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TEMAS DE FÍSICA Y QUÍMICA(Oposiciones de Enseñanza Secundaria)

-------------------------------------------------------------------------------TEMA 32

SISTEMAS MATERIALES. MEZCLAS, SUSTANCIAS PURAS Y ELEMEN-TOS. TRANSFORMACIONES FÍSICAS Y QUÍMICAS. PROCEDIMIENTOS DESEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES DE UNA MEZCLA Y DE UN COM-PUESTO. LENGUAJE QUÍMICO: NORMAS I.U.P.A.C.

Esquema

1. Introducción histórica al concepto de materia.2. Estructura de la materia.

2.1. Clases de materia.2.2. Mezclas. Disoluciones y Sustancias puras.

3. Sustancias Puras.3.1. Elementos químicos.

3.1.1. Diferentes clases de átomos.3.1.2. Números atómicos. Nombres y Símbolos de los elementos.

3.2. Compuestos químicos.3.2.1. Fórmulas de los compuestos.

3.3. Propiedades físicas y químicas de los elementos y los compuestos4. Transformaciones físicas y químicas.

4.1. Transformaciones químicas.5. Separación de componentes de mezclas y compuestos.

5.1. Separación de componentes de las mezclas.5.1.1. Métodos físicos.5.1.2. Métodos químicos: reacciones químicas.

5.2. Separación de componentes de un compuesto.5.2.1. Reacciones de descomposición, precipitación,…

6. Lenguaje químico.6.1. Fórmulas químicas: tipo y significado.6.2. Formulación y Nomenclatura Inorgánica. Normas IUPAC.

6.2.1. Sustancias simples.6.2.2. Combinaciones binarias.6.2.3. Combinaciones ternarias y superiores.

6.3. Formulación y Nomenclatura Orgánica.6.3.1. Formulación de Hidrocarburos.6.3.2. Formulación de otros compuestos orgánicos.

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TEMA 32

SISTEMAS MATERIALES. MEZCLAS, SUSTANCIAS PURAS Y ELEMEN-TOS. TRANSFORMACIONES FÍSICAS Y QUÍMICAS. PROCEDIMIENTOS DE SEPARACIÓN DE LOS COMPONENTES DE UNA MEZCLA Y DE UN COM-PUESTO. LENGUAJE QUÍMICO: NORMAS I.U.P.A.C.

1. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA AL CONCEPTO DE MATERIA

Los intentos de conocer el origen y la naturaleza de la materia aparece ya en los albores de nuestra civilización. Los babilonios proponían que el agua era el origen de todo, idea recogida también en la época de los griegos por Tales de Mileto y sus suceso-res. Empédocles (Siglo.V a.C.) sugirió por primera vez la existencia de cuatro eleme n-tos (fuego, agua, tierra y aire), constituidos por partículas muy pequeñas e intransfor-mables, a partir de los cuales se formarían todos los objetos existentes. Esta primera concepción atomista encuentra su desarrollo ulterior en Leucipo y Demócrito (Siglo V-IV a.C.), quienes asignan tamaño y forma a los átomos constituyentes de los cuatro elementos.

Aristóteles (Siglo IV a.C.), el más influyente de los filósofos griegos, aceptó tam-bién la existencia de cuatro elementos (a los que añadió el "éter"). No consideró que los elementos fuesen las mismas sustancias que le daban nombre, es decir, no pensaba que el agua real que podemos tocar y sentir, fuese realmente el elemento “agua” sino la sustancia real más relacionada con dicho elemento. Aristóteles concibió los elementos como combinaciones de dos pares de propiedades opuestas: frío y calor, humedad y sequedad. Las propiedades opuestas no podían combinarse entre sí. Así se forman cua-tro posibles parejas distintas cada una de las cuales da lugar a un elemento: calor y se-quedad, originan el fuego: calor y humedad, el aire; frío y sequedad, la tierra y frío y humedad, el agua.

La época alquimista aportó poco desde el punto de vista conceptual y sólo los ára-bes sugirieron que los metales eran resultado de la participación de tres principios: azu-fre, mercurio y sal. Figura destacada en la edad media fue Paracelso (Teophrastus Bom-bastus von Hohenheim), alquimista de la vieja escuela aceptó los cuatro elementos de Aristóteles y los tres principios de los árabes. Buscó la piedra filosofal y el elixir de la vida. Obtuvo el metal zinc, del que se considera su descubridor. A su muerte, sus segui-dores aumentaron el contenido místico de sus concepciones que acabaron en sortilegios sin sentido.

Un salto cualitativo se produce en 1661 con la publicación de la obra El químico escéptico por Robert Boyle (1627-1691), en la cual exponía que los elementos eran: ciertos cuerpos primitivos y simples que no están formados de otros cuerpos, y que son los ingredientes de todos los cuerpos mixtos. La definición de Boyle dotó al elemento de un carácter de provisionalidad hasta finales del siglo XIX con el descubrimiento del núcleo atómico y del electrón.

El siglo XVIII se vio determinado por la teoría del flogisto, con la que acabaría Lavoisier (1743-1794) quien aceptó el concepto de elemento de Boyle, y en su libro Tratado elemental de Química, publicó una lista de 33 sustancias que él consideraba, de

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acuerdo con el criterio de Boyle, como elementos químicos. De entre ellos, dos, la luz yel calórico, no eran sustancias sino formas de energía. De los 31 restantes, sólo 8 (comola cal y la magnesia) no eran elementos sino compuestos.

A finales del siglo XVIII y comienzos del siglo XIX, la evidencia experimental afavor de una materia constituida por partículas, fue en aumento, lo cual acabó desembo-cando en la hipótesis atómica de Dalton.

2. ESTRUCTURA DE LA MATERIA

Hoy en día se interpreta nuestro mundo físico en términos de materia y energía,cada una de las cuales puede presentarse en diversidad de formas y en multitud de trans-formaciones: corrosión de metales, combustión de carbón, fusión de hielos, erosión detierras, crecimiento de célula, descomposición de materia orgánica, etc, notando queexisten dos factores implicados en todos ellos, la materia que sufre el cambio y la ener-gía que lo provoca o resulta de él.

La materia se define como algo que ocupa espacio y posee masa e inercia. Lacantidad real de materia en un cuerpo se mide por su masa. La masa de un cuerpo es laresponsable tanto de su peso (masa gravitatoria) como de su inercia (masa inercial), yambos son proporcionales a su masa. La masa de los cuerpos se suele determinar porcomparación directa de sus pesos (balanzas).

2.1. Clases de materia.

La materia puede encontrarse en condiciones tales que sus partículas constituyen-tes están en un desorden completo (gas ideal), o por el contrario formen estructuras or-denadas regulares, ocupando posiciones perfectamente definidas (sólido cristalino). En-tre estos dos estados ideales extremos existen otros estados reales, que son aquellos enque se presenta la materia en condiciones normales de presión y temperatura. Sin em-bargo, su estudio se suele referir a los estados ideales.

Podemos clasificar la materia según su estado de agregación en estado sólido, lí-quido y gaseoso. Un sólido (o materia en estado sólido) es rígido y mantiene su forma ysu volumen, que sólo varía ligeramente al cambiar fuertemente las condiciones de pre-sión y temperatura. Un líquido, fluye fácilmente y adopta la forma del recipiente que locontiene mientras su volumen sólo varía ligeramente con las condiciones exteriores. Losgases fluyen espontáneamente, se expanden hasta ocupar todo el espacio útil sin mante-ner ni forma ni volumen propios, tienen una estructura absolutamente desordenada ycaótica.

