Quimica II (Plantel 17)

Guía de estudio para presentar
exámenes de Recuperación y
Acreditación Especial
(Versión preliminar)
Junio de 2004
Química II
ii
Química II
ÍNDICE
PRESENTACIÓN
PRÓLOGO
Pág.
v
vii
UNIDAD I ESTEQUIOMETRÍA
1.1 Bases de la estequiometría ………………..………....……………………………......
EJERCICIOS .…………………………………………….…..…………………………………
TABLA DE COMPROBACIÓN ………………………….…..………………………...……...
3
11
13
1.2 Reactivo limitante …………………………………………………………..………….…
EJERCICIOS ....………………………………………………………………………………...
TABLA DE COMPROBACIÓN ………………………………………………………………..
14
17
18
1.3 La contaminación del aire..……………....…….……………………………………….
EJERCICIOS ……………………………………………………………………………………
TABLA DE COMPROBACIÓN ………………………………………………………………..
19
24
27
1.4 La contaminación del agua…….……………………….………………………………..
EJERCICIOS ……………………………………...………………………………………….....
TABLA DE COMPROBACIÓN ………………………………....……………………………..
28
32
34
AUTOEVALUACIÓN …………………………………………………………………………
CLAVE DE RESPUESTAS …………………………………………………………………...
35
39
UNIDAD II SISTEMAS DISPERSOS
2.1 Mezclas homegéneas y heterogéneas …………………………….……..…………..
EJERCICIOS ……………………………………………………………………………………
TABLA DE COMPROBACIÓN ………………………………………………………………..
43
47
48
2.2 Disoluciones, coloides y suspensiones ……….………………….………………....
EJERCICIOS ……………………………………………………………………………………
TABLA DE COMPROBACIÓN ………………………………………………………………..
49
54
56
2.3 Concentración de disoluciones ……………………………………………………….
EJERCICIOS …………………………………………………………………..……………….
TABLA DE COMPROBACIÓN ………………………………………………..……………...
57
63
65
AUTOEVALUACIÓN ………………………………………………………….….…………..
CLAVE DE RESPUESTAS …………………………………………………….….………....
66
69
UNIDAD III COMPUESTO DEL CARBÓN
3.1 Estructura molecular de los compuestos del carbono ……………….…………
EJERCICIOS …………………………………………………………………….…….……….
TABLA DE COMPROBACIÓN …………………………………………………………..…...
73
77
78
3.2 Tipos de cadena e isimería …………………………………………………..…………
EJERCICIOS ……………………………………………………………………………..…….
TABLA DE COMPROBACIÓN ………………………………………………………..……...
79
81
82
iii
Química II
3.3 Hidrocarburos …………………………………………………………….…………….
EJERCICIOS ………………………………………………………………………………….
TABLA DE COMPROBACIÓN ……………………………………………………………...
Pág.
83
94
96
3.4 Grupos funcionales …………………………………………………………………….
EJERCICIOS ………………………………………………………………………………….
TABLA DE COMPROBACIÓN ……………………………………………………………...
97
108
111
AUTOEVALUACIÓN ………………………………………………………………………..
CLAVE DE RESPUESTAS ………………………………………………………………….
112
118
UNIDAD IV MACROMOLÉCULAS
4.1 Importancia de las macromoléculas naturales……………………..……………..
EJERCICIOS……………………………………………………………………………..……
TABLA DE COMPROBACIÓN………………………………………………………..……..
121
133
134
4.2 Macromoléculas sintéticas ..…………………………..…….
EJERCICIOS…………………………………………………………………………..………
TABLA DE COMPROBACIÓN………………………………………………………..……..
135
141
144
AUTOEVALUACIÓN ………………………………………………………………………..
CLAVE DE RESPUESTAS ………………………………………………………………….
145
147
BIBLIOGRAFÍA ………………………………………………………………………………
148
SUGERENCIASPARA PRESENTAR EXÁMENES DE RECUPERACIÓN O
ACREDITACIÓN ESPECIAL ……………………………………………………………….
149
iv
Química II
PRESENTACIÓN
Permítenos felicitarte cordialmente por estar leyendo esta guía, ya que es una muestra de tu interés y
decisión de explorar y utilizar los materiales que te ofrece el Colegio de Bachilleres para prepararte
adecuadamente antes de presentar un examen de Recuperación o Acreditación Especial.
La guía que estás leyendo constituye un trabajo realizado por profesores del Colegio de Bachilleres, del
plantel 17 ―Huayamilpas-Pedregal‖, que con base en su experiencia docente y en el conocimiento del
programa de estudios de la Reforma Curricular 2003, se fijaron el propósito de colaborar contigo en varias
formas:




Especificando los temas y aprendizajes sobre los que serás evaluado en un examen
extraordinario.
Elaborando síntesis de cada tema para apoyarte en tu estudio.
Elaborando preguntas, similares a las que encontrarás en los exámenes extraordinarios, para
que también te ejercites en la solución de estos tipos de reactivos y te autoevalúes.
Planteando sugerencias y recomendaciones para apoyar tu preparación adecuada para el
examen.
¿Qué ventajas obtendrás al resolver la Guía?
1. Tendrás un material de estudio sencillo y concreto que te permitirá prepararte adecuadamente en
un lapso corto de tiempo.
2. Estudiarás todos los temas del programa de asignatura, en los que serás evaluado.
3. Podrás autoevaluarte para saber si estas preparado para presentar con éxito tu examen de
Recuperación o Acreditación Especial, o saber que temas deberás estudiar con mayor ahínco.
¿Cómo estudiar para tener éxito?
Recuerda que una buena preparación es fundamental para lograr aprobar tus materias, por lo cual te
recomendamos:





