quÍmica 2

2

PRELIMINARES

Esta publicación se terminó de imprimir durante el mes de diciembre de 2009.

Diseñada en Dirección Académica del Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora

Blvd. Agustín de Vildósola; Sector Sur. Hermosillo, Sonora, México

La edición consta de 11,524 ejemplares.

COLEGIO DE BACHILLERES

DEL ESTADO DE SONORA

Director General

Mtro. Jorge Luis Ibarra Mendivil

Director Académico

Lic. Jorge Alberto Ponce Salazar

Director de Administración y Finanzas

Lic. Oscar Rascón Acuña

Director de Planeación

Dr. Jorge Ángel Gastélum Islas

QUÍMICA 2

Módulo de Aprendizaje.

Copyright ©, 2009 por Colegio de Bachilleres

del Estado de Sonora

todos los derechos reservados.

Primera edición 2009. Impreso en México.

DIRECCIÓN ACADÉMICA

Departamento de Desarrollo Curricular

Blvd. Agustín de Vildósola, Sector Sur

Hermosillo, Sonora. México. C.P. 83280

Registro ISBN, en trámite.

COMISIÓN ELABORADORA:

EQUIPO TÉCNICO

Coordinación general:

Luz María Grijalva Díaz

Elaboradores disciplinares:

Alma Lorenia Valenzuela Chávez Matemáticas II

Nydia Gabriela Estrella Química II

Próspero Mendoza Yocupicio Historia de México I

Diego Navarro Gil Taller de Lectura y Redacción II

María del Socorro Salas Meneses Ética y Valores II

María Enedina Duarte Camacho Informática II

Moisés Galaz Duarte Lengua Adicional al Español II

Sonia María Valle Ross Orientación Educativa II

Revisión Disciplinaria:

Ramón Marcos Peralta Barreras

Corrección de Estilo:

Antonia Sánchez Primero

Supervisión Académica:

Nancy Vianey Morales Luna

Diseño:

Joaquín Rivas Samaniego

Grupo Editorial:

Ana Isabel Ramírez Vásquez

Bernardino Huerta Valdez

Francisco Peralta Varela

Joaquín Rivas Samaniego

Coordinación Técnica:

Claudia Lugo Peñuñuri

Coordinación General:

Lic. Jorge Alberto Ponce Salazar

3

PRELIMINARES

Ubicación Curricular

DATOS DEL ALUMNO

Nombre: _______________________________________________________________

Plantel: __________________________________________________________________

Grupo: _________________ Turno: _____________ Teléfono:___________________

E-mail: _________________________________________________________________

Domicilio: ______________________________________________________________

_______________________________________________________________________

COMPONENTE:

FORMACIÓN BÁSICA

CAMPO DE CONOCIMIENTO:

CIENCIAS EXPERIMENTALES

HORAS SEMANALES:

05

CRÉDITOS:

10

4

PRELIMINARES

5

PRELIMINARES

Presentación ..................................................................................................................................................... 7

Mapa de asignatura .......................................................................................................................................... 8

BLOQUE 1: APLICA LA NOCIÓN DE MOL EN LA CUANTIFICACIÓN DE

PROCESOS QUÍMICOS ......................................................................................................................... 9

Secuencia didáctica 1. Mediciones de la materia .............................................................................................10

• Medición ......................................................................................................................................................12

• Sistema internacional de medidas .............................................................................................................12

• Ecuaciones químicas y cálculos estequiométricos ...................................................................................21

• Composición porcentual y su relación con la fórmula mínima y molecular ..............................................31

Secuencia didáctica 2. Estequiometria, economía y cuidado ambiental ..........................................................38

• Reactivo limitante ........................................................................................................................................39

• Rendimiento de una reacción .....................................................................................................................42

• Cálculos estequiométricos, economía e impacto ambiental .....................................................................47

BLOQUE 2: ACTÚA PARA DISMINUIR LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE,

DEL AGUA Y DEL SUELO .................................................................................................................... 53

Secuencia didáctica 1. Contaminación: causas y efectos ................................................................................54

• Los recursos naturales de nuestro país .....................................................................................................55

• Contaminación ambiental ...........................................................................................................................58

• Contaminación del agua, aire y suelo ........................................................................................................62

• Contaminación en México ..........................................................................................................................72

Secuencia didáctica 2. Prevención y reducción de la contaminación ..............................................................76

• Agresión química a la biósfera ...................................................................................................................77

• Problemas ambientales globales ...............................................................................................................78

• Prevención de la contaminación ................................................................................................................79

BLOQUE 3: COMPRENDE LA UTILIDAD DE LOS SISTEMAS DISPERSOS ....................................... 87

Secuencia didáctica 1. Mezclas homogéneas y heterogéneas ........................................................................88

• Elemento, compuesto y mezcla .................................................................................................................90

• Métodos de separación de mezclas ..........................................................................................................92

Secuencia didáctica 2. Disolución, suspensión y coloide ................................................................................99

• Disoluciones o soluciones ........................................................................................................................100

• Clasificación de las disoluciones .............................................................................................................101

• Una visión molecular del proceso de disolución .....................................................................................102

• Factores que afectan la solubilidad .........................................................................................................103

• Concentración de las disoluciones en unidades físicas de concentración ............................................103

• Concentración de las disoluciones en unidades químicas .....................................................................108

• Suspensiones ...........................................................................................................................................115

• Coloides ....................................................................................................................................................115

• Clasificación de los coloides ....................................................................................................................116

• Propiedades de los coloides ....................................................................................................................116

Secuencia didáctica 3. Ácidos y bases............................................................................................................121

• Características de ácidos y bases ............................................................................................................. ¿?

• ¿Ácido o básico? ........................................................................................................................................ ¿?

• Reacción de neutralización y titulación ....................................................................................................129

Índice

6

PRELIMINARES

BLOQUE 4: VALORA LA IMPORTANCIA DE LOS COMPUESTOS DEL

CARBONO EN SU ENTORNO ............................................................................................................ 133

Secuencia didáctica 1. Estructura de los compuestos del carbono .............................................................. 134

• Antecedentes de química orgánica ......................................................................................................... 136

• Configuración electrónica y estructura .................................................................................................... 141

• Tipos de cadena ...................................................................................................................................... 147

• Isomería .................................................................................................................................................... 149

Secuencia didáctica 2. Clasificación de los compuestos del carbono .......................................................... 153

• Hidrocarburos .......................................................................................................................................... 154

• Alcano ...................................................................................................................................................... 156

• Alqueno .................................................................................................................................................... 162

• Alquino ..................................................................................................................................................... 164

• Hidrocarburos aromáticos ....................................................................................................................... 166

• Concepto de grupo funcional .................................................................................................................. 171

• Alcohol ...................................................................................................................................................... 173

• Ácidos carboxílicos .................................................................................................................................. 176

• Ésteres ..................................................................................................................................................... 179

• Aldehídos y cetonas ................................................................................................................................. 180

• Aminas ..................................................................................................................................................... 184

• Amidas ..................................................................................................................................................... 185

BLOQUE 5: IDENTIFICA LA IMPORTANCIA DE LAS MACROMOLÉCULAS

NATURALES Y SINTÉTICAS .............................................................................................................. 191

Secuencia didáctica 1. Macromoléculas naturales ......................................................................................... 192

• Macromoléculas, monómeros y polímeros ............................................................................................. 193

• Composición química de los seres vivos ................................................................................................... ¿?

• Carbohidratos .......................................................................................................................................... 194

• Lípidos ...................................................................................................................................................... 202

• Proteínas .................................................................................................................................................. 208

Secuencia didáctica 2. Macromoléculas sintéticas ........................................................................................ 216

• Clasificación de los polímeros según sus propiedades físicas .............................................................. 219

• Impacto del uso de polímeros ................................................................................................................. 221

Bibliografía........................................................................................................................................................ 223

Índice (continuación)

7

PRELIMINARES

Este Módulo de Aprendizaje de Química 2 contiene la información necesaria para apoyarte en la construcción de tu

aprendizaje, ya que está diseñado para ser una guía en el proceso de enseñanza-aprendizaje que llevarás acabo en

el transcurso de tu vida como bachiller.

Al adentrarte en este nuevo Módulo, encontrarás que cuenta con la descripción de las competencias que obtendrás y

el cómo saber identificarlas, y algo muy importante: reconocer si se han adquirido o no mediante la autoevaluación.

Aunado a los contenidos de este Módulo, las aportaciones y la guía de tu profesor(a) serán también fundamentales

para ayudarte a la construcción de tu propio conocimiento, sobre todo a obtener las competencias esenciales para

hacer frente a los retos que se presentarán a lo largo de tu vida.

El material que tienes en tus manos, es una herramienta de suma importancia que te conviertas en una persona

competente, visionaria e innovadora, características que se establecen en los objetivos de la Reforma Integral de

Educación Media Superior que actualmente se esta implementando a nivel Nacional.

El reto del Colegio de Bachilleres de ofrecerte material de apoyo de calidad, acorde a los nuevos tiempos, que

cumplan con los objetivos de la Reforma, además de lo que los escenarios local, nacional, e internacional demandan,

se ve alcanzado en este Módulo de Aprendizaje, el cual no deja de ser perfectible, pero que a la vez concentra la

información y actividades que ayudarán hacer de ti la persona que nuestra sociedad necesita.

Presentación

Química 2

Bloque 1

Aplica la noción de mol

en la cuantificación de

procesos químicos.

Secuencia didáctica 1.

Mediciones de la

materia.


Estequiometria,

economía y cuidado

ambiental.

Bloque 2

Actúa para disminuir la

contaminación del aire,

del agua y del suelo.


Contaminación: causas

y efectos.


Prevención y reducción

de la contaminación.

Bloque 3

Comprende la utilidad

de los sistemas

dispersos.


Mezclas homogéneas y

heterogéneas.


Disolución, suspensión

y coloide.


Ácidos y bases.

Bloque 4

Valora la importancia de

los compuestos del

carbono en su entorno.


Estructura de los

compuestos del

carbono.


Clasificación de los

compuestos del

carbono.

Bloque 5

Identifica la importancia

de las macromoléculas

naturales y sintéticas.


Macromoléculas

naturales


Macromoléculas

sintéticas.

Aplica la noción de mol en la cuantificación

de procesos químicos.

Unidad de competencia:

Reconoce a la Química como parte de su vida cotidiana, tras conocer el progreso que ha tenido

esta a través del tiempo y la forma en que ha empleado el método científico para resolver

problemas del mundo que nos rodea, así como su relación con otras ciencias, que

conjuntamente han contribuido al desarrollo de la humanidad.

Atributos a desarrollar en el bloque:

Durante el presente bloque se busca desarrollar los siguientes atributos de las competencias

genéricas:

3.2 Toma decisiones a partir de la valoración de las consecuencias de distintos hábitos de

consumo y conductas de riesgo.

4.1 Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, Matemáticas o gráficas.

5.1 Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo cómo cada uno

de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.

5.2 Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones.

5.3 Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de

fenómenos.

5.4 Construye hipótesis y Diseña y aplica modelos para probar su validez.

5.6 Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar

información.

6.1 Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina

entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad.

6.3 Reconoce los propios prejuicios, modifica sus propios puntos de vista al conocer nuevas

evidencias, e integra nuevos conocimientos y perspectivas al acervo con el que cuenta.

7.1 Define metas y da seguimiento a sus procesos de construcción de conocimientos.

8.1 Propone manera de solucionar un problema y desarrolla un proyecto en equipo, definiendo

un curso de acción con pasos específicos.

8.2 Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva.

8.3 Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los

que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo.

Tiempo asignado: 20 horas.

10 APLICA LA NOCIÓN DE MOL EN LA CUANTIFICACIÓN DE PROCESOS QUÍMICOS.


Mediciones de la materia.

Inicio

Resuelve los siguientes cuestionamientos.

Escribe frases que muestren el nivel de comprensión que tienes sobre lo siguiente:

Símbolo:__________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

Elemento.

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

Fórmula:

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

Compuesto:

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

Molécula:

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

Ecuación:

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

Actividad: 1

11 BLOQUE 1

Evaluación

Actividad: 1 Producto: Cuestionario. Puntaje:

Saberes

Conceptual Procedimental Actitudinal

Identifica la terminología del

lenguaje químico.

Redacta definiciones.

Realiza cálculos sencillos.

Asume la importancia de los

conocimientos previos de

Química y de Matemáticas.

Autoevaluación

C MC NC Calificación otorgada por el

docente

Actividad: 1 (continuación)

Para preparar un pastel, en las instrucciones de la caja se indica que se agregue leche a la harina:

235 mililitros de leche por cada caja de harina. Si se requiere preparar 3.5 cajas de harina. ¿Qué

cantidad de leche se debe utilizar?

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

Menciona tres propiedades que puedas medir de la materia, por ejemplo; volumen:

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

¿Cuántos átomos de fósforo, calcio y oxígeno hay en la siguiente expresión?: 3Ca3(PO

4)2

Ca

_________________P _______________O ___________________.


Desarrollo

Medición.

La observación de los fenómenos de cualquier tipo, es en general incompleta, a menos que

se cuente con información cuantitativa. La finalidad de la observación, comúnmente, es

obtener una medida cuantitativa de los fenómenos; es decir, una relación que indique la

magnitud del suceso que se está observando. Para obtener dicha información, se requiere la

medición de las propiedades de la materia. Así, la medición constituye una parte importante

de la rutina diaria del químico experimental.

La medición es la técnica por medio de la cual se le asigna un valor numérico a una propiedad de los materiales,

como resultado de una comparación de dicha propiedad con otra similar tomada como patrón, la cual se ha

adoptado como unidad. El patrón que permite realizar las mediciones se conoce como unidad de medida y debe

cumplir con tres condiciones básicas: ser inalterable (no puede cambiar con el tiempo ni en función de quién realice la

medida), ser universal (puede ser utilizado en todos los países) y ser fácilmente reproducible.

El resultado de medir es conocido como medida y al proceso de medir como medición.

Al realizar una medición, se debe tener cuidado para no alterar el sistema que se

observa. De todas formas, hay que considerar que siempre las medidas se obtienen

con algún tipo de error, ya sea por las imperfecciones del instrumental o los errores

experimentales, así como aquellos de carácter humano. Cuando una medición se

concreta a través de un instrumento de medida, se habla de una medición directa. En

cambio, en los casos en que no existe el instrumento adecuado porque el valor a medir

es muy grande o muy pequeño, por ejemplo la distancia entre galaxias o el número de

moléculas contenidas en un litro de agua, la medición se realiza a través de una

variable que permite calcular otra distinta. En estos casos, se dice que la medición es

indirecta.

Sistema internacional de medidas.

A cada momento. en las actividades cotidianas, se presenta la necesidad de cuantificar

magnitudes, volumen de agua, cantidad de harina para preparar 50 tortillas, nivel de azúcar

en sangre, presión arterial, energía que aporta un alimento, etcétera. En cada caso se ha

establecido una unidad diferente para medir.

Desde siempre, el hombre ha establecido distintas formas de medir. Por ejemplo, en la

antigua Escocia se determinó como unidad de medida la pulgada, que correspondía al ancho de un dedo pulgar e

incluso un rey llegó a definirla como el promedio del ancho de tres pulgares: un gordo, uno mediano y uno delgado.

Hoy una pulgada equivale a 2.54 cm. Por otra parte, en Inglaterra la pulgada se definió en algunas ocasiones como la

longitud de cuatro granos de cebada y como tres en otra. La unidad de longitud llamada pie estaba relacionada con

el tamaño del pie de un hombre, pero en lugares diferentes esta unidad de medida equivalía a 10, 12, 13 e inclusive a

17 pulgadas modernas. Luego se acordó su equivalencia con 30.5 cm. Esta imprecisión y variedad de unidades

generó la necesidad de unificar las medidas, ya que cada lugar tenía su propia forma de hacerlo.

¿Qué sucedía cuando había intercambios comerciales entre lugares

con diferentes unidades de medida?

¿Cuál unidad era la que debería usarse?

Glosario:

Medir es contar, comparar

una unidad con otra, dar una

valoración numérica, asignar

un valor, asignar números a

todos los objetos.

13 BLOQUE 1

Para medir una magnitud pueden utilizarse muchas unidades. Por ejemplo, para medir

masas se pueden utilizar miligramos, kilogramos, toneladas, etc. Cada país

antiguamente, media en una unidad diferente, así que para unificar las unidades de

medida de todos los países del mundo se creó el Sistema Internacional de medidas

(S.I.).

A partir de 1790, la Asamblea Nacional Francesa, hizo un encargo a la Academia

Francesa de Ciencias para el desarrollo de un sistema único de unidades. El

establecimiento internacional del Sistema Métrico Decimal comenzó en 1875 mediante el

tratado denominado la Convención del Metro. En 1960 la 11ª Conferencia General de

Pesas y Medidas estableció definitivamente el S.I., basado en 6 unidades fundamentales:

metro, kilogramo, segundo, ampere, Kelvin y candela. En 1971 se agregó la séptima

unidad fundamental: el mol, que hace referencia a la cantidad de sustancia.

Unidades químicas.

El mol se usa cuando se habla sobre números de átomos, moléculas o iones. Los

átomos, iones y las moléculas son cosas muy pequeñas. Una gota de agua del

tamaño del punto al final de esta oración contendría 10 trillones de moléculas de

agua. En vez de hablar de trillones de partículas, es mucho más simple usar el mol

como una unidad que agrupe a esta cantidad de unidades más pequeñas. En forma

cotidiana se utilizan unidades parecidas al mol y como ejemplo tenemos a la unidad

docena, la cual usamos para expresar una agrupación de 12 unidades, o las

unidades trío, centena, millar, etc.

Mol se define como la cantidad de sustancia que contiene tantas partículas como

átomos hay en exactamente 12 gramos de isótopo de carbono 12 (que son los

átomos de carbono más abundantes en la Naturaleza). Pero, ¿Cuántos átomos están

contenidos en 12 gramos de esos átomos de carbono?

Determinado experimentalmente, la respuesta es verdaderamente asombrosa: existen

6.022 x 1023

átomos, o sea ¡602 200 000 000 000 000 000 000! átomos, es decir,

¡seiscientos dos mil doscientos trillones de átomos! De esta manera se dice que la

cantidad de una sustancia que contiene 6.022 x 1023

partículas (átomos, moléculas, iones,

electrones, etc.) es un mol de partículas de dicha sustancia. Este número es conocido

como Número de Avogadro en honor al científico italiano Amadeo Avogadro (1776-1856).

Su símbolo: NA = 6.022 x 10

23

y representa a una constante física.

1 mol de cualquier sustancia o cosa, contiene 6.022 x 1023

partículas (átomos, moléculas,

iones) o lo que sea a lo que se refiera.

1 mol=6.022 x 1023

partículas

De esta manera, un mol de aluminio (Al) estará formado por 6.022 x 1023

átomos de aluminio; en tanto que un mol de

agua (H2O) contiene 6.022 x 10

23

moléculas de agua o un mol de iones Ca++

, tiene 6.022 x 1023

iones de Ca, pero a su

vez se puede decir que en esa mol de Ca++

, hay dos moles de carga positiva o bien, 2 x 6.022 x 1023

cargas positivas.

La unidad de mol se refiere a un número fijo de “unidades” cuya identidad se debe especificar, indicando si se refiere

a un mol de átomos, de moléculas o de otras partículas. Así:

Unidades básicas del sistema

internacional de unidades.

Magnitud Nombre Símbolo

Longitud Metro M

Masa Kilogramo Kg

Tiempo Segundo S

Intensidad

de corriente

eléctrica

Ampere A

Temperatura Kelvin K

Cantidad de

sustancia

Mol Mol

Intensidad

luminosa

Candela Cd

Antiguas unidades.

Amadeo Avogadro.


El helio es monoatómico: 1 mol de He = 6,022 x 1023

átomos de He

El hidrógeno es diatómico: 1 mol de H2 = 6,022 × 10

23

moléculas de H2 o 2 x 6.022 x

1023

átomos de hidrógeno.

El sulfato de amonio es poliatómico: 1 mol (NH4)2SO

4 = 6,022 × 10

23

moléculas de

(NH4)2SO

4.

El ion sodio Na+1

: 1 mol de ion Na+1

= 6,022 × 1023

iones de sodio.

No existen instrumentos para cuantificar directamente moles de sustancia (no podemos

contar una a una tantas partículas); pero sí para medir la masa. Debido a esto, lo que se

cuantifica es la masa de fracciones, uno o varios moles.

En la actualidad, los valores de las masas atómicas, se determinan por medio de un

espectrómetro de masa o espectrógrafo de masas, el cual fue inventado por Francis

William Aston en 1920.

En el espectrómetro de masas las partículas cargadas (ionizadas) inciden en un área en la que existe un campo

magnético que las desvía hacia el área de detectores. El radio de curvatura depende del cociente entre carga y masa

de cada partícula.

La masa de la mayoría de los objetos se mide tomando como unidad el kilogramo. Así, las

cantidades que resultan de esta medición son manejables; es decir, no son muy grandes ni

muy pequeñas. Pero ¿Cómo utilizar el kilogramo para pesar cosas tan minúsculas como los

átomos? Se obtendrían cifras extraordinariamente pequeñas.

Cuando en la tabla periódica se lee masa atómica, se habla de una masa atómica relativa

de los elementos, ya que se obtiene en base a una comparación con una unidad de referencia. No se puede pesar la

masa del átomo individualmente; lo que se puede hacer es calcular la abundancia relativa de cada isótopo. Todos los

elementos de la tabla periódica se derivan de sus isótopos que se forman en la naturaleza.

