Química orgánica
Química orgánica
La Química Orgánica o Química del carbono es la rama de la química que estudia una clase numerosa de moléculas que contienencarbono formando enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno, también conocidos como compuestos orgánicos. Friedrich Wöhler y Archibald Scott Couper son conocidos como los "padres" de la química orgánica.
La química orgánica se constituyó como disciplina en los años treinta. El desarrollo de nuevos métodos de análisis de las sustancias de origen animal y vegetal, basados en el empleo de disolventes como el éter o el alcohol, permitió el aislamiento de un gran número de sustancias orgánicas que recibieron el nombre de "principios inmediatos". La aparición de la química orgánica se asocia a menudo al descubrimiento, en1828, por el químico alemán Friedrich Wöhler, de que la sustancia inorgánica cianato de amonio podía convertirse en urea, una sustancia orgánica que se encuentra en la orina de muchos animales. Antes de este descubrimiento, los químicos creían que para sintetizar sustancias orgánicas, era necesaria la intervención de lo que llamaban ‘la fuerza vital’, es decir, los organismos vivos. El experimento de Wöhler rompió la barrera entre sustancias orgánicas e inorgánicas. Los químicos modernos consideran compuestos orgánicos a aquellos que contienen carbono e hidrógeno, y otros elementos (que pueden ser uno o más), siendo los más comunes: oxígeno, nitrógeno, azufre y los halógenos. Por ello, en la actualidad, la química orgánica tiende a denominarse química del carbono.
Introduccion a la Quimica Organica<:
Nomenclatura:
- Alcanos lineales.
- Se nombran mediante un prefijo que indica el número de átomos de carbono de la cadena y el sufijo -ano.
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- Grupos alquilo.
- Son el resultado de que un alcano pierda un átomo de Hidrógeno.Se nombran sustituyendo,en el nombre del alcano correspondiente,el sufijo -ano por -ilo.
- Alcanos ramificados.
- Se localiza la cadena continua más larga de átomos de Carbono.Esta cadena determina el nombre base del alcano.
- Si una molécula tiene dos o más cadenas de igual longitud se selecciona como cadena base o principal aquella que tiene un mayor número de sustituyentes.
- Se nombran todos los grupos unidos a la cadena más larga como sustituyentes alquilo.
- Se numera la cadena principal comenzando por el extremo más próximo a uno de los sustituyentes.Si tenemos dos sustituyentes a igual distancia de los extremos se utiliza el orden alfabético para determinar la numeración.En una cadena lateral el carbono 1 es siempre el que está unido a la cadena principal.
- Para nombrar el compuesto se colocan los nombres de los sustituyentes por orden alfabético precedidos del nº del C al que están unidos y de un guión, y a continuación se añade el nombre de la cadena principal.
- En el caso de cicloalcanos se antepone el prefijo ciclo- al nombre del alcano de igual número de átomos de C.
- En caso de cicloalcanos monosustituidos si el sustituyente tiene más átomos de Carbono, entonces ese sustituyente es la cadena principal.Si el sustituyente tiene igual o menor número de átomos de Carbono entonces la cadena principal es el cicloalcano y no es necesario numerar la posición de aquel.
- En caso de cicloalcanos multisustituidos se ordenan alfabeticamente los sustituyentes y se indica su posición relativa con un número asignándoles los localizadores más bajos posibles.
- Se busca la cadena más larga que contenga el doble enlace y tomando como base ese número de carbonos se nombra utilizando el sufijo -eno.
- Se numera la cadena principal de forma que se asigne el número más bajo posible al doble enlace.
- La posición del doble enlace se indica mediante el localizador del primero de los átomos que intervienen en el doble enlace.Si hay más de un doble enlace se indica la posición de cada uno de ellos y se emplean los sufijos -dieno, -trieno, -tetraeno, etc.
- Los cicloalquenos se nombran de manera similar,al no existir ningún extremo en la cadena, el doble enlace se numera de forma que esté situado entre los carbonos 1 y 2.
- Los bencenos monosustituidos se nombran anteponiendo el nombre del sustituyente a la palabra benceno.
