es carga nuclear efectiva?
11.- ¿Cuál fue el criterio que utilizó Mendeleiev para clasificar los elementos en su
tabla periódica?
12.- ¿Qué dice la “Ley periódica moderna y quién la estableció?
13.- Explica qué son los electrones de valencia.
14.- Cuáles son los elementos gases
15.- Escribe los no metales
16.- ¿Qué nos indica el grupo?
17.- ¿Qué nos indica el periodo?
18.- ¿Cuál es la carga de un elemento en estado natural?
19.- ¿Qué es el número atómico y que nos indica?
20.- ¿Cómo se obtiene el número de neutrones de un elemento químico?
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 105
FUENTES DE INFORMACIÓN
1.- R. Chang. Química. Mc Graw Hill. Última edición
2.- D. Ebbing. Química General. Mc Graw Hill. Última edición
3.- C. Mortimer. Química. Grupo Editorial Iberoamericano. Última edición
4.- G. Daub y S. Seese. Química. Editorial Pearson Educación. Última edición
5.- A. Sherman, J. Sherman y L. Russikoff. Conceptos básicos de Química
CECSA. Última edición
6.- Brown, Le May y Bursten. Química, la Ciencia Central. Prentice-Hall
Hispanoaméricana. Última edición
7.- J.S. Phillips, Strozak y Wistrom. Química, Conceptos y Aplicaciones. Mc
Graw Hill. Última edición
8.- COLLI y otros, QUIMICA, Primera edición; edit. McGraw-Hill México 2001
http://www.ur.mx/cursos/diya/quimica/jescobed/prog.htm#first
http://roble.pntic.mec.es/~csoto/tablaper.htm
http://www.geocities.com/SoHo/Coffeehouse/6696/clasificacion.html
Otras opciones
http://www.lenntech.com/espanol/tabla-periodica.htm.
http://www.lalupa3.iespana.es/lalupa3/quimica/tablaperiodica.htm.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 106
Unidad III.
COMPUESTOS INORGÁNICOS
Competencia específica:
Identificar las propiedades químicas y físicas
de los compuestos inorgánicos así como su
manejo y uso.
Analizar el impacto de los compuestos
inorgánicos en el desarrollo sustentable
Competencias Genéricas a desarrollar en la unidad
o Capacidad de análisis, síntesis y abstracción
o Capacidad para identificar, relacionar (propiedades y usos) para resolver
problemas.
o Capacidad para trabajar en equipo.
o Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica
o Búsqueda de logro.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 107
INTRODUCCIÓN.
Para iniciar el estudio de la nomenclatura es necesario distinguir primero
entre compuestos orgánicos e inorgánicos. Los compuestos orgánicos son los que
contienen carbono, comúnmente enlazados con hidrógeno, oxígeno, boro,
nitrógeno, azufre y algunos halógenos. El resto de los compuestos se clasifican
como compuestos inorgánicos. Éstos se nombran según las reglas establecidas
por la IUPAC.
Los compuestos inorgánicos se clasifican según la función química que contengan
y por el número de elementos químicos que los forman, con reglas de
nomenclatura particulares para cada grupo. Una función química es la tendencia de
una sustancia a reaccionar de manera semejante en presencia de otra. Por
ejemplo, los compuestos ácidos tienen propiedades características de la función
ácido, debido a que todos ellos tienen el ion H+1; y las bases tienen propiedades
características de este grupo debido al ion OH-1 presente en estas moléculas. Las
principales funciones químicas son: óxidos, bases, ácidos y sales. Todos los
compuestos químicos deben tener una carga neta igual a cero, la suma de sus
número de oxidación de los elementos en un compuesto debe dar cero, en
compuestos binarios los subíndices se relacionan de manera cruzada de acuerdo
con sus números de oxidación, es decir el subíndice de un elemento corresponde
al número de oxidación del otro y el subíndice del otro corresponde al número de
oxidación del primero.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 108
MAPA CONCEPTUAL DE LA UNIDAD III
LIGAR
A:
ÓXIDO BÁSICO
HIDRURO METÁLICO
ÓXIDO ÁCIDO
HIDRURO NO METALICO
COMPUESTOS
INORGÁNICOS
BASE
ÁCIDO BINARIO
HIDRÓXIDO
ÁCIDO TERNARIO
SALES BINARIAS
SALES TERNARIAS
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 109
3. CLASIFICACION,
ESTRUCTURA,
FUNCIÓN
Y
NOMENCLATURA DE COMPUESTOS INORGANICOS
3.1.1. ÓXIDOS.
Definición: Son compuestos que se obtienen al combinarse cualquier elemento con
el oxígeno.
Clasificación: según el tipo de elemento que se una al oxígeno, ya sea un metal o
un no metal, los óxidos serán óxidos metálicos y óxidos no metálicos
respectivamente.
OXIDOS METALICOS
DEFINICIÓN: Son compuestos que se obtienen al reaccionar cualquier elemento
metálico con el oxígeno. También se les llama óxidos básicos, porque cuando
reaccionan con el agua forman bases o hidróxidos.
FORMULA GENERAL: MO
Donde M es el metal y O es el oxígeno.
Oxígeno + Metal
Oxido Metálico
Ejemplo:
O2
+
4Ag
2 Ag2O
NOTA: Debes recordar que cuando se escribe una fórmula los valencias de las
especies (elementos o iones poli atómicos) que forman el compuesto, solo se
cruzan y se colocan como subíndices. Si después de cruzar estos subíndices se
pueden simplificar hay que hacerlo (se logra dividiendo por un mismo número). El
subíndice uno no se escribe.
NOMENCLATURA IUPAC:
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 110
1.-Consiste en leer al oxigeno con la palabra genérica oxido y a continuación el
nombre del metal.
2.-Si el metal por tener valencia variable da lugar a dos o más óxidos, se indica con
un número romano entre paréntesis la valencia en ese compuesto.
Ejemplos:
FORMULA
NOMBRE DEL COMPUESTO
Ag2O
Oxido de Plata
CaO
Oxido de Calcio
Fe2O3
Oxido de Fierro (III)
FeO
Oxido de Fierro (II)
Ejercicios: Asignarle nombre a los siguientes óxidos metálicos.
a) ZnO
b) Hg2O
c) Au2O3
d) PbO2
e) Al2O3
d) Na2O
NOMENCLATURA CONVENCIONAL:
1.- Consiste en leer al Oxígeno con la palabra genérica Oxido y a continuación el
nombre del metal con la terminación ico o simplemente nombrando al metal (como
en la IUPAC)
2.- Si el metal por tener valencia variable forma dos o más óxidos se le añade la
terminación oso a la de menor valencia e ico al de mayor valencia.
Ejemplos:
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 111
FORMULA
NOMBRE DEL COMPUESTO
Ag2O
Oxido de Plata
CaO
Oxido de Calcio u Oxido Cálcico
Fe2O3
Oxido Férrico
FeO
Oxido Ferroso
Ejercicios: Asignarle nombre a los siguientes óxidos metálicos.
a) ZnO
b) Hg2O
c) Au2O3
d) PbO2
e) Al2O3
d) Na2O
OXIDOS NO METALICOS
Son compuestos que se forman al reaccionar cualquier elemento no metálico
con el Oxígeno. También se les conoce como óxidos ácidos o anhídridos.
FORMULA GENERAL:
= X2Ox
Donde X corresponde al no metal, O al oxígeno y x número de oxidación del no
metal
NO METAL + OXIGENO
C
+
O2
OXIDO NO METÁLICO
CO2
NOMENCLATURA IUPAC:
1.- Consiste en leer el Oxígeno con la palabra Óxido, anteponiendo un prefijo que
indique la cantidad de átomos de oxígeno presentes en el compuesto y a
continuación el nombre del no metal. Si en el compuesto existe más de un átomo
no metálico, también se deberán utilizar los prefijos numerales.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 112
PREFIJOS NUMERALES
NÚMERO
Mono
1
Di ó Bi
2
Tri
3
Tetra
4
Penta
5
Hexa
6
Hepta
7
Octa
8
Nona
9
Deca
10
EJEMPLOS.
CO
Monóxido de carbono
CO2
Dióxido de carbono
NO
Monóxido de nitrógeno
N2O3
Tri óxido de dinitrógeno
NO2
Dióxido de nitrógeno
N2O5
Pentaóxido de dinitrógeno
Ejercicios: Asignarle nombre a los siguientes óxidos metálicos.
SO2
SO3
Cl2O
Cl2O3
Cl2O5
Cl2O7
NOMENCLATURA CONVENCIONAL:
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 113
1.- Consiste en leer al oxígeno con la palabra genérica anhídrido y a continuación
el nombre del no metal con la terminación oso o ico según su menor o mayor
valencia respectivamente (si el no metal forma dos óxidos no metálicos).
2.- Si el no metal forma tres o más óxidos no metálicos se usa la siguiente tabla.
Hipo
oso
------
oso
-------
ico
Per
ico
EJEMPLOS:
CO
Anhídrido carbonoso
CO2
Anhídrido carbónico
SO2
Anhídrido sulfuroso
SO3
Anhídrido sulfúrico
Cl2O
Anhídrido hipocloroso
Cl2O
Anhídrido cloroso
Cl2O3
Anhídrido
clórico
Cl2O5
Anhídrido
perclórico
3.1.2 HIDRÓXIDOS.
Son compuestos que se obtienen al reaccionar un óxido metálico (óxidos básicos)
con el agua (aunque no es una forma general de su obtención).Definición de
Arrhenius: sustancias que en solución acuosa liberan iones Hidroxilo u Oxidrilo OH1.
CLASIFICACIÓN. Tenemos una clasificación de acuerdo con la definición de
Arrhenius acerca de las bases, en la que establece que son sustancias que en
solución acuosa liberan iones Hidroxilo (OH-) Bases Solubles: Los hidróxidos de los
metales alcalinos, son considerados como bases fuertes, pues se disocian
totalmente en agua. Bases poco soluble: Los hidróxidos de los metales
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 114
alcalinotérreos (los de Mg, Ca, Sr y Ba) son bases muy débiles, pues casi no se
Bases Insolubles: Los demás hidróxidos metálicos son casi
disocian en agua.
totalmente insolubles
FORMULA GENERAL: M (OH) m. Donde M es el metal y OH el radical hidroxilo o
hidróxido m número d oxidación del metal.
OXIDO METÁLICO
CaO
+
+ AGUA
H2O
BASE ó HIDRÓXIDO
Ca (OH)
NOMENCLATURA IUPAC:
1.
Consiste en leer al Ión OH-1 con la palabra genérica Hidróxido, la preposición "
de" y a continuación el nombre del metal.
2.
Si el metal tiene valencia variable se deberá de indicar esta con un número
romano entre paréntesis.
Hidróxido de calcio
Ca (OH)2
NaOH
EJEMPLO:
Hidróxido de sodio
Al (OH)3
Hidróxido de aluminio
Fe (OH)2
Hidróxido de fierro (II)
Fe (OH)3
Hidróxido de fierro (III)
Mg (OH)2
Hidróxido de magnesio
KOH
Hidróxido de potasio
NH4OH
Hidróxido de amonio
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 115
Zn (OH)2
Hidróxido de zinc
Cu OH
Hidróxido de cobre (I)
Cu (OH)2
Hidróxido de cobre (II)
Pb (OH)4
Hidróxido de plomo (IV)
Sn (OH)2
Hidróxido de estaño (II)
NOMENCLATURA CONVENCIONAL:
1.
Se lee el radical OH- como hidróxido y a continuación el nombre del metal con
la terminación ico o simplemente el nombre del metal, si no tiene valencia variable.
2.
Si el metal tiene valencia variable se usan las terminaciones oso e ico para
indicar la menor o mayor valencia respectivamente.
EJEMPLO:
NaOH
Hidróxido sódico o de sodio
KOH
Hidróxido potásico o de potasio
CuOH
Hidróxido cuproso
Cu (OH)2
Hidróxido cúprico
Mg (OH)2
Hidróxido magnésico o de magnesio
NH4OH
Hidróxido amónico o de amonio
Zn (OH)2
Hidróxido de zinc
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 116
3.1.3 ÁCIDOS.
DEFINICIONES. Son sustancias que se caracterizan por contener hidrógeno.
ARRHENIUS: según Arrhenius un ácido es toda sustancia que en solución acuosa
libera iones hidrogeno (H+1)
BRÔNSTED-LOWRY: un ácido es una sustancia donadora de protones (H+)
CARACTERISTICAS O PROPIEDADES.
_Son de sabor agrio, de pH menor que 7.
_Cambian de color el papel tornasol azul a rojo.
Ejemplos: ácido cítrico, ácido muriático (HCl), ácido sulfúrico (H2SO4), ácido
gástrico.
HIDRACIDOS HNM
CLASIFICACIÓN
OXIÁCIDOS HNMO
HIDRACIDOS HNM. Son ácidos que se caracterizan por no contener oxígeno y
están formados por el hidrogeno (H) y un no metal (NM).
HIDROGENO
H2
+ NO METAL
+
ÁCIDO HIDRÁCIDO
Cl2
2HCl
NOMENCLATURA CONVENCIONAL: Consiste en leer el hidrogeno con la
palabra ácido y a continuación la raíz del no metal con la terminación hídrico.