Para determinar las masas atómicas de los elementos se toma como base el carbono 12 (el isótopo más abundante

del carbono), al que se le asigna un valor exacto de 12. Esto quiere decir que la unidad a utilizar corresponde a la

doceava parte de la masa del átomo de dicho isótopo.

La unidad de referencia se llama; uma, que quiere decir unidad de masa atómica. Equivale a una doceava parte de la

masa del núcleo del átomo del isótopo más abundante del carbono: el 12

C. Esta unidad de masa atómica

corresponde aproximadamente con la masa de un protón (o un átomo de hidrógeno) y se considera también,

equivalente a la masa de un neutrón.

Masa del protón =1.6726 × 10-27

Kg

Masa del neutrón =1.675 X 10-27

Kg

Notación exponencial

Cuando hay que manejar cifras

muy grandes o muy pequeñas,

con gran cantidad de ceros, es

habitual emplear la notación

exponencial o, lo que es lo

mismo, en vez de escribir todos

los ceros se expresa el número

como una base elevada a un

exponente. Pueden existir dos

situaciones:

•Cuando el exponente es

positivo (10+n

), la cifra equivale a

escribir 1 seguido de n ceros.

Por ejemplo, 102 es lo mismo

que 100.

•Cuando el exponente es

negativo (10-n

), n indica el

número de ceros que anteceden

al 1, considerándose como

entero el primer cero y

poniéndose la coma a

continuación de éste. Por

ejemplo 10-2

es lo mismo que

0,01.

15 BLOQUE 1

1 uma = 1.67 x 10-27

kg

1 g = 6.022 x 1023

uma = 1 mol de protones = 1 mol de neutrones

En el átomo de carbono se tiene una masa atómica = 12 uma, por lo que:

1mol de átomos de carbono = 6.022 x 1023

átomos de carbono = 12 x 6.022 x 1023

umas = 12 x 1g = 12g.

Relación entre la masa, número de moles y átomos de un elemento.

Este resultado se puede utilizar para determinar la relación entre unidades de masa atómica y gramos. Debido a que

la masa de cada átomo de C12

es exactamente 12 uma, el número de gramos equivalente a 1 uma es:

En consecuencia: 1 uma= 1.661 x 10-24

g por lo que g = 6.022 x1023

uma

Este ejemplo demuestra que el número de Avogadro se puede utilizar para convertir unidades de masa atómica a

masa en gramos, y viceversa.

Los conceptos de número de Avogadro y masa molar, permiten efectuar conversiones entre masa y moles de átomos,

entre número de átomos y masa, así como para calcular la masa de un solo átomo. Para estos cálculos se emplearán

los siguientes factores multiplicadores unitarios:

Donde X representa el símbolo de un elemento.

Masa fórmula: es la suma de las masas atómicas expresada en unidades de masa atómica (uma) de los elementos

indicados en la fórmula química.

La fórmula H2O, por ejemplo, indica que una molécula de agua está compuesta exactamente por dos átomos de

hidrógeno y uno de oxígeno. Su masa fórmula es la suma de la masa del átomo de hidrógeno (1.00794 uma)

multiplicado por el número de veces que aparece en la fórmula (subíndice 2) más la masa de un átomo de oxígeno

(15.999 uma), por tanto, la masa fórmula del H2O es 18.01528 uma. Generalmente se expresa el valor en número

entero (redondeo); así la masa fórmula del agua es 18 uma, de hecho el redondeo se puede implementar desde el

dato numérico de la masa del átomo.

Para calcular la masa molar de un elemento es necesario conocer su masa atómica, y para ello se utiliza la tabla

periódica de los elementos. Como las masas atómicas son números fraccionarios, para facilitar su manejo se

redondea el valor obtenido de la tabla periódica, al entero más próximo. Si el número está 0.0, 0.1, 0.2, 0.3 se

redondea al entero inmediato inferior, si es 0.4 o 0.5 se deja como 0.5 y si es 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 se redondea al entero

inmediato superior. Por ejemplo, el silicio (Si) tiene una masa atómica de 28.09 uma, por lo que se aproxima a 28

uma.


Fórmula Elemento Peso o

masa

atómica

Peso

o masa

atómica

aproximada

Número

de átomos

Pesos

totales de

cada

elemento

Masa

fórmula

NaOH Na

O

H

22.9897

15.9994

1.00794

23 uma

16 uma

1 uma

1

1

1

23

16

1

40 uma

Al2(Cr

2O

7)3

Al

Cr

O

26.9815

51.9961

15.9994

27 uma

52 uma

16 uma

2

6

21

54

312

336

702 uma

Masa molar: es la masa en gramos de un mol de átomos, moléculas o partículas de una sustancia; se representa con

las unidades de gramos sobre mol (g/mol). Para todos los elementos (excepto los que se presentan en la naturaleza

como moléculas diatómicas, como H2, Cl

2) la masa molar es la masa en gramos numéricamente igual al peso atómico

del elemento en unidades de masa atómica. Por ejemplo, el peso atómico del Ca es 40 uma, por lo que su masa

molar es 40 g/mol.

Elemento Masa

atómica

(uma)

Masa atómica

(aproximada)

Masa molar

(gramos)

Cantidad de

átomos

Ni 58.6934 59 59.00 6.022 x 1023

C 12.0107 12 12.00 6.022 x 1023

Fe 55.845 56 56.00 6 .022 x 1023

Cl 35.453 35.5 35.50 6.022 x 1023

O 15.9994 16 16.00 6.022 x 1023

Para obtener la masa molar en los elementos de moléculas diatómicas se debe considerar que las partículas en un

mol de ese elemento están constituidas por átomos. Por ejemplo, un mol de hidrógeno (H2) es una molécula formada

por dos átomos de hidrógeno, así un mol de moléculas de H2 contiene 2 moles de átomos de hidrógeno. Por lo tanto,

la masa molar de la molécula de H2 es el doble de la masa molar del átomo de hidrógeno; es decir 2 x 1 g = 2 g.

Elemento Masa atómica

(uma)

Masa molar

(gramos)

Cantidad de

moléculas

H2 1 (1 x 2)= 2 6.022 x 10

23

Cl2 35.5 (35.5 x 2)= 71.0 6.022 x 10

23

1 mol = 6.022 x 1023

partículas = masa molar (gramos)

17 BLOQUE 1

Para determinar el número de moles (n) de una sustancia se tiene entonces la siguiente formula:

n = m/PM

Donde:

n= número de moles

m= masa del elemento o compuesto en gramos

PM= peso o masa del mol de átomos o de moléculas en gr/mol

Con los datos conocidos hasta ahora se pueden realizar algunos cálculos, por ejemplo:

a) ¿Cuántos átomos de hierro (Fe) hay en 170 gramos de hierro?

Datos:

Masa atómica del hierro = 56 uma

Masa de 1 mol de hierro= 56.00 g/mol

56.00 gramos de hierro 6.022 x 1023

átomos de hierro

170 gramos de hierro x

Despejando X:

X = 6.022 x 1023

átomos x 170 gramos de hierro

56.00 gramos de hierro

X= 1.828107 x1024

átomos de hierro existen en 170 gramos de hierro.

b) El zinc (Zn) es un metal plateado que se utiliza para obtener el latón (con cobre) y para recubrir el hierro con objeto

de prevenir su corrosión. ¿Cuántos gramos de Zn hay en 0.356 moles de Zn?

Debido a que la masa molar (peso atómico) del Zn en de 65 g, la masa (m) del zinc en

gramos está dada por:

1 mol de Zn 65 gramos de Zn

0.356 moles de Zn X

X = 0.356 mol de Zn x 65.00 gramos de Zn

1 mol de Zn

X= 23.14 gramos de Zn

Por fórmula m=nPM

Donde m= (0.356 mol) (65 gr/mol)

Un factor de conversión es una relación que se deduce de la igualdad entre las unidades. Se usa de la siguiente

manera:

Unidad y datos conocidos

conocidosdatosdeunidad

deseadasUnidades

= Respuesta en unidades deseadas

Mineral de hierro

(Magnetita)

Piezas de latón


c) ¿Cuántas moles de hierro representan 25.0 g de hierro (Fe)?

Masa atómica de Fe= 56 uma, Masa molar de Fe= 56.00 gramos

Se utiliza el factor de conversión apropiado para obtener moles.

25 g Fe Feg56.00

Femol1

= 0.446 moles de Fe

Aplicando la fórmula: n=m/PM

entonces,

Femol/g.

Fegn

0056

25dando como resultado, n= 0.446 moles de Fe

Volumen molar: al referirse a sustancias gaseosas resulta conveniente utilizar un término llamado volumen molar: “un

mol de cualquier gas tendría el mismo volumen que un mol de otro gas en condiciones normales de temperatura y

presión, también llamadas condiciones estándar TPN (0°C y 1 atm). El volumen de un gas que se comporta de

manera ideal es directamente proporcional al número de partículas de gas presentes, si la temperatura y la presión se

mantienen constantes. Esta relación es conocida como la Ley de Avogadro. La determinación experimental señala

que bajo estas condiciones se tiene un volumen de 22.4 litros por mol de gas (22.4 l/mol).

En la siguiente figura se muestra el ejemplo de un mol de argón (Ar), 1 mol de oxígeno (O2) y un mol de nitrógeno (N

2).

Cantidad: 1 mol 1mol 1 mol

Masa: 40 g 32 g 28 g

Número de 6.022x1023

6.022x1023

6.022x1023

partículas

Volumen: 22.4 l 22.4l 22.4l

Presión: 1 atm 1 atm 1 atm

Temperatura: 0°C 0°C 0°C

Volumen molar

Volumen que ocupa un

mol de una sustancia.

En el caso de sólidos y

líquidos, este volumen

depende de su

densidad.

En cambio, el volumen

molar es el mismo para

cualquier gas si las

condiciones de presión

y temperatura son las

mismas; en condiciones

normales,(1 atm y 0°C)

el volumen molar de un

gas es de 22.4 litros.

19 BLOQUE 1

Actividad: 2

En equipo, realicen los cálculos indicados en cada cuestionamiento.

1. Calcula la masa fórmula de cada uno de los siguientes compuestos:

a) Dióxido de azufre (SO2), uno de los responsables de la lluvia ácida

b) Ácido ascórbico o vitamina C (C6H

8O

6)

2. ¿Cuál es la masa molar del mercurio (Hg) y del ozono (O3)?

Hg

O3

3. ¿Qué volumen ocupan 43 moles de CO2 en condiciones normales o estándar?


Evaluación

Actividad: 2 Producto: Ejercicios. Puntaje:

Saberes


Distingue los conceptos de mol,

masa fórmula, masa molar y

volumen molar, así como la

notación exponencial.

Utiliza, en cálculos, los conceptos

de mol, masa fórmula, masa

molar, volumen molar a través de

notación exponencial.

Valora la importancia del mol

para realizar cálculos químicos.

Coevaluación


docente


4. ¿Cuál es la masa en gramos de un solo átomo de cada uno de los siguientes elementos: As y

Ni?

5. ¿Cuál de las siguientes cantidades contiene más átomos, 1.10 gramos de átomos de hidrógeno (H) o 14.7

gramos de cromo (Cr))

6. Las feromonas son un tipo especial de compuestos secretados por las hembras de muchas especies de

insectos con el fin de atraer a los machos para aparearse. Una de tantas feromonas tiene la fórmula molecular

C9H

38O. Normalmente, la cantidad de esta feromona secretada por un insecto hembra es alrededor de 1.0 x 10

-12

g.

¿Cuántas moléculas de feromona hay en esta cantidad?

21 BLOQUE 1

Ecuaciones químicas y cálculos estequiométricos.

Las ecuaciones químicas brindan información cualitativa (tipo de átomos) y cuantitativa

(cantidades de reactivos y productos). Cada símbolo y cada fórmula representan una

cantidad específica de elementos y de compuestos.

La determinación de las cantidades de sustancia que participan en una reacción química

se lleva a cabo mediante un análisis cuantitativo, haciendo uso de la estequiometría. Se

llama así a la rama de la Química que estudia la medición de las cantidades de reactivos y

de productos en una reacción química. Este cálculo es indispensable porque no es

suficiente saber cuáles son los componentes (análisis cualitativo) de una sustancia, ya

sea reactivo o producto, sino que es importante determinar en qué cantidad se les puede

producir. Por ejemplo, la producción de refrescos y de la mayoría de los cosméticos debe

prepararse en las cantidades exactas (cuantitativo), ya que pequeñas alteraciones en

esas cantidades pueden ocasionar grandes pérdidas o demandas legales contra las

empresas fabricantes por los daños ocasionados. Por ello, conocer la composición de las

sustancias y calcular sus reacciones, es una tarea fundamental de los químicos.

Los cálculos estequiométricos se refieren a las relaciones cuantitativas que se establecen

a partir de la información que brinda una ecuación química balanceada. Estas relaciones

vinculan el número de moles de reactivos y de productos a través de los coeficientes de

la ecuación química (relaciones estequiométricas).

En una ecuación química balanceada los coeficientes se pueden interpretar tanto como los números relativos de

moléculas (átomos) o como los números de moles. Por ejemplo, en la ecuación química balanceada para la

obtención del agua:

2H2 + O

2 2H

2O

Los coeficientes indican que 2 moléculas de hidrógeno reaccionan con 1 molécula de oxígeno para formar 2

moléculas de agua. Los números de moles son idénticos a los números relativos de moléculas, por lo que la ecuación

balanceada proporciona suficiente información para realizar cálculos estequiométricos. También proporciona la

siguiente información:

Estas relaciones se pueden usar como factor de conversión para relacionar cantidades de reactivos de productos en

una reacción química.

2H2(g)

+ O

2(g) 2H

2O(g)

2 moléculas de hidrógeno + 1 molécula de oxígeno 2 moléculas de agua

2 mol de hidrógeno + 1 mol de oxígeno 2 mol de agua

4 gramos de hidrógeno + 32 gramos de oxígeno 36 gramos de agua

2 (6.022x1023

moléculas) de H2 + 6.022x10

23 moléculas de O

2 2 (6.022x10

23 moléculas) de agua

2 (22.4 litros) de hidrógeno + 22.4 litros de oxígeno 2 (22.4 litros) de agua

La masa molar de un

elemento es numéricamente

igual a su peso atómico

expresado en gramos.

Glosario:

Estequiometría.

Esta palabra deriva de los

vocablos griegos

stoichéon (elemento) y

métron (medida).

Por lo tanto, el significado

etimológico del término es

“medida de los

elementos”.


Leyes estequiométricas.

La estequiometría tiene sus bases en cuatro leyes conocidas como leyes ponderales, y

son:

Ley de conservación de masa (Lavoisier)

Ley de las proporciones definidas o constantes (Proust)

Ley de las proporciones múltiples (Dalton)

Ley de las proporciones recíprocas (Richter)

Por medio de ellas se puede determinar los pesos y volúmenes de las sustancias que

intervienen en una reacción química.

Ley de conservación de masas: propuesta por Antoine Lauren Lavoisier; en ella se establece que la materia no se

crea ni se destruye, es decir, en una reacción química la masa de los reactivos debe ser igual a la masa de los

productos. En los cambios en sistemas aislados, varían las masas de las sustancias, pero no las de los elementos.

La suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas de los productos.

C + O2 → CO

2

12g + 32 g → 44 g

Ley de las proporciones definidas o constantes: se atribuye a Joseph Proust, quien realizó numerosos análisis para

demostrar la composición constante de las sustancias químicas. Analizó muestras de carbonatos de cobre

provenientes de diversas fuentes naturales y de la síntesis de laboratorio, y encontró que todas ellas tienen la misma

composición. Observó que esto sucedía con otras sustancias. La Ley de Proust, como también se le conoce,

establece que “los elementos que se combinan para formar un compuesto siempre lo hacen en proporciones de masa

definida y en relaciones sencillas”.

Por ejemplo, 1 gramo de agua pura, sea cual sea su procedencia, siempre estará compuesta por 0.11 g de hidrógeno

y 0.89 g de oxígeno. En 100 gramos de agua 89 g son de oxígeno y 11 g de hidrógeno; de aquí que se puede hablar

de la composición porcentual o centesimal del agua de un 89% de oxígeno y un 11% de hidrógeno, de igual forma se

puede calcular la composición centesimal de los compuestos a partir de la fórmula química de los mismos.

La relación en masa de los elementos que forman la molécula de agua (H2O) es: 4 gramos de hidrógeno y 32 g de

oxígeno, es decir, una relación de 1:8 (por cada gramo de hidrógeno existen 8 de oxígeno).

2H2 + O

2 2H

2O

4 g + 32 g 36 g

4 átomos de H + 2 átomos de O 4 átomos de H y 2 átomos de O

Ponderable Raiz del latín

Susceptible

de ser

medido.

Pesar con la

balanza

Ponderabilis

23 BLOQUE 1

Ley de las proporciones múltiples o Ley de Dalton.“Cuando dos o mas

elementos se unen para formar una serie de compuestos, las cantidades de

un mismo elemento se combinan con una cantidad fija de otro. Guardan entre

sí una relación que corresponde a números enteros sencillos”.

Por ejemplo, el carbono y el oxígeno se combinan para formar monóxido (CO)

y bióxido de carbono (CO2). En el CO la relación en masa es de 12 g de

carbono por 16 de oxígeno; mientras que en el CO2 la relación es de 12 g de

carbono y 32 de oxígeno.

Ley de las proporciones recíprocas. Jeremías Benjamín Richter en su trabajo

con los ácidos y las bases, observó que si se mezclaban disoluciones de

ácidos y bases, éstas se neutralizan, es decir, la mezcla no mostraba

propiedades de ácido ni de base. Al estudiar este fenómeno midió la cantidad

exacta de diferentes ácidos que se necesitaba para neutralizar una cantidad

determinada de una base particular y viceversa. Mediante mediciones

cuidadosas encontró que se requerían cantidades fijas y exactas.

La generalización de este hecho a otros ejemplos ha llevado a enunciar la ley de las

proporciones recíprocas o Ley de Richter o de los pesos equivalentes de la siguiente

manera: las masas de los elementos que se combinan con una masa de un tercero,

guardan la misma proporción que las masas de los dos cuando se combinan entre sí.

Por ejemplo, 2 g de hidrógeno se combinan con 16 g de oxígeno para dar agua (H2O).

Por otro lado 6 g de carbono reaccionan con 16 g de oxígeno para producir dióxido de

carbono (CO2).

Hidrógeno (2 g) + Oxígeno (16 g) → Agua

Carbono (6 g) + Oxígeno (16 g) → Dióxido de carbono

De ello se podría deducir que, si el carbono y el hidrógeno se combinan entre sí, sus

masas deben estar en la relación o bien decir que 2 g de hidrógeno reaccionan en

forma equivalente con 6 g de carbono:

masa de carbono/masa de hidrógeno = 6 / 2

Pues bien, existe un compuesto de carbono e hidrógeno, el metano, CH4, en el que las masas de carbono e

hidrógeno están en dicha proporción.

Carbono (6 g) + Hidrógeno (2 g) → Metano = 12g C + 4g H = 16 g CH4

Compuesto Relación

en masa

Cl2O 70 a 16

Cl2O

3 70 a 48

Cl2O

5 70 a 80

Cl2O

7 70 a 112

Representación de la Ley de

las proporciones múltiples.

Mientras que la masa del

cloro permanece constante,

la masa del oxígeno

aumenta en una relación

sencilla de 1, 3, 5 y 7.

Observa y analiza la figura:

¿Qué observaciones puedes hacer en el

primer caso?

¿Qué interpretación l

e das a los resultados en la 2da ecuación? ¿Qué conclusiones puedes obtener a partir

del 3er experimento? ¿Cuál es la predicción en la reacción

número 4?


Resuelve lo que a continuación se te indica.

Las relaciones ponderales se refieren a las relaciones de peso, masa, volumen y número de

átomos que forman parte de los compuestos. Explica a qué se refiere cada una de éstas:

Ley de Lavoisier o de conservación de la materia

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

Ley de Proust o de las proporciones constantes.

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

Ley de las proporciones recíprocas.

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

Identifica la ley ponderal que aplica a cada una de las siguientes observaciones y explica brevemente tu

razonamiento.

a) Una muestra de cloruro de sodio proveniente de Baja California Sur contiene el mismo porcentaje en

masa de sodio que otra muestra de cloruro de sodio proveniente de Sonora.

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

Actividad: 3

25 BLOQUE 1

Evaluación

Actividad: 3 Producto: Descripción. Puntaje:

Saberes


Describe el significado de las

leyes ponderales. Aplica las leyes ponderales.

Aprecia la interpretación práctica

de las leyes estequiométricas

Autoevaluación


docente


b) La masa sumada de magnesio y oxígeno antes de ser usado el flash de una cámara fotográfica, es igual a la

masa de óxido de magnesio encontrado después de usarlo o accionarlo.

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________

c) Al reaccionar, el arsénico y el oxígeno pueden formar dos sustancias: una en la que hay 65.2% de arsénico,

y otra en la que el porcentaje en masa de arsénico es de 75.8%.

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________


Relaciones estequiométricas.

Las relaciones de una ecuación química

pueden expresarse como relaciones de

moléculas, de moles y de masas, así

como de volúmenes si están implicados

gases.

El siguiente ejemplo ilustra la clase de

información que puede deducirse de una

ecuación química:

2 SO2 (g) + O

2 (g) → 2 SO

3 (g)

Cada Pueden

relacionarse

con

Para dar

2 molé

culas de

SO2

1 molécula

de O2

2 moléculas

de SO3

2 moles

de SO2

1 mol de O2 2 moles de

SO3

128 g de

SO2

32 g de O2 160 g de

SO2

44.8 litros

de SO2

22.4 litros

de O2

44.8 litros

de SO3

Relaciones estequiométricas.

