Quimica El petróleo y los hidrocarburos

ACTIVIDAD DE ADQUISICION DEL CONOCIMIENTO

El petróleo y los hidrocarburos

Parte 1.

1. Observa el video o fotografía de una plataforma petrolera y de una refinería y toma notas.

2. Participa en la lluvia de ideas sobre el origen, características y apli-caciones del petróleo.

3. En equipo, lee y discute los temas: “El petróleo” y “La clasificación de compuestos orgánicos” en el capítulo 5 del libro del texto.

4. El profesor entrega al grupo los criterios de desempeño del informe expreso.

5. Elabora en equipo el informe escrito sobre el petróleo, la clasifica-ción, las propiedades físicas y aplicaciones de los hidrocarburos, de acuerdo con los siguientes criterios de desempeño:

 Describe clara y coherente el origen y composición del petróleo.

Existen varias teorías sobre la formación del petróleo. Sin embargo, la más aceptada es la teoría orgánica que supone que se originó por la descomposición de los restos de animales y algas microscópicas acumuladas en el fondo de las lagunas y en el curso inferior de los ríos.

Esta materia orgánica se cubrió paulatinamente con capas cada vez más gruesas de sedimentos, al abrigo de las cuales, en determinadas condiciones de presión, temperatura y tiempo, se transformó lenta-mente en hidrocarburos (compuestos formados de carbón e hidró-geno), con pequeñas cantidades de azufre, oxígeno, nitrógeno, y tra-zas de metales como fierro, cromo, níquel y vanadio, cuya mezcla constituye el petróleo crudo.

 Define el concepto de química orgánica y explica su importancia en el entorno.

La química orgánica es una rama de la química en la que se estudian los compuestos del carbono y sus reacciones.

Existe una amplia gama de sustancias (medicamentos, vitaminas, plásti-cos, fibras sintéticas y naturales, hidratos de carbono, proteínas y grasas) formadas por moléculas orgánicas.

Los químicos orgánicos determinan la estructura de las moléculas orgá-nicas, estudian sus reacciones y desarrollan procedimientos para sinteti-zar compuestos orgánicos.

A pesar de su aparición tardía en la historia de la química, la química de los compuestos del carbono es en la actualidad la rama de las ciencias químicas que crece con mayor rapidez. La variedad de productos deriva-dos del carbono puede resultar prácticamente ilimitada debido a las pro-piedades singulares de dicho átomo y, por tanto, constituye una fuente potencial de nuevos materiales con propiedades especiales, de medica-mentos y productos sanitarios, de colorantes, de combustibles, etc.

Algunos de estos ejemplos son considerados a continuación.

La materia viviente es, en parte, materia constituida por derivados del carbono. Las transformaciones que sufren los seres vivos, y que obser-vamos a simple vista, se corresponden, desde un punto de vista sub mi-croscópico o molecular, con cambios o reacciones químicas de las sus-tancias biológicas. Azúcares, grasas, proteínas, hormonas, ácidos nuclei-cos, son algunos ejemplos de sustancias, todas ellas compuestos del carbono, de cuya síntesis y degradación en el interior de los organismos vivos se ocupa la bioquímica.

 Clasifica los compuestos orgánicos en distintas familias con base en el grupo funcional presente en los mismos remarcando a los hidrocarburos e incluye ejemplos.

 Explica cómo varían las propiedades físicas de los hidrocarbu-ros.

Los hidrocarburos se clasifican en: Hidrocarburos saturados, llamados también alcanos, que presentan enlaces sencillos. Los alquenos, que tie-nen enlaces dobles y los alquinos, con enlaces triples.

Punto de ebullición: el punto de ebullición aumenta con el tamaño del al-cano porque las fuerzas intermoleculares (fuerzas de Van der Waals y de London), son más efectivas cuando la molécula presenta mayor superfi-cie. Es así, que los puntos de fusión y ebullición van a aumentar a medida que se incrementa el número de átomos de carbono.

Punto de fusión: El punto de fusión también aumenta con el tamaño del alcano por la misma razón que aumenta el punto de ebullición. Los alca-nos con número impar de carbonos se empaquetan en una estructura cristalina y poseen puntos de ebullición un poco menores de lo esperados en los pares.

Densidad: a medida que aumenta el número de carbonos, las fuerzas in-termoleculares son mayores y por lo tanto la cohesión intermolecular. Esto da como resultando un aumento de la proximidad molecular y, por tanto, de la densidad.

Solubilidad: Los alcanos por ser compuestos apolares no se disuelven en agua, sino en solventes no polares como el benceno, éter y cloroformo.

 Escribe de manera clara las principales aplicaciones de los hi-drocarburos.

