01-UNID-QUI II-A

Arequipa 1

PROPIEDADES COMPUESTOS ORGNICOS COMPUESTOS INORGNICOS

FUENTES El petrleo, gas natural y carbn Materia prima vegetal y animal Sntesis orgnica

Se encuentra libres en la naturaleza (xidos, sales, minerales)

ELEMENTOS Bsicos: C e H Ocasionales: O,N,S y X (Halgenos) Trazas: Fe, Co, P, Ca, Zn

Todos los elementos de la Tabla Peridica

ENLACE PREDOMINANTE COVALENTE: Simple, doble, triple. Donde comparten pares electrnicos INICO: Donde se transfieren electrones del metal a no metal

ESTADO FSICO Gases, Lquidos y Slidos Slidos

REACCIONES Lentas Instantneas

VOLATILIDAD Voltiles No voltiles

DESTILACIN Fcilmente Difcilmente

PUNTOS DE FUSIN BAJOS 300 C ALTOS 700 C

SOLUBILIDAD EN:

Agua No solubles Solubles

Solv. Orgni. Solubles No solubles

PUNTOS DE EBULLICIN Bajos Altos

ESTABILIDAD AL CALOR Muy poco estable, son combustibles Son muy estables, no arden

VELOCIDAD Rx a Temp. Ambien. Lentas Rpidas

CATALIZADORES Se utilizan con frecuencia No

REACCIONES SECUNDARIAS Presentes generalmente No

CONDUCTIVIDAD EN SOLUCIN No conduce la corriente elctrica (no electrolito) Conducen la corriente elctrica (electrolitos)

FUERZAS INTERMOLECULARES Dbiles Altos 2

CADENAS CARBONADAS

3

C

C

C C

C C C

C

ELECTRONEGATIVIDAD

PUNTOS LEWIS DE ELECTRONES

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AGENTES HOMOLTICOS Y HETEROLTICOS

PARTCULAS HETEROLTICAS Br_Br Br --- Br Br + Br Se originan por ruptura de un enlace en dos fragmentos, uno queda con los dos electrones del enlace, constituyendo un in negativo, mientras que el otro fragmento queda positivo

REACTIVOS HOMOLTICOS

Partculas energticas que contienen un electrn desapareado (RADICALES LIBRES). Aparean su electrn disponible formando enlaces covalentes. Estas se originan por ruptura de un enlace covalente

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AGENTES ELECTROFLICOS Y NUCLEOFLICOS

REACTIVO NUCLEFILO (Nucleoflico)

Son molculas donadoras de al menos de un par de electrones. Generalmente llevan un tomo de oxgeno, nitrgeno o azufre. Corresponde a una base Lewis. 6

REACTIVO ELECTRFILO (Electroflico) H+, NO2+, CH3+, BF3, Cl2, Br2, etc. se pueden polarizar (Cl2 Cl:Cl Cl+--- :Cl

_) Son partculas que actan como aceptores de pares de electrones, tienen tomos deficientes de densidad electrnica o sea con una ligera carga positiva. Pueden ser molculas neutras o cidos Lewis, que a su vez se pueden polarizar.

REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGNICOS 1. Reacciones inorgnicas / Reacciones orgnicas

A) Reacciones inorgnicas: Son rpidas y sencillas, especialmente las inicas en disolucin

acuosa porque los reactivos ya estn listos para reaccionar. B) Reacciones orgnicas: Son reacciones moleculares: se rompen y forman enlaces covalentes Transcurren en pasos sucesivos Son mas lentas y complejas Requieren la presencia de catalizadores y temperaturas Elevadas

2. Representacin general de una reaccin orgnica SUSTRATO + REACTIVO PRODUCTO/S

El SUSTRATO es la sustancia orgnica que es atacada por una sustancia mas pequea llamada REACTIVO (o agente reaccionante, como el H+, OH-, H2O, NH3, Br -, ...)

