Quimica.

2. Hablando de Alcanos o Hidrocarburos saturados, mencione y explique usando las respectivas fórmulas y reacciones químicas, dos (2) vías o métodos para sintetizar alcanos. Sea claro y explícito.

Rta. A escala industrial el medio más importante para obtener alcanos es la destilación fraccionada del petróleo crudo, igualmente el gas natural es una fuente de alcanos ya que está compuesto por un mezcla de hidrocarburos ligeros como el metano, etano, propano y butano.

Métodos de obtención:

• Hidrogenación catalítica de hidrocarburos insaturados. El proceso consiste en una reducción de hidrogeno en presencia de catalizadores como el platino, paladio y el níquel.

H H H H

R – C =C –R + H2 ______catalizador______ R- C-C-R-

H H

Un ejemplo más sencillo es la obtención de etano a partir de eteno:

H2C = CH2 + H2__________________ Pt/Pd_________ CH3 –CH3

Eteno Etano

• Reducción de halogenuro de alquilo: los derivados halogenados de hidrocarburos alifáticos se pueden reducir al adicionar ciertos metales como el zinc a acido diluido como el HCL, produciendo hidrogeno que actúa como un fuerte agente reductor. La reacción general es:

R – X + H2 ______M/acido___________ R – H + HX

Un ejemplo es:

CH3 – CH – CH2 – CH3 + H2 __zn/HCl______________ CH3 – CH2 – CH2 – CH2 + HBr

Br

3. Explique con sus propias palabras, los significados de los términos mol, molécula, número de Avogadro, peso específico y volumen molar. Desarrolle diez (10) ejercicios, dos para cada uno de los términos.

MOL: Es la unidad base del Sistema Internacional de Unidades (SI) par la cantidad de materia de una especie química. Siempre se asocia con una formula química y se refiere al número de Avogadro 6,022 * 10 partículas, representadas en la formula, las cuales pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones. Por ejemplo: 12 gramos exactos de carbono- 12 es un mol de átomos de carbono – 12; 1,007825g es un mol de átomos de hidrogeno- 1; y 15,9994 g de oxigeno-16 es un mol de átomos de oxigeno -16.

MOLECULA: Es la parte pequeña de un compuesto que conserva las propiedades de este. Es la combinación de dos o más átomos de un mismo elemento o de diferentes elementos en proporciones definidas. Una molécula se considera como la partícula mas pequeña que puede existir como sustancia compuesta, generalmente están constituidas por átomos de diferentes elementos, pero algunas pocas como las de hidrogeno (H2), oxigeno (O2) y nitrógeno (N2) están constituidas por átomos de la misma clase.

Ejemplos: O2, H2O, H2SO4, también ha moléculas monoatómicas como las que forman los gases nobles (He, Ne, Ar, etc) y los metales /Fe, Cu, Au, Ag).

NUMERO DE AVOGADRO: es el número de objetos en un mol, es el número de átomos en la masa de un nuclido, que corresponde a su masa atómica expresada en gramos, es una unidad de medida muy empleada en química. Se define como el numero de átomos de carbono – 12 en exactamente 12 gramos de este nuclido; equivale al número de átomos en 1,007825g de protio y al número de átomos en 15,9994g de oxigeno-16. Los científicos han determinado este número y su valor es 6,02252 x 1023 átomos de carbono – 12 en 12g exactos de este nuclido; 6,02252 x 10 sub 23 átomos de protio en 1,007825g de hidrogeno – 1; 6,02252 x 1023 átomos en 15,9994g de oxigeno-16. Esta cantidad es tan importante en química que s ele ha dado el nombre especial de numero de avogadro. Este número se puede recordar como 6,02 x1023.

PESO ESPECÍFICO: es una comparación de la densidad de una sustancia con la del agua a 4°C, el peso específico es la densidad expresada sin unidades

Peso especifico (aluminio) = densidad de aluminio = 2,17 g/cm3 = 2,70

Densidad de agua 1.00 g /cm3

Ejemplo:

a. Cuál es la densidad d un cubo de cobre cuya arisa mide 3 cm y pesa 241,92 gramos

b. Cuál es el peso especifico del cobre en relación con el agua a 4°C?

Rta. a. es necesario averiguar el volumen del cubo

V = a3 (a = arista)

V= 27 cm3

D = P = 241,92 = 8,96 g/cm3

V 27

R. la densidad del cobre es 8,96 g/cm3

Peso especifico: = densidad del cobre = 8.96 g/cm3 = 8.96

Densidad del agua 1.00 g/cm3

R. el peso específico del cobre es 8.9

Ejemplo 2.

a. Cuál es la densidad de un ortoedro de bronce cuyas dimensiones son: base 10 cm de longitud por 8 cm de ancho y la altura 4 cm y pesa 2.816 gramos.

b. Cuál es el peso específico relacionado con el aluminio.

