Compuestos Aromáticos
Eugenol
El Eugenol es un derivado fenólico conocido como esencia de clavo. Se utiliza en materiales de obturación dental y para la supresión del dolor.
Reacciones Químicas Fundamentales
Combustión
La combustión es una reacción que implica la liberación de calor. Se genera principalmente en alcanos y ocurre a temperaturas elevadas, liberando dióxido de carbono (CO₂) y agua (H₂O).
Oxidación
La oxidación es un proceso que conduce a la obtención de alcoholes y ácidos. Se produce cuando una sustancia entra en contacto con el oxígeno y se caracteriza por la pérdida de electrones.
Pirólisis
La pirólisis implica la ruptura de enlaces sencillos, originando radicales que se recombinan para producir alquenos e hidrógenos.
Halogenación
La halogenación es una reacción típica de alcanos y cicloalcanos, donde se sustituye un átomo de hidrógeno por un átomo de halógeno, principalmente Cloro (Cl) y Bromo (Br).
Materia, Energía y Fenómenos Físicos
Conceptos Básicos
Materia
La materia es todo aquello que posee una masa y ocupa un espacio.
Masa
La masa es la medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo.
Energía
La energía es la capacidad de un sistema para realizar trabajo.
Reacciones Energéticas
Reacciones Exotérmicas
Las reacciones exotérmicas son aquellas que desprenden calor (energía).
Reacciones Endotérmicas
Las reacciones endotérmicas son aquellas que absorben calor (energía).
Leyes de Conservación
Ley de Conservación de la Materia
La Ley de Conservación de la Materia establece que la suma de las masas de los reactivos debe ser igual a la suma de las masas de los productos.
Ley de Conservación de la Energía
La Ley de Conservación de la Energía establece que la energía no puede crearse ni destruirse en una reacción química, solo puede transformarse.
Estados de la Materia
Estado Sólido
En el estado sólido, las sustancias son rígidas, difíciles de deformar y presentan dureza.
Estado Líquido
En el estado líquido, las moléculas tienen libertad de movimiento, el líquido adopta la forma del recipiente y las moléculas están ligeramente separadas.
Estado Gaseoso
En el estado gaseoso, las sustancias son muy poco densas, ocupan todo el volumen del recipiente y son muy compresibles.
Plasma
El plasma es un estado en el que los átomos y moléculas están ionizados.
Cambios de Estado
- Evaporación (líquido a gas) y Condensación (gas a líquido)
- Deposición (gas a sólido) y Sublimación (sólido a gas)
- Solidificación (líquido a sólido) y Fusión (sólido a líquido)
Propiedades de la Materia
Propiedades Físicas
- Punto de Fusión: Temperatura a la cual una sustancia pasa del estado sólido al líquido.
- Punto de Ebullición: Temperatura necesaria para que una sustancia pase del estado líquido al gaseoso.
- Densidad: Determina la cantidad de masa que posee una sustancia por unidad de volumen.
Propiedades Químicas
Las propiedades químicas están relacionadas con la reactividad de cada sustancia. En un cambio químico, las moléculas pierden sus propiedades originales. Ejemplos incluyen: toxicidad, oxidación, combustión, estabilidad química, inflamabilidad, reactividad, electronegatividad, efervescencia, radiactividad.
Cambios en la Materia
Cambio Químico
Un cambio químico es un proceso en el que una o más sustancias se combinan para generar nuevos compuestos con propiedades químicas diferentes. Es el resultado de una reacción química. Ejemplos: quemarse, oxidarse, cocinarse y pudrirse.
Cambio Físico
Un cambio físico ocurre cuando la materia cambia de forma pero no de identidad química. Ejemplos: derretir, congelar, triturar.
Sistemas Termodinámicos
Un sistema termodinámico es una parte del universo que se aísla para su estudio. Pueden ser: aislados, cerrados o abiertos.
Sistema Aislado
Un sistema aislado es aquel que no intercambia ni materia ni energía con su entorno.
Sistema Cerrado
Un sistema cerrado es aquel que intercambia energía (calor y trabajo) pero no materia (su masa permanece constante).
Sistema Abierto
Un sistema abierto es aquel que intercambia energía y materia con su entorno.