Para realizar un análisis estequiométrico a una reacción química, la ecuación

química que representa la transformación debe escribirse correctamente; es

decir, que los símbolos de los elementos y las fórmulas de los compuestos

participantes, ya sea como reactivos o como productos, deben ser los

correctos. Una vez que se ha escrito correctamente, el siguiente paso es

balancear la ecuación química.

Los cálculos que se pueden realizar a partir de esta ecuación química

balanceada incluyen relaciones mol-mol, masa-masa, volumen-volumen o una

combinación de algunos de ellos como mol-volumen, masa-mol o masa-

volumen.

Los cálculos que se realizan para buscar los moles que toman parte en una

reacción se llaman problemas mol-mol. Por ejemplo:

El amoniaco (NH3) que se usa para producir fertilizantes se obtiene haciendo

reaccionar hidrógeno y nitrógeno gaseosos a alta temperatura y presión.

¿Cuántos moles de nitrógeno se combinan con 23 moles de hidrógeno? La

ecuación química sin balancear para la reacción es:

N2 + H

2 NH

3

1) Como primer paso balancear la ecuación química:

N2 + 3H

2 2NH

3

2) Una vez balanceada la ecuación química se interpreta en las unidades requeridas, en este caso el mol:

N2 + 3H

2 2NH

3

1 mol de N2 + 3 mol de H

2 2 mol de NH

3

3) Identificar la relación y resolver el cálculo planteando una regla de tres simple:

1 mol de N2 → 3 moles de H

2

X mol de N2 → 23 moles de H

2

X mol de N2= (23 moles de H

2) (1 mol de N

2)

3 moles de H2

X mol de N2= 7.666 moles de N

2 se combinan con 23 moles de H

2

27 BLOQUE 1

En 1897 Félix Hoffman,

un químico de los

laboratorios Bayer, en

Alemania, preparó un

compuesto del ácido

acetilsalicílico que

apareció en el mercado

con el nombre de

aspirina. Fue uno de los

primeros fármacos

comercializado en forma

de comprimido.

Las operaciones estequiométricas que buscan las masas de las sustancias que toman parte en una reacción se les

conoce como problemas o relaciones masa-masa. Un ejemplo:

El butano (C4H

10) es un gas combustible de uso común que se utiliza para cocinar y en la

calefacción de los hogares. ¿Qué masa de dióxido de carbono se produce en la

combustión de 450 gramos de butano?

Solución:

1) Escribe la ecuación química balanceada:

2 C4H

10 + 13 O

2 → 8 CO

2 + 10 H

2O

2) Establece la relación mol-mol, determina la masa molar de las sustancias mencionadas

en el problema, multiplica la masa molar por el coeficiente estequiométrico

correspondiente:

Sustancia

Pesos atómicos

(uma)

Operaciones Masa molar Multiplicado por el

coeficiente de la

ecuación

C4H

10 C= 12

H= 1

C=12 X 4= 48

H= 1 X 10= 10

58 g/mol 2 C4H

10

2(58) = 116 g

CO2 C= 12

O=16

C= 12 x1= 12

O=16 x 2=32

44 g/mol 8 CO2

8(44)= 352 g

2 moles de C4H

10 → 8 moles de CO

2

116 g de C4H

10 → 352 g de CO

2

450 g de C4H

10 → X g de CO

2

X g de CO2 = (450 g de C

4H

10) (352 g de CO

2)

116 g de C4H

10

X g de CO2 =1365.517 g de CO

2

Conocido el volumen de una de las sustancias gaseosas participantes en condiciones

determinadas, se puede encontrar el volumen de otras especies gaseosas que se

encuentren en las mismas condiciones de temperatura y presión. Es decir, relación

volumen-volumen. Por ejemplo:

En la reacción de combustión del butano (C4H

10):

2 C4H

10 + 13 O

2 → 8 CO

2 + 10 H

2O

¿Qué volumen de oxígeno se requiere para la combustión de 40 litros de butano?

1) Establece la relación mol-mol y a litros las especies involucradas en el problema, partiendo del volumen molar

1 mol de cualquier gas en condiciones normales ocupa un volumen de 22.4 litros.

1 mol de oxígeno ocupa 22.4 litros por lo tanto 8 moles ocuparán 104 litros.

1 mol de butano ocupa 22.4 litros los 2 moles de butano en la ecuación ocupan 44.8 litros

Soplete especialmente

diseñado para

aquellos trabajos en

cocina y pastelería

que requieren un

cierto grado de

precisión. Depósito

recargable para gas

butano.

Temperatura 1500º C.


El número de moles está

determinado por los

coeficientes en la ecuación

balanceada.

Si no aparece el coeficiente,

se sobreentiende que su valor

es igual a uno

2) Ahora plantea la solución del problema:

2 moles de C4H

10 → 13 moles de O

2

44.8 litros de C4H

10 → 104 litros de O

2

40 litros de C4H

10 → X volumen de O

2

X volumen de O2= (104 litros de O

2)(40 litros de C

4H

10)

44.8 litros de C4H

10

X volumen de O2= 92.857 litros de oxígeno son necesarios para reaccionar con 40 litros de butano.

Relaciones masa-mol-volumen.

La aspirina, o ácido acetilsalicílico (C9H

8O

4) es uno de los analgésicos más

conocidos. Un método de laboratorio para su preparación es hacer reaccionar ácido

salicílico (C7H

6O

3) con anhídrido acético (C

4H

6O

3). La ecuación química de la

reacción es:

2C7H

6O

3 + C

4H

6O

3 2C

9H

8O

4 + H

2O

Si se quieren obtener 345 gramos de aspirina (C9H

8O

4) ¿Cuántos moles de ácido

salicílico (C7H

6O

3) se requieren?

Solución:

Identificar en la ecuación las sustancias involucradas en el problema planteado y establecer la relación mol-mol y

convertirlas en las unidades requeridas.

Plantear la regla de tres simple por la que se resolverá el problema; la primera parte de la regla de tres se obtiene del

enunciado del problema y la segunda se obtiene de la ecuación química balanceada:

2C7H

6O

3 + C

4H

6O

3 2C

9H

8O

4 + H

2O

2 moles deC7H

6O

3 → 2 moles deC

9H

8O

4

Primera parte X moles C7H

6O

3 → 345 gramos C

9H

8O

4

Segunda parte 2 moles C7H

6O

3 → 360 gramos C

9H

8O

4

*Al convertir alguna sustancia presente en la ecuación, a moles litros o gramos; se

debe utilizar el coeficiente estequiométrico para determinar este cálculo.

C9H

8O

4 C= 12 x 9= 108

H= 1 x 8= 8

O= 16 x 4= 64

180 gr/mol por lo que 360 gramos por dos moles

X moles C7H

6O

3 → 345 gramos C

9H

8O

4

2 moles C7H

6O

3 → 360 gramos C

9H

8O

4

X moles C7H

6O

3=

2 moles C

7H

6O

3 x 345 gramos C

9H

8O

4

360 gramos C9H

8O

4

29 BLOQUE 1

Resultado: 1.91 moles de ácido salicílico se requieren para la obtención de 345 gramos de aspirina C9H

8O

Un trozo de carbón pesa 57 gramos ¿Qué volumen de monóxido de carbono se produce al quemar esta cantidad de

carbón? La ecuación química para esta reacción es:

2C(s) + O2(g) → 2CO(g)

2moles de C(s) → 2 moles de CO(g)

Planteamiento:

56 gramos de carbón → 44.8 litros de CO

57 gramos de carbón → X litros de CO

Resultado: 45.6 litros de monóxido de carbono se producen a partir de los 57

gramos de carbón.

Actividad: 4

Realiza los siguientes cálculos estequiométricos.

Un automóvil consume 5 litros de gasolina (C8H

18) por día. ¿Cuál es el volumen

de dióxido de carbono (CO2) que se acumula en la atmósfera por la combustión

de esta cantidad de gasolina. La ecuación correspondiente es:

2C8H

18 + 25O

2 → 16CO

2 + 18H

2O

La disminución del ozono (O3) en la estratosfera ha sido tema de gran preocupación entre los científicos en los

últimos años. Se cree que el ozono puede reaccionar con el óxido nítrico (NO) que proviene de las emisiones de

los aviones de propulsión, a alturas elevadas. La reacción es:

3O3 + NO → 4O

2 + NO

2

Calcula el número de moles de ozono que se descomponen al reaccionar con 1234 gramos de óxido nítrico:


Evaluación

Actividad: 4 Producto: Cálculos

estequiométricos. Puntaje:

Saberes


Comprende los cálculos

estequiométricos.

Resuelve ejercicios sobre

cálculos estequiométricos que

involucran relaciones mol-masa-

volumen.

Valora la importancia del mol

para realizar cálculos

estequiométricos.

Autoevaluación


docente


Calcula el número de moles de ozono que se descomponen al reaccionar con 1234 gramos de

óxido nítrico:

El fertilizante sulfato de amonio (NH4)2SO

4 se prepara mediante la reacción entre el amoniaco NH

3 y ácido

sulfúrico H2SO

4:

2NH3(g)

+ H2SO

4(ac) → (NH

4)2SO

4(ac)

¿Cuántos litros de amoniaco se necesitan para producir 150 kilogramos de de sulfato de amonio?

31 BLOQUE 1

Composición porcentual y su relación con la fórmula mínima y molecular.

Es común en nuestro entorno escuchar el término porcentaje o por ciento, al igual que observar

su representación %; ejemplos cotidianos son el descuento en los centros comerciales, los

datos sobre la composición de la población porcentaje de mujeres y hombres, la probabilidad

de ganar algo en una rifa. Pero ¿Cómo se calcula, por ejemplo, el porcentaje de alumnos de un

grupo que practican alguna actividad deportiva si el total de alumnos del grupo son 46, de

estos 32 practican deporte y 14 no realizan ninguna actividad deportiva? ¿Cuál fue el

porcentaje de alumnos que realizan actividades deportivas?:

Total de alumnos: 32 + 14 = 46

Practican actividades deportivas= 32

No realizan actividades deportivas = 14

% Deportistas= Deportistas X 100

Total alumnos

% Deportistas = 32 X 100

46

% Deportistas= 69.56 el resto 30.44 es el porcentaje de alumnos que no realizan actividades deportivas.

Cuando los químicos realizan el análisis cuantitativo de una muestra, indican su composición en términos de

porcentaje en masa o porcentaje en peso. El porcentaje en masa de un elemento presente en un compuesto en

particular equivale al número de gramos del elemento presente en 100 gramos de compuesto. Cuando se conoce la

fórmula del compuesto que se analiza, la masa de cada elemento presente en la sustancia se puede expresar en

términos de porcentaje. En el caso inverso, si se conocen los elementos que constituyen un compuesto y el

porcentaje en que están presentes, se puede determinar la fórmula del

compuesto.

Para calcular el porcentaje en masa de un elemento que forma parte de un

compuesto partiendo de la fórmula, se requiere:

Determinar la masa de un mol de la sustancia (masa molar)

Dividir la masa del elemento presente en un mol de la sustancia entre la

masa molar de la sustancia

Multiplicar el cociente obtenido por 100

La expresión matemática es:

100

ciatansuslademolarMasa

ciatansusdemol1enpresenteelementodelMasa

elementodelmasaen%

¿Cómo calcularías el porcentaje de hidrógeno y de oxígeno

presentes en la molécula de agua?


Para calcular los porcentajes en masa de hidrógeno y oxígeno presentes en la molécula de agua se debe determinar

la masa de 1 mol de agua (H2O). Su fórmula indica que 1 molécula de agua está compuesta por dos átomos de

hidrógeno y un átomo de oxígeno. Si la masa molar de un elemento es su masa atómica expresada en g/mol,

entonces, a partir de esta información calcula la masa molar del agua:

Hidrógeno: 2 mol (1 g/mol) = 2 g

Oxígeno: 1 mol (16 g/mol) = 16 g

Masa de 1 mol de H2O = 18 g

Dividir la masa de cada elemento entre la masa molar del agua y multiplicar por 100.

Porcentaje en masa del hidrógeno:

Hde%.

g

g.111100

18

2

Porcentaje en masa del oxígeno:

Ode%.

g

g888100

18

16

La determinación del porcentaje en masa de cada elemento en el carbonato de calcio

(CaCO3) se obtiene mediante los siguientes cálculos:

CaCO3

Masa molar = Ca= 40 x 1= 40

C=12 x 1 = 12

O= 16 x 3 =48

100g/mol

100

100

40

gramos

gramosCadePorcentaje

Porcentaje de Ca = 40 %

100

100

12

gramos

gramosCdePorcentaje

Porcentaje de C= 12 %

100

100

48

gramos

gramosOdePorcentaje

Porcentaje de O=48%

La formula mínima o empírica. Proporciona la mínima relación de números enteros de

los átomos de cada elemento presente en una molécula. Se obtiene con base en la

composición porcentual, la cual se determina en forma experimental a partir del

análisis del compuesto e indica sólo la proporción de los átomos presentes,

expresada con los números enteros más pequeños posibles. Por su parte, la fórmula

molecular, generalmente, es un múltiplo de números enteros de la fórmula mínima.

La fórmula molecular. Proporciona el número real de átomos de cada elemento

presente en una molécula. La formula real de un compuesto en algunos casos puede

ser la fórmula mínima y en otros casos un múltiplo entero de ella.

A la pirita de hierro, FeS2

se le conoce como el oro

de los tontos, pues se

parece mucho al oro, y por

ello engañó a los inocentes.

La composición de la masa

de la pirita es de 46.5% de

hierro y 53.5% de azufre.

Estas proporciones son las

mismas en todas las

muestras de pirita, es decir,

son independientes del

origen o cantidad de la

sustancia.

Trozo de pirita

46%

54%

Composicion de la

pirita de hierro.

Azufre Fierro

33 BLOQUE 1

Para determinar la fórmula molecular (real) de un compuesto es necesario conocer, en primer lugar, la fórmula mínima

y la masa molecular de dicho compuesto. Ahora bien, para obtener la fórmula mínima debemos saber la composición

porcentual del compuesto y las masas atómicas de sus elementos.

Para entender estos dos tipos de fórmula imagina que en tu salón de clases la proporción mínima de hombres y

mujeres es de 2: 1 (fórmula mínima); pero, la cantidad real de mujeres y hombres es de 30:15 (fórmula molecular).

¿Cómo se puede determinar la fórmula mínima de un compuesto?

Se puede determinar de la siguiente manera:

1. Se requiere la composición porcentual.

2. Dividir el % en peso de cada elemento entre su peso atómico para obtener la fracción proporcional del elemento.

3. Dividir los valores obtenidos entre el menor de ellos.

4. Si se obtienen fracciones, multiplicar los valores fraccionarios obtenidos por el mínimo común múltiplo.

El glicerol, sustancia química presente en las lociones para manos, contienen 39.10% de carbono, 8.77% de

hidrógeno y 52.13% de oxígeno. Determinar su fórmula su fórmula mínima.

Solución:

Carbono= 263

12

1039.

.

Hidrógeno= 778

1

778.

.

Oxígeno= 253

16

1352.

.

Dividir los valores anteriores entre el menor valor obtenido (3.25).

Carbono= 1

253

263

.

.

Hidrógeno= 692

253

778.

.

.

Oxígeno= 1

253

253

.

.

Se observa que uno de los valores obtenidos (2.67) no es un número entero. Para eliminar los decimales y obtener un

número entero, debes multiplicar todos los valores por un número con el que se obtengan valores enteros. En este

caso se multiplicará por 3:

Carbono: 1.00 x 3= 3.00

Hidrógeno: 2.67 x 3= 8.01 se aproxima a 8

Oxígeno: 1.00 x 3= 3:00


El conjunto de números enteros calculados se escribe como subíndice del elemento correspondiente:

La fórmula mínima del glicerol: C3H

8O

3

La fórmula molecular es un múltiplo de la fórmula mínima o empírica, se le suele llamar fórmula condensada o fórmula

verdadera y nos indica el número total de átomos de cada elemento que se encuentra presente en una molécula de un

compuesto.

Para determinar la fórmula molecular:

1. Calcular el “peso fórmula” de la fórmula mínima, sumando los pesos atómicos de los elementos que le forman.

2. Establecer la relación del peso molecular con respecto al peso fórmula (fórmula mínima).

Factor = Peso molecular/ Peso fórmula

3. Multiplicar el factor anterior, aproximado a un número entero, por los índices de la fórmula mínima, para obtener los

índices de la fórmula molecular.

Fórmula molecular = Factor (Fórmula mínima).

Ejemplo:

a) La fórmula mínima de un compuesto es CHO2, y su peso molecular es de 90, ¿Cuál es su fórmula molecular?

Datos:

Fórmula mínima = CHO2

Peso molecular = 90 uma

Peso fórmula = 12 + 1 + 32 = 45

Factor = 90 / 45 = 2

Fórmula molecular: Factor (fórmula mínima)

Fórmula molecular: 2 (CHO2) = C

2H

2O

4

35 BLOQUE 1

Cierre

Actividad: 5

En equipo, resuelvan los siguientes problemas.

¿Cuál de las siguientes sustancias contiene la mayor masa de cloro?

a) 5.0 gramos de Cl2

b) 60.0 gramos de NaClO3

c) 11.2 litros de Cl2

d) 0.10 mol de KCl

La reacción entre el óxido nítrico (NO) y el oxígeno para formar dióxido de nitrógeno (NO2) es un paso

determinante para la formación del smog fotoquímico:

2NO(g)

+ O2(g)

→ 2NO2(g)

¿Cuántos moles de oxígeno se consumen para formar 32 litros de NO2?


Las sustancias que aparecen enlistadas a continuación se utilizan como fertilizantes que

contribuyen a la nitrogenación del suelo. ¿Cuál de ellas representa la mejor fuente de

nitrógeno, basándose en su composición porcentual en masa?

a) Urea (NH2)2CO

b) Nitrato de amonio NH4NO

3

c) Amoniaco NH3

Calcula la composición porcentual de cada uno de los elementos del fosfato de calcio Ca3(PO

4)2, principal

constituyente de los huesos.


37 BLOQUE 1

Evaluación


Saberes


Distingue los conceptos: mol,

masa fórmula, masa molar,

composición porcentual, fórmula

mínima y fórmula molecular.

Aplica los conceptos en la

resolución de cálculos.

Resuelve ejercicios en los que

aplica conceptos

Muestra una actitud positiva

durante el trabajo en equipo.

Valora la oportunidad de

aprender de sus compañeros.

Autoevaluación


docente


Determina la fórmula mínima del fosfato de calcio Ca3(PO

4)2

La alicina es el compuesto responsable del olor característico del ajo. Un análisis de dicho compuesto muestra

la siguiente composición porcentual en masa: Carbono 44.4%, hidrógeno 6.21%, azufre 39,5% y oxígeno 9.86%.

Calcula su fórmula mínima. ¿Cuál es su fórmula molecular si su masa molar es aproximadamente de 162

gramos?



Estequiometria, economía y cuidado ambiental.

Inicio

Resuelve el siguiente cuestionario.

¿Qué importancia tiene la estequiometría en las producciones

industriales o en la preparación casera de bebidas?

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

¿Qué es la contaminación?

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

Explica la elaboración de tacos si cuentas con carne asada, suficiente verdura y 10 tortillas. ¿De qué depende

la cantidad de tacos que se pueden preparar?

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________

Actividad: 1

39 BLOQUE 1

Un anticongelante, no

sólo es para prevenir del

congelamiento a los

vehículos. En realidad un

anticongelante provee

una temperatura

adecuada, que permite

proteger todos los

componentes y

superficies internas de

los daños por el calor y

la corrosión.

Evaluación


Saberes


Reconoce la aplicación de los

cálculos estequiométricos.

Aplica conceptos a procesos

cotidianos.

Se percata y valora la utilización

de cálculos estequiométricos.

Autoevaluación


docente

Desarrollo

Reactivo limitante.

En las reacciones químicas que se llevan a cabo a nivel industrial o en el laboratorio,

generalmente los reactivos no se colocan en cantidades estequiométricas exactas;

es decir en las proporciones que indica la ecuación balanceada. En consecuencia,

en la reacción uno de los reactivos se consume en su totalidad, o sea se termina

primero. El reactivo que se consume primero en una reacción recibe el nombre de

reactivo limitante ya que la máxima cantidad de producto que se forma depende de

la cantidad de este reactivo; cuando este reactivo se consume no se puede formar

más producto; en otras palabras limita la reacción. Los reactivos en exceso, son los

reactivos presentes en mayor cantidad que la necesaria para reaccionar con la

cantidad de reactivo limitante.

Un ejemplo para explicar este concepto es la organización de un grupo de danza

formado por 3 mujeres y 5 hombres, por lo que su director, al preparar un baile por

parejas solo puede completar 3 parejas hombre/mujer; 2 hombres se quedan sin

pareja. En este caso el número de mujeres limita el número de parejas o de hombres

que podrán participar en este baile.

Durante los procesos químicos, se selecciona al reactivo que es más costoso como reactivo limitante, porque de esta

forma es un hecho que este reactivo se termine durante la reacción y no se desperdiciará.

El concepto de reactivo limitante es también importante a la hora de querer reducir los productos contaminantes. Es

de gran importancia saber hacer las reacciones, para no producir residuos contaminantes o bien eliminarlos antes de

que se conviertan en un problema. Una forma de hacer bien las reacciones es controlar el reactivo que se quiere sea

el limitante para conducir las reacciones.


¿Qué es el metanol?

El metanol es un líquido sin color con

un suave olor a alcohol, lo que lo hace

imposible de detectar cuando está

mezclado con alcohol.

•¿Cuánto es demasiado?