- Los bencenos disustituidos se nombran anteponiendo el prefijo orto, meta o para y los nombres de los sustituyentes a la palabra benceno.
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- En los bencenos trisustituidos o más se numeran los carbonos de forma que tengan los localizadores más bajos posibles y se nombran teniendo en cuenta el orden alfabético.
- Se busca la cadena más larga que contenga el triple enlace y tomando como base ese número de carbonos se nombra utilizando el sufijo -ino.
- Se numera la cadena principal de forma que se asigne el número más bajo posible al triple enlace.
- La posición del triple enlace se indica mediante el localizador del primero de los átomos que intervienen en el triple enlace.Si hay más de un triple enlace se indica la posición de cada uno de ellos y se emplean los sufijos -dieno, -trieno, -tetraeno, etc.
- Si en una molécula existen dobles y triples enlaces se les asigna los localizadores más bajos posibles.Al nombrarlos se indican primero los dobles enlacesy después los triples.
- Si un doble y triple enlace están en posiciones equivalentes se empieza a numerar por el extremo que da el localizador más bajo al doble enlace.
Ejercicios de Química Orgánica
| CLASE | FAMILIA | GRUPO FUNCIONAL | PREFIJO | SUFIJO |
| Hidrocarburos | Alcanos |
| ano | |
| Alquenos |
| eno | ||
| Alquinos |
| ino | ||
| Aromáticos | ||||
| Oxigenados | Alcoholes |
| alcohol | ílico u ol |
| Aldehidos |
| al o aldehído | ||
| Cetonas |
| ona o cetona | ||
| Acidos carboxílicos |
| ácido | oico | |
| Nitrogenados | Aminas |
| amino | o amina |
| Otros | Halogenuros |
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Puede suceder que aparezcan compuestos que contengan otros grupos aparentemente diferentes, como
- C = N ó - C = O
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O - C -
pero estos grupos y algunos otros pueden considerarse como derivados de los grupos o familias arriba enunciados.
En el estudio de la química se emplean varias formas de representación de las fórmulas de los compuestos orgánicos. Todas ellas son modelos que muestran las características y propiedades de las sustancias que representan. Algunas son más breves mientras que otras son más extensas. Algunos de estos modelos describen con mayor detalle las propiedades físicas o químicas.
El primer paso en el estudio de un compuesto químico es la determinación de su composición elemental. Lo que se obtiene es su fórmula empírica, que describe la relación proporcional de los elementos químicos presentes en la muestra analizada. La fórmula molecular del compuesto puede ser cualquier múltiplo de esta fórmula.
La fórmula molecular correcta de un compuesto sólo se puede determinar si se conoce el peso molecular. Así, las fórmulas moleculares indican solamente el número de átomos de cada elemento químico que constituyen al compuesto.
Las fórmulas estructurales pretenden mostrar la forma en que los átomos de una molécula se enlazan entre sí, pero sin representar la estructura tridimensional del compuesto. La más completa es la fórmula estructural de Lewis que indica los electrones de enlace de los átomos en una molécula.
La fórmula estructural condensada no muestra todos los enlaces individuales, sino que cada uno de los atomos centrales o nodales contiene los átomos ligados a él. Sin embargo, cuando el compuesto contiene enlaces múltiples, éstos se escriben como en la estructura de Lewis.