EJEMPLO:
HF
Ácido fluorhídrico
HCl
Ácido clorhídrico
HBr
Ácido bromhídrico
HI
Ácido yodhídrico
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 117
HCN
Ácido cianhídrico
H2S
Ácido sulfhídrico
H3P
Ácido fosfhídrico
Donde H es el hidrógeno, NM el no metal y O el oxígeno.
OXIACIDOS HNMO.
Estas sustancias se obtienen al reaccionar un óxido no metálico con agua y se
caracteriza por contener oxígeno en su molécula
OXIDO NO METÁLICO + AGUA
CO2
+ H2O
OXIÁCIDO
H2CO3
NOMENCLATURA CONVENCIONAL:
CASO 1.- Cuando el no metal solamente forma un oxácido.
Se lee el hidrógeno como ácido, a continuación la raíz del no metal con la
terminación ico.
Ejemplo:
H2CO3
Ácido carbónico
H3BO3
Ácido bórico
CASO 2. Cuando el no metal forma dos oxiácidos.
Leer el hidrógeno como ácido, a continuación el nombre del no metal con la
terminación oso (si tiene poco oxígeno) e ico (si tiene más oxígeno).
Ejemplo:
HNO2
Ácido nitroso
HNO3
Ácido nítrico
H2SO3
Ácido sulfuroso
H2SO4
Ácido sulfúrico
H3PO3
Ácido fosforoso
H3PO4
Ácido fosfórico
CASO 3. Cuando el no metal forma 3 ó más oxiácidos.
Consiste en leer al hidrógeno como ácido, a continuación la raíz del no metal
utilizando los siguientes prefijos y sufijos.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 118
Hipo
Per
Raiz
oso
Raiz
oso
Raiz
ico
Raíz
ico
Ejemplo:
HClO
Ácido hipocloroso
HClO2
Ácido cloroso
HClO3
Ácido clórico
HClO4
Ácido perclórico
HIO4
Ácido periódico
HBrO3
Ácido brómico
HIO3
Ácido yódico
NOMENCLATURA IUPAC O SISTEMÁTICA
El nombre sistemático se forma con la palabra ”ácido” , la raíz griega del número de
oxígenos por molécula seguido de la partícula –oxo-, el nombre del elemento
central terminado en “ico ” y su estado de oxidación o valencia encerrado en
paréntesis. Ejemplo:
3.1.4
HClO
Ácido monoxoclórico (I)
HClO2
Ácido dioxoclórico (III)
HClO3
Ácido trioxoclórico (V)
HClO4
Ácido tetraoxoclórico (VII)
SALES.
Una sal es el producto de la reacción entre un ácido y una base: en esta reacción
también se produce agua: en términos muy generales, este tipo de reacción se
puede escribir como: Ejemplo.
BASE
+
ÁCIDO →
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
SAL
+
AGUA
Página 119
NaOH
+
HCl
→
NaCl
+
H2O
Se observa que el ácido dona un H+ a cada OH- de la base para formar H2O y
segundo que la combinación eléctricamente neutra del ion positivo Na+, de la base
y el ion negativo del ácido, Cl-, es lo que constituye la sal. Es importante tener en
cuenta que el elemento metálico, Na+, se escribe primero y luego el no metálico,
Cl-También se considera una sal a el compuesto resultante de sustituir total o
parcialmente los hidrógenos ( H+) de un ácido por metales: las sales se dividen en
sales neutras, sales haloideas o haluros, oxisales , sales ácidas y sales básicas.
SALES NEUTRAS. Resultan de la sustitución total de los hidrógenos (H+) por un
metal. El nombre que recibe la sal se deriva del ácido del cual procede; las
terminaciones cambian según la siguiente tabla;
NOMBRE DEL ÁCIDO
NOMBRE DE LA SAL
__________________hídrico
__________________uro
hipo_______________oso
hipo________________ito
__________________ oso
___________________ito
__________________ ico
___________________ato
per________________ico
per_______________ ato
Se da primero el nombre del ion negativo seguido del nombre del ion positivo
FeCl2 = cloruro ferroso FeCl3 = cloruro férrico
Sin embargo para este caso el esquema de nomenclatura de la IUPAC, que se
basa en un sistema ideado por A Stock, indica el estado de oxidación del elemento
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 120
mediante un número romano en paréntesis a continuación del nombre del elemento
así; Ejemplo:
FeCl2 = cloruro de hierro (II)
FeCl3
= cloruro de hierro (III)
Si el elemento
metálico forma un ion de un solo estado de oxidación no se usa numero romano
ejemplo; LiI
= Yoduro de Litio
SALES HALOIDEAS O HALUROS
Se forman por la combinación de un hidrácido con una base. En la formula se
escribe primero el metal y luego el no metal (con la menor valencia) y se
intercambian las valencias). Los haluros se nombran cambiando la terminación
hídrico del ácido por uro y con los sufijos oso e ico, según la valencia del metal.
EJEMPLO;
Cu (OH)
+
Ácido clorhídrico
2Fe (OH)3
+
H2S
Ácido sulfhídrico
HCl →
CuCl + H2O
cloruro cuproso
→
Fe2S 3 + 6H2O
sulfuro férrico
Si un par de no metales forman más de un compuesto binario, como es el caso
más frecuente, para designar el número de átomos de cada elemento En este el
estado de oxidación del elemento se usan los prefijos griegos: bi: dos, tri: tres,
tetra: cuatro, penta: cinco, hexa: seis, etc, antecediendo el nombre del elemento,
por ejemplo; PS3
= trisulfuro de fósforo
PS5
=
pentasulfuro de fósforo
OXISALES
Se forman por la combinación de un oxácido con una base. En la formula se
escribe primero el metal, luego el no metal y el oxígeno. Al metal se le coloca como
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 121
subíndice la valencia del radical
(parte del oxácido sin el hidrogeno) que
depende del número de hidrógenos del ácido. Las oxisales se nombran cambiando
la terminación oso del ácido porito e ico por ato.
Ejemplo; KOH
+
HClO
Ácido hipocloroso
Al(OH)3
+
Ácido nítrico
K Cl O+ H2O
hipoclorito de sodio
→
HNO3
→
Al(NO3)3
+ H2O
nitrato de aluminio
SALES ÁCIDAS
Resultan de la sustitución parcial de los hidrógenos del ácido por el metal, en la
formula se escribe primero el metal, luego el hidrogeno y después el radical.
EJEMPLO: NaOH
+
H2CO3
Ácido carbónico
→
NaHCO3
+ H2O
carbonato ácido de sodio
SALES BÁSICAS
Resultan de la sustitución parcial de los hidróxidos (OH) de las bases por no
metales. En la formula se escribe primero el metal, luego el OH y finalmente el
radical.
EJEMPLO:
CuOHNO3 = nitrato básico de cobre (II)
Se aplican las reglas generales para nombra oxisales, pero se coloca la palabra
básica entre nombre del radical y el metal
EJEMPLO:
Cu (OH)2
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
+
HNO3
→
CuOHNO3
+
H2O
Página 122
Ácido nítrico
nitrato básico de cobre (II)
SALES DOBLES
Se obtienen sustituyendo los hidrógenos de ácido por más de un metal. en la
formula se escribe los dos metales en orden de electro-positividad y luego el
radical. Se da el nombre del radical seguido de los nombres de los metales
respectivos.
EJEMPLO: Al (OH)3 + KOH + H2SO4
Ácido sulfúrico
→
K Al (SO4)2 + H2O
sulfato de aluminio y potasio (alumbre), en
química, una sal es un compuesto químico formado por cationes (iones con carga
positiva) enlazados a aniones (iones con carga negativa). Son el producto típico de
una reacción química entre una base y un ácido, la base proporciona el catión y el
ácido el anión. La combinación química entre un ácido y un hidróxido (base) o un
óxido y un hidronio (ácido) origina una sal más agua, lo que se denomina
neutralización.
Un ejemplo es la sal de mesa, denominada en el lenguaje coloquial sal común, sal
marina o simplemente sal. Es la sal específica cloruro sódico. Su fórmula química
es NaCl y es el producto de la base hidróxido sódico (NaOH) y ácido clorhídrico,
HCl. En general, las sales son compuestos iónicos que forman cristales. Son
generalmente solubles en agua, donde se separan los dos iones. Las sales típicas
tienen un punto de fusión alto, baja dureza, y baja compresibilidad. Fundidos o
disueltos en agua, conducen la electricidad. Una solución salina de un ácido fuerte
con una base fuerte resulta altamente ionizada y, por ello, neutra. La explicación es
que los contra-iones de los ácidos fuertes y las bases débiles son bastante
estables, y por tanto no hidrolizan al agua. Un ejemplo sería el cloruro sódico, el
bromuro de litio y otras. Una solución salina de un ácido fuerte con una base débil
es ácida. Esto es así porque, tras disociarse la sal al disolverse, la base débil tiene
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 123
tendencia a captar OH-, hidróxidos que va a obtener hidrolizando el agua.
Finalmente, tenemos un exceso de iones hidronio en disolución que le confiere
acidez a la disolución. A más débil la base, más ácida será la disolución resultante.
Químicamente:
Una solución salina de un ácido débil con una base fuerte es básica. El mecanismo
es el mismo que en caso anterior: el ácido, al ser débil, tenderá a captar un protón,
que debe proceder necesariamente de la hidrólisis del agua. Un ejemplo, la
disolución en agua del acetato de sodio:
Las sales se denominan de acuerdo con el ácido del que derivan:
Carbonatos son las sales del ácido carbónico
Cloruros son las sales del ácido clorhídrico
Fosfatos son las sales del ácido fosfórico
Nitratos son las sales del ácido nítrico
Nitritos son las sales del ácido nitroso
Sulfatos son las sales del ácido sulfúrico
Citratos son las sales del ácido cítrico
Carboxílicos son las sales de cualquier ácido carboxílico, así, podemos tener:
Acetatos, sales del ácido acético
Formiatos, sales del ácido fórmico o metanoico
Salicilatos, sales del ácido salicílico
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 124
3.1.5 HIDRUROS.
DEFINICIÓN. Son compuestos que contienen hidrógeno y otro elemento.
Generalmente se obtienen por reacción directa entre los elementos.
ELEMENTO +
HIDRÓGENO  HIDRURO
CLASIFICACIÓN
METALICO
HIDRURO
NO METALICO
HIDRURO METALICO.
FORMULA GENERAL: MHm
Donde M es el metal, “y”
su valencia y H el hidrógeno con valencia -1. Son
compuestos binarios que se obtienen al reaccionar el hidrógeno con cualquier
elemento metálico. En estos compuestos el hidrógeno trabaja con su valencia -1
(H-1).
HIDRÓGENO + METAL
H2
+ 2 Na
NOMENCLATURA
HIDRURO METÁLICO
2 Na H
IUPAC: Se lee le hidrógeno con la palabra genérica
HIDRURO, a continuación la preposición de y el nombre del metal. Si el metal
tiene valencia variable se debe indicar con un número romano entre paréntesis.
Ejemplo:
Na H
Hidruro de sodio
CaH2
Hidruro de calcio
AlH3
Hidruro de aluminio
FeH2
Hidruro de fierro (II)
FeH3
Hidruro de fierro (III)
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 125
Cu H
Hidruro de cobre (I)
Cu H2
Hidruro de cobre (II)
Mg H2
Hidruro de magnesio
KH
Hidruro de potasio
Li H
Hidruro de litio
Ba H2
Hidruro de bario
BeH2
Hidruro de berilio
NOMENCLATURA CONVENCIONAL: Se lee el hidrógeno como HIDRURO y a
continuación el nombre del metal o bien agregando la terminación ico si tiene
valencia fija. Si el metal tiene valencia variable agregar las terminaciones oso e ico
para indicar la menor o mayor valencia respectivamente.
Na H
Hidruro sódico o Hidruro de sodio
Ca H2
Hidruro cálcico o Hidruro de cálcio
AlH3
Hidruro Alumínico o hidruro de aluminio
FeH2
Hidruro férrico
HIDRURO NO METALICO.
Donde
X es el no metal, “x”
FORMULA GENERAL: Hx X
su valencia y H el hidrógeno con valencia +1.
Debemos recordar que en todas las fórmulas se escribe primero el símbolo del
átomo que tiene estado de oxidación positiva.
Son compuestos binarios que se obtienen al reaccionar el hidrógeno con un
elemento no metálico (elementos de los grupos 16 y 17). En estos compuestos el
hidrógeno trabaja con su valencia +1 (H+1).
HIDRÓGENO + NO METAL
H2
HIDRURO NO METÁLICO
+ 1/8 S8
NOMENCLATURA IUPAC:
H2S
Se indica el nombre del anión (no metal)
