Grado 10
  1. Materia y sus propiedades  1.1. Estados de la materia  1.2. Propiedades físicas y químicas de la materia  1.3. Clasificación de sustancias (elementos, compuestos, mezclas)  1.4. Cambios en la Materia (Cambios Físicos y Químicos)  1.5. Ley de conservación de la masa y ley de proporciones definidas
  2. Estructura Atómica  2.1. Desarrollo histórico del modelo atómico  2.2. Partículas subatómicas (protones, neutrones, electrones)  2.3. Número atómico, número de masa e isótopos  2.4. Configuración Electrónica y Niveles de Energía  2.5. Valencia, formación de iones y estado de oxidación
  3. Tabla periódica  3.1. Historia y desarrollo de la tabla periódica  3.2. Ley periódica moderna y tendencias periódicas  3.3. Grupos y períodos en la tabla periódica  3.4. Tendencias en la Tabla Periódica  3.5. Metales, no metales, metaloides y sus propiedades  3.6. Gases nobles y su inercia química
  4. Enlace químico  4.1. Formación de Enlaces Químicos (Regla del Octeto)  4.2. Enlace iónico y propiedades de los compuestos iónicos  4.3. Enlace covalente y propiedades de los compuestos covalentes  4.4. Enlace metálico y sus propiedades  4.5. Geometría molecular y teoría VSEPR  4.6. Polaridad y momento dipolar de las moléculas  4.7. Fuerzas intermoleculares
  5. Reacciones y Ecuaciones Químicas  5.1. Tipos de Reacciones Químicas  5.2. Escribir y balancear ecuaciones químicas  5.3. Ley de conservación de la masa en reacciones químicas  5.4. Factores que afectan las reacciones químicas  5.5. Catalizadores y su papel en las reacciones químicas  5.6. Reacciones exotérmicas y endotérmicas
  6. Estequiometría y Cálculos Químicos  6.1. Concepto del mol y número de Avogadro  6.2. Masa molar y conversiones gramo-mol  6.3. Fórmula empírica y molecular  6.4. Cálculos estequiométricos y rendimiento químico  6.5. Reactivos Limitantes y en Exceso
  7. Ácidos, Bases y Sales  7.1. Propiedades y Definiciones de Ácidos y Bases (Arrhenius, Bronsted-Lowry, Lewis)  7.2. Escala de pH, pOH e Indicadores  7.3. Reacciones de neutralización y formación de sales  7.4. Fuerza de Ácidos y Bases (Ácidos y Bases Fuertes vs. Débiles)  7.5. Ácidos y Bases Comunes en la Vida Diaria  7.6. Sales, su solubilidad y aplicaciones
  8. Metales y No Metales  8.1. Propiedades físicas y químicas de los metales  8.2. Propiedades físicas y químicas de los no metales  8.3. Serie de Reactividad de Metales y Reacciones de Desplazamiento  8.4. Extracción de metales de los minerales  8.5. Corrosión, sus causas y prevención  8.6. Aleaciones, su composición y usos
  9. El carbono y sus compuestos  9.1. Alótropos del Carbono  9.2. Hidrocarburos y su clasificación (alcanos, alquenos, alquinos)  9.3. Grupos funcionales en compuestos orgánicos  9.4. Nomenclatura de compuestos orgánicos (sistema IUPAC)  9.5. Isomería en química orgánica (estructural y geométrica)  9.6. Reacciones orgánicas importantes (combustión, adición, sustitución, polimerización)  9.7. Aplicaciones de compuestos orgánicos en la industria y la vida diaria
  10. Química Ambiental  10.1. Contaminación del Aire (Fuentes, Efectos y Control)  10.2. Contaminación del agua (causas, efectos y remedios)  10.3. Efecto invernadero y calentamiento global  10.4. Agotamiento de la capa de ozono y sus efectos  10.5. La química verde y sus aplicaciones  10.6. práctica de química sostenible
  11. Termoquímica  11.1. Cambios de Calor y Energía en Reacciones Químicas  11.2. Reacciones Exotérmicas y Endotérmicas  11.3. Entalpía, cambio de entalpía y calor de reacción  11.4. Capacidad calorífica específica y calorimetría  11.5. Cambios de Energía en Reacciones de Combustión
  12. Electroquímica  12.1. Electrolitos y no electrolitos  12.2. Electrólisis y sus aplicaciones (galvanoplastia, extracción de metales)  12.3. Reacciones Redox (oxidación y reducción)  12.4. Celda galvánica y serie electroquímica  12.5. Corrosión y métodos de prevención electroquímica
  13. Cinética química y equilibrio  13.1. Tasa de reacciones químicas y su medición  13.2. Factores que afectan la velocidad de reacción (catalizador, temperatura, concentración)  13.3. Reversible and irreversible reactions  13.4. Equilibrio dinámico y constante de equilibrio  13.5. El principio de Le Chatelier y sus aplicaciones
  14. Gases y Leyes de los Gases  14.1. Propiedades de los gases y teoría cinético-molecular  14.2. Ley de Boyle (Relación Presión-Volumen)  14.3. La Ley de Charles  14.4. Ley de Gay-Lussac  14.5. Ley combinada de los gases y ley de los gases ideales  14.6. Gases reales vs gases ideales
  15. Química Nuclear  15.1. Introducción a la radiactividad y las reacciones nucleares  15.2. Tipos de desintegración radiactiva (alfa, beta, gamma)  15.3. Vida media y aplicaciones de los isótopos radiactivos  15.4. Reacciones de fisión y fusión nuclear  15.5. Generación de energía nuclear y su impacto ambiental