1.1. Fórmulas esctructurales completas de enlace-valencia, fórmulas moleculares y familia química:
a) H 2C = CH CH = CH CHO
b) CH3 CO CH3
c) CH3 CO2 Na
d) OHC CH2 CH2 OH
e) CH3 NH3
f) (CH3)2 NH
g) (CH3)3 N+ Cl-
h) CH3 COOH
i) (CH3)3 C COOH
j) CH3 CH3
1.2. Fórmulas esctructurales completas de enlace-valencia, fórmulas moleculares y familia química:
a) H 2C = CH CH = CH CN
b) CH3 CO CH3
c) CH3 CO2H
d) OHC CH2 CHO
e) CH3 NH2
f) (CH3)3 N
g) (CH3)3 N+H
h) CH3 OH
i) (CH3)3 COH
j) CH2 CH2
1.3. Indique si cada una de estas moléculas representa un compuesto neutro o un ion (señale, en su caso, la carga sobre el átomo):
a) H H
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H-C-N-H
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H
b) H H
| |
H-C-N-H
| |
H H
1.4. Ordene los siguientes compuestos de acuerdo al caracter iónico creciente de los enlaces:
a) H-H __>__>__>__>__
b) H-O-H
c) Na-Cl
d) CH 3-O-CH3
e) H-Cl
1.5. ¿En cuáles de los siguientes compuestos cabe esperar: (A) sólo enlaces iónicos; (B) sólo enlaces covalentes; (C) ambos tipos de enlaces?
a) CH 3CO2Na (__)
b) CH3I (__)
c) LiOH (__)
d) CH3ONa (__)
1.6. Forme una molécula que cuente con los tres tipos de enlaces (iónico, covalente polar y covalente).
1.7. Indique en cuál de estas moléculas se presenta un enlace covalente coordinado:
H H
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a) H-C-N-H
|
H
H H
| |
b) H-C-N-H
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H H
1.8. Ordene los siguientes compuestos de acuerdo a su solubilidad en agua.
a) CH3 CH3 __>__>__>__>__
b) CH3 OH
c) CH3 Cl
d) CH3-O-CH3
e) CH3-CO2H
1.9. Ordene los siguientes compuestos de acuerdo a su polaridad.
a) CH 3 CH3 __>__>__>__
b) CH3 OH
c) CH3 Cl
d) CH3-NH2
1.10. ¿En cuáles de los siguientes compuestos cabe esperar reacción: (A) sólo heterolítica; (B) sólo sólo homolítica; (C) ambos tipos de reacciones?
a) CH 3CO2Na
b) CH3I
c) LiOH
d) CH3ONa
1.11. ¿Qué tipo de enlace forma el éter metílico con el ion potasio? Dibuje un modelo del compuesto.
Química inorgánica
La química inorgánica se encarga del estudio integrado de la formación, composición, estructura y reacciones químicas de los elementos ycompuestos 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.
Al ver una fórmula, generalmente lo podemos ubicar en uno de estos grupos.
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.
Formulacion de química inorgánica:
. VALENCIA.
Es la capacidad que tiene un átomo de un elemento para combinarse con los átomos de otros elementos y formar compuestos.
La valencia es un número, positivo o negativo, que nos indica el número de electrones que gana, pierde o comparte un átomo con otro átomo o átomos.
2. VALENCIAS DE LOS ELEMENTOS MÁS IMPORTANTES DEL SISTEMA PERIÓDICO.
2.1. METALES.
| VALENCIA 1 | VALENCIA 2 | VALENCIA 3 | ||||
| Litio Sodio Potasio Rubidio Cesio Francio Plata | Li Na K Rb Cs Fr Ag | Berilio Magnesio Calcio Estroncio Zinc Cadmio Bario Radio | Be Mg Ca Sr Zn Cd Ba Ra | Aluminio | Al | |
| VALENCIAS 1, 2 | | VALENCIAS 1, 3 | | VALENCIAS 2, 3 | | |
| Cobre Mercurio | Cu Hg | Oro Talio | Au Tl | Níquel Cobalto Hierro | Ni Co Fe | |
| VALENCIAS 2, 4 | | VALENCIAS 2, 3, 6 | | VALENCIAS 2, 3, 4, 6, 7 | | |
| Platino Plomo Estaño | Pt Pb Sn | Cromo | Cr | Manganeso | Mn | |
2.2. NO METALES.
| VALENCIA -1 | VALENCIAS +/- 1, 3, 5, 7 | VALENCIA -2 | |||
| Flúor | F | Cloro Bromo Yodo | Cl Br I | Oxígeno | O |
| VALENCIAS +/-2, 4, 6 | VALENCIAS 2, +/- 3, 4, 5 | VALENCIAS +/- 3, 5 | |||
| Azufre Selenio Teluro | S Se Te | Nitrógeno | N | Fósforo Arsénico Antimonio | P As Sb |
