martes, 27 de noviembre de 2012
sábado, 3 de noviembre de 2012
OBJETIVO 4.12
AL 5.4 RESUMEN
4.12 OBTENCION DE COMPUESTOS ORGANICOS HALOGENUROS,COMBUSTION DE HIDROCARBUROS,
BENCENO Y SUS DERIVADOS, POLIMEROS.
Hologenuros
Son
aquellos compuestos orgánicos que poseen
uno o varios átomos de halógeno en su
molécula. Existen diversos tipos de h., que se diferencian no sólo en el
halógeno, sino también en la reactividad característica del mismo.
Halogenuros
en carbono saturado. Son los que poseen el átomo o átomos de halógeno en un
átomo de carbono con hibridación sp3
a) Los
haluros de vinilo, comoCH2-CH-Cl CH3-CH-CH-Br cloruro de
vinilo bromuro de propenilo
b) Los
haluros de arilo, comoC6H5-Cl p-Br-Q114clorobenceno
p-dibromobenceno Existen otros muchos compuestos orgánicos halogenados que no
se incluyen entre los h. por tener otros grupos funcionales o formar el átomo
de halógeno parte de una función más compleja. Entre ellos se pueden citar los
cloruros de ácido (como el cloruro de acetilo, CH30001), las halohidrinas (como
la clorhidrina etilénica, HOCH2CH2CI), los ácidos halogenados (como el ácido
cloroacético, CICH2000H).
La combustión
La combustión es el proceso químico por el
cual una sustancia, llamada combustible, reacciona con el oxígeno. En general,
esta reacción es fuertemente exotérmica, desprendiéndose energía en forma de
calor, luz o sonido.
Esta reacción no tiene
lugar de forma espontánea, sino que, para que comience, ha de aportarse energía
a través de una llama o de una chispa eléctrica. Eso si, una vez empezada,
continúa por sí sola hasta que se agote el combustible o el oxígeno.
Es una reacción de gran importancia, tanto en
la naturaleza como para la actividad humana, ya que es la forma en que los
seres vivos y los artefactos humanos obtienen de forma muy mayoritaria su
energía. Reacciones de combustión particularmente importantes son:
La combustión del carbono. Su
ecuación química es la siguiente: C(s) + O2(g) → CO2(g).
El producto es dióxido de carbono y se desprende energía lumínica y calorífica.
Cuando esta reacción tiene lugar con poco oxígeno, la reacción es entonces:
C(s) + ½O2(g) →
CO(g), formándose monóxido de carbono, un gas venenoso y muy peligroso.
La combustión de hidrocarburos (compuestos cuya base es carbono e
hidrógeno). En esta reacción se forma CO2 y vapor de agua. Es la reacción
que tiene lugar en la combustión de los combustibles fósiles (carbón y
petróleo), fuente básica de obtención de energía en nuestra sociedad. Un
ejemplo de esta reacción es la combustión del metano:
CH4(g)
+ 2O2(g) →
CO2 (g) + 2 H2O
(g)
|
La combustión de la glucosa en el cuerpo humano. La glucosa,
procedente de la digestión de ciertos alimentos o de la transformación de otras
sustancias, reacciona con el oxígeno presente en las células, produciendo CO2,
agua y liberando energía. Esta reacción es lo que se conoce como respiración, cuya importancia
no es necesario recordar.
Un
punto importante a destacar, es que los productos de la combustión,
fundamentalmente el dióxido de carbono, tienen una gran incidencia cuando son
liberados al medio ambiente, ya que este gas es el que produce mayor efecto invernadero.
Compuestos Orgánicos más importantes, como se
obtienen, sus propiedades y usos:
Ácido Acético (CH3COOH):
Por
oxidación catalítica de los gases del petróleo
Por
oxidación del etanal o acetaldehído
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. Fuende a 192ºC
Usos:
Se emplea como antioxidante y preservativo de alimentos como la mantequilla, la leche de larga duración, bebidas y vinos. Enmedicina, para prevenir el escorbuto
Ácido Cítrico (C6H8O7):
Obtención:
A partir de las frutas como el limón, la lima, la toronja y la naranja. También
se le obtiene por fermentación degradante decarbohidratos.
