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 C_nH_2n+2, C_nH_2n y C_nH_2n-2, respectivamente.

CLASIFICACION: 

Según la estructura de los enlaces entre los átomos de carbono, se clasifican en:

* Hidrocarburos alicíclicos,alifáticos, unalifáticos, 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.

* Hidrocarburos cíclicos,hidrocarburos de cadena cerrada que a su vez se subdividen en: 

 - cicloalcanos,que tienen cadenas cerradas de 3, 4, 5, 6, 7 y 8 moléculas de carbono saturados o no saturados.

 - hidrocarburos aromaticos,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.

 

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 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.

GRUPOS FUNCIONALES: 

Los compuestos halogenados pertenecen al grupo funcional de los átomos de halógeno. Tienen una alta densidad. Se utilizan en refrigerantes, disolventes, pesticidas, repelentes de polillas, en algunos plásticos y en funciones biológicas: hormonas tiroideas. Por ejemplo: cloroformo, diclorometano, tiroxina . La estructura de los compuestos halogenados es: R-X, en donde X es flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br) y yodo (I), y R es un radical de hidrocarburo. 

NOMENCLATURA DE LOS ALCANOS:

Se nombran del mismo modo que los hidrocarburos de cadena abierta de igual número de carbonos ante poniendo el prefijo ciclo.

 

En los ciclo alcanos con cadena laterales se debe nombrar de la siguiente forma - El nombre de la cadena o radical que las forma en primer lugar se existe una ramificación se nombra sucesivamente los radicales con indicación de su posición correspondiente.

Estos compuestos es mejor nombrar como derivados de un alcano de cadena abierta.

Se da nombre a los sustituyentes del anillo- grupos alquilo, alógenos y sus posiciones se señalan con números. Asignamos la posición 1 a un carbono en particular y luego numeramos alrededor del anillo en el sentido de las manecillas del reloj o en el contrario, hacemos todo esto de modo que resulte la combinación de números más bajos.

PROPIEDADES FISICAS:

 Tienen características especiales debidas a la tensión del anillo. Esta tensión es a su vez de  dos tipos: 

  - tension de anillo tensional o de solapamiento.

  - tension de angulo de enlace angular. 

El ángulo de los orbitales sp³ se desvía del orden de los 109º a ángulos inferiores. Es especialmente inestable el ciclopropano cuya reactividad es similar a la de los alquenos. 

PROPIEDADES QUIMICAS:

Su reactividad (con excepción de los anillos muy pequeños: ciclopropano, ciclobutano y ciclopentano) es casi equivalente a la de los compuestos de cadena abierta.

 PREESENCIA:

Los cicloalcanos aparecen de forma natural en diversos petróleos. Los terpenos, a que pertenecen una gran cantidad de hormonas como el estrógeno, el colesterol, la progesterona o la testosterona y otras como el alcanfor, suelen presentar un esqueleto policíclico.

En la industria petrolera se usan para poder extraer hidrocarburos. Según la compañia de petróleos Camilo Guerrero Occidental Company, el uso de cicloalcanos en su extracción petrolifera es debido a la densidad de este componente y su cadena cerrada los hace más manejables que algunos de cadena abierta. A su vez el cicloalcano más usado en la extracción petrolífera es el ciclopentano.

ALGUNOS CICLOALCANOS:

- CICLOPROPANO:

El cicloalcano más simple, formado por tres átomos de carbono, es el ciclopropano.

Su reactividad es parecida a la de los alquenos. En particular, son típicas las reacciones de adición con los halógenos (p. ej. con Cl₂, Br₂,...) que conllevan la apertura del anillo, y por tanto, están favorecidas por la disminución de la tensión angular en el seno de la molécula.

Sus derivados se encuentran en algunas sustancias biológicamente activas. Se generan convenientemente a partir del alqueno correspondiente mediante adición de un carbono.

 - CICLOBUTANO:

Tiene enlaces en posición alternada. Los ángulos de enlace se desvian desde los 109º a los 88º. El esqueleto de la molécula es un rombo ligeramente plegado, la molécula no es plana.

 - CICLOPENTANO:

Está formado por cinco átomos de carbono.

 - CICLOHEXANO:

Probablemente el cicloalcano más importante es el ciclohexano. Se puede obtener por hidrogenación del benceno.

 

APLICACIONES:

Algunos cicloalcanos como el ciclohexano forman parte de la gasolina. Además se utiliza como intermedio en la síntesis de la caprolactama y por lo tanto en la obtención de las poliamidas.

