ALFRED NOBELHISTORIA DE LA QUÍMICA ORGÁNICA Sin embargo, el gran desarrollo de la industria química también implica un elevado costo para el ser La Química Orgánica es el estudio de los humano y su ambiente. Se ha determinado que muchos compuestos del carbono. El nombre de Química de éstos compuestos sintéticos de uso comercial tienen Orgánica se origina a comienzos del siglo XIX, cuando un efecto nocivo no sólo sobre nuestro ambiente, sino los científicos de aquel entonces desearon establecer, también sobre los seres vivientes, incluyendo el una diferencia entre aquellas sustancias derivadas de hombre. Un número siempre en aumento de sustancias APAF-QUI_II_-08 fuentes de origen vegetal o animal, y aquellas ha demostrado tener efectos cancerigenos, tal es el caso procedentes de materiales inanimados. El químico de los hidrocarburos polinucleares y algunos tintes sueco Berzelius, fue el primero que en 1,807, utilizo el azoicos. Otros compuestos tienen efectos teratogénicos término “Compuesto Orgánico” estableciéndose una (deformantes del feto), como ocurrió, lamentablemente, clara diferencia entre compuestos orgánicos e con la droga ftalidamida en la década de 1,960. inorgánicos. Aún así, pese a éstas limitaciones derivados del Las sustancias orgánicas entonces conocidas, uso industrial de muchos compuestos orgánicos, la generalmente tenían estructuras más complicadas que Química Orgánica constituye por si mismo uno de los la de los materiales inorgánicos, por lo que a los más apasionantes campos de estudio, dentro de la químicos de ese tiempo no les era posible sintetizar, en Ciencias Físicas que gobiernan nuestro universo. el laboratorio ninguna de éstas substancias orgánicas; esto condujo a que se pensara que los compuestos FECHAS HISTÓRICAS orgánicos poseían cualidades especiales, y que sólo podían ser elaborados en presencia de la “Fuerza Vital”, 1806 BERZELIUS, Utiliza por primera vez el sólo existente en los organismos vivos, de tal manera nombre de química orgánica. que de acuerdo a la Teoría de Vitalismo, se consideraba 1818 BERZELIUS, Introduce el moderno sencillamente imposible, la síntesis de compuestos sistema de Notación Química, desarrollándose las orgánicos en el laboratorio. fórmulas de los compuestos. 1820 LIEBIG, Descubrió el cloroformo CHCL3. Sin embargo, en 1828, el químico alemán 1823 CHEVREUL, Descubrió la descomposición Freidrich, Wohler casualmente logró sintetizar la úrea. de las grasas y aceites. 1825 FARADAY, Descubre el BENCENO. Aunque este notable descubrimiento no recibió en 1828 WÖHLER, Sintetizó la urea a partir del su momento la importancia debida, en los próximos cianato de amonio (discípulo de BERZELIUS). veinte años se logró sintetizar compuestos orgánicos, 1830 BERZELIUS, Introduce los conceptos de conforme las evidencias se fueron acumulando, la teoría Isómeros y Alótropos. del vitalismo tuvo que ser lentamente abandonada. 1834 DUMAS, Descubrió la sustitución de A partir de esa época se produce el desarrollo tanto de hidrógeno por cloro (profesor de PASTEUR). la Química Orgánica Sintética, como de la Teoría 1842 GERHART, Estableció el concepto de serie Estructural de los compuestos orgánicos, comenzando homóloga. por las fórmulas empíricas, para pasar luego por el 1845 KOLBE, Sintetizó el ácido tricloroacético concepto de “radicales orgánicos”, hasta alcanzar el (Introdujo el término síntesis). establecimiento de la tetravalencia del carbono, por 1846 LAURENT, Estableció la fórmula correcta Kekulé, en 1858, quién posteriormente en 1,865, para el agua H2O, en lugar de HO formulada por también estableció la estructura del benceno. DALTON. 1857 KEKULE, Descubrió la tetravalencia del En 1,874 Vant’ Hoff, y LeBel propusieron, la carbono. estructura tetraédrica. Se consigue un gran avance en la 1859 KOLBE y FRANKLAND, Sintetizaron los compresión de las estructuras de las moléculas ácidos propanoico y etanoico. orgánicas cuando en 1,917, Lewis descubre los enlaces 1859 KOLVE, Predijo la existencia de alcoholes químicos, como pares de electrones. secundarios y terciarios, sintetizó el ácido salicílico [C 6 H 4 (OH)(COOH) ] En advenimiento de la Mecánica Cuántica, en la década de 1,920 y el empleo de los métodos físicos de análisis han permitido desde entonces el esclarecimiento y la elucidación de las estructuras de las moléculas de los compuestos orgánicos, así como el establecimiento de sus mecanismos de reacción. El avance vertiginoso de la Química Orgánica durante el siglo XX, no sólo ha permitido la síntesis de muchos compuestos naturales complejos, tales como carbohidratos, péptidos, penicilinas, clorofila, etc., sino que también se ha logrado una maravillosa serie de compuestos a lo más elaborados por la naturaleza y que hoy día están al servicio de la sociedad, tales como plásticos, fibras sintéticas, productos farmacéuticos, fertilizantes, insecticidas, detergentes sintéticos y muchos otros más, que permiten satisfacer muchas necesidades vitales de una cada vez mayor población mundial y que brindan un grado de comodidad nunca antes alcanzada. 1 1860 BERTHELOT, Sintetizó el ácido fórmico, acetileno benceno y otros compuestos a partir de sus elementos o sustancias inorgánicas. 1865 KEKULE, Propone las estructuras de resonancia del benceno. 1874 LEBEL y VANT HOFF, Determinan el ángulo de 109°28' para los enlaces del carbono en el metano, conocido como estructura tetraédrica. 1877 FRIEDEL-CRAFTS, Logran sintetizar compuestos aromáticos-alifáticos. 1888 BAEYER, Establece la isomería geométrica CIS-TRANS. 1897 SABATIER y SENDERENS, Descubrieron el método de hidrogenación catalítica. 1897 FISCHER, Sintetizó alcaloides como la cafeína teobromina. 1900 GRIGNARD, Descubrimiento del reactivo Grignard. ALFRED NOBEL 1. 1902 FISCHER, Realiza síntesis de azúcares naturales: glucosa, levulosa, etc. Explicó la estereoquímica de las moléculas de azúcares. 1910 WALLACH, Clasifica a los terpenos y el alcanfor como com-puestos de hidrocarburos no saturados. 1915 WILLSTATTER, Desarrolló la teoría de los portadores de ENZIMAS. 1917 ABDERHALDEN, Trabajando sobre la química de las proteinas, logró la síntesis de polipéptidos ópticamente activos. 1917 HELFERICH, Logró la síntesis de una biosa por unión de dos moléculas de hexosa. 1925 HANORTH, Interpretó la constitución de los polisacáridos. 1926 SUMMER, Obtuvo por primera vez una enzima cristalizada, la ureasa, que hidroliza la úrea. 1930 NORTHROP, Aisló la pepsina y la tripsina, que dieron impulso al descubrimiento de enzimas. 1930 PAULING, Investiga sobre la estructura de las proteínas. 1931 WARBURG, Descubrió la enzima flavina. 1936 KUHN, Consiguió la primera síntesis de un fermento natural con lactoflavina y ácido fosfórico. 1951 ROBINSON, Realizó la síntesis de colesterol. 1954 B. J. GOODRCH, Realizó la primera síntesis del caucho. Dentro de la Química Orgánica existen 2 clases de elementos: A. ELEMENTOS PRINCIPALES U ORGANÓGENOS: Son aquellos que están presentes en la mayoría de compuestos orgánicos, son los elementos insustituibles en la química orgánica. CH ON B. ELEMENTOS SECUNDARIOS O BIOGENÉSICOS: Son aquellos elementos que están presentes algunas veces en los compuestos orgánicos, es decir son elementos secundarios. Metales: Na - Ca - K - Fe - Cu, etc. No Metales: F - Cl - Br - I - P - S, etc. 3. Se define química orgánica como aquella rama de la Química que se encarga de estudiar a todos aquellos compuestos que contienen carbono, por esa razón se dice que la Química Orgánica es la química del carbono. Se denomina química orgánica a la parte de la química que se encarga de estudiar a las sustancias que constituyen a los seres vivos. Existen un grupo de compuestos que contiene carbono pero no son orgánicos: 2. 4. DATOS HISTÓRICOS: Juan Jacobo Berzelius (1848): Científico de origen sueco es el creador de una teoría denominada “La teoría de la fuerza vital” o Teoría Vitalista. En ésta teoría Berzelius sostiene que solamente los seres vivos son los únicos capaces de producir o sintetizar sustancias orgánicas, es decir que el hombre es incapaz. Fedrick Wohler (1828): Científico de origen alemán, se le conoce actualmente como el Padre de la Química Orgánica, porque este científico sintetizó el primer compuesto orgánico en el laboratorio. calor NH4CNO H2N-CO-NH2 Cianato de Amonio UREA (Comp. Inorgánico) (Comp. Orgánico) CONCEPTO DE QUÍMICA ORGÁNICA CO2 CO CNO-1 CN-1 CNS-1 CO3-2 HCO3-1 Organógenos Anhidrido Carbónico Monoxido de Carbono Cianato Cianuro Sulfocianuro Carbonato Bicarbonato CLASES DE ELEMENTOS EN QUÍMICA ORGÁNICA: DIFERENCIAS ENTRE COMPUESTOS ORGÁNICOS E INORGÁNICOS: CARACTERÍSTICAS SOLUBILIDAD TIPO DE ENLACE VELOCIDAD DE REACCIÓN COMBUSTIBILIDAD ACCIÓN DEL CALOR ISOMERÍA ELEMENTOS CONSTITUTIVOS AUTOSATURACIÓN COMPUESTOS ORGÁNICOS Son solubles en disolventes orgánicos: benceno, alcohol, éter, cloroformo, etc. Son poco solubles en agua Covalente Lenta COMPUESTOS INORGÁNICOS Son muy solubles en agua y poco solubles en disolventes orgánicos. Arde fácilmente Se descomponen a temperaturas relativamente bajas (la mayoría no resiste temperaturas superiores a 400°C) Muy frecuente Número limitado de elementos, especialmente C, H, O y N Si presentan Por lo general no arden Resisten temperaturas muy elevadas 2 Electrovalente o iónico Rápida Muy rara Todos los elementos, excepto los gases nobles. No presentan ALFRED NOBEL No disocian en iones, es decir no se Se disocian en iones, es decir, se ionizan (se disocian en moléculas). ionizan. DISOLUCIÓN EN AGUA A. CANTIDAD: Inorgánicos: 100 000 compuestos. Orgánicos: 3 000 000 compuestos. VARIEDADES DEL CARBONO Cristalino * grafito B. SOLUBILIDAD: La mayoría de compuestos inorgánicos son muy solubles en agua pero en cambio los compuestos orgánicos son insolubles en agua. 1) NATURALES Amorfo * Coque Cristalino A. F. TIPO DE ENLACE: Los compuestos orgánicos se caracterizan porque casi todos sus moléculas están unidos mediante enlaces covalentes, en cambio los compuestos inorgánicos están en enlaces iónicos. G. LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS: Presentan un fenómeno especial que se conoce con el nombre de isomería en cambio los inorgánicos jamás presentan isomería. ESTUDIO DEL ÁTOMO DE CARBONO CONCEPTO: El carbono es un elemento químico ubicado en el grupo IVA de la Tabla Periódica, familia de los Carbonoides, presenta 2 constantes. Número atómico Z=6 6 protones en el núcleo 6 electrones en la nube electrónica 12 6C II. 13 6C 3 isótopos en * Carbón de madera * Negro de humo * Carbón de retorta 2) ARTIFICIALES E. RESISTENCIA AL CALOR: Los compuestos inorgánicos son termosistentes en cambio los compuestos orgánicos son termolábilos. presenta * hulla * lignito * turba D. VELOCIDAD DE REACCIÓN: La mayoría de compuestos orgánicos presentan reacciones lentas en cambio los compuestos inorgánicos presentan reacciones rápidas. El Carbono naturaleza: * antracita Amorfo C. CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA: La gran mayoría de compuestos inorgánicos se pueden disolver en iones, por ésta razón pueden conducir la electricidad fácilmente, en cambio los compuestos orgánicos no se disuelven en iones y por lo tanto no pueden conducir la corriente eléctrica. I. * diamante la 14 6C PROPIEDADES FÍSICAS: Es sólido Es incoloro Es inodoro Es insípido Punto de fusión: 3727° C Peso atómico: 12,011 g/at-g Es insoluble en H2O Es soluble con ciertos metales formando los compuestos denominados carburos. 1. Diamante: Es el carbono más puro de la naturaleza su pureza es de 99,9% Se encuentra en la naturaleza en forma de un sólido cristalino, y sus átomos de carbono están enlazados mediante fuertes enlaces covalentes. El diamante es considerado el cuerpo más duro de la naturaleza, por ésta razón puede rayar y cortar a cualquier otra sustancia. Escala Mohs Tiene # 10. El más duro. El diamante se considera un mal conductor de electricidad. Mal conductor de la electricidad porque no tiene electrones libres. Existen 2 clases de diamantes el diamante transparente incoloro que refleja y refracta la luz este tipo de diamante es utilizado como joya. El otro tipo de diamante el sólido opaco, coloreado, es utilizado para cortar metales como cuchillo en los tornos. El diamante es un cuerpo diáfano. Configuración del carbono: 6C = 1 s2 2 s2 2 p2 n1 = 2 e- n2 = 4 e- * Fullereno Tiene un índice de refracción alto = 2.41 y Densidad = 3.5 g/cm3 Cristaliza en el sistema cúbico 2. Grafito: Se considera carbono pero con un menos grado de pureza (99.8%), es un sólido cristalino, blando de color gris oscuro posee brillo metálico. Buen conductor de corriente. Se utiliza como electrodos, en las pilas eléctricas y en las celdas galvánicas. Se le conoce como plomo negro o PLOMBAGINA, y se le utiliza en la fabricación de lápices y pilas secas. Propiedades del Átomo de Carbono: El átomo de carbono presenta 2 tipos de propiedades que son: Propiedades Físicas Propiedades Químicas 2 ALFRED NOBEL Su superficie es fácil de rayar. La superficie del grafito es fácilmente atacada por los ácidos. El índice de refracción es bajo. Su sistema de cristalización es hexagonal. CARBON MINERAL DE PIEDRA 3. Carbón de Piedra: El carbón es otra forma de presentación del carbono en la naturaleza, los carbonos pueden ser de 2 tipos: carbón natural, carbón artificial. A las variedades naturales amorfas del carbono se les denomina carbón mineral o de piedra. En nuestro país generalmente se le denomina así a la hulla. Estas variedades provienen de la fosilización de vegetales a través del tiempo en el interior del subsuelo. Estas variedades se diferencian unas de otras en su edad geológica de formación, mayor es el contenido de carbono que almacenan a través del tiempo, y es mayor el poder calorífico que desprenden cuando se les combustiona. % Carbono Poder Calorífico ANTRACITA 85% a 95% 7000 a 8500 Kcal HULLA 75% a 85% 6000 a 7000 Kcal LIGNITO 65% a 75% 4000 a 6000 Kcal TURBA 55% a 65% 4000 < Kcal Tiempo El Carbón actualmente se la utiliza como combustible. NOTA.