Grado 11
  1. Conceptos básicos de química  1.1. Importancia de la Química  1.2. Naturaleza y alcance de la química  1.3. leyes de la combinación química  1.3.1. Ley de conservación de la masa  1.3.2. La ley de las proporciones definidas  1.3.3. Ley de las proporciones múltiples  1.3.4. Ley de los volúmenes de gases  1.3.5. Ley de Avogadro  1.4. La teoría atómica de Dalton  1.5. Concepto de mol y masa molar  1.6. Composición porcentual  1.7. Fórmula empírica y molecular  1.8. Estequiometría y Cálculos Estequiométricos  1.9. Concepto de reactivo limitante
  2. Estructura del átomo  2.1. Descubrimiento del electrón, protón y neutrón  2.2. Modelo Atómico  2.2.1. Modelo de Thomson  2.2.2. El modelo de Rutherford  2.2.3. Modelo de Bohr  2.3. Modelo mecánico cuántico del átomo  2.4. Doble naturaleza de la materia y la radiación  2.5. El principio de incertidumbre de Heisenberg  2.6. Numeros cuánticos  2.7. Orbitales atómicos y sus formas  2.8. Configuración electrónica de los elementos  2.9. Aufbau principle  2.10. El principio de exclusión de Pauli  2.11. Regla de máxima multiplicidad de Hund  2.12. La hipótesis de De Broglie  2.13. Efecto fotoeléctrico
  3. Clasificación de elementos y periodicidad en propiedades  3.1. Desarrollo histórico de la tabla periódica  3.2. Ley Periódica Moderna y Tabla Periódica  3.3. Tendencias periódicas en propiedades  3.3.1. Radio Atómico e Iónico  3.3.2. Entalpía de ionización  3.3.3. Entalpía de ganancia de electrones  3.3.4. Electronegatividad  3.3.5. Valencia  3.3.6. Propiedades Metálicas y No Metálicas  3.3.7. Estados de oxidación  3.4. Propiedades Inusuales de los Primeros Elementos
  4. Enlace Químico y Estructura Molecular  4.1. Enfoque de Kossel-Lewis sobre el enlace químico  4.2. Enlace iónico o electrovalente  4.3. Enlace covalente y sus características  4.4. Parámetros de enlace  4.5. Teoría VSEPR  4.6. Teoría del enlace de valencia  4.7. Hibridación y sus tipos  4.8. Teoría del orbital molecular  4.8.1. Orden de enlace y estabilidad  4.9. Enlace de hidrógeno
  5. Estados de la materia  5.1. Fuerzas intermoleculares  5.2. Leyes de los gases  5.2.1. La ley de Boyle  5.2.2. La ley de Charles  5.2.3. La Ley de Avogadro  5.2.4. La ley de Dalton de las presiones parciales  5.2.5. La ley de difusión de Graham  5.3. Ecuación del Gas Ideal y Aplicaciones  5.4. Gases reales y desviaciones del comportamiento ideal  5.5. Teoría cinética molecular de los gases  5.6. Licuefacción de gases  5.7. Propiedades de los líquidos  5.8. Tensión superficial y viscosidad
  6. Thermodynamics  6.1. Sistema y entorno  6.2. Tipos de sistemas en termodinámica  6.3. Types of procedures  6.4. Primera ley de la termodinámica  6.5. Energía interna y entalpía  6.6. Capacidad calorífica y calor específico  6.7. La ley de Hess de la suma constante de calor  6.8. Entalpía de disociación de enlace  6.9. Entalpía de formación y combustión  6.10. Entalpía de disolución y neutralización  6.11. Espontaneidad y la segunda ley de la termodinámica  6.12. Energía libre de Gibbs y sus aplicaciones
  7. Equilibrio  7.1. El concepto de equilibrio  7.2. Constante de equilibrio y sus aplicaciones  7.3. El principio de Le Chatelier  7.4. Equilibrio iónico en soluciones  7.5. Teoría de Ácidos y Bases  7.5.1. Concepto de Arrhenius  7.5.2. Concepto de Bronsted-Lowry  7.5.3. Concepto de Lewis  7.6. Escala de pH y pOH  7.7. Common ion effect  7.8. Hidrólisis de sales  7.9. Sistemas tampón y su mecanismo de acción  7.10. Equilibrio de solubilidad de sales poco solubles
  8. Reacciones Redox  8.1. Oxidation and reduction concepts  8.2. Número de oxidación y sus aplicaciones  8.3. Reacciones Redox en términos de transferencia de electrones  8.4. Balanceando reacciones redox (métodos de número de oxidación y ion-electrón)  8.5. Tipos de reacciones redox  8.6. Celdas Electroquímicas y Reacciones Redox
  9. Hidrógeno  9.1. Posición del Hidrógeno en la Tabla Periódica  9.2. Isótopos de hidrógeno  9.3. Preparación de Hidrógeno  9.4. Propiedades del Hidrógeno  9.5. Hidruros y su clasificación  9.6. Agua y agua pesada  9.7. El peróxido de hidrógeno y sus propiedades  9.8. Usos del hidrógeno y sus compuestos
  10. Elementos del bloque s (metales alcalinos y alcalinotérreos)  10.1. Elementos del Grupo 1 - Propiedades y Tendencias  10.2. Elementos del Grupo 2 - Propiedades y Tendencias  10.3. Propiedades inusuales del litio y berilio  10.4. Compuestos importantes del sodio y sus usos  10.5. Compuestos importantes de magnesio y calcio
  11. Algunos elementos del bloque p  11.1. Introducción General a los Elementos del Bloque p  11.2. Elementos del Grupo 13  11.2.1. Boro y sus compuestos  11.3. Elementos del Grupo 14  11.3.1. El carbono y sus alótropos  11.3.2. Compuestos Importantes de Carbono y Silicio
  12. Química Orgánica - Algunos Principios y Técnicas Básicas  12.1. Clasificación y Nomenclatura de Compuestos Orgánicos  12.2. Representación estructural de compuestos orgánicos  12.3. Clasificación de reacciones orgánicas  12.4. Efectos Electrónicos en Química Orgánica  12.4.1. Efecto inductivo  12.4.2. Efecto de resonancia  12.4.3. Hiperconjugación  12.5. Mecanismo de reacción y especies intermedias  12.6. Purificación y análisis cualitativo de compuestos orgánicos
  13. Hidrocarburos  13.1. Hidrocarburos  13.1.1. Preparación y Propiedades de los Alquenos  13.2. Alqueno  13.2.1. Preparación y Propiedades de los Alquenos  13.2.2. Reacciones de adición electrofílica  13.3. Alquinos  13.3.1. Preparación y Propiedades de Los Alquinos  13.4. Hidrocarburos aromáticos  13.4.1. Estructura y propiedades del benceno  13.4.2. Reacciones de sustitución electrofílica del benceno
  14. Química Ambiental  14.1. Contaminación Ambiental  14.2. Contaminación atmosférica y el efecto invernadero  14.3. Contaminación del agua y métodos de tratamiento  14.4. Contaminación del suelo y sus efectos  14.5. Residuos industriales y su tratamiento  14.6. Estrategias para el control de la contaminación

