lunes, 21 de abril de 2014

El atomo

EL ÁTOMO
1.1 El átomo a través del tiempo
Los griegos fueron quienes por primera vez se preocuparon por indagar sobre la constitución íntima de la materia.
Cerca del año 450 a. de C., Leucipo y Demócrito propusieron que la materia estaba constituida por partículas a las que llamaron átomos, palabra que significa indivisible.

Los postulados del atomismo griego establecían que:
Los átomos son sólidos.
Entre los átomos sólo existe el vacío.
Los átomos son indivisibles y eternos.
Los átomos de diferentes cuerpos difieren entre sí por su forma, tamaño y distribución espacial.
Las propiedades de la materia varían según el tipo de átomos y como estén agrupados.

1.1.1 Teoría atómica de Dalton
En 1805 el inglés John Dalton publicó la teoría atómica de Dalton y comprendía los siguientes postulados:
La materia está constituida por átomos, y estos son indivisibles e indestructibles.
Los átomos que componen una sustancia elemental son semejantes entre sí, en cuanto a masa, tamaño y cualquier otra característica, y difieren de aquellos que componen otros elementos.

Los átomos se combinan para formar entidades compuestas. En esta combinación los átomos de cada uno de los elementos involucrados están presentes siguiendo proporciones definidas y enteras. Así mismo, dos o más elementos pueden unirse en diferentes proporciones para formar diferentes compuestos.


1.1.2 Modelo atómico de Thomson
1.1.2.1 Antecedentes
Naturaleza eléctrica de la materia
Tales de Mileto observó que al frotar un trozo de ámbar, este podía atraer pequeñas partículas. Siglos después Gilbert comprobó que por frotamiento muchas sustancias adquirían electricidad. Los experimentos sobre la electrólisis que realizó Faraday, hacia 1833 permitieron descubrir la relación entre electricidad y materia.
Descubrimiento del electrón
El descubrimiento del electrón fue posible con experimentos  con tubo de rayos catódicos (figura 1 y 2 ), estos son tubos de vidrio provistos de dos electrodos, herméticamente soldados en los extremos de este y a través de los cuales se hace pasar una corriente eléctrica.
 En 1879, el físico inglés William Crookes, observó que si se creaba vacío dentro del tubo, retirando el aire presente en su interior, aparecía un resplandor, originado en el electrodo negativo o cátodo y que se dirigía hacia el electrodo positivo o ánodo, por lo que Crookes concluyó que debía tratarse de haces cargados negativamente, que luego fueron bautizados como rayos catódicos. Posteriormente, J. Thomson estableció, en 1895, que dichos rayos eran en realidad partículas, mucho más pequeñas que el átomo de hidrógeno y con carga negativa, que recibieron el nombre de electrones. En la actualidad se ha establecido que la carga de un electrón es -1,602x10-19 culombios y que posee una masa de 9,11 x 10-28 g.

fig. 1.
      fig. 2.
                              











Descubrimiento del protón
Por la misma época, Eugen Goldstein (1850-1930), modifico el tubo de rayos catódicos
El cual tenía el cátodo perforado y el tubo, contenía diferentes gases. Observó que detrás del cátodo se producía un resplandor o fluorescencia, proveniente del ánodo, dedujo que los nuevos rayos poseían carga positiva y estaban formados por partículas y las nombró protones y se determinó que su carga era de igual magnitud que la de un electrón, es decir, +1,602x 10-19 culombios, mientras que su masa tenía un valor cercano a 1,673x 10-24 g.
Estos descubrimientos determinaron que el átomo era divisible.


















domingo, 20 de abril de 2014

Hidrocarburos

ALCANOS
Los alcanos o parafinas  son compuestos con fórmula molecular CnH2n+2.  Son compuestos saturados donde los átomos de carbono se enlazan mediante enlaces covalentes sigmas o sencillos. 
En estos compuestos la hibridación del carbono es SP3
CH4    metano
C2H etano
C3H propano
C4H10  butano
C5H12  pentano
C6H14  hexano
C7H16  heptano
C8H18  octano
C9H20    nonano
C10H22  decano
C11H24   undecano
C12H26   dodecano
C20H42    eicosano