Menos de una cucharita de metanol

puede causar ceguera y más de

cuatro cucharadas pueden ser

letales.

•¿Cuáles son los efectos del metanol?

Beber metanol causa los mismos

efectos que beber alcohol en exceso,

además de causar problemas

pronunciados de visión. Sin embargo,

una vez que los síntomas

desaparecen, se repiten de seis a 30

horas después con mayor severidad.

Aquellos con intoxicación más seria

pierden el conocimiento y mueren por

fallas respiratorias o cardíacas. Otros

pueden permanecer en estado de

coma hasta por una semana y quedar

ciegos.

Ejemplo:

El etilenglicol (C2H

6O

2) que se utiliza como anticongelante para los automóviles y en la

preparación del poliéster para la elaboración de telas, se prepara haciendo reaccionar

óxido de etileno (C2H

4O) y agua. La ecuación química balanceada de esta reacción es:

C2H

4O + H

2O → C

2H

6O

2

Si se hace reaccionar 166 gramos de óxido de etileno con 75.0 gramos de agua, ¿Cuál

es el reactivo limitante? ¿Qué cantidad de etilenglicol se obtiene?

Para encontrar cuál es el reactivo limitante se identifica la relación estequiométrica en la ecuación balanceada:

En el problema: X gramos de H2O → 166 gramos de C

2H

4O

En la ecuación: 18 gramos de H2O → 44 gramos de C

2H

4O

Entonces:

X gramos de H2O= (18 gramos de H

2O) (166 gramos de C

2H

4O)

44 gramos de C2H

4O

Resultado:

67.90 gramos de H2O son necesarios para la reacción exacta de 166 gramos de C

2H

4O. En el problema se hacen

reaccionar 75 gramos de agua, por lo que sobran 7.10 gramos de agua, por lo tanto el reactivo limitante es el óxido

de etileno (C2H

4O) y el reactivo en exceso es el H

2O.

Ahora para determinar la cantidad de etilenglicol producida, se realiza el cálculo a partir de la cantidad dada de óxido

de etileno (C2H

4O):

X cantidad de etilenglicol (C2H

6O

2) → 166 gramos de oxido de etileno (C

2H

4O)

62 gramos de etilenglicol (C2H

6O

2) → 44 gramos de oxido de etileno (C

2H

4O)

X cantidad de etilenglicol= (62 gramos de (C2H

6O

2)) (166 gramos de (C

2H

4O))

44 gramos de C2H

4O

Resultado: 233.90 gramos de etilenglicol se obtienen a partir de 166 gramos de

etileno, que resultó ser el reactivo limitante; al final de la reacción se recupera la

cantidad sobrante de agua (7.10 g).

41 BLOQUE 1

Actividad: 2

Lee el texto “estequiometria e intoxicaciones” y responde lo que se te solicita al final del

mismo.

Estequiometria e intoxicaciones.

Cuando una persona se

intoxica por la acción de

algún producto químico, en

ocasiones se le puede dar un

antídoto, que reacciona con el

agente tóxico para producir

sustancias que no son

dañinas al organismo.

Un ejemplo es la intoxicación con ácido oxálico

(C2H

2O

4), sustancia que se puede encontrar en

algunos productos antioxidantes, blanqueadores

y limpiadores de metales.

Otro caso de intoxicación ocurre cuando las

personas ingieren metanol en lugar de etanol. El

metanol se oxida y produce formaldehido, que a

su vez se convierte en ácido fórmico, que es muy

neurotóxico y sus lesiones son irreversibles.

El cuerpo humano no es capaz de eliminar al

ácido fórmico, por lo que el ácido baja el valor del

pH de la sangre lo cual puede producir la muerte.

El ácido fórmico puede neutralizarse en el

organismo suministrando bicarbonato de sodio.

El ácido fórmico tiene que ser el reactivo limitante

por lo que el bicarbonato de sodio se ingiere en

cantidades excesivas.

En todos los casos de intoxicaciones, la idea del

antídoto es que éste sea el reactivo en exceso y el

veneno sea el reactivo limitante. De esta forma, el

veneno reaccionará por completo y se terminará

el problema.

El funcionamiento de las píldoras anticonceptivas

también está relacionado con reactivos en exceso

y reactivos limitantes, ya que es la administración

de diferentes hormonas en cantidades precisas lo

que evita la ovulación y por lo tanto el embarazo.

1) Explica con base en lo leído cuál es la aplicación en el área de la salud del reactivo limitante.

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

2) ¿Por qué el antídoto siempre debe ser el reactivo en exceso al tratar una intoxicación?

__________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________


Evaluación


Saberes


Comprende el concepto de

reactivo limitante.

Aplica el concepto al cuidado de

la salud.

Actúa responsablemente en uso

de sustancias.

Autoevaluación C MC NC Calificación otorgada por el

docente

Rendimiento de una reacción.

La cantidad de reactivo limitante presente al inicio de la reacción determina el rendimiento teórico de la reacción, es

decir, la cantidad de producto que se obtendrá si reacciona completamente el reactivo limitante. El rendimiento

teórico, por tanto, es el máximo rendimiento, el cual se predice a partir de la ecuación balanceada.

En la práctica el rendimiento real, o bien la cantidad de producto que se obtiene realmente en una reacción, casi

siempre es menor que el rendimiento teórico. El porcentaje de rendimiento puede ser cualquier valor entre 1 y 100.

Mientras más cercano a 100 sea, más óptimo será el proceso. Existen muchas razones para explicar la diferencia

entre el rendimiento real y teórico; entre los factores que pueden afectar el rendimiento se encuentran la presión o la

temperatura, la pureza de los reactivos o la reacción puede ser reversible o la contaminación de la reacción con otras

sustancias no deseables.

Para determinar la eficiencia de una reacción específica, se utiliza el rendimiento porcentual o porcentaje de

rendimiento, el cual describe la relación del rendimiento real y el rendimiento teórico. Se calcula como sigue:

100x

teóricoientodimren

realientodimren

ientodimrendePorcentaje

Ejemplo:

El titanio, un metal fuerte, ligero y resistente a la corrosión, se utiliza en la construcción

de bicicletas ligeras y resistentes. Se obtiene por la reacción de cloruro de titanio (IV)

con magnesio fundido, a una temperatura entre 950 y 1150°C:

TiCl4 (g) + 2Mg(l) → Ti(s) + 2MgCl

2(l)

En cierta operación industrial 3.54 x107

gramos de TiCl4 reaccionan con 1.13 x10

7

gramos de Mg.

a) Calcúlese el rendimiento teórico de Ti, en gramos.

b) Calcúlese el porcentaje de rendimiento si realmente se obtienen 7.91 x 106

gramos

de Ti.

100x

teóricoientodimren

realientodimren


Impurezas de reactivos

•Es prácticamente imposible

tener una sustancia que sea

absolutamente pura, aún los

mejores reactivos tienen

impurezas.

•En los reactivos que se venden

comercialmente están

especificadas, no solamente la

cantidad de impurezas sino

cuales son.

• La pureza de los reactivos se

representa como porcentaje. Si

se dice que un reactivo tiene 90

% de pureza, eso significa que

por cada 100 g que se tomen

habrá sólo 90 g que

corresponden al reactivo y 10 g

son de impurezas.

43 BLOQUE 1

Respuesta:

a) Primero se determina cual sustancia es el reactivo limitante.

Como los datos en el problema están dados en gramos, se convierte a gramos la cantidad estequiométrica de

TiCl4 y de Mg:

En la ecuación: 188 g TiCl4 →48 g Mg

En el problema: 3.54 x107

g TiCl4 → x g Mg

Solución: X g Mg = (3.54 x107

g TiCl4) (48 g Mg)

188 g TiCl4

Resultado:

9,038,297.872 g de Mg deben reaccionar con 3.54 x107

g TiCl4, pero en la reacción se

han añadido 1.13 x107

g de Mg (11,300,000 g Mg); por lo tanto hay Mg en exceso y el

reactivo limitante es el TiCl4.

b) Ahora se calcula el rendimiento teórico a partir del reactivo limitante:

En la ecuación: 88 g de TiCl4 → 48 g de Ti

En el problema: 3.54 x107

g de TiCl4 → X g de Ti

Solución: X g de Ti= (3.54 x107

g de TiCl4) (48 g de Ti)

188 g de TiCl4

Resultado: 9,038,297.872 g de Ti es el rendimiento teórico de la reacción.

c) Por último se calcula el porcentaje de rendimiento con base en que realmente se obtienen 7.91 x 106

gramos de Ti

(rendimiento real).

100x

teóricoientodimren

realientodimren


% de rendimiento: 7910000 g Ti X 100

9,038,297.872 g de Ti

Resultado: el porcentaje de rendimiento es de 87.5%

Otro ejemplo:

La urea (NH2)2CO, sustancia utilizada como fertilizante, se prepara por la siguiente reacción:

2NH3 (g) + CO

2 (g) → (NH

2)

2CO (ac) + H

2O (l)

Implante de titanio.


Durante un proceso se ponen a reaccionar 79.98 litros de NH3 con 58.13 litros de CO

2. Calcular la masa de urea que

se obtiene y la cantidad de reactivo en exceso que queda sin reaccionar. Si el porcentaje de rendimiento es igual al

93%, calcula la cantidad real de urea que se produce.

a) Encontrar el reactivo limitante:

En la ecuación: 44.8 litros de NH3 → 22.4 litros de CO

2

En el problema: X litros de NH3 → 58.13 litros CO

2

Solución: X litros de NH3= (44.8 litros de NH

3) ( 58.13 litros CO

2)

22.4 litros CO2

Resultado: 116.26 litros de NH3 deben reaccionar con 58.13 de CO

2, en

el proceso se añaden 79.98 litros solamente,

por lo tanto el NH3 es el reactivo limitante y el CO

2 se encuentra en exceso.

Con 79.98 litros de NH3 exactamente reaccionan 39.99 litros de CO

2; como en la reacción se añadieron 58.13 litros de

CO2 la cantidad excedente de esta sustancia es de 18.14 litros.

b) A partir de este dato calcular ahora el rendimiento teórico de esta reacción:

En la ecuación: 44.8 litros de NH3 → 82 gramos de (NH

2)2CO

En el problema: 79.98 litros de NH3→ X gramos de (NH

2)2CO

Solución: X gramos de (NH2)2CO= (79.98 litros de NH

3)(82 gramos de (NH

2)2CO)

44.8 litros de NH3

Resultado: 146.39 gramos de urea (NH2)2CO es el rendimiento teórico a partir de la cantidad de reactivo limitante

disponible, pero como el rendimiento es del 93%.

Entonces el rendimiento real es de 136.14 gramos de urea.

100x

teóricoientodimren

ientodimrende%

realientodimnRe

El nitrógeno es el nutriente edáfico

requerido en mayor cantidad por las

plantas. En su forma más

abundante, es el gas principal de la

atmósfera (N2).

45 BLOQUE 1

En equipo, resuelvan los cálculos indicados en cada problema.

1) Parte del dióxido de azufre (SO2) que se expulsa a la atmósfera es convertido en ácido sulfúrico

(H2SO

4) que forma parte de la lluvia ácida, al reaccionar con el oxígeno y el vapor de agua presentes.

La ecuación química de esta reacción es:

2SO2 + O

2 + H

2O → 2H

2SO

4

¿Qué cantidad de ácido sulfúrico se produce al reaccionar 600 gramos de SO2 con 64 gramos de O

2? ¿Cuál es

el reactivo limitante?

2) Una muestra impura de zinc (Zn) se trata con un exceso de ácido sulfúrico (H2SO

4) para formar sulfato de

zinc (ZnSO4) e hidrógeno molecular (H

2). Escriban la ecuación balanceada para la reacción:

Ecuación balanceada:

Si se obtienen 0.0764 gramos de H2 a partir de 3.86 gramos de la muestra, calculen el porcentaje de pureza de

la muestra, ¿Qué suposiciones se hacen para explicar el resultado?

Actividad: 3


Evaluación


Saberes


Interpreta los conceptos de

reactivo limitante y rendimiento

teórico en los cálculos

estequiométricos.

Calcula el reactivo limitante y el

rendimiento teórico en una

reacción química.

Se percata de la importancia de

aplicar cálculos estequiométricos

para evitar problemas ecológicos

y económicos.

Coevaluación C MC NC Calificación otorgada por el

docente


3) Para determinar el monóxido de carbono (CO) se utiliza el reactivo pentóxido de

diyodo (I2O

5) en la reacción:

I2O

5 (s)

+ 5CO(g) → 5CO

2(g) + I

2(s)

¿Cuántos litros de CO alcanza a medir un detector cargado con 800 gramos de I2O

5? ¿Cuál es la cantidad

exacta de CO detectado si el rendimiento de la reacción es del 99%?

47 BLOQUE 1

Cálculos estequiométricos, economía e impacto ambiental.

Al pensar en ciudades industriales se evocan imágenes de lugares contaminados. En la

actualidad, la industria y la contaminación se han relacionado entre sí y aceptado como

un mal de estos tiempos, aún sin preguntarse o sin saber qué es la industria y con ello

entender qué tiene que ver la contaminación con la industria.

Se conoce como industria al conjunto de

actividades orientadas a la transformación

de materias primas en objetos o productos

útiles y preparados para el consumo. En

este proceso se incluye la obtención o

transporte de estos bienes o productos, ya

sean intermedios o finales. Algunas industrias trabajan en serie

(automóviles, electrodomésticos, etc.); otras se sirven de lotes de

productos por ciclos que se repiten cierto número de veces hasta que se

cambia el producto o el modelo (industria textil). Hay industrias que

trabajan sobre pedidos adaptándose a las exigencias de cada cliente

(instalaciones eléctricas, químicas, etc.), en tanto que otras industrias

producen solamente proyectos especiales (industria naval).

A partir de la definición de industria ¿La cosecha de frijol o la obtención y

transporte de leche desde el establo a las pasteurizadoras son procesos

industriales? Sí la respuesta es afirmativa entonces habrá que reflexionar

en las siguientes preguntas: ¿en qué contaminan?, ¿se puede prescindir

de la industria?

Es posible que en realidad las personas relacionen los procesos industriales con

las fábricas de papel, plásticos, combustibles, telas, autos, computadoras,

pinturas o productos de belleza. En estos casos se puede pensar en un proceso

contaminante asociado a la fabricación de los productos que se utilizan todos los

días. ¿Qué acaso es el precio que se deber pagar por tener las comodidades

características de esta época, a las que casi nadie está dispuesto a renunciar?

Todas las obras y actividades son capaces de provocar cambios en el entorno,

pero no por ello debemos paralizar el desarrollo ni eliminar la producción, sino por

el contrario, existen cada vez más medios desarrollados a su vez para permitir las

actividades siendo respetuosos con el Medio Ambiente. Por otra parte, la

realización de cualquier obra exige un suelo disponible y condicionado por su

situación, su calificación y su calidad, que a su vez dependen del uso anterior y su

grado de contaminación. Estos son aspectos esenciales de un proyecto, que es

necesario abordar antes de proponer su ubicación definitiva. Por estas razones,

cada vez es más necesario que los profesionales que realizan los proyectos

conozcan los medios, mecanismos y elementos que deben considerar e integrar

en los proyectos para que éstos resulten respetuosos con el Medio Ambiente.

En cualquiera de las industrias que fabrican los productos mencionados

anteriormente, lo que se lleva a cabo son reacciones químicas, mismas que

pueden representarse con ecuaciones químicas. Los reactivos son lo que se

conoce como materia prima. Los contaminantes pueden ser parte de los productos de la reacción, o bien estar en los

reactivos. Para no producir contaminantes o bien eliminarlos antes de que se conviertan en un problema, hay que

saber hacer las reacciones adecuadamente y disponer con seguridad de los residuos.

¿Cuánto se gasta en

gasolina?

Se puede reducir el costo que

representa el gasto de

combustible en los automóviles,

siguiendo estas

recomendaciones:

1. Revisar la presión de

las llantas. de

Asegurarse de que la

presión de aire sea la

recomendada.

2. Cambiar los filtros de

aire.

3. Realizar el

mantenimiento

sugerido en el

manual del usuario.

4. Comprar el

combustible correcto,

el indicado en el

manual.

5. Un auto ligero es un

auto económico. El

peso es vital para el

consumo de

combustible.


Con las ecuaciones químicas, ¿Se podrá conocer cuánto se va

a obtener de determinado producto y cuánto se necesita de

materia prima de cierto reactivo?, ¿Se podría determinar la

cantidad de contaminación que se produce?, ¿Por qué en

ocasiones queda materia prima sin reaccionar?, ¿Será que en

la industria los procesos no están suficientemente estudiados

y por ello se produce la contaminación? De cualquier forma,

¿Qué es preferible, mejorar la industria o eliminarla y con ella

todas las ventajas que nos aporta?, ¿Qué tan costoso es lograr

que la industria no contamine?

Como ejemplo para el análisis de estos cuestionamientos se

presenta el caso de la relación aire/combustible en un motor.

El monóxido de carbono (CO) se produce en todas las

combustiones incompletas de compuestos de carbono, esto

es, aquéllas que no forman dióxido de carbono como producto

de la reacción. Es un gas invisible, incoloro y sinsabor, por lo

que no se puede detectar altamente. El problema es que el CO

es fuertemente tóxico, ya que forma un enlace fuerte con el

hierro (Fe) de la hemoglobina de la sangre. En condiciones

normales, el hierro de la hemoglobina se une al oxígeno que

se respira y es la que se encarga de llevarlo a todas las células

del cuerpo. Cuando el CO se une al hierro de la hemoglobina

forma un enlace más fuerte que el del hierro con el oxígeno,

con lo cual impide el acceso del oxígeno a las células, con lo

que sobreviene la muerte por asfixia. El monóxido de carbono

convive con los habitantes de las grandes ciudades. Su

presencia en la atmósfera está relacionada con la circulación

de vehículos que utilizan gasolina.

En la combustión completa de la gasolina se produce CO2.

Este gas es menos tóxico que el monóxido de carbono (CO).

Las ecuaciones balanceadas de formación de CO y CO2 a

partir de la gasolina (formada por octano, C8H

18) son las

siguientes:

2C8H

18 + 25O

2 → 16CO

2 + 18H

2O

2C8H

18 + 17O

2 → 16CO + 18H

2O

Por las ecuaciones se sabe que la producción de CO ocurre

cuando hay menos oxígeno presente (17 moles). La

combustión de la gasolina (C8H

18) en presencia de poco

oxígeno favorece la formación de CO.

Experimentalmente se ha obtenido la proporción de CO y CO2

que se produce en función de la cantidad de oxígeno que se

emplea por mol de gasolina quemada. Es recomendable que

el pistón reciba una cantidad de sustancia de alrededor de 13

moles de O2 por cada mol de gasolina, para con ello estar por

encima de las cantidades estequiométricas necesarias para la

formación del dióxido de carbono. Así se produce muy poco

CO y no se entorpece el funcionamiento del motor.

49 BLOQUE 1

En las reacciones de combustión de la gasolina, el O2 tiene que ser el reactivo en exceso para así evitar la formación

del gas más tóxico, el CO.

Una buena medida para reducir la contaminación, quizás la mejor, es afinar el motor lo más frecuentemente posible.

La afinación incluye la limpieza de las partes por las que fluye el aire hacia el interior del motor y la calibración de las

válvulas de acceso. ¿Es suficiente que en la industria automotriz se conozca a detalle el manejo de las ecuaciones

involucradas o a todos los ciudadanos nos compete una parte del cuidado ambiental?, ¿Las implicaciones

económicas son solo a partir del conocimiento de la reacciones de combustión de la gasolina?

Cierre

Lee el texto “Acido sulfúrico” y responde lo que se te solicita al final del mismo.

Ácido sulfúrico.

El ácido sulfúrico es el compuesto que se produce en mayor cantidad en el mundo. Comercialmente el ácido sulfúrico se

prepara en disoluciones, cuya pureza se expresa en porcentajes. Así tenemos ácido sulfúrico al 78%, al 93% y al 99% de

pureza.

El proceso de contacto produce un ácido más puro y concentrado, pero requiere de materias primas más puras y el uso

de catalizadores costosos. Por este método, la conversión total puede ser incrementada desde el 98% al 99.5-99.8%, por

consiguiente reduciendo la emisión del SO2 convertido a la atmósfera. El proceso se basa en el empleo de un catalizador

para convertir el SO2 en SO

3, del que se obtiene ácido sulfúrico por hidratación.

2 SO2 + O

2 → 2 SO

3

SO3 + H

2O → H

2SO

4

El proceso de contacto ha sido mejorado en todo detalle y es ahora una de las industrias de bajo costo, con un proceso

automático continuo. Todas las nuevas plantas de ácido sulfúrico usan el proceso de contacto. Las pocas plantas de

pequeña capacidad emplean la cámara de procesamiento que representa el 5% de las plantas de ácido sulfúrico.

Actividad: 4

El ácido sulfúrico es el eslabón principal en la cadena de producción de muchos

productos químicos. Se usa en la síntesis química de muchos fármacos, en la

fabricación de baterías, en la purificación del petróleo, en metalurgia el ácido

sulfúrico se emplea para eliminar las capas de óxido formadas sobre el acero y en la

producción de fibras sintéticas y colorantes. De él se obtiene el sulfato de amonio

que se utiliza en la fabricación de fertilizantes. En los detergentes se utilizan sulfatos y

sulfonatos que también provienen del ácido sulfúrico, también se emplea en la

purificación de grasas y aceites. De esta forma, el ácido sulfúrico no es sólo

responsable de la lluvia ácida. Sus aplicaciones son diversas y muy importantes.

