TRABAJO COLBORATIVO 1QUIMICA ORGANICA

AUTOR:

ALEJANDRA PALACIO GARCIACODIGO: 1.061.656.684

GRUPO:

100416_187

TUTOR:ALBA DORIS TORRES

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA (UNAD)ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA

INGENIERÍA AMBIENTALSEPTIEMBRE 2015

DESCRIPCIÓN DE LA SITUACIÓN PROBLEMA:Los hidrocarburos son muy importantes en la vida diaria, actualmente son la principal fuente energética del planeta y materia prima para gran cantidad de productos de diverso uso. Dentro de los hidrocarburos el petróleo reviste gran importancia. El petróleo está formado por una mezcla de hidrocarburos variados, a través de la comprensión química de su naturaleza, se comprenden los principios básicos de los compuestos orgánicos así como de los hidrocarburos.

PROBLEMA DE LA UNIDAD

¿POR QUÉ EL USO DE HIDROCARBUROS COMO COMBUSTIBLE Y MATERIA PRIMA PARA OTRAS SUSTANCIAS ES UN PROBLEMA AMBIENTAL?

El uso de hidrocarburos como combustible y materia prima para otras sustancias es un problema ambiental ya que La combustión de este tipo de combustibles genera emisiones de gases tales como dióxido de carbono, monóxido de carbono y otros gases que han contribuido y aún contribuyen a generar y potenciar el efecto invernadero, la lluvia ácida, la contaminación del aire, suelo y agua. Los efectos contaminantes no sólo están vinculados a su combustión sino también al transporte (derrames de petróleo) y a los subproductos que originan (hidrocarburos y derivados tóxicos). La situación se agrava cuando se considera la creciente demanda de energía, bienes y servicios, debido al incremento de la población mundial y las pautas de consumo.

PREGUNTAS ORIENTADORAS PARA RESOLVER EL PROBLEMA DE LA UNIDAD:

1. ¿Cómo influye la configuración electrónica del carbono en sus compuestos?

El átomo de carbono, debido a su configuración electrónica, presenta una importante capacidad de combinación. Los átomos de carbono pueden unirse entre sí formando estructuras complejas y enlazarse a átomos o grupos de átomos que confieren a las moléculas resultantes propiedades específicas. La enorme diversidad en los compuestos del carbono hace de su estudio químico una importante área del conocimiento puro y aplicado de la ciencia actual.

2. ¿Cómo se evidencia el fenómeno de hibridación en el carbono?

La estructura electrónica de los átomos que constituyen una molécula orgánica determina la estructura tridimensional de ésta y sus propiedades. Hibridación tetraédrica o sp3: Un carbono unido a cuatro átomos siempre tendrá hibridación sp3 y una estructura tetraédrica. Así son los alcanos, haluros de alquilo,

alcoholes, éteres y aminas, entre otros. Todos estos compuestos tienen estabilidad suficiente como para poder ser almacenados sin problemas especiales. El ángulo de enlace corresponde a 109.5º lo cual espacialmente corresponde a un tetraedro. Un carbono unido a menos de cuatro átomos también puede tener hibridación sp3 pero la estructura variará dependiendo del número de sustituyentes.

Hibridación trigonal o sp2: Un carbono unido a tres átomos, que mantiene un doble enlace con uno de ellos, siempre tendrá hibridación sp2 y una geometría trigonal plana.Así son compuestos estables tales como olefinas, hidrocarburos aromáticos, aldehídos, cetonas y ácidos carboxílicos y derivados, entre otros. El ángulo de enlace es de 120º, dándole una estructura de pirámide, en la realidad este tipo de hibridación se caracteriza por la presencia de un doble enlace entre carbono - carbono. El enlace doble se caracteriza por la presencia de un enlace sigma y un enlace PI(π). Existen otras situaciones donde un átomo de carbono unido a tres átomos también posee hibridación sp2 Carbocationes y radicales son especies altamente reactivas (intermedios de reacción) y en general tienen un tiempo de vida muy corto.