Otra clasificación se puede hacer según su composición. La materia está formadapor una sustancia o por una mezcla de varias sustancias. Una sustancia es cualquiervariedad de materia de composición y características definidas y reconocibles. Todasustancia pura es homogénea con respecto a su composición cuando se encuentra en unestado dado. Las sustancias simples constituyen los elementos químicos y las sustanciascompuestas forman los compuestos.

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2.2. Mezclas. Disoluciones y Sustancias puras.

Una mezcla está compuesta por dos o más sustancias cada una de las cuales con-serva su identidad y propiedades específicas. Muchos materiales que manejamos cons-tantemente son mezclas de sustancias. Por ejemplo, en una muestra de granito existenfundamentalmente tres especies diferentes: cuarzo, feldespato y mica. Una mezcla pue-de ser homogénea, como azúcar en agua, y se denomina disolución, o bien puede serheterogénea, donde cada componente es fácil de reconocer, como el aceite en agua.

Una disolución es una mezcla física homogénea de dos o más sustancias de com-posición variable. En las disoluciones las partículas son del orden molecular (<10 Å)inobservables y no sedimentan ni mediante fuerzas centrífugas enormes. El disolventede una disolución es el componente que permanece en su estado inicial tras la disolu-ción, o bien el que se encuentra en mayor proporción. El otro o los otros componentesse llaman solutos.

Las disoluciones pueden ser clasificadas atendiendo a muy diversos criterios: pro-porción relativa de soluto y disolvente (diluidas, concentradas, saturadas y sobresatura-das), número de componentes (binarias, ternarias, etc.).

3. SUSTANCIAS PURAS

Una de las partes más importantes de la teoría química trata de la división de lassustancias en dos clases: sustancias elementales y sustancias compuestas, clasificacióna la que se llegó por los trabajos de Lavoisier. Una sustancia elemental es la que constade átomos de una sola clase. Un compuesto es una sustancia que consta de átomos dedos o más clases diferentes. Así pues, una sustancia elemental se compone de un ele-mento y un compuesto, de dos o más.

3.1. Elementos químicos.

Los elementos químicos son sustancias puras que no pueden ser descompuestas enotras más sencillas mediante cambios químicos. Hidrógeno, oxígeno, carbono, hierro,cobre, cinc, plomo, estaño, plata, oro, azufre y fósforo son elementos químicos. En laactualidad se conocen 109 elementos, pero no todos se encuentran en la Naturaleza, sinoque algunos han sido obtenidos artificialmente y pocos aparecen en la naturaleza comoelementos libres, la mayoría aparecen en estado combinado.

3.1.1. Diferentes clases de átomos.

Un elemento se define también como aquella porción de materia constituida poruna clase particular de átomos. Es necesario establecer lo que se entiende por “una cla-se particular de átomos” en la definición anterior. Con esta expresión se indica un átomocuyo núcleo tiene una carga eléctrica determinada. Todos los núcleos tienen cargaseléctricas positivas que son iguales a la carga del electrón o múltiplos enteros de ella. Elnúmero entero que expresa esta relación se llama número atómico. Generalmente serepresenta por el símbolo Z, siendo Ze la carga eléctrica de un núcleo con número ató-mico Z y -e la carga del electrón. Así, el átomo más sencillo, hidrógeno, tiene el númeroatómico 1, o sea, Z=1 para el átomo de hidrógeno, y la carga de su núcleo es +e.

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Un elemento es un tipo de materia en la que todos los átomos tienen el mismonúmero atómico. En consecuencia, este número puede designarse como el número ató-mico del elemento.

3.1.2. Números atómicos. Nombres y símbolos de los elementos.

Tras el descubrimiento del electrón como constituyente de la materia, se vio quepueden asignarse números atómicos a los elementos, pero la forma de hacerlo correcta-mente no se conoció hasta 1913. En dicho año, Moseley, empleó varios elementos comoanticátodos en un tubo de rayos X y obtuvo espectros de emisión de rayos X de diversoselementos. Sus resultados se presentan en lafig.l. Encontró que los recíprocos de las raícescuadradas de las longitudes de onda de las lí-neas de rayos X se sitúan sobre una línea rectacuando se representan en función de los pesosatómicos de los elementos, tal como indica lafig.2. Mediante el diagrama de Moseley es fácilasignar números atómicos a los elementos.

Se encontró también que cuando un com- FIG. 1

puesto se usa como anticátodo en un tubo de rayos X, el espectro de rayos X producidopor dicho tubo contiene las líneas características de todos los elementos presentes en elcompuesto. Por tanto, el método de rayos Xpuede utilizarse no sólo para determinar el nú-mero atómico de un elemento, sino tambiénpara descubrir si una sustancia contiene átomosde uno solo, o de dos o más elementos.

Aunque todos los átomos de un elementodado tienen el mismo número atómico, por logeneral no todos son exactamente iguales, sinoque son variedades distintas, llamadas isótopos,que poseen distinto peso atómico (debido aldiferente número de neutrones que poseen) yresponsables de que un elemento dado tenga unpeso atómico promedio de sus isótopos.

FIG. 2

En cuanto al nombre y símbolo de los elementos, se han asignado a lo largo deltiempo, nombres para identificar a los elementos, generalmente derivado del latín (pla-ta=argentum; cobre=cuprum) o relacionado con un dios mitológico (vanadio=diosaVanadis) o con su descubridor (Curio=Curie). Los símbolos químicos, son usados comoabreviaturas de los nombres, y son letras iniciales de los nombres, más otra letra cuandoes necesario. En algunos casos, se usan letras iniciales de los nombres latinos: Fe, parael hierro (ferrum); Au, para el oro (aurum), etc. El sistema de los símbolos químicos fuepropuesto, en 1811, por Jons Jakob Berzelius (1779-1848).

Un símbolo representa un átomo de un elemento, así como al propio elemento. Elsímbolo I representa al yodo como elemento. Sin embargo, 12, es la fórmula usual de lamolécula de iodo, ya que dicha sustancia consta de moléculas diatómicas en los estadossólido, líquido y gaseoso (excepto a temperaturas muy elevadas).

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3.2. Compuestos químicos.

3.2.1. Fórmulas de los compuestos.

Los compuestos se representan por fórmulas constituidas por los símbolos de loselementos contenidos en ellos; por ejemplo, NaCl es la fórmula del cloruro sódico, queestá formado por igual número de átomos de cloro y de sodio. Cuando los átomos de losdistintos elementos no están en el compuesto en igual número, la relación en que estánse indica mediante subíndices. Así, H2O es la fórmula del agua, de la que cada moléculacontiene dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

Si se conoce la verdadera estructura molecular de una sustancia, lo adecuado esindicarla en la fórmula. El peróxido de hidrógeno es un compuesto de hidrógeno y oxí-geno que difiere del agua en que su molécula contiene dos átomos de hidrógeno y dosde oxígeno. La fórmula para el peróxido de hidrógeno se escribe H2O2 y no HO. Análo-gamente, la fórmula de la triazida cianúrica se escribe C3N12 en lugar de CN4, ya quecada molécula contiene tres átomos de carbono y doce de nitrógeno.

