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Resumen Química
Ingreso medicina Universidad Adventista del Plata
Unidad 1 – Sistemas materiales: aspectos físicos y químicos
Sistema Material: es una porción limitada de la realidad circuncidante, constituida por una cierta cantidad de materia. Cuando aíslo una parte, una porción, de materia para estudiarla y observarla. Propiedad: comportamiento de la materia frente a la acción de cambio o fenómeno. (^1) Propiedades físicas: no altera internamente la materia. (^2) Propiedad química: modifica internamente a la materia. Propiedades extensivas: depende de la masa con la que se cuenta. Propiedades intensivas: no depende de la masa con la que se dispone. Propiedades específicas: se expresan de forma cuantitativa, con un número, y requieren la intervención de laboratorios especializados. Compuestos químicos: sustancias formadas por átomos de dos o más elementos diferentes, en proporciones definidas y constantes. Sistema homogéneo: aquellos cuyas propiedades intensivas son idénticas en toda su masa. Se ve una sola fase. Sistema heterogéneo: aquellos cuyas propiedades intensivas varían en por lo menos dos puntos de su masa. Se notan dos fases o más. Componente: toda sustancia que forma la fase única de un sistema material homogéneo. Contenido químico. Fase: es toda porción homogénea de un sistema material. Interfase: zona comprendida entre dos fases Solución: todo sistema homogéneo fraccionable Sustancia pura: todo sistema homogéneo no fraccionable. (^1) Transformaciones físicas: cambia su estructura externa (^2) Transformaciones químicas: cambia la estructura interna de la materia. “Procedimientos sencillos cuya finalidad es aislar cada una de las diferentes fases [y componentes] que constituyen un sistema material” Separación – Sist. Heterogéneos Decantación Centrifugación Filtración Fraccionamiento – Sist. Homogéneos Destilación simple: simple o fraccionada Cristalización Cromatografía Propiedades químicas Intensivas - describen a la materia: ▪ Color ▪ Olor ▪ Sabor ▪ *Punto De Ebullición Y Fusión ▪ *Densidad ▪ Brillo ▪ Solubilidad ▪ Textura *Específicas: se representan con números Extensiva: ▪ Peso ▪ Volumen ▪ Longitud ▪ Superficie
(^1) Estado inicial: constituido por las sustancias que intervienen en la reacción (^2) Estado final: sustancias que se producen la reacción En las fórmulas lo más negativo va a la derecha Reacciones químicas En toda reacción química los átomos que constituyen las moléculas se reagrupan formando nuevas moléculas. Clasificación de reacciones química Las reacciones pueden ser de: Combinación: unión de sustancias, surge una nueva sustancia. Descomposición: separación de sustancias, surgen varias nuevas. Irreversibles: en un único sentido. Reversibles: en ambos sentidos. Ecuaciones químicas Descripción simbólica de una reacción química. Interpretación de la fórmula y sus partes:
N 2 + 3 H 2 2 NH 3
(^1) reactivo 2 producto
Los metales forman cationes. Los no metales forman aniones. Patrón de referencia: Unidad de masa atómica: la doceava parte del carbono 12, se compararon el peso de todos los átomos conocidos con ese patrón. Atomicidad: subíndice en los elementos, cantidad de veces que se encuentra dicho átomo en la molécula. El número de átomos de cada elemento presentes en la molécula. [La atomicidad define el cuadro] Formula química o molecular: expresa la composición de la molécula de una sustancia. Tres partículas fundamentales Protones – Electrones – Neutrones (^1) Electrón (9,1x10- (^28) ) → J.J. Thomson Proton (1670x10-^24 ) → Ernst Rutheford Neutrón (1672x10-^24 )→ Chadwick N.º Atómico (Z) número de protones que hay en el núcleo, mismo número para las cargas opuestas, los electrones. NÚMERO DE PROTONES. N.º Másico (A) es la suma de protones y neutrones presentes en el núcleo del átomo [A = Z + N] PESO DEL NÚCLEO REDONDEADO Isótopo: elementos con igual número atómico (Z) pero distinto número másico (A) Ion: átomo que pierde o gana partículas. (átomo o molécula con carga eléctrica) Átomo → + = - Catión → (+) – (-) el átomo al perder cargas negativas queda más positivo. Anión → (-) + (-) el átomo a ganar cargas negativas queda más negativo. La materia y su masa U.M.A: unidad de masa atómica (unidad de medida). 1 UMA = 1,66X10-^24 Peso atómico relativo: es el número que expresa cuántas veces es mayor, el peso de un átomo de un elemento, que la UMA. Es el peso real, no tiene unidad. Peso atómico absoluto: es el peso real de un átomo aislado del elemento. Se puede decir que es el peso atómico relativo expresado en gramos. El mismo número, pero con la unidad en gramos .ll Peso molecular/ masa molecular: Es la suma de los pesos atómicos de los átomos que forman la molécula. El peso molecular se obtiene sumando los pesos absolutos. La unión de los átomos entre si dan lugar a la formación de moléculas La cantidad de protones no cambia, siempre cambia lo cantidad de electrones (^1) Cuando cambia la cantidad de electrones se producen los iones.
