QUMICA CODIGO DE LA MATERIA: 63.01 GUIA DE AULA CODIGO DE LA PUBLICACIN: 63.01.01 FACULTAD DE INGENIERA U.B.A.INDICE CAPTULO N TTULO PROGRAMA DE LA ASIGNATURA BIBLIOGRAFA RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS I IISISTEMAS MATERIALES DESCRIPCION TERMODINAMICA DE LA MATERIA. TERMOQUIMICA

PGINA 1 2 3 6 11

III IV V VI

SOLUCIONES QUIMICA ORGANICA EQUILIBRIO QUIMICO HOMOGENEO OXIDACIN-REDUCCION. ELECTROQUMICA

14 18 31 35

VII VIII

CORROSION POLIMEROS: PLASTICOS Y ELASTOMEROS

45 51

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AGUAS

57 65

APNDICE

(63.01) QUIMICA NUMERO DE CREDITOS: 6 Captulo I - SISTEMAS MATERIALES Clasificacin de sistemas materiales. Mtodos de separacin de fases y de fraccionamiento. Sistemas coloidales: soles, emulsiones, nieblas, humos, espumas, geles. Propiedades que los diferencian de las soluciones y de las dispersiones no coloidales: mecnicas, pticas, elctricas. Soles lifilos y lifobos. Estabilidad. Proteccin y desestabilizacin. Coagulacin. Electroforesis: aplicaciones industriales. Gases, lquidos y slidos. Descripcin macro y submicroscpica. Cambios de estado. Lquidos: viscosidad, tensin interfacial, presin de vapor. Equilibrios de fases en sistemas de un slo componente, diagramas de fases de sustancias puras. Metales y No Metales. Slidos cristalinos y no cristalinos. Cristal, red cristalina, nodo, celda unitaria. Tipos de slidos cristalinos: constitucin, propiedades y ejemplos. Captulo II TERMODINMICA QUMICA. TERMOQUIMICA Sistema, medio, universo. Estado termodinmico de un sistema. Trabajo mecnico de expansincompresin. Calor. Calor sensible y calor latente. Calor especfico de sustancias puras. Sistema cerrado: primer principio de la termodinmica. Energa interna y entalpa. Funciones de estado y funciones de lnea. Evoluciones a presin constante, a volumen constante, a temperatura constante y adiabticas. Reacciones qumicas exotrmicas y endotrmicas. Ecuacin termoqumica. Entalpa de reaccin. Captulo III - SOLUCIONES Solubilidad ilimitada y limitada. Factores que determinan la magnitud de la solubilidad. Curvas de solubilidad. Estequiometra de las reacciones en solucin acuosa. Reacciones de neutralizacin. Equivalente gramo de neutralizacin. Punto de equivalencia. Valoracin volumtrica cido-base. Titulacin. Punto final. Captulo IV - QUIMICA ORGANICA Generalidades. Funcin qumica. Isomera. Principales funciones de la Qumica Orgnica y reglas de nomenclatura. Hidrocarburos: alifticos y aromticos. Alcoholes. Eteres. Fenoles. Aldehdos. Cetonas. Acidos carboxlicos, disociacin en solucin acuosa. Esteres. Funciones nitrogenadas: aminas, amidas, nitrilos. Aminocidos. La atraccin intermolecular por puente de hidrgeno en compuestos orgnicos: su influencia en las temperaturas de ebullicin y en la solubilidad. Captulo V - EQUILIBRIO QUIMICO HOMOGENEO Conceptos generales. Reacciones qumicas homogneas. Reacciones completas e incompletas. Reacciones reversibles. Equilibrio qumico: concepto y caractersticas. Desplazamiento: principio de Le Chatelier. Aplicaciones. Equilibrio qumico molecular en fase gaseosa. Constantes de equilibrio Kp y Kc. Equilibrio inico en solucin acuosa. Disociacin electroltica del agua. Electrolitos dbiles y fuertes. Grado de disociacin electroltica. Constantes de disociacin electroltica de cidos y bases dbiles. pH y pOH de soluciones de cidos y bases fuertes y dbiles: clculos aplicando balances de masa y de carga. Objeto de estudio de la Cintica Qumica, diferencias fundamentales con el objeto de estudio del Equilibrio Qumico. Captulo VI - OXIDACION-REDUCCION ELECTROQUIMICA Generalidades sobre reacciones redox inicas. Reacciones redox inicas y no inicas. Oxidantes y reductores. Constante de Faraday. Equivalente-gramo redox. Equivalente electroqumico. Diferencia entre reacciones de reactivos en contacto y de reactivos a distancia (pilas voltaicas y electrlisis). Conductores elctricos de primera y segunda especie. Electroqumica. Electrodos. Potencial de electrodo. Determinacin. Condiciones patrn. Tablas de potenciales patrn de electrodo. Condiciones no patrn: frmula de Nernst. Aplicaciones. Determinacin potenciomtrica del punto final de una titulacin de neutralizacin. Peachmetro. Reaccin espontnea: descarga de pila voltaica. Prediccin del sentido espontneo de estas reacciones. Fuerza electromotriz. Pilas de inters prctico. Reaccin no espontnea: electrlisis. Prediccin de las reacciones en los electrodos. Electrlisis de inters industrial.

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Captulo VII - CORROSION Descripcin del fenmeno. Corrosin qumica y corrosin electroqumica.. Corrosin segn la forma: uniforme, en placas, por picado, intergranular y fisurante. Velocidad de corrosin. Polarizacin. Procedimientos de proteccin. Captulo VIII - POLIMEROS: PLASTICOS Y ELASTOMEROS Concepto de macromolcula orgnica, polmero, monmero, sgmero. Homopolmero y copolmero. Polmero de adicin 1-2 y 1-4. Polmero de condensacin lineal y de condensacin bi y tridimensional. Materiales termoplsticos, termorrgidos y elastmeros. Comportamiento mecnico de acuerdo a la intensidad de las atracciones intermoleculares. Polmeros vinlicos, polisteres, siliconas, poliamidas y cauchos. Vulcanizacin. Captulo IX - AGUAS Aguas naturales: sus impurezas. Agua para uso domstico. Potabilizacin. Agua para uso industrial. Dureza. Ablandamiento. Desionizacin. TRABAJOS PRACTICOS DE LABORATORIO 1 - TCNICAS DE SEPARACIN EN SISTEMAS MATERIALES. 2 - REACCIONES DE DOBLE DESCOMPOSICIN CON FORMACIN DE UNA FASE SLIDA. 3 - DETERMINACIN DE LA MASA MOLAR DEL MAGNESIO. 4 - SOLUBILIDAD DEL CLORATO DE POTASIO. 5 - NEUTRALIZACIN Y TITULACIN CIDO-BASE. 6 - REACCIONES REDOX. TITULACIN REDOX. 7 - PILA. ELECTRLISIS. 8 - CORROSIN 9 TITULACIN DE DUREZA TOTAL DE AGUA. ABLANDAMIENTO DE AGUA POR INTERCAMBIO INICO. BIBLIOGRAFIA -T.L. BROWN, H.E. LEMAY, B.E. BURSTEN. QUMICA, LA CIENCIA CENTRAL. PEARSON - PRENTICE HALL. -J.B. UMLAND, J.M. BELLAMA. QUMICA GENERAL. THOMSON. -K.W. WHITTEN, R.E. DAVIS. QUMICA GENERAL. MC GRAW HILL. -P.W. ATKINS. QUMICA GENERAL. ADDISON - WESLEY IBEROAMERICANA. -B.C. MAHAN, R.J. MYERS. CURSO DE QUMICA UNIVERSITARIO. ADDISON-WESLEY IBEROAMERICANA. -I.N. LEVINE. FISICOQUMICA. VOLUMEN 1. MCGRAW-HILL. -R.T. MORRISON, R.N. BOYD. QUMICA ORGNICA. FONDO EDUCATIVO INTERAMERICANO, ADDISONWESLEY IBEROAMERICANA. -H. HART, D.J. HART, L.E.CRAINE. QUMICA ORGNICA. MC GRAW HILL. -J. MC MURRY. QUMICA ORGNICA. GRUPO EDITORIAL IBEROAMERICANA. -C.R. NOLLER. QUMICA DE LOS COMPUESTOS ORGNICOS. ED. MDICO QUIRRGICA. BUENOS AIRES. -CRC. HANDBOOK OF CHEMISTRY AND PHYSICS. -P.W. ATKINS. FISICOQUMICA. -T. W. G. SOLOMONS. QUMICA ORGNICA. LIMUSA. -F. A. COTTON, G. WILKINSON. QUMICA INORGNICA BSICA. LIMUSA.

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RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS I - SISTEMAS MATERIALES Lquidos 12)0,0461 g 13)0,34 g (para pv= 80 mmHg) 14)980 g 15)a) 97,7C; b) 101,5C; c) 49,5C 17)78C 22) a) 4,840 l b) i) P= 298 mmHg n de fases= 2 3,719 g en fase gaseosa y 2,281 g en fase lquida ii) P= 206 mmHg n de fases= 1 6g en fase gaseosa Slidos 10) 2 tomos 11) 389 pm o 3,89 A II - TERMODINMICA QUMICA. TERMOQUMICA 1) Qagua= 10 kcal; Qalcohol= 5 kcal; Qpetrleo= 5 kcal; Qplomo= 0,31 kcal 2) a) 270 cal; b) 2385 cal; d) 42,2 g 3) 540 kcal/kg 4) W1= -152 kJ; W2= -101,3 kJ; W3= -202,6 kJ Q1 = 917 kJ; Q2= 866,3 kJ; Q3= 967,6 kJ UA-B= 765 kJ HA-B= 1069 kJ 7) -11,6 kJ 8) a) Hr= -405,8 kJ/mol; b) -811,6 kJ; c) -8,8 kJ/g 9) 15,64 g de glucosa 10) 7728,1 kg de carbn 11) 1370,7 kJ 12) b) U= -101,4 kJ H= -180 kJ Q= -180 kJ W= 78,6 kJ c) U= -130,5 kJ H= -180 kJ Q= -180 kJ W= 49,5 kJ 13) a) Q= 52 kJ W= -15 kJ H= 52 kJ U= 37 kJ b) Q= 38 kJ W= 0 H= 52 kJ U= 38 kJ 14) Q= -47 kJ W= 3 kJ H= -47 kJ U= -44 kJ 15) a) 118,25 m3 CNPT/h; b) 91997,4 kcal/h; c) 167 kg/h 16) a) 45,92 kg/da; 101 kg/mes 17) b) 61,4 l; c) pmn= 183 atm y pmx= 221 atm; d) 2,57 cm 18) 1) 1729,8 l/da; 2) 30 l O2/h 19) a) 11,7%; c) 33,4 mol de CO2 y 38,4 mol de H2O 20) a) 81,8% de CH4 y 18,2% de C2H6 en volumen; b) 4235,44 g; c) 6,1 m3; d) 2286 kcal III - SOLUCIONES 1) a) 1)32,67 g 2) 85,7 g 3) 66,7 g b) 1) 30,61 2) 11,67 3) 15 2) a) 0,4 equivalente-gramo; 0,2 mol b) 0,4 equivalente-gramo ; 0,133 mol 3) a) 0,5 equivalente-gramo 1 equivalente-gramo 1,5 equivalente gramo 4) a) 37,8 g; b) 8,187 g 5) a) 4,653 N; b) 73,5 g 6) a) 2,122 equivalente-gramo; b) 1061 cm3; c) 424 cm3

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7) 400 cm3 8) 62,72 g 9) a) 0,3 equivalente-gramo; b) 0,3 equivalente-gramo 10) 20 cm3 11) a) 0,03 equivalente-gramo de sal; b) 0,37 equivalente-gramo de cido 12) b) solucin de 0,37 g de KClO3 en 5 g de agua y 1,13 g de KClO3 en fase slida 13) 325,56 g 14) 0,56 g 15) 259,25 cm3 16) a) 79733,3 l/da; b) 2240 l/da; c) 80 kg/da 17) a) 210 l/h; b) 10,7 kg/h 18) a) 32812 mg de glucosa/l agua, se generan 510,96 kJ/l agua b) 3 difusores-aereadores 19) a) 1,14 l/h; b) 7,98 l 20) 1) 0,55% m/m; 2) pH= 0,7 21) 5 M 22) a) 243,4 g de Ca3(PO4)2; 0,00504 mol de Ca+2/l 23) a) 625,39 l; b) 15C V - EQUILIBRIO QUIMICO HOMOGENEO 6) a) [A]= 1,854 mol/l [A2]= 3,573 mol/l Rendimiento= 38,2% 7) a) 0,18 mol de AB2/l, 0,04 mol de B2/l y 0,12 mol de AB3/l; Kp= 0,2175; b) 17,37 atm; c) -38,4 kcal 8) a) Kc= 0,0406 y Kp= 1,7405; b) 0,0466 mol de PCl3/l, 0,0466 mol de Cl2/l y 0,0534 mol de PCl5/l 12) a) 3; b) 7; c) 4,5; d) 6,3; e) 5; f) 9,4 13) 1) [H3O+]= 10-4 [HO-]= 10-10; + -4 2) [H3O ]= 3,2.10 [OH-]= 3,2.10-11 3) [H3O+]= 0,04.10-10 [OH-]= 2,5.10-4 14) a) pH= 1 y pOH= 13; b) pH= 3 y pOH= 11; c)pH= 1,52 y pOH= 12,5; d) pH= 2,7 y pOH= 11,3; e)pH= 13,2 y pOH= 0,8; f) pH= 11 y pOH= 3; g) pH= 13,3 y pOH= 0,7 16) pH= 1,3 17) pH= 2,2 18) a) 10-3 M; b) 10-3 N; c) 0,5.10-3 M; d) 10-3 M e) 5.10-3 g/cm3 19) b) [OH-]= 10-2 M; [Ba2+]= 0,5.10-2 M; c) 10-2 N; c) 0,5.10-2 M; d) 0,856 g 20) a) pH= 7; b) pH= 0,65 21) 24 cm3 22) 247 cm3 23) a) = 0,115 b) Kb= 0,0013 24) a) pH= 2,41 0,47% de ionizacin b) pH= 2,91 1,47% de ionizacin 25) 5,555 mol de NH3; = 0.0018 26) a) 1,7 b) 2 c) 1,52 d) 3,22 e) 10,78

