Fundación Educacional Colegio de los SSCC
-Manquehue-
Depto. De Ciencias Pofesores: Magdalena Loyola Sergio Andrés Nivel: III° CCNN/CCSS
OBJETIVOS:
- Diferenciar compuestos orgánicos e inorgánicos valorando su importancia en la naturaleza.
- Describir las investigaciones científicas que dieron origen al
desarrollo de la química orgánica. - Explicar las propiedades del carbono que hacen posible la
existencia de una gran variedad de moléculas orgánicas.
QUÍMICA ORGÁNICA
¿QUÉ SON LAS MOLÉCULAS ORGÁNICAS?
Orgánica = organismo
Teoría Vitalista: “Los seres vivos tienen una energía llamada fuerza vital; no pueden sintetizarse compuestos orgánicos en el laboratorio”. Hasta los inicios del siglo XIX los compuestos orgánicos eran definidos como aquellos provenientes de organismos vivos, y los inorgánicos como aquellos que se obtenían principalmente de minerales.
INTRODUCCIÓN
Friedrich Wöhler: Sintetizó la úrea El químico alemán Friedrich Wöhler (1800–1882), en 1828 demostró que la teoría de la fuerza vital era errada. Esto puso fin a la Teoría Vitalista.
Y entonces… ¿qué son las moléculas orgánicas?
La química inorgánica sería entonces el estudio de compuestos formados por el resto de los elementos, distintos al carbono. (salvo excepciones)
En la actualidad, la química orgánica es el estudio de los compuestos de carbono.
INTRODUCCIÓN
¿Qué son las moléculas orgánicas? R: Son aquellas que tienen principalmente átomos de Carbono y de Hidrógeno. Provienen de organismos vivos, aunque pueden sintetizarse en el laboratorio.
INTRODUCCIÓN
¿El CO2 también es una molécula orgánica?
? ?
No; el CO2 es una molécula inorgánica, la cual se incorpora a las biomoléculas a través de la fotosíntesis, y se regenera a través de la respiración celular.
INTRODUCCIÓN
Las moléculas que componen el petróleo también son orgánicas, pues derivan de organismos fósiles.
INTRODUCCIÓN
Fuentes naturales de obtención de carbono
Gas Natural
Mezcla de gases ligeros que se encuentra generalmente
en los yacimientos de petróleo. Compuesto principalmente
por metano (CH4).
Petróleo Mezcla de hidrocarburos con pequeñas cantidades de
oxígeno, azufre, nitrógeno y trazas de algunos metales.
Líquido viscoso, oscuro y de menor densidad que el
agua.
Petróleo
La refinación del petróleo es un proceso que incluye el fraccionamiento y
transformaciones químicas del petróleo para producir derivados comercializables.
Refinación de petróleo
Destilación
Fraccionamiento Conversión
Isomerización
y alquilación.
Cracking
térmico y
catalítico.
Mezclado
Petróleo
Destilación fraccionada
Nº de átomos de carbono
Fracción
C1 – C4 Gas combustible.
C5 – C12 Gasolina, combustible de automóviles.
C12 – C16 Keroseno o parafina líquida.
C15 – C18 Gasoil o fuel oil. Combustible de calderas o plantas termoeléctricas. Diésel.
C18 – C20 Aceites lubricantes.
C20 o más Parafina, ceras, asfalto o bitumen.
Busca separar productos sobre la base de las diferencias en sus puntos de
ebullición. El grado de separación de los componentes del petróleo está
estrechamente ligado al punto de ebullición de cada compuesto.
Formas alotrópicas del carbono
Difieren en la forma en que los átomos de carbono se enlazan entre sí y con ello presentan distintas propiedades físicas y químicas.
Diamante sp3 - sp3
Grafito sp2 - sp2
Fullereno sp2 - sp2
Nanotubo sp2 - sp2
• Tetravalencia
Hibridación permite enlazarse de uno a cuatro átomos adicionales.
• Electronegatividad intermedia
Capacidad de enlazarse con otros átomos de carbono, produciendo cadenas.
Capacidad de enlazarse con otros
átomos, como hidrógeno, oxígeno y nitrógeno.
EL ELEMENTO CARBONO
¿Por qué el carbono puede formar una gran variedad de moléculas?
OBJETIVO:
- Clasificar los diferentes tipos de átomos de carbono en diversas moléculas orgánicas.