- Se llama poder calorífico a la propiedad que tiene un combustible para producir energía. Se mide en cal/gramo. b. Carbón Artificial: Es aquel tipo de carbón que ha sido producido por la mano del hombre mediante un proceso determinado, se conoce 5 tipos de carbón artificial: a. Carbón Natural: Es aquel que ha sido producido por la propia naturaleza, este carbón es procedente de un proceso de “carbonización”, consiste en que los restos de los grandes animales y de las enormes plantas fueron sumergidas al interior de la Tierra por efectos del cataclismos y terremotos y ésta materia orgánica fue sometida a grandes temperaturas y grandes presiones formándose después de miles de años el carbón de piedra. La naturaleza puede formar 4 tipos diferentes de carbón: Antracita: 90 % C. Hulla: 80 % C. Lignito: 70 % C. Turba: 60 % C. Coque: Es aquel carbón que queda como residuo sólido en la destilación de la urea en ausencia del aire. Hulla + O2 LA HULLA: Es el carbón que corrientemente se les conoce como carbón de piedra. Resulta de la descomposición lenta de la materia vegetal. Tiene aspecto negro brillante. Contiene 75 a 85% de carbono. Es el más abundante de los carbones. Existen dos variedades de hulla: grasas y secas. Se usa como combustibles en la calefacción industrial. Se usa en la obtención de amoníaco y alquitrán. CK + CO Variedad del carbono que proviene de la combustión incompleta de la hulla y se le utiliza en la metalurgia, siderurgia y fundición. Se le denomina carbón siderúrgico debido a que es el carbón ideal para la industria debido a las sgtes. razones: - Sólido poroso – liviano - Arde con poca llama - Alto poder calorífico Carbón animal: Es aquel que ha sido producido de la carbonización de los huesos de los animales en ausencia de el aire, constituido este carbón por un 10% de carbono. Carbón vegetal: Es aquel carbón que se obtiene de la combustión de la madera que está presente en los troncos de los árboles, este tipo de carbón presenta propiedades absorbentes y por ésta razón se utiliza como absorbedor de gases. Madera + O2 cenizas + CO2 + H2O Carbón Oxígeno de madera insuficiente Negro de Humo: “Se le llama Hollín”. Este carbón se obtiene de la combustión incompleta de sustancias orgánicas, es 2 ALFRED NOBEL decir esta combustión se efectúa con una deficiencia de oxígeno. C C C Ejm.: CH4 + O2 C (s) + H2O (g) Metano Hollín C H Enlace Doble C Enlace Triple H C O C N H H C H H H Level (francés) Científicos Van't Hoff (Holandés HIBRIDACIÓN (Hibridización) El carbono orgánico tiene la propiedad de unirse para formar cadenas. El carbono al mezclarse con otros carbonos se van a mezclar los orbitales de ambos carbonos para obtener nuevos orbitales de diferente formas, de diferente geometría llamados orbitales híbridos. Según la teoría el carbono orgánico puede formar 3 tipos de orbitales híbridos: Orbitales sp3, sp2, sp. 6C = 1 s2 , 2 s2 , 2 p2 Orbitales atómicos 3. AUTOSATURACIÓN: El carbono orgánico tiene la propiedad de unirse consigo mismo, formando largas o pequeñas cadenas a las cuales se les denomina cadenas carbonadas. C C H 2. COVALENCIA: Es la propiedad que tiene el átomo de carbono de unirse con otros átomos mediante fuertes enlaces covalentes. C C 109°28' C C Enlace Simple ó Las propiedades del átomo de carbono han sido estudiadas en la: “Teoría Estructural del Átomo de Carbono” cuyos autores son: Cooper (inglés), Kekule (alemán), Butlerón (Ruso). En ésta teoría se estudia las propiedades químicas del átomo de carbono según ésta teoría el átomo de carbono presenta 4 propiedades. C Cadenas cíclicas H 1. TETRAVALENCIA: El carbono en la química orgánica actúa con valencia 4. Es decir puede unirse con 4 átomos diferentes o consigo mismo. C C 4. REPRESENTACIÓN ESPACIAL: El carbono orgánico tiene la propiedad de ser representado en el centro de un tetraedro regular. Alquitrán de la Hulla PROPIEDADES QUÍMICAS DEL ÁTOMO DE CARBONO C C C - Este por destilación fraccionada da: benceno, tolueno y xileno - Aceite fenólico constituido por fenol naftaleno - Aceite constituido por cresota. - Aceite de antracenos. C C C Carbón de Retorta: Es aquel tipo de carbón que queda incrustado en las paredes de los hornos cuando se realiza la destilación de la Hulla, este es un carbón muy duro y buen conductor de la electricidad, por ésta razón se le utiliza para la fabricación de electrodos: buen conductor del calor. B. C Cadenas Ranificadas El negro de humo, se utiliza para la fabricación de tinta china, para fabricación del papel carbón, betún para calzado, para la fabricación de cinta de máquina e impresora. C C C Materias resinosas + O2 CNegro Humo + CO + H2O Oxígeno Polvos Humo insuficiente C Cadenas lineales 3 ALFRED NOBEL C E N E 2px 2py R G I sp 2pz 2s C ' sp 2 Orbitales Híbridos A 2s Orbitales Atómicos Hibridación sp3 (Tetraédrica): Es aquella que se forma al combinarse un orbital “s” con 3 orbitales “p” formando al final 4 orbitales híbridos que son denominados sp3: 25% de “s” y 75% de “p” 2pz 2py 1s A. Angulo : 180° Longitud : 1,20 A° 2 Orbitales atómicos 2px 1s Hibridación sp Se conoce una hibridación sp3 cuando el carbono está unido mediante un enlace simple (sigma: ) Sigma C Simple Angulo : 109°28' Longitud : 1,57 A° C sp 3 TIPOS DE ÁTOMO DE CARBONO sp 3 4 Orbitales Híbridos 2s 2px 2py El carbono orgánico se caracteriza porque puede ser de 4 tipos diferentes: A. CARBONO PRIMARIO: Es aquel carbono el cual ha gastado una de sus 4 valencias para convertirse en una molécula orgánica. Ejm.: 2pz CH CH 3 3 1s 1º Hibridación sp 3 B. B. CARBONO SECUNDARIO: Es aquel átomo de carbono que utilizó 2 de sus valencias para combinarse con otro átomo de carbono. Ejm.: Hibridación sp2 (Planar): Es aquella que se forma de la combinación de un orbital “s” con dos orbitales “p” originando tres orbitales híbridos denominados sp2 : 33% de “s” y 66% de “p” 2º C CH Angulo : 120° Longitud : 137 A° C sp 2 3 Orbitales Híbridos CH 1 Orbital atómico 2px 2py CH 3 2 CH CH 1s CH3 3 CH 3 3º D. CARBONO CUATERNARIO: Es aquel átomo de carbono que ha gastado sus 4 valencias para combinarse con uno o más átomos de carbono. Ejm.: Hibridación sp 2 C. 3 C. CARBONO TERCIARIO: Es aquel átomo de carbono que utilizó 3 de sus valencias para combinarse con uno o más átomos de carbono quedándole una valencia libre. Ejm.: sp 2 2s 1º Hibridación sp (Lineal): Es aquella que se forma de la combinación de un orbital “s” con un orbital “p” formando al final 2 orbitales híbridos denominados sp: 50% “s” y 50% “p” 4 ALFRED NOBEL Ejm.: CH 3 CH CH C 3 H CH 3 1º 2 2º CH 2 2 CH CH 3º 1º 2º 3º CH CH 3 1º C C CH 4º 4º 2º 1º 3 CH 2 CH 3 sp3 sp3 sp3 CH CH 3 C 3 C CH sp sp3 2 sp3 1º 3 = 5 + 12 = 17 = 1 sp 3 = 6 + 12 = 18 CH H H H H 3 CH CH 2 2 CH CH 2 H Esquema Caballete 3 Esquema Newman H = 2 sp3 H H H H H H H CH 3 3 sp 3 sp3 CLASES DE ORGÁNICA: H H EXPLICACIÓN DE LA CONFORMACIÓN ALTERNADA. Cada Hidrógeno del Carbono delantero está colocado entre los Carbonos del Hidrógeno del Carbono posterior. sp3 CH 3 CH CH C C sp2 C H CH 2 C CONFORMACIONES: Son las diferentes disposiciones de los átomos en el espacio, son un número infinito. Estas conformaciones dependen de la relación angular entre los Hidrógenos de cada Carbono. Como base existen dos formas diferentes de conformaciones: ALTERNADA y ECLIPSADA. Estas dos conformaciones lo representamos con el compuesto orgánico ETANO CH3 – CH3 para lo cual utilizaremos el esquema de CABALLETE y el de NEWMAN. c) CH C C H 5 12 b) C CONFORMACIONES ROTATORIAS CH CH CH CH CH 3 2 2 sp3 C 3º a) sp2 H C. FÓRMULA GLOBAL: (molecular): Es donde no se brinda ningún tipo de información de como están unidos los átomos, solamente se indica el número de átomos que integra la fórmula. Ejm.: EJEMPLO 2. De los siguientes compuestos orgánicos indique: A: Número de enlaces sigma y pi B: Tipo de Hibridación. CH H 3 b) CH H B. FÓRMULA SEMIDESARROLLADA: Es aquella fórmula en donde solamente se indican la disposición de los átomos de la cadena principal: Ejm.: a) CH H 3 EJEMPLO 1: De las siguientes fórmulas orgánicas determine que tipo de carbono presenta los siguientes compuestos. CH H 3 CH 4º C sp 3 CH sp3 3 CH3 sp sp FORMULA CH 2 H = 10 + 16 = 26 = 4 EXPLICACIÓN DE LA CONFORMACIÓN ECLIPSADA. El Hidrógeno del Carbono delantero está directamente en frente al Hidrógeno del Carbono de atrás. sp2 EN H QUÍMICA Existen 3 tipos de fórmulas diferentes: A. FÓRMULA DESARROLLADA: Es aquel tipo de fórmula que nos indica la disposición de todos los átomos que forman la molécula: 5 ALFRED NOBEL Esquema Caballete H Esquema Newman sufijo H H 3 H H CH H 3 H H H H H C. Met Et Prop But Pent Hex Hept Oct Non Dec Undec Dodec Tridec Tetradec Pentadec Hexadec Número de Cn C17 C18 C19 C20 C21 C22 C30 C31 C33 C35 C40 C100 C112 C124 C135 C200 IUPAC : SUFIJO Alcano Ano Alqueno Eno Alquino Alcohol ino ol Raíz C C Al A) Hulla D) Lignito A) Negro humo D) Mica oico B) Antracita C) Grafito E) Petróleo CH3 A) 21; 5 D) 19; 5 B) 5; 21 C) 20; 5 E) N.A. 05. Hallar el valor de “R” en la siguiente expresión: R=AB+CD Donde: A = # de enlaces sigma B = # de enlaces pi C = # de carbono primarios D = # de carbonos terciarios en : CH(CH3)2 - C(C2H5)2 - C(CH3)3 H C C C) Turba E) Coke CH C C = CH CH C CH O Ácido B) Antracita 04. ¿Cuántos enlaces sigma y pi respectivamente, se presentan en la siguiente estructura? CH3 OH ona sufijo 03. ¿Cuál de los siguientes carbonos no es natural? O Cetona Eta noico 02. ¿Cuál de los siguientes carbonos naturales amorfos posee más contenido energético en su combustión? CC C OH A) Tienen brillo metálico B) En soluciones acuosas se ionizan fácilmente C) La gran mayoría tiene enlaces covalentes D) Todos son moléculas polares E) Son excelentes electrolitos GRUPO FUNCIONAL C C 3 01. Es una característica de los compuestos orgánicos: Heptadec Octadec Nonadec Eicos Heneicos Docos Triacont Hentriacont Tritiacont Pentacont Tetracont Hect Dodecahect Tetracoshect Pentatriaconthect Dihectano C CH COMUN: Acido Acético (acetum-vinagre) PRACTICA DE CLASE N° 01 O Aldehído raíz prefijo 3 raíz SUFIJO: Indica el grupo funcional de la cadena principal. FUNCIÓN 2 metil pro peno 2 O RAÍZ: Indica el número de átomos de Carbono de la cadena principal Raíz CH Se refiere al nombre no oficial de los compuestos, las mismas que tienen su origen en alguna propiedad de la sustancia o corresponde a la nomenclatura antigua. No existe una regla específica para nombrar los compuestos según la nomenclatura común, salvo que se trate de la nomenclatura antigua. Ejemplo: PREFIJO: Indica el nombre y la ubicación de las ramificaciones Númer o de Cn C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 C12 C13 C14 C15 C16 C NOMENCLATURA COMÚN H PARTES DE LA NOMENCLATURA IUPAC B. 1 CH H NOMENCLATURA IUPAC (1892) (INTERNATIONAL UNION OF PURE AND APPLIED CHEMESTRY) I.U.P.A.C.: Es el máximo organismo Internacional de Química A. 2 OH Prefijo – Raíz - Sufijo A) 42 D) 45 Ejemplo de un Hidrocarburo: B) 43 06. Indique la pareja incorrecta: 6 C) 44 E) N.A. ALFRED NOBEL A) Enlace simple : sp3 - sp3 B) Enlace sigma : sp3 - sp3 C) Doble enlace : sp2 - sp2 D) Triple enlace : sp2 - sp2 E) Enlace sigma : s - sp3 * I. CH3 CH 3 | C CH 3 | CH 3 * II. H 3C I. CH 3 C = CH 2 07. Hallar “E” en: E = P - S - T| + C H el n° de carbonos Donde P, S, T y C indica B) - 3 * C = CH 2 | H 08. El número de enlaces sigma presente en la molécula es: CH3 CH CH = CH CH3 11. B) 2 C) 10 y 2 E) N.a. C) 3 E) 5 A) 1 D) 4 Marcar la secuencia correcta después de completar la estructura de : C=CCC I) cuatro enlaces C - H II) Tres enlaces III) tres enlaces IV) dos enlaces insaturados A) VVVV D) FVVF B) VVFV A) Isótopo D) Alótropo B) C15H32 C) 3 E) 5 B) Isóbaro C) Isótono E) Isómero A) Es el carbono más puro que se conoce B) Sus átomos se unen mediante enlaces covalentes C) Es generalmente incoloro D) Cristaliza en el sistema hexagonal E) Su densidad es 3,5 g/cm3 y su índice de refracción es 2,41 C) VFVV E) FVFV 05. Se dice que un átomo de carbono es tetravalente, porque: C) 6,4,2,2 E) 6,2,2,4 A) Se une a otros átomos de valencia cuatro. B) Se une a otros átomos de valencia menos cuatro. C) Se une a otros átomos tetravalentes. D) Se une a otros átomos utilizando cuatro enlaces E) Se une a otros átomos utilizando valencias 1, 2, 3 y4 13. Indique la fórmula global de un hidrocarburo que tiene 15 carbonos en su estructura, 2 enlaces dobles y 3 enlaces triples. A) C15H30 D) C15H15 B) 2 04. Referido al Diamante, indicar lo falso: CH3 C(CH3)2 CH(CH3) CH(CH3) CH2 C(CH3)2 CH3 B) 8,2,2,2 C) 10 E) 14 03. ¿Qué es el grafito del Diamante? 12. ¿Cuántos carbonos primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios hay en la siguiente estructura respectivamente? A) 8,3,2,2 D) 6,2,4,2 B) 8 02. Indique el número de variedades naturales de carbono: ( ) antracita ( ) Lignito ( ) Negro de humo ( ) Carbón de madera ( ) Turba ( ) Coque 10. El número de enlaces sigma que un átomo de carbono hibridado en sp2 puede formar es: A) 1 D) 4 E) sp2, sp3, sp2 A) Generalmente son solubles en agua B) La mayoría son combustibles C) Son buenos conductores de la electricidad D) Sus reacciones son rápidas E) Todo son gases C) 14 E) 18 CH3 - (CH2)2 - C CH B) 12 y 2 B) sp2, sp, sp 01. Entre los siguientes enunciados, escoja el que pertenece a los compuestos orgánicos. 09. Indique el número de enlaces sigma y pi que existen en el siguiente compuesto: A) 12 y 1 D) 4 y 2 CH 3 TAREA DOMICILIARIA N° 01 CH3 B) 5 CH 3 | C CH 3 | CH 3 15. El número de enlaces sigma en la molécula C5H10 , es: C) 5 E) N.A. A) 4 D) 12 A) 1 D) 17 * III. H 2C = CH A) sp, sp3, sp2 C) sp2, sp3, sp D) sp2, sp2, sp3 primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios, respectivamente en el compuesto: CH3 C(CH3)2 (CH2)3 C(CH3)3 A) 1 D) 7 * II. H 3C C) C15H16 E) C15H36 14. Indique la hibridación de los átomos de carbono señalando (*) en cada uno de los siguientes compuestos. 