Se utilizan a menudo disposiciones más complejas de los símbolos, sobre todo pa-ra los compuestos orgánicos, con el fin de indicar cómo están unidos los átomos entre síen la molécula, esto es, para mostrar los detalles de su estructura. El ácido acético, ácidodel vinagre, tiene la fórmula C2H4O2 que, a veces, se escribe así, CH3-COOH, para ind i-car que uno de los cuatro átomos de hidrógeno se puede reemplazar fácilmente por otroátomo, formándose sales tales como el acetato sódico, CH3-COONa.

3.3. Propiedades físicas y químicas de los elementos y los compuestos.

Las propiedades de una sustancia son aquellas cualidades características que per-miten su identificación. Las propiedades físicas, tales como densidad, punto de fusión yebullición, solubilidad, presión de vapor, calor de vaporización, índice de refracción,peso molecular, conductividad eléctrica y térmica, resistencia mecánica, etc, puedenexpresarse cualitativa o cuantitativamente. La mayoría de las propiedades físicas sepueden describir cuantitativamente midiéndolas con precisión en condiciones determi-nadas y asignándoles valores numéricos definidos. Por ejemplo, a la presión atmosféricanormal, el agua se solidifica a 0°C y tiene una densidad de 0,99704 g/cm3 a 25°C.

En contraste con las anteriores, las propiedades químicas son aquellas que se re-fieren a las reacciones de una sustancia con otra. Llamaremos reacciones químicas a losprocesos por los cuales unas sustancias se transforman en otras. Por ejemplo, cuandointroducimos un trozo de sodio en el agua se produce inmediatamente una vigorosareacción y el sodio desaparece.

Las propiedades químicas son menos específicas que las físicas, ya que son menosaptas para su medida cuantitativa. Como muchas propiedades químicas, son comunes amás de una sustancia, es más sencillo caracterizar una clase de sustancias que una sus-tancia en particular.

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4. TRANSFORMACIONES FÍSICA Y QUÍMICAS.

Los cambios que experimentan las sustancias son de dos clases, físicos y quími-cos. Un cambio físico modifica algunas propiedades de la sustancia pero no hay modifi-cación de la naturaleza de la sustancia. Por el contrario, en los cambios químicos cono-cidos como reacciones, tiene lugar una modificación profunda de todas las propiedadesdel cuerpo y una modificación de la naturaleza formándose una nueva sustancia o sus-tancias. No existe una delimitación absoluta entre estas dos clases de transformaciones,pues hay diversos procesos que adquieren una significación intermedia. Los procesosfísicos y químicos se diferencian en los siguientes aspectos:

1) Los cambios químicos van acompañados por una modificación profunda de laspropiedades de los compuestos reaccionantes; los cambios físicos dan lugar a una alte-ración muy pequeña y muchas veces parcial de las propiedades del cuerpo.

2) Los cambios químicos tienen casi siempre carácter permanente mientras que,en general, los cambios físicos persisten únicamente mientras actúa la causa que losorigina.

3) Los cambios químicos van acompañados por una variación importante de ene r-gía mientras que los cambios físicos van unidos a una variación de energía relativa-mente pequeña.

En algunos casos, tal como en la disolución del cloruro de hidrógeno gaseoso oincluso del cloruro sódico en agua o la simple dilución del ácido sulfúrico concentrado,parece difícil decidir claramente si un proceso es químico o físico, ya que ofrece aspec-tos de uno y otro tipo de transformaciones.

4.1. Transformaciones químicas.

Existen muchas clases de transformaciones químicas, pero desde un punto de vistaelemental y general pueden considerarse los siguientes tipos de reacciones:

a) Combinación. Es la unión de dos o más elementos o sustancias para formar unúnico compuesto. El nombre de éste deriva de la clase de combinación resultante:

S2 + Fe → S2Fe2H2 + O2 → 2H2OP2O5 + 3H2O → H3PO4

CaO + H2O → Ca(OH)2

La unión de dos compuestos para formar una sola sustancia se define corriente-mente por adición.

b) Descomposición. Es la formación de dos o más sustancias más sencillas, ele-mentales o no, a partir de un compuesto determinado:

2HgO → Hg2 + O2

Cu(NO3)2 → CuO + 2NO2 + 2O2

Si los productos originados en la descomposición se unen a su vez para formar elcompuesto inicial, el proceso se denomina disociación.

NH4CI → HCI + NH3

PCl5 → PCl3 + C12

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c) Desplazamiento o sustitución. Es la unión de un elemento con un compuestocon liberación de uno de los elementos combinados en el mismo. Este elemento ha sidodesplazado o sustituido por aquel otro elemento:

CuSO4 + Zn → ZnSO4 + Cu2HCI + Fe → FeCl2 + H2

El cobre del sulfato de cobre ha sido desplazado por el zinc, el cual entra en com-binación. Análogamente, el hierro desplaza al hidrógeno del ácido clorhídrico, que setransforma en cloruro de hierro II o cloruro ferroso.

d) Doble descomposición o metátesis. Es la reacción entre dos compuestos conintercambio de elementos y formación de dos nuevos compuestos químicamente análo-gos a los reaccionantes. Equivale a una doble sustitución:

AgNO3 + HCI → HNO3 + AgCICaCl2 + Na2CO3 → NaCl + CaCO3

NaNO3 + KCl → NaCl + KNO3

e) Reagrupamiento interno. Es la transformación de un compuesto en otro com-puesto sin que se origine ganancia o pérdida de materia. Se conoce también como cam-bio isomérico y si el segundo compuesto se transforma a su vez en el primero, se deno-mina tautomería. Isocianato amónico → Urea

5. SEPARACIÓN DE COMPONENTES DE MEZCLAS Y COMPUESTOS

5.1. Separación de Componentes de las Mezclas.

5.1.1. Métodos físicos.

Dentro de las operaciones físicas básicas hay un cierto número de ellas cuya fina-lidad es la separación total o parcial de los componentes de una mezcla, por difusión através de la misma o de otra con la que aquélla está en contacto. Estas operaciones sebasan en las mismas leyes y se denominan operaciones difusionales u operaciones detransferencia de materia y son:

-Filtración.-Destilación y Rectificación.-Cristalización.-Secado.-Extracción de líquidos y Sólidos.-Absorción.

Son también operaciones difusionales (de separación) las que se realizan por con-tacto de fases miscibles a través de membranas permeables o semipermeables, comodiálisis, ósmosis, electrodiálisis y efusión de gases. Esta última se aplica para la separa-ción de los isótopos de Uranio bajo la forma de hexafluoruros.

5.1.1.1. Filtración.

Se entiende por Filtración la operación por la cual se separan los sólidos fina-mente divididos de los fluidos en cuyo seno están suspendidos, utilizando una superficiepermeable a los fluidos. Para efectuar una filtración hace falta un líquido turbio y un

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material filtrante que, al retener el precipitado, dé un filtrado libre de sustancias sólidasen suspensión.

La condición requerida para obtener una buena filtración es la correcta eleccióndel material filtrante, esto es, el estado físico y su naturaleza química y el estado super-ficial, determinarán la adecuada adherencia del precipitado y el éxito de la operación. Seemplean como medios filtrantes, materiales granulares (arena), un fieltro o tejido, papelporoso y vidrio poroso.

5.1.1.2. Destilación y Rectificación.

Llamamos destilación a la separación de los componentes de una mezcla líquidapor vaporización parcial de la misma. La concentración de componentes volátiles esmayor en el vapor obtenido que en la mezcla inicial, mientras que en el residuo aumentala concentración de componentes menos volátiles. Hay que distinguir la destilación dela vaporización (proceso con un sólo componente volátil, generalmente el agua) y de ladestilación destructiva del carbón o la madera.