Rta. Primero se busca el volumen de la figura. El volumen de un ortoedro es igual al producto de sus tres dimensiones. Vol. Del ortoedro = longitud . ancho . altura

V= 10 x 8 x 4 = 320 cm3

D = P = 2816 = 8.8 g/cm3

V 320

El peso específico del bronce con relación al aluminio se consigue dividiendo la densidad de aquel por la de este.

p.e. = D bronce = 8.8 g/cm3 = 3,26

D aluminio 2,7 g/cm3

R. el peso específico del bronce con relación al aluminio es 3.26

VOLUMEN MOLAR:

El volumen ocupado por 1 mol (1 peso molecular gramo) de un gas es en las condiciones estándar de temperatura y presión (ETP) es lo que se llama volumen molas. Como los moles de los gases tienen igual número de moléculas, los volúmenes molares de todos los gases son iguales bajo las mismas condiciones, esto es de gran utilidad práctica.

Ejemplo: si o,0899 g de hidrogeno ocupan el volumen de un litro a ETP¿ que volumen ocuparan 2,016 g de hidrogeno a las mismas condiciones?.

Si 0,0899 g de H2 ocupan 1 L (ETP)

2,016 g de H2 ocuparan xL

X = 2,016 x 1 = 22,4 L

0,0899

Volumen molar de H2 = 22,4 L

4. Responda las siguientes inquietudes con sus propias palabras, es decir consulte y redacte. Evite copiar y pegar:

- ¿Cuál es en la actualidad la fuente principal de hidrocarburos aromáticos?

Rta. Los hidrocarburos aromáticos provienen de dos fuentes principales el carbón de hulla y el petróleo. Cuando se calienta la hulla en ausencia de aire se descompone dando tres productos principales que son: gas de coquería, alquitrán de hulla y el coque. El gas de coquerías está constituido fundamentalmente por metano (32%) e hidrógeno (52%) se purifica haciéndolo pasar a través de unas columnas y luego se utiliza como combustible doméstico e industrial. El coque que es carbono casi puro, se emplea en la reducción del mineral de hierro en los altos hornos. El alquitrán de hulla se somete a un proceso de destilación fraccionada y a procesos de separación química con el fin de recuperar los constituyentes aromáticos y heterocíclicos que contiene.

De esta manera y en diferentes intervalos de destilación se obtienen una primera fracción de la que se extrae por destilación fraccionada la mezcla BTX, así como etilbenceno. En las siguientes fracciones y por extracción con NaOH se obtiene fenoles y un residuo. Finalmente en las siguientes fracciones y por procesos de cristalización se obtienen naftaleno y fenantreno.

La otra fuente fundamental de aromáticos la constituye el petróleo. El propio petróleo en cada yacimiento contiene hidrocarburos aromáticos en cantidades variables, aunque en algunos yacimientos este contenido es bastante considerable. Los principales compuestos aromáticos que se obtienen del petróleo son el benceno, tolueno y xilenos, y en menor medida, naftaleno y antraceno. La mayor parte de las mezclas BTX que se producen en las refinerías se suelen obtener por los procesos de reformado catalítico y craqueo al vapor fundamentalmente.

- ¿Con la disminución del petróleo, cuál será la principal fuente de benceno y demás hidrocarburos aromáticos?

Rta. Algunos compuestos aromáticos se encuentran presentes en la naturaleza, obteniéndose a partir de sustancias de origen vegetal y con frecuencia constituyen una fuente de derivados aromáticos específicos. Ejemplos de algunos de ellos, los tenemos en algunos colorantes que más se han empleado desde la antigüedad como son el púrpura de Tiro que se extraía de un molusco, el Murex brandaris (cañailla), y el azul índigo que se extraía de las distintas especies de la planta del índigo, concretamente de la Indigofera tinctoria y cuyas estructuras se señalan a continuación:

Asimismo se pueden también considerar otros derivados como son las naftoquinonas y las antraquinonas. Un ejemplo de estas últimas lo constituye un pigmento conocido como ácido carmínico, que es el pigmento principal de la cochinilla, que es un colorante escarlata que se obtienen después de secar y pulverizar las cochinillas de la especie Coccus cacti y que también se emplea en la industria alimentaria (yoghurts) y en la cosmética.

La primera síntesis del benceno fue realizada por M. Berthelot en 1868, el cual lo obtuvo haciendo pasar acetileno

...