El ácido sulfúrico se encuentra disponible comercialmente en un gran número de

concentraciones y grados de pureza. Existen dos procesos principales para la

producción de ácido sulfúrico, el método de cámaras de plomo y el proceso de

contacto. El proceso de cámaras de plomo es el más antiguo de los dos procesos y

es utilizado actualmente para producir gran parte del ácido consumido en la

fabricación de fertilizantes. Este método produce un ácido relativamente diluido

(62%-78% H2SO4).


Con base en lo leído responde:

¿Por qué esta sustancia (H2SO

4) es tan importante para la industria?

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

¿Por qué el proceso de contacto para la producción de ácido sulfúrico, se puede considerar de menor impacto

ambiental?

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

Menciona las implicaciones económicas y ecológicas de hacer reaccionar 30 moles de SO2 con 10 moles de O

2,

para obtener SO3, esto como parte del proceso de producción de H

2SO

4.

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

Calcula la producción real, en gramos de ácido sulfúrico, que se obtiene a partir de la reacción de 300 moles de

SO3; por el método de contacto alcanzando una conversión del 98%.


2 SO3

H2O

H2SO

4

2 SO2

O2

2 SO3

51 BLOQUE 1

Evaluación


Saberes


Analiza las implicaciones

ecológicas, industriales y

económicas de los cálculos

estequiométricos.

Argumenta las implicaciones,

industriales, ecológicas y

económicas ocasionadas a partir

de los cálculos estequiométricos.

Reflexiona sobre la importancia

de la aplicación correcta de

cálculos estequiométricos para

evitar problemas de carácter

ecológico y económico.

Autoevaluación C MC NC Calificación otorgada por el

docente

Actúa para disminuir la contaminación del aire, del agua y del suelo.


Establece la relación que existe entre de las propiedades de la materia y los cambios que se dan

en ella, por efectos de la energía. Asimismo, valora los beneficios y riesgos que tiene utilizar la

energía en su vida cotidiana y el medio ambiente.



genéricas:








fenómenos.



información.












54 54

ACTÚA PARA DISMINUIR LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE, DEL AGUA YDEL SUELO


Contaminación: causas y efectos.

Inicio

Evaluación

Actividad: 1 Producto: Respuesta breve Puntaje:

Saberes


Caracteriza conceptos. Expresa por escrito los

conocimientos previos sobre

contaminación ambiental.

Expresa con precisión sus ideas.

Autoevaluación


docente

Escribe lo que conoces de los siguientes conceptos.

ContaminanteBiodegradable Sustentable Residuo Impacto ambiental

Actividad: 1

55 BLOQUE 2

Quintana Roo

Desarrollo

Los recursos naturales de nuestro país.

Los seres vivos tienen necesidades básicas que satisfacer para sobrevivir, tal

es el caso de los humanos. El listado de satisfactores que demanda el

humano es entre otros la alimentación, agua, energía, materiales para

elaborar ropa, espacios donde construir las viviendas, aire que respira,

combustibles, etcétera. ¿De dónde se obtienen tales recursos?

Al encender una estufa, conducir un automóvil, comer una fruta o leer una

revista, se hace uso de recursos naturales. Los recursos naturales son

aquellos materiales o productos que proporciona naturalmente la Tierra y los

seres vivos utilizan para su beneficio (satisfacer sus necesidades). Estos

recursos incluyen el suelo, el agua, los cultivos, la vida salvaje, las especies

domesticas, el aire, el petróleo, el carbón y los minerales, estos señalados

sólo como una muestra de lo que, sobre todo el humano, toma de la

naturaleza.

La República Mexicana concentra 12 de cada 100 especies conocidas en el

mundo. Es el segundo lugar mundial con 804 especies de mamíferos; el cálculo

total de peces marinos es de 3,500 sólo superado por la región pacifico-asiática y

se calcula que posee entre 300,000 y 425,000 especies de insectos, lo que lo

sitúa entre los primeros 9 países del mundo.

Se cuenta con una superficie forestal aproximada de 128 millones de hectáreas, de las cuales 65 millones

corresponden a bosques y selvas. La superficie con potencial de producción maderable es de 17.8 millones de Ha,

con 1,912 autorizaciones que representan un volumen estimado de tala de 8.1 millones de metros cúbicos de madera.

Por otro lado, en los territorios indígenas se capta, en las partes altas de las cuencas, el

21.7% de toda el agua del país. La mitad de las selvas húmedas y de los bosques de niebla

y la cuarta parte de los bosques templados están en territorio indígena y la mitad de nuestra

flora, no se encuentra en ninguna otra parte del mundo.

Es por ello que su protección implica la implementación de acciones de inspección y

vigilancia tendientes, no sólo para preservar aquellos ya existentes, sino para garantizar que

su aprovechamiento se lleve a cabo de manera equilibrada.

Derivado de lo anterior PROFEPA, (Procuraduría Federal de Protección al Ambiente)

incorporó un enfoque geográfico de la problemática ambiental la cual ha permitido identificar los sitios prioritarios de

atención en materia de recursos naturales. Sin embargo, no basta tener esta visión, sino que resulta importante

comprender las interconexiones e interrelaciones que surgen entre ellos, para maximizar los resultados en la

procuración de la justicia ambiental; en este sentido durante el 2008 se realizaron operativos conjuntos, en los que se

contó, no sólo con la participación de personal de la procuraduría, sino de distintas instituciones en el ámbito federal,

estatal y/o municipal como son: PFP, AFI, PGR, PROBOSQUE, SEDENA, SEMARNAT, CONANP, Policías estatales y

municipales.

La visión integral conjuga el análisis sistémico y geográfico, sin desvincularlos de lo económico y social, con la

finalidad de impulsar la procuración de justicia ambiental con un enfoque preventivo (a través del reforzamiento de los

criterios para la aplicación de medidas de seguridad y sanciones administrativas) y avanzar hacia el desarrollo

sustentable.

Mariposa monarca

56 56


Los cabos.

Montes azules, Chiapas

Como consecuencia de un mayor impulso a las políticas de inspección y vigilancia a

nivel nacional, así como al reforzamiento de los criterios para la aplicación de medidas

de seguridad y sanciones administrativas aplicables durante el 2008, la

Subprocuraduría de Recursos Naturales realizó un total de 22,414 acciones de

inspección y vigilancia, de las cuales 13,753 corresponden a inspecciones y 8,661

acciones de vigilancia. Lo anterior con la finalidad de coadyuvar a la conservación de

los recursos naturales.

Las cifras con respecto a la observancia y cumplimiento de la normatividad ambiental indican que es necesario

promover aún más el conocimiento y aplicación de las leyes, reglamentos y normas ambientales aplicables, que

conlleven a la modificación de los patrones de ejecución de las obras y actividades de competencia federal.

Actualmente, alrededor de un 80% de las obras y actividades que son

inspeccionadas carecen de autorización en materia de impacto ambiental, lo

que hace necesario incrementar las acciones de difusión de la normatividad

ambiental aplicable, específicamente la Evaluación de Impacto Ambiental que

es un requisito previo a iniciar cualquier obra o actividad, de manera que se

puedan establecer las condiciones a las que se deberá sujetar la realización de

las obras y actividades que puedan causar desequilibrio ecológico o rebasar

los límites y condiciones establecidos en las disposiciones aplicables para

proteger el ambiente y preservar y restaurar los ecosistemas, a fin de evitar o

reducir al mínimo sus efectos negativos sobre el ambiente.

Por tal motivo, en 2008 se realizaron 36 foros informativos de difusión en materia

de impacto ambiental encaminados a fomentar el cumplimiento de la normatividad

aplicable. Dichos foros fueron dirigidos a diversos sectores, tanto de los tres

niveles de gobierno, como del sector privado, académico, consultores y ONG´s, y

se efectuaron en los estados de Baja California, Baja California Sur, Chiapas,

Chihuahua, Coahuila, Colima, Durango, Guanajuato, Guerrero, Hidalgo,

Michoacán, Morelos, Nayarit, Oaxaca, Puebla, Querétaro, San Luis Potosí, Sinaloa,

Sonora, Tabasco, Tamaulipas, Tlaxcala, Veracruz, Yucatán y Zacatecas.

Con lo anterior, se reforzó la difusión de la normatividad ambiental aplicable entre los promotores de obras y

actividades, con el fin de que se comprenda la importancia de la evaluación de impacto ambiental como una etapa

previa al desarrollo de las obras y actividades, y estén conscientes de las sanciones aplicables en caso de

incumplimiento.

El fomento de esta cultura ambiental es una obligación de las entidades gubernamentales en la perspectiva de

heredar mejores condiciones sociales y ambientales que garanticen un medio ambiente adecuado para las siguientes

generaciones.

INFORME PROFEPA 2008 Recursos Naturales.

La contaminación no es otra cosa que la destrucción de nuestros recursos.

Richard Buckminster Fuller

57 BLOQUE 2

Evaluación

Actividad: 2 Producto: Respuesta a pregunta Puntaje:

Saberes


Identifica hechos cotidianos

asociados a la química.

Analiza el impacto de los

conocimientos y aportaciones de

la Química a la calidad de vida.

Expresa por escrito sus

conclusiones.

Aprecia el impacto de la Química

en tu vida diaria.

Autoevaluación

C MC NC

Calificación otorgada por el

docente

Actividad: 2

A partir de la lectura del informe de PROFEPA escribe una reflexión sobre los recursos

naturales en nuestro país.

Los recursos naturales en nuestro país:

58 58


Contaminación ambiental.

¿Qué es el ambiente? Es el conjunto de seres vivos, (animales, plantas y seres humanos) su espacio físico y las

interacciones que se dan entre ellos.

La contaminación es uno de los problemas ambientales más importantes que afectan a nuestro planeta y surge

cuando se produce un desequilibrio como resultado de la adición de cualquier sustancia al medio ambiente

(contaminante), en cantidad tal, que cause efectos adversos en el hombre, en los animales, vegetales o materiales,

expuestos a dosis que sobrepasen los niveles aceptables en la naturaleza.

En cuanto a su origen, la contaminación puede ser natural o antropogénica

(producida por los humanos). La contaminación natural es resultado del

equilibrio dinámico de la tierra, actividades geofísicas y ciclos naturales. Por

ejemplo, un volcán genera grandes cantidades de Material Particulado en

Suspensión (MPS) el cual está constituido por partículas sólidas o líquidas,

dispersas en un medio gaseoso como puede ser la atmósfera. Estas minúsculas

partecitas son tan pequeñas que tardan mucho tiempo en caer al suelo y es por

eso que se dice que están suspendidas. Y por ello es que puede ser

contaminante porque entra en los pulmones de los seres vivos y daña su sistema

respiratorio. Generalmente la contaminación de origen natural nunca es tan grave

como la de origen antropogénico, de la misma manera que sus aspectos

adversos, sobre todo a largo plazo, son menores; debido a los ciclos de la

propia naturaleza (la materia y la energía no se crean ni se destruyen solo se

transforman).

Afortunadamente la naturaleza tiene la capacidad de depurar en cierta medida la

presencia de contaminantes. La lluvia, el viento y la vegetación pueden remover

los contaminantes, transformarlos o inmovilizarlos, haciendo que no sean nocivos

a los organismos; sin embargo, es natural que esta capacidad de limpieza tenga

límites, por lo que los problemas reales de contaminación surgen cuando las

emisiones contaminantes son excesivas y sobrepasan dicha capacidad.

Cuando la contaminación resulta de las actividades realizadas por el hombre, se

dice que es de origen antropogénico. Por ejemplo, en muchas explotaciones mineras también se genera material

particulado en suspensión (MPS) cuyos efectos para la salud de la población y el ambiente pueden ser similares pero

en este caso el origen de esta contaminación ha sido el hombre. El MPS es generado principalmente por actividades

industriales (cemento, carbón, metalúrgica, pintura, insecticidas, trituración de rocas), emisiones del transporte,

eliminación de residuos sólidos (cremaciones, incineraciones), incendios forestales, cremaciones agrícolas, hollín,

cigarrillo, aserrín.

Como fuente de emisión se entiende el origen físico o

geográfico donde se produce una liberación contaminante al

ambiente, ya sea al aire, al agua o al suelo.

Las fuentes que generan contaminación de origen

antropogénicas más importantes son: industriales,

comerciales (envolturas y empaques), agrícolas

(agroquímicos), domiciliarias (envases, pañales, restos de

jardinería) y fuentes móviles (gases de combustión de

vehículos).

Contaminación

“Es un cambio perjudicial en las

características físicas, químicas y

biológicas de nuestro aire, tierra y

agua, que puede afectar o afectara

nocivamente la vida humana y la de

especies beneficiosas.” (Odum,

Eugene. Ecologia. Edit. Cecsa.

México, 1986.)

“Impregnación del aire, el agua o el suelo con productos que afectan a la salud del hombre, la calidad de vida o

el funcionamiento natural de los ecosistemas.” Enciclopedia Encarta

59 BLOQUE 2

Se denomina contaminación ambiental a la presencia en el ambiente de cualquier

agente (físico, químico o biológico) o bien de una combinación de varios agentes en

lugares, formas y concentraciones tales que sean o puedan ser nocivos para la

salud, la seguridad o para el bienestar de la población; o bien, que puedan ser

perjudiciales para la vida vegetal o animal, o impidan el uso normal de las

propiedades y lugares de recreación y goce de los mismos.

El progreso tecnológico por una parte, y el acelerado crecimiento demográfico por la

otra, producen la alteración del medio, llegando en algunos casos a atentar contra el

equilibrio biológico de la Tierra. No es que exista una incompatibilidad absoluta entre

el desarrollo tecnológico, el avance de la civilización y el mantenimiento del equilibrio

ecológico, pero es importante que el hombre sepa armonizarlos. Para ello es necesario que proteja los recursos

renovables y no renovables y que tome conciencia de que el saneamiento del ambiente es fundamental para la vida

sobre el planeta.

Se puede hacer referencia a los tipos de contaminación ambiental por el componente ambiental que afectan (agua,

suelo o aire), o bien, por el tipo de contaminante (físico, biológico o químico). Ejemplo de contaminantes físicos son el

ruido, las radiaciones y el calor, entre los biológicos están, el Vibrio cholerae cuando se encuentra en el agua o

diversas especies de Salmonella presentes en alimentos. Algunos contaminantes químicos son los

clorofluorocarbonos (CFC) o los detergentes en los cuerpos de agua.

Tradicionalmente el medio ambiente se ha dividido para su estudio y su interpretación, en tres componentes que son:

aire, agua y suelo; sin embargo, esta división es meramente teórica, ya que la mayoría de los contaminantes

interactúan con más de uno de los elementos del ambiente.

Tipos de Contaminación

Contaminación del agua.

Contaminación del suelo.

Contaminación del aire.

Contaminación sonora.

Contaminación visual.

Contaminación térmica.

Tipos de contaminantes.

Los contaminantes pueden ser en forma de partículas sólidas, gotas de líquido, o

gases. Además, pueden ser naturales o causados por el hombre. Un aspecto

importante a tener en cuenta cuando se analizan los casos de contaminación es

estudiar lo que sucede con la sustancia luego del depósito o derrame.

Los contaminantes pueden clasificarse como primarios o secundarios. Se

denominan contaminantes primarios a aquéllos que son emitidos directamente desde la fuente original o los focos

contaminantes, tales como cenizas de una erupción volcánica, el gas de monóxido de carbono de un vehículo de

motor o escape de dióxido de azufre liberado por las fábricas. Son sustancias que tienen efectos contaminantes

desde el momento mismo del vertido, y contaminantes secundarios a aquellos que se originan en la atmósfera, en el

agua o en el suelo por reacción entre dos o más contaminantes primarios o entre un contaminante primario y algún

constituyente normal del medio. Un ejemplo importante de un contaminante secundario es el ozono troposférico,

(cuando el ozono se encuentra en la zona más baja de la atmosfera) uno de los muchos contaminantes secundarios

que forman smog fotoquímico.

60 60


Se debe tener en cuenta que algunos contaminantes pueden ser tanto primarios como

secundarios: es decir, ya sea emitidos directamente o bien se forman a partir de otros

contaminantes primarios. Los factores atmosféricos que pueden modificar a los diversos

contaminantes son temperatura, luz, humedad y vientos.

Actividad: 3

Lee el tema “Contaminación ambiental” y participa en la siguiente actividad grupal.

Cada integrante del equipo elabore máximo tres reactivos (opción múltiple, completar,

pregunta de respuesta breve, relacionar, etc.). Sólo formulen la pregunta o reactivo no lo

respondan. Los equipos deben intercambiar sus reactivos para responderlos. Una vez

resueltos se regresan al equipo que planteó la pregunta; para revisarlos y realizar

comentarios sobre la actividad. Entregar los reactivos resueltos al profesor(a).

Hacer preguntas

es prueba de

que se piensa

Rabindranat Tagore

61 BLOQUE 2


62 62


Evaluación

Actividad: 3 Producto: Reactivos. Puntaje:

Saberes


Reconoce y clasifica los tipos de

contaminación y contaminantes.

Formula preguntas a partir de una

lectura.

Practica con interés la lectura de

comprensión.

Coevaluación


docente

Contaminación del agua, aire y suelo.

Contaminación del agua. Es la alteración de sus características naturales principalmente producida por la actividad

humana o por la actividad de la naturaleza (yacimientos de metales pesados o de minerales tóxicos) que la hace total

o parcialmente inadecuada para el consumo humano o como soporte de vida para plantas y animales (ríos, lagos,

mares, etc.). La incorporación al agua de materias extrañas, como microorganismos, productos químicos, residuos

industriales, y de otros tipos o aguas residuales deterioran la calidad del agua y la hacen inútil

para los usos pretendidos.

Para determinar la calidad del agua es necesario analizar parámetros físicos, químicos y

biológicos:

Físicos: son el color, el olor, turbidez, gusto, temperatura, sustancias flotantes, oxígeno

disuelto en el agua.

Químicos orgánicos: cantidad de compuestos orgánicos como proteínas,

carbohidratos, grasas, aceites. Para determinarlos se utiliza la demanda bioquímica

de oxígeno (DBO). Si la DBO es baja, hay poca contaminación; sí es alta existe

mucha contaminación.

Químicos inorgánicos: los más usuales son pH, alcalinidad, concentración de

cloruros, sulfatos, nitratos, fosfatos.

Biológicos: se basan en la presencia de microorganismos indicadores de las

posibles contaminaciones. Para el análisis del agua se utilizan sistemas

cuantitativos: concentración de microorganismos y sistemas cualitativos que sólo

informan la presencia o ausencia de un determinado organismo.

La alteración natural del agua es causada por la entrada de polen, esporas, hojas,

excrementos de animales arrastrados por escurrimiento. Generalmente esta

contaminación es eliminada por la capacidad auto depuradora del agua.

La contaminación de origen antropogénico se clasifica según el uso del agua en:

urbano, industrial, agrícola y otros.

Principales causas:

Arrojo de residuos sólidos domésticos e industriales.

Descarga de desagües domésticos e industriales.

Arrojo de aceites usados.

Derrames de petróleo.

Detergentes

Grandes cantidades de calor.

¿Sabías que…

Según la Organización

Mundial de la Salud el 80

% de las enfermedades

infecciosas y parasitarias

gastrointestinales y una

tercera parte de las

defunciones causadas por

éstas se deben al uso y

consumo de agua

insalubre. También

reconoce este organismo

internacional que solo un

41% de la población

mundial consume agua

tratada y desinfectada

como para ser

considerada “segura”.

63 BLOQUE 2

Contaminación del suelo.

Es la incorporación al suelo de materias extrañas como basura, desechos tóxicos, productos

químicos, y desechos industriales. La contaminación del suelo produce un desequilibrio

físico, químico y biológico que afecta negativamente las plantas, animales y humanos.

La destrucción y el deterioro del suelo son muy frecuentes en las ciudades y sus alrededores,

pero se presentan en cualquier parte donde se arroje basura o sustancias contaminantes al

suelo mismo, al agua o al aire. Cuando se arroja la basura al aire libre, ésta permanece en un mismo lugar durante

mucho tiempo, parte de la basura orgánica (residuos de alimentos como cascaras de fruta, pedazos de tortilla, etc.)

se fermenta, además de dar origen a mal olor y gases tóxicos, al filtrarse a través del suelo en especial cuando éste

es permeable, (deja pasar los líquidos) contamina con hongos, bacterias, y otros microorganismos patógenos

(productores de enfermedades), no solo ese suelo, sino también las aguas superficiales y las subterráneas que están

en contacto con él, interrumpiendo los ciclos biogeoquímicos y contaminando.

Por ello es fundamental no destruir ni deteriorar el suelo. Sin embargo éste puede destruirse por fenómenos naturales

como son la erosión producida por el viento o el agua, los incendios forestales.

Además, una buena parte de la destrucción y el deterioro del suelo se deben hoy a la contaminación, ya sea del agua,

del aire o del suelo mismo, por basura u otros contaminantes.

Principales Causas:

Arrojo de residuos sólidos domésticos e industriales.

Arrojo de aceites usados.

Uso indiscriminado de agroquímicos.

Deforestación.

Derrames de petróleo.

Relaves mineros (residuos tóxicos).

Fuentes de información recomendadas:

Programa Ambiental Frontera 2012 México-Estados Unidos

Reduciendo la Contaminación del Suelo en Sonora-Arizona

Agosto del 2008

Sitios Web recomendados:

Programa Frontera 2012 de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA)

www.epa.gov/Border2012

Departamento de Calidad Ambiental de Arizona (ADEQ)

www.azdeq.gov

Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT)

www.semarnat.gob.mx

Comisión de Ecología y Desarrollo Sustentable (CEDES)

www.cedes.gob.mx

Comisión de Cooperación Ecológica Fronteriza (COCEF)

www.cocef.org

64 64


Contaminación del aire.