La separación de los componentes de una mezcla por destilación sólo puede ha-cerse cuando el vapor producido en la ebullición tiene diferente composición que ellíquido de que procede y será más fácil cuanto mayor sea la diferencia entre las doscomposiciones. Por ello, el fundamento de la destilación se encuentra en el estudio delos diagramas de equilibrio vapor-líquido para las distintas mezclas.

El proceso de destilación más empleado, en la práctica, para separar entre sí líqui-dos volátiles es el de la rectificación. En él se hace circular el vapor en contracorriente(reflujo) con el líquido en un aparato, llamado columna de rectificación, que permite elcontacto entre ambos.

5.1.1.3. Cristalización.

La cristalización tiene por objeto llevar una solución a la forma de sólido cristali-no partiendo de la misma sustancia fundida o de su disolución en un disolvente apropia-do. El interés de la cristalización está en que los sólidos cristalinos se manejan y trans-portan mejor y como medio para purificar muchas sustancias por separación de suscomponentes.

La cristalización de una sustancia pura se consigue enfriándola por debajo de supunto de fusión. Cuando existe más de un componente, la velocidad de difusión de lasmoléculas en la disolución determinan la velocidad de cristalización.

5.1.1.4. Secado.

Entendemos por secado de un sólido como la separación parcial o total del líquidoque le acompaña, por medios térmicos. El proceso de secado difiere de la evaporación(que también se puede definir así) en los aspectos más esenciales, que son los aparatos,los métodos y los productos. En la evaporación, el líquido se elimina por ebullición,mientras que en el secado el líquido es arrastrado por el aire en forma de vapor, a tem-peratura inferior a la de ebullición. Las mezclas tratadas a ebullición suelen contenermás líquido que sólido, mientras que en el secado sucede lo contrario.

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El secado es una operación importante en muchas industrias químicas, y la razónsuele ser por que permite el manejo de un producto más puro y se preserva en la conser-vación y transporte, reduciendo costes. Entre los aparatos de secado tenemos los secade-ros de túnel, rotativos, de vacío y de rodillos.

5.1.1.5. Extracción.

La extracción con disolventes es una operación que consiste en tratar una mezclade diferentes sustancias con un líquido que debe disolver preferentemente uno de loscomponentes. La materia a extraer puede estar contenida en un líquido o en un sólido,distinguiéndose así la extracción líquido-líquido y extracción sólido-líquido.

a) Extracción líquido-líquido.

En esta extracción, después de poner en contacto el disolvente y la mezcla a tratar,se forman dos fases líquidas que reciben los nombres de extracto y refinado, según queen ellas predomine el disolvente o la mezcla a tratar, respectivamente. Separando dedichas capas el disolvente se obtienen el producto extraído y el producto refinado. Sedice que el disolvente es selectivo para aquel componente que se encuentra en mayorproporción en el extracto que en el refinado. La mezcla a separar puede estar formadade líquidos solamente o contener sólidos disueltos y el disolvente puede ser un com-puesto puro o una mezcla. Los métodos de extracción son por contacto sencillo, con-tacto múltiple, contacto múltiple en contracorriente y extracción con reflujo.

b) Extracción sólido-líquido.

Consiste en la separación de un componente o grupo de componentes que formanparte de un sólido mediante un disolvente líquido afín con aquellos. La extracción tienemuchas aplicaciones, entre ellas, la extracción de aceites y grasas animales y vegetales,lixiviación de minerales, lavado de precipitados, etc.

5.1.1.6. Adsorción.

La adsorción tiene lugar en la superficie de separación de dos fases, una sólida (aveces líquida) y otra líquida. Si pasamos aire que contiene vapores de S2C a través de unlecho de carbón activo, observaremos en el aire una concentración menor de S2C. Si através de carbón activo se hace pasar una disolución de una sustancia coloreada, aquéllasale con menos color. Esto demuestra que el carbón activo retiene gases o solutos. Di-chas sustancias se llaman adsorbentes. Al producto retenido se le llama adsorbato.

La adsorción es un fenómeno de dos dimensiones y reversible. Se diferencia de laabsorción (puede ser por disolución o por reacción química) en que ésta es un fenómenode tres dimensiones y la unión es más estable con toda la masa del absorbente.

5.1.2. Métodos químicos: reacciones químicas.

Los métodos químicos para separación de componentes de mezclas y compuestosse basan en las reacciones químicas. Se conocen muchas reacciones y de muchas clases.Destacaremos las reacciones de desplazamiento, donde los metales activos (bajo poten-

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cial de ionización) desplazan a los metales menos activos y al hidrógeno, de sus com-puestos en disolución acuosa y en muchos sólidos. Veamos unos ejemplos:

CuSO4 (aq) + Zn (s) → Cu (s) + ZnSO4 (aq)Fe (s) + 2HCI (aq) → FeCl2 (aq) + H2 (g)

Muchos elementos no metálicos desplazan de sus compuestos a otros no metalesmenos activos con un metal u otro catión, así cuando se burbujea cloro en una disolu-ción que contiene iones bromuro, el cloro desplaza a los iones bromuro para formarbromo elemental e iones cloruro:

Cl2 (g) + 2NaBr (aq) → 2NaCI (aq) + Br2 (g)

También en las reacciones de descomposición se observa separación de compo-nentes como en los ejemplos siguientes:

(NH4)2Cr2O7 (s) → Cr2O7 (s) + 4H2O (g) + N2 (g)2KClO3 (s) → 2KCI (s) + 3O2 (g)CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g)

5.2. Separación de componentes de un compuesto.

5.2.1. Reacciones de descomposición, precipitación,…

Las reacciones de descomposición (ver apartado anterior) suponen el intercambiode elementos y formación de nuevos compuestos análogos a los reaccionantes.

NaNO3 + KCl → NaCl + KNO3

Las reacciones de precipitación son aquellas en las que aparece una fase sólida enel seno de un líquido, bien por adición de un reactivo que forme un producto insolublecon algunas de las sustancias reaccionantes, o bien por concentración de un reactivolíquido hasta sobrepasar la saturación. Al producto sólido formado se denomina preci-pitado. En el proceso de separación por precipitación podemos considerar dos casos:separación por precipitación y por disolución diferencial de precipitados.

Para entender el comportamiento de los precipitados hay que considerar los equi-librios sólido-disolución saturada y diversos factores como la velocidad de reacción, laformación de coloides y los procesos de coprecipitación (impureza del precipitado du-rante su formación).

Una manera de obtener precipitados más puros y cristalinos es la llamada preci-pitación en disolución homogénea que consiste, en adición de un reactivo que lenta-mente sufre una descomposición hidrolítica con liberación de especies precipitantes. Unejemplo es la precipitación de los cationes del grupo del amoniaco:

CO(NH2)2 + H2O → CO2 + 2NH3

C6H12N4 + H2O → 6CH2O + 4NH3

Las reacciones que tienen lugar en las pilas galvánicas tienen como resultado laproducción de energía eléctrica. Los fenómenos que se producen por electrolisis se pue-den considerar originados por el proceso inverso al de las pilas galvánicas, es decir, laenergía eléctrica procedente de una fuente exterior da lugar, en la célula electrolítica, auna reacción de oxidación-reducción que no se produciría espontáneamente. Las reac-ciones derivadas de la electrolisis se denominan electrolíticas y suponen la única forma

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de obtener mediante separación muchos metales activos. Otras veces constituyen unamanera de purificar los metales nativos (separación de las impurezas) en lo que se de-nomina electrodeposición. Un ejemplo lo constituye la electrodeposición del cobre uobtención del cobre por electrolisis, que produce impurezas llamadas barros anódicos enlas cubas de electrolisis, que a su vez se pueden purificar y separar elementos como eloro.