Si las dos sustancias son de tamao similar, se considera reactivo a la que mas se altera en el transcurso de la reaccin. 7

REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGNICOS 3. Aspectos a tener en cuenta en las reacciones organicas

A. Reactividad del sustrato. Depende de Grupos funcionales, insaturaciones, etc., provocando desplazamientos electrnicos:

Efecto inductivo Efecto mesmero o de resonancia B. Como se rompen los enlaces y qu intermedios se producen: Ruptura homolitica u homopolar: Radicales libres Ruptura heterolitica o heteropolar: Carbocation y Carbanion C. Estructura electrnica de los reactivos. Permite agruparlos en: Radicales libres Reactivos nuclefilos Reactivos electrfilos D. Mecanismos bsicos de las reacciones orgnicas: Reacciones de radicales Reacciones unimoleculares o por etapas Reacciones bimoleculares o concertadas

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A. Reactividad del sustrato. Depende de Grupos funcionales, insaturaciones, etc., provocando desplazamientos electrnicos:

Efecto inductivo: Desplazamiento del par electrnico del enlace hacia el tomo mas electronegativo, representado mediante flecha hacia este. Se transmite a lo largo de la cadena carbonada perdiendo rpidamente intensidad. Puede ser: +I: grupos que ceden densidad electrnica al

tomo de C: -CH3; -C2H5; -COO_; -O_; etc.

-I: atraen hacia si los electrones compartidos con el C: -NO2; -COOH; -X; -OH

Efecto mesmero o de resonancia: Desplazamiento de electrones de enlaces dobles C=C o C=O o de pares no enlazantes de tomos contiguos hacia uno de los tomos enlazados, formndose estructuras resonantes. Se transmite a lo largo de la cadena si hay dobles enlaces alternos (conjugados). Se representa por una flecha curva. Puede ser: +M: ceden dos electrones al tomo de C -M: grupos que atraen hacia si los

electrones del enlace pi compartidos con el C

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REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGNICOS 3. Aspectos a tener en cuenta en las reacciones orgnicas

B. Como se rompen los enlaces y que intermedios de reaccin se producen: Ruptura homolitica u homopolar: el enlace se rompe de manera simtrica

dando lugar a dos radicales libres, cada uno con un e- desapareado, muy reactivos. Se produce en enlaces entre tomos con electronegatividades similares. Requiere aportacin de energa.

Orden de estabilidad del radical: terciario > secundario > primario > metilo

Ruptura heterolitica o heteropolar: El enlace se rompe de forma asimtrica

originndose dos iones, positivo (carbocation) y negativo (carbanion). Se produce en enlaces polares.

Radicales libres, carbocationes y carbaniones son intermedios de reaccin: se forman en el transcurso de la reaccin y tienen una vida efmera.

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REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGNICOS 3. Aspectos a tener en cuenta en las reacciones orgnicas

C. Estructura electrnica de los reactivos Radicales libres: Poseen un electrn desapareado, luego muy inestables y muy reactivos. Actan en reacciones de radicales. Se representan en general por R H CH3 Cl (CH3)2CH Reactivos nuclefilos (afinidad por zonas de carga positivas): Tienen carga negativa o pares de electrones libres disponibles para formar enlace, por lo que atacan sustratos con zonas de baja densidad electrnica y a los carbocationes.

Aniones (Nu_): H_, Br

_, OH

_, F

_, Cl

_, RO

_, CN

_, HSO3

_, RCOO

_

Molculas (Nu:): ROH, H2O, R3N, NH3, R-CN, Reactivos electrfilos (afinidad por zonas de carga negativas): Tienen carga positiva u orbitales vacios, por lo que preferirn sustratos con zonas de alta densidad electrnica (dobles y triples enlaces).

Cationes (E+): H+, Br+, Cl+, I+, NO+, NO2+, R3C+, cationes metlicos Molculas (E): AlCl3, BF3, SO3, X2, CH3Cl, RXy, ...

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D. Mecanismos bsicos de las reacciones orgnicas Reacciones de radicales: Provocadas por rupturas homolitica, son reacciones

de cintica compleja y proporcionan variedad de productos. Favorecidas en fase gaseosa e iniciadas por la luz ultravioleta.