terminado en “uro”, la preposición “de” y la palabra “hidrógeno”.
H2S
Ejemplo:
Sulfuro de hidrógeno
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 126
Nota: Los estudiamos como Ácidos Hidrácidos
HIDRURO CON NOMENCLATURA CONVENCIONAL.
La composición
química de muchos hidruros se conoce desde antes de la sistematización de la
nomenclatura química y la IUPAC acepta que se sigan utilizando sus nombres
tradicionales o convencionales.
Nombre Convencional
Ejemplos:
Nombre Sistemático
H2O
Agua
óxido de hidrógeno
NH3
Amoniaco
hidruro de nitrógeno
AsH3
Arsina
hidruro de arsénico
BH3
Borano
hidruro de boro
SbH3
Estibina
hidruro de antimonio
PH3
Fosfina
hidruro de fósforo
Ge H4
Germano
hidruro de germanio
CH4
Metano
hidruro de carbono
SiH4
Silano
hidruro de silicio
3.1.6 COMPUESTOS INORGÁNICOS DE IMPACTO ECONÓMICO, INDUSTRIAL,
AMBIENTAL Y SOCIAL EN LA REGIÓN O EN EL PAÍS
EL CLORURO DE SODIO
Su importancia en nuestro mundo: El cloruro de sodio es una de las materias
primas principales de la industria química. Casi todos los compuestos que
contienen sodio o cloruro son de algún modo derivados de la sal. Las sustancias
químicas importantes producidas mediante el uso de cloruro incluyen el metal
sodio, el gas cloro, el ácido clorhídrico (el ácido para las piscinas), el carbonato de
sodio (sosa comercial), el bicarbonato de sodio (bicarbonato de sosa), el hipoclorito
de sodio (blanqueador a base de cloro) y el hidróxido de sodio (sosa cáustica o
lejía). Además, la sal es un elemento importante en la fabricación de jabones y
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 127
tintes; se utiliza en la metalurgia del estaño, en la cerámica vidriana y para teñir
pieles.
Históricamente, la sal ha jugado un papel importante en el desarrollo del comercio y
la economía mundial. Pues que la sal es un ingrediente indispensable de la dieta
humana y que desde la antigüedad ha demostrado ser un conservador alimenticio
útil, se la ha dado un gran valor y se ha utilizado en el comercio. La sal proveniente
de las minas de Europa central se comercio extensamente por toda Europa, el
medio y el lejano oriente. Las primeras rutas comerciales son mencionadas a veces
como “rutas de la sal”: de hecho la palabra salario” deriva de la palabra latina
salarium, que se refiere al dinero que se les daba a los soldados romanos con el
propósito de comprar sal. A pesar de que la sal constituye una parte importante de
la industria química, en la actualidad es menos valioso que en tiempos antiguos
porque ya existe una variedad de métodos para obtenerla
EL COMPUESTO ÁCIDO FOSFÓRICO:
El uso más importante del ácido fosforito es la fabricación de fertilizantes a base de
fosfato. En algún tiempo, el “superfosfato triple” {Ca (H2PO4)2 *H2O} fue una
importante formulación de fertilizantes. Se elaboró a partir de fluorita y ácido
fosforito. En la actualidad se ha rechazado el uso del superfosfato triple, y en su
lugar el fosfato de amonio (NH4)3PO4) es el principal fertilizante a base de fosfatos.
El fosfato de amonio se prepara a partir de ácidos fosforito y amoniaco (NH 3). El
ácido fosforito se utiliza para preparar las sales de fosfato de sodio, NaH 2PO4 y
NaHPO4. Las mezclas de estas dos sales se utilizan en el proceso textil y en el
producción de alimentos, donde sirve para controlar la acidez de algunos
productos, por ejemplo los quesos procesados. Otro producto de fosfato preparado
con estas sales es el tripolifosfato de sodio (Na5P3O10). Este es el activo común en
detergentes sintéticos y en los productos carnicol.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 128
EL COMPUESTO DEL CARBONO
Su importancia en nuestro mundo. El dióxido de carbono tiene muchos usos en
nuestra sociedad. Se consumen grandes cantidades de Co2 durante la producción
industrial de gas hidrogeno (H2), metanol (CH3OH), urea (CH4N2O,un fertilizante
también se utiliza en la preparación de ciertos plásticos) y amoniaco (NH3).
A nivel más personal, el CO2 se utiliza en la producción de bebidas carbonatadas, y
el hielo seco ayuda a los vendedores de helados a evitar la fusión del producto.
Pero el CO2 juega un papel más importante en nuestro mundo. Es parte del ciclo
del carbono, y de la vida en nuestro planeta, como se describe en el artículo
QUÍMICA DE ATMÓSFERA: Los contaminantes en la atmósfera (reencuentran
antes del resumen de este capítulo)
EL COMPUESTO CARBONATO DE CALCIO
USOS. El uso más importante del carbonato de calcio es en la industria del papel,
la cual consume 75% del carbonato de calcio que se produce en Estados Unidos.
El carbonato de calcio actúa como material de carga en la elaboración del papel. Al
servir como relleno entre las fibras que constituyen el papel, el carbonato de calcio
hace que el papel sea más denso, más suave y más blanco. Este papel también
recibe la tinta de impresión con mayor efectividad. El carbonato de calcio también
se utiliza en formulaciones de látex y de pintura alquímica. Como resultado de su
uso, las pinturas cubren y tienen un brillo más uniforme. Además, las tintas, las
masillar, los impermeabilizantes, los selladores y algunos adhesivos contienen
carbonato de calcio como material de relleno y agente de refuerzo
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 129
EVIDENCIAS DE APRENDIZAJE
1.- Realiza un mapa mental sobre las propiedades y características de compuestos.
Inorgánicos
2.- Elabora un cuadro sinóptico de nomenclatura en compuestos inorgánicos
3.- Haz una monografía de alguno de los compuestos de importancia en la región.
4.- Resuelve ejercicios de nomenclatura de cada uno de los tipos de compuestos
inorgánicos
5.- Diseña un mapa conceptual de los tipos de compuestos inorgánicos, su método
de obtención y tipos de reacciones que llevan a cabo.
6.- Elabora un cuestionario a cerca de los compuestos inorgánicos más importantes
en la región.
7.- Ejercicios: Escribe la fórmula y los nombre (IUPAC y convencional) de 10
hidruros metálicos
8.- Ejercicios: Escribir el nombre (convencional y sistemático) y la fórmula de los 4
oxácidos que forman el Flúor, el Bromo y el Yodo.
9.- Ejercicios: El nombre de fórmulas en óxidos metálicos propuestos por el asesor
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
Mapa mental y mapa conceptual
20%
Monografía de compuesto
20%
Ejercicios y cuadro sinóptico
20%
Examen escrito
40 %
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 130
AUTOEVALUACIÓN
I.-INSTRUCCIONES: ESCRIBE LAS DEFINICIONES DE LOS SIGUIENTES
CONCEPTOS.
A) Óxido Metálico______________________
B) Hidruro Metálico_____________________
C) Oxiácido __________________________
D) Sal binaria_________________________
E) Hidróxido__________________________
F) Hidrácido__________________________
II.-INSTRUCIONES: ANOTA EN EL PARÉNTESIS EL NÚMEO QUE
CORRESPONDA A CADA GRUPO FUNCIONAL.
(
) H2SO4
1.HIDRURO METÁLICO
(
) FeH2
2.OXIDO ACIDO
(
) CaF2
3.ÓXIDO BASICO
(
) Be O
4. BASE (HIDROXIDO)
(
) NaOH
5.ÁCIDO BINARIO (HIDRÁCIDO)
(
) H2Se
6.OXIÁCIDO (ÁCIDO TENARIO)
(
) B2O3
7.SAL BINARIA
(
) KNO3
8.OXISAL (SAL TERNARIA)
III.-INSTRUCIONES: ESCRIBE EL NOMBRE O FÓMULA SEGÚN
CORRESPONDA A CADA COMPUESTO.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 131
1. H Cl _____________________________
2. Cl2O5_______________________________
3. Na2SiO4_____________________________
4. BeF2________________________________
5. Fe2O3_______________________________
6. CaSO3_______________________________
7. ÁCIDO SULFURÍCO____________________
8. CLORURO DE SODIO___________________
9.-HIPOCLORITO DE SODIO_______________
10. HIDRÓXIDO DE AMONIO ______________
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 132
FUENTES DE INFORMACIÓN
1.-Geoff Rayner Canham “Química Inorgánica Descriptiva”; Pearson Educación,
México. Última edición
2.-P. Atkins, T. Overton, J. Rourke, M. Weller, F. Armstrong " Química Inorgánica ";
Mc Graw Hill, México. Última edición
3.- Gary Wulfsberg “Principles of Descriptive Inorganic Chemistry”; University
Science Books, Mill Valley. Última edición
4.-N.N. Greenwood and A. Earnshaw "Chemistry of the Elements"; Pergamon
Press, Oxford. Última edición
5.-James E. Huheey, Ellen A. Keiter, Richard L . Keiter "Inorganic Chemistry,
6.- 1.- Solis Correa Hugo E. NOMENCLATURA QUÏMICA Edit
Mc Graw
Hill
México 1995
7.- Apuntes de la Q.F.B. Silvia Albarrán Díaz
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 133
Unidad IV.
COMPUESTOS ORGANICOS
Competencia especifica:
Identificar las propiedades químicas y físicas
de los compuestos orgánicos así como su
manejo y uso. Identificar las normas: NOM005-STPS-1998
NOM-010-STPS-1999
Competencias Genéricas a desarrollar en la unidad
o
Capacidad de análisis, síntesis y abstracción
o Capacidad para identificar, plantear y resolver problemas.
o Capacidad para trabajar en equipo
o Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica
o Capacidad de generar nuevas ideas
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 134
INTRODUCCIÓN
Los compuestos orgánicos son sustancias químicas que contienen carbono,
formando enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno. En muchos
casos contienen oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo, boro, halógenos y otros
elementos. Estos compuestos se denominan moléculas orgánicas. No son
moléculas orgánicas los compuestos que contienen carburos, los carbonatos y los
óxidos de carbono. La principal característica de estas sustancias es que arden y
pueden ser quemadas (son compuestos combustibles). La mayoría de los
compuestos orgánicos se producen de forma artificial, aunque solo un conjunto
todavía se extrae de forma natural.
Las moléculas orgánicas pueden ser de dos tipos:
_Moléculas orgánicas naturales: Son las sintetizadas por los seres vivos, y se
llaman biomoléculas, las cuales son estudiadas por la bioquímica.
_Moléculas orgánicas artificiales: Son sustancias que no existen en la naturaleza y
han sido fabricadas por el hombre como los plásticos.
La línea que divide las moléculas orgánicas de las inorgánicas ha originado
polémicas e históricamente ha sido arbitraria, pero generalmente, los compuestos
orgánicos tienen carbono con enlaces de hidrógeno, y los compuestos inorgánicos,
no. Así el ácido carbónico es inorgánico, mientras que el ácido fórmico, el primer
ácido graso, es orgánico. El anhídrido carbónico y el monóxido de carbono, son
compuestos inorgánicos. Por lo tanto, todas las moléculas orgánicas contienen
carbono, pero no todas las moléculas que contienen carbono, son moléculas
orgánicas
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 135
MAPA CONCEPTUAL DE LA UNIDAD IV
QUÍMICA EN
ÉXTASIS
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 136
4. CLASIFICACIÓN Y PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS
ORGÁNICOS
4.1 HIDROCARBURO.
Algunos hidrocarburos. De arriba a abajo: etano, tolueno, metano, eteno, benceno,
ciclo-hexano y decano. 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 hidrocarburos se pueden diferenciar 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.
Clasificación. Según la estructura de los enlaces entre los átomos de carbono, se
clasifican en:

