Estructura de los compuestos del carbono.

La química orgánica es la que estudia la estructura, comportamiento, propiedades y usos del carbono. En el siglo XVIII la química orgánica estaba influenciada por teoría vitalista, la cual menciona que todo compuesto orgánico está formado por una fuerza vital o divina que propiciaba la vida.
La química orgánica estudia aspectos tales como:
*Los componentes de los alimentos.
*Industrias textiles, farmacéutica, alimenticia, salud etc.
*Madera y sus derivados.
*Petroquímica.

Teoría estructural de la química orgánica.

Entre 1858 y 1861, A. Kekulé, A. Scott Couper y A. M. Butlerov, trabajando en forma independiente, sentaron las bases de una de las teorías más fundamentales en la química orgánica: Teoría estructural
Esta teoría está integrada por dos ideas centrales:
1. Los átomos de los elementos en los compuestos orgánicos pueden formar un número fijo de enlaces. La medida de esta capacidad se llama valencia. El carbono es tetravalente; es decir, los átomos de carbono forman cuatro enlaces. El oxígeno es divalente; los átomos de oxígeno forman dos enlaces. El hidrógeno y, por lo general, los halógenos son monovalentes; sus átomos forman sólo un enlace.

2. Un átomo de carbono puede usar una o más de sus valencias para formar enlaces con otros átomos de carbono.

La importancia de la teoría estructural se puede apreciar si se considera un ejemplo simple. Estos son dos compuestos que tienen la misma fórmula molecular, C2H6O, pero estos compuestos tienen propiedades muy distintas. Un compuesto llamado éter dimetílico, es un gas a temperatura ambiente, el otro compuesto, llamado alcohol etílico es un líquido.
Como la fórmula molecular de estos compuestos es la misma, no se tiene base alguna para comprender las diferencias entre ellos. Sin embargo, la teoría estructural soluciona esta situación por medio de las fórmulas estructurales de los dos compuestos, debido a que sus fórmulas estructurales son diferentes.

Al observar las fórmulas estructurales de estos dos compuestos se revelan sus diferencias. Los dos compuestos difieren en su conectividad. Los átomos de alcohol etílico están unidos en una forma distinta a los del éter dimetílico. En el alcohol etílico existe un enlace C-C-O; en el éter dimetílico el enlace es C-O-C.
Hay tres formas distintas de escribir una fórmula molecular:
Condensada Expresa el tipo y número de átomos de la molécula. Pero no informa de los enlaces que presenta la misma. Ejemplo : C6H6 compuesto formado por seis átomos de carbono y seis átomos de hidrógeno.
Semidesarrollada En ella se representa sólo los enlaces carbono-carbono. Ejemplo: HC º CH presenta un enlace triple carbono-carbono.
Desarrollada o Estructural Se representan todos los enlaces de la molécula. Ejemplo: H - C º C - H En la mayor parte de los casos bastará con la fórmula semidesarrollada.

Ejercicios reforzamiento.

Elabora un cuadro comparativo donde desarrollaras las diferentes formulas condensada, semidesarrollada y desarrollada, con los siguientes datos.

C7H16

C2H6

CH3-O-CH2-CH3

H

C=C-H

H H

Ácidos y bases.

Características ácidos y bases.

Ácidos y bases, dos tipos de compuestos químicos que presentan características opuestas. Los ácidos tienen un sabor agrio, colorean de rojo el tornasol (tinte rosa que se obtiene de determinados líquenes) y reaccionan con ciertos metales desprendiendo hidrógeno. Las bases tienen sabor amargo, colorean el tornasol de azul y tienen tacto jabonoso. Cuando se combina una disolución acuosa de un ácido con otra de una base, tiene lugar una reacción de neutralización.

Primeras teorías .

Los conocimientos modernos de los ácidos y las bases parten de 1834, cuando el físico inglés Michael Faraday descubrió que ácidos, bases y sales eran electrólitos por lo que, disueltos en agua se disocian en partículas con carga o iones que pueden conducir la corriente eléctrica. En 1884, el químico sueco Svante Arrhenius (y más tarde el químico alemán Wilhelm Ostwald) definió los ácidos como sustancias químicas que contenían hidrógeno, y que disueltas en agua producían una concentración de iones hidrógeno o protones, mayor que la existente en el agua pura. Del mismo modo, Arrhenius definió una base como una sustancia que disuelta en agua producía un exceso de iones hidroxilo, OH-.

Teoría de Brønsted-Lowry .

Una teoría más satisfactoria es la que formularon en 1923 el químico danés Johannes Brønsted y, paralelamente, el químico británico Thomas Lowry. Esta teoría establece que los ácidos son sustancias capaces de ceder protones (iones hidrógeno H+) y las bases sustancias capaces de aceptarlos.

ACIDOS Y BASES DE Brønsted y Lowry .

El concepto de ácido y base de Brønsted y Lowry ayuda a entender por qué un ácido fuerte desplaza a otro débil de sus compuestos (al igual que sucede entre una base fuerte y otra débil). Las reacciones ácido-base se contemplan como una competición por los protones.

Medida de la fuerza de ácidos o bases.