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VI - OXIDACION-REDUCCION. ELECTROQUMICA 1) a b c d -------------------------------------------Eq-gox (mol) 0,5 0,2 0,33 0,2 -------------------------------------------1 0,5 1 Eq-gred (mol) 1

2) a) 1F = 96500 C; b) qe = 1,6.10-19 C 4) V Cl2 = 12 dm3 8) a) E Fe2+/Fe = -0,49 V, E Fe/Fe2+ = 0,49 V; b) E H+/H2 = -0,03 V, E H2/H+ = 0,03 V; c) E Fe3+/Fe2+ = 0,83 V; E Fe2+/Fe3 = -0,83 V 9) 0,049 V 10) a) E Cd2+/Cd = 0,462 V; E Cl2/Cl- = 1,3 V; Epila= 1,76 V 11) e) Pb: n= 1,5 mol, PbO2 : n = -1,5 mol, H2SO4: n = -3 mol PbSO4 : n = 3 mol, H2O : n = 3 mol; f) 289500 C 13) d) 1,3 V 17) 31,8 g de Cu y 5,6 l de O2 en CNPT 18) a) 2,5 M; b) 2 M 19) CuSO4 H2O Cu O2 PbCl2 Cl2 Pb H2O H2 O2 --------|---------|-------|------|--------|--------|------|------|--------|--------|---------n (mol) -0,01 -0,01 0,01 0,005 -0,01 0,01 0,01 -0,01 0,01 0,005 20) 0,1 eq-g redox 21) a) 33,6 l; b) 67,2 l; 67,2 l 23) a) 50,36 kg de Al; b) 3357,5 g del nodo de C 24) b) 81 A 26) b) Se requieren 12438 L de solucin de NaCl; i = 55845 A; masa excedente de producto: 375 kg de Cl2 CNPT/da c) 560000 l de Cl2 CNPT/da y 560000 l de H2 CNPT/da 27) b) Epila= 1,3 V; 2,45 mol de Zn(NO3)2/L; e) 0,784 l de O2 CNPT 28) b) Volumen del tanque de O2 = 9,526 l; Volumen del tanque de H2 = 19,052 l; c) p O2 = 0,342 atm; p H2 = 0,171 atm 29) a) 148,8 kg de Cu de 99,8% de pureza/ciclo; b) 97%; c) 22279 W 30) a) 246,81 g de Cr(NO3)3; b) 0,995 l de solucin/da; c) 69,5% 31) a) 89,7%; b) 0,140 mol/l 32) a)26930 toneladas de vidrio/ao; c) 112,68 t H2/ao; d) 175 lneas (para 360 das/ao)

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I - SISTEMAS MATERIALES CONCEPTOS A DESARROLLAR Clasificacin de sistemas materiales. Mtodos de separacin de fases y de fraccionamiento. Sistemas coloidales: soles, emulsiones, nieblas, humos, espumas, geles. Propiedades que los diferencian de las soluciones y de las dispersiones no coloidales: mecnicas, pticas, elctricas. Soles lifilos y lifobos. Estabilidad. Proteccin y desestabilizacin. Coagulacin. Electroforesis: aplicaciones industriales. Gases, lquidos y slidos. Descripcin macro y submicroscpica. Cambios de estado. Lquidos: viscosidad, tensin interfacial, presin de vapor. Equilibrios de fases en sistemas de un slo componente, diagramas de fases de sustancias puras. Metales y No Metales. Slidos cristalinos y no cristalinos. Cristal, red cristalina, nodo, celda unitaria. Tipos de slidos cristalinos: constitucin, propiedades y ejemplos. EJERCICIOS SISTEMAS COLOIDALES 1) Si se introduce humo de cigarrillo dentro de un tubo donde se ha establecido un fuerte campo elctrico, se observan depsitos slidos en las cercanas del ctodo. Qu presuncin se puede hacer sobre el humo del cigarrillo para explicar el fenmeno observado? 2) Las partculas dispersas de un sol hidrfobo migran al nodo (+) en una electroforesis. Si hubiera igualdad de costos, cul de las siguientes soluciones acuosas, todas de igual concentracin, elegira para flocular dicho sol: AlCl3, MgCl2 o NaCl. Fundamentar la respuesta. 3) Un modo de realizar el aislamiento elctrico de conductores es recubrirlos con una delgada capa de caucho obtenida por electroforesis a partir de una dispersin coloidal de ltex. a) Haga un esquema de un dispositivo para lograr este recubrimiento (el ltex es un coloide negativo). b) Por qu el recubrimiento obtenido de este modo es tcnica y econmicamente conveniente? 4) Cierto ro es un sistema coloidal cuyas partculas de SiO2 (slice) han adsorbido iones negativos. Qu ocurrir cuando dicha corriente fluvial se introduzca en el mar?. A qu formaciones dar origen? 5) Las aguas del Ro de La Plata deben su "color de len" (segn el decir de un poeta) a las partculas coloidales de SiO2. Al2O3. xH2O dispersas. En el proceso de potabilizacin para clarificar el agua se agrega un sol de Al2O3. xH2O (las partculas de este sol adsorben iones positivos). Explicar por qu se clarifica el agua. LIQUIDOS 1) Definir tensin superficial Cul es la relacin entre las fuerzas intermoleculares que existen en en lquido y la tensin superficial? 2) A pesar de que el acero inoxidable es mucho ms denso que el agua, una navaja de afeitar puede flotar en el agua Por qu? 3) Utilizar el agua y el mercurio como ejemplos para explicar la adhesin y la cohesin. Dibujar diagramas que muestren la accin capilar de: a) agua y b) mercurio. 4) Qu es la viscosidad? Cul es la relacin entre las fuerzas intermoleculares que existen en el lquido y su viscosidad? 5) Por qu la viscosidad de un lquido disminuye al aumentar su temperatura? 6) Predecir que lquido tiene mayor tensin superficial, etanol (C2H5-OH) o ter dimetlico(CH3-OCH3). 7) Predecir la viscosidad del etilenglicol CH2-OH con respecto al etanol y a la glicerina. | CH2-OH

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8) Las presiones de vapor de equilibrio lquido-vapor de una serie de sustancias son: Sustancia Pv a 20C (mm Hg) A 17,5 B 75,0 C 442,0 Justificar cual de las siguientes proposiciones es verdadera o falsa. a) En estado gaseoso, la sustancia ms difcilmente licuable es la A. b) Las fuerzas intermoleculares en C son mayores que en las otras sustancias. c) El punto de ebullicin de estas sustancias disminuye al aumentar la presin atmosfrica. d) La presin de vapor de equilibrio de estas sustancias disminuye al aumentar el volumen del recipiente. e) Dibujar hipotticas curvas de presin de vapor para c/u de estas sustancias sobre un mismo grfico. 9) Cul de las siguientes opciones indica fuerzas de atraccin intermolecular extremadamente dbiles en un lquido: b) una presin de vapor muy alta a) un punto de ebullicin muy elevado d) un calor de vaporizacin muy alto c) una temperatura crtica muy alta e) ninguna de stas. Fundamentar la respuesta y explicar brevemente cada una de las propiedades subrayadas. 10) El ter dietlico tiene un punto de ebullicin de 34,5C y el 1-butanol de 117C: H H H H H H H H | | | | | | | | H-C-C-O-C-C-H H-C-C-C-C-OH | | | | | | | | HH H H HHH H ter dietlico 1-butanol Ambos compuestos tienen el mismo nmero y tipo de tomos. Explicar la diferencia en los puntos de ebullicin. 11) Explicar en trminos de fuerzas intermoleculares por qu: a) el NH3 tiene un punto de ebullicin mayor que el CH4; el KCl tiene un punto de fusin mayor que el I2 y c) el naftaleno(C10 H8) es ms soluble en benceno que el LiBr. 12) Se hace burbujear lentamente 2,0 l de aire a travs de agua a 25C. Estimar la disminucin de la masa de agua que tiene lugar como consecuencia de la evaporacin, suponiendo que el aire se satura. 13)Se hace burbujear lentamente 1,0 l de aire a travs de benceno a 20C. Estimar la disminucin de la masa del benceno que tiene lugar como consecuencia de la evaporacin, suponiendo que el aire se satura. 14)Qu masa de agua hay en el aire de un cuarto de bao de dimensiones 3m por 4m por 2m cuando se ha llenado la baera con agua a 35C. 15) Con los datos de la curva de presin de vapor estimar el punto de ebullicin del agua cuando la presin externa es de: a)700 torr; b) 800 torr; c) 90 torr. Sealar sobre un grfico. 16) Explicar porqu en Buenos Aires el agua hierve a 100C y en Salta a 90C. 17)Indicar el punto de ebullicin del etanol en un da en que la presin atmosfrica es de 751 Torr. 18)Utilizando los datos del diagrama de fases del agua predecir el estado de una muestra de agua bajo las siguientes condiciones: a)2 atm; 200C; b) 600 mm Hg; 70C; c) 3 torr; 0C; d) 218 atm; 374C. 19)Utilizando los datos del diagrama de fases del agua describir los cambios de fases que ocurren al aumentar gradualmente la presin desde 1,5 torr hasta 760 torr , cuando se mantiene una temperatura constante de: a) -5C, b) 0C, c) 70C. Graficar.

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20) Utilizando los datos del diagrama de fases del agua describir los cambios de fases que ocurren: a) cuando la temperatura se aumenta gradualmente a una presin constante de 0.2 atm, desde -12C hasta 100C (trazar sobre un grfico) b)idem cuando la presin constante es de 10 atm. 21)Utilizando los datos del diagrama de fases del dixido de carbono, indicar por lo menos dos estados (presin y temperatura) bajo los cuales se encuentra en estado: a) lquido, b) slido, c) vapor. d)Indicar el punto triple. e)Indicar el punto crtico. Sealar sobre un grfico. 22) El CS2 tiene una presin de vapor de 298 mmHg a 20 C. Se coloca en un matraz cerrado, a esta temperatura, una muestra de 6 g de CS2: a) Cul es el volumen mximo del recipiente para poder tener equilibrio lquido vapor en su interior? b) Si el matraz tuviese un volumen de: i) 3 litros ii) 7 litros Cul sera la presin del CS2?, Cuntas fases tendra el sistema?, explicar. Calcular la masa de CS2 en cada fase. c) Ubicar sobre un hipottico diagrama de fases los puntos que representan al sistema de a), de b)i) y de b)ii). Nota: del Apndice se pueden extraer datos de tablas de presin de vapor, para poder interpolar linealmente. Tambin figuran tabulados datos de constantes crticas para algunas sustancias. SOLIDOS CONCEPTOS A DESARROLLAR (TEMARIO) Descripcin general del estado slido (comentarios generales). Slidos cristalinos y amorfos (caractersticas, ejemplos). Cristal, red cristalina, nodos, celda unitaria (conceptos). Distintos tipos de slidos cristalinos y propiedades resultantes: cristales atmicos o covalentes, moleculares, inicos y metlicos.. Unidades elementales en nodos. Fuerzas de atraccin entre unidades elementales existentes en los nodos. Propiedades caractersticas de cada tipo de cristal (fsicas, mecnicas, elctricas y trmicas). Ejemplos de cada tipo de slido. Ejemplos de redes cristalinas: redes cbicas de cuerpo centrado (hierro alfa) y de caras centradas (hierro gamma). Importancia de estas redes en los metales. Caso del cloruro de sodio. GLOSARIO DE TERMINOS Slido: conglomerado compacto de unidades elementales (tomos, molculas o iones) con reducidos movimientos vibratorios. Pequeos espacios libres entre ellas. Slidos cristalinos: unidades elementales altamente organizadas en estructuras geomtricas llamadas cristales; por ejemplo, sales inorgnicas, metales, gases solidificados. Slidos amorfos: conglomerado compacto de tomos, molculas o iones poco o nada ordenados; por ejemplo, vidrio, plsticos, caucho. Red espacial: conjunto total de unidades elementales en ordenamiento geomtrico dentro del cristal. Puede ser lineal, plana o tridimensional. Celda unitaria: mnimo modelo, unidad fundamental de la red espacial, que se repite anlogamente en todas las direcciones axiales del cristal. Encierra un nmero entero de molculas, tomos o iones. Nodos: puntos de la red espacial que coinciden con el centro de las unidades elementales. Si sta es un tomo o in simple, el nodo coincide con su ncleo y si es una molcula o in complejo, coincide con el centro de la estructura geomtrica que los representa. Cristales atmicos no metlicos o covalentes: tomos no metlicos en los nodos, unidos por enlaces covalentes (pares de electrones de valencia localizados). Cristales moleculares: molculas polares o no polares en los nodos, unidas por puentes de hidrgeno o fuerzas de van der Waals. Cristales inicos: aniones y cationes alternados en nodos consecutivos, unidos por fuezas electrostticas fuertes. Cristales metlicos: red espacial de cationes metlicos en los nodos, sumergida en un mar mvil de electrones de valencia deslocalizados. Enlace metlico: resonancia de los electrones deslocalizados, entre el catin de un nodo y los cationes vecinos.