Hibridación digonal o sp:Un carbono unido a dos átomos, que mantiene un triple enlace con uno de ellos, siempre tendrá una hibridación sp y una estructura lineal. La forma es lineal ya que su ángulo de enlace corresponde a 180º, lo cual espacialmente corresponde a una línea recta, en término de enlaces corresponde a un enlace triple en el cual hay un enlace sigma y 2 enlaces PI(π).

3. ¿Qué son los grupos funcionales orgánicos? ¿Cuáles son los principales?

Un grupo funcional es un átomo o grupo de átomos que caracteriza una clase de compuestos orgánicos. Define su estructura y al mismo tiempo sus características. Las sustancias orgánicas son todos los compuestos que contienen carbono, cuya gran capacidad de enlazarse con otros átomos permite la enorme variedad de los compuestos orgánicos. En todos los organismos vivos encontramos estas sustancias orgánicas, cuya funcionalidad se ve determinada por los grupos funcionales que contienen.

4. ¿Cómo se explica la reactividad de los compuestos orgánicos?, ¿Qué tipo de reacciones generales existen?

Una reacción orgánica es un proceso por el que los compuestos orgánicos reaccionan para dar lugar a nuevos compuestos, Son reacciones moleculares: se rompen y forman enlaces covalentes, Transcurren en pasos sucesivos, Son más lentas y complejas y a menudo requieren la presencia de catalizadores y temperaturas elevadasLas especies que participan son: Sustrato, Reactivo, Producto de la reacción.

Tipo de reacciones generales:

Eliminación (E): el grado de instauración del átomo de carbono que ha reaccionado se modifica, el producto final está más insaturado con respecto a la molécula de sustrato.

Transposición: un sustituyente del átomo de carbono que ha reaccionado se reemplaza en el seno de la misma molécula. Conlleva a una modificación del esqueleto atómico de la molécula.

Oxidación y reducción: hay una transferencia de electrones.

Ácido base: se da una fijación reversible del protón que proviene de un ácido sobre el par de electrones de la base.

5. ¿Cómo se estructuran en el espacio los compuestos carbonados?, ¿Qué es la isomería?

La Isomería es un concepto derivado de la manera de representar las moléculas. Se dice que dos compuestos son Isómeros cuando, siendo diferentes responden a la misma fórmula molecular. Esto se debe a que los mismos átomos están reagrupados de modo distinto y constituyen, por lo tanto, dos moléculas diferentes, lo que provoca que tengan diferentes propiedades físicas y/o químicas. Es decir, los Isómeros son compuestos que tienen igual fórmula molecular, pero distinta fórmula estructural.

6. ¿En qué consiste la química de los alcanos?

Son los hidrocarburos más simples, ya que sólo contienen carbono e hidrógeno unidos por enlaces simples.

Propiedades Físicas: Los alcanos son no polares, ya que estan formados sólo por carbono e hidrógeno. Debido a esto son insolubles en agua, son excelentes disolventes de grasas y algunas ceras. y tienen puntos de ebullición bajos.Los alcanos de bajo peso molecular (metano, etano, propano y butano) son gases, pero a medida que el número de carbonos en la serie homóloga aumenta también lo hace el número de pequeños dipolos instantáneos porque crece el número de enlaces C-C y C-H y así las moléculas se mantienen más fijas, y el compuesto se presenta a temperatura ambiente como líquido (pentano, hexano, etc.) y los alcanos con más de 18 átomos de carbono son sólidos a temperatura ambiente. De la misma manera al

aumentar el tamaño de la molécula se incrementa el punto de fusión, ebullición, así como la densidad. Los alcanos tienen una baja densidad, la cual crece al aumentar el peso molecular. Sin embargo, siempre su valor es menor que la densidad del agua.

Propiedades químicas: Son compuestos poco reactivos debido a que no tiene sitios de reacción con electrones disponibles, es por ello que no sufren de transformaciones en presencia de ácidos, bases, metales sin la presencia de energía. Los alcanos son excelentes combustibles y en presencia del oxígeno desprenden dióxido de carbono y agua.