Leer con cuidado cada uno de los resúmenes de tema y contestes las preguntas que vienen a
continuación.
Revisar tus respuestas y si te equivocaste realizar las actividades que se sugieren en las tablas
de comprobación.
Al término de cada unidad, contestar las preguntas de autoevaluación en el tiempo que se indica
en cada bloque. Ten en cuenta que para contestar el examen de Recuperación o Acreditación
Especial tendrás dos horas y por ello también debes ejercitarte en resolver los ejercicios bien y
rápido.
Si al concluir la autoevaluación te equivocaste, vuelve a repasar la guía o pregúntale a tus
profesores o al jefe de materia de tu plantel.
Para contestar toda la guía dedícate a estudiar al menos dos horas diarias durante 15 días, así
estarás bien preparado para presentar con éxito tu examen.
v
Química II
vi
Química II
PRÓLOGO
En el Programa Nacional de Educación 2001-2003, elevar la calidad de la educación que se ofrece, así
como incorporar conocimientos básicos para la sociedad del conocimiento, se han destacado como
objetivos que orientan a la educación del siglo XXI. Es por ello que el Colegio de Bachilleres, junto con
otras instituciones de educación media superior, inició la operación, en un plantel guía, de nuevos
programas de estudio.
En el semestre 03-B se operaron por primera vez, en el plantel 17 ―Huayamilpas Pedregal‖, los programas
de primer semestre de la Reforma Curricular y sus profesores elaboraron materiales didácticos para
apoyar los diferentes momentos del proceso de enseñanza–aprendizaje.
Entre los materiales elaborados se encuentran las guías de estudio, las cuales tienen el propósito de
apoyar a los estudiantes que presentarán exámenes de Recuperación o Acreditación Especial de las
asignaturas de la Reforma Curricular 2003, con objeto de favorecer el éxito en los mismos.
En este contexto, la Guía de estudio para presentar exámenes de Recuperación o Acreditación Especial
de QUÍMICA II se ha elaborado pensando en los estudiantes que por diversas causas reprobaron la
asignatura en el curso normal y pueden acreditarla a través de exámenes en periodos extraordinarios.
Esta guía se caracteriza por abordar, de manera sintética, los principales temas señalados en el programa
de estudios, para que caracterice a la materia a partir de sus propiedades y explique sus cambios, así
como proporcionar elementos de autoevaluación y sugerencias en caso de que sea necesario mayor
información para comprender los temas
La guía se organiza por unidad, igual que el programa de estudios; en cada una de ellas encontrarás un
resumen de los temas y aprendizajes que se te van a evaluar, una serie de preguntas y ejercicios por
tema, la tabla de respuestas a estos ejercicios, así como, al término de cada unidad, nuevos ejercicios
para que te autoevalúes.
Así, en la primera unidad, denominada ESTEQUIOMETRÍA, se explica cómo cuantificar la cantidad de
sustancia utilizando el mol, así como los reactivos y productos involucrados en las reacciones químicas;
también se estudia cómo determinar las formulas mínima, molecular y el reactivo límite; por último se
explican las repercusiones y reacciones implicadas en la contaminación atmosférica y del agua
(industrial y urbana).
En la segunda unidad, SISTEMAS DISPERSOS, se describe la separación de los componentes de una
mezcla y las diferencias entre elemento y compuesto; también se estudian las diferencias entre coloides,
disoluciones y suspensiones, así como la importancia que tiene en los seres vivos la ósmosis, la diálisis
y la floculación. Por último se cuantifica la concentración de disoluciones (molar, por ciento en masa y
volumen y partes por millón).
La tercera unidad llamada, COMPUESTOS DEL CARBONO, describe la geometría molecular de los
alcanos, alquenos y alquinos, así como la relación entre el tipo de hibridación y el enlace de los
compuestos del carbono. Se explica qué es un isómero y la relación entre las propiedades y estructura de
los hidrocarburos, se describe la importancia socioeconómica del petróleo y, por último, se estudia el
grupo funcional en los compuestos del carbono (propiedades físicas, nomenclatura y usos más
frecuentes).
La cuarta y última unidad, MACROMOLÉCULAS, presenta la estructura y funciones de los carbohidratos,
lípidos y proteínas, así como la estructura, formación, propiedades y usos de las macromoléculas
sintéticas.
Por último se proporciona una bibliografía básica para consultar en fuentes originales los temas
desarrollados en la guía.
vii
Química II
viii
UNIDAD I
ESTEQUIOMETRÍA
QUÍMICA II
2
QUÍMICA II
Unidad 1
1.1 BASES DE LA ESTEQUIOMETRÌA
APRENDIZAJES
 Cuantificar la cantidad de sustancia utilizando el mol.
 Cuantificar reactivos y productos involucrados en las
reacciones químicas en términos de:
a) Masa-mol.
b) Mol-volumen.
 Determinar fórmulas mínima y molecular a partir de la
composición porcentual.
Mol es la unidad básica para medir la cantidad de sustancia en el sistema internacional de unidades. Se
define como la cantidad de sustancia que contiene el mismo número de unidades elementales como
átomos hay en 12 gramos de carbono 12.
La masa de un mol de cualquier sustancia se denomina masa molar y dependerá del tipo de
partículas (átomos, moléculas o iones) que contiene. Para el caso de los elementos, la masa molar es
numéricamente igual a la masa atómica:
La masa atómica del aluminio es de 27 uma y su masa molar de 27 g.
La masa atómica del oxígeno es de 16 uma y su masa molar de 16 g.
Recuerda que la masa atómica de cada elemento se encuentra en la tabla periódica.
En cambio para los compuestos, como éstos están formados de diferentes elementos, la masa molar de
un compuesto se obtiene sumando las masas molares de todos los elementos que lo constituyen, de
acuerdo con la fórmula del compuesto.
Ejemplo: determina la masa molar del alcohol etílico (C2H6O).
Procedimiento:
masa de 2 mol de C
masa de 6 mol de H
masa de 1 mol de O
masa de 1 mol de C2H6O
12 g x 2 = 24 g
1gx6= 6g
16 g x 1 = 16 g
46 g
46 g corresponde a la masa de un mol de alcohol etílico; por lo tanto, su masa molar se puede representar
como 46 g/mol.
La masa molar se utiliza para cuantificar el número de mol de una sustancia o para calcular la masa de un
número determinado de mol de una sustancia. Para realizar estos cálculos usamos la siguiente relación.
Masa
(en gramos)
Núm. de mol =
Masa molar
(en gramos/mol)
3
QUÍMICA II
Ejemplo 1. ¿Cuántos mol hay en 15 g de ácido nítrico, HNO3?
Datos:
masa de la sustancia
número de mol
masa molar
= 15 g
= X (incógnita)
= la podemos determinar conociendo la fórmula del ácido nítrico
HNO3
Procedimiento:
Masa molar del ácido nítrico (HNO3).
1 mol de
1 mol de
3 mol de
H
N
O
1gx1= 1g
14 g x 1 = 14 g
16 g x 3 = 48 g
1 mol de HNO3
63 g
Relación:
Núm. de mol =
o
sea
63 g /mol
Masa
Masa molar
Sustitución de datos:
X =
15 g
63 g/mol
= 0.23 mol
Respuesta: En 15 g de ácido nítrico se tienen 0.23 mol.
Ejemplo 2. ¿Cuál es la masa de 3 mol de carbonato de aluminio, Al2(CO3)3?
Datos:
masa de la sustancia = X (incógnita)
número de mol
= 3 mol
masa molar
= lo podemos determinar conociendo la fórmula de la sustancia Al 2(CO3)3
Procedimiento:
Masa molar de Al2(CO3)3.
2 mol de
3 mol de
9 mol de
1 mol de
Al
C
O
27 g x 2 = 54 g
12 g x 3 = 36 g
16 g x 9 = 144 g
Al2(CO3)3
234 g
Relación:
Núm. de mol =
4
o
sea
masa
masa molar
234 g /mol
QUÍMICA II
Unidad 1
Sustitución:
X
3 mol =
234 g/mol
Despeje:
(3 mol) (234 g/mol) = X
702 g = X
Respuesta: 3 mol de carbonato de aluminio tienen una masa de 702 g.
El volumen que ocupa un mol de cualquier gas en condiciones normales (CN) de presión y
temperatura (1 atm y 0° C) es de 22.4 L y se denomina volumen molar.
El volumen molar también lo utilizamos para cuantificar el número de moles de cualquier gas en CN.
Ejemplo: ¿Cuántos mol se tienen en 50 L de dióxido de carbono en CN?
Datos:
número de mol = X (incógnita)
volumen = 50 L
Procedimiento:
Se plantea la regla de tres
1 mol
X mol
tiene
tendrá
22.4 L
50 L
(1 mol) (50 L)
Despeje:
X=
= 2.23 mol
22.4 L
Respuesta: En 50 L de dióxido de carbono se tienen 2.23 mol.
Con frecuencia necesitamos calcular la cantidad de una sustancia que se forma, o que reacciona, con una
cantidad dada de otra sustancia. La rama de la química que se ocupa del estudio cuantitativo de los moles,
las masas y los volúmenes de los reactivos y los productos que participan en una reacción se llama
Estequiometría.
Cuando en una ecuación química se escribe el símbolo o la fórmula de una sustancia, se está
representando un mol de dicha sustancia, y si está antecedido por un coeficiente numérico, éste
coeficiente se puede interpretar como el número relativo de moles de la sustancia involucrada en la
reacción de acuerdo con la ley de conservación de la materia.
Ejemplo: 3H2
+
N2
2NH3
Tres moles de hidrógeno reaccionan con un mol de nitrógeno para producir dos moles de amoniaco.
También podemos cuantificar la masa de los reactivos y productos multiplicando el número de mol por su
masa molar correspondiente.
5
QUÍMICA II
Ejemplo:
3H2
+
3 mol (2 g/mol)
N2
2NH3
1 mol(28 g/mol)
dan
6 g + 28 g
2 mol (17 g/mol)
34 g
De esta manera tenemos que 6 g de H2 se combinan con 28 g de N2 para formar 34 g de NH3.
Además, si recordamos que 1 mol de cualquier gas en CN ocupa un volumen de 22.4 L, podemos
multiplicar el número de moles (coeficientes) de cada sustancia por 22.4 L y obtendremos el volumen que
ocupa cada uno de los reactivos y productos en la ecuación química.
Ejemplo:
3H2
+
3 (22.4 L)
67.2 L +
Se interpreta que 67.2 L
amoniaco.
N2
2NH3
1(22.4 L)
22.4 L
2 (22.4 L)
dan
44.8 L
de hidrógeno reaccionan con 22.4 L de nitrógeno y
producen 44.8 L de
Estos ejemplos muestran que una ecuación química se puede interpretar en términos de moles, de masa o
de volúmenes. Las cantidades de moles dadas por los coeficientes y las cantidades de gramos
(masa) y L(volumen) calculadas, se denominan cantidades estequiométricas equivalentes. Las
relaciones entre estas cantidades se emplean como base para la realización de cálculos estequiométricos.
Aunque se conocen varios métodos para resolver problemas de estequiometría en ecuaciones químicas,
usaremos la regla de tres, ya que este método es directo y facilita visualizar y comprender las relaciones
de las sustancias involucradas.
Cálculos estequiométricos en una relación masa-mol.
Ejemplo: La ecuación que describe el proceso metalúrgico de obtención de cobre a partir del mineral
calcopirita (CuFeS2) es:
2 CuFeS2
+ 5O2
2Cu + 2FeO
+ 4SO2
¿Cuántos mol de dióxido de azufre (SO2) se emiten a la atmósfera a partir de 500 g de calcopirita?
Paso 1. Se escriben los datos.
X mol de SO2
500 g de CuFeS2
Paso 2. Se establece la relación de las cantidades estequiométricas: para el SO 2 en mol y para la CuFeS2
en gramos (masa). La masa estequiométrica de la calcopirita se obtiene calculando su masa molar y
6
QUÍMICA II
Unidad 1
multiplicándola por el coeficiente 2, de acuerdo con la ecuación del proceso que indica que se requieren 2
mol del mineral.
De acuerdo con la ecuación balanceada,
2 mol CuFeS2
dan
4 mol de SO2
Ahora necesitamos saber cuantos moles hay en 500 g de CuFeS2, para lo cual determinamos la masa
molar de la calcopirita.
Masa molar de la calcopirita (CuFeS2).
1 mol de
1 mol de
2 mol de
Cu
Fe
S
64 g x 1 = 64 g
56 g x 1 = 56 g
32 g x 2 = 64 g
1 mol de CuFeS2
184 g
o
sea
184 g /mol
Masa estequiométrica de la calcopirita (CuFeS2) según la ecuación.
2 mol (184 g/mol) = 378 g
Relación estequiométrica:
378 g de CuFeS2
dan
4 mol de SO2
Paso 3. Se plantea la regla de tres, que relacione las cantidades estequiométricas con los datos.
378 g CuFeS2
4 mol de SO2
500 g CuFeS2
X mol
Paso 4. Se despeja la incógnita (X) y se realizan las operaciones matemáticas.
(500 g CuFeS2) (4 mol SO4)
X=
378 g CuFeS2
= 5.29 mol
Paso 5. Se escribe la respuesta.
Se emiten a la atmósfera 5.29 mol de dióxido de azufre (SO2).
Cálculo estequiométrico en una relación mol-volumen
Ejemplo. La siguiente ecuación representa la combustión del gas butano.
2 C4H10
+ 13 O2
8CO2 + 10H2O
¿Cuántos litros de gas butano (C4H10) en CN se requieren quemar para obtener 25 mol de dióxido de
carbono (CO2)?
Paso 1. Se escriben los datos.
X litros de C4H10
25 mol de CO2
7
QUÍMICA II
Paso 2. Se calcula la relación de las cantidades estequiométricas para el CO 2 en mol y para el C4H10 en
litros (volumen). El volumen estequiométrico del butano se obtiene multiplicando 22.4 L por 2, que indica el
número de moles del C4H10.
Volumen estequiométrico del gas butano (C4H10).
22.4 L x 2 = 44.8 L
Relación estequiométrica:
dan
44.8 L de C4H10
8 mol de CO2
Paso 3. Se plantea la regla de tres que relacione las cantidades estequiométricas con los datos.
44.8 L de C4H10
X L de C4H10
8 mol CO2
25 mol CO2
Paso 4. Se despeja la incógnita y se realizan las operaciones
X =
(44.8 L C4H10) (25 mol CO2)
= 140 L
8 mol CO2
Paso 5. Se escribe la respuesta.
Se requieren quemar 140 L de gas butano.
Una de las cosas más importantes que se desea saber de un nuevo compuesto es su fórmula química y
esta información es factible si conocemos la composición porcentual del compuesto, esto es, la cantidad
en gramos de cada elemento que se tienen en 100 g del compuesto.
Estudiaremos dos clases de fórmulas químicas: mínima y molecular.
La fórmula mínima especifica la relación más simple entre el número de átomos de los elementos
constitutivos de un compuesto. Para determinar la fórmula mínima de un compuesto a partir de su
composición porcentual usaremos el procedimiento siguiente.
 Se determina el número relativo de átomos presentes, dividiendo el porcentaje peso de cada elemento
entre su masa atómica respectiva.
 Se dividen todos los números relativos obtenidos entre el menor de ellos para obtener números
enteros.
 En caso de no obtener números enteros se multiplican los cocientes obtenidos por el mínimo común
múltiplo.
Ejemplo 1. El análisis cuantitativo de un óxido de azufre dio la siguiente composición porcentual: azufre
40% y oxígeno 60%. Determina su fórmula mínima.
8
QUÍMICA II
Unidad 1
Procedimiento:
 Se determina el número relativo de átomos:
S =
40
= 1.25
60
O=
= 3.75
32
16
32 y 16 son los valores de la masa atómica de cada elemento.
 Se dividen los números relativos entre el menor de ellos, 1.25.
S =
1.25
1.25
= 1
3.75
1.25
O=
= 3
Como los números obtenidos son enteros se omite el último paso del procedimiento y se escribe la fórmula
mínima.
Respuesta: fórmula mínima:
S1O3
SO3
Ejemplo 2. ¿Cuáles la fórmula mínima de un compuesto formado por 25.93% de nitrógeno y 74.07% de
oxígeno?
Procedimiento:
 Se determina el número relativo de átomos.
N =
25.93
= 1.85
74.07
O=
14
= 4.63
16
14 y 16 son las masas atómicas de cada elemento.
 Se dividen los números relativos obtenidos entre 1.85.
N =
1.85
1.85
= 1
O=
4.63
1.85
= 1.5
 Se multiplica por el mínimo común múltiplo (2) para obtener números enteros.
N=1x2=2
O = 1.5 x 2 = 3
Respuesta: Fórmula mínima N2O3.
La fórmula molecular indica el número real o total de átomos de cada elemento presente en una molécula
del compuesto.
Para determinar la fórmula molecular de un compuesto requerimos conocer su fórmula mínima y el valor
experimental de su masa molar correspondiente.
9
QUÍMICA II
Procedimiento:
 Se obtiene la masa de la fórmula mínima, sumando las masas atómicas de todos los átomos de la
fórmula mínima.
 Se divide la masa molar experimental proporcionada entre la masa de la fórmula mínima; si el valor que
se obtiene no es el número entero, se hacen ajustes usando el criterio de redondeo.
 Se multiplica cada subíndice de la fórmula mínima por el número entero obtenido en el paso anterior.
Ejemplo 1. ¿Cuál es la fórmula molecular de un compuesto cuya fórmula mínima es CH 2O y su masa
molar, 180 g/mol?
Procedimiento:
 Determinación de la masa molar de la fórmula mínima CH2O:
1 mol de
C
2 mol de
H
1 mol de
O
1 mol de CH2O:
12 g x 1 = 12 g
1gx 2= 2g
16 g x 1 = 16 g
30 g
o
sea
30 g /mol
 Se divide la masa molar entre 30 g/mol.
180 g/mol
30 g/mol
= 6
 Se multiplican los subíndices de la fórmula mínima por 6.
CH2O x 6 = C6H12O6
Respuesta: fórmula molecular
C6 H12 O6.
Ejemplo 2. Al analizar un polvo blanco se encuentra que tiene la fórmula mínima P 2O5 y una masa molar
de 284 g/mol. ¿Cuál será su fórmula molecular?
Procedimiento:
 Masa molar de la fórmula mínima: P2O5.
2 mol de
1 mol de
P
O
31 g X 2 = 62 g
16 g X 5 = 80 g
142 g
o
 Se divide la masa molar proporcionada entre 142 g/mol.
284 g/mol
142 g/mol
10
= 2
sea
142 g/mol
QUÍMICA II
Unidad 1
 Se multiplican los subíndices de la fórmula mínima por 2.
P2O5 x 2 = P4O10
Respuesta: fórmula molecular P4O10.
Es importante darse cuenta de que la fórmula molecular siempre es un múltiplo entero de la
fórmula mínima.
También puede darse el caso de que la fórmula mínima sea igual a la fórmula molecular.
11
QUÍMICA II
EJERCICIOS
INSTRUCCIONES: Lee con atención los siguientes planteamientos, ejecuta el procedimiento
correspondiente para resolverlos y coloca en el paréntesis de la izquierda la letra de la opción que
responde correctamente cada uno de ellos.
1. (
a)
b)
c)
d)
2. (
a)
b)
c)
d)
3. (
a)
b)
c)
d)
4. (
) La glucosa (C6H12O6) es la principal fuente de energía para los organismos vivos. Calcula el
número de gramos que hay en 6.5 mol de glucosa.
27.6 g
702 g
1170 g
188.5 g
) El número de mol que hay en 250 g de hidróxido de magnesio Mg(OH) 2 (leche de magnesia) es:
4.31 mol
0.23 mol
1.41 mol
0.72 mol
) En condiciones normales de temperatura y presión, 4.5 mol de nitrógeno (N2) gaseoso ocupan un
volumen de:
126 L
100.8 L
108.9 L
63 L
) Muchos antiácidos contienen hidróxido de aluminio Al (OH) 3 como su ingrediente activo, el cual
reacciona con el ácido clorhídrico HCl del jugo gástrico del estómago, de acuerdo con la ecuación:
AL(OH)3
+
3 HCl
AlCl3
+
3 H2O
¿Cuántos mol de ácido clorhídrico reaccionan con 15 g de hidróxido de aluminio?
a)
b)
c)
d)
12
0.57 mol
0.19 mol
0.97 mol
7.01 mol
QUÍMICA II
Unidad 1
5. (
) ¿Cuántos litros de trióxido de azufre (SO3) deben reaccionar con agua para producir 5 mol de
ácido sulfúrico (H2SO4), de acuerdo con la siguiente ecuación?
SO3
a)
b)
c)
d)
6. (
+
H2O
H2SO4
4.48 L
1.14 L
4.08 L
112 L
) El disulfuro de carbono (CS2), se puede obtener a partir de coque (C) y dióxido de azufre (SO 2). La
ecuación que representa la reacción entre estas sustancias es:
3C
+
2 SO2
CS2
+
2 CO2
¿Qué masa de coque se necesita para producir 25 mol de disulfuro de carbono?
a)
b)
c)
d)
7. (
a)
b)
c)
d)
8. (
a)
b)
c)
d)
9. (
a)
b)
c)
d)
11.84 g
75 g
900 g
300 g
) El arseniuro de galio es uno de los materiales más recientes que se usan en la fabricación de
chips semiconductores para computadoras. Su composición es: 48.2% de galio (Ga) y 51.8% de
arsénico (As) ¿Cuál es su fórmula mínima?
Ga As
Ga2 As
GaAs2
Ga2As2
) La fructosa es un azúcar natural muy dulce, presente en la miel, las frutas y los jugos de frutas su
composición es: 40% de C, 6.7% de H y 53.3% de O. Calcula la fórmula mínima de la fructosa.
C2HO2
CH2O
CHO
C2H2O
) Determina la fórmula molecular de un compuesto cuya fórmula mínima es CH 2 y su masa molar
es de 84 g/mol.
CH12
C6H2
C6H12
C6H6
13
QUÍMICA II
TABLA DE COMPROBACIÓN
Número de pregunta
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Respuesta correcta
c
a
b
a
d
c
a
b
c
Sugerencias
Si no contestaste correctamente todas las preguntas, lee nuevamente el desarrollo
sintético y complementa consultando la bibliografía sugerida al final de la guía.
14
QUÍMICA II
Unidad 1
1.2 REACTIVO LIMITANTE
APRENDIZAJE
 Determinar el reactivo limitante en una reacción química.
Cuando realizamos una reacción química en el laboratorio o en un proceso industrial, es necesario
determinar las cantidades de cada uno de los reactivos que vamos a utilizar. Para lograrlo recurrimos a la
estrategia de la ecuación balanceada, que nos permitirá conocer el número de moles que se requieren
para cada reactivo. Es importante saber que el reactivo que se encuentra por debajo de las cantidades
estequiométricas y que se consume completamente se denomina reactivo limitante.
Para comprender este concepto recurriremos a la siguiente analogía: un pantalón se elabora con 1.5 m de
tela, 1 cierre y dos botones. ¿Cuántos pantalones se podrán obtener si contamos con 15 m de tela, 12
cierres y 16 botones?
La cantidad de pantalones que podemos elaborar, a partir de este conjunto de partes, está determinada
por el material limitante, que son los botones, aunque tenemos tela para 10 pantalones y cierres
suficientes para 12; sólo podemos producir 8 pantalones, porque cada pantalón requiere dos botones y
únicamente contamos con 16 botones. De igual manera, el reactivo que no está en cantidad suficiente
para que se consuman todos los demás reactivos se llama reactivo limitante, porque limita la
cantidad de producto que se puede obtener.
Casi siempre, donde se dan las masas de dos o más reactivos son del tipo de reactivo limitante y para
determinarlo el procedimiento es el siguiente.
1. Se calcula el cociente estequiométrico (fracción molar) de cada uno de los reactivos que se investigan.
cociente
=
estequiométrico
C ( reactivo A) =
masa (en gramos de A) en el problema
masa (en gramos de A) en la ecuación balanceada
2. Se determina el reactivo limitante, que corresponderá al reactivo que tenga el cociente estequiométrico
(C) con el valor más pequeño; los demás reactivos están en exceso.
Es muy importante mencionar que si se requieren llevar a cabo otros cálculos estequiométricos, se
deberán realizar tomando como base la cantidad del reactivo limitante.
Ejemplo 1. Si se hacen reaccionar 168 g de hierro (Fe) con 100 g de agua (H 2O), de acuerdo con la
siguiente ecuación:
3 Fe + 4 H2O
Fe3O4 + 4 H2
15
QUÍMICA II
¿Cuál es el reactivo limitante?, ¿qué sustancia está en exceso?
Procedimiento:
1. Determinar el cociente estequiométrico para cada reactivo.
Masa (en gramos) del Fe en el problema
CFe =
Masa (en gramos) del Fe en la ecuación balanceada
168 g
CFe =
CH2O =
3 (56 g)
=
168
168
= 1
Masa (en gramos) del H2O en el problema
Masa (en gramos) del H2O en la ecuación balanceada
100 g
CH2O =
4 (18 g)
=
100
= 1.38
72
2. Como el hierro tiene el cociente estequiométrico de menor valor, CFe = 1, comparado con el del agua,
CH2O = 1.38, éste es el reactivo limitante.
Respuesta: El reactivo limitante es el hierro (Fe) y el agua H2O se encuentra en exceso.
Ejemplo 2. La siguiente ecuación representa la obtención del cloruro de aluminio (AlCl 3).
2 Al
+ 6 HCl
2 AlCl3 +
3 H2
Determina qué sustancia es el reactivo limitante, si reaccionan 25 g de aluminio (Al), con 120 g de ácido
clorhídrico (HCl).
Procedimiento:
1. Determina el cociente estequiométrico para cada reactivo.
CAl =
Masa (en gramos) del Al en el problema
Masa (en gramos) del Al en la ecuación
balanceada
25 g
CAl =
=
2 (27 g)
16
25
54
= 0.46
QUÍMICA II
Unidad 1
HCl =
Masa (en gramos) del HCl en el problema
Masa (en gramos) del HCl en la ecuación balanceada
120 g
CHCl =
120
=
6 (36.5 g)
=
0.54
219
2. Como el aluminio tiene el cociente estequiométrico de menor valor, CAl = 0.46, comparado con el
cociente estequiométrico del ácido clorhídrico, CHCl = 0.54, que tiene mayor valor, el aluminio es el
reactivo limitante.
Respuesta: El reactivo limitante es el aluminio y el ácido clorhídrico es el reactivo que está en exceso.
17
QUÍMICA II
EJERCICIOS
INSTRUCCIONES. Lee cada uno de los siguientes problemas, ejecuta el procedimiento correspondiente
para resolverlos y coloca en el paréntesis de la izquierda la letra de la opción que responde correctamente
a cada uno de los planteamientos
1. (
) Para obtener óxido de aluminio se calentaron 225 g de óxido de cromo (II) con 125 g de
aluminio, de acuerdo con la siguiente ecuación:
2 Al
+
3 CrO
Al2O3
+
3 Cr
¿Cuál fue el reactivo limitante?
a)
b)
c)
d)
2. (
Al2O3
Al
Cr
CrO
) Si reaccionan 10 g de hidróxido de sodio con 10 g de ácido sulfúrico, de acuerdo con la
siguiente ecuación:
2 NaOH
+
H2SO4
Na2SO4
+
2 H2O
¿Cuál sustancia es el reactivo limitante?
a)
b)
c)
d)
3. (
NaOH
H2SO4
Na2SO4
H2O
) La siguiente ecuación representa la obtención de hierro en un alto horno:
2 Fe2O3
+
3C
4 Fe
+
3 CO2
¿Cuál es el reactivo limitante si se hacen reaccionar 875 g de hematita (Fe 2O3) con 375 g de coque (C)?
a)
b)
c)
d)
18
Fe
C
CO2
Fe2O3
QUÍMICA II
Unidad 1
TABLA DE COMPROBACIÓN
Número de pregunta
1
2
3
Respuesta correcta
d
b
d
Sugerencias
Si no contestaste correctamente todas las preguntas, lee nuevamente el desarrollo
sintético y complementa consultando la bibliografía sugerida al final de la guía.
19
QUÍMICA II
1.3 LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE
APRENDIZAJES
 Describir el origen de los contaminantes atmosféricos.
 Cuantificar
las
reacciones
implicadas
en
la
contaminación del aire.
 Describir las repercusiones de la contaminación
atmosférica.
La contaminación atmosférica se origina por la adición de sustancias que alteran la composición normal
del aire, produciendo efectos nocivos en cualquier ser vivo y en otros sistemas. Puede ser natural,
provocada por erupciones volcánicas, incendios forestales, tormentas eléctricas, entre otros fenómenos o
por fuentes antropogénicas, que se derivan de las actividades del hombre como las emisiones
vehiculares e industriales, la incineración incontrolada de la basura, etcétera.
Los contaminantes atmosféricos se clasifican en primarios y secundarios.
Los contaminantes primarios son los que se emiten directamente a la atmósfera por fuentes naturales o
antropogénicas.
Contaminante primario
Monóxido de carbono (CO)
Bióxido de carbono (CO2)
Dióxido de azufre (SO2)
Óxidos de nitrógeno (NO ,
NO2)
Hidrocarburos no metánicos;
incluye: etano, etileno, butanos, propano, octanos, entre
otros).
Partículas suspendida totales
(PST)
20
Principales fuentes
Combustión incompleta en
vehículos
automotores. Algunos procesos industriales, como la reforestación del petróleo y
la obtención de hierro y acero. Incendios
forestales y agrícolas.
Todas las fuentes de combustión de
compuestos orgánicos.
Erupciones volcánicas. Plantas generadoras de electricidad y de calor que
utilizan carbón, combustóleo o diesel con
alto contenido de azufre. Refinación del
petróleo. Fundiciones de minerales de
sulfuro. Fábricas de producción de ácido
sulfúrico. Vehículos automotores.
Tormentas eléctricas. Procesos de
combustión a altas temperaturas en:
automotores, estufas y hornos. Plantas
genera-doras de calor y electricidad.
Producción de ácido nítrico, explosivos y
fertilizantes.
Combustión de combustibles como: gasolina, petróleo, carbón y madera. Evaporación de disolventes. Procesos industriales. Gases de escape en vehículos automotores.
Fabricación de hierro, acero, cemento y
pulpa de papel. Extracción de rocas y
minerales. Partículas aerobiológicas (bacterias, hongos, virus, protozoarios) que
provienen de heces fecales y basura.
Principales efectos
Disminuye el transporte de oxígeno en
la sangre, provocando nauseas, debilidad, dolor de cabeza y mareos.
Calentamiento de la superficie terrestre
(efecto invernadero).
Es considerado uno de los más
peligrosos contaminantes para la salud,
produce daño en pulmones, irritación
en ojos y piel, destrucción del esmalte
de los dientes, asma, enfisema, ahogo,
fatiga, cansancio y catarro crónico. Es
precursor de la lluvia ácida.
Precursores de la lluvia ácida. Precursores de los oxidantes fotoquímicos
(ozono, PAN y aldehídos, entre otros).
El NO2 afecta a los pulmones e irrita
nariz y ojos.
Precursor de los oxidantes fotoquímicos. Su inhalación ha provocado cáncer a ratones de laboratorio.
Dificultades respiratorias y cardiacas e
intoxicación. Alergias, dermatitis y enfermedades gastrointestinales.
QUÍMICA II
Unidad 1
Los contaminantes secundarios son producto de las reacciones atmosféricas en las que intervienen uno o
más contaminantes primarios; entre los más importantes están el ozono (O3), nitrato de peroxiacetilo
(PAN), aldehídos, cetonas, y la formación de lluvia ácida.
A continuación describiremos algunas de estas reacciones atmosféricas.
La lluvia ácida es la precipitación acuosa que tiene un pH menor que 5.5 a causa de su alto contenido de
ácido sulfúrico y nítrico. Estos ácidos se forman por la presencia de óxidos de azufre, según las
siguientes reacciones.
El SO2 en presencia de oxígeno y luz se oxida a SO 3, el cual reacciona con el agua para producir ácido
sulfúrico.
luz
2SO2 + O2
2SO3 + H2O
2SO3
H2SO
4
Por otra parte, el NO se produce al reaccionar el nitrógeno y el oxígeno a altas temperaturas o por un
proceso de combustión y al reaccionar con el oxígeno del aire, produciendo NO 2 que al combinarse con el
vapor de agua da ácido nitroso y nítrico, y con el oxígeno y el agua produce ácido nítrico.
luz
N2 + O 2
Δ
2NO + O2
2NO2
4NO2
2NO
2NO2
+ H2O
HNO2
+ O2 +
2H2O
+ HNO3
4 HNO3
La caída persistente de lluvia ácida causa daños en lagos, ríos y aguas subterráneas, ocasionando la
muerte de peces y de otros organismos acuáticos; acidifica y desmineraliza los suelos, daña los bosques y
provoca una baja productividad de los cultivos, deteriora las zonas arqueológicas, monumentos históricos,
edificios y estructuras metálica.
Otro de los problemas atmosféricos asociados a la contaminación es la formación del smog fotoquímico,
el cual se presenta cuando los óxidos de nitrógeno y los hidrocarburos, en presencia de la luz solar,
producen oxidantes fotoquímicos (O3, PAN, aldehídos y cetonas) mediante una serie de reacciones
químicas, las cuales con la formación de un átomo de oxigeno muy reactivo (O•) que se une al oxígeno
molécula del aire, produciendo O3.
NO2
luz
O• + O2
NO + O•
luz
O3
El ozono (O3) es un gas azuloso de olor penetrante, explosivo y muy tóxico.
En presencia de hidrocarburos (R-H), el átomo de oxígeno (O•) produce un radical acilo, que se combina
con el oxígeno molecular produciendo un radical peroxiacilo.
21
QUÍMICA II
O
||
O•
+
R-H
R - C• + O2
O
||
R – C – O – O•
Radical
acilo
Radical
peroxiacilo
Este radical peroxiacilo es muy activo y puede sufrir diversas reacciones, generando otros contaminantes
secundarios como son: aldehídos y cetonas. Pero lo más peligroso es la formación de PAN que
ocasiona irritación ocular y alveolar, así como daño en las cosechas.
O
O
||
R – C – O- O• +
||
R – C – O – O – NO2
NO2
PAN
En seguida cuantificaremos varias reacciones implicadas con la contaminación atmosférica, para que te
percates de la importancia y dimensiones de este problema.
Para cuantificar cualquier reacción química, primero debes identificar los datos del problema y, de acuerdo
con ellos, decidir lo conducente.
Ejemplo 1. La lluvia ácida daña los monumentos y algunas construcciones, ya que consisten
principalmente de carbonato de calcio (CaCO3) mejor conocido como mármol. Este fenómeno se
representa con la siguiente ecuación:
H2SO4 + CaCO3
CaSO4 + H2O+ CO2
¿Cuántos gramos de ácido sulfúrico se requieren para que se formen 500 g de sulfato de calcio?
Procedimiento:
Paso 1.
Datos:
X g de
500 g de
H2SO4
CaSO4
Paso 2.
Relación de las cantidades estequiométricas de las sustancias en la ecuación. El H2SO4 en gramos
(masa) y el CaSO4 también en gramos. Para calcular la masa estequiométrica de las dos sustancias se
determinará la masa molar de cada una.
Masa molar:
H2SO4
CaSO4
22
1 x 2 + 32 x 1 + 16 x 4 = 98 g/mol ,
40 x 1 + 32 x 1 + 16 x 4= 136 g/mol,
o sea,
o sea,
98 g/mol
136 g/mol
QUÍMICA II
Unidad 1
Relación estequimétrica:
98 g de H2SO4
dan
136 g de CaSO4
Paso 3. Se plantea la regla de tres que relacione las cantidades estequiométricas con los datos.
98 g de H2SO4
136 g de CaSO4
X g de H2SO4
500 g de CaSO4
Paso 4. Despeje:
X=
(98 g H2SO4) (500 g Ca SO4)
136 g CaSO4
X = 360.29 g H2SO4
Respuesta: Se requieren 360.29 g de ácido sulfúrico para producir 500 g de sulfato de calcio.
Ejemplo 2. El monóxido de nitrógeno (NO) es un gas incoloro e inodoro que no causa irritación, ni se