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PROPIEDADES DE LOS SOLIDOS CRISTALINOS Atmico no metlico o covalentetomo no metlico covalente

Tipo

Inico

Molecular

Metlico

Unidad en nodo Enlaces entre unidades que ocupan nodos Caractersticas del enlace

catin o anin

Molcula de hidrgeno

Catin Metlico

electrosttico van der Waals Fuerte dbil

Muy fuerte muy altos

medianamente generalmente dbil fuerte medianos generalmente altos

Propiedades P. fusin P. ebullicin fsicas, Dureza

Altos

bajos

muy duros Duros

blandos

medianamente variada duros variada (plstico, elstico o frgil) conductor

mecnicas,

Plasticidad

frgil

frgil

deformable, frgil poco frgil aislante

elctricas y

Conductividad aislante elctrica

trmicas

Conductividad poco trmica conductor

como slido: aislante aislante. Fundido o en solucin: conductor. poco poco conductor conductor

poco conductor

conductor

Ejemplos

diamante, cloruro de carburo de sodio, cloruro silicio, de cesio dixido de silicio

gases hielo enfriados, hielo seco: CO2; o2, N2, Ne

cobre, hierro, magnesio

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EJERCICIOS 1) Explicar los conceptos de slido, slido cristalino, slido amorfo, red cristalina, nodo y celda unitaria. 2) Indicar en la Tabla Peridica de los elementos: a) ocho elementos metlicos pertenecientes a ocho grupos diferentes; b) cuatro elementos no metlicos cuyas sustancias simples al estado slido son cristales moleculares; c) tres elementos no metlicos cuyas sustancias simples al estado slido son cristales covalentes. 3) En la tabla siguiente se indican diversos datos correspondientes a ciertas especies qumicas al estado slido. Completar en cada columna e hilera el espacio en blanco reservado para la respuesta. P.F. A B C D E F G H Alto P. Eb. Propiedades mecnicas muy deformable muy alto alto bajo frgil muy duro Frgil mala aislante Conductividad elctrica y trmica Tipo de enlace metlico molecular CO2 NaCl SO2 Si Cu H2O Tipo de cristal Ejemplo de slido

Alto Alto Bajo

inico mala van der Waals covalente metlico

mala

4) Se dispone de una muestra de un slido cristalino. Describir algunas experiencias sencillas que se podran efectuar para ayudar a decidir si los enlaces son o no esencialmente covalentes, inicos, metlicos o de van der Waals. 5) Los elementos carbono y silicio forman xidos con frmulas similares: CO2 y SiO2. El dixido de carbono slido sublima a -78,5 C, mientras que el dixido de silicio funde a aproximadamente 1700 C y hierve aproximadamente a 2200 C. a) En base a esta gran diferencia de temperatura hasta llegar al estado de vapor, deducir los tipos de slidos correspondientes y el carcter del enlace entre nodos. b) Representar ambas especies qumicas mediante frmulas de Lewis (frmulas electrnicas o punteadas). 6) Interpretar las siguientes propiedades de los metales: a) alta conductividad elctrica y la disminucin de sta al aumentar la temperatura b) buena conductividad trmica c) plasticidad (maleabilidad y ductilidad) mayor que la de los slidos inicos. 7) Cules de los siguientes tipos de slidos tienen los puntos de fusin ms bajos (explicar porqu): a) aquellos que estn compuestos por molculas simtricas pequeas b) aquellos compuestos por iones positivos y negativos pequeos c) aquellos compuestos por molculas polares d) aquellos en los cuales los tomos estn ligados por enlaces covalentes formando una red e) aquellos que estn formados por iones positivos y electrones mviles. 8) Para c/u de las siguientes sustancias teniendo en cuenta la ubicacin en la T. Perid., dar la frmula mnima y la frmula de Lewis: a) hidruro de magnesio; b) fluoruro de hidrgeno; c) sulfato(IV) de amonio; d) dixido de azufre; e) dixido de silicio; f) nitrito cprico. Indicar para c/u de las anteriores a qu tipo de slido d lugar, fuerza de atraccin entre nodos, propiedades del slido. Nota: los estados de agregacin a 15 C de las sustancias, son respectivamente (s), (l), (s), (g), (s) y (s).

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9) Dibujar un fragmento de red cristalina y una celda unitaria de un cristal de: a) hierro alfa; b) cloruro de cesio; c) hierro gamma y d) cloruro de sodio (buscar en la bibliografa el tipo de celda correspondiente a cada uno). 10) El Sodio cristaliza en una red cbica y la arista de la celda unitaria es de 4,3 A. La densidad del Sodio es 0,963 g/cm3 y su peso atmico 23,0. Cuntos tomos de Sodio estn contenidos en una celda unitaria? Qu tipo de celda unitaria cbica forma el Sodio? 11) El Paladio se cristaliza en una red cbica centrada en las caras. La densidad del Paladio es 12,0 g/cm3 y su peso atmico 106.0 Cul es la longitud de la arista de la celda unitaria? II - TERMODINMICA QUMICA. TERMOQUMICA CONCEPTOS A DESARROLLAR Sistema, medio, universo. Estado termodinmico de un sistema. Trabajo mecnico de expansin compresin. Calor. Calor sensible y calor latente. Calor especfico de sustancias puras. Sistema cerrado: primer principio de la termodinmica. Energa interna y entalpa. Funciones de estado y funciones de lnea. Evoluciones a presin constante, a volumen constante, a temperatura constante y adiabticas. Reacciones qumicas exotrmicas y endotrmicas. Ecuacin termoqumica. Entalpa de reaccin. Sistema, medio, universo. Estado termodinmico de un sistema. Trabajo mecnico expansin compresin. Clculos de calor, trabajo, energa interna y entalpa en reacciones qumicas. EJERCICIOS 1) Calcular la cantidad de calor que hay que entregarle a 1 kilogramo de agua que se encuentra a 20 C para llevarla hasta una temperatura de 30 C, a presin de 1 atm. Compare con la cantidad de calor que hay que entregarle a 1 kilogramo de alcohol, 1kilogramo de petrleo, 1 kilogramo de plomo. Agua (lquida) Alcohol Petrleo Plomo (slido) 1,00 0,50 0,50 0.031 Calor especfico(kcal/kg.grado) 2) Se extrae un cubo de hielo del freezer, a una temperatura de -18 C. Sabiendo que la masa del cubo es de 30 g y que la presin se mantiene constante e igual a 1 atm, calcular: a)cantidad de calor que hay que entregarle al cubo de hielo para que llegue a la temperatura defusin(0C).

b) cantidad de calor que hay que entregarle al cubo que se encuentra a la temperatura de fusin para fundirlo totalmente. c) Dibujar la curva de calentamiento en forma cualitativa. d) Calcular la cantidad de agua lquida a 80 C que se debe poner en contacto con el cubo de hielo para que todo el sistema quede en 10 C. Suponer que no hay prdidas con el medio. Datos: CpH2O(s)=0,5 cal/gC hfusin=79,5 cal/g CpH2O(l)=1 cal/g C 3) Una pava contiene agua a 20 C y se la coloca sobre el mechero de gas encendido. Suponer que la potencia calorfica del mechero es constante y que durante toda la experiencia la presin se mantiene constante e igual a la normal. Se observa que el agua alcanza su temperatura de ebullicin en 10 minutos y que 67,5 min despus ha pasado totalmente al estado vapor, siendo la temperatura del vapor de 100 C. Calcular el calor de vaporizacin del agua. 4) Un kilogramo de N2 se encuentra a 1 atm de presin y ocupa 1 m3. Evoluciona hasta alcanzar un volumen de 2 m3 y una presin de 2 atm. En el diagrama siguiente se muestran diferentes evoluciones entre estos dos estados del sistema. Calcular Q, W, H y U para cada una de las evoluciones. Datos: Cv= 20,92 J.(mol.K)-1 Cp= 29,29 J.(mol.K)-1

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5) Decir cules de las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. Fundamentar. a) La entalpa del sistema disminuye si en l ocurre una reaccin qumica exotrmica a presin constante. b) El H de reaccin tiene signo menos para las reacciones endotrmicas. c) La entalpa de los productos es mayor que la de los reactivos en las reacciones exotrmicas. d) Toda reaccin exotrmica libera calor. 6) Al disolver cloruro de calcio en agua, se observa que la temperatura de todo el sistema se eleva. La reaccin que tiene lugar es:CaCl2 (s) Ca2+(ac) + 2 Cl-(ac)

Cmo ser el H de esta reaccin, negativo o positivo?. La reaccin es exotrmica o endotrmica?

7) Observe la siguiente ecuacin termoqumica y responda las preguntas fundamentando su respuesta.Fe(s) + Br2 (l) FeBr2 (s) H = - 249,8 kJ (a p = 1 atm)

a)Cmo es la reaccin exo o endotrmica?. La entalpa de los productos es mayor o menor que la entalpa de los reactivos? b)Calcule la cantidad de calor intercambiada con el medio indicando si es calor absorbido por el sistema o cedido por el sistema al medio, cuando se forman 10 g de bromuro de hierro (II), en las condiciones correspondientes a la ecuacin termoqumica. 8) El magnesio metlico reacciona con el dixido de carbono gaseoso, dando como productos carbono slido y xido de magnesio slido y liberando 16,7 kJ por gramo de Mg metlico que reacciona. a) Escriba la ecuacin termoqumica correspondiente a dicha reaccin. b) Calcule el H cuando reaccionan 2 moles de Mg. c) Calcule la cantidad de calor que se desprende por cada gramo de productos. Problemas de Aplicacin 9) El metabolismo de los alimentos es la fuente habitual de energa que se necesita para realizar el trabajo de mantener los sistemas biolgicos. La oxidacin completa del azcar glucosa se puede representar con la siguiente ecuacin termoqumica:C6H12O6(s) + 6 O2(g) 6 CO2(g) + 6H2O(l) H = -3725 cal/g glucosa

Despus de ingerir 1/2 kg de helado de base acuosa que se encuentra a 0C Cuntos gramos de glucosa se deben oxidar, en el organismo, para igualar la temperatura al valor corporal de 37 C?Datos: hfusin=79,5 cal/g CpH2O(l)=1 cal/g C 1cal= 4,18 J

10) El nitrgeno que se emplea para inflar el airbag de un automvil proviene de la reaccin de la azida sdica: 2 Na+ [N3-] (s) 2 Na (g) + 3 N2 (g) El airbag del conductor suele contener 95 g de azida sdica. a)Cul ser, a 25 C, el volumen del airbag que puede inflar este nitrgeno? b)Qu trabajo realiza el nitrgeno para inflar el airbag?