Propiedades de alcanos
Isomeria
En los alcanos se presenta la isomeria estructural,compuestos químicos con diferentes formulas estructurales y con la misma fórmula molécula. El número de alcanos isoméricos aumenta al aumentar número 
de átomos de carbono.Los alcanos de 1 a 4 carbonos son gases, de 5 a 17 líquidos y de 18 en adelante son sólidos
Punto de ebullición y de fusión
Como regla rápida, el punto de ebullición se incrementa entre 20 y 30 °C por cada átomo de carbono agregado a la cadena.
Un alcano de cadena lineal tendrá un mayor punto de ebullición que un alcano de cadena ramificada, debido a la mayor área de la superficie de contacto
El punto de fusión de los alcanos sigue una tendencia similar al punto de ebullición. Esto es, (si todas las demás características se mantienen iguales), la molécula más grande corresponde mayor punto de fusión
Conductividad
Los alcanos son malos conductores de la electricidad y no se polarizan sustancialmente por un campo eléctrico.
Solubilidad en agua
No forman enlaces de hidrógeno y son insolubles en solventes polares como el agua
Solubilidad en otros solventes
Su solubilidad en solventes no polares es relativamente buena, una propiedad que se denomina lipofilicidad.
Densidad
La densidad de los alcanos suele aumentar conforme aumenta el número de átomos de carbono, pero permanece inferior a la del agua. En consecuencia, los alcanos forman la capa superior en una mezcla de alcano-agua

Nomenclatura de los alcanos ramificados
Para la nomenclatura de  alcanos  ramificados hay que seguir las siguientes reglas:
1. Identificar la cadena principal (cadena más larga
2. Numerar los átomos de la cadena principal de tal modo que los localizadores  de las cadenas laterales o de las ramificaciones tengan los números más bajos posibles.
3. Si hay dos o más clases distintas de grupos alquilo sus nombres se sitúan,  generalmente, por orden alfabético sin tener en cuenta los prefijos separados por un  guión (t-, sec-) o los indicadores del número de grupos (di-, tri-, tetra-), que no se  alfabetizan. Los prefijos iso y neo (que no se separan con guión) se alfabetizan
Radicales o grupos alquilos

ALQUENOS
Los alquenos u olefinas  son compuestos con fórmula molecular CnH2n.  Son compuestos insaturados donde existe al menos un  enlaces doble carbono - carbono. 
En estos compuestos la hibridación del carbono es SP2

C2H eteno
C3H propeno
C4H buteno
C5H10 penteno
C6H12  hexeno
C7H14hepteno
C8H16  octeno
C9H18    noneno
C10H20 deceno


Propiedades de alquenos
Isomeria y reactividad
En los alquenos se presenta la isomeria estructural y la de posición, y son mas reactivos que los alcanos pero menos que los alquinos.
Estado fisico
A 20º C, el eteno, propeno  y buteno son gases.

Los alquenos de 5 a 18 átomos de carbono son líquidos. Los alquenos de con más de 18 átomos de carbono son sólidos.
Punto de ebullición y de fusión
Los alquenos presentan puntos de fusión y ebullición próximos a los alcanos correspondientes
Conductividad
Son malos conductores de la electricidad y no se polarizan sustancialmente por un campo eléctrico.
Solubilidad en agua
No forman enlaces de hidrógeno y son insolubles en solventes polares como el agua
Solubilidad en otros solventes
Su solubilidad en solventes no polares es relativamente buena
Densidad
La densidad suele aumentar conforme aumenta el número de átomos de carbono, pero permanece inferior a la del agua. 