considera peligroso para la salud. Sin embargo, al reaccionar con el oxígeno del aire produce dióxido de
nitrógeno (NO2), un gas café rojizo con olor fuerte y asfixiante, muy peligroso por su alta toxicidad. De
acuerdo con la siguiente ecuación:
2 NO +
O2
2NO2
¿Cuántos gramos de dióxido de nitrógeno se obtendrán a partir de 7 mol de monóxido de nitrógeno?
Procedimiento
Paso 1.
Datos:
X g NO2
7 mol NO
Paso 2. Relacionar las cantidades estequiométricas de las sustancias en la ecuación, para el NO2 en
gramos (masa) y para el NO en mol.
Para calcular la masa estequiométrica del NO2 se determina su masa molecular y se multiplica por 2, que
indica el número de mol que hay en la ecuación.
En cambio, para calcular el número de mol de NO, se observa el coeficiente estequiométrico que tiene, el
cual indica que se requieren 2 mol.
Masa molar NO2
14 x 1 + 16 x 2 = 56 g/mol
o sea,
Masa de 2 NO2
56 g/mol. X 2 mol = 112 g de NO2
56 g/mol
Relación estequiométrica:
2 mol de NO
dan
112 g de NO2
23
QUÍMICA II
Paso 3. Se plantea la regla de tres que relacione las cantidades estequiométricas con los datos.
2 mol NO
7 mol NO
112 g NO2
X g NO2
Paso 4. Se despeja la incógnita.
X=
(7 mol NO) (112 g NO2)
2 mol NO
= 392 g NO2
Respuesta: Se obtienen 392 g de dióxido de nitrógeno a partir de 7 mol de monóxido de nitrógeno.
24
QUÍMICA II
Unidad 1
EJERCICIOS
INSTRUCCIONES: Lee con atención los siguientes problemas y ejecuta el procedimiento correspondiente
para resolverlos.
1. Para reducir la emisión de contaminantes primarios que provienen de la combustión de gasolina en los
automóviles, se ha recurrido al uso de los convertidores catalíticos automotrices. El catalizador reductor
basado en rodio lleva a cabo la reacción química que se representa con la siguiente ecuación:
2CO
+
2 NO
2 CO2
+
N2
¿Cuántos gramos de monóxido de nitrógeno (NO) se pueden eliminar para producir 450 L de nitrógeno
(N2) en condiciones normales de temperatura y presión?
2. El hidróxido de litio (LiOH) es un sólido que se utiliza en los vehículos espaciales para eliminar el dióxido
de carbono (CO2) exhalado. El hidróxido de litio reacciona con el dióxido de carbono para formar carbonato
de litio y agua, de acuerdo con la ecuación:
2 LiOH
+
CO2
Li2CO3
+
H2O
Si se utilizan 15 mol de hidróxido de litio, ¿cuántos gramos de dióxido de carbono se podrán eliminar?
25
QUÍMICA II
INSTRUCCIONES: Lee con atención los siguientes planteamientos. Identifica la letra de la opción que
responde correctamente y escríbela en el paréntesis de la izquierda.
3. (
) El óxido de calcio (CaO) se utiliza en las chimeneas de algunas industrias para eliminar el
dióxido de azufre (SO2), que es un contaminante atmosférico. La ecuación que representa la
reacción entre estas sustancias es:
2 CaO +
2 SO2
+
O2
2 CaSO4
¿Cuántos gramos de dióxido de azufre se eliminarán con 1 370 g de óxido de calcio?
a)
b)
c)
d)
4. (
a)
b)
c)
d)
5. (
a)
b)
c)
d)
6. (
a)
b)
c)
d)
26
10.46 g
1 198.75 g
1 565.7 g
1 467.8 g
) ¿Qué sustancias contaminantes tienen su origen en las tormentas eléctricas, en las plantas
generadoras de calor y de energía eléctrica, en las fábricas de ácido nítrico, explosivos y
fertilizantes?
Partículas suspendidas.
Óxidos de nitrógeno.
Óxidos de carbono.
Hidrocarburos.
) ¿Qué sustancia contaminante es considerada la más nociva para la salud del hombre; tiene su
origen en las erupciones volcánicas, en la combustión del azufre contenido en los
combustibles, en la fundición de minerales de sulfuro y en la producción de ácido sulfúrico?
NO2
CO2
SO2
CO
) El fenómeno atmosférico que se origina por la presencia de óxido de nitrógeno y de azufre, que al
reaccionar con agua producen sustancias que dañan a los bosques, monumentos y unas
construcciones, se denomina:
Inversión térmica.
Efecto invernadero.
Smog fotoquímico.
Lluvia ácida.
QUÍMICA II
Unidad 1
7. (
a)
b)
c)
d)
8. (
) ¿Qué contaminantes primarios reaccionan en presencia de la luz solar y producen el smog
fotoquímico en la atmósfera?
Óxidos de carbono e hidrocarburos.
Óxidos de nitrógeno e hidrocarburos.
Óxidos de azufre y óxidos de carbono.
Óxidos de nitrógeno y óxidos de carbono.
) ¿Cuál es la sustancia contaminante que proviene de la combustión de los compuestos
orgánicos y se relaciona con el aumento del calentamiento global del planeta, fenómeno
conocido como efecto invernadero?
a) PAN
b) SO3
c) NO2
d) CO2
9. (
a)
b)
c)
d)
) ¿Cuál es el contaminante primario que disminuye el transporte de oxígeno en la
provoca nauseas, debilidad, dolor de cabeza y mareos?
sangre,
CO
O3
NO
SO2
27
QUÍMICA II
TABLA DE COMPROBACIÓN
Número de pregunta
Respuesta correcta
1
1 205.35 g de monóxido de nitrógeno
2
330 g de dióxido de carbono
3
c
4
b
5
c
6
d
7
b
8
d
9
a
Sugerencias
Si no contestaste correctamente los reactivos 1, 2 y 3 verifica si tus cálculos de
masa molar los realizaste adecuadamente y revisa nuevamente los ejercicios
resueltos propuestos en el desarrollo del tema.
Si te equivocaste en alguno de los demás reactivos elabora un listado del origen y
las repercusiones de cada uno de los contaminantes descritos en el tema.
28
QUÍMICA II
Unidad 1
1.4 LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA
APRENDIZAJES
 Cuantificar las reacciones implicadas en la contaminación urbana e industrial del agua.
 Describir las repercusiones de la contaminación urbana
e industrial del agua.
El agua es fundamental para el proceso ambiental y social e indispensable para el surgimiento y desarrollo
de los seres vivos. Sin embargo, factores como el aumento de la población, la sobreexplotación de los
mantos acuíferos, el desarrollo industrial, la contaminación atmosférica, los tiraderos de desechos tóxicos y
el excesivo uso de detergentes, plaguicidas y fertilizantes, han hecho que el agua se contamine y ya no
pueda ser útil para muchos propósitos (beber, lavar, riego y uso industrial); dependiendo del uso que el
hombre le de al agua en sus diversas actividades, ésta se puede contaminar por uso: urbano, industrial y
agrícola.
La contaminación urbana la forman los residuos domésticos (materia orgánica, detergentes, residuos
sólidos y agentes patógenos en la materia fecal) y el agua de lluvia que se precipita sobre las ciudades y
recoge gran cantidad de contaminantes.
La contaminación industrial depende del tipo de industria y proceso en el cual se ha utilizado el
agua; por lo general contiene desechos orgánicos, colorantes, disolventes, hidrocarburos, metales,
bacterias patógenas y diversas sustancias químicas que suelen ser tóxicas para los seres vivos.
La contaminación agrícola incluye residuos de fertilizantes plaguicidas, materia orgánica y
desechos de animales, entre otros.
A continuación describiremos a los principales agentes contaminadores del agua, sus fuentes de origen y
sus repercusiones.
Agente contaminante
Agentes patógenos
(Bacterias, virus, protozoarios y
gusanos parásitos)
Principales fuentes
Materia fecal de los residuos domésticos.
Desechos de animales y de procesamiento de animales de los residuos
domésticos e industriales
Son ácidos, sales y compuestos
metálicos tóxicos como el cobre, mercurio, plomo, cromo, zinc, cadmio y
Sustancias químicas inorgánicas
arsénico, que son solubles en el agua
y proceden de residuos industriales
(minería siderúrgica, campos petroleros) y agrícola.
Desechos consumidores de oxíge- Residuos orgánicos degradables del
no (compuestos orgánicos biode- drenaje doméstico.
gradables)
Desechos industriales de plantas
procesadoras de alimentos de origen
vegetal y animal.
Residuos de fábricas de papel.
Repercusiones
Enfermedades: tifoidea, disentería, cólera, hepatitis, poliomielitis, amibiasis e
incluso la muerte.
Enfermedades e intoxicaciones en
personas y animales.
Daña los peces y otras vidas acuáticas.
Disminuye los rendimientos agrícolas.
Acelera la corrosión de equipo metálico.
Estos desechos son descompuestos por
bacterias, con desprendimiento de metano, amoniaco y ácido sulfídrico que
producen los olores fétidos.
Disminución del contenido de oxígeno
en el agua ocasionando la muerte de los
peces y otras formas de vida acuática.
29
QUÍMICA II
Agente contaminante
Principales fuentes
Nutrientes vegetales inorgánicos Son fosfatos que provienen de los
(compuestos de nitrógeno y fósforo detergentes y nitratos de los desesolubles en el agua)
chos orgánicos de los residuos urbanos e industriales.
Fertilizantes y desperdicios de animales de los residuos agrícolas.
Son compuestos químicos hidrosolubles y no hidrosolubles (petróleo,
gasolina, plásticos, plaguicidas, disolSustancias orgánicas
ventes, detergentes y compuestos
orgánicos clorados) que provienen de
los residuos industriales del petróleo,
de alimentos, vestido, calzado entre
otros.
Sustancias insolubles del subsuelo y
otros materiales sólidos inorgánicos y
orgánicos que quedan en suspensión
en el agua; provienen principalmente
Sedimento o materia suspendida.
de los residuos urbanos e industriales.
Repercusiones
Se estimula el crecimiento excesivo de
algas y otras plantas acuáticas que
después mueren y se descomponen,
agotando el oxígeno y provocando la
muerte de los peces y otras clases de
vida acuática.
Dañan la salud a todos los seres vivos,
pueden ocasionar transtornos renales,
defectos congénitos y diversos tipos de
cáncer (en animales de laboratorio).
Enturbian el agua.
Reducen la fotosíntesis de las plantas
acuáticas.
Alteran las redes alimenticias acuáticas.
El sedimento destruye los terrenos o
sitios de alimentación o desove de
peces, obstruye y rellena lagos estanques, canales y bahías.
Son radioisótopos hidrosolubles que La radiación ionizante provoca defectos
proceden de los residuos urbanos e congénitos, cáncer y daño genético en
industriales de los hospitales, insti- los seres vivos.
tutos de investigación, precipitación
atmosférica radiactiva de la minería y
del procesamiento de materiales
radiactivos.
Grandes cantidades de agua caliente Disminución en el contenido de oxígeno
que provienen de las plantas de disuelto en el agua, provocando que los
energía eléctrica donde se utiliza organismos
acuáticos
sean
más
como medio de enfriamiento.
vulnerables a enfermedades y a
sustancias químicas tóxicas.
Sustancias radiactivas
Calor
Las aguas contaminadas por uso urbano e industrial que van a dar al sistema de drenaje se llaman
aguas residuales y deben recibir un tratamiento o método de purificación previo a su descarga final en
ríos, lagos y océanos. En México ésta es una de las principales fuentes de contaminación, porque la
mayoría de las aguas residuales se descargan sin ningún tratamiento físico, químico o biológico.
En seguida cuantificaremos varias reacciones implicadas en la contaminación del agua.
Ejemplo 1. La cloración es un método de tratamiento del agua en el que se utiliza el cloro para
desinfectarla, matando las bacterias e inactivando a los virus. Sin embargo, cuando se presentan
compuestos orgánicos como el metano (contaminante común del agua), el cloro reacciona con él y
produce triclorometano (cloroformo), que ha sido clasificado como carcinógeno, según la siguiente
ecuación:
CH4
+
3 Cl2
luz
CHCl3
+
3 HCl
¿Cuántos gramos de triclorometano (CHCl3) se obtienen si se utilizaron 15 mol de cloro?
30
QUÍMICA II
Unidad 1
Procedimiento:
Paso 1. Se escriben los datos.
X g de CHCl3
15 mol de Cl2
Paso 2. Se establece la relación de las cantidades estequiométricas de las sustancias involucradas; para
el CHCl3 se obtiene su masa molar.
Masa molar CHCl3:
12 g x 1 + 1 g x 1 + 35.5 g x 3 = 119.5 g
Para el cloro se observa que se requieren 3 mol, según la ecuación.
Relación estequiométrica:
dan
3 mol de Cl2
119.5 g de CHCl3
Paso 3. Se plantea la regla de tres que relaciona las cantidades estequiométricas con los datos
3 mol de Cl2
15 mol de Cl2
119.5 g de CHCl3
X g de CHCl3
Paso 4. Se despeja la incógnita.
(15 mol de Cl2) (119.5 g de CHCl3)
X =
3 mol de Cl2
Masa (en gramos) del Fe en la ecuación
X = 597.5
g de CHCl3
balanceada
Paso 5. Escribe la respuesta. Se obtienen 597.5 g de triclorometano a partir de 15 mol de cloro.
Ejemplo 2. El agua que contiene sales de bicarbonato de calcio o de magnesio se llama agua dura. Esta
dureza ocasiona que el jabón no haga espuma y produce incrustaciones en las calderas y calentadores de
agua. Para eliminar estos iones de calcio y magnesio se suaviza el agua por ebullición, por tratamiento
químico o empleando resinas intercambiadoras de iones.
Si se agregan 150 g de hidróxido de calcio, Ca(OH) 2, para que reaccionen con el bicarbonato de calcio
que está presente en el agua dura, ¿cuántos gramos de carbonato de calcio (CaCO 3) precipitarán de
acuerdo con la siguiente ecuación.
Ca(HCO3)2
+
Ca(OH)2
2 CaCO3 
precipitado
+
2 H2O
Procedimiento:
Paso 1. Se escriben los datos.
150 g de Ca(OH)2
X g de CaCO3
31
QUÍMICA II
Paso 2. Se establece la relación de las cantidades estequiométricas de las sustancias involucradas,
calculando sus masas molares.
Masa molar Ca(OH)2
Masa molar CaCO3
40 g x 1 + 16 g x 2 + 1 g x 2 = 74 g
40 g x 1 + 12 g x 1 + 16 g x 3 = 100 g
Pero como en la ecuación 2 mol se producen de CaCO3 se tendrá una masa de 2 x 100 g = 200 g de
CaCO3.
Relación estequiométrica:
74 g de Ca(OH)2
dan
200 g de CaCO3
Paso 3. Se plantea la regla de tres que relaciona las cantidades estequiométricas con los datos.
74 g de Ca(OH)2
150 g de Ca(OH)2
200 g de CaCO3
X g de CaCO3
Paso 4. Se despeja la incógnita.
X =
(150 g de Ca(OH)2) (200 g de CaCO3)
74 g de Ca(OH)2
Masa (en gramos) del Fe en la ecuación
X = 405.41 g de CaCO3
balanceada
Paso 5. Se escribe la respuesta. Precipitan 405.41g de carbonato de calcio al agregar 150 g de hidróxido
de calcio.
32
QUÍMICA II
Unidad 1
EJERCICIOS
INSTRUCCIONES: Lee con atención los siguientes problemas y ejecuta el procedimiento correspondiente
para resolverlos.
1. En una planta de tratamiento de agua se añade hidróxido de calcio (Ca(OH) 2) y sulfato de aluminio
(Al2(SO4)3) para formar el hidróxido de aluminio (Al(OH) 3) que al precipitarse lentamente arrastra partículas
coloidales y bacterias. Este tratamiento se llama floculación y la ecuación que describe el proceso es la
siguiente:
3 Ca(OH)2
+
Al2(SO4)3
2 Al(OH)3
+
3 CaSO4
Si se requiere producir 2 500 g de hidróxido de aluminio para flocular coloides y bacterias en el agua
contaminada, ¿cuántos gramos de sulfato de aluminio se deberán adicionar?
2. En las aguas residuales procedentes de las minas de pirita (FeS 2) se observa un color pardo amarillento
que indica la presencia de hidróxido de hierro (III), (Fe(OH) 3), que se produce según la siguiente ecuación:
4 FeS2
+
14 H2O
+ 15 O2
4 Fe(OH)3
+
8 H2SO4
¿Cuántos gramos de hidróxido de hierro (III) se obtienen de 1 800 g de pirita?
33
QUÍMICA II
INSTRUCCIONES: Lee con atención los siguientes planteamientos y anota en el paréntesis de la izquierda
la letra de la opción que responde correctamente a cada uno de ellos.
3. ( ) Un drenaje doméstico diariamente se contamina con 250 g de metil amina (CH 3NH2) proveniente
de la orina de los perros. Determina cuántos moles de ácido hipocloroso (HClO) se requieren
para neutralizar este contaminante, según la ecuación:
HClO
a)
b)
c)
d)
+
CH3NH2
CH3NHCl
+
H2O
427.41 mol
8.06 mol
6.57 mol
7 750 mol
4. ( ) Los residuos orgánicos biodegradables en exceso son agentes contaminadores del agua,
debido a que agotan el __________________ necesario para la vida acuática vegetal y animal.
a)
b)
c)
d)
5 (
a)
b)
c)
d)
6(
a)
b)
c)
d)
34
nitrato
fosfato
oxígeno
carbono
) Los residuos de los detergentes, fertilizantes y desechos orgánicos contienen _____________
y___________________ que contaminan el agua al estimular el excesivo crecimiento de las
plantas acuáticas.
fosfatos -- nitratos
sulfatos -- carbonatos
fosfatos -- carbonatos
nitratos -- sulfatos
) Los residuos industriales que contienen metales pesados,________________ y______________
contaminan el agua, causando enfermedades e intoxicaciones en las personas y animales.
nitratos -- fosfatos
plomo -- detergentes
carbono -- cadmio
mercurio -- plomo
QUÍMICA II
Unidad 1
TABLA DE COMPROBACIÓN
Número de pregunta
1
2
3
4
5
6
Respuesta correcta
5 480.76 g de sulfato de aluminio
1 605 g de hidróxido de sodio (III)
b
c
a
d
Sugerencias
Si no contestaste correctamente los reactivos 1, 2 y 3, verifica si tus cálculos de
masa molar los realizaste adecuadamente y si la relación estequiométrica fue la
correcta. Además estudia nuevamente los ejercicios resueltos propuestos en el
desarrollo del tema.
Si te equivocaste en alguno de los demás reactivos elabora un listado del origen y
las repercusiones de cada uno de los contaminantes descritos en el tema.
35
QUÍMICA II
AUTOEVALUACIÓN
INSTRUCCIONES: Lee con atención los siguientes planteamientos y coloca en el paréntesis de la
izquierda la letra de la opción que responde correctamente a cada uno de ellos.
Tiempo para resolver todos los reactivos: 60 minutos.
1. (
a)
b)
c)
d)
2. (
a)
b)
c)
d)
3. (
) ¿Cuál es la masa, en gramos, de 12 mol de ácido nítrico, HNO 3?
372 g
2.58 g
756 g
5.25 g
) ¿Cuántos moles hay en 160 g de trióxido de azufre, SO 3?
3.3 mol
2.0 mol
0.5 mol
4.0 mol
) El sodio metálico (Na) reacciona con el cloro gaseoso (Cl2) para formar cloruro de sodio, (NaCl).
La ecuación de la reacción es:
2 Na
+
Cl2
2 NaCl
¿Cuántos moles de cloruro de sodio se obtienen si se utilizaron 350 g de sodio?
a)
b)
c)
d)
4. (
30.4 mol
890.2 mol
3.8 mol
15.2 mol
) ¿Cuántos moles de amoniaco, NH3, se producirán si se hacen reaccionar 18 L de hidrógeno, H 2,
con nitrógeno, N2, en condiciones normales de temperatura y presión según la ecuación?
N2
a)
b)
c)
d)
5. (
a)
b)
c)
d)
36
+
3 H2
2 NH3
0.53 mol
7.46 mol
12.0 mol
1.6 mol
) La hidroquinona es un compuesto orgánico que se usa frecuentemente como revelador en
fotografía. Su composición es 65.45% de C, 5.45% de H y 29.09% de O. Calcula la fórmula
mínima de la hidroquinona.
CH3O3
CHO
C3HO3
C3H3O
QUÍMICA II
Unidad 1
6. (
a)
b)
c)
d)
) Determina la fórmula molecular de un compuesto que tiene la fórmula mínima NaSO 4 y una
masa molar de 238 g/mol.
Na3S3O12
Na2S2O2
Na2S2O8
NaSO8
7. (
) Si se queman 100 g de octano C8H18, componente principal de la gasolina, con 200 g de
oxígeno, O2, de acuerdo con la siguiente ecuación:
2 C8H18
+
25 O2
16 CO2
+
18 H2O
¿Qué sustancia es el reactivo limitante?
a)
b)
c)
d)
C8H18
O2
CO2
H2O
8. (
) El dióxido de azufre, SO2, es uno de los contaminantes primarios más nocivos para el
hombre, pues reacciona con el oxígeno del aire, O2, para formar el trióxido de azufre, SO3, según la
ecuación.
2 SO2
+
O2
2 SO3
¿Qué sustancia será el reactivo limitante si reaccionan 300 g de dióxido de azufre con 150 g de oxígeno?
a)
b)
c)
d)
SO2
O2
SO3
O3
9. (
a)
b)
c)
d)
) Los óxidos de _________________ son sustancias gaseosas que emiten los vehículos
automotores directamente a la atmósfera. Por ello se consideran contaminantes______________.
plomo – primarios
nitrógeno – secundarios
carbono – primarios
azufre – secundarios
10. (
a)
b)
c)
d)
) ¿Cuál es el contaminante de olor penetrante, explosivo y muy tóxico que se origina mediante
reacciones fotoquímicas en una atmósfera contaminada?
SO2
O3
CO
HNO3
37
QUÍMICA II
11. (
) ¿Cuántos gramos de ácido nítrico (HNO3) como lluvia ácida, se forman por la reacción en la
atmósfera de 12.5 mol de dióxido de nitrógeno (NO2) con agua (H2O) y oxígeno (O2), de
acuerdo con la siguiente ecuación?
4 NO2
a)
b)
c)
d)
+
2 H2O
+ O2
4 HNO3
196.87g
787.5 g
17.11 g
80.64 g
12. (
) El monóxido de carbono (CO) es un gas incoloro, inodoro y capaz de producir la muerte por
asfixia, se genera por la combustión incompleta de la gasolina en motores mal afinados,
según la ecuación:
2 C8H18
+
17 O2
16 CO
+
18 H2O
Si se queman 7 100 g de gasolina (C8H18), ¿cuántos gramos de monóxido de carbono se producirán?
a)
b)
c)
d)
13 950.87 g
1 743.85 g
3 613.39 g
28 907.14 g
13. (
a)
b)
c)
d)
O3, NO2
SO2, CO
CO2, O3
NO2, SO2
14. (
a)
b)
c)
d)
) ¿Qué sustancias son las responsables de la formación de la lluvia ácida?
) ¿Qué oxidante fotoquímico que produce irritación ocular y alveolar, así como, daño en las
cosechas es considerado uno de los más peligrosos contaminantes del aire?
Hidrocarburos.
PAN.
Aldehidos.
Plomo.
15. (
) La acción desinfectante del cloro se debe al ácido hipocloroso (HCl O) y al ácido clorhídrico
(HCl), que se producen al reaccionar el cloro (Cl2) con el agua, de acuerdo con la siguiente
ecuación:
Cl2
+
H2O
HCl O
+
HCl
¿Cuántas mol de cloro se deben adicionar al agua para producir 350 g de ácido hipocloroso?
a)
b)
c)
d)
38
473.33 mol
13.33 mol
6.66 mol
258.80 mol
QUÍMICA II
Unidad 1
16. (
) Si se añaden 720 g de sulfato de aluminio Al2(SO4)3 al agua contaminada para flocular coloides y
bacterias, ¿cuántos gramos de hidróxido de aluminio Al (OH)3 se obtendrán de acuerdo con la
siguiente ecuación?
3 Ca (OH)2
a)
b)
c)
d)
2 Al (OH)3
+
3 CaSO4
) ¿Cuáles son los agentes contaminantes que se encuentran en los residuos de los detergentes
y que provocan el crecimiento excesivo de las plantas acuáticas?
Carbonatos.
Sulfatos.
Nitratos.
Fosfatos.
18. (
a)
b)
c)
d)
Al2 (SO4)3
164.21 g
74.1 g
404.02 g
328.42 g
17. (
a)
b)
c)
d)
+
) En los seres humanos e l consumo de agua contaminada con residuos de materia fecal puede
provocar tifoidea, disentería y cólera. Esto se debe a la presencia de...
agentes patógenos.
fosfatos y nitratos.
mercurio y plomo.
sustancias radiactivas.
39
QUÍMICA II
CLAVE DE RESPUESTAS
Número de pregunta
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
40
Respuesta correcta
c
b
d
a
d
c
b
a
c
b
b
a
d
b
c
d
d
a
UNIDAD II
SISTEMAS DISPERSOS
QUÍMICA II
42
QUÍMICA II
Unidad 2
2.1 MEZCLAS HOMEGÉNEAS Y HETEROGÉNEAS
APRENDIZAJES
 Describir la separación de los componentes de una
mezcla.
 Describir las diferencias entre elemento y compuesto.
La materia consiste de todas las cosas materiales que componen el universo; prácticamente toda la
materia que nos rodea consta de mezclas de substancias pura, por ejemplo, si observamos con cuidado
una muestra de tierra veremos que tiene muchos tipos de componentes, como pequeños granos de arena
y restos de plantas. El aire que respiramos es una mezcla de gases como el oxígeno, nitrógeno, dióxido
de carbono y vapor de agua. Incluso el ―agua potable‖ contiene otras sustancias además de agua, como
sales disueltas.
Las mezclas pueden definirse como algo que tiene composición variable, formadas por la combinación
física de dos o más sustancias puras que conservan sus propiedades y se pueden separar en sus
componentes por métodos físicos.
Las sustancias puras siempre tienen la misma composición y pueden ser elementos o compuestos.
homogéneas
disoluciones
Mezclas
suspensiones
heterogéneas
Materia
coloides
Compuestos
Sustancias puras
Elementos
Una mezcla se puede separar por métodos físicos en sustancias puras (compuestos y elementos) con
base en las propiedades físicas de cada componente de la mezcla.
Mezclas
Dos o más sustancias puras
Por ejemplo, la mezcla conocida como aire puede separarse en oxígeno (elemento), nitrógeno (elemento),
agua (compuesto), dióxido de carbono (compuesto), argón (elemento) y otras sustancias puras.
43
QUÍMICA II
Oxígeno
Aire
Dióxido de carbono
Nitrógeno
Argón
Agua
Otros
Una mezcla de sal y arena se puede separar por métodos físicos. Si a la mezcla se le agrega agua, la sal
se disuelve y la arena puede obtenerse por filtración; al calentar el agua salada, la sal se recupera y el
agua se evapora (figura 2.1).
Figura 2.1
La mezcla de aceite y agua se puede separar con un embudo de separación, ya que después de
sedimentar la mezcla, el aceite se encontrará en la parte superior debido a su menor densidad; en la parte
inferior estará el agua, que podrá ser separada del aceite al abrir la llave del embudo.
Una mezcla de líquidos miscibles como el agua, alcohol y cloroformo se separan por destilación; la primera
sustancia obtenida es el cloroformo por presentar el menor punto de ebullición, después el alcohol y al final
la sustancia con mayor punto de ebullición, el agua.
La mezcla de virutas de hierro, azufre, carbón y sal se puede separar por imantación, aprovechando el
magnetismo del hierro; posteriormente al adicionar disulfuro de carbono el azufre se disolverá y por
filtración se separará para después evaporase y cristalizarse; el carbón y las sales quedan en el papel filtro
y al agregar agua la sal se disuelve permitiendo separar el carbón por filtración y, finalmente, la sal se
recuperará por evaporación.
44
QUÍMICA II
Unidad 2
Un ejemplo de mayor escala es la mezcla de petróleo y agua de mar. En un yacimiento, localizado en
aguas marinas, se extrae agua y petróleo que son separados al decantarse; el petróleo, por ser menos
denso, queda en la parte superior del agua. El agua se devuelve al mar y el petróleo se almacena.
Las mezclas se pueden separar por métodos físicos, de acuerdo con sus propiedades físicas. La siguiente
tabla presenta un resumen de los métodos más comunes de separación de mezclas.
Método
Estado de
agregación
Función
Ejemplos
- Cernido de harina
Separa sólidos de Separa sólidos de - Separación de
sólidos
acuerdo con el tasemillas
maño de cristal.
- Cernido de arena
- Purificación de
Separa sólidos de Separa uno de los ácido benzoíco,
Sublimación
sólidos
sólidos al pasar a paradiclorobenceno,
gas
directamente yodo, naftalina.
(sublimar).
- Producción de
hielo seco
- Arena y agua
Separa sólidos de Separa los sólidos - Tratamiento de
líquidos o también no solubles por graaguas negras
Sedimentación y
líquidos de líquidos vedad y a los líqui- - Aceite y agua
Decantación
dos de diferente - Gasolina y agua
densidad e insolu- - Petróleo del agua
bles.
de mar
- Arena y agua
Separa el líquido del El tamaño de partí- - Purificación de
sólido insoluble
cula es mayor al agua
Filtración
poro del material fil- - Clarificación de la
trante.
cerveza
- Carbón activado y
agua
Las partículas son - Componentes de
Separa sólidos inso- muy finas, pequela sangre
Centrifugación lubles de líquidos
ñas y de difícil sedi- - Sólidos de la leche
mentación.
- Separación de
polímeros
Sólidos disueltos en Se obtienen productos
Separa sólidos de
líquidos volátiles.
farmacéuticos, sales,
Cristalización
líquidos
azúcar
- Obtención de
Separa líquidos de Separa líquidos misalcohol, aceites,
líquidos
cibles con diferentes
esencias
Destilación
puntos de ebullición. - Separación de
componentes del
petróleo
- Separa mezclas de
vitaminas, tintas,
La base es la disaminoácidos
Separa mezclas de tribución
de
los - Pruebas
Cromatografía líquidos o de gases componentes entre ―antidoping‖
dos fases (móvil y - Verificación
estacionaria).
vehicular para
analizar los gases
de combustión
Tamizado
Observaciones
Emplea una malla por
donde pasan las partículas
pequeñas y retiene las
grandes.
Purifica las sustancias
cuando las impurezas no
subliman fácilmente.
Se deja reposar la mezcla
y al separar los componentes se retira cuidadosamente uno, vertiéndolo
suavemente o con un embudo de separación.
El material filtrante retiene
el sólido, dejando pasar al
líquido.
La fuerza centrífuga sustituye a la fuerza de gravedad.
El líquido se evapora y el
sólido se deposita en
forma de cristal.
Cada líquido conserva sus
propiedades; los de menor
punto de ebullición se
obtienen primero.
Los componentes afines se
adsorben a la fase estacionaria y los menos afines
avanzan separándose primero.
45
QUÍMICA II
Los elementos son sustancias puras formadas por el mismo tipo de átomos, es decir, del mismo número
atómico y no pueden descomponerse por métodos químicos en sustancias más simples.
Hasta la fecha se han identificado 115 elementos, de los cuales 83 se encuentran en forma natural en la
tierra. Los demás se han obtenido a través de procesos nucleares. La mayoría son sólidos, cinco son
líquidos en condiciones ambientales y doce son gaseosos. Se clasifican en metales y no metales. En la
tabla periódica están ordenados de acuerdo con su número atómico y propiedades. La mínima unidad
material que puede existir representando a un elemento es el átomo. Un elemento tiene átomos iguales
entre sí y diferentes a los de otro elemento.
Los elementos se representan por símbolos de una, dos o tres letras. La primera letra siempre es
mayúscula, pero las siguientes siempre son minúsculas. Por ejemplo, Co es el símbolo del elemento
cobalto, mientras que CO es la fórmula de la molécula de monóxido de carbono. Los símbolos de algunos
elementos derivan del latín; por ejemplo, Au de aurum (oro), Fe de ferrum (hierro) y Na de natium (sodio),
pero la mayoría deriva de su nombre en inglés.
Ejemplos de elementos:
Aluminio
Arsénico
Azufre
(Al)
(As)
(S)
Boro
Bromo
Bario
(B)
(Br)
(Ba)
Carbono (C)
Calcio
(Ca)
Cloro
(Cl)
Magnesio
Nitrógeno
Zinc
(Mg)
(N)
(Zn)
Puedes consultar los símbolos de todos los elementos en la tabla periódica.
Los compuestos son sustancias formadas por la unión química de átomos de dos o más elementos
diferentes en proporciones definidas y constantes.
Los compuestos se caracterizan por ser homogéneos, pues cuando se forman hay manifestación de
energía; los elementos que los forman se encuentran en una proporción constante, pierden sus
propiedades originales, es decir, ya no es posible identificar a los elementos por sus propiedades
particulares y sólo se pueden separar en sus componentes puros por métodos químicos. Se representan
por fórmulas.
Por ejemplo, el agua se forma por la combinación de hidrógeno gaseoso en presencia de oxígeno
gaseoso. El agua obtenida es líquida y tiene propiedades muy diferentes de aquellos elementos que le
dieron origen; está formada por dos partes de hidrógeno y una de oxígeno, y su fórmula es H2O. Esta
composición no cambia, sin importar si el agua proviene de una llave, de un lago, de un río o de capas de
hielo del polo norte.
Algunos ejemplos de compuestos son:
Amoniaco
(NH3)
Óxido de calcio (CaO)
Azúcar
(C12H22O11)
46
Sal común o cloruro de sodio
(NaCl)
Sosa caústica o hidróxido de sodio (NaOH)
Ácido sulfúrico
(H2SO4)
QUÍMICA II
Unidad 2
EJERCICIOS
INSTRUCCIONES: Lee cuidadosamente las siguientes preguntas y anota sobre la líneas las palabras que
complementen los siguientes enunciados.
1. El método que separa al paradiclorobenceno y la sal común con base en sus propiedades físicas se
llama _____________________________.
2. El método para separar mezclas de líquidos miscibles (solubles) y que
diferente________________________________ se llama_______________________________.
tienen
3. Las sustancias puras que se caracterizan por presentar el mismo _______________________ y que no
se pueden descomponer en sustancias más simples por medios químicos se denominan
________________________________
INSTRUCCIONES: Lee con atención las siguientes preguntas y coloca en el paréntesis de la izquierda la
letra de la opción que conteste correctamente.
4. (
) Método de separación en el que los componentes más afines a la fase estacionaria son los que
menos avanzan y los menos afines se separan primero.
a)
b)
c)
d)
Destilación.
Cromatografía.
Filtración.
Centrifugación.
5. (
) Son sustancias que se obtienen por combinaciones químicas definidas y sus propiedades son
diferentes a las sustancias que les dieron origen.
a)
b)
c)
d)
Elementos.
Compuestos.
Mezclas.
Fórmulas.
INSTRUCCIONES: Lee cuidadosamente lo siguiente y realiza lo que se pide.
6. Escribe en el paréntesis de la izquierda C si la sustancia es un compuesto y E si corresponde a un
elemento.
I. (
II. (
III. (
IV. (
V. (
VI. (
) Agua (H2O)
) Arsénico (As)
) Nitrógeno (N2)
) Cloruro de sodio (NaCl)
) Oxígeno (O2)
) Hidróxido de sodio (NaOH)
47
QUÍMICA II
TABLA DE COMPROBACIÓN
Número de pregunta
1
2
3
4
5
Respuesta correcta
sublimación
punto de ebullición - destilación
tipo de átomos - elementos
b
b
I. C
II. E
III. E
IV. C
V. E
VI. C
6
Sugerencias
Si te equivocaste al contestar algunos de los ejercicios, te recomiendo que