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11) Calcular el cambio de entalpa estndar para la combustin completa de 1 mol de etanol (l). El calor estndar de reaccin es la suma de los calores estndar de formacin de los productos menos la suma de los calores estndar de formacin de los reactivos: HReaccin = nj . H0fj (productos) - mi . H0fi (reactivos) siendo nj y mi los coeficientes estequiomtricos de la reaccin. Datos: H0f,C2H5OH(l)=-277,7 kJ.mol-1 H0f,CO2(g)=-393,5 kJ.mol-1 H0f,H2O(l)=-287,1 kJ.mol-1 H0f,O2(g)= 0 kJ.mol-1 12) Dada la sntesis del A3B2(s) a partir de A2(g) y B2(g): a) Escribir la ecuacin termoqumica de la reaccin (Keq). b) Se colocan en un recipiente, a presin y temperatura constantes de 1 atm y 200C respectivamente, 12 mol de A2 y 12 mol de B2 hasta verificarse reaccin completa. Calcular U, H, Q y W para la evolucin (despreciar el volumen del slido). c) Calcular U, H, Q y W, para la evolucin, en condiciones estndard. Dato: H= -15 kJ/mol A2 aproximadamente constante para el intervalo de temperatura considerado. 13) a) En un cilindro cerrado con un pistn mvil, se colocan 320 g de oxgeno que evolucionan a presin de oposicin constante de 5 atm, desde 25 a 200C. Calcular Q, W, H y U para el sistema. b) Partiendo del mismo estado inicial calcular para la evolucin a volumen constante, entre 25 y 200C, Q, W, H y U. c) Dibujar las evoluciones de a) y b) en un diagrama presin vs. volumen y sobre el mismo las isotermas de 25 y 200C. Datos: Cpoxgeno= 7,11 cal/mol.grado Cp-Cv= R= 1,99 cal/mol.grado 14) a) Se tiene un mol de agua en estado gaseoso a 110C y 1 atm de presin y se la lleva a 25C y 1 atm. Calcular W, Q, U y H. b) Indicar la transformacin en el diagrama de fases. Datos: Cp, H2O(g)= 0,17 cal/g.grado Cp, H2O(l)= 1 cal/g.grado 15) Una caldera para generacin de vapor se alimenta con 200 kg de fuel oil por da. Considerar al eicosano (C20H42) como hidrocarburo representativo del combustible. a) Cul es el caudal de aire requerido para dicha combustin en m3 CNPT/h?(Considerar que se introduce un exceso de aire respecto de los valores estequiomtricos, del 23% en volumen, a fin de asegurar una buena combustin).

b) Cul es el calor utilizable si las prdidas por radiacin son de 5%, y con los gases de chimenea se pierde un 3%?

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c) Cul es la mxima produccin de vapor de agua a 100 C y 1 atm en kg/h? Considerar que el agua entra a la caldera a la temperatura de 90 C. Datos: Cpagua lquida= 1kcal/kgC; Hvap. agua= 9,73 kcal/mol; Hcomb. eicosano= -3384 kcal/mol 16) Un horno para obtencin de cal procesa 100 kg/da de piedra caliza, con una pureza de 82% m/m en carbonato de calcio. a) Cul es la produccin de cal viva en kg/da? b) Cul es el consumo mensual de combustible, expresado en kilogramos, para el proceso si debe preverse una prdida de calor del 15%? Considerar al combustible como C18H38 Hcomb= -3200 kcal/mol. Ecuacin termoqumica de la calcinacin: CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) Hreac.= 43,75 kcal/mol

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III - SOLUCIONES CONCEPTOS A DESARROLLAR Equivalente gramo de un cido, un hidrxido y una sal neutra en reacciones de neutralizacin. Normalidad de una solucin; relacin con su molaridad. Reacciones de neutralizacin entre soluciones de cidos y bases. Relacin V.N = V.N. Su empleo en valoraciones volumtricas cido-base. Soluciones: saturada, no saturada, sobresaturada. Solubilidad. Soluciones de slido en lquido: influencia de la temperatura; curvas de solubilidad; distintos tipos. Construccin de una curva. Significado de puntos en diversas zonas del grfico. Cristalizacin.

GLOSARIO DE TERMINOS Solucin: sistema homogneo del cual, por aplicacin de alguno de los mtodos de fraccionamiento, pueden obtenerse porciones con distintos valores para las propiedades intensivas. Composicin de una solucin: es la cantidad de soluto que contiene dicha solucin en una cantidad dada de solucin o en una cantidad dada de solvente. Puede expresarse de distintas formas, por ejemplo: gramos de soluto por 100 gramos de solucin (% m/m o % p/p); gramos de soluto por litro de solucin; gramos de soluto por 100 gramos de solvente, gramos de soluto por 100 cm 3de solvente. Nota: vulgarmente se denomina concentracin a la composicin de una solucin, pero esta expresin se reserva en la actualidad para molaridad. Molaridad de una solucin: es su composicin expresada en moles de soluto por litro de solucin. Equivalente gramo de un cido: en reacciones de neutralizacin, es la masa de cido que origina, por disociacin electroltica total , un mol de iones hidrgeno. Equivalente gramo de un hidrxido: en reacciones de neutralizacin, es la masa de hidrxido que origina, por disociacin electroltica total, un mol de iones hidrxido. Equivalente gramo de una sal neutra: en reacciones de neutralizacin, es la masa de sal que contiene un equivalente gramo del metal correspondiente. Por extensin, en las sales de amonio, un mol de iones amonio.

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Normalidad de una solucin: es su composicin expresada en equivalentes gramo de soluto por litro de solucin. Solucin saturada: dada una solucin constituida por un soluto A y un disolvente B, se dice que la solucin esta saturada respecto de A, a una dada temperatura ( y a una dada presin parcial del soluto si ste es un gas) , cuando dicha solucin se mantiene en equilibrio estable y dinmico, en presencia de A no disuelto. Solucin no saturada, a una dada temperatura (y a una dada presin parcial del soluto si ste es un gas) es aquella en la cual la concentracin del soluto es menor que en la solucin saturada en esas condiciones. Solucin sobresaturada, a una dada temperatura (y a una dada presin parcial del soluto si ste es un gas) es aquella en la cual la concentracin de soluto es mayor que en la solucin saturada en esas condiciones. Solubilidad de un soluto, en un disolvente dado a una dada temperatura (y a una dada presin parcial del soluto si este es un gas), es la composicin de la solucin saturada que ambos forman en esas condiciones.

EJERCICIOS 1) Para reacciones de neutralizacin calcular: a) la masa de un equivalente gramo de cada uno de los siguientes compuestos y b) que nmero de equivalentes gramo contiene 1 kg de estas sustancias: 1- cido ortofosfrico 2- 2- hidrxido de bario 3- 3- sulfato frrico 2) Calcular cuantos equivalentes gramo, cuntos moles y cuntos gramos de soluto estn disueltos en: a) 2 l de una solucin 0,2 N de sulfato de cprico b) 2 l de una solucin 0,2 N de cido ortofosfrico. 3) a)Cantos equivalentes gramo de soluto estn disueltos en: - 1 l de solucin 0,5 M de cido clorhdrico - 1 l de solucin 0,5 M de cido sulfrico - 1 l de solucin 0,5 M de cido ortofosfrico. b) Explicar el porque de la relacin entre los valores obtenidos.

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4) Calcular que masa de soluto se halla en cada una de las siguientes soluciones: a) 300 cm3 de solucin 2 M de cido ntrico b) 500 cm3 de solucin 0,5 N de cido ortofosfrico. 5) Calcular: a) la normalidad de una solucin de cido sulfrico al 20% en masa ( = 1,14 g/cm3) b) que masa de solucin de cido sulfrico al 40% en masa se necesita para preparar 200 cm3 de solucin 3 N de dicho cido. 6) Un matraz contiene 200 cm3 de una solucin de cido sulfrico cuya composicin es 40 g de soluto/100 g de solucin y cuya densidad es de 1,3 g/ cm3. Calcular: a) nmero de equivalentes gramo de cido sulfrico que contiene el matraz b) qu volumen de solucin 2 N de cido puede obtenerse diluyendo dicha solucin con agua c) qu volumen de solucin 5 N de hidrxido de sodio se necesitara para neutralizar totalmente la solucin original. Para neutralizar en forma similar la solucin del punto b) el volumen de solucin 5 N de hidrxido de sodio ser igual o distinto? Explique porqu sin efectuar el clculo. 7) Calcular el volumen de solucin bsica 0,3 N que se necesita para neutralizar totalmente el cido ortofosfrico contenido en 200 cm3 de solucin 0,2 M. 8) Un frasco contiene 500 cm3 de una solucin de cido sulfrico; 5 cm3 de dicha solucin fueron neutralizados por 6,4 cm3 de solucin 2 N de hidrxido de sodio. Calcular la masa de cido sulfrico contenido en el frasco. 9) Sin usar masas atmicas calcular: a) cantos equivalentes gramo de hidrxido de sodio se necesitan para neutralizar totalmente a 500 cm3 de solucin 0,3 M de cido sulfrico b) cantos equivalentes gramo de sal se forman por la reaccin indicada en a). Fundamentar las respuestas. 10) Calcular que volumen de solucin 0,2 N de cido ntrico se necesita para neutralizar exactamente 148 mg de hidrxido de calcio. 11) Se mezclan 16 g de hidrxido de sodio con 100 cm3 de solucin 0,3 M de cido ntrico. Calcular: a) nmero de equivalentes gramo de sal formados b) nmero de equivalentes gramo de cido o de base necesarios para neutralizar el exceso de base o de cido presente en el sistema. 12) Utilizando la siguiente tabla de valores, construir en papel milimetrado la curva de solubilidad del clorato de potasio en agua:Temperatura

(C)

0

10 5,0

20 7,4

30

40

50

60

70

80

90 48,5

100 57,0

Solubilidad (g st/100 g agua) 3,3

10,5 14,0 19,3 24,5 31,5 38,5

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Se dispone de una solucin que contiene 1,5g de clorato de potasio por 5g de agua y que se halla a 85C. a) Indicar sobre el grfico qu ocurre cuando dicha solucin se enfra hasta 20C. b) Calcular las masas de los componentes en cada fase del sistema a 20 C. 13) Una solucin acuosa saturada de ioduro de potasio, a 10 C, contiene 57 g de soluto en 100 g de solucin. Calcular la masa de ioduro de potasio que cristaliza cundo se enfran hasta 10 C, 2 kg de una solucin acuosa de dicha sal que contiene, a 90 C, 64% en masa de ioduro de potasio. 14) Una muestra de masa desconocida mx de clorato de potasio se disolvi en 5cm3 de agua a 80C. Se dej enfriar lentamente agitando con cuidado con un termmetro y se observ que la sal comenzaba a cristalizar a 32C. Empleando la curva de solubilidad obtenida en el problema 12), calcular el valor de mx. 15) Se desea obtener por cristalizacin al enfriar una solucin de NH4I, entre 80Cy 10C, 150 g de dicha sal. Qu volumen de solucin saturada a 80C debe emplearse? 80C sol sat. = 2,9 g/cm3 Solubilidad de NH4I a 80C: 228,8 g/100 g agua; Solubilidad de NH4I a 10C: 163,2 g/100 g agua

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IV -QUIMICA ORGANICA CONCEPTOS A DESARROLLAR Generalidades. Funcin qumica. Isomera. Principales funciones de la Qumica Orgnica y reglas de nomenclatura. Hidrocarburos: alifticos y aromticos. Alcoholes. Eteres. Fenoles. Aldehdos. Cetonas. Acidos carboxlicos, disociacin en solucin acuosa. Esteres. Funciones nitrogenadas: aminas, amidas, nitrilos. Aminocidos. La atraccin intermolecular por puente de hidrgeno en compuestos orgnicos: su influencia en las temperaturas de ebullicin y en la solubilidad. GENERALIDADES La Qumica Orgnica comprende el estudio de los compuestos del carbono (exceptuando CO, CO2 y carbonatos) , elemento que por su naturaleza particular, puede llegar a dar una variedad extraordinaria de sustancias diferentes, an combinndolos con muy pocos otros elementos. Hay alrededor de dos millones y medio de compuestos orgnicos conocidos, entre naturales y sintticos. El nombre orgnica deriva del hecho de que los primeros compuestos estudiados de este tipo fueron descubiertos en los seres vivos u organizados hasta que Wohler (l828) logr demostrar por medio de la sntesis de la urea que no haba lmite real entre compuestos orgnicos e inorgnicos, pues su formacin y descomposicin se rigen por los mismos principios y mecanismos que se estudian en la Qumica General. Por razones sistemticas, dado su nmero y caractersticas comunes, los compuestos orgnicos se siguen estudiando en un captulo aparte de la Qumica. El motivo fundamental de esta gran variedad y nmero se debe a la propiedad del tomo de carbono de unirse a otros tomos de carbono dando largas cadenas que, a causa de la tetravalencia del carbono, pueden adems ramificarse en varias direcciones, lo que permite la posibilidad de obtener permanentemente, por reacciones adecuadas, nuevos compuestos "sintticos" (polmeros, antibiticos, etc.). Esto es debido a la posicin del carbono en la Tabla Peridica, con sus nmeros de oxidacin entre - 4 y + 4 y a que su electronegatividad ( 2,5), prxima a la del hidrgeno, le permiten formar con ste uniones covalentes estables y formar cadenas consigo mismo mediante uniones simples y mltiples tambien estables. Conviene tener presente que cuando el tomo de carbono est unido a otros cuatro tomos iguales (caso ms sencillo: CH4) los ngulos de enlace son iguales entre s y de l09o 28'. Decimos que la molcula de metano (CH4) es tetradrica: los cuatro tomos de H se encuentran en los vrtices de un imaginario tetraedro regular y el tomo de C en el centro del mismo. Ello se debe a que en el tomo de carbono los orbitales presentan , en este caso, hibridacin sp3. Lo mismo ocurre siempre que est unido por enlaces simples a otros cuatro tomos o grupos de tomos que pueden ser iguales o distintos entre s. La hibridacin o hibridizacin para un tomo en un compuesto dado es la reorganizacin de electrones de orbitales atmicos externos, con pequea diferencia de energa entre ellos, para dar otros orbitales moleculares, equivalentes entre s. La hibridacin o hibridizacin sp3 del carbono en enlaces covalentes implica la reorganizacin de los electrones del orbital s y de los orbitales p externos disponibles del segundo nivel energtico del tomo de carbono. Se forman as cuatro orbitales hbridos sp3, cada uno con un electrn del tomo de carbono. Estos orbitales hbridos se orientan hacia los vrtices de un tetraedro en cuyo centro est el ncleo del tomo de C. Al formarse una molcula, se superponen parcialmente cada uno de estos orbitales hbridos sp3 con el orbital correspondiente del tomo con el cual se produce el enlace (Ej. 1 y 2). FUNCION QUIMICA El conjunto de propiedades comunes que presenta un determinado grupo de sustancias se debe a la presencia en todas ellas de determinadas asociaciones de tomos, llamadas grupos funcionales que determinan las funciones qumicas que desempean las respectivas sustancias. Ej.: El grupo funcional carboxilo -CO.OH corresponde a la funcin qumica cido carboxlico, que es la que determina el carcter de los cidos, como el actico, componente del vinagre.