El ciclohexano, la decalina (perhidronaftalina), el metilciclohexano y el ciclopentano se utilizan también como disolventes.

TOXICOLOGIA:

La toxicología de los cicloalcanos suele ser parecida a la de los alcanos correspondientes. El ciclohexano es menos tóxico que el hexano.

 

quimica analitica

Es la rama de la química que tiene como finalidad el estudio de la composición química de un material o muestra, mediante diferentes métodos. Se divide en química analítica cuantitativa y química analítica cualitativa.

HISTORIA:

Las características generales de la química analítica fueron establecidas a mediados del siglo XX. Los métodos gravimétricoseran preferidos, por lo general, a los volumétricos y el empleo del soplete era común en los laboratorios. Autores como Heinrich Rose (1795-1864) y Karl R. Fresenius (1818-1897) publicaron influyentes obras durante estos años, que establecieron las características generales de la disciplina. El segundo fue, además, el editor de la primera revista dedicada exclusivamente a la química analítica, Zeitschrift für analytische Chemie (Revista de Química analítica), que comenzó a aparecer en 1862. Karl R. Fresenius creó también un importante laboratorio dedicado a la enseñanza de la química analítica y a la realización de análisis químicos para diversas instituciones estatales e industrias químicas.

El desarrollo de los métodos instrumentales de análisis químico se produjo en el último cuarto del siglo XIX, gracias al establecimiento de una serie de correlaciones entre las propiedades físicas y la composición química. Los trabajos de Robert Bunsen y Gustav Robert Kirchhoff establecieron las bases de la espectroscopia e hicieron posible el descubrimiento de numerosos elementos. Nuevos instrumentos ópticos, como el colorímetro o el polarímetro, simplificaron e hicieron mucho más rápidos un gran cantidad de análisis de importancia industrial. Las leyes electroquímicas establecidas por Michael Faraday (1791-1867) y los medicamentos se basan en las investigaciones de autores como Oliver Wolcott Gibbs (1822-1908) y la creación de laboratorios de investigación como el de Alexander Classen (1843-1934) que permitieron que las técnicas de análisis electroquímico ganaran importancia en los últimos años del siglo XIX. En los años veinte del XX, el polaco Jaroslav Heyrovsky (1890-1967) estableció las bases de la polarografía que, más adelante, se convirtió en una técnica de análisis muy importante de determinados iones y fue también empleada para el estudio de la naturaleza de los solutos y los mecanismos de reacción en disolución. Otra de las técnicas importantes que iniciaron su andadura en esos primeros años del siglo XX fue la cromatografía que se desarrolló enormemente en las décadas posteriores. El siglo XX estuvo también caracterizado por la llegada de nuevos instrumentos como el pH-metro y el gran desarrollo de los métodos espectrocópicos, particularmente la espectroscopia infrarroja y la resonancia magnética nuclear, que tuvieron una gran aplicación en muchas áreas de la química, especialmente en química orgánica.

MÉTODOS ANALÍTICOS:


Los métodos que emplea el análisis químico pueden ser:




- Métodos químicos (se basan en reacciones químicas) o clásicos:




* ANALISIS VOLUMETRICO :

* ANALISIS GRAVIMETRICO:

Métodos fisicoquímicos (se basan en interacciones físicas) o instrumentales:

* MÉTODOS ESPECTOMETRICOS.

* METODOS ELECTROANALITICOS.

* METODOS CROMATOGRAFICOS.

Los métodos químicos han sido utilizados tradicionalmente, ya que no requieren instrumentos muy complejos (tan sólo pipetas, buretas,matraces, balanzas, entre otros) Los métodos fisicoquímicos, sin embargo, requieren un instrumental más sofisticado, tal como equipos decromatografía, cristalografía, etc.

El estudio de los métodos químicos está basado en el equilibrio químico, que puede ser de los siguientes tipos:

* EQUILIBRIO ACIDO-BASE:

* EQUILIBRIO REDOX:

* EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD:

* EQUILIBRIO DE COMPLEJOS:

DESARROLLO DE METODOS ANALÍTICOS:

Los métodos analíticos se deben validar según la naturaleza del método analítico en:

 - METODOS DE CUANTIFICACION.

 - METODOS DE DETERMINACIÓN DE IMPUREZAS.

 - PRUEBAS LIMITE.

 - IDENTIDAD.

para estudiar éstos se determinan parámetros como linealidad, rango, especificidad, exactitud ,precisión, tolerancia, robustez y los límites de detección y cuantificación según sea el caso.