Hidrocarburos acíclicos, alifáticos, un alifáticos, o de cadena abierta: estos a
su vez se dividen en:

Hidrocarburos saturados (alcanos o parafinas), que no tienen enlaces
dobles, triples, ni aromáticos, sólo múltiples enlaces individuales, y de
cadena.

Hidrocarburos no saturados o insaturados, que tienen uno o más enlaces
dobles (alquenos u olefinas) o triples (alquinos o acetilénicos) entre sus
átomos de carbono.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 137

Hidrocarburos cíclicos, hidrocarburos de cadena cerrada que a su vez se
subdividen en:
o
Cicloalcanos, que tienen cadenas cerradas de 3, 4, 5, 6, 7 y 8
moléculas de carbono saturados o no saturados.
o
Hidrocarburos aromáticos, no saturados, que poseen al menos un
anillo aromático además de otros tipos de enlaces.
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
Si es:
> 40 - condensado

30-39.9 - liviano

22-29.9 - mediano

10-21.9 - pesado

< 9.9 – extra-pesado
Los hidrocarburos sustituidos son compuestos que tienen la misma estructura que
un hidrocarburo, pero que contienen átomos de otros elementos distintos al
hidrógeno y el carbono en lugar de una parte del hidrocarburo. La parte de la
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 138
molécula que tiene un ordenamiento específico de átomos, que es el responsable
del comportamiento químico de la molécula base, recibe el nombre de grupo
funcional.
Los hidrocarburos son compuestos de carbono e hidrógeno que, atendiendo a la
naturaleza de los enlaces, pueden clasificarse de la siguiente forma:
¦ Saturados ¦ Alcanos
¦ Alifáticos ¦
¦
¦
¦
¦ Insaturados ¦
Hidrocarburos ¦
¦ Alquenos
¦ Alquinos
¦
¦ Aromáticos
ALCANOS. El carbono se enlaza mediante orbitales híbridos sp3 formando 4
enlaces simples en disposición tetraédrica.
Nomenclatura
1.-
Cadena
2.-
Las
más
larga:
ramificaciones
metano,
como
etano,
propano,
radicales:
butano,
pentano,...
metil(o),
etil(o),...
3.- Se numera para obtener los números más bajos en las ramificaciones.
4.- Se escriben los radicales por orden alfabético y con los prefijos di-, tri-, ... si
fuese necesario.
5.- Los hidrocarburos cíclicos anteponen el prefijo cicloPropiedades físicas. Las temperaturas de fusión y ebullición aumentan con el
número de carbonos y son mayores para los compuestos lineales pues pueden
compactarse más aumentando las fuerzas intermoleculares. Son menos densos
que el agua y solubles en disolventes apolares.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 139
Propiedades químicas
Son bastantes inertes debido a la elevada estabilidad de los enlaces C-C y C-H y a
su baja polaridad. No se ven afectados por ácidos o bases fuertes ni por oxidantes
como el permanganato. Sin embargo la combustión es muy exotérmica aunque
tiene una elevada energía de activación.
Las reacciones más características de los alcanos son las de sustitución:
CH4 + Cl2 ----> CH3Cl + HCl
También son importantes las reacciones de isomerización:
AlCl3
CH3CH2CH2CH3 ------> CH3CH(CH3)2
Obtención de alcanos. La fuente más importante es el petróleo y el uso principal la
obtención de energía mediante combustión.
Algunas
reacciones
de
síntesis
a
Hidrogenación de alcanos:
pequeña
escala
son:
Ni
CH3CH=CHCH3 -----> CH3CH2CH2CH3
Reducción de haluros de alquilo:
Zn
2 CH3CH2CHCH3 ------> 2 CH3CH2CH2CH3 + ZnBr2
ALQUENOS
Los alquenos contienen enlaces dobles C=C. El carbono del doble enlace tiene una
hibridación sp2 y estructura trigonal plana. El doble enlace consta de un enlace
sigma y otro pi. El enlace doble es una zona de mayor reactividad respecto a los
alcanos. Los dobles enlaces son más estables cuanto más sustituidos y la
sustitución en trans es más estable que la cis.
Nomenclatura
1.- Seleccionar la cadena principal: mayor número de dobles enlaces y más larga.
Sufijo-eno.
2.- Numerar para obtener números menores en los dobles enlaces.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 140
Propiedades físicas. Las temperaturas de fusión son inferiores a las de los alcanos
con igual número de carbonos puesto que, la rigidez del doble enlace impide un
empaquetamiento compacto.
Propiedades químicas. La reacciones más características de los alquenos son las
de adición:
CH3-CH=CH-CH3 + XY ------> CH3-CHX-CHY-CH3
Entre ellas destacan la hidrogenación, la halogenación, la hidrohalogenación y la
hidratación. En estas dos últimas se sigue la regla de Markovnikov y se forman los
derivados más sustituidos, debido a que el mecanismo transcurre mediante
carbocationes y se forma el carbocatión más estable que es el más sustituido.
Otra reacción importante es la oxidación con MnO4- o OsO4 que en frío da lugar a
un diol y en caliente a la ruptura del doble enlace y a la formación de dos ácidos.
Otra característica química importante son las reacciones de polimerización.
Mediante ellas se puede obtener una gran variedad de plásticos como el
polietileno, el poliestireno, el teflón, el plexiglas, etc. La polimerización de dobles
enlaces tiene lugar mediante un mecanismo de radicales libres.
Obtención de alquenos.
Se basa en reacciones de eliminación, inversas a las de
adición:
CH3-CHX-CHY-CH3 ------> CH3CH=CHCH3 + XY
Entre
ellas
destacan
la
des-hidrogenación,
la
deshalogenación,
la
deshidrohalogenación y la deshidratación. Las deshidratación es un ejemplo
interesante, el mecanismo transcurre a través de un carbocatión y esto hace que la
reactividad de los alcoholes sea mayor cuanto más sustituidos. En algunos casos
se producen re-arreglos de carbonos para obtener el carbocatión más sustituido
que es más estable. De igual modo el alqueno que se produce es el más sustituido
pues es el más estable. Esto provoca en algunos casos la migración de un protón.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 141
ALQUINOS. Se caracterizan por tener enlaces triples. El carbono del enlace triple
se enlaza mediante una hibridación sp que da lugar a dos enlaces simples sigma
formando 180 grados y dos enlaces pi. El deslocalización de la carga en el triple
enlace produce que los hidrógenos unidos a él tengan un carácter ácido y puedan
dar lugar a alquiluros. El alquinos más característico es el acetileno HCCH, arde
con una llama muy caliente (2800 oC) debido a que produce menos agua que
absorbe menos calor. Sus propiedades físicas y químicas son similares a las de
los alquenos. Las reacciones más características son las de adición.
Nomenclatura
1.- Se consideran como dobles enlaces al elegir la cadena principal.
2.- Se numera dando preferencia a los dobles enlaces.
4.2 HALOGENUROS
La química orgánica estudia todos los compuestos en que interviene el
elemento carbono, (se excluye los carbonatos) actualmente el nombre se ha
cambiado por Química del Carbono. Además de los hidrocarburos alifáticos y cicloalcanos, hay otros compuestos tan importantes como estos, por ejemplo: los
éteres, los alcoholes, las cetonas, los aldehídos, los ésteres, las aminas, etc., cuya
importancia se debe entre muchas otras razones, a su uso y aplicación comercial e
industrial, a su utilización a nivel de laboratorio o en algunos casos por su
intervención en las reacciones de organismos biológicos. Generalidades.- Cuando
se estudiaron las propiedades químicas de los hidrocarburos, se indicó la acción de
los halógenos sobre las parafinas, que daba lugar a la formación de compuestos de
sustitución de uno o más átomos de hidrógeno. Esta misma acción también se
produce en los hidrocarburos no saturados.
En la formación de productos de
sustitución es muy difícil limitar el proceso o la obtención de un único compuesto
halogenado, lo que hace que se empleen otros métodos para producir un derivado
mono, di o tri-halogenado, correspondiente a determinado carburo. Nomenclatura.M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 142
Cuando uno o más átomos de halógenos sustituyen a uno o más átomos de
hidrógeno de un hidrocarburo, se obtiene un derivado mono o poli-halogenado
conocido como halogenuro de alquilo, ciclo-alquilo o arilo, dependiendo de su
naturaleza del hidrocarburo, cuya fórmula general es R-X, donde R es cualquier
radical alquil o aril y X un halógeno. Estos compuestos se nombran colocando el
nombre del halógeno junto al del hidrocarburo correspondiente, la posición del
halógeno en la cadena se indica mediante un número cuando sea necesario y se
clasifica de la siguiente forma:
R½
R-CH2-X
R-CH-X
R`-C-X
½
½
R´ R``
1º.
Halogenuro
Halogenuro
2º.
Halogenuro
3º.
Ejemplos:
CH3-Cl
CH3-CH2-Br
Clorometano
Cloruro
(IUPAC)
de
metilo
1-bromoetano
(común)
Bromuro
de
(IUPAC)
etilo
CH3-CH-CH3
CH3
½
Cl
(común)
½
CH3-CH2-C-I
2-yodo-2-metil-butano
yoduro
de
pentilo
(común)
(IUPAC)
2-cloroperopano
cloruro
(IUPAC)
de
isopropilo
½
(común)
CH3
La nomenclatura común es satisfactoria para los halogenuros simples, pero el
sistema
más
general
es
el
de
la
IUPAC
Derivados mono halogenados.- Los derivados mono halogenados corresponden a
la fórmula general CnH2n+1X, en la que en este caso X corresponde a un átomo de
halógeno, y son compuestos exclusivamente artificiales que adquieren gran
importancia por su empleo en numerosas síntesis orgánicas al tener la propiedad
de introducir radicales carbonatados en las moléculas, lo que hace que se les
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 143
utilice
como
agentes
de
alcohilación.
Obtención y propiedades.- Estos derivado monohalogenados se obtienen por
reacción de los alcoholes con los hidrácidos en presencia de un deshidratante:
à
CH3-CH2OH+HX
CH3-CH2X+H2O
Cl2Zn
O
por
adicción
de
hidrácidos
CH2=CH2+ClH
a
las
olefinas:
à
CH3-CH2Cl
Los halogenuros de alquilo, son líquidos incoloros generalmente, tienen punto de
ebullición que aumenta con el peso atómico del halógeno y con el número de
átomos de carbono del compuesto. Son insolubles en agua, solubles en los
disolventes
Dan
normales
y
se
fácilmente
la
acción
por
hidrogenación
producen
de
la
R-OH+Ina
hidrocarburos
saturados:
à
los
RI+Na-C
cianuros
N
IH+RH
alcalinos
à
luz.
hidrólisis:
à
R-I+H2
Con
por
alcoholes
R-I+NaOH
Por
alteran
dan
nitrilos:
R-C
N+Ina
Nitrilo
El mono halogenuro más importante es el cloruro de metilo (CH3Cl), empleado