[Ej. H 2 O → H = 2x1 + O =1x16 → molécula = 18 umas] Equivalencias: 1 mol = PM (gr) = 6,02x10^23 moléculas = 22, Número de Avogadro: número que expresa la cantidad de moléculas que hay en una molécula gramo (mol) de una sustancia. N = 6,02X10^23 MOL: expresa la cantidad de materia Modelo atómico actual Modelo de Bohr De Broglie - Mecánica cuántica: los electrones tienen tanto propiedades de ondas, como propiedades de partículas. Heisenberg – Principio de incertidumbre: “es imposible determinar simultáneamente y con exactitud, la posición y la velocidad del electrón” Schrödinger – sustituye la idea de orbita por el de orbital. Orbita: la trayectoria que seguía un electrón, la circunferencia que seguía alrededor de núcleo. Orbital: determina un volumen, un área, en las inmediaciones del núcleo, donde quedan encerrados los electrones en constante movimiento, siempre que su energía no varíe. Movimiento spin: movimiento de los electrones sobre sí mismos a la vez que giran en el orbital Configuración electrónica: manera en la que se distribuyen los electrones de un átomo en los diferentes (^1) niveles y 2 subniveles de energía (^11) – 7 determinan energía y tamaño (^2) S (^2) , p (^6) , d (^10) , f (^14) determinan forma y energía Reglas de las diagonales Niveles de energía en el átomo: K(1), L(2), M(3), N(4), O(5), P(6), Q(7)
Unión de los electrones libres que forman una nube electrónica o mar de electrones. Se da entre un METALES. Enlace iónico Es aquella en la que hay transferencia de electrones de un METAL a un NO METAL (Para que se dé la unión tiene que haber una diferencia de EN > 1,7) formándose cationes y aniones, que se mantiene unidos entre sí por fuerzas electroestáticas. Es el más fuerte entre los tres. Enlace covalente Es aquella que se comparten los electrones de la unión entre NO METALES.
- Simple: se comparte un par de electrones (uno de cada elemento) → H-H
- Doble: se comparten dos pares de electrones (dos de cada elemento) → O==O
- Triple: se comparten tres pares de electrones (tres de cada elemento) → N≡≡N
- Enlace covalente dativo: El par de electrones es “cedido” o “compartido” solo por uno de los elementos. Polaridad del enlace covalente Cuando los átomos de una molécula son iguales, los núcleos atraen con igual intensidad al par de electrones que comparte, haciendo que las cargas eléctricas sean uniformes produciendo moléculas no polares. Cuando los átomos de una molécula son diferentes, las atracciones de cada elemento son diferentes y por ende uno de los dos atraerá con más fuerza los electrones de la unión produciendo una distribución desigual de las cargas produciendo una molécula polar, con un polo o zona más positiva y polo negativo. (^2) Enlaces intermoleculares Fuerzas de Van der Waals Fuerzas de London o de dispersión [cuando el dipolo es inducido]: resultado de la atracción entre los extremos positivo y negativo de dipolos inducidos en moléculas adyacentes. La “inestabilidad” en el dipolo instantáneo dependerá de la facilidad para polarizarse. Cuando los electrones de una molécula adquieren momentáneamente una distribución no uniforme provocan que una molécula vecina se forme momentáneamente un dipolo inducido. Atracción dipolo – dipolo [cuando el dipolo es permanente]: interacción entre dos moléculas polares o dos grupos polares de la misma molécula si esta es grande. Puentes de hidrógeno Los enlaces intermoleculares son mucho más débiles que los intramoleculares (^1) Enlaces covalentes (^2) Interacciones no covalentes: fuerzas de atracción que no son enlaces iónicos y que son diferentes de los enlaces covalentes (^2) Ver video
Se forman cuando un átomo de H se encuentra enlazado a un átomo muy electronegativo (F, O, N), la distribución de los electrones se orienta al elemento más negativo, dándole polaridad a los elementos [el H queda parcialmente positivo] dando lugar a un dipolo eléctrico. Cuando estos dipolos comienzan a atraerse entre sí se forman atracciones electroestáticas conocidas como los puentes de hidrógenos.