6. LENGUAJE QUÍMICO.

El progreso de la química ha permitido definir la naturaleza íntima de los cuerposmateriales, y determinar los diferentes elementos que constituyen los compuestos cono-cidos (109 elementos hasta el momento). Por otro lado, ha sido posible establecer enqué proporción aparecen los distintos elementos en las moléculas, cómo pueden reac-cionar estas moléculas, etc. Es evidente, que la complejidad creciente de los fenómenoscitados, sería inabordable si no dispusiéramos de una serie de reglas y símbolos co-múnmente aceptados, que nos permitan describir la naturaleza de las moléculas, átomos,etc., y de las transformaciones que experimentan. El conjunto de esas reglas y símboloses lo que denominamos lenguaje químico.

6.1. Fórmulas químicas: tipo y significación.

De los múltiples aspectos que incluiría el lenguaje químico, los dos quizás másimportantes son la nomenclatura y formulación de los compuestos químicos. La quími-ca precisa otorgar a cada elemento o compuesto un nombre concreto, específico, que lediferencie de los demás. Originalmente la nomenclatura fue algo caótica, y los nombresde las sustancias se asignaban de un modo ciertamente caprichoso. En la actualidad, elorganismo llamado Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) se en-carga de acometer la tarea de asignar nombres sistemáticos a todos los compuestos. Noobstante, dado el arraigo de algunos nombres antiguos, éstos siguen siendo aceptados.

En cuanto a la formulación, es otra pieza básica del lenguaje químico que persiguehacer patente para cada sustancia, qué elementos y en qué proporciones participan en suconstitución. Esta definición sería válida para las fórmulas cuantitativas, pero no con-viene olvidar que el lenguaje químico abarca también la formulación estructural.

Como ejemplo se puede citar el amoníaco, cuyo nombre sistemático sería "trihi-druro de nitrógeno" su fórmula cuantitativa es NH3, y su fórmula estructural podría ser:

N HHH

6.2. Formulación y Nomenclatura Inorgánica. Normas IUPAC.

La clasificación más generalizada de los compuestos inorgánicos es la de sustan-cias simples, combinaciones binarias y ternarias.

6.2.1. Sustancias simples.

Son aquellas sustancias constituidas por átomos de un solo elemento. Entre éstasse incluyen los gases diatómicos como el O2, H2, etc. y algunas formas multiatómicas

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como P4 y S8. Estas sustancias se formulan con el símbolo del elemento correspondien-te, junto con un subíndice que indica el número de átomos implicados. Los compuestossimples que forman redes de tamaño definido, se representan únicamente por el símbolodel elemento.

En la tabla siguiente se dan algunos ejemplos de formulación y nomenclatura desustancias simples:

Fórmula Nombre común Nombre sistemáticoCl2 Cloro DicloroO3 Ozono TrioxígenoS8 Azufre Ciclo-octazufreSn Azufre PoliazufreP4 Fósforo blanco Tetrafósforo

6.2.2. Combinaciones binarias.

Son las constituidas por dos tipos de elementos diferentes. La proporción en queambos elementos se combinan, no tiene que ser necesariamente única, ya que dependedel estado de oxidación de dichos elementos y la mayoría de los elementos puede pre-sentar más de un estado de oxidación.

La IUPAC recomienda que en las combinaciones binarias se sitúe a la izquierda elelemento menos electronegativo, de acuerdo con las escalas de electronegatividadescomúnmente aceptadas.

Igualmente recomienda que al nombrar una combinación binaria se sitúe la termi-nación -uro detrás del nombre del elemento más electronegativo, excepto en el caso delos óxidos.

Pueden diferenciarse algunos tipos de combinaciones binarias:

Hidrácidos. Combinaciones de Hidrógeno con "no metales" electronegativos.Estos compuestos que suelen ser gaseosos, se emplean en el laboratorio disueltos enagua, disoluciones que tienen un carácter ácido. Por ello, se les nombra con frecuenciacon la palabra ácido seguida de la raíz del no metal con la terminación -hídrico. Ejem-plo, el HCI, ácido clorhídrico o cloruro de hidrógeno, el H2S, ácido sulfhídrico o sulfu-ro de hidrógeno, etc.

Hidruros.- Combinaciones de hidrógeno con no metales menos electronegativos ycon metales. Ejemplo, el KH, hidruro de potasio; BaH2, hidruro de bario, etc. Existennombres especiales, como por ejemplo, el NH4 amoniaco; SiH4, silano, etc.

Oxidos.- Combinaciones de oxígeno con metales y no metales. Ejemplos: ZnO,óxido de zinc; SO2 dióxido de azufre; Cl2O5 pentóxido de dicloro, etc.

Combinaciones Metal-No metal.- Dentro de este grupo genérico incluimos lasllamadas sales haloideas, como por ejemplo el NaCl, cloruro de sodio; K3P, fosfuro depotasio; etc.

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Combinaciones Metal-Metal.- Combinaciones de metales con diferente electrone-gatividad, donde uno actúa de dador y otro de aceptor de electrones, por ejemplo:Ca3As2, arseniuro de calcio.

Las recomendaciones de la IUPAC hacen hincapié en que al nombrar una combi-nación debe reflejarse la estequiometría de los elementos participantes mediante prefijosgriegos, como mono-, di-, tri-,…

Igualmente se acepta el sistema de Stock, con el cual se indica el estado de oxida-ción de un elemento mediante números romanos entre paréntesis. Sin embargo, se con-sideran no recomendables las antiguas denominaciones acabadas en -oso e -ico, queindicaban para un metal con dos posibles estados de oxidación, si actuaba con el inferioro el superior de ellos.

A continuación se proporciona una tabla con algunos ejemplos de compuestos bi-narios:Fórmula Nombre sistemático Nombre Stock Nombre antiguo

HF Fluoruro de hidrógeno Ac.FlúorhídricoH2S Sulfuro de hidrógeno Ac.SulfhídricoNH3 Trihidruro de nitrógeno AmoníacoSiH4 Tetrahidruro de silicio SilanoBaH2 Hidruro de BarioFeO Monóxido de hierro Oxido de Hierro (III) Oxido ferrosoCuO Monóxido de cobre Oxido de cobre (II) Oxido cúpricoSO2 Dióxido de azufre Oxido de azufre (IV) Anhídrido sulfurosoCl2O7 Heptóxido de dicloro Oxido de cloro (VII) Anhídrido perclóricoCaF2 Difluoruro de calcio Fluoruro de calcio Fluoruro cálcicoV2S5 Pentasulfuro de divanadio Sulfuro vanadio (V) Pentasulfuro de vanadioSF4 Tetrafluoruro de azufre Fluoruro de azufre (IV)

As2Se5 Pentaseleniuro de diarsénico Seleniuro de arsénico (V)

6.2.3. Combinaciones ternarias y superiores.

Cuando las moléculas están constituidas por tres o más átomos, la situación sevuelve algo más compleja. No obstante, las normas IUPAC citadas para combinacionesbinarias siguen siendo válidas como norma general en este tipo de moléculas.

Entre los compuestos ternarios podemos citar a los oxácidos. sales e hidróxidos,junto a otros compuestos de menor importancia. En todos ellos, la parte catiónica (opositiva) de la molécula se escribe a la izquierda, y la aniónica a la derecha.