Es la adición dañina a la atmósfera de gases tóxicos, CO, u otros que alteran el normal desarrollo de plantas,

animales y que afectan negativamente la salud de los humanos. Consiste en la presencia en el aire de sustancias que

alteran su calidad y contaminan a los seres vivos y al medio en general.

Principales causas:

Humos de los tubos de escape de los carros.

Humos de las chimeneas de las fábricas.

Quema de basuras y restos de cultivos.

Polvos industriales (cemento, yeso, concentrado de minerales, etc.).

Incendios forestales.

Erupciones volcánicas.

A la contaminación atmosférica de las áreas urbanas, se le designa comúnmente con el nombre de smog. Hay dos

tipos muy diferentes de smog:

Smog Industrial. El llamado smog industrial o gris fue muy típico en algunas ciudades grandes, como Londres o

Chicago, con mucha industria, en las que, hasta hace unos años, se quemaban grandes cantidades de carbón y

petróleo pesado con mucho azufre, en instalaciones industriales y de calefacción. En estas ciudades se formaba una

mezcla de dióxido de azufre, gotitas de ácido sulfúrico formado a partir del anterior y una gran variedad de partículas

sólidas en suspensión, que originaba una espesa niebla cargada de contaminantes, con efectos muy nocivos para la

salud de las personas y para la conservación de edificios y materiales.

Smog fotoquímico. En muchas ciudades el principal problema de contaminación

es el llamado smog fotoquímico, una mezcla de contaminantes de origen

primario (NOx e hidrocarburos volátiles) con otros secundarios (ozono,

peroxiacilo, radicales hidroxilo, etc.) que se forman por reacciones producidas

por la luz solar al incidir sobre los primeros. Esta mezcla oscurece la atmósfera

dejando un aire teñido de color marrón rojizo cargado de componentes dañinos

para los seres vivos y los materiales. Aunque prácticamente en todas las

ciudades del mundo hay problemas con este tipo de contaminación, es

especialmente dañino en las que están en lugares con clima seco, cálido y

soleado, y con gran circulación de vehículos.

Las reacciones fotoquímicas que originan este fenómeno suceden cuando la mezcla de óxidos de nitrógeno e

hidrocarburos volátiles emitida por los automóviles y el oxígeno atmosférico reaccionan, inducidos por la luz solar, en

un complejo sistema de reacciones que acaba formando ozono. El ozono es una molécula muy reactiva que sigue

reaccionando con otros contaminantes presentes en el aire y acaba formando un conjunto de varias decenas de

sustancias distintas como nitratos de peroxiacilo (PAN), peróxido de hidrógeno (H2O

2), radicales hidroxilo (OH),

formaldehído, etc. Estas sustancias, en conjunto, pueden producir importantes daños en las plantas, irritación ocular,

problemas respiratorios, etc.

65 BLOQUE 2

Contaminación en espacios

cerrados.

Fumar un cigarro, pipa o

puro libera una mezcla

compleja de más de 4000

compuestos, más de 40 de

ellos se sabe que provocan

cáncer en humanos y

animales y muchos de ellos

son fuertemente irritantes.

Fuente: US Environmental

Protection Agency.

Tipos de smog

Smog clásico (industrial) Smog fotoquímico

Condiciones meteorológicas •Baja insolación

•Baja velocidad del viento

•Temperatura= 0°C

•Alta insolación

•Baja velocidad del viento

•Temperatura > 18°C

Causas contaminantes •Combustiones industriales y

domésticas

•Dióxido de azufre

•Partículas

•Tránsito automovilístico

•Óxidos de nitrógeno, ozono,

monóxido de carbono, aldehídos,

hidrocarburos

Ambiente químico Reductor Oxidante

Estación característica Invierno Verano

Horario Cerca del amanecer Al mediodía

Efectos sobre la salud Irritación de las vías respiratorias Irritación de los ojos

Ciudad tipo Londres Los Ángeles

Algunos fenómenos climatológicos, como las inversiones térmicas, pueden agravar este problema en determinadas

épocas ya que dificultan la renovación del aire y la eliminación de los contaminantes. En la situación habitual de la

atmósfera la temperatura desciende con la altitud lo que favorece que suba el aire más caliente (menos denso) y

arrastre a los contaminantes hacia arriba. En una situación de inversión térmica una capa de aire más cálido se sitúa

sobre el aire superficial más frío e impide la ascensión de este último (más denso), por lo que la contaminación queda

encerrada y va aumentando.

Los contaminantes del aire de criterio son sustancias transportadas por aire para las cuales los Estados Unidos y

México han establecido límites de exposición basados en la salud. En EE.UU., la Environmental Protection Agency

(EPA), agencia de protección ambiental, establece límites denominados "normas nacionales de calidad del aire

ambiental". En México, la Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales

(SEMARNAT) establece límites denominados Normas Ambientales para Aire.

Los contaminantes del aire de criterio son:

Monóxido de carbono (CO).

Ozono (O3).

Dióxido de nitrógeno (NO2).

Dióxido de azufre (SO2).

Materia particulada de 2.5 micrómetros o menos de diámetro (PM2.5) (Sólo

para EE.UU).

Materia particulada de 10 micrómetros o menos de diámetro (PM10).

Materia particulada suspendida total (Sólo para México).

Plomo (Pb).

66 66


El dióxido de nitrógeno y el dióxido de azufre, sirven como indicadores de las concentraciones de varios compuestos

químicamente similares, óxidos de nitrógeno (NOx) y óxidos de azufre (SOx). El plomo es un componente de la

materia particulada.

Fuente: CICA, Centro de Información sobre Contaminación de Aire.

La contaminación del aire no es exclusiva de las grandes ciudades, sin embargo, la

presencia de contaminantes tóxicos representa uno de los principales problemas

ambientales, sobre todo en sitios con las características económicas, sociales y

fisiográficas de la Ciudad de México.

¿Cómo se mide la contaminación del aire en la Ciudad de México?

La medición de la contaminación se realiza con instrumentos sensibles, que analizan

muestras de aire en el ambiente con concentraciones de contaminantes muy

pequeñas. Estos instrumentos son como laboratorios en miniatura y no requieren de

un operador. Los resultados de más de 188 instrumentos instalados en las 34

estaciones de monitoreo distribuidas por toda la Zona Metropolitana del Valle de

México son procesados cada minuto de manera electrónica y transmitidos vía

telefónica hasta el Centro de Información de la Calidad del Aire (CICA) en donde se

difunden como Índice Metropolitano de la Calidad del Aire (IMECA) en la página de

Internet.

El IMECA se difunde para contaminantes como ozono (O3), partículas menores a

diez micrómetros (PM10

), dióxido de azufre (SO2), dióxido de nitrógeno (NO

2) y

monóxido de carbono (CO). En el siguiente cuadro se da información detallada por

color e intervalo del IMECA:

El Sistema de Monitoreo Atmosférico de la Ciudad de México (SIMAT) cuenta además con equipos que toman

muestras de aire, partículas suspendidas y agua de lluvia. Estas son analizadas con métodos químicos en el

Laboratorio de Análisis Ambiental para conocer si contienen compuestos tóxicos o para evaluar el grado de acidez del

agua de lluvia.

¿Qué es una contingencia

ambiental?

•Es un conjunto de medidas que

aplican cuando se presenta un

episodio de contaminación

severa, durante el cual, las

concentraciones de ozono (O3) o

de partículas menores a 10

micrómetros (PM10

) alcanzan

niveles que ponen en riesgo la

salud de la población en general

y producen efectos adversos en

los sensibles como niños,

adultos mayores, personas con

enfermedades respiratorias o

cardiovasculares. La

contingencia ambiental se aplica

con el propósito de reducir los

niveles de contaminación en el

aire.

Dos imágenes de la ciudad de México.

67 BLOQUE 2

En el siguiente cuadro se proporciona información detallada por color e intervalo del IMECA, así como el punto en que

se recomienda iniciar el programa de contingencia ambiental:

Los principales contaminantes primarios producidos por la actividad humana son:

Óxidos de azufre

Óxidos de Nitrógeno

Monóxido carbónico

Componentes orgánicos volátiles

Cloro fluoro carbonatos

Desechos radiactivos

Un ejemplo de contaminante secundario es lo que le sucede al dióxido de

azufre SO2

emitido a la atmósfera que se oxida y forma el trióxido de azufre

SO3 por la reacción: 2SO

2 + O

2 → 2SO

3.

¿Q

ué e

s u

n c

on

ta

min

an

te tó

xic

o?

•Son sustancias venenosas

que se encuentran en el aire y

dañan el medio ambiente y la

salud de los seres humanos.

Pueden provenir de fuentes

naturales como erupciones

volcánicas, incendios

forestales o desprenderse de

la corteza terrestre, como el

radón; también se producen

en las actividades

industriales, de servicios o

transporte. La inhalación de

contaminantes tóxicos puede

incrementar el riesgo de

desarrollar problemas de

salud y enfermedades como

el cáncer.

¿Que son los gases de

efecto invernadero (GEI)?

Son gases de origen natural

o producidos por las

actividades humanas que

capturan parte de la energía

infrarroja emitida por el Sol y la

superficie de la Tierra, lo cual

produce un calentamiento de

la atmósfera.

Los principales GEI son el

dióxido de carbono, el vapor

de agua, el metano y los

clorofluorocarburos (CFC).

Hoy en día existe una mayor

producción de estos gases, lo

que ha resultado en el

incremento de la temperatura

de la Tierra y la preocupación

de los efectos que pudiesen

derivarse de este aumento.

68 68


La formación de la lluvia ácida es otra transformación de contaminantes primarios a secundarios, las reacciones

involucradas se muestran en la siguiente imagen:

Lluvia ácida. Este término suena casi a ciencia ficción pero no es así. Desafortunadamente, la lluvia ácida realmente

existe y es un término que se ha usado para describir el proceso por el cual ciertos ácidos se forman en la atmósfera

a partir de contaminantes y luego se precipitan a la tierra. Los científicos saben que el dióxido de azufre (SO2) y los

óxidos de nitrógeno (NOx), resultado de la quema de combustibles fósiles, causan la lluvia ácida.

Estas sustancias, en presencia de agua, oxígeno y otros compuestos químicos forman

ácidos (como el ácido sulfúrico H2SO

4 y el nítrico HNO

3) que se precipitan a tierra ya

sea acompañado por agua, en el caso de lluvia, nieve o niebla ácidas o en forma seca,

es decir, como gases o partículas. El pH (escala que mide qué tan ácida o básica es

una sustancia) de la lluvia normal es de alrededor de 6, mientras que la lluvia ácida

oscila entre 4.0 y 4.5 en promedio, aunque todo valor menor a 6 se considera ácida.

Glosario:

¿Qué es el agua dura?

En química, el agua dura es

aquella que posee una dureza

superior a 120 mg CaCO3/l.

Es decir que contiene un alto

nivel de minerales, en

particular sales de magnesio y

calcio. Son éstas las

causantes de la dureza del

agua, y el grado de dureza es

directamente proporcional a la

concentración de sales

metálicas. Desde antaño se le

conoce como agua dura

porque dificulta la limpieza. Es

fácil de reconocer, pues es un

agua que no produce espuma

con el jabón.

http://es.wikipedia.org/wiki/Magnesio

http://es.wikipedia.org/wiki/Calcio

69 BLOQUE 2

pH del agua de lluvia en diferentes regiones del mundo.

La lluvia ácida constituye un indicador de la calidad del aire. Mediante la medición de

algunos parámetros en el agua de lluvia se puede saber qué tan contaminada está la

atmósfera y qué tan eficaces han sido las medidas para combatir la emisión de

contaminantes precursores de lluvia ácida (óxidos de nitrógeno y azufre).

También es posible conocer la relación entre las zonas que presentan este fenómeno

con daños observados a flora, fauna, salud humana y materiales para así continuar con

las medidas de prevención y control e incluso hacerlas más estrictas. La lluvia ácida

también afecta el patrimonio cultural, ya que daña edificios, monumentos históricos,

estatuas y otras estructuras de importancia cuya pérdida sería invaluable, el daño se

presenta en los materiales que recubren dichas estructuras. Por lo anterior, la lluvia ácida no es sólo un problema

ambiental, es además un factor de daño económico por su repercusión en los recursos naturales y el deterioro de

monumentos históricos.

En nuestro país se realizan investigaciones para restaurar edificios históricos dañadas por los efectos de la lluvia

ácida, tal como se da a conocer en la siguiente noticia tomada de www.inah.gob.mx

Resguardan de la lluvia ácida a monumentos del Golfo.

Viernes, 22 de agosto de 2008

www.inah.gob.mx

Expertos del Instituto Nacional de Antropología e Historia (INAH), en coordinación con la Universidad Nacional Autónoma de

México (UNAM), trabajan en la investigación de nuevos materiales y técnicas de conservación del patrimonio cultural de México,

afectado por la contaminación ambiental y la lluvia ácida. El estudio se enfoca de manera principal en la zona del golfo de México,

uno de los lugares donde se tiene el ambiente más corrosivo del país, debido a los complejos petroleros instalados en la zona.

Las fuentes de contaminación son: el Complejo Industrial de Pajaritos, el complejo de Altamira, en Tampico, entre otros.

El proyecto consiste en verificar el pH (nivel de acidez) de los lugares donde se realiza la investigación (Tajín y San Juan de Ulúa,

Veracruz), para conocer las consecuencias de la lluvia ácida en los monumentos e implementar nuevas técnicas de restauración

en los sitios históricos, que son afectados por contaminantes como: dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, y el trióxido de azufre

que transporta el viento provocando daños en los edificios.

La Sección de Contaminación Ambiental (SCA) del Centro de Ciencias de la Atmósfera, de la UNAM, a cargo del investigador

Humberto Bravo Álvarez, es la instancia que estudia los efectos que causa la deposición ácida en el material calizo de las

construcciones investigadas. Desde hace cuatro años, Bravo Álvarez y su equipo iniciaron el trabajo en la zona del Tajín. Ahí

tomaron, de manera constante, muestras de lluvia, tanto seca (partículas) como húmeda (precipitación pluvial) para medir,

además, la cantidad de agua que precipitó, su nivel de cloro, sulfatos y nitratos para así determinar y caracterizar la acidez.

La acidez de la lluvia

provoca la pérdida

de fertilidad del

suelo. En las plantas

ocasiona la pérdida

de hojas y debilita su

tallo.

70 70


Evaluación


Saberes


Caracteriza la inversión térmica,

smog y lluvia ácida.

Explica el impacto de la

inversión térmica, smog y lluvia

ácida, en su medio ambiente.

Practica la lectura como un

medio para desarrollar su

pensamiento crítico.

Autoevaluación


docente

Actividad: 4

Con base en la información sobre contaminación del aire responde el siguiente

cuestionario.

Pregunta Respuesta

Menciona los principales fenómenos de

la contaminación atmosférica.

¿Qué relación existe entre el smog y la

lluvia ácida?

¿Qué es la inversión térmica?

¿Cuáles son los efectos de la

contaminación atmosférica?

¿Qué es el IMECA?

¿Qué problemas de contaminación

atmosférica se presentan en tu localidad

y/o qué otros pudieran surgir?

71 BLOQUE 2

Contaminación sonora (acústica).

Consiste en los ruidos molestos provocados por los seres humanos que

afectan la tranquilidad y salud de todos los seres vivos.

Principales causas:

Ruido de los carros, aviones, helicópteros, etc.

Ruido de motores y máquinas industriales.

Ruido de equipos electrónicos.

Música a alto volumen (publicidad, discotecas, etc.).

Explosiones (minería, construcción civil, guerras, etc.).

“Hace más ruido un árbol que cae que todo un bosque que crece”

Cardenal Oscar Andrés Rodríguez.

Contaminación visual

Es la ruptura del equilibrio natural del paisaje por la gran cantidad de avisos

publicitarios o colores que por su variedad e intensidad afectan las condiciones de

vida de los seres vivos.

Principales causas:

Exceso de avisos publicitarios e informativos.

Luces y colores intensos

Cambios del paisaje natural por actividades humanas (campamentos petroleros, mineros, crecimiento de las

ciudades, etc.)

Contaminación térmica

Consiste en el constante aumento de la temperatura promedio de la tierra que

está produciendo cambios en el clima, inundaciones, sequías, etc.

Principales causas:

Generación de gases efecto invernadero (CO, CH4, CFC, etc.).

Calor emitido por focos y fluorescentes.

Calor emitido por motores de combustión interna.

Calor emitido por fundiciones.

Centrales eléctricas (termoeléctricas).

72 72


Contaminación en México.

Como consecuencia de varios siglos de actividad minera en México y posteriormente, debido a la industria de la

química básica, petroquímica y de refinación del petróleo, se han producido

cantidades muy grandes, pero muy difíciles de cuantificar, de residuos peligrosos.

Aunado a lo anterior, la intensa actividad de otras industrias junto con accidentes

durante el almacenamiento, transporte o trasvase de sustancias (fugas, derrames,

incendios) y la disposición clandestina e incontrolada de residuos, contribuyen en

gran medida a la contaminación de suelos (SEMARNAT, 2002). El número de

sitios contaminados, aún en las estimaciones más conservadoras, asciende a

varios miles de lugares cuyo riesgo potencial es desconocido. De acuerdo con

datos publicados por el INEGI (2000), la superficie de suelo degradado por

causas de contaminación en 1999 fue de 25,967 km2.

Todos los eventos en los que se encuentran involucradas sustancias que implican algún riesgo para el ambiente o la

población y que puedan generar la contaminación de suelos y cuerpos de agua,

son conocidos como emergencias ambientales. De acuerdo con estadísticas de la

Procuraduría Federal de Protección al Ambiente (PROFEPA), cada año se

presentan en México un promedio de 550 emergencias ambientales asociadas

con materiales y residuos peligrosos. Dentro de los compuestos peligrosos más

comúnmente involucrados en emergencias ambientales, se encuentran el petróleo

y sus derivados (gasolinas, combustóleo, diesel), agroquímicos, gas LP y natural,

entre otros.

Dentro de los contaminantes que se consideran prioritarios en México debido a su

alta toxicidad y a su persistencia en el ambiente, se encuentran los siguientes: dioxinas, furanos, hexaclorobenceno,

bifenilos policlorados (BPCs), plaguicidas organoclorados, mercurio, plomo, cromo, cadmio, compuestos tóxicos

atmosféricos e hidrocarburos poliaromáticos (HAPs). De éstos, compuestos como los BPCs se han almacenado en

tambores que, en muchas ocasiones, han sido dispuestos clandestinamente. Por su parte, los HAPs se encuentran

como componentes de los hidrocarburos totales del petróleo (HTPs).

Como se mencionó, en todo el país existen problemas de contaminación aún no cuantificados con precisión. Sin

embargo, pueden mencionarse de manera cualitativa los problemas de contaminación generados por el uso de

agroquímicos, tanto fertilizantes (en especial los nitrogenados) como de pesticidas (fungicidas, herbicidas e

insecticidas); los que son consecuencia del derrame y fugas de combustibles (petróleo y derivados), así como los

ligados a actividades mineras en sus etapas de extracción como en las de procesamiento de los materiales obtenidos

(INEGI-SEMARNAP, 1997).

Es curioso saber que de acuerdo a la basura que produces y del ruido que

haces se puede conocer parte de tu personalidad y tu modo de vida.

Hermes Varillas Labrador

73 BLOQUE 2


Investiga los principales contaminantes del agua, aire y suelo presentes en tu comunidad

(anota si el origen es industrial, urbano, agropecuario, natural y clasifícalo en primario o

secundario). Registra lo que encontraste en el siguiente esquema.

Suel

o

Agu

a

Air

e

74 74


Evaluación

Actividad: 5 Producto: Listado Puntaje:

Saberes


Identifica los contaminantes

del agua, suelo y aire de uso

industrial y urbano.

Investiga y elabora un listado de los

contaminantes presentes en su

comunidad.

Se interesa en cuidar el

ambiente.

Autoevaluación


docente

Cierre

Evaluación

Actividad: 6 Producto: Material de difusión. Puntaje:

Saberes


Identifica problemas

ambientales en su comunidad.

Investiga la problemática

ambiental y propone alternativas

de prevención y solución.

Asume el compromiso de

promover en su entorno la

prevención y solución de la

contaminación ambiental.

Coevaluación


docente

Actividad: 6

En cuestión de contaminación es común la frase “piensa global y actúa local” (se puede

añadir personal); atendiendo a esta propuesta se te indica la siguiente actividad.

En equipo, elijan un problema de contaminación de su comunidad; investiguen a profundidad en que

consiste el problema y propongan alternativas de prevención y solución. De ser posible incluyan las

reacciones entre contaminantes que se presentan en la problemática elegida. Entreguen su información

a manera de periódico mural, presentación digital, dípticos u otro medio de difusión

75 BLOQUE 2

Para que respeten la

Tierra, cuéntales que la

Tierra contiene las almas

de nuestros antepasados.

Enseñad a vuestros hijos

lo que nosotros

enseñamos a los nuestros:

que la Tierra es nuestra

madre.

Lo que acontece a la

Tierra, les acontece

también a los hijos de la

Tierra.

Cuando los hombres

escupen a la Tierra, están

escupiendo a si mismos.

Pues nosotros sabemos

que la Tierra no pertenece

a los hombres, que los

hombres pertenecen a la

Tierra....."

(Fragmento: Mensaje del

Gran Jefe Seattle al

Presidente de los EEUU.

1855).

Carta de la Tierra.

Principios. Integridad ecológica

Proteger y restaurar la integridad de los sistemas ecológicos de la

Tierra, con especial preocupación por la diversidad biológica y los

procesos naturales que sustentan la vida.