Reacciones unimoleculares o por etapas: la ruptura de los enlaces del reactivo y del sustrato es independiente, siendo generalmente esta ultima etapa la lenta. Son por ello reacciones unimoleculares (solo interviene una sustancia en cada etapa) en las que aparecen intermedios de reaccin. As la sustitucin nuclefila unimolecular (SN1):

Reacciones bimoleculares o concertadas: La ruptura y la formacin de los

enlaces en el sustrato es simultanea y gradual a travs de un complejo activado, en una sola etapa. Son bimoleculares porque su cintica depende de las concentraciones del sustrato y del reactivo que deben chocar entre si para formar el complejo activado.

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REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGNICOS 4. Principales tipos de reacciones orgnicas

A. Reacciones de sustitucin o desplazamiento Sustituciones de radicales Sustituciones nuclefilas Sustituciones electrfilas B. Reacciones de adicin a dobles o triples enlaces Adiciones de radicales Adiciones electrfilas Adiciones nuclefilas C. Reacciones de eliminacin D. Reacciones de condensacin (adicin-eliminacin) E. Reacciones redox F. Reacciones acido-base

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ESTRUCTURA DE LOS COMPUESTOS ORGNICOS

14

sp3

sp2

sp

HIBRIDACIONES DEL TOMO DE CARBONO

TETRAEDRICA TRIGONAL PLANA LINEAL 16

PRIMERA UNIDAD

HIDROCARBUROS ALIFATICOS Y CICLICOS

17

NOMENCLATURA HIDROCARBUROS

18

19


20


AROMATICOS NOMENCLATURA

21

PROP. FSICAS Alcanos C1 a C4 gases C5 a C17 lquidos C18 a ms slidos BAJOS Ramificados Pf , PEb y PIGNICIN ALTOS Lineal y Aromtico CICLOS Diferencia de 10C Solubilidad entre similares (Miscible) Densidad a mayor # de C se Viscosidad a mayor # de C y ramificacin se

HIDROCARBUROS ALIFTICOS

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AROMATICOS: Propiedades Fsicas

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Propiedades fsicas de algunos arenos Nombre Pto

fusin (C)

Pto ebullicin

(C)

Densidad relativa

(d20) Benceno 5,5 80,1 0,879 Tolueno - 95 110,6 0,866 Etilbenceno - 94 136,2 0,866 o-xileno (dimetilbenceno) m-xileno (dimetilbenceno) p-xileno (dimetilbenceno)

- 25 - 47 - 13

144,4 139,1 138,4

0,896 0,881 0,854

Propilbenceno + 99,0 159,2 0,861 Cumeno (isopropilbenceno) - 96 152,4 0,862 Estreno (vinilbenceno) - 31 145,0 0,906 Fenilacetileno - 45 142,0 0,930

ALCANOS

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OBTENCIN ALCANOS

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ALCANOS: Propiedades Qumicas

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ALQUENOS

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ALQUENOS: Obtencin

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ALQUENOS: Propiedades Qumicas

31

ALQUINOS

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ALQUINOS: Obtencin

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ALQUINOS: Propiedades Qumicas

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APLICACION INDUSTRIAL DE LOS HIDROCARBUROS

1 al 4.- Calefaccin y cocina; metano y etano (gas natural) 3 y 4.- Lquidos a presiones bajas; gases licuados. Propelentes. 5 al 8.- Lquidos voltiles; combustibles en motores de combustin

interna. Adems de solventes para sustancias no polares. 9 al 16.- Lquidos de alta viscosidad y forman parte del diesel y

combustible de aviones. 16 a +.- Aceites lubricantes. 35 a +.- Betn y tienen poco valor.

* Materia prima para la elaboracin de plsticos. * ETILENO (eteno); obtener el plstico POLIETILENO, de gran uso en

caeras, envases, bolsas y aislantes elctricos. Tambin se utiliza para obtener alcohol etlico, etilen-glicol, cloruro de vinilo y estireno.

* Propileno (propeno) materia prima del POLIPROPILENO, usado en la industria textil y para fabricar tubos y cuerdas.