nuevamente estudies el desarrollo del tema en tu guía.
48
QUÍMICA II
Unidad 2
2.2 DISOLUCIONES, COLOIDES Y SUSPENSIONES
APRENDIZAJES
 Diferenciar
a las disoluciones, los coloides y las
suspensiones por:
a) El tamaño de partícula de la fase dispersa
b) Sus propiedades
 Explicar la importancia en los seres vivos de:
o Ósmosis
o Diálisis
o Floculación
Las mezclas homogéneas por lo general tienen una sustancia que se encuentra en mayor cantidad y otra
en menor cantidad, que se dispersa en la primera. De esta manera, se tiene una fase dispersora y una
fase dispersa. Las dispersiones se clasifican, de acuerdo con el tamaño de partículas de la fase dispersa,
en disoluciones, coloides y suspensiones.
En la siguiente tabla se comparan las características de las dispersiones.
Propiedad
Disolución
Tamaño de la partícula
Homogeneidad
Acción de la gravedad
Acción a la luz
Separación con membrana
Efecto Tyndall
Movimiento browniano
Sedimentación
Ejemplos sanguíneos
< que 1 nm
Homogénea
No filtrable
Transparente
Osmótica
No presenta
No presenta
No presenta
Sal
Urea
Coloide
Suspensión
10-10 000 nm
En el límite
No filtrable
Translúcida
Celular
Sí presenta
Sí presenta
No presenta
Albúmina
fibrinógeno
> que 10 000 nm
Heterogénea
Filtrable
Opaca
No se separa
No presenta
No presenta
Sí presenta
Células rojas
Células blancas
Si en una mezcla homogénea las partículas de la fase dispersa tienen el tamaño de átomos o moléculas
se llama disolución. El componente que está en mayor cantidad se denomina disolvente y el componente o
los componentes que se encuentran en menor cantidad, solutos. Las disoluciones existen en cualquier
estado de agregación, el cual depende del estado del disolvente, por ejemplo:
Disolvente
Gaseosa
Estado
Gaseosa
Líquida
Sólida
Ejemplos
aire, oxígeno en nitrógeno, helio en oxígeno.
aire húmedo, combustible de transbordador espacial.
algunos humos finos, smog.
49
QUÍMICA II
Disolvente
Estado
Gaseosa
Líquida
Sólida
Líquida
Ejemplos
agua gasificada, cloro en agua.
vinagre, vino, anticongelantes, perfumes.
agua de mar, agua con azúcar, saborizantes en agua.
Disolvente
Estado
Ejemplos
Sólida
Gaseosa
Líquida
Sólida
hidrógeno adsorbido en metales, H2 en Pt, hule espuma
amalgamas (mercurio en plata) .
aleaciones, latón, acero, gemas.
Cuando observamos a los coloides se ven como disoluciones homogéneas, pero al observarlos con un
microscopio se pueden diferenciar las fases que los forman. Son dispersiones cuyas características están
entre las disoluciones homogéneas y las suspensiones heterogéneas.
Los coloides se pueden separar por diálisis, floculación y técnicas cromatográficas.
Los gases siempre forman disoluciones, pues se mezclan intermolecularmente en todas proporciones,
pero los coloides se presentan en los diferentes estados de agregación como muestra la siguiente tabla.
Medio dispersor
Gas
Líquido
Sólido
Fase dispersa
Gas
Líquido
Sólido
Gas
Líquido
Sólido
Gas
Líquido
Sólido
Nombre común
Aerosol líquido
Aerosol sólido
Espuma
Emulsión
Sol
Espuma sólida
Emulsión sólida
Sol sólido
Ejemplos
Ninguno (todos son disoluciones)
Nubes, spray, bruma, niebla
Humo
Merengue, jabonadura, crema batida
Leche, mayonesa
Gelatinas, pinturas, leche de magnesia
Malvavisco, piedra pómez, espumas plásticas
Queso, mantequilla
Perlas, vidrio rubí, piedras preciosas
Seguramente has observado cuando un haz de luz penetra por una rendija a un cuarto semioscuro; se
ven flotar las partículas de polvo que normalmente no podemos detectar. En un coloide se observa el
mismo fenómeno, sus partículas dispersan la luz debido a su tamaño (10 – 10 000 nm); este fenómeno se
conoce como efecto Tyndall (figura 2.2).
50
QUÍMICA II
Unidad 2
Figura 2.2 Efecto Tyndall.
51
QUÍMICA II
Como las partículas coloidales se mueven en zig-zag, se llama movimiento browniano. Este fenómeno lo
explicó Einstein, quién señalo que se debía a las colisiones frecuentes entre las partículas del medio
dispersor y las partículas de la fase dispersa. Lo que observamos son golpes entre las moléculas (figura
2.3).
Este efecto de movimiento de los coloides es la razón por la que las moléculas coloidales no sedimentan
cuando se dejan en reposo.
La diálisis, el efecto Tyndall y el movimiento browniano permiten identificar los sistemas coloidales y
diferenciarlos de las disoluciones.
Figura 2.3 Movimiento browniano.
Si en una mezcla el tamaño de las partículas es mayor que las de los coloides, se trata de una
suspensión.
La fuerza de gravedad actúa en las interacciones entre las moléculas, por lo que las suspensiones
terminan sedimentando y presentan dos fases, son mezclas heterogéneas. Muchos medicamentos se
encuentran en forma de suspensiones; por eso en el la etiqueta dice: ―Agítese antes de usarse‖.
En una suspensión, las partículas no están unidas químicamente a las moléculas del dispersante y, por lo
tanto, se pueden separar por filtración o centrifugación.
Algunos ejemplos son:
Nombre de la suspensión
Tolvanera
Agua con tierra
Leche con nata
Rocío de la mañana
Lluvia
Fase dispersa
Tierra
Tierra
Grasa de leche
Gotas de agua
Gotas de agua
Fase dispersora
Aire
Agua
Leche descremada
Aire
Aire
Existen tres procesos físicos importantes para los seres vivos en los que intervienen los disolventes y las
disoluciones y los coloides: ósmosis, diálisis y floculación.
En la ósmosis el paso de agua de una disolución se efectúa a través de una membrana semipermeable,
como el celofán o membrana celular. En este fenómeno el agua se mueve desde un área de baja
52
QUÍMICA II
Unidad 2
concentración de soluto hasta un área de alta concentración de soluto. La membrana semipermeable
solamente permite que pase por ella el agua y no el soluto.
La ósmosis tiene un papel muy importante en los seres vivos. Por ejemplo, las membranas de los glóbulos
rojos de la sangre son semipermeables. La colocación de un glóbulo rojo en una disolución que tiene una
concentración mayor de iones que la que está en el interior de las células (disolución hipertónica) hace
que salga agua de la célula, lo que provoca que la célula se encoja, en un proceso denominado crenación.
Si colocamos a la célula en una disolución con una concentración menor de iones que la del medio
intracelular (disolución hipotónica), el agua entra a las células, las cuales se hinchan y hace que se rompan
liberando hemoglobina y otras sustancias; este proceso se llama hemólisis. Las personas que requieren
reposición de sustancias corporales pueden recibir disoluciones por vía intravenosa, siempre y cuando
tenga la concentración adecuada para evitar estos problemas; estas disoluciones se llaman isotónicas.
Existe gran variedad de ejemplos interesantes de ósmosis, como la conservación casera de las compostas
y jaleas por medio de una alta concentración de azúcar que provoca la salida de agua intracelular de la
bacteria, que hace que la célula se encoja y muera. Los pepinos al ser colocados en salmuera concentrada
pierden agua, encogiéndose hasta que se obtiene un encurtido. Si una zanahoria se deshidrata se puede
colocar en agua y ésta recupera su firmeza. Asimismo, las personas que acostumbran comer mucha
comida salada retienen agua en las células y, por lo tanto, en sus tejidos, por procesos de ósmosis; como
consecuencia se hinchan, lo cual se llama edema. La carne se puede conservar salándola y a las frutas
adicionándoles gran cantidad de azúcar que las protege de la acción bacteriana, esto es, porque las
bacterias en alta concentración de sal o las frutas en alta concentración de azúcar pierden agua, se
encogen y mueren. Las plantas absorben agua del suelo hacia el interior de las raíces y continúa
ascendiendo hacia los tallos y hojas, esto es, porque el agua pasa de una alta concentración de agua
(baja concentración de soluto), hacia un baja concentración de agua (alta concentración de soluto), y este
fenómeno es espontáneo. Las células biológicas transportan además de agua, otras sustancias nutritivas a
través de las membranas de sus paredes, lo que permite la entrada de nutrientes y la salida de desechos.
Un sistema coloidal se puede separar en sus componentes por diálisis, floculación y técnicas
cromatográficas.
Las membranas celulares permiten el paso de solutos por los poros de la membrana; pero no permiten el
paso de la fase dispersa de un coloide, porque las partículas de ésta son de mayor tamaño; gracias a esto
no se salen todos los componentes de las células. Los coloides quedan en el interior del citoplasma y sólo
las moléculas y átomos con funciones extracelulares atraviesan la membrana (figura 2.4).
Figura 2.4 Experimento de diálisis.
La bolsa de celofán es una membrana que permite el paso de la disolución, pero el coloide no puede
atravesar. El agua sale salada, pero no tiene coloide.
53
QUÍMICA II
Las membranas dializantes son las que no permiten el paso de los coloides. En el cuerpo humano un
riñón artificial que suple al riñón humano natural funciona mediante una membrana de este tipo, a través
de ella pasan las sales de desecho disueltas en la sangre, pero las proteínas y otros coloides no la pueden
atravesar.
En un riñón artificial, la sangre se mueve a través de un tubo de diálisis sumergido en una disolución
isotónica (disoluciones con la misma concentración) en iones que deben de ser retenidos por la sangre;
pero no presenta sustancias de desecho. Así, las sustancias de desecho salen de la sangre por diálisis,
pero no los iones necesarios para el organismo.
Los sistemas coloidales permanecen como tales, siempre que las partículas de la fase dispersa no se
reúnan unas con otras. Si ello ocurre, el coloide flocula o coagula, es decir, cuando todas las partículas
tienen la misma carga y las fuerzas de repulsión entre las partículas son mayores que las de atracción se
dispersan en el seno del líquido. Si se agregan iones de carga opuesta se logra que las partículas se
acerquen formando agregados, como racimos de uvas llamados flocs, que sedimentan o flotan
separándose de la disolución.
Esto ocurre cuando se añade limón a la leche, o se hierve un huevo. De la coagulación de la leche
(coloide) se obtienen varios tipos de queso (dependiendo del proceso) y la mantequilla.
El proceso de coagulación es útil para separar partículas de grasa muy pequeñas de agua, ya que al
aumentar el tamaño de las partículas, la separación de la fase acuosa y aceitosa sí puede realizarse.
La leche se corta o coagula cuando como resultado de la fermentación microbiana de la lactosa, se
obtiene ácido láctico, éste se combina con la caseína de la leche, lo que hace que la grasa de la leche se
una y quede en forma de agregados. El resultado de esta coagulación es el queso cottage. En el caso de
la fermentación de la leche que se produce por acción microbiana específica se obtiene yogur.
54
QUÍMICA II
Unidad 2
EJERCICIOS
INSTRUCCIONES: Lee cuidadosamente los siguientes enunciados.
1. Escribe en el paréntesis de la izquierda una D si corresponde a las características de una disolución, C
si se trata de un coloide o S si corresponde a una suspensión.
I. (
II. (
III. (
IV. (
V. (
VI. (
) Contiene partículas del tamaño de átomos y moléculas, menor a 1 nm.
) Las partículas de la fase dispersa sedimentan por su tamaño y por efecto de la gravedad.
) Se caracteriza por dispersar la luz debido al tamaño de sus partículas.
) Presentan movimiento en zig-zag debido a las frecuentes colisiones entre el medio dispersor y la
fase dispersa.
) Se puede separar en sus componentes por filtración.
) Se pueden separar por medio de membranas osmóticas.
INSTRUCCIONES: Lee con atención los siguientes enunciados y coloca en el paréntesis de la izquierda la
letra de la opción que conteste correctamente.
2. (
a)
b)
c)
d)
3. (
a)
b)
c)
d)
4. (
a)
b)
c)
d)
5. (
a)
b)
c)
d)
) Las dispersiones como una tolvanera y el rocío de la mañana son ejemplos de...
suspensión.
coloide.
disolución.
floculación.
) ¿Qué dispersión se caracteriza por estar compuesta por disolvente y soluto?
Coloide.
Floculación.
Disolución.
Suspensión.
) ¿Cuál es el proceso que presenta una membrana semipermeable que sólo permite el paso de
agua y no del soluto?
Ósmosis.
Suspensión.
Diálisis.
Floculación.
) ¿Cuál es el proceso en el que las partículas de la fase dispersa tienen cargas opuestas y se
acercan formando agregados, como racimos de uva, que sedimentan o flotan?
Ósmosis.
Suspensión.
Diálisis.
Floculación.
55
QUÍMICA II
6. (
a)
b)
c)
d)
56
) ¿Cómo se denomina el proceso por medio del cual se mantiene el equilibrio de sustancias
necesarias y de desecho para el organismo del ser humano a través de riñones artificiales?
Ósmosis.
Suspensión.
Diálisis.
Floculación.
QUÍMICA II
Unidad 2
TABLA DE COMPROBACIÓN
Número de pregunta
1
2
3
4
5
6
Respuesta correcta
I. D
II. S
II. C
IV. C
V. S
VI. D
a
c
a
d
c
Si te equivocaste al contestar algunos de los ejercicios, te recomiendo que
nuevamente estudies el desarrollo del tema en tu guía.
Amplia tus conocimientos sobre el tema de dispersiones consultando los libros que
se sugieren en la bibliografía.
57
QUÍMICA II
2.3 CONCENTRACIÓN DE DISOLUCIONES
ENSIONES
APRENDIZAJES
 Cuantificar la concentración molar de las disoluciones.
 Cuantificar la concentración: por ciento en masa y por
ciento en volumen de las disoluciones.
 Cuantificar la concentración de las disoluciones en
partes por millón.
La expresión cuantitativa de la cantidad de soluto en una disolución se llama concentración. Aunque
existen varias formas de expresar la concentración de las disoluciones, en este material sólo se revisarán:
molaridad, por ciento en masa y en volumen y partes por millón.
La molaridad es el número de moles de soluto en un litro de disolución.
Molaridad = M =
número de moles de soluto
1 L de disolución
Una disolución 1 molar (1 M) se prepara con la masa de 1 mol de soluto y se disuelve en el disolvente
necesario para obtener un litro de disolución. Una disolución 2 molar (2 M) se prepara con la masa de 2
mol de soluto disueltos en 1 L de disolución y así sucesivamente.
Como se vio en la unidad uno, a la cantidad de sustancia que contiene el mismo número de unidades
elementales como átomos hay en 12 gramos de carbono 12. La masa molar de los compuestos se obtiene
sumando la masa molar de los elementos que numéricamente es igual a las masas atómicas de todos los
átomos que integran la sustancia.
Ejemplo 1
¿Cómo se prepara 1 L de disolución acuosa 1 molar (1 M) de glucosa (componente del azúcar de mesa,
C6H12O6)?
C6H12O6
o sea,
6 mol de C = 12 g (6) = 72 g
12 mol de H = 1 g (12) = 12 g
6 mol de O = 16 g (6) = 96 g
1 mol de C6H12O6
= 180 g
180 g/mol de C6H12O6
Como se pide 1 mol en cada litro (solución 1 molar) se pesan 180 g de glucosa, se agregan a un matraz
aforado y se completa con agua a 1 L de disolución (debe agitarse hasta que se disuelva).
58
QUÍMICA II
Unidad 2
Cuando se requiere expresar la concentración en volúmenes diferentes de 1 L y molaridades diferentes de
la unidad y múltiplos enteros, conviene aplicar la siguiente ecuación:
M = molaridad (moles/L)
m = masa del soluto (g)
m/m = masa molar (g/mol)
v = litros de disolución (L)
m
M = mm/v
Esta ecuación se obtiene a partir de n = m/m y la definición de molaridad M = n / v se tiene:
m
M = mm/v
Ejemplo 2
¿Cuál es la concentración molar de ácido acetil salicílico (aspirina) que se obtiene al disolver una tableta
efervescente que contiene 250 mg en de 100 mL?
Datos
La fórmula molecular de la aspirina es C9H8O4.
M=?
m = 250 mg = 0.25 g
m/m = 180 g/mol
v = 100 mL = 0.10 L
9 mol de C = 12 g (9) = 108 g
8 mol de H = 1 g (8) =
8g
4 mol de O = 16 g (4) = 64 g
C 9H8O4
1 mol de C6H12O6
Fórmula
m
M = mm/v
Sustitución
0.25 g
M=
= 180 g
Resultado
=
0.013 mol / L
(180 g/mol) (0.10 L)
Ejemplo 3
¿Cuántos gramos de sulfato de sodio (Na2SO4) se tienen en 2.5 L de una disolución 1.4 M?
La masa molar del sulfato de sodio es 142 g/mol.
59
QUÍMICA II
Datos
Fórmula
M = 1.4 mol/L
m= ?
mm = 142 g/mol
v = 2.5L
Sustitución
Resultado
m = M mm/v
m = 1.4 mol/L (142 g/mol) 2.5L =
497g
Ejemplo 4
Se desea preparar una disolución de un anestésico (xilocaína, C 13H21ON2Cl) al 0.0781 M que debe
contener 1 000 mg del anestésico en cada ampolleta, ¿qué volumen de disolución final se necesita?
La masa molar de la xilocaína es 256.5 g/mol.
Datos
Fórmula
M = 0.0781 mol/L
m = 1000 mg = 1g
mm = 256.5 g/mol
v=?
v=
m
M mm
Sustitución
1g
v=
Resultado
=
0.0499 L
0.0781 mol/ l (256.5 g/mol)
El por ciento en masa (% en masa) indica los gramos de soluto presentes en 100 g de la disolución.
masa de soluto (gramos) x 100
% en masa =
ms (100)
%m =
masa de disolución (gramos)
md
%m = por ciento en masa
ms = gramos de soluto
md = gramos de disolución
(g de soluto + g de disolución)
Ejemplos
1. Una disolución acuosa de glucosa al 10% se prepara disolviendo 10 g del soluto (azúcar) en 90 g de
agua (disolvente).
10 g
azúcar
(soluto)
+
90 g
agua
(disolvente)
=
100 g de disolución
(soluto + disolvente)
La densidad del agua a temperatura ambiente es muy cercana a la unidad (1 g/mL a 4 C), por lo que en
lugar de pesar los 90 g de agua se miden 90 mL.
60
QUÍMICA II
Unidad 2
2. ¿Qué por ciento en masa resultará al disolver 2 g de xilocaína en 100 g de agua?
Datos
%m = ?
ms = 2 g
md = 2 g + 100 g = 102 g
Fórmula
Sustitución
ms (100)
%m =
Resultado
(2 g) (100)
=
md
= 1.9%
102 g
3. ¿Cuántos gramos de hidróxido de sodio (NaOH) se deben agregar a 1 000 g de agua para obtener una
disolución al 15%?
Datos
%m = 15
ms = ?
md = 1000 g
Fórmula
Sustitución
%m md
ms =
100
Resultado
15 (100 g)
=
=
100
150 g
El porciento en volumen (% en volumen) indica los mililitros de soluto presentes en 100 mL de
disolución.
vs (100)
volumen de soluto (mL)  100
%v = por ciento en volumen
vs = mililitros de soluto
vd = mililitros de disolución
%v =
%v =
vd
volumen de disolución (mL)
Nota: En las bebidas alcohólicas la relación (% en volumen) se usa como concentración del contenido de
etanol (C2H5-OH) y se llama grados Gay-Lussac (G.L.).
Los volúmenes de los líquidos no se pueden sumar porque existe mucha afinidad entre ellos y al
mezclarse el volumen total disminuye.
Ejemplos
1. Al destilar 360 mL de un vino de mesa se obtuvieron 25.7 mL de alcohol ¿de cuántos grados G.L es el
vino?
Datos
Fórmula
Sustitución
Resultado
vs = 25.7 mL
vd = 360mL
%v = ?
vs (100)
%v =
25.7 mL (100)
=
vd
=
7.1
360 mL
61
QUÍMICA II
2. ¿Qué volumen de alcohol contiene una botella con 975 mL con 35 grados G.L.?
Datos
Fórmula
Sustitución
Resultado
vd = 975 mL
vs = ?
%v = 35
%v (vd)
35 (975 mL)
vs =
=
100
=
341.25 mL
100
3. Una disolución de ácido acético (vinagre) al 1.3% contiene 13 mL de soluto, ¿cuál es el volumen de la
disolución?
Datos
Fórmula
Sustitución
Resultado
vs = 13 mL
vd = ?
%v = 1.3
vs (100)
vd =
13 mL (100)
=
%v
=
1 000 mL
1.3
Las partes por millón (ppm) es una unidad que se emplea en química para determinar concentraciones
muy diluidas como la contaminación.
Las ppm se pueden usar para cuantificar masa, volumen o número de partículas. Una concentración de 1
ppm indica que se tiene una parte de la sustancia en la unidad que se indique en un millón de partes (en
la misma unidad indicada) de la mezcla.
En los gases, el número de partículas es una unidad muy frecuente y su concentración en contaminación
se expresa en partes por millón. Por ejemplo, la concentración de monóxido de carbono (CO) en las
ciudades comúnmente es de 7 ppm, esto es, 7 moléculas de CO por millón de moléculas de aire.
Las partes por millón también significan los gramos de una sustancia presentes en un millón de gramos de
mezcla, o lo que es equivalente, los miligramos en un kilogramo. Por ejemplo, en una disolución cuya
concentración de soluto es de 1 ppm contiene 1 g de soluto en cada millón (1 000 000) de gramo de
disolución o, lo que es equivalente, 1 mg de soluto por kilogramo de disolución
En estas disoluciones muy diluidas es tan pequeña la cantidad de soluto que la densidad de la disolución
es muy cercana a la del agua y se considera 1.000 g/mL a 4°C; 1 kg de una disolución presenta un
volumen muy cercano a 1 L. Por lo tanto, 1 ppm corresponde a 1 mg de soluto por litro de disolución, esto
es, porque el volumen de 1 000 000 mg de disolución corresponde en volumen a 1 L de disolución.
Este método se utiliza en el análisis de agua o en preparaciones biológicas. Por ejemplo, la concentración
máxima permisible de arsénico en agua potable en Estados Unidos es de 0.05 ppm, esto es, 0.05 mg de
arsénico por litro de agua.
Para calcular la concentración en ppm de un soluto disuelto en un volumen determinado se dividen los
miligramos de soluto entre el volumen de la disolución expresado en litros.
mg del soluto
ppm =
litros de disolución
62
QUÍMICA II
Unidad 2
Ejemplos
-
1. Una muestra de 805 mL de agua contiene 4.5 mg de iones fluoruro (F ). Calcula las partes por millón del
ion fluoruro en la muestra.
Solución:
805 mL = 0.805 L
4.5 mg F
ppm =
-
= 5.6 mg/L = 5.6 ppm
0.805 L muestra
-
2. Calcula los miligramos de ion fluoruro (F ) en 2.25 L de una muestra de agua que tiene 3.0 ppm de ion
fluoruro.
Solución:
-
mg F ?
3 ppm =
2.25L
;
3. ppm = 3 mg/L disolución,
entonces;
-
mg F = 3 mg/L ( 2.25 L) = 6.75 mg F
-
4. En Estados Unidos la máxima concentración permisible de plomo en el agua es de 0.015 ppm. ¿Qué
indica?
Solución:
1 000 000 de mg de disolución = 1000 g = 1000 mL = 1 L de disolución.
Que existen 0.015 mg de plomo en 1 L de disolución.
63
QUÍMICA II
EJERCICIOS
INSTRUCCIONES: Lee con atención las siguientes preguntas y coloca en el paréntesis de la izquierda la
letra de la opción que conteste correctamente.
1. (
a)
b)
c)
d)
2M
0.5 M
0.005 M
0.002 M
2. (
a)
b)
c)
d)
64
) Una mezcla contiene 25 mL de alcohol y su concentración en volumen es de 30%. ¿Cuál es el
volumen de disolución?
83.33 mL
120 mL
750 mL
833.3 mL
6. (
a)
b)
c)
d)
) ¿Cuántos gramos de cloruro de potasio (KCl) son necesarios para preparar 950 g de disolución
con una concentración en masa de 1.61%?
6.54 g
0.169 g
1.69 g
15.29 g
5. (
a)
b)
c)
d)
) Calcula el porcentaje en masa de una disolución con 1.5 g de un anestésico (divinil éter) en 197
mL de agua.
0.76%
0.0076%
1.31%
0.076%
4. (
a)
b)
c)
d)
) ¿Cuántos gramos de sulfito de potasio (K2SO3) se necesitan para preparar 1.8 L de disolución al
0.1 M ?
284.4 g
2844 g
28.44 g
22.68 g
3. (
a)
b)
c)
d)
) ¿Cuál es la concentración molar de una disolución que contiene 60 g de hidróxido de sodio
(NaOH) en 750 mL de disolución?
) ¿Qué indica una concentración de mercurio en agua de 15 ppm?
15 miligramos por litro de disolución.
Gramos por litro de disolución.
15 moléculas por litro de disolución.
Microgramos por litro de disolución.
QUÍMICA II
Unidad 2
7. (
a)
b)
c)
d)
2.112 ppm
0.002 ppm
0.473 ppm
473.3 ppm
8. (
a)
b)
c)
d)
) Calcula las partes por millón de una disolución acuosa que contiene 355 mg de iones sodio (Na +)
en 750 mL de una muestra de agua. (Suponiendo que la densidad de la muestra muy diluida es
1.00 g/mL.)
) Calcula el número de miligramos de iones sodio (Na +) en 1.50 L de una muestra de agua que
tiene 285 ppm de ion sodio.
190.0 mg
427.5 mg
0.005 mg
0.427 mg
65
QUÍMICA II
TABLA DE COMPROBACIÓN
Número de pregunta
1
2
3
4
5
6
7
8
Respuesta correcta
a
c
a
d
a
a
d
b
Sugerencias
Si te equivocaste al contestar algunos de los ejercicios, te recomiendo que
nuevamente estudies el desarrollo del tema en tu guía.
Amplía tus conocimientos sobre la solución de problemas consultando el libro
Química moderna, página 122 - 127.
66
QUÍMICA II
Unidad 2
AUTOEVALUACIÓN
INSTRUCCIONES: Lee con atención los siguientes enunciados y coloca en el paréntesis de la izquierda
la letra de la opción que contesta correctamente cada una de ellas.
Tiempo para resolver todos los reactivos: 60 minutos.
1. (
a)
b)
c)
d)
filtración.
centrifugación.
decantación.
cristalización.
2. (
a)
b)
c)
d)
) El método que separa mezclas heterogéneas formadas por sólidos no solubles en el líquido, o
también líquidos de líquidos insolubles de diferente densidad se llama...
) ¿Cuáles son los métodos y en qué orden se puede separar la mezcla de hierro, carbón, sal común
y agua?
Imantación – evaporación - filtración.
Imantación – filtración – evaporación.
Decantación – evaporación - filtración.
Filtración – decantación - imantación.
3. (
) ¿Qué características corresponden a los elementos?
I. Están formados por el mismo tipo de átomos.
II. Son sustancias que no se pueden descomponer en otra.
III. Son sustancias que se pueden descomponer.
IV. Siempre se encuentran en estado sólido.
a)
b)
c)
d)
I y II
III y IV
I y IV
II Y III
4. (
a)
b)
c)
d)
al formarse no desprenden energía.
se separan en sus componentes por medios físicos.
al combinarse conservan sus propiedades.
presentan proporciones definidas y constantes de sus componentes.
5. (
a)
b)
c)
d)
) Los compuestos se caracterizan porque:
) ¿Cuáles son las dispersiones que presentan partículas de tamaño mayor que 10 000 nm y, por lo
tanto, se pueden separar por filtración?
Coloide.
Floculación.
Disolución.
Suspensión.
67
QUÍMICA II
6. (
a)
b)
c)
d)
coloide.
suspensión.
disolución.
diálisis.
7. (
a)
b)
c)
d)
68
) Una disolución de NaOH tiene una concentración molar de 0.55 mol/L en un volumen de 800 mL.
¿Cuántos gramos de NaOH contiene?
58.1 g
0.017 g
17.6 g
5.81 g
11. (
a)
b)
c)
d)
) ¿Cuál es la concentración molar de una anetésico que contiene 10 g de divinil éter (C 4H6O) en
500 mL de disolución?
3.50 mol/L
0.287 mol/L
0.002 mol/L
350.0 mol/L
10. (
a)
b)
c)
d)
) ¿Cómo se llama el proceso por medio del cual se pueden separar partículas de grasa muy
pequeñas del agua, debido a que al aumentar el tamaño de las partículas forman agregados?
Coloides.
Diálisis.
Ósmosis.
Floculación.
9. (
a)
b)
c)
d)
) ¿Cuál es el proceso en el que se presenta la crenación al colocar células en disoluciones que
tienen una concentración de iones mayor que la que está en el interior de las células?
Floculación.
Ósmosis.
Diálisis.
Coloides.
8. (
a)
b)
c)
d)
) Las dispersiones traslúcidas y que se pueden separar a través de membranas celulares se
denominan...
) En una disolución de glucosa (C6H12O6) al 11.9% se usaron 13.5 g de este azúcar. Calcula la
masa de disolución.
160.65 g
88.14 g
113.44 g
16065 g
QUÍMICA II
Unidad 2
12. (
a)
b)
c)
d)
26.25 mL
21.42 mL
4.66 mL
262.5 mL
13. (
a)
b)
c)
d)
) Una concentración de plomo (Pb) en agua de 12 ppm indica que hay…
12 gramos por litro de disolución.
12 miligramos por litro de disolución.
12 moléculas por litro de disolución.
12 microgramos por litro de disolución.
14. (
a)
b)
c)
d)
) ¿Qué cantidad de alcohol contiene una bebida alcohólica comercial de 35 G.L. en un volumen de
750 mL?
) Calcula las partes por millón de una disolución acuosa que contiene 27 mg de iones cloro (Cl-) en
1 200 mL de una muestra de agua. (Suponiendo que la densidad de la muestra muy diluida es
1.00 g/mL.)
22.50 ppm
0.022 ppm
44.44 ppm
0.044 ppm
69
QUÍMICA II
CLAVE DE RESPUESTAS
Número de pregunta
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
70
Respuesta correcta
c
b
a
d
d
a
b
d
b
c
c
d
b
a
UNIDAD III
COMPUESTOS DEL CARBONO
QUÍMICA II
72
QUÍMICA II
Unidad 3
3.1 ESTRUCTURA MOLECULAR DE LOS COMPUESTOS DEL CARBONO
APRENDIZAJES
 Describir la geometría molecular de:
c) alcanos
d) alquenos
e) alquinos
 Describir la relación entre el tipo de hibridación y el tipo de enlace en los
compuestos del carbono.
La configuración electrónica del carbono indicaría una covalencia dos para el átomo. En la figura (a)
podemos ver la distribución de electrones en los distintos niveles atómicos.
Energía
2px 2py 2pz
2s
1s
Orbitales
(a)
Configuración electrónica del átomo de
carbono en estado elemental
Sin embargo, la tetravalencia del átomo de carbono que se presenta en los compuestos orgánicos se
explica considerando que uno de los electrones del orbital 2s puede ser promovido hasta alcanzar el orbital
2p vacío, obteniéndose la configuración electrónica indicada en la figura (b).
Energía
2px 2py 2pz
2s
1s
Orbitales
(b)
Configuración electrónica del átomo de
carbono en estado excitado.
73
QUÍMICA II
Por lo tanto, en los átomos de carbono en estado excitado se dispone de cuatro electrones desapareados
situados en su capa de valencia, con los que pueden formar cuatro enlaces covalentes.
Los enlaces covalentes son direccionales y, por ello, condicionan la geometría de las moléculas.
Los orbitales híbridos forman enlaces químicos más fuertes que los que resultarían de los orbitales
puros, su forma y su orientación aseguran un traslape recíproco más fuerte. Según esta hibridación se
determinará siempre la forma geométrica durante el establecimiento de un enlace covalente simple, doble
o triple.
¿Qué es un “híbrido”? Se puede decir que es el resultado de la combinación entre dos especies
diferentes; por ejemplo: si se cruza una yegua (caballo) y un burro se obtiene una mula, animal que tendrá
propiedades parecidas a las dos especies diferentes que le dieron origen. La mula es un ―híbrido‖.
Otro ejemplo puede ser los autos nuevos que utilizan tanto gasolina y un motor de combustión interna
tradicional, como motores y baterías eléctricas en el mismo auto y se permutan según las condiciones del
camino, ahorrando combustible. Éste sería un auto ―hibrido‖.
2
3
De la misma manera, el carbono presenta orbitales híbridos sp, sp y sp , orbítales que presentan
características parecidas a los que les dieron origen: orbital s y orbital p.
El átomo de carbono puede presentar tres tipos de hibridación:
3
Hibridación sp o tetraédrica. Es característica de los alcanos, compuestos orgánicos saturados, es
decir, de los que sólo presentan enlaces sencillos carbono-carbono en sus cadenas. En las moléculas de
los alcanos cada átomo de carbono se une mediante cuatro enlaces covalentes sencillos a átomos de
carbono o hidrógeno. Se ha podido comprobar que estos cuatro enlaces covalentes son idénticos. En los
átomos de carbono el orbital atómico 2s se combina linealmente con los tres orbitales atómicos 2p,
3
formándose cuatro orbitales híbridos equivalentes, que se denominan orbitales híbridos sp . Los cuatro
3
orbitales sp están dirigidos hacia los vértices de un tetraedro regular, de ahí el nombre de hibridación
tetraédrica. El ángulo que forman es de 109°28'. Por ejemplo, en la molécula del metano cada orbital
3
híbrido sp del átomo de carbono se traslapa con un orbital 1s del átomo de hidrógeno, forman un enlace
de tipo sigma, , con cada átomos de hidrógeno.
Representación de la molécula de metano
2
2
Hibridación sp o trigonal. La hibridación sp es característica de los alquenos, compuestos en los que
al menos dos átomos de carbono están unidos mediante un doble enlace. El compuesto más sencillo
que presenta este tipo de hibridación es el eteno (CH2= CH2). En las moléculas de los alquenos tenemos
que considerar que en cada átomo de carbono que se unen mediante un enlace doble, el orbital atómico
74
QUÍMICA II
Unidad 3
2s se combina linealmente con dos orbitales atómicos 2p, formándose tres orbitales híbridos
2
equivalentes denominados orbitales híbridos sp ; a cada átomo de carbono le queda un orbital atómico 2p
2
sin hibridar. Los tres orbitales híbridos sp se encuentran en el mismo plano, formando entre sí ángulos de
120°; el orbital 2p sin hibridar es perpendicular a este plano. El doble enlace carbono-carbono está
formado por un enlace sigma, , y por un enlace pi, , formado por el traslape lateral de los orbitales 2p
sin hibridar de cada átomo de carbono, siendo este enlace pi, , para éstos dos átomos de carbono más
débil que el enlace sigma, , carbono-carbono. La geometría de la molécula para éstos dos átomos de
carbono es trigonal. El enlace  está formado por una nube electrónica situada por encima y otra por
debajo del plano de los átomos, por ejemplo: el doble enlace carbono-carbono consta de un enlace sigma,
, fuerte y un enlace pi, , más débil en el eteno.