Nomenclatura de los alquenos ramificados
1. Nombrar al hidrocarburo principal: Se ha de encontrar la cadena carbonada más larga que contenga el enlace doble, no necesariamente la de mayor tamaño, colocando los localizadores que tengan el menor número en los enlaces dobles, numerando los átomos de carbono en la cadena comenzando en el extremo más cercano al enlace doble. NOTA: Si al enumerar de izquierda a derecha como de derecha a izquierda, los localizadores de las insaturaciones son iguales, se busca que los dobles enlaces tenga menor posición o localizador más bajo.
2. Si la cadena principal tiene sustituyentes iguales en el mismo átomo de carbono separando por comas los números localizadores que se repiten en el átomo, estos se separan por un guion de los prefijos: di, tri, tetra, etc. Respectivamente al número de veces que se repita el sustituyente.
3. Los sustituyentes se escriben de acuerdo al orden alfabético con su respectivo localizador.
4. Si en la cadena principal existen varios sustituyentes ramificados iguales se coloca el número localizador en la cadena principal separando por un guion, y se escribe el prefijo correspondiente al número de veces que se repita con los prefijos: di, tri, tetra, penta, etc.
5. Realizado todo lo anterior con relación a los sustituyentes, se coloca el número de localizador del doble enlace en la cadena principal separada de un guion, seguido del nombre de acuerdo al número de átomos de carbono reemplazando la terminación -ano por el sufijo -eno.
6. Si se presentan más de un enlace doble, se nombra indicando la posición de cada uno de los dobles enlaces con su respectivo número localizador, se escribe la raíz del nombre del alqueno del cual proviene, seguido de un prefijo de cantidad: di, tri, tetra, etc. y utilizando el sufijo -eno. Ej:-dieno, -trieno y así sucesivamente

ALQUINOS
Los alquenos   son compuestos con fórmula molecular CnH2n-2.  Son compuestos insaturados donde existe al menos un  enlaces triple carbono - carbono. 
En estos compuestos la hibridación del carbono es SP

C2H etino
C3H4 propino
C4H butino
C5H8 pentino
C6H10  hexino
C7H12heptino
C8H14  octino
C9H16    nonino
C10H18decino


Propiedades de alquinos
Isomeria y reactividad
En los alquinos se presenta la isomeria estructural y la de posición, y son mas reactivos que los alcanos  y alquenos.
Estado físico
El etino, propino  y butino  son gases.
Los alquinos de 4 carbonos en adelante  son líquidos o sólidos.
Punto de ebullición y de fusión
Los alquinos presentan puntos de fusión y ebullición próximos a los alcanos correspondientes
Conductividad
Son malos conductores de la electricidad y no se polarizan sustancialmente por un campo eléctrico.
Solubilidad en agua
No forman enlaces de hidrógeno y son insolubles en solventes polares como el agua
Solubilidad en otros solventes
Su solubilidad en solventes no polares es relativamente buena
Densidad
La densidad suele aumentar conforme aumenta el número de átomos de carbono, pero permanece inferior a la del agua. 

Nomenclatura de los alquinos ramificados
1. Nombrar al hidrocarburo principal: Se ha de encontrar la cadena carbonada más larga que contenga el enlace triple, no necesariamente la de mayor tamaño, colocando los localizadores que tengan el menor número en los enlaces dobles, numerando los átomos de carbono en la cadena comenzando en el extremo más cercano al enlace doble. NOTA: Si al enumerar de izquierda a derecha como de derecha a izquierda, los localizadores de las insaturaciones son iguales, se busca que los dobles enlaces tenga menor posición o localizador más bajo.
2. Si la cadena principal tiene sustituyentes iguales en el mismo átomo de carbono separando por comas los números localizadores que se repiten en el átomo, estos se separan por un guion de los prefijos: di, tri, tetra, etc. Respectivamente al número de veces que se repita el sustituyente.
3. Los sustituyentes se escriben de acuerdo al orden alfabético con su respectivo localizador.
4. Si en la cadena principal existen varios sustituyentes ramificados iguales se coloca el número localizador en la cadena principal separando por un guion, y se escribe el prefijo correspondiente al número de veces que se repita con los prefijos: di, tri, tetra, penta, etc.
5. Realizado todo lo anterior con relación a los sustituyentes, se coloca el número de localizador del doble enlace en la cadena principal separada de un guion, seguido del nombre de acuerdo al número de átomos de carbono reemplazando la terminación -ano por el sufijo -ino.
6. Si se presentan más de un enlace triple, se nombra indicando la posición de cada uno de los triples enlaces con su respectivo número localizador, se escribe la raíz del nombre del alquino del cual proviene, seguido de un prefijo de cantidad: di, tri, tetra, etc. y utilizando el sufijo -ino. Ej:-diino, -triino y así sucesivamente

Reacciones

Combustión 
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

Halogenación
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl

Nitración