En el caso de que no exista dicho método se propone uno mediante un diseño factorial para determinar las condiciones de trabajo.

quimica inorganica

se encarga del estudio integrado de la formación, composición, estructura y reacciones químicas de los elementos y compuestos inorgánicos (por ejemplo, ácido sulfúrico o carbonato cálcico); es decir, los que no poseen enlaces carbono-hidrógeno, porque éstos pertenecen al campo de la química orgánica. Dicha separación no es siempre clara, como por ejemplo en la química organometálica que es una superposición de ambas.

Antiguamente se definía como la química de la materia inorgánica, pero quedó obsoleta al desecharse la hipótesis de la fuerza vital, característica que se suponía propia de la materia viva que no podía ser creada y permitía la creación de las moléculas orgánicas. Se suele clasificar los compuestos inorgánicos según su función en ácidos, bases, óxidos y sales, y los óxidos se les suele dividir en óxidos metálicos (óxidos básicos o anhídridos básicos) y óxidos no metálicos (óxidos ácidos o anhídridos ácidos).

El término función se les da por que los miembros de cada grupo actúan de manera semejante.

El término anhídrido básico se refiere a que cuando un óxido metálico reacciona con agua generalmente forma una base, mientras que los anhídridos ácidos generalmente reaccionan con agua formando un ácido.

1. Ácidos cuando observamos el símbolo del hidrógeno al extremo izquierdo de la fórmula, como HCl (ácido clorhídrico)

2. Bases cuando observamos un metal al principio de la fórmula unido al anión hidróxido (OH^-) al final, como NaOH (hidróxido de sodio).

3. Óxidos a los compuestos BINARIOS del óxigeno, (ojo, debe ser binario contener sólo dos elementos en la fórmula, uno de ellos es el oxígeno que va escrito su símbolo al extremo derecho. Óxido metálico cuando es un metal el que se enlaza al oxígeno (óxidos metálicos binarios), como Fe₂O₃ (óxido férrico). Óxido no metálico cuando es un no-metal el enlazado al oxígeno, como CO (monóxido de carbono).

4. Sales son aquellas que están formadas por un metal y un anión que no es ni óxido ni hidróxido, como el NaCl (cloruro sódico)

Como excepción tenemos que el ion amonio (NH₄⁺) puede hacer la función de un metal en las sales, y también se encuentra en las disoluciones de amoníaco en agua, ya que no existe el compuesto hidróxido amonico, NH₄OH, ni ha sido detectado en ningún sistema mediante condiciones especiales.

TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS:

clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos químicos, conforme a sus propiedades y características.

Suele atribuirse la tabla a Dmitri Mendeléyev, quien ordenó los elementos basándose en la variación manual de las propiedades químicas, si bien Julius 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 nombre tiene su origen en la época en la que todos los compuestos del carbono se obtenían de seres vivos; de ahí la química del carbono se denomina química orgánica. La química de compuestos sin carbono, fue, por ende, llamada química inorgánica. Actualmente, se obtienen compuestos orgánicos en el laboratorio, de forma que la separación es artificial. Algunas de las sustancias con carbono que entran en el campo de la química inorgánica incluyen:

- grafito,diamante (fulereno y nanotubos se consideran más bien orgánicos)

- carbonatos y bicarbonatos

- carburo

COMPUESTOS Y SUSTANCIAS IMPORTANTES:

Hay muchos compuestos y sustancias inorgánicas de gran importancia, comercial y biológica. Entre ellos:

• muchos fertilizantes, como el nitrato amónico, potásico, fosfatos o sulfatos.
• muchas sustancias y disolventes cotidianos, como el amoníaco, el agua oxigenada, la lejía, el salfumán
• muchos gases de la atmósfera, como el oxígeno, el nitrógeno, el dióxido de carbono, los óxidos de nitrógeno y de azufre...
• todos los metales y las aleaciones
• los vidrios de ventanas, botellas, televisores...
• las cerámicas de utensilios domésticos, industriales, o las losetas de las lanzaderas espaciales.
• el carbonato de calcio de nuestros huesos
• los chips de silicio semiconductores que hacen posible la microelectrónica y los ordenadores
• las pantallas LCD
• el cable de fibra óptica
• muchos catalizadores de interés industrial
• el centro activo de las metaloenzimas

Los compuestos no son fruto de combinaciones al azar de los elementos de la Tabla Periódica, sino que son el resultado de la combinación, en una determinadas proporciones, de elementos que guardan entre sí una cierta “afinidad”. Estas limitaciones vienen prefijadas por la capacidad de combinacióno valencia de los elementos que, a su vez, es función de la estructura electrónica de los átomos implicados.