Hidrocarburos, Compuesto formados únicamente por Carbono e Hidró-geno.

Es por lo anterior que una de las respuestas que te dieron anteriormente es errónea. Lo que te indicaron son "Grupos Funcionales" Derivados de los Hidrocarburos, pero no hidrocarburos como tal

Algunos Usos:

- Combustibles: gasolina, diésel, petróleo, combustóleo, turbosina, Gas doméstico

- Elaboración de Plásticos: PET, Polietileno, poli estireno

- Jabones

- Cosméticos

- Insecticidas, plaguicidas

 Reflexiona sobre el uso y aplicaciones de los hidrocarburos.

 Valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental.

 Emite una opinión sobre el cuidado de los recursos energéticos.

Parte 2.

1. El profesor proporciona las indicaciones para buscar la información en el capítulo 5 del libro de texto sobre:

 Las características del átomo carbono: configuración elec-trónica, tetra valencia, concatenación e hibridaciones.

CARACTERÍSTICAS DEL ÁTOMO DE CARBONO

El carbono es el elemento número 6 de la tabla periódica (Z=6 y A=12). Su estructura electrónica es 1s2 2s2 2p2.

Como ya se ha dicho, es el elemento más importante de los seres vivos, aunque no sea el que se encuentra en más abundancia. En la corteza te-rrestre es un elemento relativamente raro. Lo encontramos en la atmósfera en forma de CO2, disuelto en las aguas formando carbonatos y en la corteza constituyendo las rocas calizas (CO3Ca) el carbón y el petróleo.

LOS ENLACES COVALENTES DEL CARBONO Y DE OTROS BIOELEMEN-TOS

El átomo de carbono tiene 4 electrones en la última capa. Esto hace que pueda unirse a otros átomos mediante cuatro enlaces covalentes.

El hidrógeno tiene un electrón de valencia, por lo que sólo podrá formar un enlace simple.

El oxígeno tiene dos electrones de valencia por lo que podrá formar dos enlaces simples o uno doble, igual que el azufre.

El nitrógeno tiene tres electrones de valencia por lo que podrá formar tres enlaces simples, uno doble y otro simple, o uno triple.

 Propiedades de los compuestos orgánicos.

Entre las más importantes tenemos a:

1. Los compuestos orgánicos están formados por muy pocos elementos químicos:

Elementos Organógenos: son los que están presentes en la gran mayoría de los compuestos orgánicos. Entre ellos tenemos a: C, H, O, N.

Elementos Secundarios: son los elementos que están presentes en algu-nos compuestos orgánicos, entre ellos tenemos al sodio, magnesio, cal-cio, hierro, bromo, cloro, silicio.

2. Esencialmente son covalentes, es decir que hay compartición de elec-trones entre sus átomos, aunque excepcionalmente existen compuestos iónicos como los alcóxidos, jabones, detergentes, etc...

3. No se disuelven en el agua porque son sustancias apolares, pero son solubles en disolventes apolares como el benceno (C6H6), tetracloruro de carbono (CCl4), ciclo hexano (C6H12), disulfuro de carbono (CS2), etc..

4. Se descomponen con relativa facilidad al calentarlos, es decir que no soportan altas temperaturas (por lo general menores de 400°C), por esta razón muchos de ellos se refrigeran para retardar su descomposición.

 Tipo de fórmulas en los compuestos orgánicos: molecular, desarrollada y condensada.

Fórmula molecular

Es la representación más sencilla de un compuesto (sea orgánico e inor-gánico) e indica la cantidad y clase de átomos que tiene el compuesto en su estructura. Se emplean números al lado derecho del símbolo del ele-mento para indicar cuántos átomos hay de él, a este número se le conoce como subíndice. En ocasiones se emplean paréntesis para agrupar con-juntos de átomos que se repiten y fuera del paréntesis se ubica el subín-dice que afecta a todos los átomos de su interior.

En este compuesto se observa que tiene siete átomos de car-bono y dieciséis de hidrógeno

Este compuesto tiene un átomo de sodio, el subíndice fuera del paréntesis afecta a todo su interior, lo cual quiere decir que hay cuatro átomos de carbono, seis de hidrógeno y cuatro de oxí-geno

En algunas ocasiones la fórmula molecular puede "simplificarse", esto es posible si todos los subíndices tienen un divisor común. En este caso, la fórmula simplificada se conoce como fórmula empírica, y representa la proporción en que se combinan los elementos en el compuesto. Si la fór-mula molecular no es simplificable entonces es a su vez la fórmula empí-rica del compuesto.

Fórmula molecular Fórmula empírica Análisis

Todos los subíndices pueden dividirse por dos, el resultado es la fórmula empírica. La molecular dice que

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