Unidad 3 – Compuestos inorgánicos
Clasificación de los compuestos: Binarios → formados por dos elementos Ternarios → formados por tres elementos Cuaternario → formado por cuatro elementos Nomenclaturas:
- Sistemas de prefijos griegos
- Sistema de stock: N.º romanos entre paréntesis.
- Sistema tradicional
En todos los casos tengo METAL y NO METAL Oxasales: Metal+x^ y + No metal-yx + O = “ito/ato” El metal (catión) viene del hidróxido Y los no metales (aniones) de los ácidos TIENE OXÍGENO Proviene de un oxácido
- Neutras Ej. Na(SO 4 )
- Ácidas Ej. Na (HSO 4 ) Siempre van a tener un hidrógeno
- Básicas Ej. Ca OH (SO 4 ) Siempre van a tener un grupo oxidrilo
- Mixtas Ej. Na K (SO 4 ) Siempre van a tener dos metales, provienen de dos hidróxidos (^2) Sales neutras Se producen mediante el reemplazo total de los hidrógenos del ácido por el metal del hidróxido. Son compuestos iónicos formados por cationes (base o hidróxido) y aniones (ácido) HIDRASALES: formadas por la neutralización entre un hidróxido y un hidrácido. F.G: Metal+xy NMx-y^ = “uro” Teoría ácido base (Bronsted y Lowry) “Un ácido es una sustancia que cede H+^ y una base es aquella que acepta H+.” Para conocer el pH debemos fijarnos en la concentración de iones. pH – Potencial de Hidrógeno Es la forma de medir la acidez o alcalinidad de las soluciones Cálculo del pH para averiguar si la sustancia es ácida, alcalina o neutra: pH= - log [H+] Cálculo del pOH para calcular alcalinidad de sustancia: Poh = - log [OH-] pH + pOH = 14
Escala de pH pH en la sangre Neutralidad de una sustancia = 7 pH normal en sangre = entre 7,35 y 7, pH - 7,35 = acidosis pH +7,45 = alcalosis Reacciones REDOX “Aquellas reacciones en las que intervienen átomos que modifican sus estados de oxidación en la formación de productos.” Toda la reacción se conforma de dos hemireacciones: Oxidación - catión Consiste en el aumento de la carga positiva de un ion, átomo o grupo de átomos, por cesión de uno o varios electrones. Reducción - anión Es la disminución de la carga positiva de un ion, átomo o grupo de átomos por la captación de uno o varios electrones Número de electrones cedidos en la oxidación = número de electrones captados en la reducción Soluciones acuosas Son sistemas homogéneos formados por dos o más especies químicas o sustancias puras. Soluto: componente menos abundante Solvente: componente más abundante. Cuyo estado físico es similar al que presenta la solución Solubilidad: sustancias que se disuelven en el solvente. Se define por la concentración de su solución saturada. Insaturadas: la concentración de la sustancia es menor que la solubilidad Sobresaturadas: la concentración de la sustancia es mayor que la solubilidad Agua: solución acuosa Aire: solución gaseosa Identificar redox: Si un elemento esta de un lado de la reacción como sustancia simple y pasa del otro lado como sustancia compuesta es una reacción REDOX. Cuando pasa de simple a compuesta es REDOX.