H

H
H
Representación de los orbitales del eteno
Hibridación sp o lineal. La hibridación sp es característica de los alquinos, compuestos orgánicos que
poseen al menos un triple enlace entre dos átomos de carbono. El compuesto más sencillo es el etino,
CH≡CH o acetileno. Para explicar los enlaces presentes en esta molécula tenemos que considerar que en
cada uno de estos átomos de carbono el orbital atómico 2s se combina linealmente con un orbital 2p,
formándose dos orbitales híbridos equivalentes llamados orbitales híbridos sp, los cuales se encuentran
situados en una línea recta y el ángulo que forman es de 180°. A cada átomo de carbono le quedan dos
orbitales atómicos 2p que no intervienen en la hibridación con los que puede formar enlaces pi, . El triple
enlace carbono-carbono está formado por un enlace sigma, , y por dos enlaces pi, . La geometría de
estos dos átomos de carbono es lineal, y la nube electrónica de estos enlaces pi, , se distribuye con
simetría cilíndrica alrededor del enlace carbono-carbono. Por ejemplo, en el etino el triple enlace carbonocarbono está formado por un enlace sigma, , fuerte y dos enlaces pi, , más débiles y cada átomo de
carbono se une mediante un enlace sigma, , a un átomo de hidrógeno.

H

H
Representación de los orbitales híbridos del etino
75
QUÍMICA II
Los valores de los ángulos de enlace del átomo de carbono en los compuestos orgánicos varían de
acuerdo con el tipo de hibridación del átomo cuando se une con otros átomos.
Lo anterior se resume en la siguiente tabla
Hidrocarburos
Tipo de
hibridación
Tipo de
enlace
Geometría molecular y
ángulo de enlace
Ejemplo
H
109.28°
Alcanos
3
sp
4 sencillos
sigma
CH4
C
H
H
H
Metano
TETRAÉDRICA
120º
H
Alquenos
Alquinos
76
2
sp
sp
Doble (un
sigma y un
pi) y 2
sencillos
sigma
Triple (un
sigma y 2 pi)
y un sencillo
sigma
C
H
C
CH2 CH2
H
H
Eteno
TRIGONAL PLANA
180º
H
C
C
LINEAL
H
CH
CH
Etino
Representación
QUÍMICA II
Unidad 3
EJERCICIOS
INSTRUCCIONES: Lee con atención las siguientes preguntas y coloca en el paréntesis de la izquierda la
letra de la opción que contesta correctamente cada una de ellas.
1. (
a)
b)
c)
d)
alcanos.
alquinos.
alquenos.
halogenados.
2. (
a)
b)
c)
d)
) ¿Cuáles son los hidrocarburos que tienen, al menos entre dos átomos de carbono, tres enlaces,
dos pi y uno sigma?
Alquinos.
Alcanos.
R- alquilo.
Alquenos.
6. (
a)
b)
c)
d)
) El triple enlace carbono-carbono y la geometría lineal están presentes en los hidrocarburos
llamados:
alcanos.
R- alquilo.
alquenos.
alquinos.
5. (
a)
b)
c)
d)
) Los alquinos se identifican por tener____________ carbono-carbono y geometría ____________.
triple enlace - lineal.
triple enlace - trigonal.
doble enlace - trigonal.
enlace simple - tetraédrica
4. (
a)
b)
c)
d)
) Los hidrocarburos que presentan al menos un doble enlace carbono–carbono en alguna parte de
la cadena y tienen geometría trigonal plana son:
halogenuros.
alquenos.
alquinos.
alcanos.
3. (
a)
b)
c)
d)
) Las cadenas de carbono que presentan enlaces sencillos C-C, geometría tetraédrica y un ángulo
de enlace de 109.28° pertenecen a los compuestos orgánicos denominados:
) ¿Qué enunciado describe correctamente a los alcanos?
3
Presenta enlace sencillo carbono–carbono de tipo sigma, σ, e hibridación sp .
2
Hibridación sp , enlace doble C=C formado por un enlace sigma, σ, fuerte y un pi más débil.
Compuestos con hibridación sp, triple enlace C≡ C, un sigma, σ, fuerte y dos pi más débiles.
3
Hibridación sp , el doble enlace formado por un enlace sigma, σ, y un enlace pi.
77
QUÍMICA II
TABLA DE CMPROBACIÓN
Número de pregunta
1
2
3
4
5
6
Respuesta correcta
a
b
a
d
a
a
Sugerencias
Si no contestaste correctamente o tienes dudas sobre el tema, consulta la
bibliografía al final de la guía o revisa nuevamente el desarrollo sintético.
78
QUÍMICA II
Unidad 3
3.2 TIPOS DE CADENA E ISOMERÍA
APRENDIZAJE
 Explicar qué es un isómero:
a) de cadena.
b) de posición.
c) de función.
Los compuestos que presentan la misma fórmula molecular, pero diferentes fórmulas estructurales, se
llaman isómeros y el fenómeno se denomina isomería. Los isómeros tienen propiedades físicas y
químicas diferentes. Al aumentar el número de átomos de carbono y de hidrógeno, aumentan las
posibilidades de que se presenten dos o más arreglos diferentes de los átomos en las moléculas. Los
isómeros se clasifican en de cadena, posición y función.
La isomería de cadena se debe exclusivamente a la forma del esqueleto carbonado. Por ejemplo, la
primera diferencia entre las uniones de átomos se encuentra en los alcanos de fórmula C4H10. Hay dos
formas de arreglo de los átomos de carbono:
a) En la primera los átomos están en una sola línea o cadena.
CH3 – CH2 – CH2 – CH3
b) En la segunda sólo hay tres en una sola línea y el cuarto está unido al carbono central, formando
una ramificación o arborescencia.
CH3

CH3 – CH – CH3
Un alcano de cinco carbonos, C5 H 12, presenta tres isómeros de cadena:
a)
CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3
Cadena lineal
b)
CH3 – CH2 – CH – CH3
‫׀‬
CH3
Cadena ramificada. Hay un – CH3 en el carbono 2.
79
QUÍMICA II
c)
CH3

CH3 – C – CH3

CH3
Cadena ramificada. Se presentan dos - CH3 en el carbono 2.
El número de isómeros del alcano de 10 átomos de carbonos C10 H22 es de 75 alcanos y 1 885 alcanos
en C14 H30. Como puedes ver, el número de isómeros aumenta notablemente al incrementarse el número
de átomos de carbono.
La isomería de posición se presenta por el cambio en la ubicación de un grupo funcional como alquenos
y alquinos, alcoholes, etc. Por ejemplo, un alqueno de 4 carbonos, C4H8, presenta dos isómeros:
a) En el primero el doble enlace se presenta en el carbono uno.
CH2 = CH – CH2 – CH3
b) En el segundo en el carbono dos.
CH3 – CH = CH – CH3
Esto confiere a cada isómero propiedades físicas diferentes.
Los siguientes compuestos tienen la misma fórmula molecular C 5H12O.
CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – OH
CH3 – CH – CH2- CH2 – CH3
‫׀‬
OH
La posición del grupo funcional –OH se encuentra en diferentes átomos de carbono en la cadena
principal.
Los isómeros de función son aquellos que pertenecen a diferentes clases orgánicas porque poseen
grupos funcionales distintos, por ejemplo, los isómeros con la fórmula molecular C2H6O son:
CH3 – CH2 – OH
(alcohol)
CH3 – O – CH3
(éter)
Los compuestos con la fórmula molecular C4H8O son:
O
‫׀׀‬
CH3 – CH2 – CH2 – CH
80
(aldehído)
O
‫׀׀‬
CH3 – CH2 – C – CH3 (cetona)
QUÍMICA II
Unidad 3
EJERCICIOS
INSTRUCCIONES: Lee con atención las siguientes preguntas y coloca en el paréntesis de la izquierda la
letra de la opción que contesta correctamente cada una de ellas.
1. (
a)
b)
c)
d)
posición
cadena
función
cis – trans
2. (
a)
b)
c)
d)
) ¿Cuál de las siguientes parejas de compuestos presentan isomería?
CH2= CH- CH2-CH3 y CH3-CH= CH-CH3
CH3-CH2-NH2 y CH3-CONH2
CH3-CH2-COOH y CH3-(CH2)2-CO-CH3
CH3-CH-CH2 y CH3- C=C-CH3
3. (
a)
b)
c)
d)
) La isomería de_________________ se debe exclusivamente a la forma del esqueleto carbonado
principalmente en los alcanos.
) ¿Cuáles de los siguientes compuestos presentan isomería de función?
CH3-CH2-CH2-OH y CH2-CH2-CH2-CH3
CH3-CH2-OH y CH3- O –CH3
CH3-CH2-CO-NH2 y CH3-CH2-COOH
CH3-CH2-CH-CH2 y CH3- CH-CH2-CH3


CH3
CH3
81
QUÍMICA II
TABLA DE COMPROBACIÓN
Número de pregunta
1
2
3
Respuesta correcta
b
a
b
Sugerencias
Si no contestaste correctamente o tienes dudas sobre el tema, consulta la
bibliografía al final de la guía o revisa nuevamente el desarrollo sintético.
82
QUÍMICA II
Unidad 3
3.3 HIDROCARBUROS
.3 PROPIEDADES DE LOS HIDROCARBUROS
APRENDIZAJES
OMERÍA
 Explicar la relación entre las propiedades y la estructura de los
hidrocarburos sólidos, líquidos y gaseosos.
 Aplicar las reglas de nomenclatura de la IUPAC para nombrar
cadenas de hasta 12ALCANOS
átomos de carbono y 3 ramificaciones y en
el caso del benceno con sustituciones orto, meta y para.
 Describir la importancia socioeconómica del uso del petróleo y
sus derivados en nuestro país.
Los hidrocarburos como su nombre lo indica, son compuestos formados únicamente de átomos de
carbono e hidrógeno unidos mediante enlaces covalentes. De acuerdo con la estructura o tipo de
cadenas que forman se dividen en dos grupos: alifáticos y aromáticos; los primeros incluyen a los
alcanos, alquenos y alquinos.
HIDROCARBUROS (C, H)
ALIFÁTICOS
AROMÁTICOS
ALCANOS


ALQUENOS
ALQUINOS
–C–C–
C=C
–C≡C–



CICLO
ALIFÁTICOS

CICLO
ALCANOS
CICLO
ALQUINOS
CICLO
ALQUENOS
Las propiedades de los hidrocarburos están muy relacionadas con el número de átomos de carbono de
cada compuesto, o sea, con su masa molecular.
Los primeros cuatro alcanos son gases; a partir del compuesto que tiene cinco átomos de carbono hasta
el que tiene 16 son líquidos y del que tiene 17 átomos de carbono en adelante son sólidos. Su densidad
se incrementa al aumentar su masa molecular.
83
QUÍMICA II
En la siguiente tabla se muestran las propiedades de algunos alcanos.
Compuesto
Metano
Etano
Propano
Butano
Pentano
Hexano
Heptano
Octano
Nonano
Decano
Estructura
CH4
CH3 - CH3
CH3 - CH2 - CH3
CH3 -CH2 - CH2 - CH3
CH3 - CH2- (CH2)2 - CH3
CH3 - CH2 - (CH2)3 - CH3
CH3- CH2 - (CH2)4 - CH3
CH3 - CH2- (CH2)5 - CH3
CH3 - CH2 - (CH2)6 - CH3
CH3 - CH2- (CH2)7 - CH3
Punto de
ebullición °C
-161.5
- 88.6
- 42.1
- 0.5
36.1
68.7
98.4
125.7
150.8
174.1
Punto de
fusión °C
-182.5
-183.3
-187.7
-138.4 4
-129.7
- 95.3
-90.6
- 56.8
- 53.5
- 29.7
Densidad
( g/mL a 20°C )
0. 501
0. 579
0.626
0.659
0.684
0.703
0.718
0.730
Los primeros tres alquenos son gases y los compuestos que tienen cinco átomos de carbono hasta los
que tienen 18 átomos son líquidos, y los que tienen de 19 átomos en adelante son sólidos. Su densidad se
incrementa al aumentar su masa molecular.
En la siguiente tabla se muestran las propiedades de algunos alquenos.
Compuesto
Estructura
Punto de
eb °C
-103.5
Punto de
f °C
-169.2
Densidad
(g/mL a 20°C)
Etileno
CH2 = CH2
Propileno
CH2 =CH-CH3
-47.7
-185.3
0.514
1- Buteno
CH2=CH-CH2-CH3
-6.3
-185.4
0.595
1- Penteno
CH2=CH-CH2-CH2 -CH3
29.9
-165.2
0.641
1- Hexeno
CH2=CH-CH2-(CH2)2-CH3
63.5
-139.8
0.673
1-Hepteno
CH2=CH-CH2-(CH2)3-CH3
93.6
-119.0
0.697
1 Octeno
CH2=CH-CH2-( CH2)4-CH3
121.3
-101.7
0.715
Los tres primeros alquinos son gases y a partir del que tiene cinco átomos de carbono hasta el que tiene
15 son líquidos, y del compuesto que tiene 16 átomos en adelante son sólidos Su densidad se
incrementa al aumentar su masa molecular.
En la siguiente tabla se muestran las propiedades de algunos alquinos.
Compuesto
Etino
Propino
1- Butino
1 -Pentino
1 - Hexino
1 - Heptino
1-Octino
84
Estructura
HCCH
HCCCH3
HCCCH2CH3
HCC(CH2) 2CH3
HCC(CH2) 3CH3
HCC(CH2)4CH3
HCC(CH2)5CH3
Punto de
eb °C
- 84.0
- 23.2
8.1
40.2
71.3
99.7
126.2
Punto de
f °C
- 80.8
- 102.7
- 125.7
- 105.7
- 131.9
- 80.9
- 79.3
Densidad
( g/L a 20°C).
0.65
0.694
0.715
0.753
0.747
QUÍMICA II
Unidad 3
Como se observa, existe una relación entre las propiedades y la estructura de los hidrocarburos
gaseosos, líquidos y sólidos por ser muy semejantes.
El nombre de los hidrocarburos también tiene estrecha relación con el número de átomos de carbono y la
forma en que están acomodados.
La nomenclatura ligada a la práctica
de la química es fundamental para comprender
su
comportamiento. Para que la nomenclatura química sea más útil debe ser precisa en detalles
aparentemente sin importancia, como el cambio de una letra en un nombre o el empleo de nombres
formados por una sola palabra en vez de dos; el aprendizaje de la nomenclatura química se simplifica
con el empleo de unas pocas reglas.
El sistema de la IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada), a la que pertenece nuestro
país se encarga de establecer las reglas de nomenclatura química.
La nomenclatura de los alcanos es la base para nombrar a otros grupos de compuestos del carbono,
por lo que es importante aprender primero a nombrar a los alcanos.
Los nombres de los alcanos se forman mediante un prefijo que indica el número de átomos de carbono y
la terminación ano, excepto los primeros cuatro compuestos que tienen nombres comunes, como se
muestra en la siguiente tabla.
Nombre
IUPAC
Metano
Etano
Propano
Butano
Pentano
Hexano
Heptano
Octano
Nonano
Decano
Undecano
Dodecano
Átomos
de
carbonos
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Fórmula
condensada
CH4
C2H6
C3H8
C4H10
C5H12
C6H14
C7H16
C8H18
C9H20
C10H22
C11H24
C12H26
Fórmula semidesarrollada
CH4
CH3-CH3
CH3-CH2-CH3
CH3-CH2-CH2-CH3
CH3-CH2-CH2-CH2-CH3
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
La mayoría de los alcanos son ramificaciones, es decir, que se han sustituido uno o varios hidrógenos
por radicales alquilo, por lo que es muy importante que se memorice tanto el nombre como la formula.
A continuación presentamos una tabla con los principales radicales.
85
QUÍMICA II
Átomos de
carbono
1
2
3
Nombre
Fórmula
metil
CH3 
etil
propil
butil
CH3  CH2 
CH3  CH2  CH2 
CH3  CH  CH3

CH3  CH2  CH2  CH2 
secbutil
CH3  CH  CH2  CH3

isopropil
4
terbutil
pentil
secpentil
CH3

CH3  C  CH3

CH3  CH CH2  CH2  CH2 
CH3  CH  CH2  CH2 CH3

isopentil
CH3

CH3  CH  CH2  CH2 
terpentil
CH3

CH3  C  CH2 CH3

neopentil
CH3

CH3  C  CH2 

CH3
5
Para nombrar los alcanos ramificados se siguen las siguientes reglas:
1. Se busca la cadena más grande de átomos de carbono.
2. Se enumeran los átomos de carbono de la cadena empezando por el extremo donde se encuentre
más cerca una ramificación.
3. Se identifican los radicales que forman las ramificaciones.
4. Se escribe primero el nombre de los radicales en orden alfabético, anteponiendo el número de átomos
de carbono al que está unida cada ramificación, separando el número del nombre con un guión.
5. Si un mismo radical se repite dos veces o más se agregan los prefijos di, tri, tetra, etc.; estos prefijos
no se consideran en el orden alfabético.
6. Si una ramificación se encuentra repetida en el mismo átomo de carbono, se repite dos veces el
número del átomo de carbono donde se encuentran insertadas. Los números se separan con comas.
7. Finalmente se escribe el nombre de la cadena más grande utilizando el prefijo que indique el número
de átomos de carbono, agregando la terminación ano de alcano.
86
QUÍMICA II
Unidad 3
FÓRMULA SEMIDESARROLLADA
CH3
1
 2
3
4
5
6
7
8
CH3-CH – CH2- CH2-CH-CH2-CH2-CH3
NOMENCLATURA IUPAC
2 – metiloctano
CH2-CH3
1
2
3 4  5
6
7
CH3-CH2-CH-C-CH2-CH2-CH3

CH2

CH3
CH3
CH3


CH3-CH-CH2-CH2-CH-CH-CH2-CH2-CH3

CH2

CH3
CH3
CH3


CH3-CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-CH-CH2-CH3

CH2

CH3
4, 4-dietilheptano
5 - etil- 2, 6 – dimetilnonano
10-etil -2, 7-dimetildodecano
Para nombrar los alquenos se siguen las siguientes reglas:
1. Se busca la cadena más grande que involucre el doble enlace.
2. Se enumera la cadena empezando a contar por el extremo en que se encuentre más cerca el doble
enlace.
3. Se indica con un número el átomo de carbono donde inicia el doble enlace. Si el alqueno tiene
ramificaciones se aplican las reglas 3, 4, 5 y 6 de alcanos.
4. Finalmente se escribe el nombre de la cadena más grande utilizando el prefijo que indica el número
de átomos de carbono, anteponiendo el número del átomo donde se indica el doble enlace y
agregando la terminación eno del alqueno.
87
QUÍMICA II
Ejemplos:
FÓRMULA SEMIDESARROLLADA
NOMENCLATURA IUPAC
CH3
 3 2 1
CH3-CH2-CH-C=CH-CH3
4
5
6
7
CH2-CH2-CH2-CH3
3-secbutil-2-hepteno
CH3
1
2
4 5
3
6
7
CH2=C-CH2-C-CH2-CH-CH3


CH3 CH3
1
2
3
4
5
2,4,4-trimetil -1-hepteno
6
CH3-CH=CH-CH2-CH2-CH3
2-hexeno
Para nombrar a los alquinos se siguen las reglas que tienen los alquenos, cambiando la terminación eno
por ino.
Ejemplos
FÓRMULA DESARROLLADA
NOMENCLATURA IUPAC
CH3-CH2-CH3

CHC-CH2-CH-CH2-CH2-CH3
1
2
3
4
5
6
7
4-propil-1-heptino
8
9
4-nonino
CH3-CH2-CH2-CC-CH2-CH2-CH2-CH3
1
2
3 4
5
6
7
8
9
10
11
12
CH3-C  C-CH-CH2- CH2-CH-CH2 - CH-CH2-CH2-CH3