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 dietílico (C4H10O):
Obtención:
Se prepara por deshidratación del alcohol etílico
Propiedades:
Es un liquido de color agradable y penetrante, muy volátil e inflamable. Sus
vapores son los mas densos que el aire, pero mas 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 alcaucho, 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, partiendodel acetileno; por fermentación de sustancias
azucaradas y por destilación del vino.
Propiedades:
Es un liquido incoloro, de olor caractristico, 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 alcoholicas y en la síntesis de compuestos orgánicos.
Un compuesto orgánico se reconoce porque al arder produce un
residuo negro de carbón. Al comparar el estado físico y la solubilidad de diferentes
compuestos orgánicos nos percatamos de que: Pueden existir en
estado sólido, líquido o gaseoso
La
solubilidad en el agua varía, desde los que son totalmente insolubles hasta los
completamente solubles donde están presentes
Los
compuestos orgánicos constituyen la mayor cantidad de sustancias que se
encuentran sobre la tierra. Contienen desde un átomo de carbono como el gas metano CH4 que utilizamos como combustible, hasta moléculas muy
grandes o macromoléculas con cientos de miles de átomos de carbono como el
almidón, las proteínas y los ácidos nucleídos.. La existencia de
tantos compuestos orgánicos de diferentes tamaños se debe principalmente a:
La
capacidad del átomo de carbono para formar enlaces con otros átomos de carbono.
La
facilidad con que el átomo de carbono puede formar cadenas lineales,
ramificadas, cíclicas, con enlaces sencillos, dobles o triples.
El
átomo de carbono, puede formar enlaces en las tres dimensiones del espacio.
Olores
característicos de algunos compuestos orgánicos
4.13 ELEMENTOS DE IMPORTANCIA ECONOMICA,
INDUSTRIAL Y AMBIENTAL EN EL PAIS O EN LA REGION.
Elemento de Importancia Económica:
Hidrogeno, Boro, Carbono, Oxigeno, Cloro, Bromo
, Yodo
Elemento de
Importancia Industrial:
Aluminio, Cobalto, Mercurio, Antimonio, Cobre
, Hierro,
Oro
Elementos de Importancia Ambiental:
Bromo, Azufre , Cadmio. Mercurio , Antimonio, Arsénico ,Fósforo ,Plomo ,Cloro,
Cromo ,
Manganeso
5.1 Conceptos basicos (gas como
estado de agregación, gas ideal, gas real, propiedades criticas y factor de
compresibilidad)
GASES.
Las sustancias gaseosas no tienen forma ni volumen propio, puesto que
llenan totalmente el recipiente que las contiene que debe estar cerrado, ya que
los gases se expanden infinitamente. Son muy compresibles, esto es, tienen la
propiedad de disminuir el volumen al aumentar la presión que se ejerce sobre
ellos.
Fluyen
con facilidad.
GASES
|
|
COMPRESIBILIDAD
|
Sí
pueden comprimirse
|
VOLUMEN
|
Se
adaptan al volumen del recipiente
|
GRADOS
DE LIBERTAD
|
Vibración,
rotación, traslación
|
EXPANSIBILIDAD
|
Sí
se expanden
|
Gas Real. Los
gases reales son los que en condiciones ordinarias de temperatura y presión se
comportan como gases ideales; pero si la temperatura
es muy baja o la presión muy alta, las propiedades de los gases reales se
desvían en forma considerable de las de los gases ideales.
Concepto de Gas Ideal y diferencia entre Gas Ideal y Real. Los
Gases que se ajusten a estas suposiciones se llaman gases ideales y aquellas
que no se les llaman gases reales, o sea, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y
otros.
1. - Un gas esta formado por partículas llamadas moléculas..
2. - Las moléculas se encuentran animadas de movimiento aleatorio y
obedecen las leyes de Newton del movimiento..
3. - El número total de moléculas
es grande. La dirección y la rapidez del movimiento de
cualquiera de las moléculas puede cambiar bruscamente en los choques con las
paredes o con otras moléculas
4. - El volumen de las moléculas
es una fracción despreciablemente pequeña del volumen ocupado por el gas..
5. - No actúan fuerzas apreciables
sobre las moléculas, excepto durante los choques. 6. - Los choques son elásticos y de duración
despreciable..
Características
de Gas Ideal
Se considera que un gas ideal presenta
las siguientes características:
·
El número de moléculas es despreciable
comparado con el volumen total de un gas.