Mezclas
Las mezclas son combinaciones de sustancias puras, donde cada sustancia conserva sus propiedades físicas y químicas.
Mezclas Homogéneas
Las mezclas homogéneas son aquellas cuyas propiedades no varían de un punto a otro.
Mezclas Heterogéneas
En las mezclas heterogéneas, las propiedades cambian al moverse por la disolución.
Química Orgánica: Fundamentos y Compuestos
Derivados Halogenados
Los derivados halogenados se obtienen al sustituir uno o más átomos de hidrógeno por uno o más átomos de halógeno en un hidrocarburo. La reacción mediante la cual se obtienen derivados halogenados a partir de alcanos se denomina reacción de sustitución.
Reacción de Sustitución
Una reacción de sustitución ocurre cuando un átomo o grupo de átomos sustituye a otro. Cuando el reemplazo lo realizan uno o más halógenos, recibe el nombre de halogenación.
Clasificación de Derivados Halogenados
- Monohalogenados: Contienen 1 átomo de halógeno.
- Polihalogenados: Contienen 2 o más átomos de halógeno.
Los derivados monohalogenados de los hidrocarburos saturados son conocidos como halogenuros de alquilo.
Enlaces Químicos
- Un enlace sencillo forma un enlace sigma (σ).
- Los enlaces dobles o triples contienen enlaces pi (π).
Tipos de Cadenas Carbonadas
Las cadenas carbonadas pueden ser abiertas o cerradas.
Cadenas Acíclicas (Abiertas)
Las cadenas acíclicas son de cadena abierta.
Cadenas Cíclicas (Cerradas)
Las cadenas cíclicas son de cadena cerrada y se subdividen en:
- Isocíclicos: Formados por átomos iguales (generalmente carbono).
- Alicíclicos: Contienen enlaces sencillos.
- Aromáticos: Contienen dos o más enlaces dobles conjugados (sistema aromático).
- Heterocíclicos: Contienen átomos diferentes al carbono en el anillo.
Hidrocarburos
Los hidrocarburos son compuestos formados exclusivamente por carbono e hidrógeno.
Hidrocarburos Saturados
Los hidrocarburos saturados contienen únicamente enlaces sencillos.
Hidrocarburos Insaturados
Los hidrocarburos insaturados contienen al menos un enlace doble o triple.
Fórmulas Químicas
Fórmula Molecular
La fórmula molecular indica solo la cantidad total de átomos de cada elemento en una molécula (Ej: C₄H₁₀).
Fórmula Semidesarrollada
La fórmula semidesarrollada muestra la cantidad de átomos de carbono unidos a otros elementos, indicando los enlaces principales (Ej: CH₃-CH₂-CH₂-CH₃).
Fórmula Desarrollada
La fórmula desarrollada representa el modo de agrupación de todos los átomos y sus enlaces.
Clases de Hidrocarburos
Alcanos
Los alcanos son hidrocarburos saturados de cadena lineal o ramificada, caracterizados por tener únicamente enlaces sencillos.
Propiedades Físicas y Químicas de los Alcanos
- Los primeros 4 alcanos son gaseosos.
- Los que tienen de 5 a 16 átomos de carbono son líquidos.
- Los que tienen 17 o más átomos de carbono son sólidos.
- Son insolubles en agua.
Cicloalcanos
Los cicloalcanos son hidrocarburos de cadena cerrada. Para escribir su fórmula desarrollada, se suelen representar mediante figuras geométricas.
Alquenos
Los alquenos son hidrocarburos insaturados que contienen al menos un enlace doble. Su terminación característica es -eno.
Nomenclatura de Alquenos
- Deben tener al menos dos átomos de carbono.
- A partir de cuatro átomos de carbono, debe indicarse el número de la posición donde se localiza el enlace doble.
- Si hay dos o más enlaces dobles, se utilizan los prefijos di- o tri- (ej. dieno, trieno).
- Se agrega la letra «a» al prefijo si hay dos o más enlaces dobles (ej. butadieno).
- La numeración de la cadena principal comienza desde el extremo más cercano al enlace doble.