06. De los carbonos que se nombran a continuación, uno de ellos no es amorfo. ¿Cuál es? 7 III. H 2C ALFRED NOBEL A) Coque D) Negro animal B) Grafito C) Lignito E) Turba 10. ¿Cuántos enlaces sigma y pi existen en el compuesto? NH 2 07. En el siguiente compuesto indicar cuántos carbonos primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios están presentes respectivamente: CH = C - CH = CH - C = CH 2 H3C - C - CH 3 A) 16 ; 6 D) 14 ; 2 CH 3 B) 14 ; 3 C) 15 ; 3 E) 14 ; 4 CH 3 A) 3, 2, 3, 4 D) 4, 2, 4, 4 B) 4, 3, 2, 1 C) 4, 2, 3, 2 E) 4, 0, 1, 1 08. ¿Cuántos carbonos primarios y secundarios tiene el compuesto? CH3 CH3 CH3 - CH2 - CH - CH2 - C - CH - CH3 2 CH3 A) 4; 3 D) 5; 2 B) 3; 3 FUNCIÓN HIDROCARBURO C) 5; 3 E) 6; 2 Los hidrocarburos son compuestos orgánicos binarios constituidos únicamente por carbono e hidrógeno. 09. ¿Cuál no es una propiedad de los compuestos orgánicos? C n H 2n+ 2 2d 4t 2c Donde: d = Número de enlaces dobles t = Número de enlaces triples c = Número de estructuras cíclicas A) B) C) D) E) No resisten altas temperaturas Presentan isomería Su mejor disolvente es el agua Enlace covalente El primer compuesto orgánico sintetizado, es la úrea, CO(NH2)2 CLASIFICACIÓN: HIDROCARBUROS ALIFÁTICOS CÍCLICOS Ciclo alcanos Ciclo alquenos Ciclo alquinos AROMÁTICOS ACÍCLICOS S ATURADOS Alcanos Benceno Naftaleno Antraceno, etc INS ATURADOS Alquenos Alquinos HIDROCARBUROS SATURADOS: Son aquellos cuyos átomos de carbono están unidos por enlace simple (el átomo de carbono presenta hidridación Sp 3). Se les llama hidrocarburos saturados por que su molécula contiene el máximo número de hidrógenos, no pudiendo aceptar otro más (son los más ricos en hidrógeno en comparación con los otros tipos de hidrocarburos), también se les denomina hidrocarburos parafínicos por su baja reactividad, pues son poco reactivos (del latín “parum affinis“ que significa “ de poca afinidad “). Así mismo, se les llama alcanos (formadores de alcoholes) así como hidrocarburos metánicos o forménicos porque el primer hidrocarburo de esta serie es el metano o formeno que es el hidrocarburo más sencillo (CH4) de donde se derivan los demás, como puede observarse en el siguiente cuadro. 8 ALFRED NOBEL Formula Desarrollada Formula Semidesarrollada Nombre Formula Global H H C H4 H C H H H H H H H H H H C C C H H H H H H C C C C H H H H H H H H C C C C C H H H H CH H H H H CH H H H H H H H H C C C C C C H H H H H H CH 3 3 C H 2 6 EtAno PropANO C H 3 8 CH 3 CH 2 3 MetANO H H H CH H C C C H4 CH H CH 3 CH 2 CH 2 3 CH 2 CH 3 CH 2 CH 2 3 CH 2 CH2 CH 2 CH 3 CH 2 CH 3 C H 4 10 ButANO C H 5 11 PentANO C H 6 12 HexANO FORMULA GENERAL: C n H 2n+ 2 Ejemplos: Dodecano …………………. C12 H 26 Tridecano …………………. C13 H 28 Octadecano ………………. C18 H 38 Icosano ……………………. C20 H 42 Hemicosano ………………. C21 H 44 Docosano …………………. C22 H 46 Triacontano ……………….. C23 H 48 Henatriacontano ………….. C31 H 64 Tetracontano………………. C40 H 82 , etc. RADICALES O GRUPOS ORGÁNICOS (O ALQUÍLICOS): Los más importantes y más usados son los que resultan teóricamente de quitar un átomo de hidrógeno de los hidrocarburos saturados. A estos radicales se les denomina radicales alquílicos y se comportan como monovalentes positivos. Para nombrarlos sólo es necesario cambiar la terminación ANO (del alcano) por “ il “ o “ ilo “ Ejemplos: FORMULA GENERAL: Luego de quitar un átomo de hidrógeno C n H 2n+ 2 C n H 2n+ 1 -1H .......ANO ......il(ilo) -1H -1H En 1: 2 1 CH 3 C 2H 6 - CH3 CH CH3 Isobutano (2-metilpropano) En 1: 2 CH3 1 CH3 CH2 CH2 CH2 En 2: CH3 CH2 CH CH3 Terbutil(ilo) CH3 CH Propil(ilo) 7 Isopropil(ilo) 6 CH 2 5 CH 2 3 2 4 CH 3 CH 2 CH 3 CH 2 1 1. Butil(ilo) CH2 CH2 CH3 Butano CH3 En 2: CH3 C CH 3 CH3 CH CH3 Isobutil(ilo) Se les hace terminar en ANO. Los cuatro primeros conservan sus nombres primitivos (prefijos: met, et, prop, but, ); pero a partir del pentano se usan prefijos griegos o latinos para indicar el número de átomos de carbono (Ejemplo: hexa=6, hepta=7, octa=8, nona=9, deca=10, undeca=11, dodeca=12 , etc ) CH En 2: CH CH2 NOMENCLATURA: CH3 CH2 CH 3 Propano 1 Nombrar el siguiente hidrocarburo: Metil(ilo) Etil(ilo) CH3 CH2 CH2 CH3 2 Para nombrar a los alcanos, se siguen una serie de reglas dadas por la IUPAC. Estas reglas se explicarán con el siguiente ejemplo: NOMENCLATURA DE RADICALES: CH 4 C2H6 CH3 En 1: CH3 Secbutil(ilo) 2 CH 3 SELECCIÓN Y DENOMINACIÓN DE LA CADENA MÁS LARGA: El nombre del hidrocarburo se deriva del nombre del alcano que corresponde a la cadena más larga de átomos de carbono. En presencia de dos o más cadenas de igual longitud, se escoge la más ALFRED NOBEL ramificada, es decir, la de mayor grado de substitución. En el ejemplo, la cadena más larga tiene 7 átomos de carbono y en consecuencia el hidrocarburo, es un derivado del heptano. 2. CH 3 CH 2 (3) CH 3 CH 2 CH 2 C 3 etil 2, 3, 4 trimetilhexano CH 3 C2H5 CH 3 (4) NOMBRE DE LAS RAMIFICACIONES: Los nombres de las ramificaciones o cadenas laterales se unen como prefijos directamente al nombre del hidrocarburo original. Su posición se indica por el número del átomo al que están. Si dos cadenas o ramificaciones están en el mismo átomo, se repite el número. En el ejemplo, el CH3 se llama (3 -metil) y el: CH3 CH2 se denomina etil (4 etil). CH 3 CH 2 CH 2 CH CH CH 2 CH CH 3 4 etil 2, 5 dimetiloctano CH 3 CH 3 (5) 5. (4) CH 3 - CH - C - CH - CH 3 CH 3 CH 3 CH 2 NUMERACIÓN DE LA CADENA MÁS LARGA: Los átomos de carbono del hidrocarburo original se enumeran empezando por el extremo que CH 3 permita atribuir los números más bajos a los CH 2 átomos ramificados. (3) CHDE - CH - C - CH 3 3. LOCALIZACIÓN LAS- CH 3 RAMIFICACIONES: CH 3 CH 2 3 La posición de las ramificaciones CH queda indicada por el número del átomo de carbono de la cadena principal al cual están unidas. En el ejemplo considerado, hay un grupo –CH3 en el Carbono 3 y un grupo CH3–CH2– en el Carbono 4. 4. C CH 3 CH 2 C C CH 2 CH 2 CH 3 C2H5 CH 3 3 etil 3, 4, 4 trimetilheptano SERIES HOMOLOGAS: La observación de las fórmulas de los constituyentes de la serie de los alcanos, demuestra que cada miembro difiere del anterior en el grupo - CH2 - . A la serie de compuestos de esta clase se le denomina “serie homologa”, y sus miembros se llaman homólogos (del griego homos = igual, logos= palabra; o sea afines o semejantes). ORDEN DE LOS NOMBRES DE LAS RAMIFICACIONES: Se nombran de manera preferencial en orden alfabético: etil, isopropil, metil, propil, etc. También se acostumbra designar los grupos o radicales por orden de complejidad PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ALCANOS: En el ejemplo el nombre correcto es: ESTADO NATURAL: Gas natural y petróleo. También se le encuentra en los yacimientos de carbón. NOTA: Las reglas de puntuación son: a) Se construye una sola palabra b) Se usa un guión para separar los números de las palabras. c) Se usan comas para separar los números ESTADO FÍSICO: Gases (C1 - C4), líquidos (C5 C17 ) y sólidos a partir del C18 . SOLUBILIDAD: Son insolubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos. Ejemplos: PUNTO DE FUSIÓN Y DENSIDAD: Aumenta con el número de átomos de carbono (los hidrocarburos normales tienen punto de ebullición más alto que sus respectivos isómeros). PUNTO DE FUSIÓN: Aumenta el número de átomos de carbono (normalmente, el punto de fusión es mayor mientras más ramificada sea la cadena). SON INODOROS 4 etil 3 metilheptano NO SON CONDUCTORES ELECTRICIDAD. DE LA PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS ALCANOS: 2 Son pocos reactivos, pues son sustancias bastante estables. Su combustión con oxígeno da CO2 y H2O que va acompañada con desprendimiento de calor. Se descomponen a elevada temperaturas (los enlaces se rompen); cracking o pirólisis. ALFRED NOBEL Dan reacciones de sustitución (forman derivados con los halógenos) Deshidrogenación: Los alcanos, por acción del calor y ciertos catalizadores, dan hidrocarburos no saturados. calentamiento y con ayuda decatalizadores, mediante reaccione lentas y reversibles llamadas reacciones de isomerización. CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 n butano CH 3 CH 3 oxido de cromo 500 700C CH 2 CH 2 H 2 CH 3 CH CH 3 ¦ CH 3 isobutano (2 metilpropa no ) Isomerización: Los alcanos normales pueden transformarse en isómeros ramificados por REACCIONES DE LOS ALCANOS: 1. HALOGENACIÓN: Formación de halogenuros de alquilo CH3 CH2 CH3 + Cl2 Luz CH3 CH CH3 CH3 CH2 CH2 Cl + Cl 2 cloropropano (55%) 1 cloropropano (45%) Br Luz CH3 CH CH3 + Br2 CH3 isobutano CH3 C CH3 CH3 CH CH2 Br + CH3 bromuro de tert-butilo Producto principal (99%) CH3 bromuro de isobutilo Trazas En General, el orden de reactividad del hidrógeno en la halogenación es el siguiente: H(terciario)> H(secundario)> H(primario)> H(del CH 4 ) 2. COMBUSTIÓN: Sólo la combustión completa da como únicos productos CO2 y H2O CH3 CH2 CH3 Combustible + 5 O2 Comburente 3 CO2 + 4 H2O PREPARACIÓN DE ALCANOS: 1. Reacción (síntesis) de Wurtz: Calentando haluros (halogenuros) de alquilo con sodio metálico. 2R + 2 Na 2CH 3 I + 2 Na R R CH + CH 3 2 Na X 3 + 2 Na I alcano simétrico ( puede separarse en dos métodos idénticos ) Si se hacen reaccionar dos haluros alquílicos diferentes, el alcano sintetizado tiene un número impar de átomos de carbono (alcano asimétrico) CH 3 CH 2Br 2Na BrCH 2 CH 2 CH 3 CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 2NaBr n pentano En esta reacción también se puede obtener n - hexano y n - butano en cantidades similares a las del n-pentano. 2. REACCIÓN DE GRIGNARD: Un haluro de alquilo al reaccionar con magnesio, en éter etélico seco, forma un compuesto llamado reactivo de Grignard (haluro de alquil magnesio ) que es muy reactivo con el agua de modo que al reaccionar con este compuesto forma el alcano. 3 ALFRED NOBEL éter seco R X + Mg calor R Mg X + H OH R H + Mg (OH)X Reactivo de Grignard éter seco CH 3 CH 2 CH I + Mg 2 CH 3 CH 3 CH 2 CH + Mg (OH) I 3 propano Hidroxido de magnesio HIDROGENACIÓN CATALÍTICA DE ALQUENOS Y ALQUINOS: Los alquenos y los alquinos por hidrogenación, en presencia de catalizadores como Pt, Pd o Ni, originan los alcanos. La temperatura no debe pasar de 300C pues por encima de esta temperatura intervienen los fenómenos de cracking. CH 2 CH 4. CH Mg I + HOH 2 ioduro de n - propil magnesio Ioduro de propilo 3. CH 2 Pt , Pd CH 2 + H CH + 2 H 2 Calor Pt , Pd Calor REDUCCIÓN DIERCTA DE HALUROS ALQUÍLICOS 4 RX Haluro Alquílico Zn / HCl o LiAlH CH CH 3 CH 3 3 CH 3 RH Alcano X: puede ser Cl o Br 5. SÍNTESIS DE KOLBE. Consiste en electrolizar una solución concentrada de sal sódica o sal potásica de un ácido graso o mezcla de ácidos grasos. 2CH 3 -COOK+ 2H 2 O CH 3 -CH 3 + 2CO 2+ H 2+ KOH Etano CH 3 -COONa+ CH 3 -CH 2 -COONa+ 2H 2 O CH 3 -CH 2 -CH 3 + 2CO 2+ H 2+ 2NaOH Propan o También se puede obtener un alcano, calentando una mezcla de sal disódica de un ácido carboxílico y cal sodada. NaCOO-CH 2 -COONa+ 2NaOH+ CaO CH 4 + 2Na 2 CO 3 Metano PRACTICA DE CLASE N° 02 I. Dé el nombre a las siguientes alcanos: a) CH3 - (CH2)3 - CH3 ………………………………………………..................……………………………………………….. b) CH3 - (CH2)5 - CH3 ………………………………………………..................………………………………………………. c) CH3 - (CH2)7 - CH3 ………………………………………………..................………………………………………………. d) CH3 - (CH2)8 - CH3 ………………………………………………..................………………………………………………. e) CH3 - (CH2)9 - CH3 ………………………………………………..................………………………………………………. f) CH3 - (CH2)10 - CH3 ………………………………………………..................………………………………………………. g) CH3 - (CH2)16 - CH3 ………………………………………………..................………………………………………………. h) CH3 - (CH2)26 - CH3 ………………………………………………..................………………………………………………. i) CH3 - (CH2)36 - CH3 ………………………………………………..................………………………………………………. II. Radicales alquílicos: a) CH3 - CH2……...………………………………………………........................................................................ b) - CH2 - (CH2)4 - CH3 ………………………………………………………........................................................................ c) CH3 - (CH2)6 - CH2 - ……...………………………………………………........................................................................ d) CH3 - (CH2)8 - CH2 - ……..………………………………………………........................................................................ e) CH3 - CH - CH3 ……...………………………………………………........................................................................ III. Indicar el nombre IUPAC de los siguientes hidrocarburos ramificados: 2 ALFRED NOBEL a) CH3 CH3 CH CH2 CH CH3 CH2 CH3 _______________________________________________________________________________ ___________________ b) CH3 CH3 CH2 CH3 CH CH2 CH CH2 CH2 CH3 _______________________________________________________________________________ ___________________ c) CH3 c) CH - CH 3 2 C - CH - CH - CH 2 - CH3 2 CH 2 CH 2 CH CH CH 2 CH 3 2 3 _______________________________________________________________________________ ____________________ d) d) CH3 CH3 CH 2 CH2 CH - CH - CH - CH - CH - CH - CH 2 3 2 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH CH 3 3 _______________________________________________________________________________ ____________________ e) CH3 CH3 e) CH - C - CH - C - CH 3 3 2 CH 2 CH 3 CH 3 _______________________________________________________________________________ ____________________ e) Cl Cl Cl f) CH - CH - CH - CH - CH 3 3 _______________________________________________________________________________ ____________________ 3 ALFRED NOBEL IV. Escribe las fórmulas de los siguientes compuestos: A) 2,4 dimetilhexano …................................…………………........