CLASIFICACIÓN DEL ÁTOMO DE CARBONO
Tipos de átomos de Carbono
Según su
hibridación
sp3
sp2
sp
Según el número de átomos de
carbono enlazados a sí
Primario
Secundario
Terciario
Cuaternario
CLASIFICACIÓN DEL ÁTOMO DE CARBONO
FORMAS DE REPRESENTACIÓN MOLECULAS ORGÁNICAS
Fórmula Molecular Fórmula Desarrollada Fórmula Semidesarrollada Fórmula de Lineas
Ejercicio: Clasifica los carbonos de las siguientes moléculas de acuerdo a su hibridación:
CLASIFICACIÓN DEL ÁTOMO DE CARBONO
Según su hibridación
*El hidrógeno se clasifica de acuerdo al carbono al que se encuentra unido.
CLASIFICACIÓN DEL ÁTOMO DE CARBONO
Según el número de átomos de carbono unidos directamente
CH3-CH3
CH3-CH2-CH2-CH3 CH3
CH3-C-CH2-CH2-CH2-CH3
CH3
CH3-CH-CH3
CH3 CH3-CH2-CH3
Ejercicio: Clasifica los carbonos de las siguientes moléculas en primarios, secundarios, terciarios o cuaternarios:
CLASIFICACIÓN DEL ÁTOMO DE CARBONO
Según el número de átomos de carbono unidos directamente
CH3-CH3
CH3-CH2-CH2-CH3 CH3
CH3-C-CH2-CH2-CH2-CH3
CH3
CH3-CH-CH3
CH3 CH3-CH2-CH3
CLASIFICACIÓN DEL ÁTOMO DE CARBONO
Según el número de átomos de carbono unidos directamente
Ejercicio: Clasifica los carbonos de las siguientes moléculas en primarios, secundarios, terciarios o cuaternarios:
OBJETIVOS:
- Diferenciar moléculas orgánicas de acuerdo a los criterios: alifática-alicíclica/aromática, lineal/ramificada, saturada/insaturada.
- Clasificar hidrocarburos en alcanos, alquenos y alquinos, y
explicar sus propiedades.
CLASIFICACIÓN DE LOS HIDROCARBUROS
ACTIVIDADES:
- Clasificar moléculas orgánicas de una lista, de acuerdo a los criterios mencionados.
CLASIFICACIÓN DE LOS HIDROCARBUROS
Hidrocarburos
Cadenas Alifáticas
Alcanos
Alquenos
Alquinos
Cadenas Cíclicas
Alicíclicas
Cicloalcanos
Cicloalquenos
Cicloalquinos
Aromáticas
CLASIFICACIÓN DE LOS HIDROCARBUROS
Lineales o ramificados
Saturados o insaturados
Lineales o ramificados
Saturados o insaturados
CLASIFICACIÓN DE LOS HIDROCARBUROS
2. Saturada o Insaturada
Cadenas Alifáticas
Alcanos Alquenos Alquinos
1. Saturada o Insaturada
CLASIFICACIÓN DE LOS HIDROCARBUROS
Cadenas Cíclicas
Cicloalcanos Cicloalquenos Cicloalquinos
CH3
OBJETIVO:
- Nombrar las distintas moléculas orgánicas según su nomenclatura IUPAC.
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
ACTIVIDADES:
- Indagar sobre las propiedades de alcanos, alquenos y alquinos. - Aplicar la nomenclatura de hidrocarburos en moléculas
problema.
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
La gran cantidad y variedad de compuestos orgánicos, sumado a la multiplicidad de nombres que podía recibir un mismo compuesto, llevó a un grupo de químicos representantes de diferentes países a reunirse en 1892, por primera vez, a crear un “lenguaje universal” para denominar moléculas orgánicas (y también compuestos inorgánicos). Este organismo regulador se ha denominado IUPAC (Internacional Union of Pure and Applied Chemistry), grupo que se reúne periódicamente para crear y revisar las normas que conforman la nomenclatura sistemática de los compuestos químicos. La primera regla de nomenclatura da el nombre al compuesto según el número de átomos de carbono que posee la cadena. Los alcanos de cadena lineal constituyen la base de la nomenclatura IUPAC.