* Iisobutileno se utiliza para obtener tetra etilo de plomo, cuestionado aditivo de las naftas.

El acetileno (etino) quemado con oxgeno puro produce una llama de alrededor de 3000C por lo que se utiliza en soldaduras. El Acetileno agente calorfico de aplicaciones oxiacetilnicas. Se sintetizan gran cantidad de compuestos orgnicos, siendo el cido actico uno de los ms importantes junto a otros hidrocarburos insaturados capaces de polimerizarse dando plsticos y caucho.

ALC

AN

OS

ALQ

UEN

OS

ALQ

UIN

OS

35

TORSION DE CICLOS

CICLOALCANOS

36

60 90 102 109,5

Z-1,2-dimetilciclopentano E-1,2-dimetilciclopentano

OBTENCION

CICLOALCANOS

37

AROMATICOS

38

AROMATICOS

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Comportamiento Qumico Reactivo 1,3,5-hexatrieno Ciclohexeno Ciclohexatrieno

HI Adicin rpida Adicin rpida No hay reaccin Br2/CCl4 (en oscuridad

Adicin rpida

Adicin rpida

No hay reaccin o con U.V., Peroxi.

KMnO4 Oxidacin rpida

Oxidacin rpida

No hay reaccin

Nitracin (H2SO4 + HNO3)

Oxidacin violenta

Oxidacin rpida

Reaccin de sustitucin

H2 + Ni Cataltica

Fcil a 25 C y 1 atm

Rpida a 25 C y 1,3 atm

Lenta a 200 C y 100 atm

Obtencin de Compuestos Aromticos

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AROMATICOS; PROP. QUMICAS:Sustitucin Electroflica

41

Uso prctico del Benceno y sus Homlogos

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o-Xileno, para obtener anhdrido ftlico; es muy importante para la fabricacin de polisteres y resinas sintticas

p-Xileno, para obtener cido tereftlico 1,4- C6H4(COOH)2; materia prima para la preparacin de fibra sinttica, lavsn

Dureno (1,2,4,5-tetrametilbenceno), se obtiene en la reformacin cataltica del petrleo y representa un 10% de la masa inicial. Se usa para sntesis de polmeros termorresistentes y para endurecimiento de resinas epxidicas

Cimeno (p-metilisopropilbenceno), se encuentra en muchos aceites voltiles y en el aguarrs. Se usa para la obtencin del cido tereftlico

Estireno (vinilbenceno, feniletileno), lquido de olor agradable. Por primera vez fue separado de las resinas de estoraque. Esta en las fracciones del alquitrn de hulla (aceite ligero). En la industria se obtiene por deshidrogenacin del etilbenceno. Sus propiedades qumicas son determinantes del ncleo bencnico y el doble enlace en la cadena lateral. Una particularidad de este es su gran inclinacin a la polimerizacin (poliestireno)

ALCOHOLES

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Nomenclatura de Alcoholes

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PROPIEDADES FSICAS Y DE ENLACE

Punto de ebullicin mayor que el de los alcanos con igual nmero de tomos de carbono.

Punto de ebullicin aumenta con nmero de carbonos

Entre las molculas de alcohol hay enlaces por puentes de hidrgeno. En los alcanos las nicas fuerzas intermoleculares son las de dispersin de London

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ALCOHOLES: PROPIEDADES

46

ALCOHOLES: Acidez y basicidad

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CH3OH pKa = 15,5 pKa = 15,9 CH3-CH2OH

CH3CH2OH pKa = 15,9 pKa = 14,3 ClCH2-CH2OH

(CH3)2CHOH pKa = 17,1 pKa = 12,4 F3C-CH2OH

(CH3)3COH pKa = 18 MEN

OS

C

IDO

En los diferentes compuestos orgnicos el

carbono posee un estado de oxidacin diferente. Por

tanto, puede pensarse que unas funciones orgnicas

pueden obtenerse de otras por oxidacin o reduccin.

Dependiendo de dnde nos encontremos en el "arbol

redox" y a dnde queramos ir utilizaremos una u otra.