La nomenclatura estequiométrica, o la que sigue el sistema de Stock, son tambiénrecomendadas en estos compuestos, y los prefijos y sufijos hipo-, per-, -oso, e -ico, asícomo -ato, e -ito para las sales, tienden a eliminarse (aún cuando siguen siendo acepta-dos), y a ser sustituidos por -ato exclusivamente.

En la tabla siguiente se dan algunos ejemplos representativos de la nomenclaturade estas sustancias ternarias con su nombre en nomenclatura tradicional y su nombrepropuesto en nomenclatura sistemática.

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Fórmula Nombre tradicional Nombre sistemáticoHCIO Acido hipocloroso Monoxoclorato (I) de hidrógenoH2CO3 Acido carbónico Trioxocarbonato de hidrógenoFe(OH)2 Hidróxido ferroso Dihidróxido de hierroNaClO2 Clorito de sodio Dioxoclorato (III) de sodioKH2PO4 Fosfato monopotásico Dihidrógenofosfato de potasio

Existe otro tipo de sales que ya no son ternarias, resultantes de sustituir los hidró-genos del ácido por metales diferentes, obteniéndose sales dobles. Así, por ejemplo,citamos el NaKSO4, sulfato de sodio y potasio.

Si no todos los protones del ácido se han sustituido por un ion metálico (sales áci-das) se nombran actualmente anteponiendo el prefijo -hidrógeno al nombre de la salternaria, o también como sales dobles del hidrógeno y del metal. Ej.: NaHCO3, hidróge-no-carbonato de sodio, carbonato de hidrógeno y sodio (antiguamente y tradiciona l-mente, bicarbonato sódico o carbonato ácido de sodio).

En otros casos ocurre lo contrario, no todos los grupos OH− del hidróxido se sus-tituyen por el anión (sales básicas). Contienen aniones OH− u O2−, y se nombran ante-poniendo los prefijos hidroxi- u oxi-, respectivamente. Ej.: Bi(OH)(NO3)2, monohidro-xinitrato de bismuto (nitrato monobásico de bismuto).

Conviene señalar también el nombre de algunos iones muy importantes y fre-cuentes: CN− (anión cianuro), NH2

− (anión amiduro), NH4+ (catión amonio), etc.

6.3. Formulación y Nomenclatura Orgánica.

Las sustancias que caracterizan a los reinos vegetal y animal tienen en común elestar formadas por carbono y unos pocos elementos más, hidrógeno, oxígeno, nitrógenoy en menor proporción el azufre, el potasio y algunos halógenos.

La rama de la química que estudia esos compuestos es la Química Orgánica yabarca una infinidad de compuestos debido a la extraordinaria capacidad del carbonopara combinarse consigo mismo y con otros elementos.

El carbono, con sus 4 electrones externos (ls2 2s2 2p2) tiende a adquirir la estructu-ra del gas noble más próximo, neón, y forma cuatro enlaces covalentes que adquierencierto carácter polar cuando está unido a otros elementos más electronegativos. Asípues, el carbono es tetravalente.

Una diferencia fundamental entre la formulación inorgánica y la orgánica estribaen que en ésta suele haber muchos compuestos orgánicos que tienen la misma fórmulaempírica, pero distinta fórmula molecular, éstos son los isómeros. Ejemplo: el com-puesto C4H10O, puede tratarse de:

CH3-CH2-CH2-CH2OH l-Butanol

CH3-CH2-CHOH-CH3 2-Butanol

CH3-CH2-O-CH2-CH3 metil-propil-éter

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CH

CH3

H3C CH2

OH

Isobutanol

C

CH3

H3C

OH

CH3

Terc-butanol

6.3.1. Formulación de hidrocarburos.

A los compuestos orgánicos que sólo contienen enlaces carbono-hidrógeno y car-bono-carbono se les denomina hidrocarburos, que se dividen en:

Alcanos, con enlace simple C−C, se formulan con un prefijo griego que indica elnúmero de carbonos (excepto los cuatro primeros de la serie), y la terminación -ano.Ejemplos:

CH4 Metano CH4

CH3-CH3 Etano C2H6

CH3-CH2-CH3 Propano C3H8

CH3-CH2-CH2-CH3 Butano C4H10

CH3-(CH2)3-CH3 Pentano C5H12

CH3-(CH2)4-CH3 Hexano C6H14

CH3- (CH2)5-CH3 Heptano C7H16

CH3-(CH2)6-CH3 Octano C8H18

CH3-(CH2)7-CH3 Nonano C9H20

CH3-(CH2)8-CH3 Decano C10H22

Todos los alcanos acíclicos (que no forman ciclos) obedecen la fórmula generalempírica: CnH2n+2.

Para formular alcanos ramificados es preciso definir antes lo que se entiende porradicales o grupos. Estos son los agregados de átomos que proceden de la pérdida de unhidrógeno por un hidrocarburo. Los radicales derivados de los alcanos se nombran sus-tituyendo la terminación -ano por -ilo. Ejemplo: CH4, metano por CH3− metilo. Así elcompuesto:

H3C CH2CH2 CH2 CH2 CH2 CH3

CH3

es un metil-heptano

pero ¿cómo diferenciamos éste de los otros metilheptanos posibles?:

H3C CH CH3 CH2 CH2 CH2 CH3

CH3

y H3C CH2 CH3 CH2 CH2 CH2 CH3

CH3

Para determinar la posición del metilo (o cualquier radical) se enumera la cadenamás larga y se escribe y menciona dicho número, llamado localizador, delante del nom-bre del radical. De este modo en los ejemplos anteriores formulamos 2-metil-heptano y4-metil-heptano respectivamente.

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Existen unos radicales especiales, con nombre propio:

HCCH3

CH3 IsopropiloHCH2C

CH3

CH3

H2C

Isopentilo

HCH2CCH3

CH3 IsobutiloHC

CH2

CH3

CH3

Sec-butilo

CH3 C

CH3

CH3 Terc-butiloH3C CH2 C

CH3

CH3 Terc-pentilo

CH3 C

CH3

CH3

CH2

Neo-pentilo

Ahora, ¿cómo saber escoger la cadena más larga o principal? Se toma como cade-na principal:

a) la cadena que tenga el mayor número de cadenas laterales.b) la cadena cuyas cadenas laterales tengan los localizadores más bajos.c) la cadena que tenga el máximo número de átomos de carbono y las cadenas la-

terales más pequeñas.d) la cadena que tenga cadenas laterales lo menos ramificadas posible.

Así, el 4-etil-5-isopropil-3,4,7-trimetil-7-propil-undecano tiene como fórmula:

H3C CH2 CH C CH CH2 CH2 CH2 CH3 CH2 CH3

CH3

CH3

CH2CH3

CHCH3

CH3 CH2CH2CH3

Se observa que los radicales sencillos se citan en un orden que no tiene en cuentalos prefijos di-, tri-, tetra-, etc. Sin embargo los radicales complejos se ordenan según laprimera letra del radical.