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Hidrocarburos y su clasificación (alcanos, alquenos, alquinos)


Los hidrocarburos son compuestos orgánicos que consisten únicamente en átomos de hidrógeno y carbono. Son la forma más sencilla de compuestos orgánicos y se pueden encontrar abundantemente en la naturaleza, especialmente en combustibles fósiles como el gas natural, el petróleo y el carbón. El estudio de los hidrocarburos es una parte fundamental de la química, ya que estos compuestos forman la base de la química orgánica.

Clasificación de los hidrocarburos

Los hidrocarburos se pueden clasificar en varios tipos dependiendo de su estructura y enlace. Las clases principales son:

  • Hidrocarburos
  • Alqueno
  • Alquinos
  • Aromatic hydrocarbons

Esta discusión se centrará en los primeros tres, conocidos como hidrocarburos alifáticos.

Hidrocarburos

Los alcanos, a veces llamados parafinas, son la familia más simple de hidrocarburos. Contienen únicamente enlaces simples y son hidrocarburos saturados, lo que significa que tienen el número máximo de átomos de hidrógeno unidos a cada átomo de carbono. La fórmula general para los alcanos es C n H 2n+2.

Los alcanos tienen diferentes longitudes de cadena y pueden formar diferentes estructuras, pero todos siguen la misma fórmula básica. Aquí hay algunos ejemplos de alcanos simples:

  • Metano (CH4)
  • Etano (C 2 H 6)
  • Propano (C 3 H 8)
  • Butano (C4H10)

Estructura y enlace en los alquenos

Los alquenos tienen una geometría tetraédrica alrededor de cada átomo de carbono, lo que significa que cada átomo de carbono forma cuatro enlaces covalentes simples con hidrógeno u otros átomos de carbono. Esto se debe a la hibridación de los orbitales sp 3.

         HH
         ,
    HCCH
         ,
         HH

En el diagrama anterior de etano, cada línea representa un enlace simple entre átomos.

C C

Este diagrama simplificado muestra la estructura del etano, donde dos átomos de carbono están unidos por un enlace simple.

Nomenclatura de los alquenos

Nombrar los alcanos implica identificar la cadena más larga de átomos de carbono y nombrar las ramas. Se utilizan las reglas de nomenclatura de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC):

  1. Encuentra la cadena continua más larga de átomos de carbono y dale un nombre adecuado de alcano.
  2. Identifica y nombra las ramas o cadenas laterales.
  3. Numera la cadena desde el extremo más cercano a la rama.
  4. Combina los nombres, incluyendo el estado de cada rama.

Por ejemplo, en el 2-metilpentano, la cadena principal tiene cinco carbonos (pentano), con un grupo metilo en el segundo carbono.