…………………........... B) 3 - metil - 4,4 - dipropilheptano ……………………........................................…………………........... C) 3 - etil - 2 metilpentano ……………………........…………………........................................... D) 3 - etil - 4 - propilnonano ……………………........…………………........................................... E) 3 - etil - 2,4 dimetilheptano ……………………........…………………........................................... F) 4,5-dietil - 2,2,3,4,5,6-hexametil-6-propiloctano ……………………........………………….......................................... V. ¿Cuál es el nombre del siguiente hidrocarburo? C H 2 5 CH - CH - CH2 - CH - CH - CH3 3 2 C H 2 5 A) 3 - etil - 4 - metilheptano C) 3 - metil - 4 - propilhexano D) 2,3 - dietilhexano B) 3 - metilnonano E) 4 - etil - 3 - metilheptano VI. Uno de los siguientes hidrocarburos presenta mayor atomicidad A) 2,2 – dimetilpentano D) nonano B) heptano C) 3 - etilpentano E) 2,3 – dimetilhexano TAREA DOMICILIARIA N° 02 I. Escribe el nombre de los siguientes compuestos: a) b) CH3 CH3 CH3 CH2 CH a) CH32- CH - CH - CH - CH - CH 2 2 2 3 a) CH - CH - CH - CH - CH - CH CH 3 2 2 2 3 3 CH 3 CH2 CH2 b) CH - CH - CH - CH - CH - CH - CH - CH 3 2 2 3 2 b) CH - CH - CH - CH - CH - CH -CH - CH CH CH 3 2 2 23 32 CH2 CH 3 CH2 CH2 __________________________________ __________________________________ CH 3 CH 3 CH3 CH 3 c) CH3 d) CH3 CH 3 C 2 H 5 CH CH CH 2 CH 2 3 3 C 2 H 5 CH CH 3 CH2 CH2 3 c) CH - CH - CH - CH - CH - CH 3 d) CH - CH - CH - C - CH 3 3 2 c) CH - CH - CH - CH - CH - CH 3 d) CH3 - CH - CH - C - CH 3 2 CH 2 CH 2 CH2 CH2 CH 2 CH 3 CH2 CH 3 CH 3 CH 3 __________________________________ __________________________________ e) CH 3 e) CH - C - CH - CH - CH 3 3 2 CH 3 CH 3 __________________________________ II. Escribe la fórmula global de los siguientes compuestos: a) Octatetracontano 4 ALFRED NOBEL b) c) d) e) Tetranonacontano 2,4 - dimetil - 4 - propilheptano 3,7 - dietil - 3,7 - dimetil - 5,5 - dipropil nonano. 3 - etil - 2,4 - dimetilhexano III. Dé el nombre a los siguientes alcanos: a) a) CH3 - CH - CH - CH - CH - CH 2 2 3 CH CH 3 3 _______________________________________________________________________________ ____________________ b) CH b) CH 3 CH 3 3 CH2 - C - C - CH2 - CH - CH - CH 3 2 2 CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 _______________________________________________________________________________ ____________________ c) c) CH 3 CH 2 CH CH CH CH CH CH CH 3 CH 2 CH CH 2 2 CH 3 CH CH 2 CH 2 3 CH CH 2 3 2 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 _______________________________________________________________________________ ____________________ d) C 2H 5 d) CH - CH - CH - CH - CH 3 2 3 CH 3 _______________________________________________________________________________ ____________________ e) C 2H 5 CH 3 e) CH - CH - C - CH - CH - CH - C - CH - CH 3 3 2 2 2 2 CH 3 C H - CH - CH - CH - CH - CH3 2 2 2 2 3 7 _______________________________________________________________________________ ____________________ 5 ALFRED NOBEL FORMULA GENERAL: HIDROCARB UROS NO SATURADOS DE DOBLE ENLACE O A LQUENOS C nH Ejemplos: Son aquellos cuyos átomos de carbono están unidos por un enlace doble; los carbonos que contienen el doble enlace presentan hibridación sp2, de modo que el doble enlace consiste de un enlace sigma (sp2 - sp2) y un enlace pi (p - p). Se le llama también hidrocarburos etílénicos o etilenos por el nombre como olefinas, de gas oleificante (nombre antiguo del etileno) Dodeceno …………………. C12 H 24 Pentadeceno…....…………. C15 H 30 Octadeceno ………………. .C18 H 36 NOMENCLATURA: SISTEMA IUPAC 1. Teóricamente se le considera como derivados de los alcanos: el alcano al perder dos hidrógenos de dos carbonos vecinos o contiguos (uno de c/u) originan el alqueno correspondiente con un doble enlace entre los carbonos contiguos. Esta es la razón por la cual el primer miembro de esta serie es el eteno (de dos carbonos). No existe meteno pues solamente tendría un solo carbono. Los alquenos se nombran cambiando la terminación ano, del hidrocarburo saturado correspondiente por ENO. Se considera como compuesto original la cadena más larga que contiene el doble enlace. Las cadenas se enumeran por el extremo más próximo al doble enlace y la posición de éste se indica mediante el número del átomo de carbono al que se encuentra unido y que tiene la numeración más baja. En caso de duda (el doble enlace se encuentra a igual distancia de los extremos de la cadena) deciden las ramas. Se dan los nombres de las cadenas laterales y se indica su posición mediante un número. Si el doble enlace se repite dos o más veces se antepone a la palabra ENO el prefijo di, tri, etc. 2. 3. En el siguiente cuadro se muestran algunos alquenos o hidrocarburos no saturados de doble enlace (se les llama NO SATURADOS para distinguir los de los saturados y de doble enlace porque los dos átomos de carbono contiguos del alcano al perder un átomo de hidrógeno cada uno, originan un doble enlace). 4. HIDROCARBUROS DOBLE ENLACE Ejemplos: Formula Desarrollada H H H H H H C C SATURADOS Formula Semidesa rrolla da CH H H H H C C C H H CH H H H H H C C C C H H CH H H H H H H C C C C C H H H H NO H H H H H H C C C C C C H H H H H H CH 2 CH 2 CH 2 2 CH 3 CH 2 CH CH CH 3 CH 2 CH 2 Formula Global CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 CH 3 C H 2 4 C H 3 6 C H 4 8 5. DE CH 3 CH CH CH 3 Nombre 10 C H 6 12 2 buteno EtENO CH 3 CH CH CH 2 CH 2 CH 3 PropENO ButENO 1 CH PentENO C H 5 2n 3 2 CH 3 C CH HexENO 6 4 CH 3 CH 5 CH 3 2 6 CH 2 7 CH 3 2 hexeno 3,4 - dimetil - 2 - hepteno ALFRED NOBEL 6 5 4 3 2 1 CH 2 CH CH CH 3 1, 3 hexadieno CH 3 CH 2 CH CH CH CH 2 3 metil 1 buteno Etileno CH2 = CH2 Butileno CH2 = CH - CH2 - CH3 I CH 3 1 2 3 I CH 3 I CH 3 4 CH 3 C C CH 3 1 2 3 I CH 3 I CH 3 4 5 6 CH 3 CH C CH CH 2 CH 3 C CH CH 1 3 CH CH 2 CH CH CH 3 3 CH 2 2, 3 dim etil 2 buteno CH Propileno CH2 = CH - CH3 Isobutileno 2, 3 dim etil 3 hexeno 2,3,5 - trimetil - 3 - hepteno 3 3 4 5 6 CH 3 CH 2 C CH CH 2 CH 3 3 metil 3 hexeno I CH 3 SISTEMA COMÚN: a) El nombre común se obtiene añadiendo la terminación ENO al nombre del grupo Alquilo (R). CH3 CH2 = CH - CH3 Tenemos dos grupos importantes del cual se derivan algunos compuestos. Estos son: CH2 = CH : Vinilo CH2 = CH - CH2 : Alilo CH3 - CH = CH - CH2 : Crotil Luego: CH2 = CH - Cl : Cloruro de Vinilo CH2 = CH - CH2 - Cl : Cloruro de alilo CH3 - CH = CH - CH2 - Cl : Cloruro de Crotilo Este sistema se utiliza para aquellos hidrocarburos de bajo peso molecular DIENOS Los dienos son alquenos que contienen dos enlaces dobles CARBONO - CARBONO, por eso en su esencia tienen las mismas propiedades de los Alquenos. CLASIFICACIÓN: Se deriven en dos clases importantes teniendo en cuenta la posición de sus dobles enlaces: 1. Cuando los enlaces dobles se alternan con un enlace simple, entonces se llaman CONJUGADOS o ALTERNADOS. C = CC= C Cuando los enlaces dobles se alternan con más de un enlace simple, entonces se denominan AISLADOS. C = CCC= C 2. Otro tipo de dieno de gran interés es cuando los enlaces dobles están acumulados se les conoce como ALENOS C =C= C Ejemplo: 2 1 a. CH3 - CH = C = CH2 Aleno 1, 2- Butadieno 1 2 3, 4, 5, 6 7 8 9 b. CH2 = CH - ( CH2 )4 - CH = CH - CH3 Aislado 1, 7 - Nonadieno 1 2 3 4 5 6 7 c. CH3 - CH = CH - CH = CH - CH2 - CH3 Conjugado 2, 4 - Heptadieno 1 2 3, 4, 5, 6,7 8 9 10 d. CH3 = CH - ( CH2 )5 - CH = CH - CH3 Aislado 2 ALFRED NOBEL 1, 8 – Decadieno 1 2 3 4 5 e. CH3 - CH2 - CH = C = CH2 Aleno 3, 4 - Pentadieno 1 2 3 4 5 6 f. CH3 - CH2 - CH = CH - CH = CH2 Conjugado 3, 5 – Hexadieno g. CH2 = C = CH - ( CH2 )16 - CH3 Aleno 1, 2 - Eicosadieno PROPIEDADES FÍSICA DE LOS ALQUENOS: ESTADO NATURAL: Algunos tipos de petróleo se forman por cracking de petróleo y en la destilación de la hulla. ESTADO FÍSICO: GASES ( C2 – C4 ) , líquidos ( C5 – C15 ) y sólidos del C15 – para adelante. SOLUBILIDAD: Son ligeramente solubles en agua y bastante solubles en disolventes orgánicos DENSIDAD: Aumenta con el número de carbonos. Todos los alquenos líquidos son menos densos que el agua pero son algo más densos que los alcanos correspondientes. PUNTO DE FUSIÓN Y EBULLICIÓN: Aumentan con el número de carbonos pero son, en general, más bajos que los p.c de los correspondientes alcanos (los alquenos normales tienen punto de ebullición más alto que los correspondientes isómeros) SON DE OLOR CARACTERÍSTICO Y SE CONSIDERA OLEOSA PROPIEDADES QUÍMICAS: 1. REACCIONES DE ADICIÓN: Los alquenos son bastante reactivos ya que debido a la falta de saturación en su molécula adicionan fácilmente dos átomos o radicales monovalentes transformando el doble enlace en simple. Así: a) Hidrogenación: cataliz. CH 2 CH 2 H 2 CH 3 CH 3 b) Halogenación: CH 3 CH CH CH 3 Cl2 CH 3 CHCl CHCl CH 3 2,3 diclorobu tan o c) Adición de halogenuros de Hidrógeno. REGLA DE MARKOVNIKOFF Los haluros de hidrógeno se combinan por adición con los alquenos dando derivados monohalógenados de alcanos. La orientación de la adición está por la regla de Markovnikoff: “En la adición de haluros de hidrógeno a un doble enlace C = C no simétrico, el hidrógeno va al carbono del doble enlace que contiene el mayor número de hidrógeno y el halógeno va la carbono del doble enlace que lleva el menor número de hidrógeno. “ Ejemplo: CH 2 CH CH 3 + HCl CH 3 CH CH 3 Cl d) Esta regla tiene excepciones. En ciertos casos, por ejemplo, en presencia de peróxidos u oxígeno, la adición del bromuro de hidrógeno se realiza en contra de la regla de Markovnikoff. (Adición de antiMarkovnikoff). O o Peróxidos 2 CH 3 -CH= CH 2+ HBr CH -CH -CH Br 3 2 2 e) Adición de Agua: Hidratación. La adición de agua a los alquenos conduce a la formación de alcoholes 2 ALFRED NOBEL SO ] H2SO [[ H 2 44] CH CH ++ H H OH OH CH CC CH 22 33 CH C CH + H OH CH 2 3 CH 33 2 metilpropano CH 2 - metilpropano 3 2 - metilpropano 2. CH CH 33 CH 3 [ H25 25 4] 2 SOCC 25 C COH COH CH CH 33 CH 3 COH CH CH 33 CH 2- metil metil -- 22 -3- propanol propanol 22- metil - 2 - propanol REACCIONES DE OXIDACIÓN: a) COMBUSTIÓN: Los alquenos arden en el aire con llama luminosa (se produce mayor luminosidad que los correspondientes alcanos debido a que el % de carbono es mayor). CH 3 CH CH 2 9 2 O2 3 CO 2 3 H 2 O b) OXIDACIÓN SUAVE: En condiciones suaves; los alquenos con KMnO4 diluido, en solución alcalina diluida, produce dioles o gliceroles. CH CH 2 + CH 3 KMnO 4 diluido CH 3 CH OH + MnO 2 2 CHOH medio ácido 1,2 - dihidroxipropano o propilénglicol 1,2 - propano diol, c) OXIDACIÓN ENÉRGICA: Los productos que se forman a partir de los alquenos y KMnO4 concentrado (condición enérgica) dependen de la estructura original de la olefina. Así: Los carbonos olefinos terminales, = CH 2, se oxidan CO2 y H 2 O CH 3 – CH = CH 2 + KMnO 4 conc. CH 3 COOH + CO 2 + H 2 O Los carbonos alquénicos monosustituidos, = CHR dan ácidos (RCOOH) CH 3 – CH = CH3 – CH + KMnO 4 conoc. calor 2 CH3-COOH medio ácido 2 – buteno ácido acético Los carbonos alquénicos disustituidos, =CR2 , forman cetonas ( R2C=O) CH3 CH3 CH O CH3 COOH + CH3 C CH3 C CH 3 + KMnO4 Propanona 3. REACCIÓN DE POLIMERACIÓN (Autoadición): En presencia de un catalizador ácido una molécula de alqueno puede adicionarse a otra para dar un nuevo alqueno de peso molecular doble al alqueno original. A este nuevo alqueno se le llama DIMERO y al alqueno MONOMERO. Así: CH 2 CH2 + H CH CH CH 2 3 CH CH 2 CH 2 Dímero (1 - buteno) Monómero (etileno) Monómero (etileno) Se observa que el 1 – buteno tiene un doble enlace y se puede agregar una tercera molécula del monómero para obtener un trímero. CH 3 CH 2 CH CH2 + H CH CH CH2 3 CH 2 CH 2 CH Trímero (1 - hexeno) Dímero Monómero Similarmente, agregando otro monómero es posible obtener un tetrámero 3 2 CH CH 2 ALFRED NOBEL CH CH CH CH CH CH + HCH CH 2 3 2 2 2 2 CH CH CH CH CH CH CH CH 2 3 2 2 2 2 2 Trímero Tetramero (1 - octeno) Monómero La autoadición puede continuar para dar un polímero de elevado peso molecular, es decir, un compuesto de muchas pequeñas partes llamadas polímero (del griego: Polys = mucho; meros=parte) PREPARACIÓN DE ALQUENOS: 1. Pirólisis de Hidrocarburos Saturados: La fuente principal de los alquenos inferiores consiste en: gases de refinería del cracking industrial del petróleo, gases formados del cracking del propano y deshidrogenación del butano. No es un método útil. 2. Deshidratación de Alcoholes: Es un método bastante útil. (Al O ) 2 3 R CH = CH R + H 2 O R CH 2 CHOH R 350 450 C 3. Eliminación de Halogenuros de Hidrógeno (Acido Hologenhídrico) de Haluros Alquílicos: El orden de eliminación del ácido halogenhídrico de los haluros alquílicos es: terciario > secundario > primario, para los dos átomos, el de halógeno y el de hidrógeno. El reactivo que normalmente se usa en esta reacción es una solución alcohólica de hidróxido de potasio. R CH2 CH R + KOH (Solución alcohólica) R CH = CH R + KX + H2O X 4. Eliminación de dos átomos de halógenos de átomos de carbono adyacentes: Si un compuesto contiene dos átomos de halógeno sobre átomos de carbono adyacentes, se puede eliminar de él fácilmente al halógeno por el calentamiento en polvo de zinc en alcohol con el cual queda un doble enlace en la molécula. R2 C X C X Zn X R 2 + Zn 2 +R 2 C CR2 Esta reacción no es muy útil como método de preparación. En algunas ocasiones resulta muy valiosa para purificar alquenos. ETENO Se encuentra en el gas del alumbrado (4 a 5 %) es uno de los principales productos que se obtiene del cracking del petróleo. OBTENCIÓN: 1. M o d e lo c o m p a c to y m o d e lo d e e s fe r a s y v a r illa s d e e t ile n o , Modelo compacto y modelo de esferas y varillas de etileno donde puede apreciarse la existencia de un doble enlace o ligadura e n d o n d e p u e d e a p r e c ia r s e la e x is te n c ia d e u n d o b le e n la c e o lig a d u r a Semihidrogenación del acetileno (Hidrogenación Catalítica del Acetileno): síntesis de Berthelot Calentando volúmenes iguales de acetileno e hidrógeno, a temperaturas elevadas (200–250C) y la acción de un catalizador (Pt, Pd o Ni) CH El eteno es el primer miembro de la serie de los alquenos y es el compuesto más importante de esta serie pues es usado materia prima para la síntesis de otros productos químicos. 