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ISOMERIA Dos o ms sustancias de igual frmula molecular y distintas propiedades fsicas y qumicas se llaman ismeros. La frmula no desarrollada es idntica, pero existen varios compuestos con propiedades diferentes. Podemos agrupar las isomeras en dos tipos principales: l) Isomera con cambio de constitucin (topolgica) ll) Isomera sin cambio de constitucin (estereoisomera) a) de posicin b) de cadena c) funcional d) geomtrica e) ptica

a) Isomera de cadena: es la debida exclusivamente a cul sea la cadena lineal o sus ramificadas de igual nmero de tomos de carbono e iguales enlaces que sirven de "esqueleto" a la molcula , por ej.: CH3-CH-CH3 ambos: C4H10 CH3-CH2-CH2-CH3 | CH3 n-butano metilpropano b) Isomera de posicin: lo que vara es slo la posicin del grupo funcional en la misma cadena, por ej.: CH3-CH.OH-CH2-CH3 CH3-CH2-CH2-CH2.OH 1- butanol 2 - butanol c) Isomera funcional: los tomos estn distribudos de modo de dar diferentes grupos funcionales, por ej.: CH3-CH.OH-CH=O CH3-CH2-CO.OH cido propanoico 2 - hidroxipropanal (alcohol y aldehdo) d) Isomera geomtrica: cuando en una molcula hay una doble ligadura y cada uno de los carbonos que intervienen en ella estn unidos a dos sustituyentes distintos a y b, pueden formarse ismeros cis-trans donde: a-C-b distinto de a-C-b | | a-C-b b-C-a trans cis Cuando hay un tercer sustituyente d puede ocurrir tambin: a-C-b distinto de a-C-b | | a-C-d d-C-a trans cis La doble ligadura impide la rotacin entre tomos de carbono. e) Isomera ptica: si la molcula posee un tomo de carbono unido a 4 grupos diferentes (C asimtrico), el hipottico tetraedro correspondiente a ese tomo de C no se puede superponer con su imagen en el espejo; son diferentes como lo son la mano derecha respecto de la izquierda. Cada una de las dos molculas de estas caractersticas tiene la propiedad de desviar el plano de luz polarizada en un sentido o en el otro: el ismero dextrgiro hacia la derecha y el levgiro hacia la izquierda.

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PRINCIPALES FUNCIONES DE LA QUIMICA ORGANICA HIDROCARBUROS: son los compuestos orgnicos constitudos nicamente por C e H. Su fuente ms importante es el petrleo. Son el esqueleto fundamental del cual derivan todos los dems compuestos orgnicos. Los tomos de C que se hallan en el extremo de una cadena hidrocarbonada estn unidos a un slo tomo de carbono y se denominan carbonos primarios. Los tomos de C de una cadena unidos a otros dos tomos de C se llaman secundarios, aquellos unidos a otros 3 C se llaman terciarios y los unidos a 4 tomos de C son cuaternarios: H3C | H2C | HC-CH3 | H3C-C-CH3 | H3C Cprimario Csecundario Cterciario Ccuaternario

CLASIFICACION DE LOS HIDROCARBUROS SEGUN SU ESTRUCTURA saturados: Hidrocarburos alifticos o de cadena abierta alquenos u olefnicos -C=Cno saturados alquinos o acetilnicos -C=Csaturados o ciclnico Ej. ciclopentano cclicos o de cadena cerrada no aromticos no saturados Ej. ciclohexeno aromticos benceno, tolueno, xilenos alcanos o parafnicos -C-C-

HIDROCARBUROS ALIFATICOS O DE CADENA ABIERTA La palabra aliftico (graso) se origina en que las grasas y aceites tienen cadenas abiertas de tomos de carbono en sus molculas. ALCANOS Todos los tomos de carbono estn unidos por enlaces covalentes simples, formando cadenas abiertas, ya sean lineales o ramificadas. El hecho de que todos los enlaces C-C sean simples, hace que sean hidrocarburos saturados, ya que no admiten la adicin de ningn otro tomo, molcula o grupo funcional sobre dichos enlaces.

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Los enlaces C-C son relativamente estables, sobre todo en cadenas cortas. A estos hidrocarburos tambin se los llama parafnicos (de poca afinidad o reactividad qumica) y su frmula general es Cn H2n+2. Para que en su molcula pueda entrar otro tomo o grupo de tomos en lugar de un tomo de hidrgeno, ste debe separarse previamente, lo cual requiere una energa relativamente grande. Estas reacciones se llaman de sustitucin. Reglas de nomenclatura para los alcanos a) Los cuatro primeros compuestos de cadena lineal de sta serie tienen nombres particulares: metano, etano, propano y butano. Los siguientes se nombran de acuerdo con el nmero de tomos de carbono usando el prefijo numeral correspondiente y la terminacin ano: pentano (C5H12), etc. b) Los alcanos de cadena ramificada se nombran como derivados de la cadena lineal ms larga que se pueda encontrar en la molcula, llamada cadena principal. Los tomos de la cadena principal se numeran comenzando por el extremo ms cercano a la primera ramificacin. Los grupos funcionales laterales insertados en la cadena principal tienen frmula general CnH2n+1 (ver grupos derivados: terminacin en ilo) y su nombre se antepone al del hidrocarburo de la cadena principal, as como su ubicacin en sta y la cantidad de ellos cuando hay ms de uno. ALQUENOS Son hidrocarburos no saturados ya que admiten la adicin de molculas sobre sus dobles enlaces C=C. Se llaman etilnicos por ser el etileno (nombre trivial del C2H4, cuyo nombre sistemtico es eteno) su representante ms simple, y tambin olefinas por el carcter oleoso de alguno de sus derivados, como por ejemplo el 1,2-dicloroetano ClCH2-CH2Cl, producto de la adicin de cloro sobre el eteno. Cuando contiene un solo doble enlace y los dems enlaces carbono-carbono de su molcula son simples, su frmula molecular es CnH2n. Nomenclatura de los alquenos con un solo doble enlace a) Se toma como cadena principal la de mayor nmero de tomos de carbono que contenga el enlace mltiple y se numeran los tomos de carbono a partir del extremo de la cadena ms prximo al doble enlace. Respecto del correspondiente alcano, la terminacin del nombre se cambia a eno y, si hiciera falta, se indica la posicin del enlace mltiple. b) En cuanto a los grupos funcionales laterales insertados en la cadena principal, se procede como para los alcanos. DIALQUENOS O DIENOS Son los hidrocarburos que presentan dos dobles enlaces por molcula, el resto de los enlaces carbonocarbono son simples. Si los dos dobles enlaces estn separados por una sola unin simple C-C, se los llama conjugados y sus reacciones de adicin son de caractersticas especiales, debido a que hay cuatro tomos de carbono consecutivos de hibridizacin sp2. Esto da lugar a importantes derivados y, en particular por la llamada adicin 1,4 , a los polimeros elastomricos, de elevado peso molecular como los cauchos. Son ejemplos de estos dialquenos: 1,3-butadieno; metil-1,3-butadieno o isopreno. ALQUINOS Tambin son hidrocarburos alifticos no saturados, pero con uno o ms triples enlaces. Se los llama tambin acetilnicos por se el acetileno (nombre trivial del C2H2, cuyo nombre sistemtico es etino) su primer representante. Cuando contienen un solo triple enlace y los dems enlaces carbono-carbono son simples, su frmula molecular es CnH2n-2. Nomenclatura de los alquinos Se los nombra de manera similar a los alquenos, cambiando la terminacin del nombre del hidrocarburo en ino.

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HIDROCARBUROS DE CADENA CERRADA HIDROCARBUROS CICLICOS NO AROMATICOS En general, estos hidrocarburos tienen propiedades muy semejantes a los correspondientes hidrocarburos de cadena abierta. Su frmula general es CnH2n para los saturados, CnH2n-2 para los que contienen un solo enlace C=C (siendo el resto C-C), etc. Al nombrarlos se antepone el prefijo ciclo al nombre del hidrocarburo aliftico correspondiente . Ver ejemplos en el cuadro sinptico de la pg. 18. HIDROCARBUROS AROMATICOS Entre otros, se llama aromticos a los compuestos que contienen en su estructura uno o ms ciclos bencnicos. El benceno C6H6 es el hidrocarburo aromtico ms sencillo y est formado por un hexgono o anillo de seis tomos de carbono, todos de hibridizacin sp2. Se lo sola, y an suele, representar como trieno cclico conjugado por cualquiera de las siguientes frmulas:

H C HC HC C H CH CH CH CH

H C HC HC C H

o, ms simplemente

La indica que se trata de un hbrido de resonancia en el que los 6 electrones p, uno por tomo de carbono, no involucrados en la hibridizacin sp2 forman un orbital molecular cuya forma es la de dos anillos de seccin circular (salvavidas) ubicados por encima y por debajo del anillo de los 6 tomos de carbono. Esta aromaticidad se simboliza con una circunferencia en la representacin del benceno ms usada actualmente:

GRUPOS DERIVADOS DE HIDROCARBUROS Como ya se mencion, los nombres de los hidrocarburos ramificados se forman comenzando con los nombres de los grupos, a su vez derivados de hidrocarburos, que se insertan en la cadena principal o en el anillo sustituyendo un tomo de hidrgeno. Estos grupos derivados se nombran terminando en ilo la raiz del nombre del hidrocarburo del cual derivan. Los siguientes ejemplos ilustran lo anterior, al mismo tiempo que permiten deducir algunas reglas adicionales para casos no muy complicados:

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CH4, metano alcanos H3C-CH3, etano H3C-H2C-CH3 , propano

CH3 , metilo -CH2-CH3 , etilo -CH2-CH2-CH3 , n-propilo CH3-CH-CH3 , metiletilo | dimetilmetilo (isopropilo ) alquilos

H2C=CH2 , eteno alquenos

CH=CH2 , etenilo (vinilo) alquenilos -HC=CH-CH3 , 1-propenilo

H2C=CH-CH3 propeno (propileno) alquino HC CH etino (acetileno)

metiletenilo (metilvinilo) H2C=CH-CH2-, 2-propenilo -C CH etinilo alquinilo

H2C=C-CH3

hidroc. arom.

benceno C6H6 (nombre en desuso: feno)

-C6H5

fenilo

arilo

(Ejercicios 3 al 11) OTROS GRUPOS DERIVADOS Independientemente de que tengan otras funciones qumicas que los diversos tipos de hidrocarburos y, por consiguiente sus nombres propios como alcoholes, aminas, etc., muchas sustancias pueden ser tambin nombradas como derivados de hidrocarburos. As los derivados halogenados, alcoholes, derivados nitrados, etc., resultantes de la sustitucin de tomos de hidrgeno, por grupos funcionales, ya sean ellos tomos (p.ej. Cl-) o grupos de tomos (p.ej. -OH), se pueden nombrar con reglas similares a las de los hidrocarburos de la cadena principal la ubicacin del tomo o grupo funcional sustituyente y el nombre de ste. Son ejemplos de tales tomos o grupos sustituyentes: F- ; Cl- ; Br- ; I- : fluoro- ; cloro- ; bromo- ; iodoHO: hidroxi: aminoH2N: nitroO2NHO.OC: carboxi(Ejercicios 3 al 11)

FUNCIONES OXIGENADAS ALCOHOLES Y FENOLES Los alcoholes son el producto de la sustitucin de tomos de hidrgeno unidos a tomos de carbono de hidrocarburos alifticos o de cclicos no aromticos, por grupos funcionales hidroxilo u oxhidrilo, HO-. Cuando el HO- sustituyente est unido a un tomo de carbono de un anillo aromtico, se trata de un fenol. En ambos casos se trata de uniones covalentes C-O-H algo polares entre el tomo de oxgeno y el de hidrgeno y no debe confundirse el grupo hidroxilo con el ion hidrxido OH-