Alqueno

Los alquenos son hidrocarburos que contienen al menos un enlace doble carbono-carbono. Son hidrocarburos insaturados porque pueden acomodar más átomos de hidrógeno al romper el enlace doble. La fórmula general de un alqueno es C n H 2n.

Los ejemplos incluyen:

  • Eteno (C 2 H 4)
  • Propano (C 3 H 6)
  • Butano (C4H8)

Estructura y enlace en los alquinos

En los alquenos, la presencia de un enlace doble significa que los átomos de carbono involucrados están sp 2 hibridizados, resultando en una estructura planar alrededor del enlace doble.

         H
          ,
          C = C
          ,
         HH

La estructura anterior representa al eteno.

C C

Nomenclatura de los alquenos

La nomenclatura de los alquenos sigue las mismas reglas que para los alcanos, pero debe indicar la posición del enlace doble:

  1. Identifica la cadena más larga que contenga un enlace doble.
  2. Numera la cadena desde el extremo más cercano al enlace doble.
  3. Incluye la posición del enlace doble en el nombre.

Por ejemplo, 1-buteno indica una cadena de 4 carbonos con un enlace doble entre los primeros y segundos carbonos.

Alquinos

Los alquinos contienen al menos un enlace triple carbono-carbono, lo que también los convierte en hidrocarburos insaturados con la capacidad de agregar más hidrógeno. La fórmula general es C n H 2n-2.

Algunos ejemplos de alquinos incluyen:

  • Eteno (C 2 H 2), comúnmente conocido como acetileno
  • Propino (C 3 H 4)
  • Butano (C 4 H 6)

Estructura y enlace en los alquinos

El enlace triple en los alquinos consiste en un enlace sigma y dos enlaces pi, y los átomos de carbono están hibridizados sp, dando una geometría lineal.

          HC≡CH

Este es el alquino más simple, conocido como acetileno.

C C

Nomenclatura de los alquinos

La nomenclatura de los alquinos implica indicar la posición del enlace triple en la cadena de carbono:

  1. Identifica la cadena de carbono más larga que contenga un enlace triple.
  2. Numera la cadena comenzando desde el extremo más cercano al enlace triple.
  3. Incluye la posición del enlace triple en el nombre.

Por ejemplo, 1-butin indica una cadena de 4 carbonos con un enlace triple entre los primeros y segundos carbonos.

Propiedades de los hidrocarburos

Propiedades físicas

Los hidrocarburos exhiben una variedad de propiedades físicas dependiendo de su estructura:

  • Punto de ebullición y punto de fusión: A medida que aumenta el peso molecular, el punto de ebullición y el punto de fusión generalmente aumentan debido a mayores fuerzas de Van der Waals.
  • Solubilidad: Los hidrocarburos son generalmente apolares e insolubles en agua, pero pueden disolverse en solventes apolares como el hexano.
  • Densidad: Los hidrocarburos son menos densos que el agua, por lo que el aceite flota en el agua.

Propiedades químicas

La reactividad química difiere entre alcanos, alquenos y alquinos:

  • Alcanos: Relativamente inertes debido a la fuerza de los enlaces C-C y C-H. Sufren reacciones de combustión y sustitución.
  • Alquenos y alquinos: Son más reactivos debido a la presencia de enlaces dobles y triples. Sufren reacciones de adición, donde se añaden átomos a los carbonos involucrados en los enlaces múltiples.

Uso de los hidrocarburos

Los hidrocarburos tienen una amplia variedad de aplicaciones. Son los componentes principales de combustibles como la gasolina, el diésel y el gas natural. Los alcanos sirven como base para lubricantes y materias primas para muchos otros compuestos sintéticos. Los alquenos son importantes en la producción de polímeros como el polietileno, mientras que los alquinos se utilizan en soldadura y en la síntesis de otros compuestos químicos.

Conclusión

Comprender los fundamentos de los hidrocarburos y su clasificación en alcanos, alquenos y alquinos proporciona un conocimiento básico para estudios posteriores en química orgánica. Reconocer las variaciones en la estructura y el enlace proporciona información sobre sus propiedades físicas y químicas y sus amplias aplicaciones en escenarios del mundo real.


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