2. SINONIMIA: Etileno, gas olerificante. . ESTADO NATURAL: 4 CH + H 2 Catalizador Tº Elevadas CH 2 CH 2 Método de Laboratorio: Deshidratación del alcohol etílico por acción del ácido sulfúrico. Se calienta una mezcla de un volumen de alcohol etílico del 95% y dos volúmenes de ácido sulfúrico concentrado hasta una temperatura de 160C. ALFRED NOBEL H H C H H C H OH C [- H O] 2 3. H H t = 160 C C H H CH2 PROPIEDADES FÍSICAS: Es un gas incoloro de ligero olor etéro. Es poco soluble en agua pero soluble en disolventes orgánicos. Posee ligero poder anestésico. Tiene densidad aproximadamente igual a la del aire (densidad = 0.978). + [ O ] + H2O 4. 2 CO 2 + 2 H 2 O Mezcla explosiva b) Arde en atmósfera de cloro produciendo HCl y desprendiendo abundante negro humo: Polimerización: n CH 2 C2 H4 + 2 Cl2 4 HCl + 2 C CH 2 Pequeñas cantidades deO 2 - catalizado r CH 2 CH 2 Cl Cl 1,2 - dicloroetano El bromo de una reacción similar, pero el Yodo requiere de una luz intensa. c) Hidratación: Reacción usada fabricación del alcohol etílico. CH 2 CH 2 + H OH Catalizador CH 3 para CH 2 ) n Siendo n = 60 - 70 Para acelerar la maduración de las frutas. Como anestésico, siendo en algunos casos superior al éter En la fabricación de plásticos En síntesis orgánica b) El Cloro, a la luz difusa, rompe el doble enlace dando lugar a la formación del 1,2– dicloro etano, llamado también “Licor de los Holandeses”. CH + Cl 2 ( CH 2 Aplicaciones: CH 2 = CH 2 + H 2 CH 3 – CH 3 Etileno Etano CH2 1000 atm. 100 - 400º C Reacciones de Adición: a) Hidrogenación: Por acción de catalizadores (Pt, Pd o Ni), el doble enlace puede saturarse en el proceso conocido como “hidrogenación catalítica“. la CH OH 2 PRACTICA DE CLASE N° 03 I. CH OH 2 El etileno al ser calentado a temperaturas altas (100 – 400 C) y sometido a grandes presiones (1000 atmósferas), en presencia de indicios de oxígeno da lugar a la formación de macromoléculas (unión de muchas moléculas en una cadena larga), de pesos moleculares que oscilan entre 2000 y 20000. Estas macromoléculas se llaman POLITENOS o POLIETILENOS ( ....... – CH 2 – CH 2 -- .... ) Esta reacción puede formularse: a) Arde en el aire con llama luminosa brillante. Con el oxígeno forma una mezcla explosiva que detona al contacto de una llama: 2. CH OH 2 etilenglicol Combustión: C2H4 + 3O2 1 vol. 3 vol. KMnO 4 CH2 PROPIEDADES QUÍMICAS: 1. Oxidación: Por oxidación moderada (débil) con disolución de permanganato de potasio (KMnO4) forma el etilenglicol (etanodiol). Nombras los siguientes “alquenos”: 2 ALFRED NOBEL a) CH2 = CH - CH3 b) CH2 = CH - (CH2)2 - CH3 c) CH2 = CH - CH = CH2 d) CH3 - CH = CH - CH3 e) CH3 - (CH2)3 - CH = CH - CH3 f) CH3 - CH2 - CH = CH2 g) CH3-(CH2)4- CH = CH2 h) CH3-CH2-CH = CH-(CH2)4 - CH3 i) CH3-CH = CH - CH = CH-CH2-CH3 j) CH3-(CH2)5 - CH=CH - CH3 : …………..………………………………………………………………................. : …………..………………………………………………………………................. : …………..………………………………………………………………................. : …………..………………………………………………………………................. : …………..………………………………………………………………................. : …………………………………..………………………………………................. : …………..………………………………………………………………................. : …………..………………………………………………………………................. : …………..………………………………………………………………................. : …………………………………..………………………………………................. k) l) k) CH k) CH CH CH 3 l) 3 - CH - C CH = CH- -C CH - 3CH - CH = CH 3 3 3 3 CH 2CH CH 2 2 3 CH CH 2 l)CH3 CH 3 CH CH CH3 2 3 2 - CH CH = C CH - CH=2C- CH - CH - CH- 2CH 2 - CH 3 2 - CH3 2 2 CH _________________________________ _________________________________ II. Escribe la fórmula de los siguientes alquenos: a) 2,4 hexadieno b) 1,3,5,7 – octatetraeno c) 2 - metil - 5 – octeto d) 3 - etil - 2,4,4 - trimetil - 2 – penteno e) 2,3 - dietil - 3,4 - dimetil - 1,4 – pentadieno III. Escribe el nombre de los siguientes compuestos : a) CH2 = CH - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 b) CH2 - CH - CH = CH - CH = CH2 _______________________________ _______________________________ c) d) c) CH - CH- -CH - CH CH- CH c)3 CH 2 2 - 3CH 3 3 - CH- CH CH -CH CH- 2CH 3 CH CH3 3 l) l)CH C - -CH - -CH CH 2= 2 = C CH CH3 3 3 CH CH 2 - CH- CH CH =CH CH = CH 3 3 CH CH 3 2 _______________________________ _______________________________ e) f) 2 2 3 ALFRED NOBELCH CH CH 3 3 CH2 CH - CHCH e) CH = C - CH - CCH = C - CH 2 - CH 3 2 3 3 CH 2 3 2 CH CH 2 f) CH3 - C = C CH CH-2 C = C - CH 3 - CH - CH = C - CH 2 - CH 3 e)CH CH = CCH 3 - CCH 2 22 CH 3 CH 3 f) CH3CH C - CCH = C - CH - C = CH 3 2 3 3 CH CH 3 3 CH2 CH3 CH2 CH3 CH CH 3 3 _______________________________ _______________________________ g) CH3 g) CH - CH - CH - C = CH 2 3 CH CH 3 CH 2 _______________________________ IV. Indicar cuál de los siguientes compuestos presenta en su estructura molecular 8 átomos de hidrógeno. A) Propano V. B) Butano C) Pentadieno D) Pentino E) Todos ¿Cuál es el nombre IUPAC del siguiente hidrocarburo? CH3 CH3 CH CH3 CH3 CH3 C CH CH C CH C CH3 A) 2,7 - dimetil octatrieno C) 2,7 - dimetil - 2,4,6 - octatrieno D) 2,7,7 - trimetil - 2,4,6 – octatrieno B) 2,7 - dimetil - 2,4,6 – octeno E) 2,7 - dimetil - 4 - isopropil - 2,4,6 - octatrieno TAREA DOMICILIARIA N° 03 I. De el nombre a las siguientes fórmulas: a) CH3 CH3 C2H5 C C C C CH3 CH3 CH3 ___________________________________________ b) CH3 CH2 CH = CH CH3 ___________________________________________ c) c) CH 3 - CH 2 - CH = CH - CH - CH - CH 2 3 CH 3 ___________________________________________ d) CH2 CH CH CH CH2 CH2 CH2 C CH3 3 ALFRED NOBEL ___________________________________________. e) CH3 CH = CH CH = CH CH2 CH3 ___________________________________________ f) CH3 CH2 CH2 CH2 CH = CH CH2 CH3 ___________________________________________ g) CH3 CH2 CH = CH CH2 CH = CH CH2 CH = CH CH3 ___________________________________________ h) h) CH 2 = C - CH 3 CH 2 - CH2 - CH - CH2 - CH3 CH 3 - CH - CH 3 ___________________________________________ CH3 i) CH2 C C C C CH3 CH2 CH2 CH3 CH2 CH3 ___________________________________________ j) CH3 CH CH C C CH CH CH2 CH CH2 CH2 CH2 CH3 CH3 ___________________________________________ II. Escribe la fórmula de los siguientes alquenos : a) 3 metil 1,2 butadieno b) 4,5 - dibutil - 3 etil - 2,6 dimetil 1,3,6 – heptatrieno c) 2, etil - 1- penteno d) 2,4 - dimetil - 1,3 - pentadieno e) 2 - etil - 4 - metil - 1,3,5 - hexatrieno III. El nombre del siguiente compuesto es : CH3 - CH - CH = CH - CH - CH 2 3 CH 3 A) 5 - metil - 3 - hexeno B) 2 - metil - hexeno C) 3 - hexen - 2 - metil D) Isopropil - 1 - buteno 4 ALFRED NOBEL E) N.A. IV. Según la IUPAC, nombrar: CH2 C CH2 CH CH2 C2H5 A) 4 - etil - 1,4 - dipenteno B) 2 - etil - 1,4 - dipenteno C) 2- etil - 1,4 - pentadieno D) 4 - etil - 1,4 - pentadieno E) 2 - etil - 1 - penten - 4 - ino V. Sea el hidrocarburo: CH3 - C = CH - C = CH - CH - CH 2 3 CH 3 CH 3 A) 1,4 - dimetil - 2,4 - heptadieno B) 2,4 - dimetil - 2,4 - heptadieno C) 1,1,3,5 - tetrametil - 1,3 - pentadieno D) 3,4 - dietil - 2,4 - heptadieno E) N.A. VI. Indique el nombre IUPAC del compuesto: CH 2 = C - CH - CH - CH = CH - CH 2 CH 3 CH 2 CH 3 CH 2 A) 7 – metil – 5 – etil – 1; 3; 7 – octatrieno B) 2 – metil – 5 – etil – 1; 5 ; 7 – octatrieno C) 4 – etil - 2 – metil – 1; 5; 7 – octatrieno D) 5 – etil - 7 – metil – 1; 3; 7 – octatrieno E) 5 – etil - 7 – metil – 1; 3; 7 – octatrieno Teóricamente, se les considera como derivados de los alcanos acetilénicos o acetílenos por el primer compuesto de enlace simple en triple. También se les consideran como derivados de los alquenos por pérdida de 2 átomos de hidrógeno de dos carbonos contiguos (1 de c/u) convirtiéndose al doble enlace en triple. En el siguiente cuadro se presentan algunos hidrocarburos pertenecientes a esta serie: HIDROCARB UROS NO SATURADOS D E TRIPLE ENLA CE Son Aquellos cuyos átomos de carbono unidos por un enlace triple. Los carbonos que contienen el triple enlace presentan hibridación Sp, de modo que el triple enlace consiste de un enlace sigma (sp – sp) y dos enlaces pi p – p). Se les llama también hidrocarburos acetilénicos o acetílenos por el primer compuesto de la serie. HIDROCARBUROS NO SATURADOS DE TRIPLE ENLACE 5 ALFRED NOBEL Formula Desarrollada H C C Formula Semidesarrollada CH H CH C H C C CH H C Formula Global C H 2 2 CH 3 CH C H 3 4 Nombre EtINO PropINO H H C C H H C C H H H H C C C C C C CH H C CH 3 CH 2 C H 4 6 ButINO H H H H C C C H H H H H H H C C C C H H H H CH H CH H H H H H H C C C C C H H H H H C CH C C CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 CH 2 C H 5 8 PentINO CH 2 CH 2 CH 3 C H 6 10 HexINO CH 2 CH 2 CH 3 C H 7 12 HeptINO H FORMULA GENERAL: C nH 2n -2 NOMENCLATURA: Para nombrarlos basta cambiar la terminación ano de los alcanos por INO y seguir las mismas reglas indicadas para los alquenos. Ejemplos: C8 H 14 ------------octino C15 H 28 ------------pentadecino CH C - CH2 - CH2 - CH3 ------------n - pentino (1 - pentino o pentino normal) CH3 - C C - CH2 - CH3 ------------2 - pentino CH C - C C - C CH ------------hexatriino CH C - CH - CH3 ------------3 - metilbutino CH3 CH3 - CH2 - C C - CH - CH2 - CH3 ------------ CH3 5 - metil - 3 - heptino CH3 CH3 - C - C C - CH2 - CH - CH 3 CH 3 CH 3 ------------- 2,2,6 - trimetil - 3 - heptino CH3 CH 3 CH3 - C - C C - C - CH2 - CH3 CH3 CH 3 ------------- 2,2,5,5 - tetrametil - 3 - heptino 1. CH C - CH = CH2 2. CH C - CH2 - CH = CH2 3. CH3 - C C - CH2 - CH3 metiletilacetileno 4. CH C - CH3 5. CH C - CH2 - CH3 6. CH C - CH2 - CH2 - CH3 SISTEMA COMÚN Se utiliza para alquinos sencillos se le consideran como derivados del Acetileno, que es el ETINO, aquí los que están unidos a los Carbonos del triple enlace se nombran como radicales. Ejemplos: 2 vinilacetileno alilacetileno metilacetileno etilacetileno propilacetileno ALFRED NOBEL 7. CH C - CH2 - CH2 - CH2 - CH3 butilacetileno Si un tetrahaluro tiene dos átomos de halógeno sobre cada uno de dos átomos de carbono adyacente, su ebullición con Zinc en polvo en solución alcohólica separa el halógeno y se forma un alquino: PROPIEDADES FÍSICAS: Las propiedades físicas de los alquinos se asemejan a las de los alcanos y los alquenos, aunque los puntos de ebullición son algo más elevados y la solubilidad en agua es mayor. Son gases (C2 - C4), líquidos (C5 - C14) y sólidos a partir del C15. 3. PROPIEDADES QUÍMICAS: 1. A partir de otros Acetilénicos CH3-C CH+Na (fundido) CH3-C C Na+Br-CH2-CH3 NaBr+CH3-CC-CH2-CH3 (propino) Reacción de adición: A causa del triple enlace, los acetilenos dan reacciones de adición análogas a la que dan los alquenos pero pueden adicionarse dos moles de reactivo en vez de uno. Así: a) Adición de hidrógeno: Hidrogenación. [Pt] R - C C - R + 2 H 2 R - CH 2 - CH 2 - R ETINO O ACETILENO b) Adición de agua. Hidratación: El acetileno al adicionar una molécula de agua forma aldehídos: CH Fórmula : C 2 H 2 , o CH CH CH CH CH + H OH H2 SO 4 CH Hg SO 2 4 2 CH CHO CHOH 3 acetaldehido "inestable" Los otros alquinos dan cetonas pues la adición del agua se efectúa conforme a la regla de Markownikoff. RC CH + H OH H2 SO 4 RC Hg SO OH 2 4 CH 2 RC CH 3 Representación del acetileno, uno de los compuestos más interesantes en la industria de la sintesis orgánica. O cetona 2. Reacciones del Hidrógeno Acetilénico: La mayor acidez del hidrógeno unido a un átomo de carbono que lleva un triple enlace se pone de manifiesto por la facilidad con la cual se forman sales metálicas. HC CH + Na(fundido) Acetileno El acetileno es el único alquino que tiene importancia práctica, se le considera como materia clave de la síntesis orgánica. Obtención: HC C Na Acetiluro de Sodio 1. Síntesis de Berthelot (1862) Consiste en hacer pasar la chispa eléctrica del arco voltaico entre dos electrodos de carbón en una atmósfera de hidrógeno puro y seco. PREPARACIÓN DE ALQUINOS: En general, los acetilenos pueden prepararse por dos métodos análogos a los métodos de preparación de alquenos y por un tercer método que no pueden usarse para obtener alquenos. 1. 2C+ 2H 2. Eliminación de dos moles de Haluro de Hidrógeno de los Dihaluros: Su un dihaluro tienen los dos átomos de halógeno sobre el mismo átomo de carbono o sobre átomos de carbono adyacentes, su ebullición con una solución alcohólica de hidróxido potasio separa dos moles de ácido halogenhídrico con la consiguiente introducción de un triple enlace. chispa Método de Laboratorio: El acetileno se prepara fácilmente por acción del agua sobre el carburo de calcio, en frío. Esta reacción es violenta, produciéndose un gran desprendimiento de calor; Ca C H OH CH H OH CH + C Ca C2 Eliminación de cuatro átomos de Halógeno de átomos de carbono adyacentes: 2 OH + Ca + 2H O Carburo de Calcio Agua 2 PROPIEDADES FÍSICAS: 2. C2H2 Gas incoloro. OH C H + Ca (OH)2 2 2 Acetileno Hidroxido de Calcio ALFRED NOBEL - Olor etéreo agradable. El gas acetileno industrial es de olor aliáceo (a ajos) debido a las impurezas que contiene. Poco soluble en agua (a las presión atmosférica, un volumen de agua disuelve un volumen de acetileno), pero si extraordinariamente soluble en acetona (un volumen de acetona disuelve hasta 300 volúmenes de acetileno). Es menos denso que el aire. - - b) Cloración: La adición de cloro (o de bromo) también puede hacerse en dos pasos: CH CH Combustión: a) Su combustión completa: Produce cantidad de calor (reacción exotérmica). gran CH CH2 = CH OH CH + H OH CH alcohol vinílico 4. CHO 3 etanal Los hidrógenos del acetileno tienen carácter ácido, permitiendo ser reemplazados por metales para dar ales llamadas acetiluros. Así: a) Acetiluro Cuproso: Se obtiene haciendo pasar acetileno a través de una solución que contiene cloruro cuproso amoniacal: b) Su combustión incompleta: Cuando se quema con el aire, produce gran cantidad de carbón (negro de humo). tetracloroetano c) Hidratación: El acetileno fija una molécula de agua (al pasar por una solución diluida de ácido sulfúrico y sulfato de amonio a 80 C ) para transformarse en etanol, pasando por alcohol vinílico que es un compuesto intermedio inestable : 2 C2H2 + 5 O2 4 CO2 + 2 H2O + Calor Debido al calor que genera, esta reacción se utiliza en el soplete oxicetilénico que permite obtener temperaturas que pueden llegar hasta 3,500 C (utilizando en soldadura y corte de metales). 