Alquenos. Son hidrocarburos con enlace doble C=C, y se formulan igual que losalcanos pero con la terminación -eno y asignando la posición del doble enlace con unnúmero tan bajo como sea posible. Obedecen a la fórmula general CnH2n. Ejemplos:

CH2=CH2 Eteno o Etileno C2H4

CH3-CH=CH2 Propeno o Propileno C3H6

CH3-CH2-CH=CH2 1-Buteno C4H8

CH3-CH=CH-CH3 2-Buteno C4H8

CH3-CH2-CH2-CH=CH2 1-Penteno C5H10

CH3-CH2-CH=CH-CH3 2-Penteno C5H10

CH3-CH2-CH2-CH2-CH=CH2 1-Hexeno C6H12

CH3-CH2-CH2-CH=CH-CH3 2-Hexeno C6H12

CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH3 3-Hexeno C6H12CH3 CH C CH2 CH2 CH CH3

CH3CH2CH3 3-etil,6-metil,2-hepteno

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En el ejemplo del compuesto 2-buteno se ha omitido indicar que hay dos com-puestos distintos que obedecen al nombre de 2-buteno:

C CCH3

H

H3C

H cis-2-buteno C C

H

CH3

H3C

H trans-2-buteno

Si hay ramificaciones se toma como cadena principal la cadena más larga de lasque contienen el doble enlace.

Alquinos. Son hidrocarburos con triple enlace C≡ C, se formulan como los ante-riores pero con la terminación -ino y asignando la posición del triple enlace con un lo-calizador lo más bajo posible. Tienen como fórmula general CnH2n-2.

¿Cómo se formula un hidrocarburo que posee simultáneamente dobles y triplesenlaces? Se elige como cadena principal aquella que tiene mayor número de enlaces "nosencillos". Se da preferencia a los dobles enlaces sobre los triples enlaces. Si hay dos omás cadenas con igual número de enlaces no sencillos se elige la que tiene mayor núme-ro de átomos de carbono. A igualdad de átomos de carbono se toma la que tenga mayornúmero de dobles enlaces.

Hidrocarburos Aromáticos. Son los derivados del benceno C6H6 que puede sermonocíclicos (un anillo) o policíclicos (dos o más anillos).

Los sustituyentes que puedan haber sobre un anillo bencénico se mencionan comoradicales anteponiéndolos a la palabra benceno:

HC

HCCH

CH

CHC

CH2 CH3

etilbenceno

HC

HCCH

CH

CHC

CH CH2

sec-butilbenceno

CH3H3C

HC

HCCH

CH

CHC

CH CH2

vinilbenceno

HC

HCCH

CH

CHC

CH3

metilbenceno (tolueno)

Cuando hay dos sustituyentes, su posición relativa se indica mediante los números1,2-; 1,3- ó 1,4- o mediante prefijos o- (orto), m- (meta) o p- (para):

HC

HCCH

CH

CC

CH2 CH3

CH3

1.etil-2-metilbencenoo-etilmetilbenceno

HC

HCCH

C

CHC

CH2 CH3

CH2 CH2 CH3

1-etil-3-propilbencenom-etilpropilbenceno

HC

HCC

CH

CHC

CH3

CH3

1,4-dimetilbencenop-dimetilbenceno

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Algunos hidrocarburos aromáticos policíclicos son:

Naftaleno

8 9 1

2

3

45 10

6

7

Antraceno

1

2

3

4

5

6

8

7

9

10

Fenantreno Perhidrofenantreno

1°. Cuando haya un único grupo funcional en la molécula la cadena principal debecontener el átomo de carbono implicado en el grupo funcional, aunque la cadena princi-pal resulte más corta que otras alternativas que no lo contengan y con el número locali-zador más bajo posible.

2°. Si hay más de un grupo funcional, se elige a uno de ellos como función o gru-po principal (de acuerdo con el orden de preferencia indicado en la tabla adjunta),mientras que los otros pasan a ser considerados simples sustituyentes.

Orden de preferencia para la elección de grupo funcional.1.- Cationes.2.- Acidos: carboxílicos, tioácidos, sulfónicos, etc.3.- Derivados de ácido: anhídridos, ésteres, haluros de acilo, amidas, hidrazidas,

imidas, etc.4.- Nitrilos.5.- Aldehídos y Tioaldehídos.6.- Cetonas y Tiocetonas.7.- Alcoholes, Fenoles, Tioalcoholes y Tiofenoles.8.- Hidroperóxidos.9.- Aminas, Iminas e Hidrazinas.10.- Éteres y tioéteres.11.- Peróxidos.

Alcoholes. Los alcoholes resultan de sustituir un H de un hidrocarburo por un gru-po hidroxilo OH. Se les nombra añadiendo la terminación -ol a la raíz del nombre de suhidrocarburo. Ejemplo:

CH3-CH2-CH2OH PropanolCH3-CH2-CH2-CH2-CH2OH Pentanol

Otra manera de nombrar a los alcoholes consiste en citar primero la función (alco-hol) y luego el radical, por ejemplo:

CH3-CH2-CH2OH Alcohol propílicoCH3-CH2-CH2-CH2-CH2OH Alcohol amílico

Cuando actúa como sustituyente se nombra añadiendo el prefijo hidroxi-, comopor ejemplo:

CH3-CH2-CHOH-CHO 2-Hidroxi-butanal

Hay alcoholes con nombres triviales que aún se siguen utilizando, por ejemplo:

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CH2OH-CH2OH (Etanodiol) EtilenglicolCH2OH-CHOH-CH2OH (Propanotriol) Glicerina

Éteres. Los éteres tienen de fórmula general R-O-R, y se nombran según esta es-tructura:

CH3-O-CH2-CH3 Metil-oxi-etano (o Etil-Metil-Éter)C6H5-O-CH3 Metil-oxi-benceno (o Fenil-Metil-Éter)

CH3-CH(CH3)-O-CH2-CH(CH3)-CH3 Isopropil-Oxi-2-Metil-propano (oIsopropil-Isobutil-Éter)

Fenoles. Los Fenoles tienen fórmula general empírica Ar-OH y son anillos bencé-nicos con sustituyentes OH-, por ejemplo:

OH OH OH OH

OH

OHOHFenol Pirocatecol Resorcina

Hidroquinona

Aldehídos. Los Aldehídos, cuyo nombre deriva de alcohol deshidrogenado, tienenfórmula general R-CHO, y se les nombra con la terminación -al añadida a la raíz delnombre del correspondiente hidrocarburo. Ejemplos:

H-CHO Metanal FormaldehídoCH3-CHO Etanal AcetaldehídoCH3-CH2-CHO Propanal PropionaldehídoCH2=CH-CHO Propenal Acrilaldehído o AcroleínaCH2OH-CHOH-CHO 2,3-dihidroxipropanal Gliceraldehído

Cuando en un compuesto hay otras funciones que tienen prioridad sobre la fun-ción aldehído, para ser citadas como grupo principal se utiliza el prefijo formil- paradesignar al grupo -CHO, al que se considera entonces como un sustituyente. Ejemplo:

C CH2HO

OCH

CH

O

CH2 COH

Acido 3-formil-pentanodioico ó Acido 3-formil-glutárico

Cetonas. Las cetonas tienen fórmula general R-CO-R, y se las nombra con la ter-minación -ona en la raíz del nombre del hidrocarburo del que deriva. Ejemplos:

CH3-CO-CH3 Propanona o Dimetil-cetona (o Acetona).CH3-CO-CH2-CH3 Butanona o Etil-metil-cetona.CH2=CH-CO-CH3 3-Buten-2-ona o Metil-vinil-cetona.CH3-CO-CH2-CO-CH3 2,4-Pentanodiona (o Acetilacetona).