| VALENCIAS +/-2, 4 | | VALENCIA 4 | | VALENCIA 3 | |
| Carbono | C | Silicio | Si | Boro | B |
2.3. HIDRÓGENO.
| VALENCIA +/-1 | |
| Hidrógeno | H |
3. NOMENCLATURAS.
Para nombrar los compuestos químicos inorgánicos se siguen las normas de la IUPAC (unión internacional de química pura y aplicada). Se aceptan tres tipos de nomenclaturas para los compuestos inorgánicos, la sistemática, la nomenclatura de stock y la nomenclatura tradicional.
3.1. NOMENCLATURA SISTEMÁTICA.
Para nombrar compuestos químicos según esta nomenclatura se utilizan los prefijos: MONO_, DI_, TRI_, TETRA_, PENTA_, HEXA_, HEPTA_ ...
Cl2O3 Trióxido de dicloro
I2O Monóxido de diodo
3.2. NOMENCLATURA DE STOCK.
En este tipo de nomenclatura, cuando el elemento que forma el compuesto tiene más de una valencia, ésta se indica al final, en números romanos y entre paréntesis:
Fe(OH)2 Hidróxido de hierro (II)
Fe(OH)3 Hidróxido de hierro (III)
3.3. NOMENCLATURA TRADICIONAL.
En esta nomenclatura para poder distinguir con qué valencia funcionan los elementos en ese compuesto se utilizan una serie de prefijos y sufijos:
| | | | | | | |
| | | 3 valencias | 4 valencias | Hipo_ _oso | Valencia menor Valencia mayor | |
| | 2 valencias | _oso | ||||
| 1 valencia | _ico | |||||
| | | | Per_ _ico | |||
4. ÓXIDOS.
Son compuestos binarios formados por la combinación de un elemento y oxígeno. Hay dos clases de óxidos que son los óxidos básicos y los óxidos ácidos (anhídridos).
4.1. ÓXIDOS BÁSICOS.
Son compuestos binarios formados por la combinación de un metal y el oxígeno. Su fórmula general es:
M2OX
Donde M es un metal y X la valencia del metal (el 2 corresponde a la valencia del oxígeno).
LAS VALENCIAS DE LOS ELEMENTOS SE INTERCAMBIAN ENTRE ELLOS Y SE PONEN COMO SUBÍNDICES. (Si la valencia es par se simplifica).
| Valencia | Fórmula | N. sistemática | N. stock (la más frecuente) | N. tradicional |
| 1 | Na2O | Monóxido de disodio | Óxido de sodio | Óxido sódico |
| 2 | Ca2O2 = CaO | Monóxido de calcio | Óxido de calcio | Óxido cálcico |
| Fe2O2 = FeO | Monóxido de hierro | Óxido de hierro (II) | Óxido ferroso | |
| 3 | Fe2O3 | Trióxido de dihierro | Óxido de hierro (III) | Óxido férrico |
| 4 | Pb2O4 = PbO2 | Dióxido de plomo | Óxido de plomo (IV) | Óxido plúmbico |
4.2. ÓXIDOS ÁCIDOS O ANHÍDRIDOS.
Son compuestos binarios formados por un no metal y oxígeno. Su fórmula general es:
N2OX
Donde N es un no metal y la X la valencia del no metal (el 2 corresponde a la valencia del oxígeno).