2 C2H2 + O2 Cl 2 CHCl - CHCl 2 2 dicloroetileno PROPIEDADES QUÍMICAS: 1. Cl 2 CHCl=CHCl CH 4 C + 2 H2O CH + Cu 2Cl2 + 2 NH 3 + 2 H 2 O 2 NH 4 Cl + C Cu C Cu Cloruro cuproso amoniacal 2. Polimerización: b) Acetiluro de Plata: Se obtiene haciendo burbujear el acetiluro en una solución de nitrato de plata amoniacal: a) Polimerización Lineal: Dimerización. Dos moléculas de acetileno se condensan, en presencia de catalizadores, para formar vinilacetileno. CH CH + HC CH CH + Ag NO + 2 NH CH2 = CH- C CH vinilacetileno 3 CH2 = CH - CH = CH2 - CH Catalizador CH CH CH CH CH Benceno 3. Reacción de Adición: a) Hidrogenación: La adición de hidrogenación puede hacerse en dos pasos: CH CH acetileno H 2 CH2 =CH2 etileno H 2 3 C Ag C Ag APLICACIONES: b) Polimerización Cíclica: Trimerización. Si se hace pasar una corriente de acetileno por un tubo fuertemente calentado, se forma benceno: CH 2 NH NO + 4 Nitrato de plata Amoniacal Butadieno CH 2 CH El vinilacetileno por hidrogenación forma el butadieno, que es materia prima para la fabricación del caucho sintético: CH2=CH - C CH + H 2 3 +2H O CH3 - CH3 etano 3 Soplete oxiacetilénico. Fabricación del acetaldehido (etanal). Fabricación del Negro de humo. Preparación de derivados clorados. Sirve como materia para la obtención del butadieno que a su vez sirve para fabricar el caucho sintético. ALFRED NOBEL __________________________________ _______ PRACTICA DE CLASE N° 04 CH 3 I. Nombrar: k) k) CH C - CH - CH 3 j) CH - C C - C - CH 3 3 a) CH C - (CH2)3 - CH3 CH CH2 3 CH __________________________________ _______ 3 __________________________________ _______ b) CH3 - C C - (CH2)6 - CH3 __________________________________ _______ c) CH3 - (CH2)7 - C CH l) m) CH - CH - CH - C 3 l) CH 3 - CH - C C - CH2 - CH 3 __________________________________ _______ CH 2 d) CH C - C C - C C - CH3 CH 3 CH2 CH 3 __________________________________ _______ __________________________________ _______ e) CH3 - CH2 - C C - C C - CH3 m) m) CH - CH - CH - C C - CH - CH 3 3 l) CH 3 - CH - C C - CH2 - CH __________________________________ 3 _______ CH 2 f) CH3 - C C - CH3 CH 3 CH2 CH CH2 CH __________________________________ 3 _______ 3 __________________________________ _______ g) CH3 - CH2 - CH2 - C C - CH3 n) CH 3 n) CH 3 C - CH - C C - CH - CH 2 - CH 3 2 CH3 CH 3 __________________________________ _______ h) CH C - C CH ______________________________________ ___ __________________________________ _______ o) CH 3 i) CH3 - C C - (CH2)7 -CH3 o) CH - C - CH - CH C C - CH - C C - CH - CH 3 2 3 2 2 CH CH 3 3 __________________________________ _______ __________________________________ _______ j) CH 3 j) CH - C C - C - CH 3 3 CH II. Escribe la fórmula de los siguientes hidrocarburos su peso molecular. k) CH C - CH y- calcule CH 3 A) 3 - pentino B) 2,5 - octadiino C) 1,3,5 - nonatriino CH 3 D) 2,4 - heptadiino CH2 3 4 ALFRED NOBEL E) 2-cloro-5-bromo-3-heptino d) CH2 CH2 C CH III. Sea el siguiente hidrocarburo: CH C - CH - CH2 - CH 3 CH __________________________________ _______ 3 CH2 CH3 C2H5 e) CH C C C C CH CH3 Indicar su nombre según IUPAC A) 3-metil-4-pentino pentino C) 2-metil-2-pentino D) 3-metil-2-pentino B) 3-metil-1- __________________________________ _______ E) N.A. IV. Indicar el nombre IUPAC del compuesto: f) CH3 CH3 CH3 CH C C CH 3 f) CH - C C - C - CH 3 3 A) 1,3 - dimetil-1- butino B) 1,3 - dimetil- 1- pentino C) 3 - metil- 2- pentino D) 2 - hexino E) 4- metil- 2- pentino TAREA DOMICILIARIA N° 04 I. CH 3 __________________________________ _______ g) Dar el nombre a los siguientes alquinos: a) CH3 CH CH2 CH3 CH2 CH3 CH3 CH C CH C C C CH CH2 CH2 CH2 CH3 CH2 CH3 CH C CH C C CH CH2 CH2 CH3 CH2 CH2 CH3 CH2 CH3 CH CH3 __________________________________ _______ II. Escribe la fórmula de los siguientes alquinos: * 3,4- dimetil-1-hexino: ______________________ * 3 - etil- 6,6,8 - trimetil-1,4- nonadiino: ________________________________ __________________________________ _______ _________ CH3 CH3 CH CH3 b) CH CH2 CH2 CH CH2 CH3 C CH * 2,9,9- trimetil - 3,5,7-Undecatriino: ________________________________ _________ * 2,2- dimetil- 5 - octino: _____________________ ______________________________________ ___ * CH3 CH3 CH2 C CH c) CH3 C C CH C CH2 CH3 CH2 CH3 CH3 CH3 CH2 CH3 3- metil - 4,4 - dimetil-1- hexino: ________________________________ _________ ______________________________________ ___ 5 ALFRED NOBEL HIDROCARBUROS DE MÚLTIPLE ENLACE 1. Cuando los Hidrocarburos tienen varios dobles y triples enlaces combinados en cadena normal: a) Lectura: Se nombra considerándolo como un alqueno, especificando el número de carbono al que pertenece el (los) doble (s) enlace (s) y en seguida se nombra el (los) triple (s) enlace (s) como inos especificando el número de carbono al que pertenecen, es decir, se utiliza el orden ENINO (y no INENO) . La dirección de la numeración se escoge en tal forma que al sumar los números correspondientes a las posiciones de los dobles y triples enlaces, se obtenga el valor más pequeño. Ejemplos: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1. CH 2 = C = CH – CH 2 – C C – CH 2 – C C – CH 2 – CH 3 1, 2 – undecadien– 5, 8 – diino 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2. CH 2 = CH – C C – CH = CH – C C – CH 3 1, 5 – nonadien– 3, 7– diino 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3. CH3 – C C – CH2 – CH = CH = CH = CH – C C – CH2 – CH2 – CH3 5, 7 – tridecatrien– 2,9– diino 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 4. CH3 – CH2 – CH = CH – CH2 – C C – CH2 – CH2 – CH = CH – CH3 2, 9 – dodecadien– 6– ino 1 2 3 4 5 6 7 5. CH2 = CH – C C – C C – CH3 1 – hepten– 3,5 – diino 9 8 7 6 5 4 3 2 1 6. CH3 – CH2 – C C – CH = CH – C C – CH3 4 – nonen– 2, 6 – diino 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 7. CH3 – CH2 – CH = CH – CH = CH – CH = CH – C CH2 3, 5, 7 – decatrien– 1 – ino b. Escritura: Cuando nos dan el nombre del hidrocarburo y se quiere escribir su fórmula, se siguen los siguientes pasos: Ejemplo: Escribir la fórmula del siguiente hidrocarburo 1, 3, 9 undecatrien– 3,7 – diino 1. La palabra clave es la que indica el número de átomos de carbono. En este caso undecano, 11 carbonos, que deben ponerse en línea recta y numerarlos de izquierda a derecha (o de derecha a izquierda). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 C–C–C–C–C–C–C–C–C–C–C 6 ALFRED NOBEL 2. Colocar los dobles y triples enlaces, ubicándolos en los carbonos que indica el nombre del hidrocarburo. En el ejemplo: deben colocarse tres dobles enlaces en los carbonos 1,3 y 9 y dos triples enlaces en los carbonos 5 y 7. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 C=C–C=C–CC–C C –C=C –C 3. Saturar los carbonos. Saturar significa completar con hidrógenos las cuatro valencias (tetravalencia) que debe tener cada átomo de carbono. En el ejemplo: 1 2. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 CH2 = CH – CH = CH – C C – C C – CH = CH – CH3 Cuando los hidrocarburos tienen doble y triple enlaces combinados y radicales alquílicos formando cadenas ramificadas o arborescentes. a. Lectura: se nombra primeramente los radicales alquílicos, comenzando por el más simple (o orden alfabético) especificando el número del átomo de carbono donde se encuentran y luego para la cadena principal o normal se siguen los mismos principios indicando en 1 A. Nota: Si la suma de las posiciones correspondientes a los dobles y triples enlaces al considerar la dirección de la cadena principal por cualquiera de los extremos es igual en ambos casos, entonces se toma en consideración las ramificaciones (suma de los números correspondientes a las posiciones de las ramificaciones debe el valor más bajo). Ejemplos: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 a) CH2 = C – CH = C – C C – C C – CH – CH3 CH3 CH2 CH3 CH3 4 – etil – 2,9 – dimetil – 1,3 – decadien– 5,7 – diino CH3 7 6 5 4 3 2 1 b) CH3 – C – C C – CH2 – CH = CH2 CH3 CH3 2, 6, 6 – trimetil – 1 – hepten– 4 – ino C2H5 9 8 7 6 5 4 3 2 1 c) CH3 – CH2 – C C – C = CH – C – CH CH2 CH2 CH3 CH2 CH3 3 – etil – 3 – metil – 5 propil – 1,4 – nonadien – 6 – ino CH3 12 11 10 d) CH 3 C – C – CH3 9 8 7 6 5 4 3 2 1 CH – C C – C = C = C – CH = CH – CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 CH3 CH2 CH3 2 ALFRED NOBEL 6 , 9 – dietil – 10,10 – dimetil – 4 – propil – 2,4,5 – dodecatrien– 7,11 – diino 1 2 3 4 5 6 7 8 9 e) CH 2 = C – CH = CH – CH – C C – CH2 – CH3 CH3 CH2 CH3 5 – etil – 2 – metil – 4 – nonadien – 6 – ino CH3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 f) CH 3 – CH = C = C – C – CH – C C – C CH CH3 CH2 CH2 CH3 CH3 5, 6 – dietil – 4,5 – dimetil – 2,3 – decadien–7, 9 – diino 8 7 6 5 4 3 2 1 g) CH C – C = CH – C = CH – C = CH2 CH3 CH2 CH2 CH3 CH2 CH3 4 – etil – 6 – metil – 2 – propil – 1,3,5 – octadien– 7 – ino 1 2 3 4 5 6 7 8 h) CH2 = C – CH = C – C C – C CH CH3 C3 H7 2 – metil – 4 – propil – 1,3 – octadien– 5, 7 – diino 5 4 3 2 1 i) CH3 – C = C – CH C CH3 CH3 3, 4 – dimetil – 3 – penten – 1 – ino CH3 1 2 3 4 5 6 7 j) CH2 = CH – C C – CH2 – C – CH3 CH3 6, 6 – dimetil – 1 – hepten– 3 ino b. Escritura: Cuando se da el nombre del hidrocarburo y se quiere escribir su fórmula se siguen los siguientes pasos: Ejemplos: Escribir la fórmula de siguiente hidrocarburo: 6 – etil - 5, 8 – metil – 7 – propil – 5, 8 – decadien– 1, 3 – diino 1. Se colocan en línea, y se enumeran los carbonos indicados por la palabra clave. En nuestro ejemplo, la palabra correspondiente es el nombre de hidrocarburo decano ( 10 carbonos). 1 2 3 4 5 6 3 7 8 9 10 ALFRED NOBEL C – C – C – C – C – C – C – C – C – C 2. Se colocan los dobles y triples enlaces cuidado de ubicarlos en los carbonos que indica el nombre del hidrocarburo. En el ejemplo se debe colocar: - Dos enlaces dobles: uno en el C – 5 y el otro en el C – 8 - Dos triples enlaces: uno en el C – 1 y el otro en el C - 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C C – C C – C = C – C – C = C – C 3. Se colocan los radicales alquílicos cuidando de colocar cada uno en el átomo de carbono correspondiente. En nuestro ejemplo se colocará: - Dos radicales: - CH 3 (uno en el C – 5 y el otro en el C – 8) - Un radical – C2 H5 en el carbono 6. - Un radical – C3 H7 en el carbono 7. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C C – C C – C = C – C – C = C – C CH3 C2H5 C3 H7 CH3 4. Se saturan los carbonos, es decir, se completa la tetravalencia del carbono con hidrógenos. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 CH C – C C – C = C – CH – C = CH – CH3 CH3 C2H5 C3 H7 CH3 PRACTICA DE CLASE I. f) f) Dé el nombre a los siguientes compuestos CH 3 - CH = C - C CH CH 2 - CH 3 a) CH C CH = CH2 __________________________________ _______ __________________________________ _______ g) b) CH3 C (CH2)4 CH=CH2 g) __________________________________ _______ c) CH C CH=CH C CH CH 3 - CH - C C - CH 2 CH 2 CH CH 2 CH 2 CH3 __________________________________ _______ __________________________________ _______ d) CH3- CH=CH- CH=CH- C CH C2H5 h) CH C C C CH C CH CH3 C5H11 __________________________________ _______ e) CH C CH=CH CH3 __________________________________ _______ __________________________________ _______ i) CH3 C C C CH2 CH2 CH2 CH3 4 ALFRED NOBEL CH C CH CH 3 c) CH C - C = C = C - CH 2 - C - CH 2 - CH - CH = CH 2 __________________________________ _______ CH 3 CH 3 CH CH 2 3 CH j) CH CH C - CH - CH - CH - CH2 - CH - CH = C j) CH 3 CH 2 CH CH 3 __________________________________ _______ CH 3 CH2 CH3 3 d) CH3 CH C CH C C CH CH2 CH3 C2H5 CH3 __________________________________ _______ II. Escribe la fórmula semidesarrollada, formula global y el peso molecular de los siguientes alqueninos __________________________________ _______ a) 4- etil- 2,9- dimetil-1,3- decadien- 5, 7 – diino e) CH 3 b) 2,2,6,6 - tetrametil- 3,4 - nonadien - 7- ino e) CH2 = C = C - C C - C - CH2 - CH 3 c) 3,4 - dimetil - 3 - hexem - 1– ino CH d) 5 - etil - 2, 3 - dimetil - 1, 3, 4 - nonatrien - 6 – ino CH e) 6 - metil - 4 - hepten - 1 – ino TAREA DOMICILIARIA N° 05 I. 3 CH 3 3 2 CH 3 3 __________________________________ _______ De el nombre a los siguientes compuestos: a) a) CH 2 = C - C C - C = C = C - C C - CH 2 - CH 3 CH 3 CH 2 CH CH II. 3 a) 3 - hexil - 3, 7- dimetil- 6- pentil- nonen-1- ino 3 b) 2- etil- 2, 3- dimetil- 4,6 - nonadien - 8 – ino c) 6,6- dimetil-1- hepten- 3- ino __________________________________ _______ d) 3- hepten-1,5 - diino b) e) 5, 5 - dipropil - 1, 3 - nonadien - 8 - ino CH3 b) Escribe la fórmula de los siguientes hidrocarburos CH - C = C = C - C C - C C - C - CH2 - CH 3 3 CH 3 CH 3 CH 3 __________________________________ _______ c) FORMULAS ZIG – ZAG EN LOS HIDROCARBUR OS ACICLICOS Estas son fórmulas de tipo convencional, donde cada vértice nos indican un Carbono (hay que tener en cuenta los extremos y el triple enlace). Los Hidrógenos no se colocan, se supone que cada Carbono tiene el número respectivo de Hidrógeno para cumplir en valencia. Así mismo hay que tener en cuenta en cada tipo de enlace la forma del híbrido que adopta el Carbono. Ejemplos: 2 ALFRED NOBEL a) 1 Contiene 3 a) * 4 Carbonos (But) * Enlaces simples (ano) 2 4 Butano b) 1 3 5 Contiene 7 b) * 7 Carbonos (Hept) * Enlaces simples (ano) 2 4 6 Heptano c) 8 3 4 6 c) Contiene 1 * 9 Carbonos (Non) * Enlace doble en la 9 7 5 2 posicion 3 (Eno) 3 - Noneno d) 2 d) 3 5 8 6 Contiene * 8 Carbonos ( Octa ) * 2 enlaces dobles ( dieno ) posiciones 2 y 5 4 1 7 2, 5 - Octadieno e) Contiene 5 7 4 e) metil 3 8 2 6 1 * Recuerda enumerar el mayor # de Carbonos (8) (Oct) * Enlace doble en la posicion 4 (eno) * Hay 1 radical metil en la posicion 3 3 - metil - 4 - octeno HIDROCARBUROS CÍCLICOS 2 ALFRED NOBEL CICLOALCANOS CICLICOS ALICICLICOS CICLOALQUENOS C n H 2n - 2d - 4t CICLOALQUINOS AROMÁTICOS O BENCENICOS HIDROCARBUROS ALICÍCLICOS, CICLOALCANICOS Ó CICLOPARAFINAS: (CnH2n) Son hidrocarburos que tienen anillos de carbono unidos entre si por enlaces simples, de tal forma que sus propiedades son semejantes a los alcanos de cadena abierta. También se llama hidrocarburos polimetilénicos o simplemente polimetilenos (por estar constituidos por una serie de grupos metilenos: CH2 - ). También se les llama hidrocarburos nafténicos o naftenos porque se encuentra en gran proporción en la nafta (fracción obtenida de la refinación del petróleo). Representación Simplificada Representación Estructural CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 Para presentar en forma simplificada se usan polígonos regulares, donde cada átomo de carbono está representado por un vértice del polígono. Para nombrar se antepone la palabra ciclo al nombre del alcano, con igual número de carbonos, así: Ciclopropano (3 Carbonos) Ciclobutano (4 Carbonos) Ciclopentano (5 Carbonos) CICLOHEXANO La molécula del ciclohexano por mantener el ángulo tetraédrico (109) se representan dos formas (silla y bote) siendo la más estable la conformación silla. CH 2 Conformaciones CH 2 CH CH 2 CH CH 2 2 Silla Bote 2 RADICALES DE CICLOALCANOS Se generan por pérdidas de un H en un cicloalcano, para nombrar simplemente se cambia la terminación ANO por IL o ILO. FORMULA GENERAL: Cn H2n - 1 3 ALFRED NOBEL CICLO ALCANO CH CH RADICAL perdió un hidrogeno CH - 2 CH 2 2 CH CH 2 2 Ciclopropano Ciclopropil CICLO ALCANO perdió un hidrogeno CH 2 CH CH 2 CH 2 CH 2 2 CH - CH 2 CH 2 Ciclobutil Ciclobutano Para nombrar radicales con ramificaciones se debe empezar a enumerar del carbono que ha “perdido“ el hidrógeno y el radical debe quedar con el menor número posible (posición). Ejemplo: 1 CH 3 2 5 3 4 2 - metil posición del radical hay un CH 3 ciclopentilo pentágono 5 carbonos Observamos que hemos enumerados a partir del carbono que perdió un hidrógeno y en sentido antihorario para que el radical metil tenga menor numeración (2), pero si usted enumera en sentido horario el radical metil tendría la numeración (5) y su respuesta sería: 5 - metil ciclopentilo, el cuál sería totalmente errónea CICLOS CON SUSTITUYENTES En este caso se antepone el (o los) nombres (s) de las mismas al nombre del ciclo alcano correspondiente siguiendo las mismas normas de la nomenclatura de alcanos. Ejemplos: a) b) CH A) 3 metil ciclopentano hay un CH 3 pentagono 5 carbonos B) CH A) 3 CH2 CH3 metil ciclopentano etil ciclopropano hay un CH 3 hay un triangulo pentagono CH3 3 carbonos 5CH carbonos 2 c) d) 4 CH2 B) etil CH3 ciclopropano hay un triangulo CH CH3 3 carbonos 2 ALFRED NOBEL CH 3 CH 3 C) C) 2 5 1,2 - 4 Dimetil 5 3 1,2 - Dimetil ciclopentano ciclopentano 1 - posiciones posiciones 2 radicales 2 radicales pentagono de5los de los CH CH carbonos 3 3radicales metil radicales metil ( CH2 )2 - CH3 ( CH 23 4 2 )2 - CH 2 4 2 5 3 3 3 1 1 4 D) D) 5 1 CH 3 1 CH 3 1 - metil - 2 - propilciclopentano metil - 2 - propilciclopentano pentagono un posicion posicion hay posicion hay un posicion pentagono del del del del 5 carbonos CH 5 carbonos CH 3 3 radical propil radical propil metil radical metil radical pentagono 5 carbonos OBSERVACIONES: - Si la cadena alifática es de 4 ó más átomos de carbono, entonces se considera al ciclo como si fuera un radical. Ejemplo: 5 4 3 2 1 CH - CH2 - CH2 - CH2 2 - CH 3 pentano 5 - ciclopentil pentano ciclopentil - La doble sustitución en los cicloalcanos genera dos conformaciones Cis y Trans Cl Cl Cl Cl Cis - 1,2 - diclorociclopentano CICLOS ALQUENOS Y CICLOALQUINOS: CnH2n+2- 2d - 4t - 2c Trans - 1,2 - diclorociclopentano 1. 2. 3 4 2 Donde: d = número de dobles enlaces t = número de triples enlaces c = número de estructuras cíclicas 1 Para nombrar a los cicloalquenos y cicloalquinos se considera que los Carbonos deldoble y triple enlace ocupan las posición 1 y 2 y se sigue la regla de los cicloalcanos (terminación ANO por ENO e INO respectivamente). 5 Carbonos Ciclopenteno tiene doble enlace Ejemplos: 2. 1. 5 5 6 posicion del 6 Carbono radical 4 - metilciclohexen Tiene el Tien radical CH 3 en ALFRED NOBEL 2. 5. 3 4 2 6. 1 CH 3 2 1 6 5 posicion del 6 Carbonos radical 4 - metilciclohexeno Tiene el Tiene doble radical CH 3 enlace tiene doble enlace 6 CH 3 6 Ciclopenteno 1 5 3 5 Carbonos 2 5. 3. 4 5 - metil - 1,3 - ciclohexadieno 4 - metil - 1,5 - c 6. INCORR 6. 1 2 H 3. 2 1 10 4. 6 1 2 9 H 8 4 7 6 H 4 H 5 - metil - 1,3 - ciclohexadieno posición del enlace triple 1 - ciclodecen - 5 - ino Decagono tiene triple 10 Carbonos enlace 4 6 2 H H CH 3 5 posición del enlace doble H 6 5 33 3 1 CH 3 H 5 3 CH2 CH 3 4 - metil - 1,5 - ciclohexadieno 5 H 4 H INCORRECTO posición del radical 3 - etilciclohexeno tiene doble hay un CH2 - CH 3 enlace 4. H 1 4. H 3 H 6 H 2 H H H H 3 CH2 CH 3 5 OBSERVACION: Si enumeramos en sentido horario te darás cuenta que el doble enlace tendría la posición (5), pero por la regla dada tenemos que tomar la posición menor posible. 6. 4 H del iple H o triple ce posición del radical 3 - etilciclohexeno CH = CH - CH - CH - CH 3 3 2 CH 3 CH = CH - CH - CH - CH 3 3 1 tiene doble hay un CH2 - CH 3 enlace 2 2 3 4 5 CH 3 5. 1 - ciclopropil - 3 - metil - 1 - 5 carbonos penteno posicion del sustituyente posicion posicion del sustituyente del radil CH 3 enlace doble 2 ALFRED NOBEL 7. 1 2 8 3 7 4 6 _______________________________ _____________ 5 1, 3, 5, 7 - ciclooctatetraeno posiciones de los enlaces dobles 4 enlaces dobles _______________________________ _____________ _______________________________ _____________ __________________________________ __________ PRACTICA DE CLASE I. Nombrar, determinar la fórmula global y calcular el peso molecular: _______________________________ _____________ II. _______________________________ _____________ Nombrar los siguientes radicales : a) a) b) b) _______________________________ _____________ c) 3 ALFRED NOBEL c) a) I) CH 3 d) CH 3 d) __________________________________ _______ b) III. Escribir el nombre IUPAC de los siguientes cicloalquenos, indicando sus fórmulas globales: CH 3 II) a) a) CH 3 b) Cl CH 3 b) __________________________________ _______ VI. El nombre IUPAC del siguiente compuesto es: c) c) Cl d) Cl d) A) 1;2 - dicloro ciclopenteno B) 1;5 - dicloro ciclopenteno C) 2;3 - ciclopentano D) 2;3 - dicloro ciclopenteno E) 2,3 - dicloro ciclopentino TAREA DOMICILIARIA N° 06 IV. Escribir el nombre IUPAC a los siguientes cicloalquinos, indicando sus fórmulas globales: I. a) a) De el nombre IUPAC a los siguientes compuestos : a) a) b) b) __________________________________ c) b) c) b) d) d) Br V. __________________________________ _______ Nombrar correctamente: 4 ALFRED NOBEL c) E) 16-metil-4,9-heptadecadieno Cl IV. Nombrar el siguiente compuesto: c) A) 5-etil-3-metil-2,6-decadieno B) 7-etil-4-metil-2,6-decadieno C) 6-etil-3-metil-2,3-decadieno D) 7-etil-3-metil-2,6-decadieno E) 7-etil-3-metil-2,6-noneno __________________________________ _______ d) d) V. Dar el nombre a los siguientes hidrocarburos cíclicos a) a) b) b) __________________________________ _______ CH 2 - CH 3 I ________________ _______________ e) e) c) d) c) d) CH2 - CH - CH 2 3 __________________________________ _______ e) II. Br _________________ _______________ e) Nombrar: CH2 - CH3 CH 3 ________________________ A) 4-metil-5, 12-tridecadieno B) 10-metil-2,9-tridecadieno C) 10-propil-1,8-undecadieno D) 10-etil-1,8-tridecadieno E) 10-metil-1,8-tridecadieno III. ¿Cuál es el nombre de la siguiente cadena? VI. ¿Cuál es el nombre hidrocarburo alicíclico? A) 16-metil-4,9,11-hexadecatrieno B) 16-metil-4,9,11-heptadecatrieno C) 2-metil-6,8,13-hexadecatrieno D) 5-metil-4,9-hexadecadieno 5 oficial del siguiente ALFRED NOBEL C 2H 5 I. 1,2-dietil-5-metilcicloheptatrieno II. 5-metil-1,2-dietilcicloheptadieno III. 3,4-dietil-7-metilcicloheptadieno C 2H 5 A) sólo I D) sólo III B) I ó II C) sólo II E) I ó III H 3C HIDROCARBURO S AROMÁTICOS Son aquellos hidrocarburos cíclicos, en cuya estructura existe al menos un anillo bencénico, se clasifican en monocíclicos y policíclicos, si hay uno o más anillos de benceno respectivamente. El nombre de “aromáticos”, no guardan relación con el olor de estos compuestos, ello obedece a una antigua clasificación ( segunda mitad del siglo XIX ) donde se clasificó como sustancias aromáticas a las extraídas de sustancias olorosas naturales: resinas vegetales, bálsamos, incienso, etc; éstas se contraponían a los compuestos alifáticos, a los cuales las grasas y otras sustancias. EL BENCENO Y SUS DERIVADOS: El benceno es el hidrocarburo aromático más sencillo, fue descubierto por el inglés Michael Faraday en 1,825; se le conoce también como BENZOL. Es un líquido incoloro de fórmula global C6H6, densidad 0,879 g/cm3 , punto de ebullición 80,1C, de olor característico, insoluble en agua, fácilmente inflamable y arde con una llama viva produciendo mucho humo, es miscible en alcohol, éter, acetona, y ácido acético. Se le obtiene a partir de productos volátiles de petróleo, también se encuentra en fracción de los hidrocarburos de la hulla, siendo la más importante materia prima para su obtención. El alemán FREDRICH KEKULE, establece en 1865 que la molécula de benceno se halla formada por 6 átomos de carbono dispuestos en una cadena cíclica, unidos alternadamente por tres enlaces dobles y tres simples, además cada carbono se halla enlazado a un hidrógeno: Lo que se resume como H C H C C H H C C H C H Correspondiendo pues, a la estructura de 1,3,5 – ciclohexatrieno. El benceno, como ocurre en los algunos otros compuestos, presenta el fenómeno de RESONANCIA, consistente en que los enlaces no son estáticos; sino que se hallan cambiando de posición fugazmente. Por tanto, la molécula de benceno correctamente se debe representar al mismo tiempo por dos estructuras o contribuciones resonantes: Esta propiedad resonante se resume actualmente, representado al benceno un hexágono regular, en cuyo interior hay una circunferencia. 6 ALFRED NOBEL Los seis átomos de carbono resultan equivalentes, lo que significa que cualquier compuesto donde se ha sustituido un hidrógeno por otro grupo, éste debe hallarse unidos a cualquiera de los carbonos; así las estructuras a continuación pertenecen a un mismo compuesto. Cl Cl Cl Cl Las reacciones más importantes del benceno son: HALOGENACIÓN: Br + Br 2 + H Br bromobenceno SULFONACIÓN: HSO 3 + H SO 4 2 + H2O + H2O Acido bencensulfónico NITRACIÓN: NO 2 + HNO 3 Nitrobenceno DERIVADOS DEL BENCENO: a. DERIVADOS MONOSUSTITUIDOS: Se ha sustituido un solo hidrógeno por otro grupo, se escribe el nombre del grupo y luego la palabra benceno, aunque generalmente tienen nombres específicos. 2 ALFRED NOBEL NH OH CHO 2 BENZALDEHIDO ANILINA FENOL ( aminobenceno ) CH CH CH CH 2 NITROBENCENO ACIDO BENZOICO ESTIRENO ( vinilbenceno ) CH 3 NO COOH 2 CH 3 CH 2 3 CH 3 Br CUMENO (Isopropilbenceno) b. ETILBENCENO BROMOBENCENO TOLUENO DERIVADOS DISUSTITUIDOS: Nomenclatura común : se usan prefijos según la ubicación de los grupos sustituyentes. X X X Y X Y O X Y Y META ( m ) ORTO ( o ) Y PARA ( p ) Nomenclatura IUPAC : Se numeran los carbonos de cadena cerrada, tal que aquellos sustituyentes tengan números más bajos, si uno de los sustituyentes da lugar a un monosustituido de nombre específico, al carbono unido a dicho sustituyente se le da el #1. CH Cl CH 2 3 3 Cl 4 2 1 5 Br 6 Común: 0 - diclorobenceno IUPAC: 1,2 - diclorobenceno m - bromoetilbenceno 1 - bromo - 3 - etilbenceno 3 ALFRED NOBEL CH OH 3 1 1 2 3 Cl 6 6 5 5 2 3 4 4 I c. m - clorotolueno p - yodofenol 3 - clorotolueno 4 - yodofenol DERIVADOS TRISUSTITUIDOS : Nomenclatura común : Si los tres grupos son iguales, se usa la terminación: vecinal, asimétrico o simétrico, según la ubicación de los grupos. X X X X X X X X X ASIMETRICO VECINAL SIMETRICO Nomenclatura IUPAC: Se enumeran los carbonos de la cadena cíclica, tal que aquellos con sustituyentes, tengan los números más bajos; si hay un monosustituidos con nombre específico en la estructura, éste se toma como base. CH Cl Cl CH 3 CH CH 2 3 4 5 2 3 2 6 Cl 1 Común: CH triclorobenceno vecinal IUPAC: 1,2,3 - triclorobenceno 2 CH 3 trietilbenceno Asimétrico 1,4,5 - trietilbenceno CH Cl NO 3 1 6 2 5 3 4 Br 5 Cl 4 IUPAC: d. 2 3 2 6 1 CH 2 CH 3 3 - cloro - 5 - etilnitrobenceno 2 - bromo - 6 - clorotolueno Derivados Polisustidos: Cuando hay varios hidrógenos sustituidos. Nomenclatura IUPAC: Se enumeran la cadena cíclica, tal que los números más bajos correspondan a los carbonos con sustituyentes. En caso sea posible, se toma como base un monosustituido de nombre específico: 4 ALFRED NOBEL CH Cl 3 1 6 3 5 Cl Cl 2 4 Cl Cl Cl Cl Cl Br hexaclorobenceno 2 - bromo - 1,3 - dicloro - 5 - etilbenceno CH O 2N OH 3 1 6 2 O 2N NO 2 NO 2 3 5 4 NO 2 NO 2 2,4,6 - trinitrofenol 2,4,6 - trinitrotolueno ( ACIDO PICRICO ) HIDROCARBUROS AROMATICOS POLINUCLEARES O POLICICLICOS : A continuación, se tiene la estructura de los principales: NAFTALENO ANTRACENO FENANTRENO PIRENO 5 ALFRED NOBEL DIBENZANTRACENO CRISENO BENZOPIRENO CORONENO EL NAFTALENO: C10 H 8 Simplificadamente Estructura HIDROCARBURO AROMATICO Es un sólido cristalino blanco, es más conocido como naftalina. Es insoluble en agua, pero soluble en solventes orgánicos. Pese a que este punto de ebullición es 218C , sublima fácilmente es la razón de que las bolillas de naftalina “desaparezcan” con el tiempo; se solidifica a 80C El Naftaleno, se obtiene de la fracción del alquitrán de hulla, que se destila de 170C a 230C y que se denomina aceites medios. Es empleado como desinfectante e insecticida, siendo su uso más difundido como preservante de tejidos naturales contra la polilla. Es usado también como materia prima de fabricación de colorantes. Nomenclatura de su Derivados : Común: para la ubicación de los sustituyentes se emplean letras griegas. IUPAC: Para la ubicación de los sustituyentes se usan números, tal que los más bajos correspondan a los carbonos con sustituyentes . Si hay grupo funcional, se buscará el # más bajo para el carbono unido a dicho grupo. 