Cuando hay otra función prioritaria se nombre el grupo C=O con el prefijo -oxo.Por ejemplo:

CH3-CO-CH2-CH2-COOH Acido 4-oxo-pentanoico

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Acidos Carboxílicos y Derivados. Estos compuestos orgánicos tienen las siguien-tes fórmulas generales empíricas:

R-COOH Acidos CarboxílicosR-COO-R Ésteres(R-CO)2O AnhídridosR-CO-X Haluros de ácido

Los ácidos carboxílicos tienen nombres sistemáticos constituidos por la raíz delnombre del hidrocarburo correspondiente acabada en -oico, o bien con la terminacióncarboxílico. Ejemplo:

H-COOH Ac.metanoico Ac.fórmicoCH3-COOH Ac.etanoico Ac.acéticoCH3-CH2-COOH Ac.propanoico Ac.propílicoCH3-CH2-CH2-COOH Ac.butanoico Ac.butíricoC6H5-COOH Ac.fenil-carboxílico Ac.benzoicoC6H4(COOH)2 Ac.o-fenildicarboxílico Ac.ftálicoCOOH-COOH Ac.etanodioico Ac.oxálicoCOOH-CH2-COOH Ac.propanodioico Ac.malónicoCOOH-CH2-CH2-COOH Ac.butanodioico Ac.succínicoCOOH-CH2-CH2-CH2-COOH Ac.pentanodioico Ac.glutáricoCOOH-(CH2)4-COOH Ac.hexanodioico Ac.adípicoCOOH-(CH2)5-COOH Ac.heptanodioico Ac.pimélico

Los aniones de los ácidos carboxílicos se nombran reemplazando la terminaciónpropia del ácido (-ico) por -ato (igual que en las sales inorgánicas). Por ejemplo:

. Acido Anión Sal .CH3-COOH CH3-COO− CH3-COONa

Acido Acético Ion Acetato Acetato de sodio

Los ésteres se nombran de forma análoga a las sales de la química inorgánica. Porejemplo:

H-COOCH3 Metanoato de metilo (formiato de metilo)C6H5-COOCH2-CH3 Benzoato de etilo.

Los anhídridos provienen de los ácidos carboxílicos por pérdida de una moléculade agua entre los dos grupos carboxilo. Se nombran igual que los ácidos de procedencia.Existen también anhídridos mixtos, es decir, procedente de dos ácidos diferentes. Ejem-plos:

CH3-CO-O-CO-CH3 Anhídrido acético

H2C

H2C C

O

C

O

O

Anhidrido succínico

HC

HCCH

C

C

HC

C

CO

O

O

Anhidrido ftático

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Los haluros de acilo resultan de sustituir el OH del ácido carboxílico por un haló-geno. Por ejemplo:

CH3-COCl Cloruro de acetiloCH3-CH2-CH2-COF Fluoruro de butirilo

Aminas. Las aminas derivan del amoníaco y se clasifican en tres grupos que son:Primarias, de fórmula general R-NH2

Secundarias, de fórmula general R-NH-R'

Terciarias, de fórmula general N R'R

R"

Se nombran indicando los nombre de los radicales y la terminación amina. Lasaminas complejas, llevan el indicador N-N (iguales) o N-N' (distintas). Ejemplos:

NH2HN

Fenilamina o Anilina

Difenilamina

N

Trifenilamina

NH2-CH2-CH2-CH2-NH2 1,3-propanodiamina o trimetilendiaminaCH3-NH-CH2- CH2- CH2-NH-CH3 N,N'-dimetil-1,3-propanodiamina o

N,N'dimetil-trimetilendiamina

Otros compuestos nitrogenados son:

Hidroxilaminas de fórmula general R-NH-OHNitrilos o Cianuros de fórmula general R-CNNitroderivados de fórmula general R-NO2

Amidas de fórmula general R-CO-NH2

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BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA

Linus PAULING. Química General. Editorial Aguilar. 1971. MADRID.

Kenneth W.WHITTEN y Kenneth D.GAILEY. Química General. Nueva EditorialInteramericana, S.A. 1986. MEJICO.

Soledad ESTEBAN SANTOS y Raquel NAVARRO DELGADO. Química Gene-ral. Tomo 1. U.N.E.D. 1983. MADRID.

Hans Rudolf CHRISTEN. Química. Editorial Reverté. 1967. BARCELONA.

Joseph A.BABOR y José IBARZ AZNAREZ. Química General Moderna. Edito-rial Marín. 1968. BARCELONA.

M.PARAIRA y C.PAREJO. Introducción a la Formulación y Nomenclatura Quí-mica (Inorgánica y Orgánica). Normas IUPAC. Editorial Vicens-Vives. BARCELONA.

R.S.CAHN. Introducción a la Nomenclatura Química. Editorial Alhambra. 1970.MADRID.

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Tratamiento Didáctico----------------------------------------------------------------------------------------------------------OBJETIVOS

Introducción al estudio de la Química, con el establecimiento de los conceptos bási-cos de materia, transformaciones de materia, métodos experimentales y lenguaje con-vencional adoptado.

Establecer el concepto de materia, sus distintas formas y manifestaciones, comoelemento básico del estudio de la química.UBICACION

Se ubica el tema en el 1° del Bachillerato, en la asignatura de Física y Química (Mo-dalidad de Bachillerato de Ciencias de la Naturaleza y de la Salud) en el bloque temáti-co de "La teoría atómico-molecular".TEMPORALIZACION

El tema se explicará en un periodo de 6 horas, aunque requerirá un complemento de2 ó 3 horas para prácticas de laboratorio relacionadas con los métodos experimentalesexpuestos en el tema.METODOLOGIA

Explicación exhaustiva y sistemática de los conceptos fundamentales del tema ilus-trándolos con experiencias, modelos y símiles apropiados.

Tema eminentemente experimental, debe desarrollarse basándose en las experienciasprogramadas y desarrolladas en el laboratorio, para dar una visión más clara de los con-ceptos introducidos.

Exposición completa de las normas de nomenclatura y formulación de química inor-gánica y orgánica, haciendo ver que constituye el lenguaje básico en la química y sin éldicha ciencia sería incomprensible.CONTENIDOS MINIMOS

Concepto de materia. Mezcla. Componentes. Compuestos. Elementos. Atomos.Transformación física. Definición. Ejemplos.Transformación química. Definición. Reacciones.Separación de componentes. Métodos físicos. Métodos químicos.Sistema periódico. Símbolos. Valencias. Fórmulas.Nomenclatura de compuestos binarios.Nomenclatura de compuestos ternarios.Nomenclatura de compuestos orgánicos. Series orgánicas principales.Fórmulas. Formulación directa e inversa.

MATERIALES Y RECURSOS DIDACTICOSLibro de texto, complementado con apuntes de las explicaciones del profesor.Sistema periódico mural, permanente en el aula o laboratorio.Tablas de masas atómicas de elementos y valencias.Material general de química y productos químicos para las prácticas de separación de

componentes de mezclas y descomposición sencilla de compuestos.EVALUACION

Ejercicio escrito sobre cuestiones relacionadas con materia, mezclas, elementos ycompuestos y métodos experimentales para separación de componentes.

Ejercicio escrito sobre cuestiones de formulación y nomenclatura de química inorgá-nica y orgánica, según normas de la IUPAC.

Valoración objetiva de las prácticas realizadas en el laboratorio siguiendo un guiónprevio y anotando resultados en un cuaderno de laboratorio.

Prueba escrita de opción múltiple, con preguntas de varias respuestas, en las que elalumno razone ante diferentes situaciones planteadas.