como refrigerante en la industria y como anestésico en medicina. Se utiliza también
en la fabricación de colorantes de anilina y como extintor de incendios.
Los derivados di halogenados tienen como fórmula CnH2nX2, los di-halogenuros son
líquidos incoloros de olor dulzaino y, con los dos átomos de halógeno en un mismo
carbono, no son tan reactivos como los halogenuros de alquilo. Los di halogenuros
más importantes son el bromuro de etileno y el cloruro de metileno. El primero se
adiciona, junto con el plomo tetra-etilo, a la gasolina, con el fin de aumentar sus
propiedades antidetonantes. El segundo se utiliza como disolvente industrial.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 144
4.3. ALCOHOLES
Generalidades.- Los alcoholes son los derivados hidroxilados de los hidrocarburos,
al sustituirse en éstos los átomos de hidrógeno por grupos OH. Según el número
de grupos OH en la molécula, unido cada uno de ellos a distinto átomo de carbono,
se tienen alcoholes mono, di, tri y polivalentes. Los alcoholes alifáticos covalentes
son los más importantes y se llaman primarios, secundarios y terciarios, según que
el grupo OH se encuentre en un carbono primario, secundario o terciario:
R-CH2OH
Alcohol primario Alcohol secundario Alcohol ternario
Nomenclatura.- Cuando uno de los hidrógenos del agua (H2O) se sustituye por un
grupo alquilo, se dice que el compuesto resultante es un alcohol: H à OH R à OH
Hay varias formas de nombrar a los alcoholes. La primera es derivar el nombre a
partir del hidrocarburo del mismo número de carbonos y utilizar la terminación ol.
Ejemplos:
CH3-H
CH3-OH
CH3-CH2-H
CH3-CH2-OH
Metano metanol etano etanol
Cuando el grupo OH etá al final de la cadena del hidrocarburo, se considera que
está
unido
al
carbono
1.
Ejemplos:
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-OH
1-hexanol
En los alcoholes arborescentes se busca la cadena más larga posible de átomos
de carbono que incluyan el radical OH-, por ejemplo, el carbono número 1 unido al
OH-:
CH3
CH3-CH2-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH3
2
3
4
|
5
6
4-metil-2-propil-1-hexanol
|1 CH2-OH
Cuando el grupo –OH aparece en más de una posición en la cadena carbonada, se
debe indicar también su posición según el átomo de carbono al que esté unido.
A veces es conveniente designar a los alcoholes y considerarlos como derivados
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 145
del metanol (carbinol) CH3-OH; en este sistema los grupos alquilo que sustituyen
los enlaces del carbono e hidrógeno en el grupo metilo son los que se emplean,
seguidos del término carbinol. Un tercer sistema de nomenclatura acostumbrado
para nombrar los alcoholes es, en los casos simples, hacerlos derivar del grupo
funcional del cual provienen y usar la terminación ílico, se escribe primero la
palabra alcohol. El metanol es muy tóxico, produce ceguera y se emplea como
solvente para barnices, el etanol 100% puro es venenoso pero en solución acuosa
además de tener propiedades antisépticas puede emplearse en bebidas de
moderación.
Ejemplos:
Compuesto
IUPAC
Carbinol
Común
CH3-OH
Metanol
Carbinol
Alcohol metílico
CH3-CH2-OH
Etanol
Metil-carbinol
Alcohol etílico
CH3-CH2-CH2-OH
1-propanol
Etil-carbinol
Alcohol propílico
CH3-CH-CH3
2-propanol
Dimetil-carbinol
Alcohol isopropílico
1-butanol
Propil-carbinol
Alcohol n-butílico
|
OH
CH3-(CH2)3-OH
CH3-(CH2)2-CH-CH2-OH 2-Etil-1-pentanol (3)hexil-carbinol
OH-CH2-CH2-OH
1,2-etanodiol
Etilén-glicol
CH2-CH-CH2
1,2,3-propanotriol
Glicerol o glicerina
|
|
OH OH
|
OH
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 146
El alcohol es el término aplicado a los miembros de un grupo de compuestos
químicos del carbono que contienen el grupo OH.
Dicha denominación se utiliza
comúnmente para designar un compuesto específico: el alcohol etílico o etanol.
Proviene de la palabra árabe al-kuhl, o kohl, un polvo fino de antimonio que se
utiliza para el maquillaje de ojos.
En un principio, el término alcohol se empleaba
para referirse a cualquier tipo de polvo fino, aunque más tarde los alquimistas de la
Europa medieval lo utilizaron para las esencias obtenidas por destilación,
estableciendo así su acepción actual. Los alcoholes tienen uno, dos o tres grupos
hidróxido (-OH) enlazados a sus moléculas, por lo que se clasifican en
monohidroxílicos, dihidroxílicos y trihidroxílicos respectivamente.
El metanol y el
etanol son alcoholes monohidroxílicos. Los alcoholes también se pueden clasificar
en primarios, secundarios y terciarios, dependiendo de que tengan uno, dos o tres
átomos de carbono enlazados con el átomo de carbono al que se encuentra unido
el grupo hidróxido.
Los alcoholes se caracterizan por la gran variedad de
reacciones en las que intervienen; una de las más importantes es la reacción con
los ácidos, en la que se forman sustancias llamadas ésteres, semejantes a las
sales inorgánicas.
Los alcoholes son subproductos normales de la digestión y de
los procesos químicos en el interior de las células, y se encuentran en los tejidos y
Fluidos de animales y plantas.
Etanol: El alcohol de vino, alcohol etílico o etanol,
de fórmula C2H5OH, es un líquido transparente e incoloro, con sabor a quemado y
un olor agradable característico.
Es el alcohol que se encuentra en bebidas como
la cerveza, el vino y el brandy. Debido a su bajo punto de congelación, ha sido
empleado como fluido en termómetros para medir temperaturas inferiores al punto
de congelación del mercurio, -40 °C, y como anticongelante en radiadores de
automóviles. Normalmente el etanol se concentra por destilación de disoluciones
diluidas. El de uso comercial contiene un 95% en volumen de etanol y un 5% de
agua. Ciertos agentes deshidratantes extraen el agua residual y producen etanol
absoluto. El etanol tiene un punto de fusión de -114,1 °C, un punto de ebullición de
78,5 °C y una densidad relativa de 0,789 a 20 °C. Desde la antigüedad, el etanol s
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 147
e ha obtenido por fermentación de azúcares. Todas las bebidas con etanol y casi la
mitad
del
etanol
industrial
aún
se
fabrican
mediante
este
proceso.
El almidón de la patata (papa), del maíz y de otros cereales constituye una
excelente materia prima. La enzima de la levadura, la cimasa, transforma el azúcar
simple en dióxido de carbono. La reacción de la fermentación, representada por la
ecuación C6H12O6 ± 2C2H5OH + 2CO2 es realmente compleja, ya que los cultivos
impuros de levaduras producen una amplia gama de otras sustancias, como el
aceite de fusel, la glicerina y diversos ácidos orgánicos. El líquido fermentado, que
contiene de un 7 a un 12% de etanol, se concentra hasta llegar a un 95% mediante
una serie de destilaciones. En la elaboración de ciertas bebidas como el whisky y
el brandy, algunas de sus impurezas son las encargadas de darle su característico
sabor final.
La mayoría del etanol no destinado al consumo humano se prepara
sintéticamente, tanto a partir del etanal (acetaldehído) procedente del etino
(acetileno), como del eteno del petróleo. También se elabora en pequeñas
cantidades a partir de la pulpa de madera.
Obtención.- los alcoholes se obtienen
generalmente por hidrólisis de los halogenuros de alquilo con álcali acuoso o
también óxido de plata en suspensión en agua:
RX+[AgOH] à ROH+Xag
Mediante hidrólisis de los ésteres con álcalis:
Propiedades físicas.- Los alcoholes son compuestos incoloros, cuyos primeros
términos son líquidos solubles en agua; del C5 al C11 son aceitosos e insolubles
en agua y los superiores son sólidos e insolubles en agua. El punto de ebullición
aumenta con el número de carbonos, dentro de un grupo de isómeros, el alcohol
primario tiene el punto de ebullición más alto, disminuyendo hasta el terciario.
Propiedades químicas.- Los alcoholes se conducen, desde el punto de vista
químico, de la siguiente manera: Reaccionan con los ácidos orgánicos e
inorgánicos para formar ésteres:
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 148
Con los halogenuros dan productos de oxidación en los que se encuentran
halógenos:
CH3-Cl2OH à CCl3-COHCl2
Reaccionan con los metales fuertemente positivos: 2C2H5OH + 2Na à 2C2H5ONa
Etóxido sódico
+H2
Los alcoholes se deshidratan (800°C) dando olefinas: R-CH2CH2OH à RCH=CH2+H2O
Alcohol metílico o metanol, recibe también los nombres de metanol
y carbinol y su fórmula es CH3OH. Se puede preparar por destilación de la madera,
por lo que se le llama también "espíritu de la madera". Actualmente se obtiene por
reacción del óxido de carbono e hidrógeno a altas temperaturas y presiones,
empleando catalizadores de óxido de zinc y cromo: CO2+2H2 à CH3OH
El metanol es un líquido incoloro, muy tóxico, que provoca la ceguera e incluso la
muerte si se ingiere. Es inflamable y miscible con el agua, en todas las
proporciones, y con la mayoría de los disolventes orgánicos. Se utiliza como
disolvente de pinturas, barnices, lacas, etc., en la fabricación de perfumes,
colorantes, etc., para la obtención del etanol desnaturalizado y en mezclas
anticongelantes para radiadores de automóviles. Alcohol etílico o etanol, se le
denomina también "espíritu de vino" y tiene la fórmula CH3-CH2OH. Se obtiene
corrientemente por fermentación de ciertos azúcares, especialmente glucosa, y en
este
proceso
se
utilizan
materias
primas
las
mezclas
azucareras.
El etanol es un líquido incoloro, inflamable, con punto de ebullición a 78.1°C,
miscible en agua en todas las proporciones y también en la mayoría de los
disolventes orgánicos. Se utiliza en numerosas síntesis, para la preparación de
ésteres, éteres, cloroformo, etc., como disolvente de resinas, pinturas, gomas, etc.,
en perfumería y como combustible.
4.4. Éteres
Generalidades.- Los éteres son compuestos orgánicos que tienen como fórmula
general CnH2n+2O y su estructura se expresa por R-O-R´. Pueden clasificarse como
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 149
derivados de los alcoholes, al sustituir el hidrógeno del grupo hidroxilo por otro
radical alquilo, y son análogos a los óxidos de los metales monovalentes, por lo que