ALCOHOLES

48

SNTESIS DE ALCOHOLES A) HIDROGENACIN O REDUCCIN

B) HIDRLISIS DE ESTERES: Permite obtener gran nmero de alcoholes

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SNTESIS DE ALCOHOLES INDUSTRIALMENTE

50

ALCOHOLES: Propiedades Qumicas

51

A) Formacin de sales con metal alcalino

B) Formacin de Esteres


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D) Oxidacin de Alcoholes


53

ALCOHOLES: Propiedades Qumicas E) Formacin de haluros: Si se calientan con halogenuros inorgnicos F) Formacin de teres G) Formacin de alquenos

54

ALCOHOLES: Usos

55

TERES

57

Nomenclatura de teres

58

TERES: Propiedades Fsicas

59

1.- Sntesis de teres por condensacin de alcoholes

2.- Sntesis de Willianson

OBTENCIN DE TERES

60

SIMTRICOS ASIMTRICOS

REACCIONES DE TER

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Los teres son materia prima en la fabricacin de perfumes: Los teres son empleados en medicina como anestsico, ya que ocasionan

relajacin muscular con somnolencia. Algunos teres alifticos son empleados como solventes. teres (aromticos) se encuentran como parte de vegetales: el eucalipto

(eucaliptol), ans (anetol) y sasafrs (safrol), stos son empleados como materias primas en la elaboracin de perfumes.

Medio para extractar para concentrar cido actico y otros cidos. Medio de arrastre para la deshidratacin de alcoholes etlicos e isoproplicos. Disolvente de sustancias orgnicas (aceites, grasas, resinas, nitrocelulosa,

perfumes y alcaloides). Combustible inicial de motores Disel. Fuertes pegamentos Antinflamatorio abdominal para despus del parto, exclusivamente uso externo. Vaselina de los preservativos Se pueden formar Polmeros que contengan el grupo funcional ter. Un ejemplo

de formacin de estos polmeros: R-OH + n(CH2)O R-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-..

Politeres ms conocidos son las resinas epoxi, que se emplean principalmente como adhesivos. Se preparan a partir de un epxido y de un dialcohol.

USOS de los ETERES

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Nmero de diapositiva 1Nmero de diapositiva 2Nmero de diapositiva 3Nmero de diapositiva 4Nmero de diapositiva 5Nmero de diapositiva 6Nmero de diapositiva 7Nmero de diapositiva 8Nmero de diapositiva 9Nmero de diapositiva 10Nmero de diapositiva 11Nmero de diapositiva 12Nmero de diapositiva 13Nmero de diapositiva 14Nmero de diapositiva 15Nmero de diapositiva 16PRIMERA UNIDADNmero de diapositiva 18Nmero de diapositiva 19Nmero de diapositiva 20Nmero de diapositiva 21Nmero de diapositiva 22Nmero de diapositiva 23Nmero de diapositiva 24Nmero de diapositiva 25Nmero de diapositiva 26Nmero de diapositiva 27Nmero de diapositiva 28Nmero de diapositiva 29Nmero de diapositiva 30Nmero de diapositiva 31Nmero de diapositiva 32Nmero de diapositiva 33Nmero de diapositiva 34APLICACION INDUSTRIAL DE LOS HIDROCARBUROS Nmero de diapositiva 36Nmero de diapositiva 37Nmero de diapositiva 38Nmero de diapositiva 39Nmero de diapositiva 40Nmero de diapositiva 41Nmero de diapositiva 42Nmero de diapositiva 43Nmero de diapositiva 44Nmero de diapositiva 45Nmero de diapositiva 46Nmero de diapositiva 47Nmero de diapositiva 48Nmero de diapositiva 49Nmero de diapositiva 50Nmero de diapositiva 51Nmero de diapositiva 52Nmero de diapositiva 53Nmero de diapositiva 54Nmero de diapositiva 55Nmero de diapositiva 56Nmero de diapositiva 57Nmero de diapositiva 58Nmero de diapositiva 59Nmero de diapositiva 60Nmero de diapositiva 61Nmero de diapositiva 62

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