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Hidrocarburos


Los alcanos son un grupo fundamental de hidrocarburos. Los hidrocarburos son compuestos orgánicos que consisten enteramente en átomos de hidrógeno y carbono. Entre los diferentes tipos de hidrocarburos, los alcanos son los más simples. También se les conoce como hidrocarburos saturados porque contienen enlaces simples que conectan todos los átomos de carbono. Esta estructura simple es una de las razones por las que sirven como el esqueleto de muchos compuestos químicos y están involucrados en numerosas reacciones químicas.

Estructura de los alquenos

La fórmula general para un alcano es C n H 2n+2. Esta fórmula refleja el hecho de que para cualquier número entero n hay n átomos de carbono y 2n + 2 átomos de hidrógeno. El alcano más simple es el metano, compuesto por un átomo de carbono y cuatro átomos de hidrógeno, representado como CH 4.

Imaginemos algunos alquenos:

Metano (CH4)

El alcano más simple, que contiene un átomo de carbono y cuatro átomos de hidrógeno.

H | H — C — H | H

Etano (C 2 H 6)

Consiste en dos átomos de carbono y seis átomos de hidrógeno:

HH | | H — C — C — H | | HH

Propano (C 3 H 8)

Consiste en tres átomos de carbono y ocho átomos de hidrógeno:

HHH | | | H — C — C — C — H | | | HHH

Propiedades de los alquenos

Los alcanos son conocidos por tener propiedades físicas y químicas únicas. Físicamente, son generalmente moléculas no polares porque tienen una distribución de carga uniforme. Debido a esta no polaridad, los alcanos son insolubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos como el hexano o el éter.

Los alcanos tienen puntos de ebullición relativamente bajos en comparación con otros compuestos orgánicos de tamaño similar. El punto de ebullición de los alcanos aumenta a medida que aumenta el número de átomos de carbono. Esta tendencia se atribuye al aumento de las fuerzas de van der Waals con el aumento en el tamaño de la molécula.