se considera también como óxidos orgánicos (óxidos de alquilo o anhídridos de
alcoholes).
Cuando los dos grupos alquilo de un éter son iguales, éste se llama éter simétrico o
simple (por ejemplo C2H5-O-C2H5 o éter di-etílico): cuando los dos grupos alquilo
son diferentes, se habla de éter asimétrico o mixto (por ejemplo CH 3-O-C2H5 o etilmetil
éter).
Nomenclatura.- Estos compuestos orgánicos se consideran como producto de la
sustitución del hidrógeno del grupo hidroxilo de los alcoholes , por un radical alquilo
o arilo. Se tiene cuatro sistemas para nombrar a los éteres:
1.
Con los nombres de los radicales ligados al oxígeno, unidos con la palabra
oxi, nombrando primero al radical más simple.
2.
Se nombran los grupos alquilo unidos al oxígeno, seguido por la palabra éter
o como éter de los radicales alquílicos unidos al oxígeno.
3.
Si un miembro no tiene nombre simple puede nombrarse el compuesto como
un derivado alcoxi.
4.
Considerándolos como óxidos de los radicales unidos al oxígeno, cuando
estos son iguales.
Ejemplos:
Compuesto
Nombre
CH3-O-CH3
Metil-oximetil
Dimetil-éter ó éter dimetílico
Metoxi-metano
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 150
Oxido de metilo
CH3-CH2-O-CH2-CH3
Etil-oxietil
Dietil-éter ó éter dietílico
Etoxi-etano
Oxido de etilo
CH3-O-CH-CH3
Metil-oxiisopropil
|
Metil-isopropil éter
CH3
2-metoxi-isopropano
CH3-CH2-CH2-CH-CH2-CH3 Metil-oxi-(3)-hexil
|
Metil-(3)-hexil éter
O-CH3
3-metoxi-hexano
CH3
Etil-oxi-terbutil
Etil-terbutil éter
|
CH3-C-O-CH2-CH3
2-etoxi-2-metil-propano
|
CH3
Obtención.- Los éteres pueden obtenerse por deshidratación de los alcoholes con
ácido
sulfúrico
o
también
CH3-CH2OH+CH3-CH2OH
con
à
ácido
fosfórico
glacial:
C2H5-O-C2H5+H2O
SO4H2
También se preparan calentando un alcóxido alcalino con los halogenuros de
alquilo:
RONa+R´X à R-C-R´+Xna
Propiedades físicas.- Los términos
inferiores son gaseosos o líquidos volátiles de olor agradable. Tienen puntos de
ebullición más bajos que los de los alcoholes del mismo número de átomos de
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 151
carbono y son menos densos que el agua y poco solubles en ella.
Propiedades
químicas: Si se calientan los éteres a presión con ácido sulfúrico diluido se
R-O-R+H2O à 2ROHSO4H2
transforman en alcoholes:
Dan reacciones de
sustitución con los halógenos: CH3-CH2-O-CH2-CH3 à CH3-CHCl-O-CH2-CH3 à
CH3-CHCl-O-CHCl-CH3 Cl2 Si esta reacción se realiza a la luz, se sustituyen todos
los
átomos
de
hidrógeno,
formándose:
CH3-CCl2-O-CCl2-CCl3
El éter etílico también denominado éter sulfúrico, éter di-etílico o simplemente éter,
tiene como fórmula CH3-CH2-O-CH2-CH3. Es un líquido incoloro, ligeramente
soluble en agua, miscible con etanol en todas las proporciones y es inflamable.
Forma mezclas explosivas con el aire, lo cual constituye un gran inconveniente
para sus aplicaciones. El punto de ebullición es 34.5°C. Se utiliza en la industria
como disolvente de grasas, aceites, resinas, etc. También se emplea como
refrigerante y anestésico
4.5. CETONA Y ALDEHÍDOS
Generalidades.- Si los alcoholes constituyen el primer grado de oxidación de los
hidrocarburos, los aldehídos y las cetonas representan el segundo. Se ha visto
anteriormente que los alcoholes primarios se oxidan en aldehídos y los secundarios
en cetonas; continuando la oxidación se producirán ácidos orgánicos que
corresponden al tercer grado de oxidación. La fórmula general de un aldehído es
Y la de una cetona
del grupo carbonilo
. La existencia de ambos tipos de compuestos
implica una serie de propiedades comunes, que
dependen de la reactividad del doble enlace de dicho grupo. Nomenclatura.- Los
compuestos que contienen el grupo carbonilo (C=O) se conocen como aldehídos y
cetonas. Si uno de los átomos unido al gripo carbonilo es un átomo de hidrógeno,
el compuesto es un aldehído (
). El otro átomo o grupo de átomos unidos al
carbonilo pueden ser hidrógeno o radicales alquilo. En el caso de las cetonas,
ambos grupos unidos al carbonilo son alquilo (
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
). En el sistema IUPAC la
Página 152
terminación característica para los aldehídos es al y para las cetonas ona, las
cuales se añaden al nombre original del hidrocarburo (suprimiendo la terminación
"O"de éste) que tenga el mismo número de átomos de carbono. Por lo común, el
compuesto se denomina como derivado de la cadena continua más larga de
átomos de carbono, incluyendo el grupo funcional carbonilo. En el caso de los
aldehídos, el grupo –CH=O tiene que aparecer siempre al final de la cadena e
indicar siempre el número 1, aunque este número no aparece en el nombre. Sin
embargo, en el caso de las cetonas el grupo carbonilo puede estar en posiciones
diversas en una cadena carbonada y su posición debe indicarse con el número
más bajo posible. Los demás sustituyentes quedan indicados por el número
adecuado y el prefijo destinado a indicar sus posiciones en la cadena carbonada.
También se emplean nombres comunes para aldehídos y cetonas. Los aldehídos
se denominan por lo general como derivados del ácido correspondiente que
puedan formar por oxidación, la terminación ico del ácido se suprime y se sustituye
por el término aldehído.
Las cetonas, con excepción de la acetona, se nombran
según los grupos alquilo unidos a la función carbonilo seguidos de la palabra
cetona.
Ejemplos:
Aldehídos
Compuesto
Nombre
H-CH=O
Metanal ó formaldehído
CH3-CH=O
Etanal ó acetaldehído
CH3-CH2-CH=O
Propanal ó propionaldehído
CH3-(CH2)6-CH=O
Octanal ó caprilaldehído
Cetonas
Compuesto
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Nombre
Página 153
Propanona; dimetil-cetona ó acetona
CH3-C-CH3
‫װ‬
O
CH3-CH2-C-CH3
Butanona; metil-etil cetona
‫װ‬
O
CH3
2-metil-3-pentanona
|
CH3-CH-CO-CH2-CH3
CH2-CH3
4,4-dietil-3-octanona
|
CH3-CH2-CH2-CH2-C-C-CH2-CH3
|
‫װ‬
CH3-CH2 O
Obtención.- La obtención de aldehídos y cetonas se efectúa por oxidación de
alcoholes primarios y secundarios, hecha con dicromato potásico en medio ácido,
por hidrólisis del acetileno para obtener un aldehído:
CH≡CH+M2O
à
CH3-COHSO4H2
Por hidrólisis de los alquinos, salvo el acetileno, para producir cetonas:
CH3-C≡CH+H2O
à
CH3-CO-CH3
Puede realizarse la hidrólisis de los derivados di halogenados de los hidrocarburos
con halógenos en el mismo átomo de carbono para obtener aldehídos o cetonas:
CH3-CHCl2+2H2O
à
2ClH+CH3-COH+H2O
CH3-CCl2-CH3+2H2O
à
2ClH+CH3-CO-CH3+H2O
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 154
Propiedades físicas.- Con la excepción del metanal, que es un gas, los aldehídos y
las cetonas que tienen hasta diez átomos de carbono son líquidos de olor
agradable, sobre todos las últimas. Son muy solubles en disolventes orgánicos,
pero sólo son solubles en agua los primeros términos de cada clase. Esta
solubilidad en agua es mucho mayor en disoluciones de ácidos fuertes, puesto que
aceptan protones y forman sales de oxonio Propiedades químicas.- La reactividad
de aldehídos y cetonas de debe al carácter no saturado del grupo carbonilo. Por
reducción se obtienen los alcoholes correspondientes
CRH=O+[H] à R-CH2OH
RRC=O+[H] à R-CHOH-R Reacciones de diferenciación.- A diferencia de las
cetonas, los aldehídos son reductores fuertes, lo que se manifiesta con una
disolución de NO3Ag amoniacal, que les hace depositar en espejo brillante de plata
metálica (reactivo de Tollens), y con el reactivo de Fehling (disolución alcalina de
sulfato cúprico y tartrato sódico potásico), al formarse un precipitado de óxido
cúprico de color rojo. Los aldehídos se polimerizan fácilmente, formando sustancias
de elevado peso molecular sin alterar la composición elemental. Las cetonas no se
polimerizan.
4.6. ACIDO CARBOXILICO
Generalidades.- Los ácidos orgánicos contienen carbono, oxígeno e hidrógeno y se
encuentra en su molécula el radical monovalente carboxilo –COOH. Se denominan
mono-ácidos cuando sólo hay un grupo carboxilo, di-ácidos y tri-ácidos, si tienen
respectivamente dos o tres, etc. Poseen las mismas propiedades que los ácidos en
general, es decir, enrojecen el papel tornasol, dan reacciones de neutralización con
las bases, atacan a los metales desprendiendo hidrógeno, etc., y se hallan
disociados, aunque débilmente, en iones H+ de la forma siguiente:
Con los alcoholes forman ésteres por la reacción llamada de esterificación:
R-COOH+R´OH à R-COOR´+H2O
Con los halógenos reaccionan realizándose
sustituciones de los átomos de hidrógeno contenidos en el carbono vecino de la
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 155
función ácido CH3-COOH+Cl2 à CH2Cl-COOH+ClH
dan
cloruros
Está
ubicado
de
siempre
ácido:
en
Con los cloruros de fósforo
CH3-COOH+Cl3P
el
extremo
de
à
la
PO3H3+3CH3-COOH
cadena
de
carbonos.
Nomenclatura.- Los ácidos carboxílicos se definen como compuestos orgánicos
que contienen uno o más grupos carboxilos (-COOH) en la molécula. El nombre
sistemático de los ácidos se obtiene usando el nombre del hidrocarburo con
cadena más larga, sin arborescencias que incluya al grupo carboxilo, y
sustituyendo la terminación o del alcano por oico, anteponiendo la palabra ácido.
También se tienen nombres comunes debido a que muchos de ellos se conocen
desde hace mucho tiempo y su nombre se deriva de las fuentes naturales. Estos
nombres no se recomiendan en la actualidad excepto para los ácidos más
sencillos, ya que es más simple y lógico aplicar la nomenclatura sistemática a todos
los ácidos. Ocasionalmente se puede poner al final del nombre del hidrocarburo la
palabra carboxílico, por ejemplo:
Compuesto
Nombre
H-COOH
Ácido fórmico o ácido metanoico
CH3-COOH
Ácido acético, ácido etanoico, metano
carboxílico
CH3-CH2-COOH
Ácido
propiónico,
ácido
propanoico,
etano carboxílico
CH3-(CH2)2-COOH
Ácido butírico, ácido butanoico, propano
carboxílico
CH3-(CH2)5-COOH
Ácido
enántico,
ácido
heptanoico,
hexano carboxílico
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 156
Para nombrar los ácidos orgánicos con ramificaciones se toma como número 1 al
carbono
del
grupo
carboxilo.
CH3-CH-CH2-COOH
Ejemplo:
CH2-CH2-CH2-COOH
|
|
Cl
OH
Ácido 3-clorobutanoico ácido 4-hidroxibutanoico.
Pero más utilizada que la