La fuerza de un ácido se puede medir por su grado de disociación al transferir un protón al agua, produciendo el ion hidronio, H3O+. De igual modo, la fuerza de una base vendrá dada por su grado de aceptación de un protón del agua. Puede establecerse una escala apropiada de ácido-base según la cantidad de H3O+ formada en disoluciones acuosas de ácidos, o de la cantidad de OH- en disoluciones acuosas de bases. En el primer caso tendremos una escala pH, y en el segundo una escala pOH. El valor de pH es igual al logaritmo negativo de la concentración de ion hidronio y el de pOH al de la concentración de ion hidroxilo en una disolución acuosa:
pH = -log [H3O+]
pOH = -log [OH-]
pH + pOH=14
El agua pura tiene un pH de 7,0; al añadirle ácido, la concentración de ion hidronio, [H3O+] aumenta respecto a la del agua pura, y el pH baja de 7,0 según la fuerza del ácido. El pOH del agua pura también es de 7,0, y, en presencia de una base cae por debajo de 7,0.
El químico estadounidense Gilbert N. Lewis expuso una nueva teoría de los ácidos y bases en la que no se requería la presencia de hidrógeno en el ácido. En ella se establece que los ácidos son receptores de uno o varios pares de electrones y las bases son donantes de uno o varios pares de electrones. Esta teoría también tiene la ventaja de que es válida con disolventes distintos del agua y no se requiere la formación de una sal o de pares ácido-base conjugado.

Reacciones de neutralización y titulación.

Una valoración ácido-base (también llamada volumetría ácido-base, titulación ácido-base o valoración de neutralización) es una técnica o método de análisis cuantitativo muy usada, que permite conocer la concentración desconocida de una disolución de una sustancia que pueda actuar como ácido o base, neutralizándolo con una base o ácido de concentración conocida. Es un tipo de valoración basada en una reacción ácido-base o reacción de neutralización entre el analito (la sustancia cuya concentración queremos conocer) y la sustancia valorante. El nombre volumetría hace referencia a la medida del volumen de las disoluciones empleadas, que nos permite calcular la concentración buscada.

Ejercicios de reforzamiento.

1.-Calcula el pH de cada de una de las soluciones siguientes:
a).- Solución 1.5x10-6 M.
b).- Solución 3x10-3 M.
c).- Solución 1.4x10-1 M.
2.-Calcula el pOH de cada una de las soluciones siguientes:
a).- Solución 4.89x10-10 M.
b).- Solución 1.6x10-8 M.
3.- El pH del jugo de limón es 2.1 ¿Cuál es el pOH?
4.- El pOH del café negro es 9.0 ¿Cuál es el pH?
5.- Calcula la Normalidad de una solución de HCl si se requieren 16.43 ml de NaOH 0.37 N para neutralizar 10 ml de de HCl.
6.- ¿Qué volumen de NaOH 0.758N se requiere para neutralizar 10 ml de HCl 0.53N en una titulación?
7.- Determina el volumen de NaOH 0.263 N requerido para neutralizar 20 ml de HNO3 0.42 N mediante una titulación.
8.- Determina cual de las siguientes soluciones requiere el volumen más pequeño de NaOH 1.5 N para neutralizarse:
a).- 37.5 ml de HCL 1.0N b).- 25 ml de HCl 1.5N

Formulas .

pH = -log [H3O+]
pOH = -log [OH-]
pH + pOH=14
NaVa=NbVb

En este hipervinculo encontraran un video sobre un experimento casero de una titulacion casera.

Nota la lombarda es la col morada.

http://http://www.youtube.com/watch?v=lbACBTDQWVA

Disoluciones, suspensión y coloides.

En la naturaleza se encuentran un sinnúmero de mezclas y tienen un papel fundamental de funciones químicas, físicas o biológicas. Todas las mezclas están formadas por partículas (moléculas, iones y átomos); también las mezclas se conocen como sistemas dispersos. Estos sistemas se clasifican como: disoluciones, suspensión y coloides.

Toda disolución está formada por una fase dispersa llamada soluto, sustancia presente en pequeña cantidad, y un medio dispersante denominada disolvente.

Las suspensiones son disoluciones donde el tamaño de sus partículas es mayor de 100 nanómetros (mil millones de partes de un metro), las suspensiones son mezclas heterogéneas distinguiéndose dos fases diferentes.

Los coloides está formada por dos fases: una continua, normalmente fluida y otra en forma dispersa en forma de partículas de tamaño intermedio entre disolución y suspensión. Son partículas que no son apreciables a simple vista, pero mucho más grande que una molécula.

Concentración de soluciones.

Una de las características principales de una disolución, es la variación de su constitución; es decir la relación entre soluto y disolvente. Por ejemplo, se pueden hacer muchas disoluciones diferentes de sal y agua, cada una con diferente concentración.

Ejercicios de reforzamiento.

1) En las farmacias se vende una solución al 2 % de masa de isodine, como antiséptico suave. Si un frasco de isodine contiene 300 gramos de solución. ¿Cuántos gramos de isodine hay en un frasco.
2) Una cerveza contiene 5 % de alcohol. ¿Cuánto alcohol se encuentra contenida en una botella de cerveza de 1500 ml?
3) Una muestra de agua 3780 ml tiene 4 mg de F. ¿Cuántas ppm de ion fluoruro hay en la muestra?
4) Una solución tiene una concentración de 2 gramos de NaCl por cada 100 ml de solución. ¿Cuántos gramos de NaCl se necesitan para preparar 3 litros de esta solución con esa concentración?
5) Un liquido limpiador es una solución 3M de HCl. ¿Cuántos gramos de acido clorhídrico contiene en un galón de 3.78 litros?
6) Una disolución de H2SO3 contiene 300 gramos de este acido por cada litro de solución. Calcule la normalidad y molaridad de esta disolución.
7) Determina la cantidad en gramos de FeCl3, cuando se quiere preparar una disolución 0.8 N de esta sal, utilizando 380 ml. de agua.
8) ¿Cuál es el volumen en mililitros de agua, que se necesita para preparar una disolución 0.8 M de NaOH, utilizando 40 gramos de esta base?
9) Determine la normalidad de una disolución, cuando se disuelve 39 gramos de HNO3 con 500 ml de agua.
10) Determina la molaridad de una disolución, cuando se disuelve 45 gramos de Tl(OH)3 con 800 ml de agua.