CH3-CH
CH3-CH
CH-CH3



CH3
CH3
CH3
4, 7, 9-triisopropil-2-dodecino
El benceno es un hidrocarburo cíclico no saturado, cuya fórmula molecular es C6 H6; recibe el nombre
de ciclo hexatrieno, de acuerdo con la nomenclatura de la IUPAC
88
QUÍMICA II
Unidad 3
El benceno se representa de varias formas. Ejemplos:
Este hidrocarburo tiene seis átomos de hidrógeno que se pueden sustituir para obtener otros
compuestos del benceno. Por ejemplo:
Cuando se sustituye un hidrógeno el compuesto se llama monosustituido, si se sustituyen dos
hidrógenos es un compuesto del benceno disustituido y cuando se sustituyen tres o más hidrógenos el
compuesto se llama de polisustituido.
Los sustituyentes se muestran en la siguiente tabla.
Sustituyente
R 
X
 OH
 NH2
 NO2
 C OH
ll
O
 SO3 H
C H
ll
O
Nombre
Radical alquilo
Cualquier halógeno
Grupo hidroxi
Grupo amino
Grupo nitro
Grupo carboxilo
Grupo sulfónico
Grupo aldo
Nomenclatura para compuestos monosustituidos del benceno.
Reglas de la IUPAC.
a) Se utiliza un prefijo que indique la naturaleza del sustituyente.
b) Se termina de nombrar con la palabra benceno.
c) Como todas las posiciones son equivalentes del benceno no es necesario numerar el anillo para
indicar la posición de un grupo sustituyente.
89
QUÍMICA II
Ejemplos:
a)
CH3
l
Metilbenceno
b)
Cl
l
c)
Clorobenceno
NH2
l
Aminobenceno
Nomenclatura para compuestos disustituidos.
Cuando dos o más sustituyentes van unidos al mismo anillo del benceno, es necesario especificar su
naturaleza, así como sus posiciones.
Para indicar la posición de los sustituyentes se sigue el siguiente método.
1. Si se utilizan números, al sustituyente más sencillo le corresponde el número uno, siguiendo el
movimiento de las manecillas del reloj. Por ejemplo:
CH  CH2  CH3
CH3
1- metil- 6-propilbenceno
2. Si se utilizan letras, se designan las posiciones de los sustituyentes en el anillo bencénico de la
siguiente forma:
a) La posición 1, 2 se llama orto (o) cuando los sustituyentes se encuentran en carbones seguidos.
Ejemplo:
CH3
CH3
orto-dimetilbenceno u o-dimetilbenceno
90
QUÍMICA II
Unidad 3
b) La posición 1, 3 se llama meta (m) cuando los dos sustituyentes se encuentran en carbonos
alternados.
Ejemplo:
NO2
l
 NO2
meta-dinitrobenceno o m-dinitrobenceno
c) La posición 1, 4 para (p) cuando los sustituyentes están en posición opuesta en carbonos.
Ejemplo:
F
F
para-difluorobenceno o p -difluorobenceno
La fuente natural de los hidrocarburos es el petróleo que se extrae del subsuelo, cuyo origen se explica
en diferentes teorías que no se discutirán en este material.
Se llama petróleo crudo al obtenido de su yacimiento, y tal como se extrae no sirve como combustible;
esta mezcla de hidrocarburos, además de hidrógeno y carbono, contiene también pequeñas
cantidades de otros elementos como oxígeno, azufre, nitrógeno e incluso metales como hierro y
níquel. El petróleo, desde el punto de vista socioeconómico, es importante porque contiene energía
química almacenada que se transforma mediante la combustión en diferentes tipos de energía que
influyen en la economía de un país. Por ejemplo, el transporte que mueve gran cantidad de mercancías
para beneficio de todos los mexicanos; el azufre que se extrae de las fracciones del petróleo es
excelente, su pureza es de 99% y se usa para fines farmacéuticos. El petróleo es vital para más de 100
millones de mexicanos, debido a la gran cantidad de satisfactores que se obtienen en los tres procesos
químicos que se utilizan para separar las diferentes fracciones; por ejemplo: el gas doméstico,
disolventes, vitaminas, fibras para la industria textil, sin faltar los diferentes tipos de gasolina con las
cuales es posible aumentar la economía del país al generar gran cantidad de energía que se utiliza para
mover todo tipo de transporte de combustión interna.
El desarrollo petroquímico ha dado lugar a la producción y obtención de productos en la industria
química como hule sintético, insecticidas, inhibidores para la corrosión, adhesivos, lacas, perfumes,
saborizantes, plásticos, resinas y complementos alimenticios. Como se observa, el petróleo y sus
derivados proporcionan grandes beneficios económicos al país y comodidad a todos los mexicanos.
91
QUÍMICA II
En nuestro país el petróleo se divide en ligero y pesado, exportándose tres variedades:
 El tipo Istmo, crudo ligero que se extrae en los estados de Chiapas y Tabasco.
 El tipo Maya se extrae de la sona de Campeche.
 El tipo Olmeca, crudo ligero que se extrae en Huimanguillo, Tabasco y Reynosa, Tamaulipas.
Petróleos Mexicanos se encarga de refinar el petróleo por medio de un proceso que se llama destilación
fraccionada, separando primero los productos gaseosos como el metano, etano, propano y butano;
después se separan gasolina, diesel, aceites lubricantes que son líquidos y, finalmente, asfalto y
chapopote, que son sólidos.
México ocupa el quinto lugar mundial en la producción de crudo.
En la siguiente tabla se muestran algunas de las fracciones obtenidas de la destilación primaria.
Fracción primaria
(nombre)
Gas natural
(metano, etano propano y butano)
Eter del petróleo
Gasolina
Turbosina
Aceite ligero
Aceite lubricante
Parafina
Asfalto
Temperatura de
ebullición
Núm. de
carbonos
Hasta 20°C
De 1 a 4
De 20 a 80°C
De 35 a 220°C
De 200 a 315°C
De 250 a 375°C
De 350°C en adelante
Más de 50°C
370°C
De 5 a 7
De 5 a 12
De 12 a 16
De 15 a 18
De 16 a 20
De 20 a 30
Mayores de 30
Principales usos
Combustible
(gas doméstico)
Disolvente
Combustible para autos
Combustible para aviones
Combustible diesel
Lubricantes
Velas
Pavimento
La gasolina es una mezcla de varios compuestos hidrocarbonados que se obtienen del petróleo cuya
calidad depende del octanaje. De los compuestos que constituyen la gasolina, el heptano normal provoca
la detonación más alta, por lo cual se le asignó un valor de cero en una escala de 0 a 100.
El compuesto que detona menos es el que tiene ocho átomos de carbono, formando una cadena
ramificada que se conoce como isooctano. A este compuesto se le dio un valor de 100; de esta forma se
empezó a medir el índice de octano de las gasolinas. Para determinar estos octanajes hay aparatos que
miden las detonaciones que provocan. El resultado se compara con mezclas de octano e isooctano hasta
encontrar la mezcla que produce un efecto igual, por ejemplo, si una gasolina tiene características
detonantes iguales a las de una mezcla de 90% de isooctano y 10% de heptano normal, se le asigna un
índice de octano de 90, esto es importante porque aumenta la eficiencia de las gasolinas y reduce el
desgaste de los motores de combustión interna.
La industria petroquímica abarca todos los procesos que se utilizan para la obtención de los derivados del
petróleo que son más de 500. Algunos de los más importantes son:
92
QUÍMICA II
Unidad 3
PRODUCTOS PETROQUÍMICOS DERIVADOS DEL METANO
Derivado básico
Amoniaco
Negro de humo
Metanol
Cloruro de metilo
Cloruro de metileno
Tetracloruro de carbono
Usos
Fertilizantes, plásticos, fibras y explosivos.
Neumáticos.
Polímeros.
Siliconas, tetraetilo de plomo (gasolinas).
En aerosoles para impulsar su contenido.
Fluorocarbonos (en aerosoles), como desengrasante y
fumigante.
PRODUCTOS PETROQUÍMICOS DERIVADOS DEL ETILENO
Derivado básico
Etil benceno
Cloruro de etilo
Etilenglicol
Percloro etileno
Estireno
Óxido de etileno
Usos
Estireno (plástico ahulado).
Productos farmacéuticos.
Anticongelante, películas de poliéster (para cubrir superficies)
fibras textiles (nylon).
Limpieza de fibras textiles y metales.
Poliestireno.
Para madurar las frutas, herbicida y como fumigante.
PRODUCTOS PETROQUÍMICOS OBTENIDOS DEL PROPILENO Y BUTENO
Derivado básico
Acrilonitrilo
Alcohol isopropílico
Metil etil cetona
Óxido de isobutileno y acrilonitrilo
Butadieno
Usos
Fibras textiles (vestido), mobiliario doméstico.
Se obtiene la acetona (quita esmalte de uñas) tintes para el
pelo y como desinfectante en medicina.
Se aplica como disolvente en la preparación de lacas y en la
recuperación de ceras y parafinas en las refinerías.
Ácido metacrílico y meti metacrilato utilizados en la
elaboración de prótesis dentales.
Hules y resinas sintéticas.
93
QUÍMICA II
EJERCICIOS
INSTRUCCIONES: Lee con atención las siguientes preguntas y coloca en el paréntesis de la izquierda la
letra de la opción que contesta correctamente cada una de ellas.
1. ( ) ¿Cuál es el nombre del siguiente compuesto?
CH3 – CH-CH3

CH3
a)
b)
c)
d)
3- metilpentano
1-metilpropano
2-metilpropano
2-metilpentano
2. (
) ¿Cuál de las siguientes fórmulas corresponde al 2, 2, 4-trimetipentano.
CH3 CH3


a) CH3-C-CH2-CH-CH3

CH3
b) CH3-CH2-CH-CH2-CH3

CH3
CH3
CH3


c) CH3-CH-CH2-C-CH2-CH2-CH3

CH3
d) CH3-CH2-CH2-CH3
3. (
) ¿Cuál de las opciones corresponde al nombre del siguiente alqueno?
CH2=C-CH2-CH3

CH2

CH3
a)
b)
c)
d)
94
2-metil-1-buteno
3-propil-1 hexeno
2-etil-1-buteno
2-dietil-1-buteno
QUÍMICA II
Unidad 3
4. (
) En la siguiente estructura del benceno qué posición ocupa el átomo de cloro.
Cl
Cl
a)
b)
c)
d)
5. (
a)
b)
c)
d)
6. (
a)
b)
c)
d)
7. (
a)
b)
c)
d)
8. (
a)
b)
c)
d)
9. (
a)
b)
c)
d)
para
hasta
meta
orto
) El petróleo es de gran importancia en la economía de nuestro país debido a que...
produce la energía necesaria para el desarrollo económico y social.
los alimentos se obtienen de los productos derivados del petróleo.
algunos derivados del petróleo se utilizan en la industria del vestido.
los plásticos y resinas tienen gran demanda para la exportación.
) Uno de los beneficios obtenidos en la refinación del petróleo es el _______________utilizado
como combustible en los hogares.
éter del petróleo.
gas natural.
gasolina.
turbosina.
) El índice de ________________ en las gasolinas ______________ la eficiencia de los motores
de combustión interna.
heptano – disminuye
hexano - aumenta
pentano - disminuye
octano – aumenta
) Los anticongelantes utilizados en los radiadores de automóviles y el nylon utilizado en la industria
textil se obtienen a partir de...
etilenglicol.
propileno.
alcohol metílico.
cloruro de alilo.
) El óxido de etileno se usa comúnmente como...
anticongelante.
fertilizante.
fumigante.
fibra textil.
95
QUÍMICA II
TABLA DE COMPROBACIÓN
Número de pregunta
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Respuesta correcta
c
a
c
d
a
b
d
a
c
Sugerencias
Si no contestaste correctamente consulta la bibliografía sugerida al final de la guía.
Repasa nuevamente el desarrollo sintético.
96
QUÍMICA II
Unidad 3
3.4 GRUPOS FUNCIONALES
.3 PROPIEDADES DE LOS HIDROCARBUROS
APRENDIZAJES
OMERÍA
 Identificar el grupo funcional en los compuesto de carbono :
a)
b)
c)
d)
e)
Alcohol
Éter
Aldehído
Cetona
Ácido carboxílico
f)
g)
h)
i)
Éster
Amina
Amida
Halogenuro de alquino
 Describir las propiedades físicas de los grupos funcionales de los compuestos del
carbono.
 Identificar la nomenclatura correspondiente a los grupos funcionales de los compuestos del carbono.
 Listar los usos más frecuentes de los compuestos del carbono correspondientes a
los grupos funcionales.
Se llama grupo funcional al átomo o grupo de átomos que caracteriza una serie de compuestos orgánicos
y determina sus propiedades. Algunos autores utilizan el término ―radical‖ en lugar de grupo funcional.
TABLA DE GRUPOS FUNCIONALES
Nombre
Alcoholes
Éteres
Aldehídos
Cetonas
Ácidos
carboxílicos
Ésteres
Amidas
Grupo funcional
Fórmula
general
Ejemplo
- OH(Oxidrilo)
-O-
R - OH
R - O - R´
CH3 -CH2 -OH
CH3 - O - CH3
- C - H (aldo)
ll
O
- C - (ceto)
ll
O
R-C-H
ll
O
R - C - R´
ll
O
CH3 - C - H
ll
O
CH3 - C - CH3
ll
O
-C- OH (carboxilo)
ll
O
- C - O - (éster)
ll
O
R - C - OH
ll
O
R-C-O-R
ll
O
CH3 -C - OH
ll
O
CH3 - C - O - CH3
ll
O
- C - NH2 (amido)
ll
O
R - C - NH2
ll
O
CH3 - C - NH2
ll
O
Nombre
Etanol
Metoximetano
Etanal
Terminación
para
nomenclatura
ol
oxi
al
Propanona
ona
Ácido etanoico
ico
Etanoato de
metilo
ato
Etanoamida
amida
97
QUÍMICA II
Nombre
Fórmula
general
Grupo funcional
Aminas
-NH2 (amino)
R - NH2
Halogenuros
de alquilo
-CH-X
X= (halógeno)
R – CH2-X
Ejemplo
Nombre
CH3 - NH2
Metilamina
CH3 – CH2 -Cl
Terminación
para
nomenclatura
amina
Cloroetano
La nomenclatura de los grupos de compuestos orgánicos se basa en la de los alcanos con las siguientes
variaciones.
El grupo funcional de los alcoholes es  OH. Los alcoholes se dividen en primarios, secundarios y
terciarios, de acuerdo con el átomo de carbono donde se encuentre el grupo funcional.
Ejemplos:
Primario
CH3  CH2
Secundario
 OH
CH3
 CH  CH3

OH
Terciario
CH3

CH3  C  CH2  CH3

OH
La nomenclatura de la IUPAC para alcoholes primarios, secundarios y terciarios indica lo siguiente:
En los alcoholes primarios el carbono al cual se une el  OH es el número 1.
Para nombrar a los alcoholes se agrega a la terminación de la palabra alcano la letra l.
En los alcoholes secundarios y terciarios los átomos de carbono se numeran por el extremo más cercano
al grupo  OH y se tiene que indicar el número del átomo de carbono donde está insertado el grupo
funcional.
Ejemplos:
CH3
 OH metanol
CH3
 CH2  OH etanol
1
2
3
CH3 CH  CH3

OH
2-propanol
4
3
2
1
CH3CH2CH CH3 
l
OH
98
2-butanol
QUÍMICA II
Unidad 3
CH3

CH3CCH3
 2–Metil-2-propanol

OH


El grupo funcional de los éteres se forma cuando dos radicales alquilo se unen mediante un átomo de
oxígeno R OR
De acuerdo con la nomenclatura de la IUPAC, primero se nombra el radical más sencillo cambiándose la
terminación de la palabra alcano por el sufijo oxi, nombrando enseguida el segundo radical de acuerdo
con el hidrocarburo del que proviene.
Ejemplos.
CH3  OCH3 metoximetano
CH3 CH2  OCH2 CH3
CH3OCH2CH2 CH3 metoxipropano
etoxietano.
El grupo funcional de los aldehídos se forma cuando los alcoholes primarios pierden dos átomos de
hidrógeno, uno de  OH y otro del átomo de carbono al que está unido.
De acuerdo con la nomenclatura de la IUPAC, para nombrar a los aldehídos se sustituye la terminación
ol del alcohol por al.
Ejemplos:
ALCOHOL
CH3 - OH
Metanol
CH3 - CH2 - OH
Etanol
CH3 - CH2 - CH2 - OH
Propanol
CH2 = OH
CH3 - CH = O
CH3 - CH2 - CH = O
ALDEHÍDO
Metanal
Etanal
Propanal
Las cetonas son productos de la oxidación moderada de alcoholes secundarios al perder estos dos
átomos de hidrógeno, uno del  OH y otro del carbono al que está unido.
Ejemplo:
Alcohol secundario
H
l
CH3 - C - CH3
l
OH
Cetona
CH3 - C - CH3
ll
O
La nomenclatura de la IUPAC establece que para nombrar las cetonas se cambia la terminación "ol" del
alcohol por "ona", indicando el lugar en que se encuentra el grupo ceto - C - en la cadena, la cual se
numera por el extremo más cercano al grupo ceto.

O
99
QUÍMICA II
Propanona
2-butanona
CH3 - C - CH3
ll
O
3-pentanona
CH3 - C - -CH2 - CH3
ll
O
CH3- - CH2 - C - CH2 - CH3
ll
O
La nomenclatura de la IUPAC para nombrar a los ácidos carboxílicos indica que primero se hace mención
de la palabra ácido, y se agrega el nombre del alcano del que proviene agregando el sufijo ico.
Ejemplos:
Ácido metanoico
H
l
C -OH
ll
O
Ácido etanoico
CH3 - C - OH
ll
O
Ácido propanoico
CH3- CH2 -C- OH
ll
O
Ácido butanoico
CH3-CH2 -CH2- C- OH
ll
O
La nomenclatura de la IUPAC para nombrar a los ésteres es la siguiente. Se sustituye el sufijo "ico‖ del
ácido del cual provienen por la terminación "ato", y al final se indica el nombre del radical alquilo (R).
Ejemplos:
Etanoato de metilo
CH3 - C - O - CH3
ll
O
Propanoato de etilo
CH3 - CH2 - C - O - CH2- CH3
ll
O
Etanoato de isopropilo
CH3
l
CH3 - C - O - CH
ll
l
O
CH3
Las amidas son compuestos que resultan al sustituir uno, dos o los tres átomos de hidrógeno del
amoniaco (NH3) por uno, dos o tres grupos de radicales acilo R – C, por lo cual las amidas se dividen en
primarias, secundarias y terciarias.
ll
O
Ejemplos:
Amida primaria
R -C - NH2
ll
O
100
Amida secundaria
R
l
C=O
l
R - C - NH
ll
O
Amida terciaria
R
l
C=O
l
R-C -N-C-R
ll
ll
O
O
QUÍMICA II
Unidad 3
Ejemplos:
Metanoamida
Etanoamida
H
l
C - NH2
ll
O
Propanamida
CH3 - C - NH2
ll
O
Etanopropanoamida
CH3 - CH2- C - NH2
ll
O
CH3 - C - NH
ll l
C - CH2- CH3
ll
O
Las aminas son compuestos orgánicos que derivan del amoniaco (NH3). Se forman al sustituir uno, dos y
tres átomos de hidrógeno del amoniaco por radicales alquilo (R), por lo cual se clasifican en primarias,
secundarias y terciarias.
Ejemplos:
Amina primaria
CH3 - NH2
Amina secundaria
CH3 - NH
l
CH3
Amina terciaria
CH3 - N - CH2- CH3
l
CH3
La nomenclatura de la IUPAC indica que, para nombrar a las aminas, se nombre el radical alquilo y
finalmente se antepone al nombre del radical el prefijo di o tri cuando se repite el mismo, y cuando los
radicales son diferentes se nombra primero el más sencillo y finalmente se agrega la palabra amina.
Ejemplos:
Metilamina
CH3 - NH2
Etilamina
Propilamina
Dimetilamina
CH3 - CH2 - NH2
CH3 - CH2 - CH2 - NH2
CH3 – NH
l
CH3
Trietilamina
CH3 - CH2 - N - CH2 - CH3
l
CH2
l
CH3
Los halogenuros de alquilo se obtienen al sustituir uno o más átomos de hidrógeno de un hidrocarburo
por uno o más átomos de halógenos iguales o diferentes. Pueden ser primarios, secundarios o
terciarios.
Ejemplos:
Primario
CH3 - CH2 - CH2 - F
Secundario
Terciario
CH3 - CH2 – CH3
l
Br
CH3
l
CH3 - C – CH3
l
Cl
101
QUÍMICA II
De acuerdo con la UPIAC, para nombrar a los halogenuros de alquilo primarios primero se da el nombre
del halógeno y luego el del hidrocarburo; para nombrar los secundarios y terciarios se procede igual que
en los alcanos ramificados, asignando el menor número posible al átomo de carbono al cual se une el
halógeno.
Ejemplos:
clorometano
CH3 - Cl
brometano
CH3 – CH2-Br
2-clorobutano
2-flúor-2metilpropano
Cl
l
CH3 - CH2 -CH-CH3
CH3
l
CH3 - C – CH3
l
F
En los compuestos del carbono los grupos funcionales son determinantes en las propiedades físicas y, en
consecuencia, en los usos, como veremos a continuación.
Propiedades físicas de alcoholes. La densidad y punto de ebullición aumentan conforme se incrementa el
número de átomos de carbono en la cadena principal. Tiene puntos de ebullición más altos que los
hidrocarburos de los que provienen. Cuantos más grupos -OH tengan, más solubles son. En la siguiente
tabla se presentan las propiedades físicas de algunos alcoholes.
Nombre y fórmula
Metanol
CH3 - OH
Etanol
CH3 - CH2 - OH
Propanol
CH3 - CH2 - CH2 - OH
Butanol
CH3 - CH2- CH2 - CH2 - OH
P de f °C
P de eb. °C
Estado físico
- 97
65
Líquido
- 114
78
Líquido
-126
97
Líquido
- 90
118
Líquido
Los alcoholes se usan como disolventes, desinfectantes, ingredientes en los enjuagues bucales, en los
fijadores en aerosol para el cabello y como anticongelante.
Propiedades físicas de éteres. La mayoría de los éteres son líquidos, excepto el metoximetano que es
gaseoso; sus puntos de ebullición son muy semejantes a los que tienen los alcanos de masa molares
también semejantes y menores que la de los alcoholes de los que provienen; los que tienen seis o más
átomos de carbono en su molécula no son solubles en agua, los de cinco o menos carbonos sí son
solubles en esta sustancia. Son volátiles, flamables, incoloros, más ligeros que el agua y de olor
agradable. En la siguiente tabla se muestran las propiedades físicas de algunos éteres
.
Nombre y fórmula
P de f. °C
P de eb. °C
Metoxi metano
- 139
- 24
CH3 - O - CH3
Etoxietano
- 116
34
CH3 - CH2 - O – CH2 – CH3
Propoxipropano
-122
90
CH3 –CH2- CH2 - O – CH2 - CH2 - CH3
102
QUÍMICA II
Unidad 3
Nombre y fórmula
Metoxibutano
CH3 - O - CH2 - CH2– CH2-CH3
Butoxibutano
CH3 -CH2-CH2-CH2--O-CH2-CH2-CH2 -CH3
P de f. °C
P de eb. °C
-116
70
- 98
142
Algunos éteres como el éter etílico se usan como anestésicos, otros como disolventes de barnices, lacas y
como removedores de pintura.
Propiedades físicas de aldehídos. Los primeros cuatro compuestos son solubles en agua, su solubilidad
disminuye al aumentar el número de átomos de carbono y a partir del aldehído de siete átomos de
carbono en adelante son isolubles; sus puntos de ebullición son más altos que los de los hidrocarburos
de masa molecular semejante, pero menores al de los alcoholes y ácidos de masa molecular semejante,
y su densidad es menor a la del agua. El metanal es gaseoso y los restantes son líquidos. En la
siguiente tabla se presentan las propiedades físicas de algunos aldehídos.
Nombre y fórmula
Metanol
H-C-H
ll
O
Etanal
CH3 - C - H
ll
O
Propanal
CH3 - CH2 - C - H
ll
O
Butanal
CH3 - CH2 - CH2 - C - H
ll
O
P de f. °C
P de eb. °C
- 92
-21
- 123.5
20.2
- 81
48.8
- 99
75.7
El metanal se usa en la obtención de resinas, urea de melanina y acetales. El etanal se usa en la
obtención de ácido acético, butanol, perfumes, saborizantes, anilinas, plásticos y hule sintético.
Propiedades físicas de las cetonas. Las cetonas como la propanona y la 2-butanona son solubles en
agua, lo cual disminuye al aumentar el número de átomos de carbono y a partir del compuesto que tiene
siete átomos de carbono en adelante son insolubles. Generalmente son líquidas, a partir de 16 átomos
de carbono son sólidas, su olor es agradable y son solubles en alcohol, éter y cloroformo. En la siguiente
tabla se presentan las propiedades físicas de algunos aldehídos.
103
QUÍMICA II
Nombre y fórmula
propanona
CH3 - C - CH3
ll
O
2-butanona
CH3 - C - CH2 - CH3
ll
O
2-pentanona
CH3 - C - CH2- CH2 - CH3
ll
O
3-hexanona
CH3 - CH2 - C - CH2 - CH2 - CH3
ll
O
P de f. °C
P de eb. °C
- 94.3
56.1
- 86.4
80
- 42
101
124
Las cetonas se usan como disolventes de grasas, aceites, ceras, barnices y pegamentos. La propanona
se emplea en la obtención de ácido acético, cloroformo, yodoformo y explosivos.
Propiedades físicas de los ácidos corboxílicos. Los cuatro primeros compuestos son solubles en
agua; la solubilidad disminuye conforme aumenta el número de átomos de carbono y a partir del ácido
octanoico que tiene ocho átomos de carbono son insolubles en agua. Sus puntos de ebullición son más
elevados que los que tienen los alcanos de masa molar igual, porque cada molécula se une con otra
mediante dos enlaces por puente de hidrógeno. Los ácidos son líquidos hasta el compuesto que tiene
nueve átomos de carbono, los siguientes son sólidos y menos densos que el agua. La densidad de los
ácidos es menor que la del agua, excepto la de los ácidos metanoico yetanoico, los cuales también
tienen olor picante y desagradable.
Nombre y fórmula
Ácido metanoico
H
l
C - OH
ll
O
Ácido etanoico
104
P de f. °C
P de eb. °C
8.4
100.5
CH3 - C - OH
ll
O
Ácido porpanoico
16.6
118.1
CH3 - CH2 – C- OH
ll
O
- 22
141.1
QUÍMICA II
Unidad 3
Nombre y fórmula
Ácido butanoico
P de f. °C
P de eb. °C
CH3 - CH2 - CH2 – C- OH
ll
O
Ácido pentanoico
- 7.9
163.5
CH3 - CH2 - CH2 – CH2 -C- OH
ll
O
Ácido hexanoico
- 59
187
CH3 - CH2 - CH2 – CH2 - CH2 -C- OH
ll
O
- 9.6
202
Los ácidos se usan en la industria textil para tratar pieles, como antiséptico y antirreumático, en la
fabricación de fumigantes, insecticidas, refrigerantes y disolventes. El ácido etanoico (acético) se usa
para elaborar acetato de celulosa y vinagre, así como plásticos y colorantes.
Propiedades físicas de los ésteres. Los primeros cuatro compuestos de los éteres son líquidos, y el olor
y sabor de muchos alimentos se debe a la presencia de ésteres; estos compuestos provienen del ácido
fórmico, tienen un sabor a ciruela, los acetatos un sabor a pera, los butiratos a piña y los que provienen
de los isovalerianos un sabor a manzana, y son poco solubles en agua. La siguiente tabla presenta las
propiedades físicas de algunos ésteres.
Nombre y fórmula
Formiato de metilo
H
l
C – O – CH3
ll
O
Formiato de etilo
H
l
C – O – CH2 – CH3
ll
O
Acetato de metilo
CH3 – C – O – CH3
ll
O
Acetato de etilo
CH3 – C – O – CH2 – CH3
ll
O
Acetato de propilo
CH3 – C – O – CH2 – CH2 – CH3
ll
O
P de eb. °C
Densidad g/cm
31.8
0.975
54.3
0.906
57.1
0.933
77.1
0.899
101.6
0.887
3
105
QUÍMICA II
Los ésteres se usan en la industria por su aroma y fragancia de flores y frutas. Algunos destacan por su
olor y sabor, como el acetato de penitilo que tiene un aroma de plátano, y el acetato de actino de naranja.
También se usan en la fabricación de jabón y productos farmacéuticos.
Propiedades físicas de amidas. Con excepción de la metanoamida, todas las demás funden a
temperaturas altas. La metanoamida es líquida y las demás son sólidas, las amidas de baja masa
molecular son solubles en agua y las de masas moleculares grandes son solubles en alcohol y éter. La
siguiente tabla muestra las propiedades físicas de algunas amidas.
Nombre y fórmula
Metanoamida
H
l
C - NH2
ll
O
Etanoamida
CH3 - C - NH2
ll
O
Porpanoamida
CH3 - CH2 - C - NH2
ll
O
P de f. °C
P de eb. °C
2
193
82
222
79
213
Las amidas se usan en una gran variedad de síntesis orgánicas, siendo el nylon una de las fibras más
importantes; tienen actividad fisiológica por lo que se les utiliza en medicina.
Propiedades físicas de aminas. Las aminas tienen puntos de ebullición más elevados que los alcanos y
menores que los alcoholes de masas moleculares semejantes; los tres tipos de aminas que tienen hasta
cinco átomos de carbono son solubles en agua, éter, alcohol y benceno, la mayoría de las aminas son
solubles en ácidos diluidos. La metilamina y la etilamina tiene olor muy parecido al amoniaco y las de
masas moleculares muy elevadas tienen olor a pescado. En la siguiente tabla se presentan las
propiedades físicas de algunas aminas.
Nombre y fórmula
Metilamina
CH3 - NH2
Dimetilamina
CH3 - NH
l
CH3
Trimetilamina
CH3
l
CH3 - N - CH3
Dietilamina
CH3 -CH2 - NH- CH2- CH3
Dipropilamina
CH3 - CH2 - CH2 - NH - CH2 - CH2 - CH3
106
P de f. °C
P de eb. °C
- 92
- 6.5
- 96
7.5
- 124
3,5
- 39
56
- 83
48
QUÍMICA II
Unidad 3
Se utilizan para calmar el dolor producido en la piel por estar mucho tiempo en el sol; en medicina se
utilizan como anestésicos locales.
Propiedades físicas de halogenuros de alquilo. Los puntos de ebullición de los halogenuros de alquilo
son más elevados que los que tienen los alcanos con las masas moleculares semejantes, sus puntos de
ebullición aumentan al incrementarse la masa atómica del halógeno; son insolubles en agua y solubles en
disolventes polares. En la siguiente tabla se presentan las propiedades físicas de algunos halogenuros de
alquilo.
Nombre
del radical
Metilo
Etilo
Propilo
Isopropilo
Fluoruros
P de eb. °C
-78
-38
-3
-9
Cloruros
P de eb.°C
-24
12
47
36
Bromuro
P de eb.°C
4
38
71
59
Yoduro
P de eb.°C
42.4
72
102
90
Se usan para lavar en seco, para la obtención de insecticidas, como removedores de pintura, para
fabricar cloruro de polivinilo, teflón y hule neopreno.
107
QUÍMICA II
EJERCICIOS
INSTRUCCIONES: Lee con atención las siguientes preguntas y coloca en el paréntesis de la izquierda la
letra de la opción que contesta correctamente cada una de ellas.
1. (
a)
b)
c)
d)
) ¿Cuáles son los compuestos orgánicos que presenta el grupo funcional –OH?
Éteres.
Alcoholes.
Cetonas.
Ésteres.
2. (
) La diferencia entre un aldehído y una cetona es que el aldehído presenta el grupo funcional
__________ y la cetona el grupo funcional_________.
a) -O -, -OH
b) - C -, C-H