Evitar dañar, como el mejor método de protección ambiental, y cuando

el conocimiento sea limitado, proceder con precaución.

Adoptar patrones de producción, consumo y reproducción que

salvaguarden las capacidades regenerativas de la Tierra, los derechos

humanos y el bienestar comunitario.

Impulsar el estudio de la sostenibilidad ecológica y promover el

intercambio abierto y la extensa aplicación del conocimiento adquirido.

Desconocer la naturaleza es la causa de la desgracia humana.

Epicuro

76 76



Prevención y reducción de la contaminación.

Inicio

Actividad: 1

Respondan los siguientes cuestionamientos.

¿Qué productos se obtienen de las siguientes ecuaciones? Una vez que completen las

ecuaciones, expliquen como estas sustancias (tanto reactivos como productos) participan en la

contaminación.

a. CO2 + H

2O

b. SO2 + H

2O

c. SO3 + H

2O

d. 2 NO2 + H

2O

¿Qué tipo de contaminación consideras más dañina?

77 BLOQUE 2

Evaluación


Saberes


Identifica reacciones químicas

involucradas en la

contaminación.

Completa reacciones.

Establece diferencias entre los

distintos tipos de contaminación.

Realiza las labores en forma

ordenada.

Razona y aporta ideas.

Coevaluación


docente

Desarrollo

Agresión química a la biósfera.

Las características químicas de la biósfera, y especialmente de los organismos biológicos, se han ido adaptando por

evolución durante un largo periodo geológico. Las concentraciones de elementos en la biósfera están generalmente

relacionadas con su abundancia en la corteza terrestre.

El hombre, elemento integrante de la biósfera, no se adapta biológicamente a su

ambiente como otros organismos, sino mediante cambios tecnológicos y culturales.

La influencia del hombre en la biósfera ha sido muy amplia y compleja, y con

frecuencia ha conducido a cambios irreversibles.

Mientras las modificaciones geológicas y biológicas de la superficie terrestre han

sido muy lentas, los cambios introducidos y/o estimulados por el hombre se han

acumulado con extremada rapidez en años recientes. Todos los cambios

introducidos por el hombre perturban el equilibrio natural de cada ecosistema

formado a lo largo del tiempo mediante el cambio evolutivo. Estos cambios han

conducido muy a menudo a una degradación del ambiente natural. El fomento de

actividades agropecuarias, por ejemplo, ha convertido varios ecosistemas en agro

ecosistemas artificiales. Aunque la influencia del hombre sobre la biosfera data del

período neolítico, el problema del deterioro de los ecosistemas por la contaminación

ha aumentado a un ritmo alarmante durante los dos últimos decenios.

La contaminación ambiental, especialmente la debida a productos químicos, es uno

de los factores más potentes de destrucción de los componentes de la biósfera. De

todos los contaminantes químicos, se considera que el dióxido de azufre (SO2), los

complejos oxidantes (O3, NO

2 y PAN, peroxiacetilnitratos), los hidrocarburos y los

oligoelementos (hierro, cobre, yodo, manganeso, selenio, zinc, cromo, cobalto, flúor,

litio, níquel y silicio) son los más importantes del punto de vista ecológico, biológico

y sanitario. Además, todo compuesto químico producido como residuo industrial o

urbano puede crear perturbaciones ambientales en la biósfera.

La industrialización y las emigraciones de zonas rurales a centros urbanos han dado

lugar a concentraciones anormales de contaminantes químicos, al haberse centralizado mucho las necesidades

energéticas. Sin embargo, las concentraciones de contaminantes químicos no suelen permanecer localizadas, sino

que con frecuencia se difunden mucho e incluso atraviesan fronteras nacionales o continentales.

El consumo energético y de materiales por parte del hombre es la causa principal de la contaminación química de la

biósfera. Una estimación de la descarga total de elementos químicos contaminantes al ambiente, puede basarse en el

consumo y la demanda de energía y materiales en el mundo que, como se sabe, han aumentado rápidamente en los

últimos años. Todavía no hay nociones claras sobre el transporte, tiempo de permanencia, destino y efectos a largo

Físicamente, la biósfera se define

como una delgada capa de aire,

agua y suelo en la que habitan

todos los seres vivos. Abarca

desde aproximadamente 10 Km.

de la atmósfera, hasta el suelo

del océano más profundo.

Representa el nivel máximo de

organización de los seres vivos y

los espacios que éstos habitan.

La biósfera se divide en unidades

más pequeñas denominadas

ecosistemas. Un ecosistema es

un conjunto estable de elementos

vivos e inertes que se relacionan

mutuamente. La biósfera se

puede considerar como un

ecosistema global.

78 78


plazo de los contaminantes en cada ecosistema específico, pero el número y el alcance de las investigaciones sobre

las propiedades y las interacciones ambientales de los productos químicos han aumentado a un ritmo sostenido en

los dos últimos decenios.

En esta etapa en que aumenta la comprensión de la agresión química a la biósfera, las características generales de

los contaminantes químicos pueden resumirse como sigue:

Amplia dispersión y transporte por el aire a larga distancia.

Fijación rápida en fracciones minerales y orgánicas del agua.

Larga permanencia de la mayoría de los contaminantes en la superficie del suelo.

Deposición en la superficie de las plantas, con la consiguiente reducción de su capacidad de absorción de

luz solar.

Acumulación biológica que muy a menudo altera la composición química de las plantas sin causar daños

visibles.

Perturbación de los procesos metabólicos de los tejidos vivos.

Resistencia a la detoxificación metabólica (liberación de toxinas del metabolismo), y consiguiente entrada en

la cadena alimentaria; reacción con los componentes del suelo, lo que provoca cambios en el pH y

degradación.

Problemas ambientales globales.

Son aquellos cuyos efectos no se limitan a un país o región, sino que se manifiestan extensa e intensamente por todo

el Planeta. La posible solución a estos problemas solo podrá llegar a través de la cooperación internacional.

• Destrucción de la capa de ozono

• Calentamiento global

• Lluvia ácida

• Destrucción de los bosques y selvas tropicales

• Desertificación

• Extinción de especies

• Disposición final de los desechos tóxicos

• Contaminación de los océanos

• Contaminación atmosférica (smog, partículas…)

En los últimos años, los problemas de contaminación han adquirido tal magnitud y

diversidad que la sociedad ha ido tomando cada vez mayor conciencia de los riesgos

actuales, y más aún de los potenciales. Como resultado de la presión social generada, los

encargados de tomar decisiones muestran una creciente voluntad política para resolver

los problemas. Ahora es necesario que profesionales sólidamente formados y

provenientes de diversos campos (por lo interdisciplinario de los problemas de

contaminación) les ofrezcan soluciones realistas y susceptibles de ser implantadas. Se

requiere para esto un buen conocimiento técnico, tanto del problema como de las

opciones de solución.

Varias instituciones de educación superior mexicanas han respondido a esto incluyendo

cátedras sobre el control de la contaminación; algunas inclusive han creado nuevas

licenciaturas y maestrías sobre ingeniería ambiental y diplomados o cursos cortos para no

especialistas. Esta formación hace falta para contribuir a conciliar el desarrollo acelerado

con la conservación de los recursos naturales.

79 BLOQUE 2

Por supuesto que el no tener conocimiento a nivel profesional, sobre el tema

ambiental, no es pretexto para comprender que cada persona hace en sus

actividades cotidianas lo suficiente para agravar el problema o bien contribuir al

cuidado del ambiente en que habita, todo depende de la responsabilidad y

compromiso con que se conduzca.

Prevención de la contaminación.

Uno de los esfuerzos más importantes que contribuye de manera efectiva a mejorar

el estado del medio ambiente y de los recursos naturales es, sin lugar a dudas, la prevención de la contaminación

ambiental provocada por la acción humana, misma que afecta la integridad física, biológica, química y radiológica del

medio ambiente, considerando que la contaminación ambiental es causada por la presencia de materia o energía,

cuya naturaleza, ubicación o cantidad produce efectos ambientales indeseables. Por eso en el concepto de

prevención, se debe incluir dos tipos de acercamientos fundamentales: la prevención ambiental primaria, orientada a

evitar la contaminación y como consecuencia, a preservar el medio ambiente y los recursos naturales libres de

agentes contaminantes, y la prevención ambiental secundaria, enfocada a reducir la contaminación que tenga efectos

adversos sobre los ecosistemas.

En los programas de prevención se encuentran involucradas diversas estrategias de

acción para evitar, reducir y/o eliminar la contaminación desde su generación o

fuente. A su vez, la reducción de la contaminación incluye la reducción del volumen,

toxicidad y/o de ambas.

La química verde consiste en el desarrollo de las metodologías para modificar la

naturaleza de los productos o procesos para reducir los riesgos que estos

representan para la salud y el ambiente. En México se han hecho esfuerzos para el

desarrollo de nuevas sustancias, productos y procesos amigables con el ambiente.

Sin embargo, hace falta una mayor coordinación y apoyo entre los diversos actores

involucrados.

El manejo ambientalmente adecuado de las sustancias químicas peligrosas debe

estar basado en cuatro premisas básicas (Cortinas 2000):

• La determinación de su peligrosidad y de la relación entre la exposición y sus

efectos.

• La evaluación o caracterización de la magnitud de sus riesgos ambientales y

sanitarios, tanto derivados de su liberación súbita como continua o intermitente.

• La administración o manejo de los riesgos para prevenirlos o reducirlos.

• La comunicación de los riesgos.

La educación ambiental es el sustento de la prevención, una educación que genere en la población, conciencia y

responsabilidad ambiental, así como una educación que promueva la participación activa de los sectores público,

privado y social en la conservación y preservación del medio ambiente. Sin la participación responsable de la

sociedad en su conjunto, las acciones orientadas a evitar y/o reducir la contaminación ambiental, no tendrán el

impacto que se desea, como mantener un medio ambiente que asegure la vida y la sustentabilidad de nuestro

planeta.

Peligro de los

contaminantes.

El grado de peligro de los

contaminantes químicos se

puede considerar según los

siguientes factores:

Explosividad: Capacidad de

una sustancia para expandir

sus moléculas en forma

brusca y destructiva.

Inflamabilidad: Capacidad

de una sustancia para

producir combustión de sí

misma, con

desprendimiento de calor.

Toxicidad: La capacidad de

una sustancia para producir

daños a la salud de las

personas que están en

contacto con ella.

Corrosividad: Sustancias

con propiedades ácidas o

alcalinas.

Reactividad: Capacidad de

una sustancia para

combinarse con otras y

producir un compuesto de

alto riesgo.

80 80


La prevención implica además de la educación, conciencia y responsabilidad ambiental de la población, de un

conjunto de normas, leyes y políticas orientadas a mantener las condiciones que propicien la preservación del medio

ambiente. Además, para que tenga el resultado esperado, dicho marco debe estar sustentado en el establecimiento y

ejecución de programas eficaces de prevención. Por lo anterior, es importante mencionar que la normatividad

ambiental mexicana, ha tratado de incorporar en forma creciente, esquemas que favorezcan la incorporación de

programas de prevención en las actividades sociales y económicas en el país.

Uno de los aspectos básicos apoyados por los cambios recientes a

las leyes y reglamentos que rigen la normatividad ambiental del

país, es que la responsabilidad ambiental de la entidad generadora

se ha extendido hasta cubrir todo el ciclo de vida de los productos

y/o las actividades.

Los programas de prevención tradicionalmente se han asociado

con el sector industrial. Sin embargo, la prevención de la

contaminación ambiental no es, ni podrá ser exclusiva de este

sector. La prevención a la contaminación ambiental, como se

mencionó anteriormente, es responsabilidad de toda la sociedad en

su conjunto. La sociedad debe tomar conciencia del daño que ha

causado al medio ambiente en donde vive, crece y se desarrolla, y

conocer los efectos negativos que se producen por el uso

irresponsable de los recursos naturales y la contaminación. Una

sociedad con conciencia ambiental, debe aprender a emplear de

manera responsable y más eficiente, los recursos naturales,

participar activamente para evitar o minimizar al máximo posible, los residuos y la contaminación que se pueda llegar

a producir como consecuencia de sus actividades y desarrollar la capacidad para la reutilización y reciclaje de los

subproductos y desechos. De tal suerte, sociedad y gobierno___, tienen como deber, asegurar que la actividad

humana provoque un efecto mínimo sobre los ecosistemas, con el fin de preservarlos para las generaciones futuras.

En materia de prevención de la contaminación ambiental, existen acciones muy concretas que promueven tanto

programas de prevención, como de atención a contingencias ambientales y aplicación de la ley, en donde se pueden

ver acciones en dos grandes rubros, auditorías ambientales voluntarias y actividades de inspección y vigilancia.

LA QUÍMICA VERDE EN MÉXICO Mario Yarto Ramírez, Arturo Gavilán García y Miguel Ángel Martínez Cordero

¿Qué es la Semarnat?

Secretaría de Medio

Ambiente y Recursos

Naturales

Dependencia de

gobierno que tiene

como propósito

fundamental "fomentar

la protección,

restauración y

conservación de los

ecosistema y recursos

naturales, y bienes y

servicios ambientales,

con el fin de propiciar

su aprovechamiento y

desarrollo sustentable"

81 BLOQUE 2

Actividad: 2

Con base en la lectura del tema “Prevención y reducción de la contaminación”, responde

el siguiente cuestionario. Puedes consultar otras fuentes de información.

1. ¿Qué diferencia se presenta entre la adaptación del humano con respecto a otros seres vivos?

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

2. ¿Cuáles son las principales causas (origen) de la contaminación química?

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

3. De las características de los contaminantes químicos mencionadas en el texto, investiga que son: la

acumulación biológica y la resistencia a la detoxificación biológica.

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4. ¿Qué problemas ambientales con contaminantes químicos se han presentado en tu localidad, Estado o

País?

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82 82


5. Explica en qué consiste la prevención de la contaminación de tipo primaria y secundaria.

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7. ¿Investiga que es la huella ecológica?

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6. ¿Existen en tu localidad o en el Estado universidades que ofrezcan opciones de estudio encaminadas al

cuidado ambiente? Anota la escuela y el nombre de la carrera.

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83 BLOQUE 2

Evaluación


Saberes


Analiza las formas de prevenir

la producción de

contaminantes.

Determina las características de

los contaminantes químicos.

Muestra responsabilidad para

contribuir al cuidado del

ambiente.

Coevaluación


docente

Dos noticias para revisar:

Acerca del día mundial del medio ambiente (DMMA)

El Día Mundial del Medio ambiente (DMMA) fue establecido por la Asamblea General De la ONU en 1972 para marcar la apertura

de la Conferencia de Estocolmo sobre El Medioambiente Humano.

Se conmemora cada año en Junio 5: (DMMA) es uno de los vehículos principales a través del cual Naciones Unidas estimula el

conocimiento mundial del medioambiente y aumenta la atención y acción política. La agenda del día es para:

1. Dar una cara humana a los problemas medioambientales;

2. Autorizar a las personas para hacerse agentes activos del desarrollo sostenible y equitativo;

3. Promover una comprensión que las comunidades son cruciales para cambiar actitudes hacia los problemas

medioambientales.

4. Impulsar sociedades que asegurarán a todas las naciones y sus habitantes disfrutar un futuro más seguro y más

próspero.

El lema para DMMA 2009 es "Su Planeta lo Necesita a Usted-Unido para Combatir el Cambio Climático". Refleja la urgencia para

que las naciones concierten un nuevo tratado en la convención crucial del clima que se reúne en Copenhague en unos 180 días

más tarde en el año, y los enlaces con superar la pobreza y mejorar la dirección de bosques.

El anfitrión de este año es México que refleja el papel creciente del país Latinoamericano en la lucha contra el cambio climático e

incluye su participación aumentada en los mercados del carbono.

México también es un socio líder en la Campaña Billón de Árboles del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente

(PNUMA) UNEP. El país con el apoyo de su Presidente y sus habitantes, ha liderado las donaciones y plantaciones de un 25 por

ciento de los árboles bajo esta campaña. Considerando cerca del 1.5 por ciento de emisiones de gas de efecto invernadero, el país

está demostrando su compromiso con el cambio climático en varios frentes.

El Presidente mexicano Felipe Calderón indica que la celebración de (DMMA) "resaltará mas la determinación de México para

administrar recursos naturales y tratar con el desafío más exigente del siglo 21 - El cambio climático"

A veces damos consejos, pero no enseñamos…con nuestra conducta.

Proverbio turco

84 84


Ganadores del “concurso campeones ambientales 2009”.

Lugar Premio Nombre del

proyecto

No. de

participantes y

escuela.

Ciudad-Estado

Primero $100,000.00

Uso sustentable de

la energía calorífica

el sol para cocinar.

Colegio de Estudios Científicos y

Tecnológicos del Edo. de

Campeche.(10)

Campeche, CAMPECHE

Segundo $75,000.00

Puerta de papel

reciclado para

evitar la tala

inmoderada y

fomentar la

reforestación.

Cecytec Plantel

Pomuch

Hecelchakan,

(14).

Campeche

Tercero $50,000.00

Por la libertad de

expresar ¡Yo sí

amo a mi

mundo!.

Cecytes, (Colegio

de Estudios

Científicos y

Tecnológicos del

Edo de Sonora)

Plantel

Esperanza(11)

Cócorit-Sonora.

Cuarto $25,000.00

“Salvemos a

nuestro planeta

del cambio

climático”

Colegio de

Bachilleres del

Estado de Sonora

Plantel Prof.

Ernesto López

Riesgo(17).

Hermosillo-

Sonora

85 BLOQUE 2

Cierre

Evaluación


Saberes


Analiza las formas de prevenir

la producción de

contaminantes.

Determina las características de

los contaminantes químicos.

Muestra responsabilidad para

contribuir al cuidado del

ambiente.

Coevaluación


docente

Actividad: 3

En equipo, investiguen un problema ambiental (señalado por el profesor) y elaboren

material de difusión (carteles, dípticos, presentación digital, videos, etc.). El material debe

incluir la descripción del problema, el origen, sus consecuencias en el ambiente, donde se

presenta, prevención y reducción del problema. Compartir los resultados con el resto del

grupo. Los materiales más interesantes se expondrán en tu plantel.

86 86


Sitios Web recomendados:

www.conabio.gob.mx

www.semarnat.gob.mx

www.unep.org

www.ine.gob.mx

www.cna.gob.mx/

Fuentes de información recomendadas:

Propuesta para limpiar el aire en México en 10 años. Reporte del taller

sobre contaminación del aire en México, Ciudad de México. 13 de Abril

2004. Coordinador: Dr. Mario Molina.

¿Y el medio ambiente? Problemas en México y el mundo. Semarnat.

http://www.conabio.gob.mx/

http://www.semarnat.gob.mx/

http://www.unep.org/

http://www.ine.gob.mx/

http://www.cna.gob.mx/

Comprende la utilidad de los sistemas dispersos.


Identifica las características distintivas de los sistemas dispersos (disoluciones, coloides

suspensiones), calcula la concentración de las disoluciones y comprende la utilidad de los

sistemas dispersos.




4.1 Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, Matemáticas o

gráficas.

5.1 Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo cómo cada

uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo.



fenómenos.

5.4 Construye hipótesis y diseña y aplica modelos para probar su validez.


información.

6.1 Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y

discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad.

6.3 Reconoce los propios prejuicios, modifica sus propios puntos de vista al conocer

nuevas evidencias, e integra nuevos conocimientos y perspectivas al acervo con el que

cuenta.


8.1 Propone manera de solucionar un problema y desarrolla un proyecto en equipo,

definiendo un curso de acción con pasos específicos.

8.2 Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera

reflexiva.

8.3 Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con

los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo.

Tiempo asignado: 17 horas

88 COMPRENDE LA UTILIDAD DE LOS SISTEMAS DISPERSOS


Mezclas homogéneas y heterogéneas.

Inicio

Evaluación

Actividad: Producto: Puntaje:

Saberes


Autoevaluación


docente

Actividad: 1

Elabora un mapa conceptual en el que relaciones los siguientes términos:

Átomos

Compuestos

Elementos

Heterogéneas

Homogéneas

Materia

Mezclas

Sustancias puras

89 BLOQUE 3

Evaluación

Actividad: 1 Producto: Mapa conceptual. Puntaje:

Saberes


Caracteriza: elemento,

compuesto, mezclas

homogéneas y mezclas

heterogéneas.

Analiza las propiedades de los

elementos, compuestos y

mezclas para diferenciarlos.

Se expresa con exactitud.

Autoevaluación


docente

Actividad: 2

Clasifica los siguientes materiales en elemento, compuesto o mezcla y señala la casilla

correspondiente. Menciona otros ejemplos para completar la tabla. Compara tus respuestas con

las de tus compañeros.

Ejemplo

(material)

Elemento Compuesto Mezcla

homogénea

Mezcla

heterogénea

Pozole

Oxígeno

Aspirina

Sopa de verduras

Moneda de cinco pesos

Detergente

Jarabe

Choco milk

Perfume

Malteada

Dióxido de carbono

Agua de mar

Barra de chocolate

Helio

Moneda de cincuenta centavos


Evaluación

Actividad: 2 Producto: Puntaje:

Saberes


Distingue entre elemento,

compuesto, mezcla

homogénea y mezcla

heterogénea.

Utiliza materiales cotidianos para

ejemplificar conceptos.

Está atento a las formas en que

se presenta la materia en su

vida diaria.

Autoevaluación


docente

Desarrollo

Elemento, compuesto y mezcla.

La materia se define como todo lo que tiene masa y ocupa un espacio. En el curso de Química 1 se mencionó

que el mundo natural que nos rodea está constituido por materia. Se señaló que todo aquello que impactaba a

nuestros sentidos era materia. Toda la materia se puede clasificar en sustancias puras y mezclas, como se

muestra en la figura.