LAS VALENCIAS DE LOS ELEMENTOS SE INTERCAMBIAN ENTRE ELLOS Y SE PONEN COMO SUBÍNDICES. (Si la valencia es par se simplifica).
| Valencia | Fórmula | N. sistemática (la más frecuente) | N. stock | N. tradicional |
| 1 | F2O | Monóxido de diflúor | Óxido de flúor | Anhídrido hipofluoroso(excepción a la norma general de prefijos y sufijos) |
| Cl2O | Monóxido de dicloro | Óxido de cloro (I) | Anhídrido hipocloroso) | |
| 2 | SO | Monóxido de azufre | Óxido de azufre (II) | Anhídrido hiposulfuroso |
| 3 | I2O3 | Trióxido de diodo | Óxido de Iodo (III) | Anhídrido sulfuroso |
| 4 | SeO2 | Dióxido de Selenio | Óxido de selenio (IV) | Anhídrido selenioso |
| 5 | Br2O5 | Pentaóxido de dibromo | Óxido de bromo (V) | Anhídrido brómico |
| 6 | S2O3 | Trióxido de azufre | Óxido de azufre (VI) | Anhídrido sulfúrico |
| 7 | I2O7 | Heptaóxido de diodo | Óxido de Yodo (VII) | Anhídrido periódico |
La nomenclatura tradicional de los óxidos de nitrógeno es un tanto especial
| Valencia | Fórmula | N. sistemática * | N. stock * | N. tradicional |
| 2 | NO | | | Óxido nitroso |
| 4 | NO2 | | | Óxido nítrico |
| | | | | |
| 3 | N2O3 | | | Anhídrido nitroso |
| 5 | N2O5 | | | Anhídrido nítrico |
*Escribe los nombres que faltan en la tabla.
5. HIDRUROS.
Son compuestos binarios formados por un metal e Hidrógeno. Su fórmula general es:
MHX
Donde M es un metal y la X la valencia del metal.
EL HIDRÓGENO SIEMPRE TIENE VALENCIA 1.
| Valencia | Fórmula | N. sistemática | N. stock (la más frecuente) | N. tradicional |
| 1 | NaH | Monohidruro de sodio | Hidruro de sodio | Hidruro sódico |
| 2 | FeH2 | Dihidruro de hierro | Hidruro de hierro (II) | Hidruro ferroso |
| 3 | FeH3 | Trihidruro de hierro | Hidruro de hierro (III) | Hidruro férrico |
| 4 | SnH4 | Tetrahidruro de estaño | Hidruro estaño (IV) | Hidruro estánnico |
6. HIDRUROS DE NO METALES.
Hay no metales como el nitrógeno, fósforo, arsénico antimonio, carbono, silicio y boro que forman compuestos con el hidrógeno y que reciben nombres especiales.
Nitrógeno, fósforo, arsénico, antimonio y el boro funcionan con la valencia 3 mientras que el carbono y el silicio lo hacen con valencia 4.
| Valencia | Fórmula | N. tradicional (la más usada) | N. sistemática |
| 3 | NH3 | Amoniaco | Trihidruro de nitrógeno |
| 3 | PH3 | Fosfina | Trihidruro de fósforo |
| 3 | AsH3 | Arsina | Trihidruro de arsénico |
| 3 | BH3 | Borano | Trihidruro de boro |
| 3 | SbH3 | Estibina | Trihidruro de antimonio |
| | | | |
| 4 | CH4 | Metano | Tetrahidruro de carbono |
| 4 | SiH4 | Silano | Tetrahidruro de boro |
7. ÁCIDOS HIDRÁCIDOS.
Son compuestos binarios formados por un no metal e hidrógeno. Los no metales que forman estos ácidos son los siguientes:
· Fluor, cloro, bromo, yodo (todos ellos funcionan con la valencia 1)
· Azufre, selenio, teluro (funcionan con la valencia 2).
Su fórmula general es:
HxN
Donde N es el no metal y la X la valencia del no metal. (El hidrógeno funciona con valencia 1).
| Valencia | Fórmula* | N. tradicional * (cuando está en disolución) | N. tradicional * (cuando está en estado puro) |
| 1 | HF | Ácido fluorhídrico | Fluoruro de hidrógeno |
| 1 | HCl | Ácido clorhídrico | Cloruro de hidrógeno |
| 1 | HBr | | |
| 1 | HI | | |
| 2 | H2S | Ácido sulfhídrico | Sulfuro de hidrógeno |
| 2 | | | Seleniuro de hidrógeno |
| 2 | | Ácido telurhídrico | |
*Escribe los datos que faltan en la tabla