O O
c) -C-H, - C

O
O
d) -OH, -NH2
3. (
a)
b)
c)
d)
) ¿Cuál de los siguientes compuestos contiene el grupo funcional amino?
CH3-CH2-OH
CH3-O-CH3
CH3-CH2-Cl
CH3-CH2-NH2
4. (
) ¿Cuáles enunciados contienen las propiedades físicas de los alcoholes?
I. Sus puntos de ebullición son muy elevados en comparación con otros compuestos de peso
molecular semejante.
II. Los tres primeros compuestos son insolubles en agua y el punto de ebullición es elevado.
III. Entre más grupos –OH hay en una molécula aumenta la solubilidad en agua y el punto de fusión.
IV. La densidad, el punto de ebullición y el punto de fusión disminuyen al aumentar el número de
carbonos.
a)
b)
c)
d)
108
I – II
I – III
II – III
I – IV
QUÍMICA II
Unidad 3
5. (
I.
II.
III.
IV.
a)
b)
c)
d)
6. (
a)
b)
c)
d)
7. (
) ¿Cuáles de las siguientes opciones contienen las propiedades físicas de aldehídos y cetonas?
Sus puntos de ebullición son mayores que los de los alcoholes y ácidos de masa molecular
semejante.
Sus puntos de ebullición son menores que el de los alcoholes y ácidos de masa molecular
semejante.
La mayoría son líquidos a temperatura ambiente y son menos densos que el agua.
Son más densos que el agua y son sólidos a temperatura ambiente.
I – III
III – IV
II – III
I – IV
) Los _____________ son compuestos líquidos, con puntos de ebullición semejantes al de los
alcanos de masas molares semejantes, son volátiles y de olor agradable.
éteres
ésteres
ácidos carboxílicos
aldehidos.
) De acuerdo con la nomenclatura de la IUPAC, ¿cuál es el nombre del siguiente compuesto?
CH3 – CH2 – CH2 – OH
a)
b)
c)
d)
8. (
Metanol
Propenol
Propanol
Butanol
) La fórmula del compuesto etoxisecbutano es...
a) CH3 – CH2 – CH2 – OH
b) CH3 – O – CH – CH2 – CH3
CH3

c) CH3–CH–O–CH–CH2–CH3
O

d) CH3-CH2-C-H
109
QUÍMICA II
9. (
) ¿Cuál de los siguientes compuestos corresponde a la 2- propanona (acetona)?
O

a) CH3-C-CH3
b) CH3-CH2-NH2
O

c) CH3-CH-C-CH2-CH2-CH3
d) CH3- CH2-CH-OH
INSTRUCCIONES: Relaciona las columnas anotando en el paréntesis de la izquierda la letra del grupo
funcional que corresponde a cada fórmula.
10.
Fórmula
Grupo funcional
1. ( ) CH3-CH2-OH
2 .( ) CH3-O-CH3
O
A) Aldehido

B) Alcohol
3. ( ) CH3 – C - OH
C) Cetona
4. ( ) CH3 – CH2- C-CH3
D) Ácido carboxílico
E) Éter

F) Éster
O
G) Halogenuro de alquilo
O
H) Amida

5. ( ) CH3 – C – NH2
6. ( ) CH3 – CH2 - Cl
110
QUÍMICA II
Unidad 3
TABLA DE COMPROBACIÓN
Número de pregunta
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Respuesta correcta
b
c
d
b
c
a
c
c
a
1.B
2.E
3.D
4.C
5.H
6.G
10
Sugerencias
Si no contestaste correctamente consulta la bibliografía sugerida al final de la guía.
Repasa nuevamente el desarrollo sintético.
111
QUÍMICA II
AUTOEVALUACIÓN
INSTRUCCIONES: Lee con atención los siguientes enunciados y coloca en el paréntesis de la izquierda
la letra de la opción que contesta correctamente.
Tiempo para contestar todos los reactivos: 30 minutos.
1. (
) De acuerdo con la fórmula desarrollada del propano, la hibridación que presenta es de tipo…
H H H
‫׀ ׀ ׀‬
H - C - C - C -H
‫׀ ׀ ׀‬
H H H
a)
b)
c)
d)
2. (
a)
b)
c)
d)
3. (
a)
b)
c)
d)
4. (
a)
b)
c)
d)
5. (
a)
b)
c)
d)
112
sp o lineal.
2
sp o trigonal.
3
sp o tetraédrica.
sp o tetraédrica.
) En el etino (H - C ≡ C – H) la triple ligadura está formada por un enlace_______________ y dos
enlaces ______________, con hibridación sp.
pi - sigma
sigma – pi
iónico – covalente
metálico – iónico
) El propeno es un alqueno que posee cuando menos dos átomos con hibridación de tipo:
3
sp
sp
2
sp
2
sp
2
) El tipo de hibridación sp es característica de los compuestos orgánicos llamados:
alcanos.
alquenos.
alquinos.
alquilos.
) La geometría molecular lineal de los alquinos se debe a la hibridación de tipo:
2
sp
3
sp
sp
px
QUÍMICA II
Unidad 3
6. (
) ¿Qué opción corresponde a los compuestos que presentan isomería de posición?
a) CH3-CH2-CH2-OH y CH2-CH2-CH2-CH3
b) CH3-CH-CH3 y CH3-CH2-C-H
l
ll
OH
O
c) CH2= CH-CH=CH y CH3-CH2-CCH
OH

d) CH3-CH-CH2-CH2-OH y CH3-C-CH2-CH3


CH3
CH3
7. (
) De las siguientes parejas de compuestos, ¿cuáles presentan isomería de cadena?
CH3

a) CH3-CH-CH2-CH3 y CH3-C-CH3


CH3
CH3
OH

b) CH3-CH-CH2-CH2-OH y CH3-C-CH2-CH3


CH3
CH3
c) CH3-C-CH3 y CH3-CH2-C-H
l
ll
OH
O
d) CH3-CH2-CO-NH2 y CH3-CH2-COOH
8. (
a)
b)
c)
d)
) El punto de fusión del 1-pentano es___________que la del 1-octeno.
menor
mayor
igual
similar
113
QUÍMICA II
9. (
a)
b)
c)
d)
aumenta.
disminuye.
es igual.
similar.
10. (
a)
b)
c)
d)
) ¿Cuál de las siguientes opciones corresponde al radical etil o etilo?
CH3CH3-CH2-CH2CH3-CH2CH3-CH2-CH2-CH2-
11. (
a)
b)
c)
d)
) En los hidrocarburos al aumentar la masa molecular el punto de ebullición…
) El nombre del compuesto CH3-CCH2-CH3 es:
2-butano.
2-butino.
2-penteno.
2-ciclopentano.
12. (
) ¿En qué posición se encuentra el átomo de flúor en el benceno?
F
F
a)
b)
c)
d)
Meta.
Hasta.
Orto.
Para.
13. (
a)
b)
c)
d)
butileno.
xileno.
tolueno.
tetracloruro de carbono.
14. (
a)
b)
c)
d)
114
) Los compuestos fluorocarbonados utilizados para impulsar el contenido de aerosoles se deriva
del…
) Una fracción obtenida del petróleo es el asfalto, el cual se separa a una temperatura de:
o
35 C
o
370 C
o
50 C
o
20 C
QUÍMICA II
Unidad 3
15. (
a)
b)
c)
d)
) La fuente más importante de hidrocarburos es el____________, del cual proviene gran parte de
la____________que nuestro país requiere para su desarrollo económico y social.
carbón de coque- energía
gasóleo- industria
petróleo-energía
petróleo- industria
16. (
) ¿Cuál de los siguientes compuestos corresponde a una amida?
a) CH3-CH2-CH2-OH
b) CH3 -CH2- C-NH2

O
c) CH3-CH2-CH2-NH2
d) CH3-CH2-O-CH3
17. (
a)
b)
c)
d)
) Por su grupo funcional, el compuesto CH 3-CH2-Cl corresponde a un ...
alcohol.
halogenuro de alquilo.
amida.
ácido carboxílico.
18. (
a)
b)
c)
d)
) El grupo funcional presente en el compuesto CH3-C-OH se denomina...

O
carboxilo.
oxidrilo.
amino.
amido.
19. (
) La fórmula del compuesto 1, 2 – etanodiol es....
a) CH2 – CH2


OH
OH
b) CH2 – CH – CH2



OH
OH OH
c) CH3-CH-CH2-OH

CH3
d)
OH
115
QUÍMICA II
20. (
) El nombre del siguiente compuesto es....
O

CH3-CH2-CH2-C-CH-CH3
a)
b)
c)
d)
3-hexanona
2,metil hexanona
2- hexanona
propil hexanona
21. (
) ¿Cuál es el nombre del siguiente compuesto?
CH3-CH2-N-CH2-CH3

CH2

CH3
a)
b)
c)
d)
dimetil-amina.
dimetil amida.
trietil amina.
dietil amina.
22. (
) ¿Cuál es el nombre del siguiente compuesto?
CH3-CH-CH2-CH3

NH2
a)
b)
c)
d)
Metanamina.
2-butilamina
Butanona
anilina
23. (
)¿Cuál es la opción que corresponde al nombre del siguiente compuesto?
O

CH3-C-OH
a)
b)
c)
d)
116
Ácido etanoico.
Isopropanol.
Etanoamina.
Ácido 2- butanoico
QUÍMICA II
Unidad 3
INSTRUCCIONES: Realiza lo que se solicita.
24. Relaciona las columnas anotando en el paréntesis de la izquierda la letra del grupo funcional que
corresponde a cada fórmula.
1. (
2. (
3. (
4. (
5. (
6. (
Formula
) CH3-CH2-CH2-CH2-OH
) CH3-CH2-CH2-O-CH3
O

) CH3-CH2 - C - OH
) CH3 – CH2- CH2- C –CH3

O
O

) CH3-CH2-C-NH2
) CH3-CH2-CH2 – F
Grupo funcional
A) Amida
B) Halogenuro de alquilo
C) Éter
D) Éster
E) Ácido carboxílico
F) Cetona
H) Alcohol
G) Aldehido
117
QUÍMICA II
CLAVE DE RESPUESTAS
Núm. de reactivo
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
118
Respuesta correcta
c
b
c
b
c
d
a
a
a
c
b
a
d
b
c
b
b
a
a
a
c
b
a
1.H
2.C
3.E
4.F
5.A
6.B
UNIDAD IV
MACROMOLÉCULAS
QUÍMICA II
120
QUÍMICA II
Unidad 4
4.1 IMPORTANCIA DE LAS MACROMOLÉCULAS NATURALES
APRENDIZAJES
 Describir la estructura química de:
a) carbohidratos
b) lípidos
c)proteínas
 Listar las funciones de los:
a) carbohidratos
a) lípidos
b) proteínas
Las macromoléculas o polímeros se forman al unirse moléculas pequeñas, las cuales se llaman
monómeros. Las propiedades físicas y químicas de las macromoléculas son marcadamente diferentes de
los monómeros que las forman.
Hay dos tipos de macromoléculas: macromoléculas naturales, mejor conocidas como biomoléculas y
macromoléculas sintéticas.
Las actividades de cualquier organismo, sea unicelular o pluricelular, necesitan sustancias nutritivas que
proporcionen la energía necesaria para su metabolismo. Estas sustancias se encuentran en los alimentos,
que desde el punto de vista químico se clasifican en carbohidratos, lípidos o grasas, proteínas,
vitaminas y minerales. Cuando las moléculas de tales sustancias pasan a formar parte de los tejidos,
órganos o sistemas, se denominan biomoléculas y suelen tener una masa molar elevada.
Literalmente la palabra carbohidrato significa ―hidrato de carbono‖, ya que su fórmula general es (CH2O)n;
por ejemplo, la glucosa, C6H12O6.
En la actualidad, el nombre carbohidrato se utiliza para designar los compuestos que son aldehídos o
cetonas polihidroxiladas, o bien, sustancias que por hidrólisis producen estos compuestos, por ejemplo:
O
‫║ ׀‬
C
‫׀‬
H — C — OH
‫׀‬
HO — C — H
‫׀‬
H — C — OH
‫׀‬
H — C — OH
‫׀‬
CH2 — OH
CH2 — OH
‫׀‬
C= O
‫׀‬
HO — C — H
‫׀‬
H — C — OH
‫׀‬
H — C — OH
‫׀‬
CH2 — OH
glucosa
Fructosa
H
O
‫║ ׀‬
C
‫׀‬
OH — C — H
‫׀‬
H — C — OH
‫׀‬
H — C — OH
‫׀‬
CH2 —OH
O
‫║ ׀‬
C
‫׀‬
H — C — OH
‫׀‬
H — C — OH
‫׀‬
H — C — OH
‫׀‬
H2— C — OH
arabinosa
ribosa
H
H
O
‫║ ׀‬
C
‫׀‬
H — C — OH
‫׀‬
HO — C — H
‫׀‬
H — C — OH
‫׀‬
CH2 —OH
H
xilosa
121
QUÍMICA II
Las plantas verdes sintetizan los carbohidratos durante la fotosíntesis. Los carbohidratos se clasifican en
monosacáridos, disacáridos y polisacáridos.
En los monosacáridos se realiza la formación de anillos cíclicos, los cuales originan nuevas estructuras
llamadas hemiacetales; estos compuestos con cinco o seis átomos de carbono son muy estables y logran
establecer un equilibrio entre las estructuras de cadena abierta y de anillo cíclico.
Cuando el anillo es de seis átomos de carbonos se denomina forma piranosa, y si es de cinco átomos de
carbono, forma furanosa; esta forma cíclica confiere a la molécula mayor estabilidad.
Cadena abierta
Anillo cíclico
Glucosa
Los disacáridos son moléculas formadas por dos moléculas de monosacáridos, las cuales se unen
mediante un enlace glucosidico; en este enlace existe pérdida de una molécula de agua al condensarse
el oxhidrilo (-OH) del C1 (carbono 1) con el C4 de la otra.
Ejemplos de disacáridos
Glucosa
Fructuosa
Sacarosa
122
QUÍMICA II
Unidad 4
Glucosa
Glucosa
Maltosa
Glucosa
Glucosa
Lactosa
Glucosa
Glucosa
Celobiosa
Los disacáridos son sustancias de sabor dulce que proporcionan energía y son las que imparten el sabor a
frutos y a diferentes verduras como la zanahoria, la berenjena, el betabel, etcétera.
Los polisacáridos son carbohidratos de elevado peso molecular (10, 000 a 1000 000 o más), y se forman
por la unión de numerosas moléculas de monosacáridos, por ejemplo, el almidón formado por miles de
unidades de glucosa. Lo constituyen dos fracciones: la amilasa, que es lineal, y la amilopectina de
estructura ramificada, y el glicógeno o glucógeno, un almidón almacenado en el hígado de los animales
que también tiene ramificaciones aunque más cercanas y en mayor número.
123
QUÍMICA II
Ejemplo de estructura de polisacáridos
Almidón
Glucógeno
Celulosa
124
QUÍMICA II
Unidad 4
Localización y función de los carbohidratos
Carbohidratos
Ejemplos
Glucosa
Monosacáridos o azúcares
simples.
No pueden fragmentarse
en moléculas más
pequeñas por hidrólisis.
Galactosa
Fructosa
Arabinosa
Xilosa
Ribosa
Maltosa
Disacáridos.
Constituidos por dos
unidades de
monosacáridos.
Celobiosa
Lactosa
Sacarosa
Celulosa
Polisacáridos.
Constituidos por miles de
unidades de arabinosa,
xilosa y glucosa.
Almidones:
Amilasa
Amilopectina
Glucógeno
Polisacárido mixto.
Función
Proporciona energía a los
seres vivos como sustrato.
La parte fundamental de los
disacáridos y polisacáridos.
Quitina
Producen el sabor dulce a las
frutas.
Constituyente de unidades
parar formar celulosa.
Sustrato, estructura de los
vegetales.
Forma nucleótidos de ácidos
nucleicos.
Forma
NAD,
NADP, FAD y ATP.
Sustrato respiratorio para
formar almidón.
En la síntesis de la celulosa.
Forma la leche de los mamíferos, como sustrato respiratorio.
Proporciona energía, por lo
que se adiciona a los alimentos.
Sirve de sostén y rigidez a
los tejidos vegetales en la
fabricación de acetato de
celulosa. Como algodón sirve
para tejer telas. Como relleno
de pastillas y cápsulas.
Como material de reserva de
los vegetales. Para la obtención de polisacáridos pequeños.
Sustancia de reserva que
mantiene los niveles constantes de glucosa en sangre.
Forma el exoesqueleto de los
artrópodos.
Sitios donde se localizan
Frutos, vegetales, uvas maduras, líquidos corporales.
Frutos, miel de abeja.
Frutos, miel de abeja, caña
de azúcar.
Árboles y vegetales menores
(gomas y mucílagos).
Madera, paja, bagazo de caña de azúcar, olote de maíz.
Ácidos nucleicos, vitamina B2.
Cereales en germinación, levadura de cerveza.
En todos los vegetales.
Leche de los mamíferos.
Frutas, caña de azúcar, remolacha, miel de abeja.
Tejido de sostén de vegetales, tallo, hojas, fruto, etc.
Almacenados en granos tubérculos, raíces, frutos mango, plátano, mamey).
En el hígado y músculos de
animales superiores (hombre).
En los esqueletos de artrópodos e insectos.
Los lípidos son un grupo de sustancias que se definen en términos de sus características de solubilidad.
Son sustancias insolubles en agua que pueden extraerse de las células mediante disolventes orgánicos
como el benceno. Los lípidos que se encuentran en el ser humano se dividen en cuatro clases, según su
estructura molecular: grasas, fosfolipidos, ceras y esteroides.
Los lípidos pertenecen a un grupo heterogéneo de compuestos orgánicos que contienen ácidos grasos y
están constituidos básicamente por C, H, O, P, N; pueden dividirse en dos grupos: lípidos simples (grasas,
aceites y ceras) y lípidos compuestos (fosfolípidos, esteroles, terpenos, prostaglandinas, cerebrósidos).
Los lípidos sencillos son compuestos químicos derivados del glicerol.
125
QUÍMICA II
CH2 — OH
CH — OH
CH2 — OH
Son ésteres de glicerol que se denominan triglicéridos y tienen estructura general.
O
║
CH2 — O — C — R
O
║
CH — O — C — R’
O
║
CH2 — O — C — R’’
En donde los grupos R pueden ser iguales o distintos y estar saturados o no saturados. Los aceites de
origen vegetal suelen ser no saturados y tienen apariencia de líquidos aceitosos; la mayoría de las grasas
son de origen animal, son saturadas (sólo contienen enlaces sencillos C-C) y son sólidos a temperaturas
normales.
Algunos ácidos comunes y sus fuentes
Nombre
Saturados
Ácido araquídico
Ácido butírico
Ácido caproico
Ácido láurico
Ácido esteárico
No saturados
Ácido oleico
Ácido linoleico
Fórmula
Fuente
CH3(CH2)18-COOH
CH3(CH2)2-COOH
CH3(CH2)4-COOH
CH3(CH2)10-COOH
CH3(CH2)16-COOH
Aceite de cacahuate
Mantequilla
Mantequilla
Aceite de coco
Grasas animales y vegetales
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)-COOH
CH3(CH2)4CH=CH-CH2CH=CH(CH2)7-COOH
Aceite de maíz
Aceite de linaza
Funciones
Como aislantes térmicos, como energéticos
y en la fabricación de
jabones
Las grasas más comunes son ésteres formados a partir del alcohol trihidroxilado llamado glicerol y
ácidos carboxílicos de cadena larga, denominados ácidos grasos de la triesterina La grasa animal
más común es una sustancia representativa de este tipo.
126
QUÍMICA II
Unidad 4
O
║
CH2 — OH + H — O — C — (CH2)16 — CH3
O
║
CH2 — O — C — (CH2)16 — CH3
O
║
CH — OH + H — O — C — (CH2)16 — CH3
O
║
CH — O — C — (CH2)16 — CH3
O
║
CH2 — OH + H — O — C — (CH2)16 — CH3
O
║
CH2 — O — C — (CH2)16 — CH3
Glicerol
Tres moléculas de ácido árico
Triestearina (grasas)
Los triglicéridos se descomponen, mediante tratamiento, con hidróxido de sodio acuoso. Se obtienen
como productos glicerol y las sales de los ácidos grasos; estas últimas se denominan jabones, y el
proceso recibe el nombre de saponificación.
O
║
CH2 — O — C — R
O
║
CH — O — C — R’ + 3NaOH
O
║
CH2 — O — C — R’’
Triglicérido
CH2 — OH + RCOONa
CH — OH + R’COONa
CH2 — OH + R’’COONa
Hidróxido
Glicerol
Jabones
de sodio
Las diversas estructuras de los lípidos se pueden resumir en la siguiente tabla.
Lípidos
Estructuras que los forman
Triacilglicéridos
Glicerol y tres ácidos grasos.
Fosfolípidos
Glicerol, dos ácidos grasos y un grupo fosfato.
Glucolípidos o cerebrósidos
Esfingosina y galactosa.
Esteroides
Ciclopentano perhidrofenantreno
Los lípidos son constituyentes importantes de la dieta, no sólo debido a su elevado valor energético,
sino también a que los ácidos grasos esenciales se encuentran asociados a las grasas de los alimentos
naturales.
127
QUÍMICA II
En el organismo las grasas sirven como fuente de energía. La oxidación de las grasas aporta
aproximadamente 9 kcal/g, mientras que la oxidación de los carbohidratos produce solamente 4 kcal/g. El
cuerpo está capacitado para almacenar grasas (generalmente en el tejido adiposo), y su capacidad es
asombrosa. Existe el caso registrado de un hombre que pesaba 486 kg. y si toda esa energía hubiera sido
almacenada como carbohidratos, el habría pesado una tonelada o más.
Una razón positiva de la presencia de las grasas en nuestro organismo es que representan un papel
importante en el cerebro y el tejido nervioso, sirven como capa protectora y aislante de órganos vitales, y
sin grasas en nuestra dieta padeceríamos deficiencia en vitaminas liposolubles A, D, E y K. Más
importante aún, los lípidos se encuentran presentes en las mitocondrias dentro del citoplasma y
constituyen la parte principal de las membranas de los más de diez billones de células de nuestro cuerpo.
Lípido simples
Ejemplos
Grasas
Mantecas, sebos.
Aceites
Aceites saturados e
insaturados.
Céridos
Lípidos
compuestos
Fosfolípidos
Glucolípidos
Prostaglandinas
Terpenos
Esteroles
Ceras
Ejemplos
Fosfoglicéridos,
esfingolípidos
Nervona,
cerasina,
frenosina,
cerebrósido.
Prostaglandinas E2 y
F1.
Aceites
esenciales.
Caroteno.
Hormonas sexuales;
(estrógenos,
tetosterona)
Ácidos biliares; (ácido
colico) Vitamina D
(digitogenias)
Función
Lugar donde se encuentran
Controlan diferentes funciones:
protegen órganos como corazón, bazo, riñones. Aislante térmico. Energía de reserva.
Producir energía al organismo.
Grasa corporal, manteca,
mantequilla, crema, nata de
lácteos.
Forman la capa protectora de
hojas, tallos en vegetales, en
animales. Protegen la piel, el
pelaje, las plumas, etc.
Palma, jojoba, cacahuate, soya, maíz, girasol, olivo, mamey; oso, castor.
Abejas,
candelilla,
china,
carnauba, lanolina, esperma
de ballena (de la cavidad
craneana del cachalote).
Función
Lugar donde se encuentran
Forman parte de las membranas
celulares.
Forman la capa protectora que
envuelve a las fibras nerviosas.
Yema de huevo, membrana
celular, tejido cerebral y nervioso, tejidos vegetales, vainas de mielina de fibras nerviosas, lípidos de ganglios,
axones, lecitinas, cefalinas,
esfingomielinas.
Lípidos de los tejidos cerebral, nervioso y de los ganglios.
Todos los tejidos animales.
Forman parte de las células de
tejido cerebral.
Reducen la presión sanguínea.
Constituyen las esencias de flores, frutos, especias.
Regulan el proceso hormonal,
sintetizan vitaminas, regulan las
contracciones cardiacas.
Flores, frutos, especies (canela, clavo).
Glándulas endocrinas o de
secreción interna.
Las proteínas son biomoléculas que forman parte de platas y animales. De estos últimos constituyen las
sustancias nutritivas esenciales para formar toda su estructura de sostén. Tienen una elevada masa molar
y están formados principalmente de C, H, O, N, P, S y algunos elementos metálicos como Fe, Zn, y Mg,
entre otros.
128
QUÍMICA II
Unidad 4
Los monómeros que constituyen a todas las proteínas se llaman aminoácidos, cuya formula general es:
Carbono alfa
H
O
‫׀‬
=
R— C— C
—
‫׀‬
OH
NH2
En esta molécula R puede representar H, CH3 o constituyentes más complejos. Este tipo de moléculas se
llaman aminoácidos debido al grupo amino (-NH2) que siempre se encuentra unido al carbono, que está
junto al carboxilo (-COOH). Son 20 los aminoácidos que se encuentran con mayor frecuencia en las
proteínas.
Los aminoácidos se dividen en polares y no polares según de la composición de los grupos R, que
también se llaman cadenas laterales. Las cadenas no polares contienen en su mayoría átomos de carbono
e hidrogeno; las cadenas polares suelen contener átomos de nitrógeno y oxígeno. Esta diferencia es
importante porque las cadenas laterales polares son hidrofílicas (afines al agua), pero las cadenas no
polares son hidrofóbicas (repelen el agua). Esto afecta en forma considerable la estructura
tridimensional de las proteínas resultantes, porque en los seres vivos se encuentran en medio acuoso.
El polímero de la proteína se produce gracias a reacciones entre los aminoácidos. Por ejemplo, dos
aminoácidos pueden reaccionar como se indica a continuación, formando un enlace C-N llamado enlace
peptídico con eliminación de agua.
H
O
H—
‫׀‬
=
N— C— C
—
‫׀‬
—
OH
H
R
H
O
‫׀‬
=
N— C— C
—
‫׀‬
—
OH
H
R
H—
+
O
H
H
H
O
‫׀‬
║
‫׀‬
‫׀‬
=
N— C— C — N— C— C
+
—
‫׀‬
‫׀‬
—
H
R
R
OH
H—
H2O
Enlace peptídico
El primer recuadro en la ecuación indica los átomos que forman la molécula de agua y el segundo muestra
la formación del enlace peptídico.
129
QUÍMICA II
Grupos R no polares
(hidrofóbicos)
Grupos R polares
(hidrofílicos)
Debido a su constitución extremadamente compleja, es difícil clasificar las proteínas. Una clasificación
convencional tiene en cuenta ciertas propiedades, como la solubilidad en agua o en otros disolventes,
acidez y constitución.
130
QUÍMICA II
Unidad 4
Proteínas
Globulares
Fibrosas
Simples
Conjugadas
Hidrosolubles
No hidrosolubles
Protaminas (esperma)
Albúmina (huevo)
Pseudoglobulinas (suero)
Histonas (timo)
Euglobulinas (suero)
Prolaminas (maíz)
Glutelinas (trigo)
Conjugadas
Simples
Pigmentos
Cromoproteínas (hemoglobina)
Glucoproteínas (mucina)
Lipoproteínas (lipovitelinas)
Fosfoproteínas (caseina)
Nucleoproteínas (histona)
Metaloproteínas (ceruloplasmina)
Queratina (piel, lana, plumas, uñas)
Colágeno (tendones, tejido conectivo)
Elastina (ligamentos, vasos sanguíneos)
Fibroína (seda)
Miosina (tejido muscular)
Al formarse, las cadenas de proteínas pueden adquirir diferente estructura, la cual es importante porque
guardan una muy estrecha relación con su función.
a) Estructura primaria. Es la secuencia en la que se encuentran ordenados los aminoácidos en una
proteína.
b) Estructura secundaria. Es la forma en la cual las cadenas peptídicas se distribuyen en tres
dimensiones: las más comunes son la hélice alfa y la hoja plegada, logradas por puentes de hidrógeno.
c) Estructura terciaria. Denominada también distribución en tres dimensiones, alcanza su estabilidad por
uniones entre aminoácidos distantes entre sí.
d) Estructura cuaternaria. Es la relación espacial de una cadena polipeptídica en relación con otra u otras
cadenas, o de una proteína a otra en un complejo proteínico.
131
QUÍMICA II
Como ya se indicó, la estructura tridimensional de una proteína es fundamental para su funcionamiento.
La pérdida de dicha estructura se llama desnaturalización. Por ejemplo, al cocinar un huevo se
desnaturalizan las proteínas del mismo. Cualquier fuente de energía provoca desnaturalización de
proteínas, por lo que puede ser dañina para los seres vivos. Por ejemplo, la radioactividad ultravioleta, los
rayos X o la radioactividad nuclear alteran la estructura proteica, provocando cáncer o daños genéticos. El
plomo y el mercurio que tienen alta afinidad por el azufre también ocasionan desnaturalización proteica al
romper los enlaces disulfuro.
Las proteínas están construidas de manera específica para desempeñar numerosas funciones como las
que se muestran en la siguiente tabla:
Función
1. Estructura
2. Movimiento
3. Catálisis
4. Transporte
5. Almacenamiento
6. Transformación de energía
7. Protección
8. Control
9. Amortiguadores
132
Ejemplo
Las proteínas dan fuerza a los tendones, huesos y piel. Los cartílagos, el
cabello, la lana, las uñas y las garras están formadas principalmente de
proteínas. Los virus tienen un recubrimiento externo de proteínas.
Las proteínas son los principales componentes de los músculos y permiten la
capacidad de contracción. Un esperma puede desplazarse por la contracción de
los filamentos de las proteínas que constituyen su cola.
La mayoría de las reacciones químicas de los organismos vivos son catalizadas
por enzimas, que casi siempre son proteínas.
El oxígeno es transportado de los pulmones a los tejidos por la proteína
hemoglobina que se encuentra en los glóbulos rojos.
La proteína ferritina almacena hierro en el hígado, el bazo y la médula ósea.
Los citocromos son proteínas que se encuentran en todas las células. Extraen
energía de las moléculas alimenticias mediante transferencia a través de una
serie de reacciones de óxido-reducción.
Los anticuerpos que dan inmunidad contra diversas enfermedades son proteínas
especiales que se sintetizan en respuesta a sustancias y células externas, en
especial de tipo bacteriano. El interferón, una pequeña proteína fabricada y
liberada por células cuando se expone a un virus, protege a otras células de la
infección viral. Las proteínas para coagulación sanguínea protegen contra
hemorragias.
Muchas hormonas son proteínas que produce el cuerpo y tienen efectos
específicos sobre la actividad de ciertos órganos.
Como las proteínas contienen grupos ácidos básicos en las cadenas laterales
pueden neutralizar tanto los ácidos como las bases y, por lo tanto, tienen acción
amortiguadora en la sangre y en los tejidos.
QUÍMICA II
Unidad 4
EJERCICIOS
INSTRUCCIONES: Contesta Los siguientes enunciados anotando en el paréntesis la letra de la opción
correcta.
1. (
a)
b)
c)
d)
2. (
a)
b)
c)
d)
3. (
a)
b)
c)
d)
4. (
a)
b)
c)
d)
5. (
a)
b)
c)
d)
6. (
a)
b)
c)
d)
) ¿Cuál es el enlace presente en las moléculas de proteínas?
covalente.
glucosídico.
peptídico.
iónico.
) ¿Cuál es la estructura de las proteínas que se presenta como hélice alfa, formada por puentes de
hidrógeno?
Primaria.
Secundaria.
Terciaria.
Cuaternaria.
) Dos funciones que llevan a cabo las proteínas son:
movimiento y transporte.
regeneración y reparación.
reproducción y coagulación.
transporte y reproducción.
) ¿Cuáles son las sustancias químicas que se derivan del glicerol?
Carbohidratos.
Lípidos.
Proteínas
Polímeros.
) Forman la capa protectora de hojas y tallos en vegetales; en animales protegen piel, pelo y uñas.
Grasas.
Céridos.
Esteroides.
Aceites.
) Forman parte de membranas celulares y de la capa protectora que envuelve a las fibras nerviosas.
Fosfolípidos.
Céridos.
Aceites.
Terpenos.
133
QUÍMICA II
TABLA DE COMPROBACIÓN
Número de pregunta
1
2
3
4
5
6
Respuesta correcta
c
b
a
b
b
a
Sugerencias
Si no contestaste correctamente todas las preguntas, lee nuevamente el desarrollo
sintético y complementa consultando la bibliografía sugerida al final de la guía.
134
QUÍMICA II
Unidad 4
4.2 IMPORTANCIA DE LAS MACROMOLÉCULAS SINTÉTICAS
APRENDIZAJES