7. ¿En qué consiste la química de los alquenos?

Los alquenos son hidrocarburos que contienen un doble enlace.

Propiedades físicas: Las propiedades físicas de los alquenos son comparables a las de los alcanos. Los alquenos más sencillos eteno, propeno y buteno son gases, los alquenos de cinco átomos de carbono hasta quince son líquidos y los alquenos con más de quince átomos de carbono son sólidos.Los puntos de fusión de los alquenos se incrementan al aumentar el tamaño de la cadena. La densidad de los alquenos es menor a la del agua y solamente son solubles en solventes no polares.

Propiedades químicas: Los alquenos son más reactivos que los alcanos debido a la presencia del doble enlaceLos alquenos, como los alcanos son altamente combustibles y reaccionan con el oxigeno formando como productos dióxido de carbono, agua y energía en forma de calor. Son generalmente compuestos débilmente polares, su polaridad es ligeramente superior a la de los alcanos.

8. ¿En qué consiste la química de los alquinos?

Los alquinos son hidrocarburos que contienen un triple enlace.

Propiedades físicas: Son muy similares a los de los alcanos y alquenos respecto a su débil polaridad, en que son insolubles en solventes polares y solubles en solventes poco o no polares.

Los alquinos son compuestos de baja polaridad y tienen propiedades semejantes a las de los alcanos y alquenos, por lo que también su densidad es menor a la del agua, los puntos de fusión y ebullición se incrementan al aumentar el tamaño de la cadena y solamente son solubles en solventes no polares.

Propiedades químicas: Al igual que los alcanos y alquenos son altamente combustibles y reaccionan con el oxígeno formando como productos dióxido de carbono, agua y energía en forma de calor; esta energía liberada es mayor en los alquinos ya que se libera una mayor cantidad de energía mol de producto formado.

9. ¿En qué consiste la química de los aromáticos?

La característica común de todos los hidrocarburos aromáticos es que presentan un anillo cíclico de seis átomos de carbono con tres enlaces dobles alternados y sin embargo no presentan las reacciones típicas de los alquenos (adición y oxidación del doble enlace).

Los principales hidrocarburos aromáticos son:

10. ¿En qué consiste la química de los derivados halogenados de los hidrocarburos – halogenuros de arilo y alquilo-?

Los derivados halogenados: son compuestos orgánicos que contienen uno o más halógenos en su molécula. Se les denomina haluros o halogenuros.

Los derivados halogenados que contienen un sólo átomo de halógeno en su molécula se llaman mono haluros; si contienen dos átomos de halógeno se llaman di haluros y si presentan más de dos átomos de halógeno en su molécula se les llama poli haluros.

Los haluros de alquilo son los derivados halogenados de mayor importancia, ya que se utilizan como base para la síntesis de muchos compuestos orgánicos.

CH3-CH2-CH2-CH3Butano. Peso molecular: 58

Propiedades Físicas de los Haluros de Alquilo: Los haluros de alquilo presentan densidades y puntos de ebullición más altos que los de sus correspondientes alcanos, esto se debe a que la molécula del alcano aumenta el peso molecular del halógeno cuando sustituye a un hidrógeno.

Para un mismo grupo alquilo, la densidad y el punto de ebullición aumentan con el aumento del peso atómico del halógeno.

Para dar respuesta al problema cada estudiante y grupo colaborativo debe seguir los pasos y momentos planeados.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

L.G. Wade, Organic Chemistry, 6ªEd.Pearson International, 2005

K.P.C. Vollhardt, Organic Chemistry, 4ªEd, Freeman 2003

http://ocw.unizar.es/ensenanzas-tecnicas/quimica-organica-para-ingenieros/

temas/Tema9.Mecanismos_.pdf

Marcano, D., Cortés, L. Química Orgánica. (1982). Editorial Reverte S.A.

http://www.rena.edu.ve/cuartaEtapa/quimica/Tema14.html

http://campus03.unad.edu.co/ecbti02/course/view.php?id=336