nomenclatura sistemática de los ácidos es la nomenclatura común, la cual usa
indistintamente números o letras griegas para indicar la posición de los radicales o
sustituyentes. Al carbono 2 se le asigna la letra alfa (α) y así sucesivamente en la
cadena
principal.
Ejemplo:
CH3-CH2-CH-COOH
CH3-CH-COOH
|
|
NH2
I
Ácido α-amino-butílico ácido α-yodo propiónico
Obtención.- Los ácidos grasos se preparan por oxidación de alcoholes, aldehídos y
cetonas,
realizada
con
R-CH2OH
R-CHOH-R¨
a
a
dicromato
potásico
R-COH
R-COR
en
a
a
medio
ácido:
R-COOH
R-COOH+R´-COOH
Por hidrólisis de las grasas naturales, que permiten obtener muchos ácidos grasos
superiores, y por acción de un ácido inorgánico fuerte sobre sales orgánicas:
CH3-COONa+ClH
a
ClNa+ROOH
El ácido butírico se encuentra en la mantequilla rancia y el ácido capróico en la
leche de cabra. Los ácidos caprónico, caprílico y capricho (con 6, 8 y 10 átomos de
carbono) se encuentran en la manteca de leche de vaca y cabra. Los ácidos
palmítico y esteárico se sacan del sebo y sirven para la fabricación de velas. El
ácido fórmico es el veneno que secretan las hormigas cuando muerden, se
encuentra también en el veneno de las abejas, en las orugas procesionarias y en
las ortigas, este ácido, es el más fuerte de la serie, es un líquido incoloro, de olor
picante y cáustico, muy reductor y se disuelve en agua en todas proporciones. El
ácido acético se encuentra en los alquitranes procedentes de la destilación de la
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 157
madera, de donde se extrae industrialmente, es un líquido incoloro, soluble, de olor
picante, muy higroscópico y se solidifica en cristales (acético glaciar) a 16.5°C,
además de usarse como condimento (vinagre), el ácido acético se emplea en el
estampado de la lana y de la seda, en la farmacia, para la fabricación de aspirinas
y en la preparación de lacas y barnices. El ácido acrílico (CH2=CH-COOH) se
obtiene en la industria por acción del ácido cianhídrico sobre el óxido de etileno,
saponificando el nitrilo formado. Es un líquido que se solidifica a 12.3°C y hierve a
142°C.
4.7. AMINAS
Generalidades.- Las aminas se considera como derivados del amoniaco y resultan
de la sustitución de los hidrógenos de la molécula por los radicales alquilo. Según
se sustituyan uno, dos, tres o más hidrógenos, las amidas serán primarias,
secundarias o terciarias, respectivamente. Se designan poniendo la terminación
amina, característica de la serie al nombre de los grupos alquilo unidos al
nitrógeno:CH3-NH2
metil-amina
(CH3)2NH
dimetil-amina(CH3)2NC2H5
dimetiletilamina. Las aminas son simples cuando los grupos alquilo son iguales y
mixtas si estos son diferentes. Nomenclatura.- La sustitución de uno o más átomos
de hidrógeno del amoniaco por radicales orgánicos da una serie de compuestos
llamados aminas. Las aminas se clasifican de acuerdo con el número de átomos de
hidrógeno del amoniaco que se sustituyen por grupos orgánicos, los que tienen un
solo grupo se llaman aminas primarias, los que tienen dos se llaman aminas
secundaria
y
sucesivamente.
así
Ejemplo:
H
H
R´
|
|
|
H-N-H
|
R-N-H
|
(NH3)
(R-NH2)
Amoniáco
Primaria
R-N-H
|
(R2-NH)
Secundaria
Cunado se usan los prefijos de, tri, se indica si es una amina secundaria y terciaria,
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 158
respectivamente, con grupos o radicales iguales. Cuando se trata de grupos
diferentes a estos se nombran empezando por los más pequeños y terminando con
el mayor al que se le agrega la terminación amina. Algunas veces se indica el
prefijo amino indicando la posición, más el nombre del hidrocarburo.
Ejemplos:
Compuesto
Nombre
CH3-NH2
Metilamina o aminometano
CH3-NH-CH3
Dimetilamina ó metilaminometano
CH3-CH2-NH-CH2-CH2-CH3
Etil-propil-amina ó etil-amino-propano
Compuesto
Nombre
CH3-N-CH3
Trimetilamina ó dimetilaminometano
|
CH3
CH3
Metil-etil-propilamina
|
aminopropano
ó
metil-etil-
N-CH2-CH2-CH3
|
CH2-CH3
Obtención.- Se obtiene de una mezcla de aminas primarias, secundarias y
terciarias por el método de Hoffman, consiste en calentar los halogenuros de
alquilo
con
una
solución
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
etanólica
de
amoniaco
en
tubo
cerrado:
Página 159
ClH+R-NH2
R-Cl+HNH2à
RNH2+RCl
à
ClH+(R)2NH
(R)2NH+RClà
ClH+R3N
R3N+RClà [R4N]+Cl- sal de amonio cuaternaria
Por destilación fraccionada en una solución de KOH se consigue separar las tres
aminas, gracias a la diferencia que existe entre sus puntos de ebullición, y la sal de
amonio permanece inalterada. Las aminas primarias se pueden preparar también
reduciendo
con
hidrógeno
(sodio+alcohol)
à
CH3-C≡N+2H2
los
C2H5-NH2
nitrilos:
etilamina
Propiedades y diferenciación.- En las aminas, los términos más bajos son
gaseosos y solubles en agua, los intermedios son líquidos y los superiores son
sólidos. La solubilidad en agua disminuye según aumenta el peso molecular. Los
primeros
términos
Todas
aminas
las
son
son
volátiles
bases,
incluso
más
de
fuertes
olor
que
amoniacal.
el
à
R-NH2+H2O
Reaccionan
y
con
los
ácidos,
RNH3-+OHformando
sales
à
CH3-NH2+ClH
amoniaco:
de
amonio:
[CH3-NH3]+Cl-
Reaccionan con los halogenuros de alquilo, dando halogenuros de amonio alquilo
sustituidos. Los tres tipos de aminas se diferencian principalmente por su
comportamiento con el ácido nitroso, las primarias suelen formar alcohol y
desprender nitrógeno, las secundarias forman nitro-amidas y las terciario no
reaccionan
con
el
ácido
nitroso.
El grupo amino es constituyente principal de las proteínas y varias aminas tienen
olor a pescado.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 160
4.8
AMIDAS
Generalidades.- Las amidas responden a la fórmula general
y se
separan deshidratando las sales amónicas de los ácidos grasos: R-CO-O-NH4
àR-CO-NH2+H2O
Se forman igualmente en la reacción de los cloruros de ácido
con el amoniaco y en la hidratación de los nitrilos. Se denominan en la función del
ácido de que se derivan: formamida (H-CO-NH2), acetamida (CH3-CO-NH2), etc.
Nomenclatura.- Las amidas se consideran como el producto de la sustitución del
hidroxilo del grupo funcional carboxilo por un grupo amino; su fórmula general es:
R-CONH2.
Se nombran cambiando la terminación ico del ácido por la palabra
amida. Ejemplo:
Compuesto
Nombre
CH3-CONH2
Etanoamida ó acetamida
H-CONH2
Metanoamida ó formamida
Si la amida contiene
sustituyente en el nitrógeno, éste debe indicarse como
prefijo.Ejemplo:
CH3-CO-NH-CH3N-metilacetamida
C2H5-CO-NH-C2H5N-etil propanamida
Propiedades.- Las amidas se presentan en forma de sólidos cristalizados, y la
determinación de su punto de fusión puede servir para caracterizar los ácidos de
los que se derivan. Son solubles en el alcohol y en el éter, pero sólo si los primeros
de la serie son solubles en agua. La amidas constituyen el término intermedio de
hidratación entre los nitrilos (R-C≡N) y las sales amónicas de los ácidos
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 161
(R-CO-O-NH4): R-C≡Na R-CO-NH2 R-CO2NH4
Se hidratan por acción de los
ácidos minerales o de los álcalis diluidos y se transforman en ácidos grasos. En
cambio, los deshidratantes conducen a la formación de nitrilos. Son, al mismo
tiempo, bases y ácidos muy débiles, lo que hace que formen sales muy
hidrolizables con el ácido clorhídrico. Pueden engendrar además derivados sódicos
tales como: R-CO-NH-Na
Esta propiedad, característica de ciertos cuerpos, que
consiste en poder formar en distintas condiciones el catión o el anión de una sal,
constituye el carácter anfótero de los mismos. Por acción del hipoclorito o del
hipobromito de sodio, las amidas
R-CO-NH2 se transforman en aminas R-NH2. El átomo de carbono de la amida se
elimina en forma de anhídrido carbónico.
Una amida es un compuesto orgánico cuyo grupo funcional es del tipo RCONR'R'',
siendo CO un carbonilo, N un átomo de nitrógeno, y R, R' y R'' radicales orgánicos
o átomos de hidrógeno:
Se puede considerar como un derivado de un ácido carboxílico por sustitución del
grupo —OH del ácido por un grupo —NH2, —NHR o —NRR' (llamado grupo
amino).
Grupo funcional amida.
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Formalmente también se pueden considerar derivados del amoníaco, de una amina
primaria o de una amina secundaria por sustitución de un hidrógeno por un radical
ácido, dando lugar a una amida primaria, secundaria o terciaria, respectivamente.
Concretamente se pueden sintetizar a partir de un ácido carboxílico y una amina:
Todas las amidas, excepto la primera de la serie, son sólidas a temperatura
ambiente y sus puntos de ebullición son elevados, más altos que los de los ácidos
correspondientes. Presentan excelentes propiedades disolventes y son bases muy
débiles. Uno de los principales métodos de obtención de estos compuestos
consiste en hacer reaccionar el amoníaco (o aminas primarias o secundarias) con
ésteres. Las amidas son comunes en la naturaleza, y una de las más conocidas es
la urea, una diamida que no contiene hidrocarburos. Las proteínas y los péptidos
están formados por amidas. Un ejemplo de poliamida de cadena larga es el nailon.
Las amidas también se utilizan mucho en la industria farmacéutica
Nomenclatura de amidas
Estructura
Nombre de la IUPAC Modelo
metanamida
(formamida)
Etanamida
( acetamida)
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Hexanamida
3-oxopentanamida
(E)-hept-2-enamida
Las amidas se nombran como derivados de ácidos carboxílicos sustituyendo la
terminación
-oico
del
ácido
por
-amida.
Las amidas son grupos prioritarios frente a aminas, alcoholes, cetonas, aldehídos y
nitrilos. Cuando el grupo amida va unido a un ciclo, se nombra el ciclo como
cadena principal y se emplea la terminación -carboxamida para nombrar la amida.
Las amidas son comunes en la naturaleza y se encuentran en sustancias como los
aminoácidos, las proteínas, el ADN y el ARN, hormonas, vitaminas.
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4.9 COMPUESTOS ORGÁNICOS DE IMPACTO ECONÓMICO, INDUSTRIAL,
AMBIENTAL Y SOCIAL
Compuestos Orgánicos más importantes, como se obtienen, sus propiedades y
usos:
Ácido Acético (CH3COOH):
Obtención: Se obtiene de 3 formas:

1.
Por oxidación catalítica de los gases del petróleo
2.
Por oxidación del etanal o acetaldehído
3.
Haciendo reaccionar alcohol metílico con monóxido de carbono
Propiedades: Se presenta como liquido incoloro de olor muy picante. Funde a 16ºC
y ebulle a 118ºC. Su densidad es 1,05q/cm3. Es soluble en agua, alcohol y éter.
Usos: Se emplea en la producción del plástico, como alimento, en la fabricación de
colorantes, insecticidas y productos farmacéuticos; como coagulante del látex
natural.
Ácido ascórbico o Vitamina C:

Obtención: Se encuentra presente en las frutas cítricas

Propiedades: Se presenta en forma de cristales blancos. Es soluble en agua,
ligeramente soluble en alcohol e insoluble en éter. Punto de ebullición a 192ºC
Usos: Se emplea como antioxidante y preservativo de alimentos como la
mantequilla, la leche de larga duración, bebidas y vinos. En medicina, para prevenir
el escorbuto
Ácido Cítrico (C6H8O7):
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
Página 165

Obtención: A partir de las frutas como el limón, la lima, la toronja y la
naranja. También se le obtiene por fermentación degradante de carbohidratos.

Propiedades: Se presenta en forma de cristales o polvo translúcido incoloro.
Funde a 153ºC. Su densidad es 1,54g/cm3. Es soluble en agua y en alcohol.
Usos: Se usa como antioxidante en alimentos tales como vinos, bebidas
refrescantes y sodas, confitería, leche concentrada de larga duración y alimentos
enlatados (caviar, gambas); como agente quitamanchas del acero inoxidable y de
otros metales
Éter di-etílico (C4H10O):

Obtención: Se prepara por deshidratación del alcohol etílico

Propiedades: Es un líquido de color agradable y penetrante, muy volátil e
inflamable. Sus vapores son los más densos que el aire, pero más livianos que el
agua. Su densidad es 0,78g/cm3. Funde a -16ºC y ebulle a 35ºC. Presenta un
gran poder disolvente ya que diluye al caucho, al aceite y a las grasas.
Usos: En medicina, como analgésico local, En el laboratorio, como disolvente y
reactivo.
Alcohol etílico o Etanol (C2H6O):

Obtención: Se puede obtener de diversas maneras: por síntesis, partiendo
del acetileno; por fermentación de sustancias azucaradas y por destilación del
vino.

Propiedades: Es un líquido incoloro, de olor característico, agradable y sabor
ardiente. Ebulle a 78ºC. Es soluble en agua, en todas las proporciones. Su
densidad es 0,79g/cm3.
Usos: Como componente de las bebidas alcohólicas y en la síntesis de compuestos
orgánicos.
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Plásticos y resinas. Los plásticos son sustancias químicas sintéticas denominados
polímeros, de estructura macromolecular que puede ser moldeada mediante calor o
presión y cuyo componente principal es el carbono. Estos polímeros son grandes
agrupaciones de monómeros unidos mediante un proceso químico llamado
polimerización. Los plásticos proporcionan el balance necesario de propiedades que
no pueden lograrse con otros materiales por ejemplo: color, poco peso, tacto
agradable y resistencia a la degradación ambiental y biológica.
De hecho, plástico se refiere a un estado del material, pero no al material en sí: los
polímeros sintéticos habitualmente llamados plásticos, son en realidad materiales
sintéticos que pueden alcanzar el estado plástico, esto es cuando el material se
encuentra viscoso o fluido, y no tiene propiedades de resistencia a esfuerzos
mecánicos. Este estado se alcanza cuando el material en estado sólido se
transforma en estado plástico generalmente por calentamiento, y es ideal para los
diferentes procesos productivos ya que en este estado es cuando el material puede
manipularse de las distintas formas que existen en la actualidad. Así que la palabra
plástico es una forma de referirse a materiales sintéticos capaces de entrar en un
estado plástico, pero plástico no es necesariamente el grupo de materiales a los que
cotidianamente hace referencia esta palabra.
Las propiedades y características de la mayoría de los plásticos (aunque no siempre
se cumplen en determinados plásticos especiales) son estas:
• Fáciles de trabajar y moldear, tienen un bajo costo de producción,
poseen
baja densidad, suelen ser impermeables, buenos aislantes eléctricos, aceptables
aislantes acústicos, buenos aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten
temperaturas muy elevadas, resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos;
algunos no son biodegradables ni fáciles de reciclar, y si se queman, son muy
contaminantes.
M.C. SILVIA ALBARRÁN DÍAZ
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Usos más comunes
• Aplicaciones en el sector industrial: piezas de motores, aparatos eléctricos y
electrónicos, carrocerías, aislantes eléctricos, etc.
• En construcción: tuberías, impermeabilizantes, espumas aislantes de poliestireno,
etc.
• Industrias de consumo y otras: envoltorios, juguetes, envoltorios de juguetes,
maletas, artículos deportivos, fibras textiles, muebles, bolsas de basura, etc.
Los plásticos utilizados mayormente son los siguientes:
-
Resinas
epoxidicas:
Estas
resinas
producen
adhesivos
fuertes
que,
potencialmente, se pueden utilizar para unir dos superficies de naturaleza diversa.
También es considerable su resistencia al calor y sus buenas propiedades aislantes.
Son además utilizadas en la elaboración de barnices, esmaltes y sustancias
elásticas, al tiempo que son cada vez más utilizadas en el campo de la construcción.
- Melanina, urea y resina fenólica: El principal uso que se hace de estos materiales
es como resinas adhesivas para láminas, maderas contrachapadas, materiales
aislantes y plásticos reforzados. Son también utilizados en la fabricación de servicios
de mesa en plástico de alta calidad y en otros muchos objetos caseros.
- Poliésteres: Se emplean principalmente para la obtención de fibras sintéticas,
utilizadas en la confección de muchos tipos de tejidos. También se emplean para la
construcción de los cascos de muchas embarcaciones así como en la fabricación de
cañas de pescar, de carrocerías para automóviles y de numerosos aparatos
domésticos e industriales.
- Siliconas: Estas son a menudo empleadas para dar un acabado resistente y
brillante a los muebles, a los suelos y a diversos objetos domésticos. Los
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Página 168
impermeables son tratados con siliconas para hacerlos hidrófugos. También se
emplean en construcción para estanque-izar juntas.
- Uretanos: Flexibles, sólidos y resistentes a los agentes químicos, los uretanos son
utilizados en la fabricación de juguetes, botellas de plástico, recipientes de cocina y
para revestimientos protectores.
- Acrílicos: Los acrílicos, resistentes a los agentes químicos y atmosféricos, tienen su
más importante aplicación en la industria textil. Se emplean en la elaboración de
fibras y barnices, en la fabricación de lámparas, lentes ópticas, etcétera.
- Nailon: El nailon, la primera fibra sintética producida, sigue siendo el material
plástico más importante en la industria textil. Se utiliza también como material para
engranajes, soportes, dispositivos y aplicaciones eléctricas.
- Cloruro de Polivinilo (PVC): Este plástico sintético tiene multitud de aplicaciones y
podemos encontrarlo en las cortinas de la ducha, en los materiales de una mesa, en
las imitaciones del cuero, en los discos fonográficos, en los aislantes eléctricos y en
los suelos.
- Polietileno: Las bolsas de plástico, tan utilizadas en el mundo actual, se obtienen
de este material. Las botellas de plástico son otra aplicación muy difundida de este
plástico ligero que proporciona al tacto una sensación muy similar a la cera.
4.10
NORMATIVIDAD
APLICABLE:
NOM-005-STPS-1998,
Condiciones
de
seguridad e higiene en los centros de trabajo para el manejo, transporte y
almacenamiento
de
sustancias
químicas
peligrosas.
NOM-010-STPS-1999,
Condiciones de seguridad de higiene en los centros de trabajo donde se manejen,
transporten, procesen o almacenan sustancias químicas capaces de generar
contaminación en el medio ambiente.
ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD
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Página 169
. Deberán aplicar un programa interno de control de calidad que incluya las etapas
preanalítica, analítica y postanalítica.
Deberán participar al menos en un programa de evaluación externa de la calidad en
el cual deberán integrar los análisis que realice y que incluya el programa, de
acuerdo con las necesidades del laboratorio clínico en materia de calidad.
Acreditar la evaluación de cada una de las pruebas incluidas en programas externos
y desarrollar una investigación dirigida para solucionar la problemática de aquellos
análisis en los que la calidad no sea satisfactoria.
HIGIENE Y BIOSEGURIDAD
El índice de superficie libre por trabajador, no podrá ser menor de dos metros
cuadrados.
Todo el personal del laboratorio deberá adoptar las medidas preventivas para su
protección en el almacenamiento, transporte y manejo de sustancias tóxicas o
biológico-infecciosas; tomando en cuenta los requisitos que señalen las Normas
Oficiales Mexicanas NOM-005-STPS-1998, NOM-010-SSA2-1993, NOM-012-STPS1999 y NOM-087-SEMARNAT-SSA1-2002,
El responsable sanitario deberá informar al personal sobre los riesgos que implica el
uso y manejo de sustancias tóxicas, corrosivas o irritantes y, en su caso, fuentes de
radiación ionizante; así como del material infectocontagioso y los inherentes a los
procesos de las muestras, con el fin de que cumplan con las normas de seguridad
correspondiente y utilicen el equipo de protección personal.
PUBLICIDAD
Deberá ser exclusivamente de carácter informativo sobre el tipo, características y
finalidades de la prestación de servicios y cumplir con las disposiciones legales
aplicables.
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El mensaje deberá tener contenido orientador, educativo y en idioma español.
La publicidad no podrá ofrecer técnicas y tratamientos preventivos, curativos o
rehabilita-torios de carácter médico o paramédico.
Concordancia con normas internacionales y mexicanas
La presente Norma Oficial Mexicana no tiene concordancia con ninguna norma
internacional ni mexicana.
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EVIDENCIAS DE APRENDIZAJE
1. Realizar una investigación de las características más importantes de los
Compuestos orgánicos.
2. Elaborar un mapa mental de los compuestos orgánicos y sus propiedades.
3. Investigar los compuestos orgánicos de importancia económica, social, industrial y
ambiental en la región y en el país.
4. Realizar un ensayo de al menos un Compuesto orgánico de importancia en el
desarrollo sustentable del país
5. Realizar una evaluación de casos Relacionados con las normas.
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FUENTES DE INFORMACIÓN
1. Spencer N. Lames, Bodner M. George, Rickard H. Lyman. Química , Estructura
Dinámica. México: CECSA. 199
2. Brown, Le May y Bursten. Química: La Ciencia Central. Prentice – Hall, 1998.
3. Phillips, J. S., Strozak y Wistrom. Química: Conceptos y Aplicaciones. McGraw-Hill.
4. Smoot, Price y Smith. Química un Curso Moderno. Merril Publihing. Garritz, J. A
Chamizo. Química. Addison – Wesley Iberoamericana
5. Internet. Experiencias previas y contexto
6. htp://es.wikipedia.org/wiki/Pl%C3%A1stico
7. http://www.dforceblog.com/2009/08/26/los-plasticos-y-el-medio-ambiente-plasticosmas-comunes/
8. http://www.monografias.com/trabajos44/compuestos-organicos/compuestosorganicos2.shtml#comp
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