Describir la estructura de las macromoléculas sintéticas.
Explicar la formación de las macromoléculas sintéticas.
Listar las propiedades de las macromoléculas sintéticas.
Listar los usos de las macromoléculas sintéticas.
Así como hemos revisado las macromoléculas naturales, ahora estudiaremos las macromoléculas
sintéticas llamadas polímeros.
Todo polímero está constituido por cadenas muy largas formadas por unidades estructurales llamadas
monómeros.
En la vida diaria tenemos plásticos, resinas, hules y elastómeros; en algunas industrias se conoce a los
materiales poliméricos como fibras, pinturas, adhesivos o simplemente material polimérico.
Los polímeros sintéticos fueron definidos como ―cualquier combinación química de varias moléculas en
las que se obtiene una sola molécula‖; esta definición con el tiempo ha ido cambiando.
La mayoría de los polímeros son de elevado peso molecular y su aplicación es directamente en la
fabricación de plásticos, hules o fibras sintéticas. Los pesos moleculares de éstos fluctúan entre 10 000 y
1 000 000 unidades de masa atómica (uma).
Muchas de las propiedades físicas de un polímero, así como su uso práctico, dependen de su estructura,
peso molecular y la naturaleza de sus enlaces.
Un polímero se forma por la unión, como ya se señaló, de moléculas monoméricas a través de
reacciones químicas. Los primeros productos son dímeros.
Por ejemplo:
+
monómero
monómero
dímero
+
dímero
monómero
trímero
y así sucesivamente hasta formar un polímero.
135
QUÍMICA II
Los homopolímeros están formados por el mismo tipo de monómeros, es decir, la unidad que los forma
es repetitiva y se conoce como unidad estructural.
Por ejemplo:
- CH2 CH2 – CH2CH2- CH2 CH2polímero
polietileno
CH2 = CH2
Monómero
etileno
n
CH2 – CH –CH2 - CH – CH2 - CH
CH2 =CH
n
monómero
estireno
polímero
poliestireno
Los heteropolímeros o copolímeros son derivados de monómeros de estructura química diferente, por
lo que existe una gran variedad de productos cuyas características dependen de los monómeros que los
forman, de las concentraciones relativas de estos monómeros y de la forma como se distribuyen las
unidades monoméricas en las cadenas del polímero.
Por ejemplo:
R-COOH
+ R-OH
ácido carboxílico + alcohol
→
R-COO-R +
éster
+
H2 O
agua
Los principales tipos de reacciones químicas mediante las que se pueden obtener polímeros sintéticos son
dos: de adición y de condensación.
Los polímeros de adición resultan de la agregación rápida de moléculas que tienen un doble enlace, lo
que ocasiona el crecimiento acelerado de la cadena, generalmente por sus extremos, con intervención de
un intermediario que puede ser un catión, radical o anión.
Por ejemplo:
R  + CH2 = CH2
R – CH2 – CH2  + CH2 = CH2
R – CH2 – CH2 
R – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 
La reacción de polimerización se puede escribir de la siguiente forma:
etileno
136
etileno
etileno
polietileno
QUÍMICA II
Unidad 4
La letra n es un número tan grande que va de cientos a millares de moléculas, en este caso de eteno o de
etileno, que reacciona para formar una molécula grande de polietileno. Los extremos de la cadena del
polímero están rematados por enlaces carbono-carbono u otro enlace que satisfaga los requerimientos de
valencia para los átomos terminales.
La polimerización del etileno constituye un buen ejemplo del uso de un catalizador para unir pequeñas
moléculas de forma específica y así producir un polímero.
Una gran variedad de compuestos se pueden obtener al sustituir los átomos de hidrogeno en la molécula
del etileno por otros átomos o grupos, y con ello también una diversidad de polímeros de adición, como se
muestra en el cuadro.
137
QUÍMICA II
Una reacción de polimerización que se produce en una industria es un proceso complejo que no se origina
espontáneamente, requiere un catalizador, así como las condiciones especificas de temperatura, presión,
concentración de reactantes, etcétera.
En la reacción de polimerización de condensación intervienen dos moléculas con diferentes grupos
funcionales que al reaccionar desprenden moléculas pequeñas, que por lo general es agua.
Por ejemplo:
R-COOH
+ R-OH
ácido carboxílico + alcohol
→
R-COO-R +
éster
+
H2 O
agua
Con esta reacción se inicia la obtención de fibras de poliéster. Para que exista una polimerización se
requiere que el ácido y el alcohol tengan dos grupos funcionales.
HOOC-R-COOH
diácido
+ HO-R-OH →…-C-R-COO-R…
diol
poliéster
Donde R puede ser un anillo aromático o un radical de alquilo.
Otra reacción de condensación es la que ocurre entre un ácido y una amina para formar una amida.
O
║
CH3 — C —OH +NH2 — H
ácido acético
amoniaco
O
║
CH3 — C —O — NH2 + H2 O
acetanamida
agua
Reacción general para formar una poliamida.
diácido
diamida
poliamida
También la reacción de obtención del nylon 66 comprende la formación de agua cuando reacciona una
diamina (un compuesto que tiene seis átomos de hidrogeno en su cadena y un grupo amino NH 2) con el
ácido adípico (es un diácido).
138
QUÍMICA II
Unidad 4
diamina
ácido adípico
nylon 66
agua
La reacción ocurre en los extremos de la diamina y del ácido, formando la larga cadena del polímero; la
reacción se efectúa por calentamiento y a presiones elevadas, hasta obtener la longitud deseada de la
cadena, entonces la presión se reduce y el polímero se comprime para pasarlo a través de un orificio de tal
manera que se forman hebras muy delgadas, se enfría y se corta en trozos pequeños, para continuar el
siguiente proceso de fabricación.
El polímero formado se funde y comprime nuevamente para favorecer la orientación de las moléculas a lo
largo de la dirección de estiramiento.
Los polímeros son materiales amorfos y, por lo tanto, no presentan puntos de fusión definidos, sino que
se ablandan en cierto intervalo de temperatura; sin embargo, tienen cierta proporción de ordenamiento
molecular, llamada cristalinidad.
El grado de cristalinidad depende del peso molecular promedio y, por lo tanto, del tamaño de las
cadenas poliméricas. Por ejemplo, se tienen dos tipos de polietileno de características diferentes: el de
baja densidad, cuyo peso molecular es de 10 000 uma y es muy ramificado; y el de alta densidad de peso
molecular promedio 1 000 000 uma.
Cuando un polímero fluye a cierta temperatura y acepta ser moldeado, extruido o laminado se llama
plástica. Dentro de éstos existen los termoestables, que no pueden ser suavizados mediante temperatura y
los termoplásticos, que sí admiten su reprocesamiento.
De manera general, las propiedades de los polímeros sintéticos se pueden resumir así:
 Son materiales amorfos, por lo que no presentan punto de fusión definidos.
 Presentan cristalinidad, esto es, ordenamiento molecular.
 Sus propiedades pueden ser modificadas por adición de plastificantes.
 Las fuerzas intermoleculares entre cadenas favorecen el arreglo molecular.
 Los hay de baja densidad con un peso molecular de 10 000 uma y muy ramificados.
 De alta densidad de peso molecular promedio de 1 000 000 uma.
 Los hay termoplásticos que admiten su reprocesamiento.
 Termoestables que no pueden ser suavizados mediante temperatura.
 Se obtienen reacciones de polimerización de adición y condensación.
 Los hay duros, blandos, rígidos, flexibles, densos, ligeros, transparentes, opacos, pegajosos,
adherentes, impermeables, absorbentes y aislantes.
De las propiedades de los polímeros dependerá el uso que se les dé, aunque actualmente se pueden
producir polímeros prácticamente a la medida de cualquier necesidad. En el siguiente cuadro se incluyen
las propiedades y usos de algunos polímeros.
139
QUÍMICA II
Polímeros de adición
Propiedades
Usos
A presiones bajas favorece la formación de Equipo de laboratorio, juguetes,
cadenas lineales, resiste al calor, rígido, botellas, tapones, tuberías de
Polietileno de alta densidad
inerte químicamente.
diámetro grande, gabinetes de
radio y televisión.
A presiones altas favorece la producción de Tapas de plástico, bolsas,
cadenas ramificadas, son suaves, flexibles, aislantes de cables eléctricos,
Polietileno de baja densidad poco resistentes al calor.
botellas que al apretarse dejan
salir productos como champú,
pasta de dientes, salsa, etc.
Forma zonas cristalinas dentro de redes Discos fonográficos, películas,
amorfas, cadenas de entrecruzamiento mangueras, artículos de piel arPolicloruro de vinilo (PVC)
moderado, resistentes, flexibles.
tificial, tubería, material para la
construcción.
Pueden ser hilados como seda.
Fibras: orlón, milón
Poliacrilonitrilo
Polímeros de
condensación:
Poliéster,
Polietilentereftalato PET
Nylon 66
140
Propiedades
Usos
Es termoplástico, alto grado de cristalinidad,
baja densidad, translucido, alta rigidez,
resistencia al impacto. Bajo peso específico.
Sólido opaco resistente, moldeable, secado
rápido.
Fibras textiles, películas transparentes, ropa, piezas de autos,
envases.
Fibras textiles, cuerdas para
barcos y paracaídas, medias.
QUÍMICA II
Unidad 4
EJERCICIOS
INSTRUCCIONES: Contesta los siguientes enunciados anotando en el paréntesis la letra de la opción
correcta.
1. (
a)
b)
c)
d)
) Los ____________________ son macromoléculas sintéticas formadas por unidades pequeñas
llamadas monómeros.
proteínas
polímeros
aminoácidos
hidrocarburos
2. (
a)
b)
c)
d)
) El poliestireno es un ____________________ por tener en su estructura unidades repetitivas de
estireno.
homopolímero
heteropolímero
copolímero
monómero
3. (
a)
b)
c)
d)
) Los polímeros sintéticos que tienen unidades monoméricas de estructura química diferente se
llaman:
homopolímeros.
monómeros.
copolímeros.
hidrocarburos.
4. (
a)
b)
c)
d)
5. (
a)
b)
c)
d)
6. (
a)
b)
c)
d)
) La cadena creciente de un polímero, generalmente por sus extremos, se debe a una reacción de
polimerización de:
sustitución.
condensación.
adición.
reducción.
) Las reacciones de _____________________, en la formación de un polímero implican el
desprendimiento de una molécula pequeña que puede ser agua.
condensación.
sustitución.
adición.
reducción.
) Los polímeros de _________________ implican la participación de dos moléculas con diferentes
grupos funcionales y desprendimiento de moléculas pequeñas.
adición
sustitución
condensación
reducción
141
QUÍMICA II
7. (
) ¿Cuáles de las siguientes opciones contienen las propiedades de los polímeros sintéticos.
I. Se sintetizan de manera biológica.
II. Son materiales amorfos.
III. Pueden ser termoplásticos o termoestables.
IV. Presentan puntos de fusión definidos.
a)
b)
c)
d)
I y II
II y III
III y IV
I y IV
) Los polímeros de baja densidad tienen un peso molecular de…
8. (
a)
b)
c)
d)
10 000 uma
1 000 000 uma
100 uma
10 uma
9. ( ) Una propiedad general de los polímeros sintéticos es que se forman mediante reacciones químicas:
a)
b)
c)
d)
de adición y condensación.
adición y de oxidación.
de condensación y desplazamiento.
de adición y sustitución.
10. (
a)
b)
c)
d)
Poliéster
Poliamida
Polietileno
Nylon 66
11. (
a)
b)
c)
d)
142
) Menciona los tipos de reacción que se utilizan para preparar polímeros sintéticos.
Adición y sustitución.
Adición y descomposición.
Condensación y sustitución.
Adición y condensación.
12. (
a)
b)
c)
d)
) Polímero de adición que se obtienen por la unión de monómeros de etileno.
) Polímero que se obtiene por reacción de condensación, se utiliza para la fabricación de
envases, fibras textiles, piezas de autos, películas transparentes.
PET.
PVC
Orlón.
Milón.
QUÍMICA II
Unidad 4
13. (
a)
b)
c)
d)
Policloruro de vinilo ( PVC).
Poliacrilonitrilo.
Polietilentereftalato ( PET ).
Nylon 66.
14. (
a)
b)
c)
d)
) Polímero utilizado en la fabricación de discos fonográficos, películas mangueras, tuberías y
material para la construcción.
) El polietileno de baja densidad, por ser suave y flexible, es utilizado en la elaboración de:
equipo de laboratorio y tuberías.
fibra textil y ropa.
cuerdas para barco y piezas de autos.
tapas y botellas de plástico.
INSTRUCCIONES: Lee con atención las siguientes preguntas y anota sobre las líneas la respuesta
correcta.
15. ¿Cuál es la diferencia entre un monómero y un polímero?
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
16. Menciona tres usos de los polímeros sintéticos.
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
17. Menciona tres propiedades de los polímeros sintéticos.
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
143
QUÍMICA II
TABLA DE COMPROBACIÓN
Número de pregunta
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Respuesta correcta
b
a
c
c
a
c
b
a
a
c
d
a
a
d
-En que un monómero es una unidad
química pequeña y simple, ejemplo: el
etileno.
-Un polímero es una molécula de gran
tamaño formado por combinación de
monómeros
Elaboración de botellas, ropa, juguetes
Puntos de fusión no definidos, amorfos,
presentan reacciones de adición y
condensación
Sugerencias
Si no contestaste correctamente todas las preguntas, lee nuevamente el desarrollo
sintético y complementa consultando la bibliografía sugerida al final de la guía.
144
QUÍMICA II
Unidad 4
AUTOEVALUACIÓN
INSTRUCCIONES: Lee con atención los siguientes planteamientos y coloca en el paréntesis de la
izquierda la letra de la opción que responde correctamente cada uno de ellos.
Tiempo para contestar todos los reactivos: 30 minutos.
1. (
a)
b)
c)
d)
) ¿Cuál es el enlace formado por la unión de dos monosacáridos con pérdida de una molécula de
agua?
Peptídico.
Glucosídico.
Covalente.
Iónico.
2. (
a)
b)
c)
d)
) ¿Cuál es la macromolécula que se forma por la unión de varios monosacáridos con una masa
molar elevada?
Monosacárido.
Disacárido.
Polisacárido.
polímero sintético.
3. (
a)
b)
c)
d)
) ¿Cuál es el disacárido formado por dos unidades de monosacáridos?
Glucosa.
Ribosa.
Sacarosa.
Celulosa.
4. (
a)
b)
c)
d)
5. (
a)
b)
c)
d)
6. (
a)
b)
c)
d)
) Polisacárido constituido por miles de unidades de arabinosa, xilosa y glucosa. Sirve como sostén
de tallos, hojas y frutos de los vegetales.
Sacarosa.
Ribosa.
Celulosa.
Lactosa.
) Los________________ son los principales componentes de las membranas celulares; forman una
capa que controla el paso de agua, iones y sustancias nutritivas.
carbohidratos
aminoácidos
polímeros
fosfolípidos
) Una de las funciones de ________________es proporcionar energía al organismo, los
monosaturados regulan el nivel de colesterol. Se encuentran en nueces y aguacates.
Proteínas.
Lípidos.
Carbohidratos.
Aminoácidos.
145
QUÍMICA II
) El producto de la reacción química entre dos monómeros se le llama…
7. (
a)
b)
c)
d)
polímero.
tetrámero.
dímero.
trímero.
8. (
a)
b)
c)
d)
) ¿Cuál de las siguientes opciones corresponde a la estructura de un homopolímero?
Están formados por diferentes tipos de monómeros.
La cadena polimérica contiene un mismo monómero.
Los monómeros aparecen alternadamente siendo diferentes.
Los monómeros presentan diferente función química.
9. (
a)
b)
c)
d)
) Un polímero derivado del proceso de adición es el…
poliestireno.
nylon.
dacrón.
poliamida.
10. (
a)
b)
c)
d)
11. (
a)
b)
c)
d)
) Un polímero derivado del proceso de condensación es el…
nylon 66.
polipropileno.
PVC.
teflón.
) Los materiales amorfos con puntos de fusión no definidos, cuyas propiedades pueden ser
modificadas por adición de plastificantes son los compuestos denominados:
biomoléculas.
polímeros naturales.
unidades monoméricas.
polímeros sintéticos.
INSTRUCCIONES: Contesta en forma breve lo que a continuación se pide.
12. Menciona tres funciones de los lípidos en el organismo humano.
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
13. ¿Cuál es el polisacárido considerado como la principal reserva en los vegetales se encuentra
almacenado en granos, tubérculos, raíces y frutos?
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
146
QUÍMICA II
Unidad 4
CLAVE DE RESPUESTAS
Número de pregunta
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Respuesta correcta
b
c
c
c
d
b
c
b
a
a
d
Indicadas en la tabla de la pág. 130
almidón
147
QUÍMICA II
BIBLIOGRAFÍA
DICKSON, T. R.: Química enfoque ecológico. Limusa, México, 1999.
ESPRIELLA, ANDRÉS: Química Moderna. Espriella-Magdalena, México, 2004.
GARRITZ A., CHAMIZO J. A.: Tú y la Química. Pearson Educación, México, 2001.
OCAMPO, G.A., et al: Fundamentos de Química. Publicaciones Cultural, México, 1999.
148
SUGERENCIAS PARA PRESENTAR
EXÁMENES DE RECUPERACIÓN O
ACREDITACIÓN ESPECIAL
Para evitar cualquier contratiempo al presentar el examen de Recuperación o Acreditación Especial debes
considerar las siguientes recomendaciones:
Organización:




Acude al menos con 10 minutos de anticipación al salón indicado. Debes mostrar esta guía resuelta al
profesor aplicador.
Lleva el comprobante de inscripción al examen y tu credencial actualizada.
Lleva dos lápices del núm. 2 o 2 ½.
No olvides una goma que no manche.
Durante el examen:






Lee con atención tanto las instrucciones como las preguntas y si tienes alguna duda consúltala con el
aplicador.
Contesta primero las preguntas que te parezcan ―fáciles‖ y después concentra toda tu atención en las
difíciles.
Si te solicitan explicar o desarrollar algún tema, identifica las ideas principales que quieras exponer y
escríbelas de la manera más concreta y clara que puedas, evita el planteamiento de ideas
innecesarias.
Escribe tus respuestas con letra clara, legible y sin faltas de ortografía.
Al terminar de contestar el examen, revísalo nuevamente para asegurarte que todas las preguntas
estén contestadas.
Centra tu atención en el examen, no trates de copiar, recuerda que el compañero de junto puede estar
equivocado.
149
La Guía de estudio para presentar exámenes de Recuperación o Acreditación Especial de
(VERSIÓN PRELIMINAR)
fue elaborada por la Secretaría Académica, a través de la Dirección de Planeación Académica,
con la colaboración de los profesrores:
José Luis Calvo Mendoza
Judith Pacheco Villaseñor
María Félix Ramírez Cervantes
Buenaventura Román Quezada
Este material se utiliza en el proceso de enseñanza-aprendizaje del Colegio de Bachilleres,
institución pública de educación media superior del Sistema Educativo Nacional.
Junio 2004
Colegio de Bachilleres
www.cbachilleres.edu.mx
Rancho Vista Hermosa núm. 105,
Colonia Ex-Hacienda Coapa,
C.P. 04920, Coyoacán, D.F.