L. Calderón 13 HIDROCARBUROS – Aspectos generales Hidrocarburo Características Mecanismo de reacción Estructura Nomenclatura Radicales Isomería Sustitución Halogenación Adición Hidrogenación Hidratación Adición de ácidos Agentes oxidantes Alcanos Saturado Covalente simple Prefijo numérico + ANO X X [de cadena] X X Cicloalcanos - Cadena cerrada Ciclo + prefijo numérico + ANO X [cuando tienen radicales se comienza a contar desde ese punto] Alquenos Insaturado Al menos un enlace doble (=) Prefijo numérico + ENO X [de posición] CIS - TRASNS X X X X Alquinos Insaturado Presenta triple ligadura (≡) Prefijo numérico + INO X X X X X Hidrocarburos aromáticos Benceno Ciclohexano, anillo. X X X Nitratación Sulfonación Hidrocarburos aromáticos policíclicos Ver descripción abajo X [de posición] Fórmulas químicas Empírica: indica que elementos y que proporción están. Geométrica: distribución de los átomos en el plano o espacio. Molecular: Nº total de átomos de cada elemento en la molécula. Condensada: tipo y Nº de átomos: C 6 H 6 Semidesarrollada: solo enlaces carbono – carbono: C≡C Desarrollada: se muestran todos los enlaces de la unión Tridimensionales: colaborar a la perspectiva con cuñas y rayas. C primario → unido a un solo carbono C secundario → unido a dos carbonos C terciario → unidos a tres carbonos C cuaternario → unido a cuatro carbonos
Serie homologa etínica de los hidrocarburos:
- Diferencia de un grupo CH 2 entre dos miembros sucesivos de la serie de compuestos.
- Variación progresiva de propiedades físicas a medida que aumenta el peso molecular. Los más liviano gaseoso, líquido y lo más pesado estado sólido. Como nombrar hidrocarburos ramificados:
- Se identifica la cadena carbona principal: a) En los saturados la cadena más larga. b) En los insaturados la cadena que contenga los dobles o triples enlaces.
- Se enumera la cadena principal del extremo más cercano: a) Al radical. b) Al doble o triple enlace.
- Se nombra a la cadena principal, de acuerdo con las reglas ordinarias, y se le antepone: a) El nombre del radical alquílico seguido del número del carbono en el cual dicho radical se inserta. b) Los enlaces siempre son más importantes
- Donde hay más de un radical se utiliza los prefijos di, tri; señalando la cantidad del mismo constituyente.
- Normalmente se nombra los sustituyentes en orden alfabético. Hidrocarburos saturados – ALCANOS [“Saturado”: significa que el compuesto tiene el máximo contenido posible de hidrógeno] Características fundamentales:
- Su composición química: carbono e hidrógeno.
- La unión covalente simple entre átomos de carbono Fórmula general de los hidrocarburos saturados: CnH2n+ Propiedades físicas: incoloros, combustibles, insolubles en agua, solubles entre sí, bajo punto de fusión y ebullición; si la cadena es corta se los puede encontrar en estado gaseoso, a medida que aumenta la cadena en estado líquido, y los más largo en estado sólido. Propiedades químicas: baja reactividad, resistentes a la acción de ácidos, bases, oxidantes y reductores; el calentamiento en ausencia de aire no los afecta. Hidrocarburos saturados – CICLOALCANOS Son hidrocarburos saturados, pero con una cadena cerrada. Nomenclatura: para nombrarlos se elige el extremo más cercano al radical.
o Hidrocarburos aromáticos no condensados: los anillos bencénicos son independientes entre sí. o Hidrocarburos aromáticos condensados: cuando los anillos se asocian compartiendo átomos de carbono. Mecanismos de reacción Radicales: es un átomo o grupo de átomos que, unidos siempre de la misma manera, se localiza dentro de distintas estructuras moleculares. Alquílicos: surgen cuando al hidrocarburo saturado se le resta una molécula de H modificando el subíndice. NOM: prefijo numérico + ILO [en lugar de finalizar en “ANO” los radicales finalizan en “ILO”] Isomería: dos o más compuestos son isómeros cuando tienen la misma fórmula molecular pero distintas fórmulas estructurales. La misma cantidad de átomos está distribuida dentro de la molécula de distinta manera. Hay tres tipos: o De cadena o De posición: según como se acomoden los dobles enlaces en la cadena o Isomería cis-trans o geométrica: Sustitución: consiste en el reemplazo de un átomo por otro que tiene la capacidad de provocar “desalojo” Halogenación: se sustituye un H del alcano por un átomo de halógeno; el segundo átomo de halógeno se une al H sustituido. Los halógenos son: Flúor, Cloro, Bromo, Yodo. Halogenación alquenos: Los hidrocarburos no saturados adicionan fácil y rápidamente a los halógenos, el primer producto de la reacción es un derivado di halogenado. Adición: se produce un rompimiento de la doble ligadura y se fijan sobre los átomos de carbono, átomos o radicales. Adición de ácidos: se produce un rompimiento de la doble ligadura agregando H y un ácido a la cadena. REGLA DE MARKOVNIKOV: “el protón se adiciona al doble enlace de un alqueno enlazándose al carbono del doble enlace que contenga mayor número de átomos de hidrógeno.”