·
No hay fuerza de atracción entre las
moléculas.
·
Las colisiones son perfectamente elásticas.
·
Evitando las temperaturas extremadamente bajas
y las presiones muy elevadas, podemos considerar que los gases reales se
comportan como gases ideales.
5.2 PROPIEDADES PUT:
Ley
de Boyle La Ley de Boyle-Mariotte (o Ley
de Boyle, como se la conoce a veces), formulada por Robert Boyle y Edme
Mariotte, es una de las leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y
la presión de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante, y
dice que el volumen es inversamente proporcional a la presión: PV = K Donde es constante si la temperatura y la
masa del gas permanecen constantes.
La
ley de Charles es una de las más importantes
leyes acerca del comportamiento de los gases, y ha sido usada de muchas formas
diferentes, desde globos de aire caliente hasta acuarios. Se expresa por la
fórmula: V__ = K
T
Donde:
V = es el volumen
T = es la temperatura absoluta
(es decir, medida en kelvin)
K = es la constante de
proporcionalidad
Ley
de Gay Lussac
La ley de Gay-Lussac de los
volúmenes de combinación afirma que los volúmenes de los gases que intervienen
en una reacción química (tanto de reactivos como de productos) están en la
proporción de números enteros pequeños. En relación con estos estudios, investigó
junto con el naturalista alemán Alexander von Humboldt, la composición del
agua, descubriendo que se compone de dos partes de hidrógeno por una de
oxígeno. Unos años antes, Gay-Lussac había formulado una ley,
independientemente del físico francés Jacques Alexandre Charles, que afirmaba
que el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta
si la presión se mantiene constante; hoy se conoce como ley de Charles y
Gay-Lussac.
Ley general de Estado
Gaseoso
La ley general del estado gaseoso
es la suma de las leyes de Boyle, Charles y Avogadro. Su expresión Matemática
es:
PV = nRT
Se calcula la constante universal
de los gases a partir de una serie de mediciones de temperatura, presión y
volumen de una masa de aire.
Las expresiones para las leyes de
Boyle-Mariotte y Charles pueden combinarse adecuadamente para dar lugar a la
ley general del estado gaseoso. En el modelo resultante, se establece una
relación entre la presión, volumen y temperatura para una muestra de aire,
cuando se modifica alguno de los parámetros, la relación del cociente se
mantiene fija siempre y cuando el sistema no admita o permita el escape de la
muestra de gas.
La ecuación de estado gaseoso.
La ecuación que describe normalmente la
relación entre la presión, el volumen, la temperatura y la cantidad (en moles)
de un gas ideal es:
Donde:
= Presión 
= Volumen 
= Moles
de Gas. 
= Constante
universal de los gases ideales . 
= Temperatura
absoluta
ECUACIÓN DE
ESTADO: Si se combinan adecuadamente las leyes de Boyle y Charles con el
principio de Avogadro, se llega a una expresión que relaciona simultáneamente
el volumen de determinada cantidad de un gas con la presión y la temperatura
del mismo. Esta ecuación recibe el nombre de ecuación de estado o ley de los
gases ideales;PV=nRT
TERMOQUIMICA. La termoquímica estudia los cambios energéticos ocurridos durante las reacciones químicas. El calor que se transfiere durante una reacción química depende de la trayectoria seguida puesto que el calor no es una función de estado. Sin embargo, generalmente las reacciones químicas se realizan a P=cte o a V=cte, lo que simplifica su estudio. La situación más frecuente es la de las reacciones químicas realizadas a P=cte, y en ellas el calor transferido es el cambio de entalpía que acompaña a la reacción y se denomina "entalpía de reacción". La entalpía es una función de estado, luego su variación no depende de la trayectoria. Las reacciones donde la variación de entalpía es positiva (calor absorbido en la reacción) son llamadas reacciones endotérmicas, mientras que aquellas cuya variación de entalpía es negativa (calor cedido por el sistema durante la reacción) son llamadas reacciones exotérmicas. Si la reacción endotérmica se realiza en un sistema de paredes adiabáticas, como consecuencia de la reacción se produce una disminución en la temperatura del sistema. Si la reacción es exotérmica y se realiza en un recipiente de paredes adiabáticas, la temperatura final del sistema aumenta. Si las paredes del sistema son diatérmicas, la temperatura del sistema permanece constante con independencia de la transferencia de energía que tiene lugar debido al cambio en la composición.