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
1) N° átomos de C
N° átomos de Carbono
Prefijo
1 met
2 et
3 prop
4 but
5 pent
6 hex
7 hept
N° átomos de Carbono
Prefijo
8 oct
9 non
10 dec
11 undec
12 dodec
13 tridec
20 eicos
30 triacont
NOMENCLATURA I.U.P.A.C. Para nombrar un compuesto orgánico se requiere conocer:
CH3
CH3-C-CH2-CH2-CH2-CH3
CH3
Cadena Principal
Radical o sustituyente
Radical o sustituyente
3) Identificar la cadena principal
ALCANOS: CnH2n+2
Propiedades y Aplicaciones: • Uso principal: combustibles.
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
• De 1 a 4 carbonos por molécula son gases.
• De 5 a 16 átomos de carbono por moléculas son líquidos.
• Los que tienen más de 16 átomos de carbono por molécula
son sólidos.
ALCANOS: CnH2n+2
Propiedades y Aplicaciones: • La densidad de los alcanos líquidos es
menor que la del agua. Los alcanos son moléculas no polares y prácticamente insolubles en agua, por lo que flotan en ella.
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
• Los alcanos disuelven muchas sustancias orgánicas Apolares, como las grasas, los aceites y las ceras.
• Además, son moléculas que rara vez reaccionan, esto es, tienen
poca afinidad a las reacciones químicas, de ahí su nombre (parafinas = poca afinidad).
ALCANOS
Cn Nombre Cn Nombre Cn Nombre
1 metano 7 heptano 13 tridecano
2 etano 8 octano 20 eicosano
3 propano 9 nonano 21 heneicosano
4 butano 10 decano 22 docosano
5 pentano 11 undecano 23 tricosano
6 hexano 12 dodecano 30 triacontano
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
ACTIVIDAD 1. Cada grupo dispondrá de la imagen de una molécula orgánica la que deberán analizar a la luz de los conceptos recién estudiados. Deberán escribir las características que pueden identificar de la molécula analizada en la columna conectar. (5 minutos)
2. Recibirán una reseña con las reglas asociadas al nombramiento de hidrocarburos, en conjunto deben leerla e intentar con esa información nombrar la molécula asignada. En la columna extender anotarán el nombre asignado y las razones que justifican su elección. (10 minutos)
3. Recibirán una hoja con alternativas de nombres de los cuáles uno es el correcto. Deberán discutir en grupo, escoger cuál es el correcto y comparar este nombre escogido con el nombre asignado anteriormente. A partir de esta comparación en la columna desafiar registren las dificultades y/o consideraciones a la hora de nombrar compuestos orgánicos.(5 minutos).
4. Luego de esto, junto con su grupo deberán rotar y analizar las moléculas de los compañeros indicando sugerencias en cualquiera de las tres columnas si les parece necesario. (5 minutos en cada grupo)
SUSTITUYENTES O RADICALES MÁS COMUNES
metil
etil
propil
isopropil
butil
secbutil
isobutil
terbutil
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
Ahora tú. Nombra el siguiente alcano
NOMENCLATURA ALCANOS
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
4,5-dietil -2,7-dimetil octano
EJERCICIOS
NOMENCLATURA ALCANOS
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
5 – secbutil – 4 – etil – 2 – metilnonano 2,2,4 – trimetilpentano
6 – secbutil – 3,5,7 – trimetildecano
Propiedades y Aplicaciones: • Al igual que los alcanos, los alquenos y los alquinos son insolubles
en agua y flotan en ella. • Los alquenos abundan en la Naturaleza. Los frutos y verduras en
proceso de maduración despiden la hormona etileno, que causa maduración.
ALQUENOS: CnH2n y ALQUINOS CnH2n-2
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
Propiedades y Aplicaciones:
• Los alquenos y los alquinos experimentan un mayor número de reacciones químicas que los alcanos. Estos compuestos presentan generalmente reacciones de adición, y por lo tanto es posible saturarlos de átomos de hidrógeno.
• Una de las características más excepcionales de estas moléculas es
que se puede adicionar unas a otras para formar moléculas grandes llamadas polímeros.
ALQUENOS: CnH2n y ALQUINOS CnH2n-2
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
Propiedades y Aplicaciones:
• El acetileno (CHCH) se usa en soldaduras por su alto punto de fusión.
• Además se usa como materia prima en ácido acético, cauchos y plásticos.