6 ALFRED NOBEL COMUN IUPAC 8 1 7 2 6 3 4 5 Debes considerar que la molécula es un ente especial y su posición puede variar en el espacio, como su representación en el plano. Los cuatro estructuras a continuación corresponden al mismo compuesto sólo que en diferente posición. Cl COMUN : IUPAC : Cl - cloro - metilnaftaleno 1 - cloronaftaleno Cl Cl 5 4 6 3 2 CH 3 Cl - cloro - - metilnaftaleno 7 1 8 Br CH CH 3 2 - cloro - - etilnaftaleno 1 - cloro - 2 - metilnaftaleno 1 - bromo - 8 - etilnaftaleno CH3 HO 4 6 3 2 6 5 1 CH 3 7 5 8 4 1 7 8 3 Cl COOH 2 - cloro - - metil - - naftol Acido - metil - - naftoico 1 - cloro - 6 - metil - 3 - naftol Acido 6 - metil - 1 - naftoico EL ANTRACENO: 7 ALFRED NOBEL Simplificadamente Estructura Se presenta cristalizado en hojas blancas con fluorescencia verdosa, funde a 216C y hierve a 354C, es insoluble en agua. Se obtiene industrialmente de la fracción de alquitrán de hulla, llamada aceite verde de antraceno ( pto. ebullición de 270C ) Nomenclatura de sus derivados: Común: Se usan letras para ubicar los sustituyentes. IUPAC: Se enumeran los carbonos, de tal modo que aquellos con sustituyentes tengan los números más bajos; si hay grupo funcional se buscará el número más bajo para el carbono unido a este grupo. COMUN IUPAC 7 6 9 8 5 1 2 3 4 10 También debes considerar que la molécula es de naturaleza espacial. Ejemplo: CH CH CH 3 3 COMUN : - metilantraceno IUPAC : 2 - metilantraceno Cl 4 10 5 1 9 8 3 2 CH 3 3 6 7 7 6 8 10 1 5 9 4 Br 2 3 Cl - cloro - - bromo - - cloroantraceno - metilantraceno 2 - bromo - 7 - cloroantraceno 9 - cloro - 2 - metilantraceno 8 ALFRED NOBEL Cl 5 10 4 8 9 1 3 6 7 CH 3 Acido 2 - cloro - COOH - metil - - antroico Acido 6 - cloro - 7 metil - 2 - antroico Los Radicales Aromáticos – Ar Los hidrocarburos aromáticos también generan radicales, al perderse un hidrógeno de la molécula, los principales son: FENIL 1 - naftil o - naftil 2 - naftil o - naftil Cuando una cadena abierta es suficientemente larga, estos radicales y los obtenidos de los alicíclicos se consideran como sustituyentes: CH #1 CH 3 #2 CH #3 CH 3 #5 CH #4 CH 2 #6 CH #8 #7 CH CH 3 2 2 Cl 2 - cloro - 3 - fenil - 5 - metiloctano CH 2 #11 CH 3 #10 CH 2 #9 CH #8 CH 2 #7 CH 2 #6 CH #5 CH CH 3 #4 CH 2 #3 CH #2 CH #1 CH 3 5 - etil - 6 - fenil - 9 - ciclopropil - 2 - undeceno PETROLEO aguas comprimen al petróleo que queda sobre ellas por su menor densidad. Es una mezcla de hidrocarburos gaseosos, líquidos y sólidos de composición muy variada. El petróleo, junto con el gas natural, se encuentra en los intersticios de rocas porosas, en los estratos superiores de la corteza terrestre, atrapado por rocas no porosas (trampas). Las Cuando se perfora un pozo de petróleo, éste generalmente sale a la superficie, obligado por la presión de los gases que lo acompañan; pero al cesar presión, es necesario extraerlo por medio de bombas. 9 ALFRED NOBEL COMPOSICION: - Su composición varía según el lugar de extracción por lo general, es una mezcla muy compleja de hidrocarburos, especialmente hidrocarburos parafínicos (alcanos), bencénicos y cicloalcanos. Además contiene pequeñas cantidades de compuestos oxigenados sulfurados y nitrogenados que no superan el 5% del total. ( CO2 , N2, sulfuro de hidrógeno, helio, etc ) - Así: Los petróleos americanos están compuestos por una gran cantidad de hidrocarburos saturados llamados parafínicos ( C2 H2n+2 ) Los petróleos rusos están cosntituidos por una gran cantidad de hidrocarburos cíclicos ( Cn H2n ) y parafínicos. Los de Java y Borneo presentan un buen porcentaje de hidrocarburos aromáticos. CRAQUEO Es la transformación de productos pesados en más livianos ( Craqueo = ruptura ), las cadenas largas de hidrocarburos pesados se rompen mediante este proceso generar hidrocarburos de bajo peso molecular. El Craqueo se hace mediante procesos catalíticos y se obtiene por ejemplo gasolina o gases de combustión (propano), tan necesarios para la vida diaria. TEORIA SOBRE SU ORIGEN C 8 H 18 Muchas teorías se han planteado sobre su origen: Hipótesis de origen Mineral: C7 H 14 + H 2 C 7 H 16 INDICE O NUMERO DE OCTANO Para valorar el rendimiento de una nafta es necesario conocer “El índice o número de octano” que permite determinar la capacidad de una nafta para el buen funcionamiento de los motores de combustión interna, se determina comparando el comportamiento del isooctano ( 2,2,4 trimetil pentano ) y el heptano normal. El primero es un excelente combustible para motores; por sus propiedades antidetonaciones y se le designa un índice de octano igual a 100; el n – heptano detona con facilidad y se le designa un índice de octano igual a cero. Hipótesis de origen Animal: Se formo debido a la descomposición de materia albuminoidea y grasas de cadáveres de peces y otros animales. En realidad lo que se acepta hoy en día, es la teoría Orgánica ( animal – vegetal ) que supone que el petróleo se ha originado por una lentísima transformación de restos animales y vegetales. Estos restos orgánicos, por procesos de descomposición y fermentación anaeróbica dieron origen al petróleo. La transformación habría transcurrido a temperatura no muy elevadas pero si; a altas presiones. EXTRACCION: CH3 CH3 C CH2 CH CH3 CH3 En la China y en Asia, se extrajo desde tiempo muy remotos, más adelante se abrieron pozos de poca profundidad en los terrenos petrolíferos, sacando de ellos por medio de baldes. En la actualidad se extrae de pozos perforados, llegando inclusive a profundidades superiores a los 4000 metros. Isooctano ( Indice = 100 ) CH3 CH3 ( CH2 )5 CH3 La extracción comprende de las siguientes etapas: 6. 7. Componentes de las naftas C15 H 32 Según esta se supone que la naturaleza se han debido producir, por la filtración de agua de mar al interior de la corteza terrestre, donde los carburos se encontraban al rojo, produciendo entonces los hidrocarburos y el petróleo. 1. 2. 3. 4. 5. De 70C - 180C, esencias como bencina, nafta utilizadas en motores de explosión o para fabricar lacas, barnices, solventes, etc ( de 6 a 8 carbonos ) De 150C - 280C el kerosene bruto o petrolero para alumbrado ( de 9 a 10 carbonos) De 250C – 350C aceites pesados, gas oil y un residuo alquitranoso denominado fuel – oil o mazut, del que se extrae la parafina, aceites de engrasar, alquitrán de petróleo, coque de petróleo, etc. n – heptano ( indice = 0 ) Exploración previa de la región (prospección) Perforación de los pozos Extracción propiamente dicha Almacenamiento Debutanación (separación de hidrocarburos volátiles de bajo peso molecular como : metano, etano, propano, butano, etc ) Deshidratación Transporte para su refinamiento Por ejemplo, si la mezcla contiene un 80% de isooctano y un 20% de n- heptano, el número de octano de la nafta es 80. Se puede aumentar al octanaje de las naftas con el empleo de ciertos aditivos que actúan evitando la detonación causada por la combustión de los hidrocarburos. Los más utilizados son el tetraetilo de plomo y el metil–terbutil éter (MTBE ) DESTILACION O REFINAMIENTO PETROQUIMICA El petróleo extraído no es dado al comercio directamente, sufre un proceso de destilación fraccionada mediante la cual se va separando las fracciones más livianas de las más pesadas. Por ejemplo: - Muchos de los productos obtenidos por la refinación, sirven como materia prima para la obtención de otros productos industriales, como plásticos, caucho, fibras sintéticas, pinturas, detergentes, medicamentos, etc. A ésta rama de la industria se le conoce como petroquímica. Hasta 40C, gases como metano, etano, propano, etc. De 40C - 70C, éter de petróleo, usado como disolvente CONTAMINACION AMBIENTAL 2 ALFRED NOBEL Se define como la existencia en el medio ambiente de sustancias que sobrepasan los límites permisibles para garantizar un balance ecológico. Si tenemos en cuenta la industria del petróleo, la contaminación se genera por dos fuentes: a. En la extracción, refinación y petroquímica, donde los desechos se genera de éstos procesos se arrojan al mar, a la atmósfera o los suelos generando contaminación. b. Al utilizar los combustibles, como la gasolina que contienen tetraetilo de plomo, que después de la combustión pasa al medio ambiente generando también contaminación. Por lo tanto, la escasez de oxígeno en las grandes ciudades determina una combustión incompleta donde se produce CO ( monóxido de carbono) el que no es respirado por las plantas, acumulándose en el medio ambiente. PRODUCTOS DERIVADOS DEL PETROLEO PETROLEO CRUDO NO COMBUSTIBLES COMBUSTIBLES Naftas y solventes Gas combustible Gasolina para automotores y aviones a hélice Aceites y grasas lubricantes Parafinas Asfaltos sólidos y líquidas Naftas para lámparas Kerosene para cocinar y quemadores especiales Turbo - combustibles para aviones a reacción Combustibles para motores Diesel Combustibles Industriales No 5 y 6 para hornos y calderas Solventes oxigenados Solventes aromáticos Plásticos PRODUCTOS PETROQUIMICOS Resinas Fibras sintéticas Cauchos sintéticos Detergentes Fertilizantes nitrogenados Negro de Humo Aditivos Químicos , etc. PRACTICA DE CLASE NO2 Br 01. Nombrar los siguientes compuestos aromáticos COOH OH Br Br NO2 CHO Br CH3 ......................... ......................... ......................... CH 3 OH ......................... NO2 NO 2 Cl NO2 Cl CH 3 NO2 NO 2 ......................... ......................... OH CH3 ......................... NO2 Cl CH 3 ......................... ................................. ......................... 3 NO2 .................................. ALFRED NOBEL NO2 Cl Cl CH 2 CH3 e) f) CH 3 O2 N Br Cl Cl ............................... ............................... CHO .............................. ......................................... .......................................................... 04. Confrontar los nombres con las fórmulas de los derivados del benceno. 02. Escribir las fórmulas y nombres de los isómeros posibles de estos compuestos: I 03. Da el nombre común y IUPAC de las estructuras: b) CH CH2 3 NH2 NH2 CH3 Cl I Cl OH ......................................... (b) CH (e) A) p - clorofenol B) O - yodoanilina C) m - nitrotolueno D) Acido - m - nitrobenzoico E) Acido - o - bromobencenosulfónico Cl CH2 3 Br (d) (c) CH3 b) SO 3 NO2 NO2 .........................................(a) b) (d) (c) (b) CH3 COOH Br OH NO2 (a) a) Cl NO2 a) NH2 CH3 NH2 COOH a) Trimetilbenceno b) Monoclorodinitrobenceno 05. Indicar el número de relaciones correctas: ( ......................................... .................................... ) Benceno: c) CH 3 Cl ( d) c) CH ) Tolueno: Cl 3 OH ( CH3 ) Fenol: OH ......................................... Cl NO 2 .......................................................... d)d) ( CH ) Nitrobenceno: Cl 3 Cl ( CH3 ) Clorobenceno: OH ..................................... .......................................................... A) 0 D) 3 e) e) CH 2 CH3 B) 1 C) 2 E) 4 f) TAREA DOMICILIARIA CH 3 01. Indique el nombre del siguiente compuesto: CH3 Br Cl O2N CHO ......................................... NO2 .......................................................... f) NO2 2 ALFRED NOBEL A) Nitrobenceno B) Nitrotolueno C) Trinitrobenceno D) 2, 4, 6 trinitrotolueno E) 2 - metil - trinitrotolueno c) Ácido oxálico: COOH - COOH d) Eter sulfúrico: SO 3 H O CH 3 e) Ácido acético CH3 COOH 02. Los nombres de los siguientes compuestos 07. El nombre del siguiente compuesto es: CH3 ; ; C 2 H2 CH 3 en forma secuencial son: A) Benceno, ciclopentano, acetileno B) Ciclohexano, benceno, etileno C) Ciclohexano, n - hexano - etileno D) Benceno, n - hexano, eteno E) Benceno, ciclohexano, acetileno o etino A) m – dimetilbenceno C) p - dimetilbenceno D) o - dimetilbenceno dimetiltolueno 03. Indicar los nombres de los siguiente compuestos: NO2 O2 N H3C E) 08. En cuál de los siguientes compuestos hay más átomos de carbono. CH 3 NO2 B) metilbencilo A) Benceno B) Ácido oxálico C) Tolueno D) 2 - metil butano E) Nitro benceno CH 3 A) Trinitrobenceno, Trimetilbenceno B) Trimetilbenceno, Trinitrobenceno C) 1, 3, 5 Trinitrobenceno, 1, 3, 5 Trimetilbenceno D) 5, 3, 1 Trinitrobenceno 5, 3, 1 Trimetilbenceno E) 3, 5, 1 Trinitrobenceno 3, 5, 1 Trimetilbenceno 04. Elija el grupo cuyos compuestos son todos aromáticos: A) Etanol, naftaleno, acetileno B) benceno, xileno, fenol C) ácido acético + ácido benzoico, etileno D) Clorobenceno, Matenol, bromuro de amilo E) Naftaleno, acetato de etilo, amoníaco 05. El siguiente compuesto tiene por nombre: OH OH I) Orto - dihidroxil - benceno II) Pirocatequina III) Catecol 06. Marque el nombre incorrecto: CH3 CH3 a) Cresol: CH3 b) Tolueno: 3 ALFRED NOBEL 09. Da el nombre del compuesto cuya estructura se muestra: Cl OH A) Clorobenceno C) Clorofenol D) o - clorofenol B) Clorofenilol E) p - clorofenol 10. El nombre del siguiente compuesto es: CH3 CH 2 A) 1 - etilnaftaleno C) 3 - etilnaftaleno D) o - dimetilbenceno etilantraceno B) 2 – etilnaftaleno E) 2 - 4