5.4 Calor de reacción es definida una cantidad para tratar el calor absorbido o liberado a presión constante y es denotada con el símbo H. Al igual que la energía interna, la entalpía es una función de estado; la entalpía de un sistema no depende de la historia del sistema, sino sólo de su condición actual. Cuando se habla de energía interna, no la podemos medir en el sistema, pero sí podemos medir el cambio de energía interna E, de forma similar no podemos medir la entalpía de un sistema, pero si podemos medir el cambio de entalpía, que es representado con el símbolo H. El cambio de entalpía, H, es igual al calor, qp, que el sistema gana o pierde cuando el proceso se lleva a cabo a presión constante: H= q p
Las siguientes pautas sirven para utilizar las ecuaciones termoquímicas y los diagramas de entalpía: La entalpía es una propiedad extensiva: este hecho implica que la magnitud de H es directamente proporcional a la cantidad de reactivo consumido en el proceso. El cambio de entalpía para una reacción tiene la misma magnitud pero signo opuesto que H para la reacción inversa: cuando invertimos una reacción, invertimos los papeles de los productos y los reactivos; los reactivos de una reacción se convierten en los productos de la reacción inversa, y viceversa.El cambio de entalpía para una reacción depende del estado de los reactivos y de los productos: el cambio de entalpía asociado a un proceso químico dado suele tener gran importancia. Hr se puede determinar directamente por experimentación o calcularse a partir del conocimiento de los cambios de entalpía asociados a otras reacciones invocando la primera ley de la termodinámica.
Calor de formación Cuando a partir de sustancias simples se forma algún compuesto, entonces este proceso va acompañado de cierto efecto térmico. La cantidad de calor en este caso no es igual para los diferentes compuestos; además los valores de los efectos térmicos cambia considerablemente, al variar los parámetros externos del sistema (por ejemplo, la temperatura). Se denomina calor de formación del efecto térmico de la reacción de formación de 1 mol del compuesto, a partir de sustancias simples. Llámese calor de formación estándar el calor de formación del compuesto referido a la temperatura de 25ºC (298 K) y a una atm (760mmHg). Si esta magnitud es conocida, entonces el cálculo termoquímico permite calcular el calor de formación para otros valores de los parámetros de estado.
El
calor de formación de un compuesto químico de sustancias simples no determina
en sí las energías de enlace entre los átomos en la molécula del compuesto
dado. Para este fin podría servir el calor de formación del compuesto a partir
de los átomos que se diferencia mucho del calor de formación de las sustancias
simples. Sin embargo para muchas sustancias simples su calor de formación a
partir de átomos libres aún esta desconocido.
Los
calores de formación se determinan si bien experimentalmente con ayuda de
diferentes calorímetros, o bien por medio de cálculos y se insertan para los
diferentes compuestos en las tablas de las magnitudes termoquímicas estándares.
La
importancia práctica de los calores de formación consiste en que, conociendo
los calores de formación de todas las sustancias que participan en una u otra
reacción, se puede calcular el efecto térmico de esta reacción .Así, según la
ley de Hess, el efecto térmico de una reacción es igual a la diferencia entre
la suma de los calores de formación de los productos finales y la de los
calores de formación de las sustancias iniciales, teniendo en consideración los
coeficientes anexos a las fórmulas de estas sustancias en la ecuación de
reacción.
Calor
de Combustión Para muchos compuestos no se puede realizar su
reacción de formación a partir de sustancias simples y, además, no es posible
medir el calor de formación. Sin embargo, en la mayoría de los casos es posible
realizar la reacción de combustión completa. El calor de combustión determinado
así, tiene no menor valor práctico para los cálculos termoquímicos, que el
calor formación.Llámase calor de combustión el efecto térmico de la reacción de
combustión completa de un mol del compuesto dado hasta los óxidos superiores.
Puesto que, al variar la temperatura y la presión, el calor de combustión pude
cambiarse considerablemente, entonces para los cálculos termoquímicos es
importante introducir la noción sobre el calor de combustión estándar. Se
denomina calor de combustión estándar el calor de combustión referido a
condiciones normales, es decir, a 25ºC (298
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