Además, los alcanos ramificados tienen puntos de ebullición más bajos que sus isómeros de cadena lineal con el mismo número de átomos de carbono. Esto se debe a que estar ramificado reduce la superficie disponible para interacciones de van der Waals.

Reacciones químicas de los alquenos

Los alcanos participan en una amplia variedad de reacciones químicas, aunque generalmente son menos reactivos que otros tipos de hidrocarburos debido a sus enlaces estables C–C y C–H. Algunas reacciones comunes que involucran alcanos son las siguientes:

Combustión

Los alcanos arden fácilmente, reaccionando con oxígeno para formar dióxido de carbono, agua y energía. Esta reacción es altamente exotérmica y es la base para su uso como combustible.

C n H 2n+2 + (3n+1)/2 O 2 → n CO 2 + (n+1) H 2 O

Reacción de sustitución

Los alcanos pueden sufrir reacciones de sustitución con halógenos en presencia de luz UV, que corresponde a una reacción en la que uno o más átomos de hidrógeno son reemplazados por átomos de halógeno.

CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl

Isomerismo en los alquenos

El isomerismo es un concepto fascinante en el campo de la química, donde compuestos con la misma fórmula tienen diferentes arreglos estructurales. En los alcanos, el isomerismo ocurre principalmente en hidrocarburos con cuatro o más átomos de carbono. Por ejemplo, el butano (C 4 H 10) puede existir como dos isómeros estructurales diferentes:

  • n-butano - una estructura de cadena lineal.
  • Isobutano - una estructura de cadena ramificada.

n-butano (C4H10)

HHHH | | | | H — C — C — C — C — H | | | | HHHH

Isobutano (C4H10)

H | H — C — H | | H — C — H | H

Nombramiento de los alquenos

El sistema de nomenclatura de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) proporciona pautas sistemáticas para nombrar los alcanos. Cada alcano se nombra según el número de átomos de carbono que contiene seguido del sufijo '-ano'. Algunos alcanos básicos y sus nombres son los siguientes:

  • Metano: C1
  • Etano: C2
  • Propano: C3
  • Butano: C4
  • Pentano: C5
  • Hexano: C6
  • Heptano: C7
  • Octano: C 8
  • Nonano: C9
  • Decano: C10

Para alquenos más complejos con estructuras ramificadas, los sustituyentes (o grupos laterales) se nombran y enumeran para indicar su posición en la cadena principal de carbono. La cadena continua más larga de átomos de carbono determina el nombre base del compuesto. Los números se asignan comenzando desde el extremo más cercano de la cadena de carbono para asegurar el menor número posible para las ubicaciones de los sustituyentes.

Producción y aplicaciones de los alquenos

Los alcanos se extraen típicamente de fuentes naturales como el petróleo y el gas natural. El proceso de refinamiento implica separar y convertir componentes del petróleo crudo para producir varios compuestos hidrocarburísticos. La destilación fraccionada y el craqueo catalítico son métodos comunes utilizados para procesar alcanos en las refinerías.

Los alcanos desempeñan papeles importantes en la vida diaria y aplicaciones industriales. Se utilizan como materiales de partida para la síntesis de una amplia gama de combustibles, lubricantes y productos químicos. Por ejemplo, el propano es un componente principal en el gas licuado de petróleo (GLP), que se utiliza ampliamente en calefacción, cocina y aplicaciones automotrices. Diversos alcanos superiores también se utilizan en la fabricación de velas, ceras y lubricantes debido a su naturaleza no reactiva.

Impacto ambiental de los alcanos

Aunque los alcanos tienen aplicaciones prácticas importantes, su combustión puede contribuir a problemas ambientales. La quema de alcanos libera gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono, que contribuyen al cambio climático. Además, la combustión incompleta de alcanos puede producir monóxido de carbono, un compuesto tóxico nocivo tanto para la salud como para el medio ambiente.

La conciencia ambiental y las medidas regulatorias tienen como objetivo reducir el impacto climático de los alcanos mediante la promoción de tecnologías de combustión limpia y fuentes de energía alternativas. La introducción de convertidores catalíticos en vehículos y los límites de emisiones en los procesos industriales son esfuerzos para reducir los gases contaminantes derivados de la combustión de alcanos.

Conclusión

Los alcanos son uno de los grupos más simples pero fundamentales de hidrocarburos, con propiedades únicas y amplias aplicaciones. Comprender su estructura, comportamiento en reacciones químicas y uso en escenarios prácticos destaca su importancia tanto en la química como en diversos sectores industriales. Asegurar el uso sostenible de los alcanos mientras se minimizan los impactos ambientales sigue siendo un enfoque importante de la investigación y el desarrollo tecnológico en curso.


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