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

Grado 10 ↓


El carbono y sus compuestos


El carbono es un elemento muy importante en la química porque forma un gran número de compuestos. De hecho, forma más compuestos que cualquier otro elemento. Esto es porque el carbono tiene una habilidad única para formar fuertes enlaces covalentes con muchos otros elementos, especialmente hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros átomos de carbono.

Carbono elemental

El carbono es un elemento no metálico con el símbolo C y número atómico 6. Es el cuarto elemento más abundante en el universo por masa. Los átomos de carbono tienen seis protones en su núcleo y usualmente seis neutrones. Tienen cuatro electrones en su capa externa, lo que hace que el carbono sea muy versátil para formar enlaces con otros átomos.

Propiedades del carbono

  • El carbono es conocido por su capacidad para formar enlaces estables con otros elementos.
  • Puede formar múltiples enlaces (simples, dobles y triples).
  • Los compuestos de carbono pueden existir en varias formas, como cadenas, anillos y otras estructuras complejas.

Estructuras de carbono

Alótropos de carbono

El carbono existe en varias formas diferentes, conocidas como alótropos. Los alótropos más comunes del carbono son:

  • Diamante: Cada átomo de carbono está unido a otros cuatro átomos de carbono en una estructura de rejilla tridimensional. Este fuerte enlace hace que el diamante sea extremadamente duro.
  • Grafito: Los átomos de carbono en el grafito están unidos en capas con un arreglo hexagonal. Estas capas se deslizan entre sí, lo que hace que el grafito sea resbaladizo y un buen lubricante.
  • Fullerenos: Son moléculas compuestas enteramente de carbono que toman la forma de esferas huecas, elipsoides o tubos. Un ejemplo común es el buckyball.
Diamante Grafito

Hidrocarburos

Los hidrocarburos son compuestos compuestos enteramente de átomos de hidrógeno y carbono. Pueden clasificarse en diferentes tipos dependiendo del tipo de enlace entre los átomos de carbono:

Tipos de hidrocarburos

  • Alcanos: Hidrocarburos con solo enlaces simples entre átomos de carbono. Tienen la fórmula general C n H 2n+2. Ejemplos incluyen metano (CH 4) y etano (C 2 H 6).
  • Alquenos: Hidrocarburos con al menos un doble enlace. Tienen la fórmula general C n H 2n. Ejemplos incluyen eteno (C 2 H 4) y propano (C 3 H 6).
  • Alquinos: Hidrocarburos que contienen al menos un triple enlace. Estos tienen la fórmula general C n H 2n-2. Ejemplos incluyen etino (C 2 H 2), comúnmente conocido como acetileno.

Representación estructural de hidrocarburos

Una ilustración simple de metano y eteno es la siguiente:

H C C H Metano (CH4)

Veamos un compuesto de carbono más complejo:

Grupo funcional

Los grupos funcionales son grupos específicos de átomos dentro de moléculas que tienen sus propias propiedades únicas, independientemente de si hay otros átomos presentes en la molécula. Determinan las características y la reactividad química de las moléculas. Algunos grupos funcionales comunes son:

  • Alcohol: Contiene el grupo hidroxilo (-OH). Ejemplo: Etanol (C 2 H 5 OH).
  • Ácido carboxílico: Contiene el grupo carboxilo (-COOH). Ejemplo: Ácido acético (CH 3 COOH).
  • Aldehído: Contiene el grupo formilo (-CHO). Ejemplo: Formaldehído (CH 2 O).
  • Cetona: Contiene un grupo carbonilo (>C=O) dentro de la cadena de carbono. Ejemplo: Acetona (CH 3 (CO)CH 3).
  • Amina: Contiene el grupo amino (-NH2). Ejemplo: Metilamina (CH 3 NH 2).

Estos grupos funcionales alteran las propiedades de los hidrocarburos de diversas maneras, afectando la solubilidad, acidez, basicidad y reactividad.

Compuestos orgánicos

La química orgánica es la rama de la química que trata con compuestos de carbono. El estudio de los compuestos orgánicos involucra una variedad de moléculas, incluidos hidrocarburos y moléculas más complejas que contienen otros elementos.

Ejemplos de compuestos orgánicos

1. Metano (CH4): El hidrocarburo más simple con un átomo de carbono unido a cuatro átomos de hidrógeno.

2. Etanol (C 2 H 5 OH): Un tipo de alcohol usado en bebidas, combustibles y muchas otras industrias.

3. Glucosa (C 6 H 12 O 6): Un azúcar simple utilizado como fuente de energía en organismos vivos.

4. Ácido Acético (CH3COOH): Conocido como vinagre, ampliamente utilizado en la preservación y el sabor de alimentos.

Isomería

Los isómeros son compuestos que tienen la misma fórmula molecular pero diferentes fórmulas estructurales. Se pueden clasificar en dos tipos principales:

  • Isómeros estructurales: Compuestos cuyos átomos tienen diferentes valencias. Ejemplo: butano e isobutano.
  • Estereoisómeros: Compuestos con la misma valencia pero diferente disposición espacial. Esto incluye enantiómeros y diastereómeros. Ejemplo: Glucosa y galactosa.

Ejemplo de isómeros: butano e isobutano

Butano (C4H10) Isobutano ( C4H10)
       haha
        ,
         C - C - C - CC
        ,
      HHHC - H
        hh  /
                                                      H

Como se ve en los ejemplos anteriores, la isomería permite diferentes compuestos con el mismo número de átomos pero diferentes propiedades.

Ciclo del carbono

El ciclo del carbono es un proceso natural en el que los átomos de carbono se reciclan una y otra vez. Este ciclo es vital para la vida en la Tierra porque implica el movimiento del carbono a través de la atmósfera, organismos vivos, los océanos y la corteza terrestre.

Pasos principales del ciclo del carbono

  • Fotosíntesis: Las plantas absorben dióxido de carbono (CO 2) de la atmósfera y lo convierten en glucosa usando la luz solar.
  • Respiración: Los organismos vivos liberan dióxido de carbono de nuevo en la atmósfera como subproducto al descomponer la glucosa para obtener energía.
  • Descomposición: Cuando los organismos mueren, los descomponedores los descomponen, liberando carbono de vuelta a la atmósfera o al suelo.
  • Combustión: La quema de combustibles fósiles o madera libera el carbono almacenado como dióxido de carbono.
  • Absorción por el océano: Los océanos absorben dióxido de carbono, que puede ser usado por organismos marinos o almacenado como sedimento.

El ciclo del carbono asegura la disponibilidad constante de carbono en diversas formas esenciales para la vida en la Tierra.

Importancia ambiental de los compuestos de carbono

Los compuestos de carbono no solo son importantes para la estructura molecular de los seres vivos, sino que también juegan un papel importante en los procesos ambientales:

  • Gases de efecto invernadero: El dióxido de carbono es un gas de efecto invernadero que contribuye al efecto invernadero y al cambio climático global.
  • Combustibles fósiles: Estos son fuentes de energía ricas en carbono, como el carbón, el petróleo y el gas natural, vitales para la sociedad industrial.
  • Secuestro de carbono: Involucra la captura y almacenamiento de dióxido de carbono atmosférico para reducir los efectos del cambio climático.

Comprender el carbono y sus compuestos es esencial para tomar decisiones informadas sobre políticas ambientales y vida sostenible.


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