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Segn la nomenclatura sistemtica para alcoholes, la cadena aliftica ms larga a la que va unido el HOes la principal. Los tomos de carbono de esta cadena se numeran de modo que resulte el nmero ms pequeo para el tomo de carbono al cual est unido el grupo HO- . Tanto los alcoholes como los fenoles se denominan con la terminacin ol agregada a la raz del nombre del hidrocarburo. Otra denominacin utilizada de un alcohol o un fenol se basa en el hidroxiderivado del hidrocarburo. H3C-CH2-CH3 propano H3C-CH2-CH2.OH HO-CH2-CH.OH-CH2-OH 1-propanol 1,2,3 - propanotriol 1- hidroxipropano 1,2,3 - trihidroxipropano glicerol glicerinaOH6 5 4

OH1 2 3

benceno

fenol (prop. dicho) hidroxibenceno cido fnico

1,4-dihidroxibenceno p-dihidroxibenceno hidroquinona

OH

(Ejercicios 12 y 13) En los alcoholes de baja masa molar predomina la influencia del grupo hidroxilo, tanto por su polaridad como por las atracciones por puente de hidrgeno que se establecen entre sus molculas. Es decir, cuanto menor es el nmero de tomos de carbono, ms se asemejan al agua en sus propiedades, a tal punto que el metanol, el etanol y los propanoles se disuelven mutuamente con el agua en cualquier proporcin. A partir de los butanoles , la solubilidad recproca con el agua ya es slo parcial, debido a que la influencia del grupo hidrocarbonado aumenta gradualmente por sobre el grupo hidroxilo. Los alcoholes de alta masa molar tienen comportamiento semejante a los correspondientes hidrocarburos. El enlace O-H es ms polar en los fenoles que en los alcoholes, de modo que se pueden obtener fenatos mediante reacciones como:

OH

+

OH-

=

O+HO2

-

fenato p. ej. fenato de sodio (sal) fenxido de sodio mientras que para obtener un alcoholato o alcxido debe procederse as: 2 C2H5OH + 2 Na = 2 C2H5ONa + H2(g) etxido de sodio Los fenatos son solubles y estables en agua, mientras que los alcoholatos se hidrolizan: C2H5ONa + H.OH C2H5.OH + NaOH ALDEHIDOS Y CETONAS Los aldehidos y las cetonas se caracterizan por poseer el grupo funcional carbonilo C=O unido a tomos de hidrgeno y/o a grupos R derivados de hidrocarburos : alquilo, arilo, etc. En los aldehidos, el grupo carbonilo est unido a uno o dos tomos de hidrgeno: H H C=O C=O H H3 C etanal benzaldehdo metanal formaldehdo acetaldehdo aldehdo frmico aldehdo actico aldehdo benzoico

fenol (cido dbil) cido fnico

p. ej. de NaOH

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En las cetonas, el grupo carbonilo est unido a dos grupos R: H3C H3C propanona dimetilcetona acetona (Ejercicio 14) ACIDOS CARBOXILICOS Son cidos dbiles cuyo grupo funcional es el carboxilo Con bases, los cidos carboxlicos dan sales: H3C-CO.OH + NaOH H3C-CO.ONa + H2O C=O H3C H5C2 butanona metiletilcetona C=O

H3C-CO.OH + Na+ + HO- H3C-CO.O- + Na+ + H2O H3C-CO.OH + NH3 H3C-CO.ONH4 + NH4+ H3C-

CO.O- + H+ + NH3

H3C-CO.O-

En la nomenclatura sistemtica , los cidos carboxlicos se denominan agregando al nombre del hidrocarburo la terminacin oico o anteponindole el prefijo carboxi- o tambin comenzando con cido y terminando con carboxlico, pero corrientemente, la mayora de ellos llevan nombres tradicionales o triviales: H-CO.OH H3C-CO.OH (cido) metanoico o cido frmico (de las hormigas) (cido) etanoico o cido actico (del vinagre)

H35C17-CO.OH (cido) octadecanoico o cido esterico (de la estearina) H5C6-CO.OH (cido) bencenocarboxlico o cido benzoico (del benju)

Es comn que el grupo funcional carboxilo no sea el nico sustituyente en hidrocarburos alifticos o aromticos, sino que es corriente encontrarlo en el extremo de una cadena en la cual existen adems otros grupos funcionales (hidroxilo, carbonilo, amino, etc.) y, finalmente puede estar en ms de un extremo de una sola cadena lineal o ramificada, formando cidos policarboxlicos. (Ejercicios 15 y 16)

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ESTERES Los steres se forman por la reaccin entre un alcohol y un cido carboxlico, con prdida de agua. La esterificacin es una reaccin reversible, la inversa es la hidrlisis. En el equilibrio coexisten alcohol, cido carboxlico, ster y agua. O R-OH + OH-C-R esterif. hidrl. O R-O-C-R + HOH

Obsrvese que el grupo HO- del agua es aportado por el cido carboxlico y no por el alcohol, contrariamente a lo que cabra esperar de acuerdo con el carcter cido del primero. (Ejercicios 17 y 18). Los steres tienen gran importancia en la industria como disolventes de otras sustancias orgnicas y como polisteres en la industria plstica. Una mencin especial merecen los tristeres de la glicerina (1,2,3 - propanotriol) con cidos carboxlicos lineales de nmero par y elevado de tomos de carbono (entre C12 y C20): son los llamados triglicridos, constituyentes principales de los aceites y grasas vegetales y animales. La saponificacin es la accin de los lcalis fuertes sobre los glicridos; libera glicerina y forma las sales de los correspondientes cidos carboxlicos, llamados jabones . Por ejemplo:

H2C-O-CO-C17H35 | H C-O-CO-C17H35 | H2C-O-CO-C17H35

+ 3 NaOH ----->

H2C-OH | HC-OH | H2C-OH

+ 3 Na+ -O.OC-C17H35

triestearato de glicerilo, un triglicrido (grasa)

estearato de sodio (jabn)

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FUNCIONES NITROGENADAS AMINAS Las aminas derivan del amonaco NH3 por sustitucin de los tomos de hidrgeno por grupos hidrocarbonados. Segn la cantidad de grupos alqulicos o arlicos unidos al tomo de nitrgeno, las aminas son primarias, secundarias o terciarias . Se nombran indicando los grupos unidos al tomo de nitrgeno con la terminacin amina , o bien los grupos unidos al hidrocarburo: H5C2-NH2 etilamina, aminoetano (amina primaria) H5C2-NH-C6H5 etilfenilamina (amina secundaria) H2N-(CH2)6-NH2 1,6 diaminohexano hexametilendiamina (una diamina)

Tal como el amonaco, las aminas son de caracter bsico dbil. (Ejercicio 19) AMIDAS Y NITRILOS O El grupo funcional amida es -C NRR' donde R R': H, alquilo, arilo

Si se deshidrata una amida no sustituda -CO-NH2 se obtiene un nitrilo, cuyo grupo funcional es -C N. Por reaccin entre cidos dicarboxlicos y diaminas se obtienen fibras sintticas del tipo poliamida.(Ejercicio 20) AMINOACIDOS, PEPTIDOS Y PROTEINAS Aminocidos son los compuestos que poseen a la vez la funcin cido carboxlico y la funcin amina. Los aminocidos ms importantes son los naturales, que son todos -aminocidos; el tomo de carbono del grupo carboxilo recibe el nmero 1 y el grupo amino est unido al carbono nmero 2 . Ejemplo: cido 2-aminopropanoico, cido -aminopropanoico, cido -aminopropinico, alanina: CH3 | CH.NH2 | CO.OH Forma neutra | | CH3 CH.NH3+

CO.OForma inica (catin y anin a la vez)

Cuando se forma una amida entre el grupo carboxilo de una molcula de aminocido y el grupo amino de otra molcula de aminocido se obtiene la unin peptdica: -H2O O H CH3 O H CH3 H2N-CH2-C + N-CH-CO.OH H2N-CH2-C-N-CH-CO.OH OH H glicina alanina glicil-alanina, un dipptido (Ejercicio 21)

Mediante sucesivas uniones peptdicas se forman los tripptidos, tetrapptidos y, en general, los polipptidos . Cuando la masa molecular relativa ( peso molecular) de un polipptido es elevado, por ej. mayor de 10000, se dice que se trata de una protena:

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Protena Peso molecular (aprox.) Insulina 10.000 Hemoglobina 70.000 Fibringeno 300.000 Protena del virus del tabaco 9.000.000 Las cadenas polipeptdicas de las protenas adoptan forma de hlice, de hoja plegada, etc. EJERCICIOS 1) Explicar en que consisten las hibridizaciones de los orbitales del tomo de carbono cuando se une a otro tomo de carbono con enlaces covalentes simples, dobles o triples. Para ello representar la estructura electrnica del tomo de carbono no excitado y las hibridizaciones en la forma convencional y en casilleros cunticos. 2) Representar las formas espaciales de las molculas de etano, eteno y etino. 3) Completar el siguiente cuadro con informacin sobre las distintas series de hidrocarburos. De cadena Clasificacin y nombre Alcanos de la serie o Enlace caracterstico entre tomos de C Frmula general (a) Ejemplo Nombre Frmula(a) con un solo enlace mltiple, cuando lo hay.

Abierta o etilnicos o Saturados

Cclicos No saturados Aromticos

-C-CCnH2n

Naftaleno

4) Usando los prefijos numerales Nmero 5 6 7 Prefijo Pent Hex Hep

8 Oct

9 Non

10 Dec

11 Undec

12 Dodec

13 Tridec

14 Tetradec

a) nombrar los hidrocarburos parafnicos de C7 y C16, lineales, b) escribir las frmulas moleculares de los mismos, c) escribir las frmulas desarrolladas de los anteriores en la forma H3C-(CH2)n-CH3. 5) Escribir las frmulas electrnicas de todos los hidrocarburos de frmulas C2H6 , C2H4 y C3H6. Son 4 en total. Nombrarlos. 6) Escribir las frmulas desarrolladas de los siguientes alcanos: 2, 3 - dimetilhexano 2, 2, 4 - trimetilpentano (isooctano). Cul es la importancia de ste ltimo? 7) Escribir las frmulas desarrolladas de todos los ismeros de frmula molecular C4H8 y nombrarlos. Son 6 en total incluyendo los ismeros geomtricos. 8) Escribir las frmulas desarrolladas y los nombres de todos los ismeros de frmula molecular C3H4 (son 3) y C4H6 (son 8). 9) Escribir las frmulas desarrolladas y los nombres de todos los ismeros de cadena abierta de frmula molecular C5H10 (son 5).

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10) Escribir las frmulas desarrolladas de los dos dialquenos conjugados nombrados en la introduccin terica a ste captulo. 11) a) Escribir las frmulas con que habitualmente se representa el benceno. b)Representar en una de las formas empleadas en a), las frmulas de los siguientes compuestos aromticos. - metilbenceno o tolueno - etenilbenceno o fenileteno o estireno - 2, 4, 6-trinitrotolueno, TNT o trotyl; dar su nombre sistemtico como derivado del benceno. -orto-, meta- y para-xileno; dar sus nombres sistemticos como derivados del benceno. 12) Escribir las fmulas desarrolladas de: i) etanol, ii) fenol, iii) todos los ismeros del 1-butanol, aclarando si son primarios, secundarios o terciarios; son 5 ismeros en total, incluyendo los pticos. 13) Escribir las frmulas de todos los polioles de cadena abierta C2 y C3. Son en total 4. Nombrarlos en forma sistemtica y averiguar sus nombres triviales. 14) a) En la introduccin terica correspondiente a aldehdos y cetonas se dio ms de un mombre a cada una de las sustancias dadas como ejemplos. Qu conclusiones se extraen sobre reglas de nomenclatura de estos compuestos al observar sus frmulas y nombres? b) Escribir las frmulas desarrolladas de: i) butiraldehdo, ii) la cetona ismera del anterior; nombrarla. 15) Escribir las frmulas y los nombres sistemticos de los siguientes cidos monocarboxlicos: - frmico - acrlico - actico - metilacrlico o metacrlico - propinico - benzoico -lctico 16) Escribir las frmulas y los nombres sistemticos de los siguientes cidos policarboxlicos: - oxlico - ftlico - adpico - tereftlico - ctrico 17) a) Escribir la ecuacin de formacin del etanoato (acetato) de propilo, a partir del alcohol y del cido correspondiente. b) Escribir la frmula desarrollada de todos los steres ismeros del anterior. c) Hay un ismero de estos steres que sea un cido carboxlico ? Qu tipo de isomera sera? 18) a) Qu caracterstica debe tener la molcula de una sustancia para que acte como emulsionante? b) Un volumen de aceite vegetal se emulsiona en agua por agregado de oleato de sodio. Cmo acta el oleato de sodio para mantener estable la emulsin? Si se agrega CaCl2(ac) el sistema se separa en dos fases. Explique qu ocurri. 19) a) Dar ejemplos (uno de cada clase) de aminas primarias, secundarias y terciarias de grupos alqulicos y arlicos. Escribir sus frmulas y nombres. b) Los trminos primario, secundario, etc., tienen el mismo significado cuando se trata de aminas que cuando se trata de alcoholes? c) Escribir la frmula de la 1,6-hexanodiamina. Qu otro nombre sistemtico tiene?