ALQUENOS: CnH2n y ALQUINOS CnH2n-2
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
1. Elegir como cadena principal aquella que contenga la mayor cantidad de insaturaciones, no importando si es o no la más larga. 2. Numerar la cadena desde el extremo más próximo a la insaturación. El doble enlace tiene prioridad sobre el triple enlace.
NOMENCLATURA ALQUENOS Y ALQUINOS
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
3. Nombrar la cadena, partiendo con los radicales (en orden alfabético), considerando el número del carbono que soporta el radical. 4. A continuación utilizar la nomenclatura estandarizada para la cadena principal (prefijo y sufijo), teniendo en cuenta, la parte media correspondiente a la regla para los alquenos o alquinos. Indicar con número el o los carbono(s) que poseen la insaturación.
NOMENCLATURA ALQUENOS Y ALQUINOS
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
butil
butil
3-butil-2-octeno
propil
3-propil-1,4 hexadiino
NOMENCLATURA ALQUENOS Y ALQUINOS
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
NOMENCLATURA DE ENINOS
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
Los hidrocarburo que contienen dobles y triples enlaces, se llaman eninos , los criterios asociados para su denominación son los siguientes: 1. Se considera como cadena principal la que contiene el
mayor número posible de enlaces múltiples, prescindiendo de si son dobles o triples.
2. Se numera para que los enlaces en conjunto tomen los localizadores más bajos. Si hay un doble enlace y un triple a la misma distancia de los extremos tiene preferencia el doble. 3. Si el compuesto tiene un doble enlace y un triple se termina el nombre en -en-ino; si tiene dos dobles y un triple, -dien-ino; con dos triples y un doble la terminación es, -en-diino
NOMENCLATURA ALQUENOS Y ALQUINOS
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
Hept-5-en-1-ino Hept-1-en-6-ino
Nona-5,7-dien-1-ino Deca-3,7-dien-1,5-diino
EJERCICIOS: Nombra los siguientes alquenos y alquinos.
NOMENCLATURA ALQUENOS Y ALQUINOS
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
EJERCICIOS: Nombra los siguientes alquenos y alquinos.
NOMENCLATURA ALQUENOS Y ALQUINOS
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
4 – metil – 1,3 – pentadieno
1 – hexino
2 – hexino
3 – hexino
1,5 – hexadieno
1,4 – hexadieno
1,3 – hexadieno
3,7 – dimetil – 1,3,5,7 – nonatetraeno
2,5 – dimetil – 3 - hexino
Propiedades y Aplicaciones: Cadenas cíclicas con enlaces simples. Son hidrocarburos saturados cuyo uso principal en la industria es como solventes (como el ciclohexano). Los ciclos con menos carbonos son gases, como el ciclopropano que se utiliza como anestésico.
ciclopropano ciclobutano ciclopentano ciclohexano
CICLOALCANOS CnH2n
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
Propiedades y Aplicaciones: Cadenas cíclicas con enlaces dobles. Uso como solventes, y aplicaciones microbicidas y fungicidas.
1-metil-ciclobuteno ciclohexeno
CICLOALQUENOS CnH2n-2
CH3
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
Propiedades y Aplicaciones: Cadenas cíclicas con enlaces triples. Uso como solventes, y aplicaciones microbicidas y fungicidas.
CICLOALQUINOS CnH2n-4
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
3 etil - ciclooctino CH2CH3
REGLAS NOMENCLATURA CICLOS
1. Se parte numerando la cadena partiendo desde la insaturación o el radical.
2. A continuación se numera eligiendo el radical más cercano. Si están iguales, se elige por orden alfabético.
3. Cuando hay un radical que tiene más de 4 carbonos, el ciclo pasa a ser un sustituyente.
CH3
CH3
CH3
Cl
Br
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.
REGLAS NOMENCLATURA CICLOS
1. Se parte numerando la cadena partiendo desde la insaturación o el radical.
2. A continuación se numera eligiendo el radical más cercano. Si están iguales, se elige por orden alfabético.
3. Cuando hay un radical que tiene más de 4 carbonos, el ciclo pasa a ser un sustituyente.
1
2 3
1,2-Dimetilciclopropano 1-Bromo-3-cloro-2-metilciclopentano
CH3
CH3
CH3
Cl
Br
1
2
3
4
5
NOMENCLATURA I.U.P.A.C.