Propiedades Físicas y Químicas de los Alquenos
- Los primeros 3 compuestos son gases.
- Los siguientes son líquidos (hasta 15 átomos de carbono).
- Con más de 16 átomos de carbono, son sólidos.
- Son insolubles en agua.
Cicloalquenos
Los cicloalquenos son hidrocarburos insaturados de cadena cerrada que contienen al menos un enlace doble en su molécula. Para nombrarlos, se antepone el término ciclo-.
Ejemplo de Aplicación: Suturas de Polipropileno
Las suturas de polipropileno son un ejemplo de aplicación de polímeros derivados de alquenos, utilizadas como suturas quirúrgicas no absorbibles.
Alquinos
Los alquinos son hidrocarburos que contienen al menos dos átomos de carbono unidos por un enlace triple. Su terminación característica es -ino.
Propiedades Físicas y Químicas de los Alquinos
- Los primeros 3 compuestos son gases.
Funciones Orgánicas
Halogenuros de Alquilo
Halogenuros de Alquilo Primarios
En los halogenuros de alquilo primarios, el halógeno (X) se une a un carbono primario. Para nombrarlos, se menciona primero el halógeno correspondiente y luego el hidrocarburo. Ej: CH₃-CH₂-Br (Bromoetano).
Halogenuros de Alquilo Secundarios
En los halogenuros de alquilo secundarios, el halógeno se une a un carbono secundario (es decir, no se encuentra en un extremo de la cadena).
Derivados Polihalogenados
En los derivados polihalogenados, la molécula cuenta con dos o más átomos de halógeno. Se anteponen los prefijos di- (2), tri- (3), etc., para indicar el número de halógenos.
Alcoholes
Los alcoholes se forman cuando se sustituye uno o más átomos de hidrógeno en un hidrocarburo por uno o más grupos hidroxilo (-OH). Pueden ser primarios, secundarios o terciarios.
Alcoholes Primarios
Un alcohol primario tiene el grupo -OH unido a un carbono primario (es decir, en un extremo de la cadena). En la nomenclatura, se sustituye la terminación -ano del alcano correspondiente por -anol.
Alcoholes Secundarios
Un alcohol secundario tiene el grupo -OH unido a un carbono secundario (es decir, en medio de la cadena).
Nomenclatura de Polialcoholes (Alcoholes Polivalentes)
Para nombrar polialcoholes, se sigue la siguiente estructura:
- Numeración de los grupos -OH.
- Nombre del hidrocarburo (alcano base).
- Prefijo que indica el número de grupos -OH (di-, tri-, etc.) seguido de la terminación -ol.
Aldehídos
Los aldehídos contienen el grupo funcional carbonilo (-CHO). Se pueden considerar como alcoholes deshidrogenados. Su terminación característica es -al.
Cetonas
Las cetonas tienen el grupo carbonilo (-CO-) unido a dos radicales alquilo (R-CO-R’). Su terminación característica es -ona.
Éteres
Los éteres son compuestos donde dos radicales orgánicos se unen mediante un átomo de oxígeno (R-O-R’).
Nomenclatura de Éteres
Para la nomenclatura común, se antepone la palabra éter al nombre de los radicales alquilo, en orden alfabético, seguido de la terminación -ico.
- Ejemplos: Éter dietílico (o éter etílico), Éter etil-metílico.
Radicales Alquilo Comunes
- Metil-
- Etil-
- Propil-
- Butil-
- Pentil-
- Hexil-
- Heptil-
Técnicas de Separación
Evaporación
La evaporación es el proceso físico por el cual la materia pasa del estado líquido al estado gaseoso. Es un proceso lento y gradual que ocurre cuando la materia en estado líquido recibe cierta cantidad de temperatura.
Cromatografía
La cromatografía permite la separación, identificación y determinación de los componentes químicos en mezclas complejas. Un ejemplo de aplicación es la separación de tintas.
Sedimentación
La sedimentación es el proceso de acumulación de materiales sólidos en el fondo de un líquido.
Decantación
La decantación es un procedimiento físico en el que se separa un sólido o líquido de mayor densidad de otro que, al tener menor densidad, ocupa la parte superior de una mezcla heterogénea.