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20) La siguiente sustancia H3C-C N se llama indistintamente, cianometano, acetonitrilo o cianuro de metilo. Deducir de sto qu nombre se le puede dar a la sustancia H2C=CH-C N Cules son las amidas de las cuales se los puede considerar derivados por deshidratacin? 21) a) Escribir la frmula del cido hexanodioico, del 1,6-diaminohexano y del cido - aminohexanoico. b) Escribir ecuaciones en que se formen uniones peptdicas entre ellos y entre molculas de uno solo de ellos. c) Por que se prefiere usar el cloruro de adipilo en lugar del cido hexanodioico en sus aplicaciones industriales. V - EQUILIBRIO QUIMICO HOMOGENEO CONCEPTOS A DESARROLLAR Equilibrio qumico: concepto, representacin y caractersticas (dinmico, composicin invariable, combinacin incompleta, alcanzable a partir de las sustancias indicadas en el primero o en el segundo miembro de la ecuacin correspondiente, desplazable). Constantes de equilibrio en funcin de concentraciones (Kc) y en funcin de presiones parciales (Kp). Expresiones correspondientes. Desplazamiento del equilibrio: principio de Le Chatelier. Aplicacin para explicar el desplazamiento del equilibrio al modificar las concentraciones, la temperatura o la presin. Electrolitos dbiles y fuertes: concepto y ejemplos con sales (electrolitos fuertes en general), cidos y bases. Electrolitos dbiles: equilibrios de disociacin electroltica. Constante de disociacin electroltica (ej. con cido actico). Grado de disociacin electroltica (): concepto, valores que puede tomar, variacin con el tipo de electrolito, la temperatura y la concentracin. Equilibrio de disociacin electroltica del agua. Constante de disociacin electroltica. Producto inico del agua: Kw= [H+].[HO-]. Explicacin de su identidad con Kw=[H3O+].[HO-]. Su valor (1,0.10-14 a 25C). Concepto de pH y pOH. Deduccin de la relacin: pH + pOH = pKw ( = 14,0 a 25C). Clculos de pH y pOH de cidos y bases dbiles y fuertes, aplicando balances de masa y carga. GLOSARIO DE TERMINOS Principio de Le Chatelier o del desplazamiento del equilibrio: si un sistema est en equilibrio y se modifica alguno de los factores del mismo, se produce espontneamente un cambio en el punto de equilibrio en el sentido en el cual se tiende a contrarrestar la modificacin producida. Factores de equilibrio: las concentraciones de las sustancias que intervienen, la temperatura y, en ciertos casos, la presin. Electrolito fuerte: aquel que en solucin acuosa siempre est disociado en sus iones en forma total o prcticamente total. Electrolito dbil: aquel que en solucin acuosa no extremadamente diluda est poco disociado en sus iones. Grado de disociacin electroltica (): de un electrolito en una solucin de concentracin dada y a una dada temperatura, es el nmero de moles disociados por cada mol de electrolito disuelto. Se calcula como el cociente entre el nmero de moles disociados del electrolito y el nmero total de moles del electrolito presentes en esa solucin, a la temperatura dada. O sea = N de moles disociados N total de moles disueltos pH o potencial de ion hidrgeno de una solucin: es el logaritmo decimal del nmero inverso de la concentracin de iones hidrgeno (o de iones oxonio) en dicha solucin. O sea pH = log 1/[H+]. Ello equivale a: pH = -log [H+].

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pOH o potencial de ion hidrxido de una solucin: es el logaritmo decimal del nmero inverso de la concentracin de iones hidrxido en dicha solucin. O sea pOH = log 1/[HO-]. Ello equivale a: pH = -log [HO-]. EJERCICIOS Nota: son datos las masas atmicas necesarias. 1) Explicar brevemente las caractersticas del equilibrio qumico. 2) a) Indicar las expresiones de Kc y Kp para la sntesis del amonaco (gas). b) Indicar las expresiones de Kc y Kp para el equilibrio correspondiente a la descomposicin en fase gaseosa del trixido de azufre en dixido de azufre y oxgeno. 3) Calcular el valor de Kp a una temperatura dada para la sntesis del ioduro de hidrgeno sabiendo que al analizar el sistema en equilibrio a esa temperatura se encontraron 2,50 mol de iodo (g), 8,30 mol de ioduro de hidrgeno (g) y 0,55 mol de hidrgeno (g) en un recinto de volumen V. Es necesario conocer en este caso el volumen del reactor?. Porqu? 4) a) Enunciar el principio del desplazamiento del equilibrio (Le Chatelier). b) Aplicarlo para justificar todas las formas posibles de desplazar el equilibrio para obtener mayor cantidad de amonaco, en la reaccin de sntesis de esta sustancia en fase gaseosa (reaccin que posee un H pOH > 9 10-4 mol/l > [H3O+] = 3. 10-5 mol/l > 10-5 mol/l Decir en cada caso si se trata de medio neutro, cido o bsico. 13) Expresar la concentracin de iones oxonio e hidrxido correspondiente a los siguientes valores de pH: 4,0 ; 3,5 ; 11,4. Decir en cada caso si se trata de medio neutro, cido o bsico. 14) Calcular, a 25 C, el pH y el pOH de las siguientes soluciones acuosas de : a) HCl 0,1 N b) HCl 10-3 M c) H2SO4 0,03 N d) H2SO4 10-3 M e) NaOH 0,15 N f) KOH 1. 10-3 N g) Ca(OH)2 0,1 M En todos estos casos se admite grado de disociacin = 1. 15) El cido actico (CH3-COOH) y el hidrxido de amonio son dos electrolitos dbiles. a) Qu solucin acuosa: NaOH 0,1 M NH4OH 0,1 M ser ms bsica? b) Qu solucin acuosa: HCl 0,1 M CH3-COOH 0,1 M ser ms cida? c) Cul de las soluciones indicadas en a) y b) tendr menor pH y cual mayor pH? (sin efectuar clculos, justificar su respuesta). Ordenarlas por orden creciente de pH. Nota: el llamado hidrxido de amonio realmente no existe como especie molecular. Usualmente se denomina as a la solucin acuosa de NH3 debido a la presencia de iones HO- en la misma: NH3 + H2O NH4+ + HO16) Se prepara una solucin de HCl cuya composicin es de 0,18 g de soluto por 100 cm3 de solucin. Calcular el pH de dicha solucin. 17) Calcular el pH de una solucin de un cido monoprtico dbil a 25 C y en solucin 3.10-2 M, sabiendo que en esas condiciones est disociado en un 12%. 18) Para una solucin de SO4H2 ( = 1) cuyo pH = 3, calcular a 25 C: a) la molaridad de H3O+ b) la normalidad del cido c) la molaridad del cido d) la M del H+ e) los gramos de cido cada 100 cm3 de solucin.

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19) Para una solucin de Ba(OH)2 ( = 1) cuyo pH = 12: a) escribir la ecuacin de disociacin electroltica. Calcular para 25 C: a) la molaridad de Ba2+ y de HOb) la normalidad de la base c) la molaridad de la base d) cuntos gramos de Ba(OH)2 tiene 1 litro de dicha solucin. 20) I - Calcular el pH que tendrn las soluciones resultantes al mezclar a 25C: a) 200 cm3 de solucin 0,05 M de cido sulfrico con 40 cm3 de solucin 0,5 M de hidrxido de sodio b) 400 cm3 de solucin 0,5 M de cido sulfrico con 600 cm3 de solucin 0,3 M de hidrxido de sodio. Se supone = 1 para todos los electrolitos presentes y que los volmenes son aditivos. II - Escribir las ecuaciones qumicas que representan las reacciones ocurridas en a) y b) respectivamente, en forma molecular y inica. 21) Se tiene 0,5 l de una solucin de HCl de pH = 3. Se requiere solucin de pH = 2. Qu volumen de solucin de H2SO4 0,1 M habr que agregar para alcanzar el pH deseado? Si se quiere disminuir el pH de 2 a 1, se requerir el mismo volumen o no?, porqu? Nota: suponer = 1 y volmenes aditivos. 22) Se tiene 1,5 l de una solucin de HCl de pH = 1. Se requiere solucin de pH = 3. Qu volumen de solucin de Ca (OH)2 0,3 M habr que agregar para alcanzar el pH deseado? Nota: suponer = 1 y volmenes aditivos. 23) Se prepara una solucin disolviendo 0,52 mol de una base de frmula MeOH desconocida en agua hasta obtener 6 l de solucin. Con un peachmetro se determin que el pH de la solucin es de 12. a) Calcular el grado de disociacin. Expresar el equilibrio de disociacin de la base. b) Cul es el valor de la constante de disociacin de la base? 24) El vinagre comn es una solucin de cido actico al 5% en m/m. a) Calcular el pH del mismo y el porcentaje de ionizacin. b) Dado que se diluye en los alimentos, suponiendo un caso de dilucin volumtrica al 10%. Cul ser el pH correspondiente y el porcentaje de ionizacin? c) Que tendencia se observa en el grado de ionizacin al producir una dilucin. sn = 1 kg/l Ka = 1,8.10-5 cido actico: CH3-CO.OH = HAc 25) Se prepara una solucin disolviendo algo de NH3 en agua. Si el pH de la solucin es 13 Cuntos moles de amonaco se disolvieron por litro? Calcular el grado de disociacin (Importante: plantear ecuacin de disociacin correctamente). Dato: Kb=1,8.10-5. 26) Indicar ecuacin de disociacin o reaccin y calcular el pH de la solucin al mezclar: a) 2 l de HCl 0,03 M (= 1) y 1 l de agua b) 2 l de HCl 0,03 M (= 1) y 1 l de NaOH 0,03 M (= 1) c) 2 l de H2SO4 0,03 M (= 1) y 1 l de KOH 0,03 M (= 1) d) 2 l de cido actico 0,03 M (Ki= 1.8x10-5) y 1 l de agua e) 2 l de NH3 0,03 M (Ki= 1,8x10-5) y 1 l de agua.

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VI - REACCIONES DE OXIDO-REDUCCION Y ELECTROQUIMICA CONCEPTOS A DESARROLLAR Clasificacin de las reacciones qumicas: sin cambio en nmeros de oxidacin y con cambio en nmeros de oxidacin. Reacciones de xido-reduccin. Oxidantes y reductores. Ecuaciones parciales de oxidacin y de reduccin. Conduccin elctrica de primera y segunda clase. Tipos de electrolitos. Mecanismo de conduccin elctrica en los electrolitos. Carga del electrn. Construccin y funcionamiento de electrodos. Notacin. Concepto de potencial de electrodo: variables que afectan su valor. Ejemplos de reacciones de electrodo. Electrodos reversibles e irreversibles. Electrodo normal de hidrgeno. Serie de potenciales patrn de reduccin. Convencin de signos. Potenciales de oxidacin. El Faraday: carga de un mol de electrones. Relacin entre Faraday y equivalente-gramo redox. Potenciales de electrodo en condiciones no patrn: ecuacin de Nernst. Pilas: proceso espontneo. Construccin y funcionamiento de pilas reversibles e irreversibles. Dispositivos de vinculacin de semipilas: puente salino, tabique poroso; casos en que estos dispositivos no son necesarios. Anodo, ctodo: proceso espontneo en cada uno de ellos. Notacin de pilas. Convencin de signos. Fuerza electromotriz de pilas en condiciones patrn y no patrn. Aplicacin de la ecuacin de Nernst. Electrlisis: proceso no espontneo. Necesidad de la aplicacin de una fuerza electromotriz externa para su funcionamiento. Esquema descriptivo de la construccin y funcionamiento de cubas electrolticas. Reacciones andica y catdica. Deduccin de acuerdo con la ubicacin de los elementos en la serie de potenciales patrn y el carcter de los electrodos: reglas aplicables. Electrlisis de inters industrial: obtencin de aluminio, refinacin de cobre, proceso cloro-soda. Pilas electroqumicas: pila de Daniell, pila de cadmio-niquel y acumulador de plomo: constitucin y reacciones qumicas. GLOSARIO DE TERMINOS Oxidacin. Reaccin por la cual un elemento aumenta su nmero de oxidacin. Frecuentemente el fenmeno incluye la prdida de uno o ms electrones por parte de la especie qumica que lo contiene o los contiene. Reduccin. Reaccin por la cual un elemento disminuye su nmero de oxidacin. Frecuentemente el fenmeno incluye la captacin de uno o ms electrones por parte de la especie qumica que lo contiene o los contiene. Oxidante o agente oxidante en una reaccin redox dada. Especie qumica que se reduce en dicha reaccin. Reductor o agente reductor en una reaccin redox dada. Especie qumica que se oxida en dicha reaccin. Electroqumica. Vincula los fenmenos qumicos con la corriente elctrica. Fuerza electromotriz de una pila. Diferencia de potencial entre sus electrodos cuando no circula corriente. Potencial (de reduccin) de electrodo es la fuerza electromotriz de la pila formada por dicho electrodo y un electrodo patrn de hidrgeno; su signo (+ -) es el de la polaridad del electrodo en dicha pila. Condiciones patrn ( es preferible no emplear el trmino normales para evitar confusiones con las condiciones normales para gases ideales). Temperatura= 25 C Concentraciones: 1 M para los iones Presin parcial= 1 atm para los gases que intervienen. Fuerza electromotriz normal, patrn o estndar de una pila. Es su fuerza electromotriz en condiciones patrn o estndar. Se la obtiene restando el potencial patrn de reduccin del electrodo negativo (nodo) al potencial patrn de reduccin del electrodo positivo ( ctodo).