Hidrogenación: el doble enlace se abre formando dos enlaces sencillos en donde se adiciona una molécula de hidrógeno. Hidratación: el doble enlace se abre formando dos enlaces sencillos en donde se adiciona una molécula de agua (H 2 O). Agentes oxidantes: son aquellos elementos que se utilizan para la oxidación de determinados elementos. Sulfonación: es el trato entre los hidrocarburos bencénicos y el ácido sulfúrico fumante, dando lugar al ácido sulfónicos. Reacciones reversibles. Nitratación: es el trato entre los hidrocarburos y el ácido nítrico o la mezcla entre el ácido nítrico y sulfúrico, dando lugar a los derivados nitratados por sustitución. Derivados di y tri sustituidos Cuando las reacciones de sustitución no resultan en condiciones adecuadas derivan en di o tri sustituidos. NOM: tradicional: de acuerdo con el primer sustituyente y en sentido de reloj. Disustituidos: se reemplazan dos hidrógenos. 1 Orto 2 Meta 3 Para Trisustituidos: se reemplazan tres hidrógenos. Vecinal: 1,2,3 Simétrico: 1,3,5 Asimétrico: 1,2,
Homocíclicos: cualquiera sea su tipo, están exclusivamente formadas por átomos de carbono. Heterocíclicos: en este caso, átomos de nitrógeno, oxígeno, azufre, etc. Han reemplazado a uno o más átomos de carbono en los respectivos anillos.
Unidad 5 – Grupos funcionales
Un grupo funcional es un átomo o grupo de átomos que confiere características específicas a una molécula. Funciones oxigenadas – con presencia de oxígeno: uniones C-O Alcoholes sustitución de uno o más grupos hidroxilo por un número igual de átomos de hidrógeno, en un hidrocarburo. Fórmula general: CnH 2 n+ 2 Grupo funcional: hidroxilo Nomenclatura: Prefijo numérico + OL Clasificación: o Alcoholes primarios: el carbono unido al grupo - OH solo está unido a un radical alquílico o Alcoholes secundarios: el carbono unido al grupo - OH está unido a dos radicales alquílicos o Alcoholes terciarios: el carbono unido al grupo - OH está unido a tres radicales alquílicos Propiedades físicas: líquidos, incoloros, bajo peso molecular, olor típico, solubles en agua, punto de fusión y de ebullición dependientes de la masa molecular. Polialcoholes: Cuando en la cadena se encuentra más de un grupo - OH
Propiedades químicas – oxidación: según el tipo de alcohol y el oxidante empleado, los alcoholes se pueden convertir en aldehídos, en cetonas o en ácidos carboxílicos. Aldehídos y Cetonas Oxidación de alcohol primario → Aldehído Oxidación de alcohol secundario → Cetona Grupo funcional: carbonilo NOM: Aldehídos: prefijo numérico + AL Cetonas: prefijo numérico + ONA Propiedades físicas: uniones débiles, se los encuentra mayormente en estado líquido y algunas excepciones en estado gaseoso. Propiedades químicas: aldehídos: reductores – se obtienen por oxidación suave de alcoholes primarios cetonas: no pueden oxidarse – se obtienen por oxidación de alcoholes secundarios Las propiedades químicas se ven directamente afectada por las estructuras de los elementos. Ácido carboxílico Alcohol primario → aldehído → ácido carboxílico Grupo funcional: carboxilo NOM: ácido + prefijo numérico + - OICO Alcohol etílico: La forma más efectiva de utilizar la acción germicida del etanol es en una solución al 70% (70 ml de alcohol y 30 ml de agua). Al utilizarlo así las funciones se potencian. Antiséptico: antimicrobiano que se aplica localmente al tejido vivo. Germicida: agente que produce la muerte total de gérmenes. Desinfectante: sustancias químicas capaces de destruir un germen patógeno pero que por su alta toxicidad celular se aplican solo a elementos inertes (superficies) La cetona NUNCA se encuentra en el extremo de la cadena El aldehído SIMPRE se encuentra en el extremo de la cadena