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O sea, para la pila de Daniell: fem = E0red(Cu2+/Cu) - E0red(Zn2+/Zn) = 0,34 V - (-0,76 V) = 1,10 V La fuerza electromotriz de la pila es siempre positiva para el proceso espontneo. Ecuacin de Nernst (empleando potenciales de reduccin) para condiciones no patrn. Ered = E0red - R .T . ln Qc,red n.F

donde Ered es el potencial de reduccin del electrodo en las condiciones dadas;E0red es el potencial de reduccin del electrodo en condiciones patrn; n es la cantidad de electones transferidos segn la semiecuacin inica redox, Qc,red es la expresin idntica a la de la constante molar de equilibrio para la semireaccin redox reversible en el sentido de la reduccin (como en la tabla de la pgina 50). De esta expresin quedan excludas las molaridades que son constantes, como son las del agua en solucin diluda y las de las sustancias poco solubles (metales, xidos). Ejemplos: a) para: Zn2+ + 2 e Zn (s) Qc,red = 1 [ Zn2+] ; n=2 Mn2+ + 4 H2O n=5

b) para: MnO4- + 8 H+ + 5 e Qc,red = [ Mn2+ ] [MnO4- ].[H+]8 ;

R = 8,32 J. mol-1. K-1 T, en condiciones patrn = 298 K (t = 25C) Si el electrodo funciona a temperatura muy diferente de 298 K hay que tenerlo en cuenta. F: 96500 C . mol-1 = 96500 J. V-1. mol-1 ln x = 2,303. log x R .T . 2,303 = 8,32 J.mol-1. K -1. 298 K . 2,303 F 96500 J. V-1. mol-1 = 0,059 V

R .T . ln Qc,red = 0,059 V . log Qc,red n.F n E puede calcularse a temperaturas prximas a 25C con la expresin : E = E0 - 0,059 V . log Qc,red n Nota: de acuerdo con la convencin internacional se emplean estos potenciales de reduccin, si bien conviene tener presente que la convencin usual en EEUU, empleada en muchos textos corrientes en nuestro medio, utiliza potenciales de oxidacin. E0red = - E0ox La fuerza electromotriz de la pila es siempre positiva.

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POTENCIALES NORMALES DE REDUCCIN DE ALGUNOS SISTEMAS

Semirreaccin F2 + 2e 2F Au+ + e Au + PbO2 + 4H + SO42- + 2e PbSO4 + 2H2O + 2+ MnO4 + 8H + 5e Mn + 4H2O Au3+ + 3e Au Cl2 + 2e 2Cl + O2 + 4H + 4e 2H2O Br2 (l) + 2e 2Br Au + 4Cl AuCl4 + 3e NO3 + 4H+ + 3e NO + 2H2O + Ag + e Ag 3+ Fe + e Fe2+ I2 + 2e 2I NiO2 + 2H2O + 2e Ni (OH)2 + 2OH O2 + 2H2O + 4e 4OH Cu2+ + 2e Cu SO42- + 4H+ + 2e SO2 + 2H2O HgO + H2O + 2e Hg + 2HO 2H+ + 2e H2 2+ Pb + 2e Pb 2+ Sn + 2e Sn Hg2Cl2 + 2e 2Hg + 2Cl Ni 2+ + 2e Ni 2+ Co + 2e Co Pb SO4 + 2e Pb + SO42Cd2+ + 2e Cd 2+ Fe + 2e Fe 2S + 2e S 2+ Zn + 2e Zn Cd (OH)2 + 2e Cd + 2OH 2H2O + 2e H2 + 2OH ZnO + H2O + 2e Zn + 2OH Al3+ + 3e Al Mg2+ + 2e Mg Mg (OH)2 + 2e Mg + 2OH + Na + e Na + K +e K Cu (OH)2 + 2e Cu + 2OH Li+ + e Li

Eo(V) 2,80 1,70 1,69 1,51 1,50 1,36 1,23 1,07 1,00 0,96 0,80 0,77 0,54 0,49 0,40 0,34 0,17 0,098 0,00 -0,13 -0,14 -0,24 -0,25 -0,28 -0,36 -0,40 -0,44 -0,48 -0,76 -0,81 -0,83 -1,25 -1,66 -2,37 -2,69 -2,71 -2,93 -3,03 -3,05

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Electrlisis de soluciones acuosas En solucin acuosa, los cidos, bases y sales estn disociados en sus iones, en mayor o menor grado. Cuando se produce el pasaje de una corriente elctrica los iones se orientan segn el signo de su carga y su comportamiento, en cada electrodo, depende de la naturaleza de los aniones, cationes y electrodos. Segn dicha naturaleza pueden presentarse, con frecuencia, las siguientes situaciones: Ctodo (no atacable por la solucin electroltica por s misma) Cu, Pt, C (grafito), etc. Los productos dependen de las caractersticas de los cationes que llegan al ctodo (reduccin) y no de la naturaleza de ste. 1) Si el catin proviene de un metal alcalino (grupo I), alcalino-trreo (grupo II) o del Al, se reduce el agua liberando H2 (g) y aumenta la basicidad de la zona catdica: 2 H2O + 2 e electrlisis H2 + 2 HOLos HO- y los cationes (Na+,K+,Al3+, etc.) forman los correspondientes hidrxidos y se mantienen disociados en iones en la solucin o precipitan (de acuerdo con su solubilidad). 2) Si el catin proviene de un metal que no sea ni alcalino, ni alcalino-trreo, ni aluminio,ste se reduce depositndose en el electrodo: Men+ + n e electrlisis Me0 Anodo: los productos dependen del material del nodo y de las caractersticas de los aniones: A) Anodo inerte o inatacable: ej. Pt, C(grafito). Los productos dependen de las caractersticas de los aniones: 1) Si los aniones son oxigenados, formados por un elemento con mximo nmero de oxidacin, como SO42-, NO3- o PO44-, se oxida el agua liberando O2 (g) y aumenta la acidez de la zona andica: 2 H2O O2 + 4 H+ + 4 e 2) Si el anin es ms fcilmente oxidable que el agua, como los iones Cl-, Br-, I-, se forma la sustancia simple: Ej.: 2 Cl- Cl2 + 2 e B) Anodo atacable o no inerte: ej.: Fe, Al, Cu (metales ms fcilmente oxidables que el agua): El nodo pasa a la solucin como ion Ej.: Cu Cu2+ + 2 e EJERCICIOS NOTA: son datos los valores de las masas atmicas relativas, los potenciales normales de electrodo y F = 96500 C. mol-1 NA = 6,02 . 1023 mol-1 las constantes: R = 0,082 l.atm (K.mol)-1 1) Equilibrar por el mtodo de ion electrn las siguientes ecuaciones, indicando en cada caso cul es el agente oxidante y cul el agente reductor: a) cloruro de hierro(II) (ac) + cloro (g)-------- clururo de hierro(III) (ac) b) manganato(VII) de potasio (ac) + cloruro de hidrgeno (ac)----cloruro de manganeso(II) (ac) + cloro (g) + cloruro de potasio (ac) + agua (l) c) nitrato(V) de hidrgeno (ac) + cobre (s)----nitrato(V) de cobre(II) (ac) + monxido de mononitrgeno (g) + agua (l) d) sulfato(VI) de hierro(II) (ac) + manganato(VII) de potasio (ac) + sulfato(VI) de hidrgeno (ac)---sulfato(VI) de hierro(III) (ac) + sulfato(VI) de manganeso(II) (ac) + sulfato(VI) de potasio (ac) + agua (l) En cada caso, indicar el valor del eq-g del oxidante y del reductor, expresado en moles. 2)a) Qu cantidad de electricidad, en coulombs y en faradays, corresponden a un mol de electrones, un mol de iones cloruro y un mol de iones calcio? b) Calcular la carga elctrica de un electrn en coulombs.

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3) a) En forma esquemtica, dibujar las semipilas que contienen: I- un electrodo metal-solucin II- un electrodo de hidrgeno III- un electrodo inerte en una solucin Fe3+; Fe2+ b) Escribir las semiecuaciones de reduccin correspondientes a cada uno de los electrodos anteriores. c)Representar cada uno de los electrodos mediante la notacin correspondiente. d) Enunciar las condiciones necesarias para que cada uno de estos electrodos pueda ser considerado patrn (normal o estndar). 4) Dada la siguiente ecuacin: K2Cr2O7(ac) +HCl(ac) ----- KCl(ac) + CrCl3(ac) + Cl2(g) + H2O (l) a) Equilibrarla por el mtodo de ion electrn. b) Calcular el volumen de gas desprendido a 20C y 380 mmHg cuando reaccionan 0,5 equivalentes gramo del oxidante. 5) Escribir las ecuaciones moleculares equilibradas e indicar con las reacciones que se producen y con las que no se producen, teniendo en cuenta la tabla de E0. Escribir las ecuaciones parciales de oxidacin-reduccin para las reacciones que se produzcan. a) cido clorhdrico + zinc ------- cloruro de zinc + hidrgeno b) cido clorhdrico + magnesio ------- cloruro de magnesio + hidrgeno c) cido clorhdrico + cobre ------- cloruro de cobre (II) + hidrgeno d) cido sulfrico + aluminio ------- sulfato de aluminio + hidrgeno 6)a) A continuacin se representa la notacin de tres pilas. Para cada una de ellas indicar cul de sus semipilas constituye el nodo y cul el ctodo, en condiciones patrn. Fundamentar las respuestas. Escribir la notacin simblica correcta. 1) Zn (s) / Zn2+ // H+ / H2 (g) / Pt 2) Cu (s) / Cu2+ // H+ / H2 (g) / Pt 3) Cu (s) / Cu2+ // Zn2+ / Zn (s) b) en forma esquemtica, dibujar la segunda y la tercera de dichas pilas. 7) Las siguientes ecuaciones representan reacciones que ocurren espontneamente en el sentido indicado por las flechas: 1) AgNO3(ac) + CaCl2(ac) Ca(NO3)2 (ac) + AgCl (ac) 2) H2SO4(ac) + Al (s) Al2(SO4)3(ac) + H2 (g) 3)KMnO4(ac)+H2SO4(ac) +FeSO4(ac) Fe2(SO4)3(ac) + MnSO4(ac) +K2SO4(ac)+H2O(l) a) Equilibrar las ecuaciones utilizando el mtodo de ion electrn, cuando sea posible. b) Deducir cuales de ellas pueden dar lugar a la construccin de pilas. Fundamentar la respuesta. c) Desdoblar las reacciones elegidas en b) en sus respectivas semiecuaciones de oxidacin y de reduccin. d) Para cada posible pila indicar qu reaccin tiene mayor potencial normal de reduccin (E0red). e) Representar las pilas posibles mediante la notacin convencional. 8) Calcular el potencial de oxidacin y de reduccin de los siguientes eectrodos a 25C: a) Fe2+/ Fe, a una concentracin 0,01 M de FeCl2 ; b) H+ /H2 /Pt a una concentracin 0,1 M de HCl, pH2 = 10-1atm c) Pt / Fe3+, Fe2+ donde [FeSO4] = 0,1 M y [Fe2(SO4)3] = 0,5 M 9) Calcular la f.e.m. de una pila formada por un electrodo de plomo sumergido en una solucin 10-4 M de Pb(NO3)2 y otro electrodo de Sn en solucin 10-2 M de Sn(NO3)2. Simbolizar la pila correspondiente indicando nodo y ctodo.

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10) Se form una pila entre un electrodo de Cd sumergido en una solucin 10-2 M de Cd(NO3)2 y otro electrodo de platino sumergido en una solucin 10-2 M de HCl a la que se hace llegar Cl2 (g) a 10-6 atm. a) Calcular el potencial de cada electrodo y la f.e.m. de la pila. b) Escribir las semiecuaciones inicas redox que tienen lugar en cada electrodo. c) Escribir la notacin convencional de la pila. 11) Sobre la base del conocimiento del acumulador de plomo: a) Nombrar los constituyentes de cada uno de sus electrodos. b) Describir dichos electrodos mediante la notacin respectiva. c) Dscribir las ecuaciones electroqumicas de descarga y de carga. d) Dibujar un esquema que representa tanto la construccin del acumulador como el proceso de su descarga. Calcular para un proceso de descarga en que la masa de cido sulfrico (sulfato(VI) de hidrgeno) disminuye en 294 g : e) las variaciones en moles de las sustancias del sistema f) la cantidad de electricidad originada. 12) Se tiene la pila Fe/ Fe2+(1M )// H+(1M)/ H2(1atm)/Pt, a 25oC. Se desea aumentar su fuerza electromotriz, respecto de la que posee en condiciones patrn. Podra hacerlo modificando las concentraciones de las soluciones electrdicas? Fundamentar la respuesta. 13) Pila Cd-Ni : a) indicar cules son los componentes de los electrodos y cul el electrolito en el que