Las sustancias puras se pueden clasificar en elementos y compuestos. Los elementos son sustancias que

contienen una sola especie de átomos. Entre ellos hay varias sustancias con las que se tiene familiaridad: el

oxígeno de la atmósfera, el aluminio en el papel aluminio, el hierro en los clavos, el cobre en los alambres

conductores eléctricos, y el mercurio en los termómetros. Los elementos son los componentes de todas las

demás sustancias.

Materia

Sustancias puras

Elementos

Elementos átomicos

Na, K, Mg, C..

Elementos

moleculares

H2,O

3, Cl

2..

Compuestos

Compuestos

moleculares

CO2, H

2O, CH

4..

Compuestos iónicos

NaCl,CaO,KI..

Mezclas

Homogéneas

Soluciones

Agua de mar,

aleaciones...

Heterogéneas

Agregados

Grava, mármol...

Suspensiones

Agua turbia,

medicamentos

agitables,...

Coloides

Humo,

gelatina,crema...

91 BLOQUE 3

Los compuestos o sustancias como el agua o la sal de mesa contienen más de un elemento, combinado

químicamente en proporciones fijas. Por ejemplo, el agua (H2O) siempre contiene 88.8 % en peso de oxígeno y 11.2%

de hidrógeno. Las sustancias puras también tienen propiedades químicas y físicas constantes. Cuando es pura, la sal

de mesa tiene la misma composición de la sal extraída de minas muy profundas o la que se obtiene evaporando agua

de mar.

Las mezclas, como por ejemplo una malteada, tienen distinta composición de una muestra a otra, y en consecuencia

sus propiedades son variables. Si se compara una malteada preparada en casa con las que se prueban en una

nevería o restaurante se encontrará que no son iguales. Varían en su aspecto, aroma y sabor, debido a diferencias en

su composición.

Es común encontrar mezclas en la naturaleza; basta observar el entorno y percatarse que se vive en un mundo de

mezclas. Pero ¿Cómo se forman las mezclas? Cuando dos o más sustancias se combinan y cada una de ellas

conserva sus características físicas y químicas esenciales se forma una mezcla. Una mezcla no modifica las

propiedades originales de sus componentes.

Las mezclas se caracterizan por presentar diversas composiciones, es decir, las sustancias que las constituyen

pueden encontrarse en distintas cantidades. Otra característica de las mezclas es la facilidad para separar sus

componentes originales. Por eso se dice que las mezclas se separan por métodos físicos, en los que suelen

implicarse algunos tipos de energía. La composición de las mezclas varía ampliamente debido a que cada

componente retiene sus propiedades. Sin embargo, gracias a ello se pueden separar los componentes originales de

la mezcla.

Existen dos tipos de mezclas. Una, en la que se pueden distinguir con facilidad los rasgos de las

sustancias que forman la combinación, lo que implica que la apariencia de la mezcla no es

uniforme. En este caso se ha formado una mezcla heterogénea. La distribución de sus partículas

no es uniforme, y por lo tanto la composición en todos sus puntos no es la misma, por ejemplo el

granito o una ensalada de frutas. Se pueden presentar en estado sólido, líquido o gaseoso.

Por el contrario, cuando se mezclan sustancias de modo que la apariencia final de la

combinación de sustancias no permite distinguir fácilmente algunas propiedades originales

(aunque siguen existiendo) o bien las sustancias que las forman, entonces la combinación es

una mezcla homogénea. Sus partículas están colocadas de manera uniforme y su composición

se mantiene constante en cualquiera de sus partes. Por ejemplo, el azúcar en agua, el aire y

latón. Al igual que las mezclas heterogéneas las mezclas homogéneas se pueden presentar en

estado sólido, líquido o gaseoso. Sin embargo, la mayoría de las mezclas homogéneas son

líquidas y se conocen como soluciones.

En Química se denomina sistema a una porción del Universo que se aísla para su estudio, sistemas que pueden ser

homogéneos y heterogéneos.

Un sistema homogéneo es aquél que posee idénticas propiedades físicas en toda su extensión debido a que sus

constituyentes, por su composición y estructura interna, se encuentran uniformemente mezclados entre sí. Por lo

tanto, no se distinguen superficies de separación o fases entre sus constituyentes; por ejemplo el aire, el alcohol

mezclado con agua o una porción de sal disuelta en agua.

Un sistema heterogéneo es aquél que no es uniforme por completo, ya que presenta porciones con ciertas

propiedades físicas distintas, porciones limitadas por fases o interfases que difieren por su composición y estructura

interna; por ejemplo: lodo, conjunto agua-aceite, nube de polvo, mezcla de hierro, arena, agua y hielo.

Una porción físicamente distinta de materia que es uniforme en su composición y propiedades se llama fase.

Los materiales homogéneos consisten en una sola fase.

Los materiales heterogéneos consisten en más de una fase.


Nota. Debe observarse que en determinados casos no es fácil descubrir la naturaleza homogénea o heterogénea de

un sistema o de un cuerpo. Para que un sistema sea calificado como heterogéneo no es necesario que sus

constituyentes tengan distinta composición química. Así, un sistema de agua líquida y pedazos de hielo se considera

heterogéneo, a pesar de que el agua y el hielo tienen la misma composición química. En ciertos casos, para observar

la verdadera naturaleza homogénea o heterogénea se necesita recurrir a medios auxiliares de observación, como las

lupas y el microscopio; por ejemplo, en el examen de las finísimas partículas de arcilla en el agua turbia o la leche.

Métodos de separación de mezclas.

La separación de mezclas es una tarea fundamental de laboratorio y también del campo industrial, ya que en nuestro

planeta la mayoría de los materiales se encuentran mezclados y hay que purificarlos. La finalidad de la separación es

obtener sustancias puras a partir de mezclas, con un grado de pureza que permita aplicarse en la fabricación de

medicinas, alimentos y otros productos químicos de importancia para el ser humano. Algunas veces obtener una

sustancia pura implica una serie de purificaciones continuas hasta separar los componentes de la mezcla en sus

propiedades específicas.

Dado que en una mezcla se conservan las propiedades originales de las sustancias que la forman, es posible

recuperarlas por distintos métodos, utilizando diferentes técnicas, las cuales se basan en las propiedades físicas de

las sustancias como por ejemplo, el punto de ebullición, el punto de fusión y la densidad, entre otras. Dichos

métodos también dependen del tipo de mezcla (homogénea o heterogénea), así como del estado de agregación en

que se presentan.

A partir de esas propiedades, pueden plantearse métodos físicos de separación como los que se indican en la

siguiente tabla.

Método Propiedad

Centrifugación Fuerza centrífuga sobre las partículas más

densas

Cristalización Diferencia de solubilidad en disolventes fríos y

calientes

Cromatografía Diferencia de difusión de una sustancia a través

de otra fija

Decantación Diferencia de densidad, se utiliza cuando la

diferencia es muy evidente

Destilación Diferencia en el punto de ebullición

Evaporación Diferencia en el punto de evaporación de los

componentes de la mezcla

Extracción Diferencia en la solubilidad en dos disolvente

inmiscibles

Filtración Tamaño de la partícula y baja solubilidad

Imantación Propiedades magnéticas de los componentes

Sedimentación Diferencia de densidades

Sublimación Diferencia en el punto de sublimación

Tamizado Tamaño de las partículas en relación con el

diámetro de los orificios de la malla

En el caso de mezclas heterogéneas, algunos de los métodos de separación son los siguientes: sedimentación,

decantación, filtración, sublimación, centrifugación, magnetización o imantación. Las mezclas homogéneas se

pueden separar por los siguientes métodos: cristalización, evaporación, destilación y cromatografía.

93 BLOQUE 3

Las siguientes figuras ilustran algunos métodos de separación de mezclas:

Filtración

Destilación

Decantación

Imantación

Tamizado

Cromatografía


La mayoría de los materiales naturales se encuentran mezclados y hay que purificarlos para su aprovechamiento; así

que la separación de mezclas se vuelve una tarea fundamental para los químicos y se aplica en diversos procesos de

laboratorio o industriales. En la siguiente tabla se muestran algunas de sus aplicaciones.

Imágenes de planta de desalinización de agua de mar y obtención de sal a partir de agua de mar.

Método de separación Aplicación industrial

Centrifugación

Fabricación de azúcar. Separación de polímeros. Separación de

sustancias sólidas de la leche. Separación del plasma de la

sangre. En análisis químicos y de laboratorio (sangre, orina).

Separación de la miel de la cera del panal.

Cristalización Producción de azúcar, sal y antibióticos.

Cromatografía Separación de pigmentos y de proteínas. Obtención de

colorantes para cosméticos.

Decantación Separación del petróleo mezclado en agua de mar. Tratamiento

de aguas residuales. Separación de metales.

Destilación

Obtención de licores y de alcohol etílico de 96°

Extracción de aceites. Obtención de productos derivados del

petróleo.

Evaporación

Concentración de jugos de frutas. Obtención de la sal de mar y

de otras sales. Fabricación de leches concentradas.

Deshidratación de frutas.

Filtración Purificación o clarificación de la cerveza y del agua. Fabricación

de filtros de aire.

Sublimación

Purificación de ácido benzoico, purificación de azufre. Separación

de compuestos orgánicos. Fabricación de hielo seco.

Liofilización.

95 BLOQUE 3

Actividad: 3

En equipo con base en la explicación de su maestro y la lectura del tema “Elemento,

compuesto y mezcla”, completen las siguientes tablas. Pueden consultar otras fuentes de

información. Comparen sus respuestas con los otros equipos.

Mezcla Tipo Usos

Refresco (Coca Cola®) Mezcla Homogénea Bebida gaseosa, aperitivo.

Completen los espacios vacíos de la siguiente tabla, analicen el ejemplo completo y utilícenlo como

guía.

Tipo de mezcla

(componentes)

Método de separación

(propiedades físicas)

Ejemplo (s)

Sólido con sólido

Fierro y azufre, virutas de aluminio y papel

Sublimación Yodo y arena

Sal y arena

Filtración

Petróleo , vinagre y agua

Sólido soluble en líquido

Licuefacción y posteriormente

destilación fraccionada

Solubilidad en un líquido

Difusión


Evaluación

Actividad: 3 Producto: Tablas Puntaje:

Saberes


Caracteriza mezclas

homogéneas y heterogéneas e

identifica los métodos de

separación de sus

componentes.

Ejemplifica los tipos de mezclas

usando materiales de su

entorno y elige un método de

separación.

Colabora en el trabajo grupal,

haciendo aportaciones

relacionadas con las

características de las mezclas.

Coevaluación


docente


Considerando los componentes de cada mezcla y sus características individuales,

identifiquen el tipo de mezcla y el método apropiado para su separación.

Si tienen dudas o no conocen las características de las sustancias pueden preguntar a

su profesor.

Mezcla Tipo

(homogénea o heterogénea)

Método de separación

Carbón vegetal y agua

Colorantes para alimentos y agua

Limadura de hierro y talco

Componentes sólidos que contiene

la sangre

Aceite comestible y agua

Granos de frijol y arroz

Carbonato de calcio y harina

Aceite para autos y agua

Mezcla de arena y grava

Sal de mesa y agua

97 BLOQUE 3

Cierre

Actividad: 4

En equipo, realicen los siguientes experimentos y resuelvan lo que se indica en cada

caso.

"ENTRE MEZCLAS"

MATERIAL:

1 tubo de ensaye mediano

1 colorante vegetal (Kool Aid®)

Agua

Aceite comestible

PROCEDIMIENTO:

En un tubo de ensayo agregue la mitad de agua y una gota de colorante vegetal y agite. Después de agitar,

agregue aceite comestible en el mismo tubo y observe.

La disolución del colorante en el agua es un fenómeno ¿Físico o químico? ¿El agregar aceite al agua constituye

un fenómeno físico o químico?

La mezcla de colorante y agua es un sistema ¿Homogéneo o heterogéneo? ¿Y la mezcla de agua con el aceite?

Respuestas:


Evaluación

Actividad: 4 Producto: Experimentos Puntaje:

Saberes


Identifica propiedades de las

sustancias de una mezcla y las

utiliza en su separación.

Realiza actividades

experimentales, considerando las

propiedades de las sustancias de

una mezcla.

Es cuidadoso en el desarrollo

del trabajo experimental.

Coevaluación


docente


Realicen en equipo los siguientes experimentos y resuelvan lo que se indica en cada

caso.

"SEPARANDO COLORES"

MATERIAL:

1 plumón de agua de tinta verde

1 plato de vidrio (o vaso grande)

1 gotero

1 papel filtro

20 ml de alcohol de caña comercial

PROCEDIMIENTO:

Con un plumón de tinta verde, haga un punto grueso en el centro de un papel filtro. Ponga el papel filtro sobre

un plato de vidrio y con la ayuda de un gotero deje caer una gota de alcohol sobre el punto verde. Deje que se

absorba el alcohol, después deje caer otra gota de alcohol. Agregue así algunas gotas de alcohol sobre el

centro del papel filtro, teniendo cuidado de que la gota antecedente haya sido absorbida por el papel.

Expliquen lo sucedido.

¿Qué habría sucedido si en vez de plumón verde se utiliza plumón negro o azul?

99 BLOQUE 3


Disolución, suspensión y coloide.

Inicio

Evaluación

Actividad: 1 Producto: Cuestionario Puntaje:

Saberes


Identifica los fenómenos de

solubilidad y concentración en

sustancias de uso común.

Argumenta sus respuestas y las

expresa por escrito.

Resuelve con seguridad una

serie de cuestionamientos.

Autoevaluación


docente

Actividad: 1

Responde cada uno de los siguientes cuestionamientos. Al finalizar comentar las

respuestas con el resto del grupo.

¿Qué diferencia existe entre un jugo de naranja concentrado y un jugo de naranja natural?

¿Cómo se puede saber qué bebida contiene mayor cantidad de alcohol?

Menciona 5 ejemplos de sustancias solubles en agua y 5 sustancias insolubles.

Explica la importancia de los procesos de separación de mezclas.

¿Por qué algunos medicamentos (jarabes) en presentación líquida se deben agitar antes de tomarlos y otros

no?


Desarrollo

Por lo general los jóvenes se rodean de personas que se parecen a ellos tal vez no físicamente, pero sí en la forma de

pensar o en las cosas que les gustan. Los amigos tienen “afinidad” entre sí. Por el contrario, si dos personas son muy

diferentes, es común decir que son como “el agua y aceite”. Este refrán se basa en las propiedades químicas de

estos líquidos que no se mezclan. La razón es que las moléculas de agua son polares y las del aceite son no polares.

Para que dos líquidos se puedan mezclar uniforme y fácilmente, se requiere que sus moléculas tengan una polaridad

parecida, esto es, que sean afines entre sí. Cuando dos sustancias no afines hacen contacto, aparece entre ellas una

zona de separación, una frontera llamada interfase.

En la naturaleza se encuentra un número ilimitado de tipos de mezclas que coexisten en ella y tienen un papel

primordial en los distintos sistemas químicos, físicos y biológicos. Como los componentes de las mezclas están

formados por partículas (moléculas, átomos o iones) se entiende que entre las partículas se da un dispersión

provocándose la mezcla, es por eso que a las mezclas también se les conoce como sistemas de dispersión. Estos

sistemas de dispersión se clasifican en tres importantes clases: disoluciones, coloides y suspensiones.

Disoluciones o soluciones.

Gran porcentaje de las reacciones químicas que ocurren constantemente en la naturaleza son reacciones que se

realizan en fase acuosa, es decir, entre sustancias que se hallan disueltas en agua. Tal es el caso de los procesos

nutricionales de las plantas, las reacciones bioquímicas dentro de los organismos y los procesos de descomposición

de la materia orgánica. Para que una sustancia se disuelva en agua, debe ser polar o de carácter iónico; es decir,

cuanto más polar sea una sustancia más soluble será en agua. En química existe una regla de solubilidad, que

enuncia: “lo semejante disuelve a lo semejante”. Esto quiere decir que sustancias polares disuelven a sustancias

polares y disolventes no polares disuelven sustancias no polares.

Las disoluciones son las mezclas más abundantes en el ambiente. En general una disolución es una mezcla de por lo

menos una sustancia disuelta en otra. Por ejemplo, el agua de mar, el cloro que se utiliza para limpieza y el aire

atmosférico. Una disolución es una mezcla homogénea, uniforme y estable, formada por dos o más sustancias.

Propiedades de las dispersiones

Propiedad/Dispersión

Dos fases Una fase

Suspensión Coloide Solución

Tamaño (cm) Mayor de 2 x 10-5

Entre 10-7

y 10-5

Menor de 10-7

Visibilidad A simple vista, o con

un microscopio

Con ultramicroscopio No visible

Sedimentación Rápida Lenta Nula

Posibilidad de

absorción

Muy pequeña Muy grande No hay

Movilidad Ninguna Browniana Molecular o iónico

Filtración Con papel filtro Con membranas

semipermeables

Con membranas

semipermeables

Efectos sobre

propiedades coligativas

Ninguno Ligero Grande

Efecto Tyndall Ninguno Existe Ninguna

Color Muy oscuro Intermedio Translúcido

Carga eléctrica Ninguna Alguna carga Molécula no, iones sí

Área superficial Muy pequeña Grande Muy grande

101 BLOQUE 3

Se denomina homogénea porque es uniforme ante la observación visual directa o con microscopio; las partículas de

una disolución tienen el tamaño de átomos, de iones o de moléculas. Uniforme porque en todas sus partes tiene una

misma composición con las mismas propiedades, además, las partículas se hallan distribuidas de forman ordenada y

no al azar. Se denomina estable por mantenerse en su composición inicial.

Toda disolución está formada por una fase dispersa llamada soluto, sustancia presente en menor cantidad, que

puede ser un gas, un líquido o un sólido, y un medio dispersante denominado disolvente (sustancia presente en

mayor cantidad) que también puede se gas, líquido o un sólido. De acuerdo con el estado de agregación de los

componentes, las disoluciones pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas, y dentro de las características cualitativas de

las disoluciones se pueden observar las siguientes: en general, son transparentes, no sedimentan, pueden atravesar

cualquier tipo de filtro (excepto las sólidas).

Clasificación de las disoluciones.

Se pueden distinguir tres tipos de disoluciones, según el estado de agregación o estado físico original del disolvente o

componente más abundante. En la siguiente tabla se muestran ejemplos de cada uno de los tipos.

Tipos de disoluciones

Soluto Solvente Estado de la

disolución resultante

Ejemplos

Gas Gas Gas Aire

Gas Líquido Líquido Agua gaseosa, refrescos

Gas Sólido Sólido H2 gaseoso en el paladio, piedra pómez

Líquido Gas Gas Aire húmedo (vapor de agua en aire)

Líquidos volátiles.

Líquido Líquido Líquido Etanol en agua, anticongelante

Líquido Sólido Sólido Amalgama dental (mercurio en plata)

Sólido Gas Gas Hollín o tizne en el aire (carbón en aire), desodorantes sólidos

ambientales

Sólido Líquido Líquido Agua de mar (sal en agua)

Sólido Sólido Sólido Anillo de oro (cobre en oro), aleaciones (latón, bronce, etc)

Las disoluciones también se clasifican de acuerdo con su condición eléctrica. Esto se refiere a la capacidad que

poseen ciertas disoluciones de permitir la conducción de la energía eléctrica a través de una mezcla homogénea; por

ello, se mencionan disoluciones conductoras y no conductoras; de manera específica se les denominará como

disoluciones electrolíticas y no electrolíticas, dependiendo si el soluto es una sustancia electrolítica o no electrolítica ya

que esta característica se relaciona con este componente. Las sustancias electrolíticas pueden disolverse total o

parcialmente en agua. Si se disuelven totalmente, se llaman electrolitos fuertes; si sólo se disuelve una parte, se

llaman electrolitos débiles.

Los químicos también diferencian las disoluciones por su capacidad para disolver un soluto. Una disolución saturada

contiene la máxima cantidad de un soluto que se disuelve en un disolvente en particular, a una temperatura

específica. Una disolución no saturada o insaturada, contienen menos cantidad de soluto que la que puede disolver.

Un tercer tipo, una disolución sobresaturada, contiene más soluto que el que puede haber en una disolución saturada.

Las disoluciones sobresaturadas no son muy estables. Con el tiempo, una parte del soluto se separa de la disolución

sobresaturada en forma de cristales. La cristalización es el proceso en el cual un soluto disuelto se separa de la

disolución y forma cristales.


Una visión molecular del proceso de disolución.

Las atracciones intermoleculares que mantienen juntas a las moléculas en líquidos y sólidos también tienen un papel

importante en la formación de las disoluciones. Cuando una sustancia (el soluto) se disuelve en otra (el disolvente),

las partículas del soluto se dispersan en el disolvente. La facilidad con la que una partícula de soluto sustituye a una

molécula de disolvente depende de la fuerza relativa de tres tipos de interacciones:

Interacción disolvente-disolvente.

Interacción soluto-soluto.

Interacción disolvente-soluto.

A partir de estas interacciones, es posible imaginar que el proceso

de disolución se lleva a cabo en tres etapas. La primera etapa es la

separación de las moléculas del disolvente y la segunda etapa

incluye la separación de las moléculas del soluto. Estas etapas

requieren de energía para romper las fuerzas intermoleculares de

atracción, como consecuencia, son endotérmicas. En la tercera etapa se mezclan las moléculas del disolvente y del

soluto. Este proceso puede ser exotérmico o endotérmico.

La solubilidad es una medida de la cantidad de soluto que se disolverá en cierto disolvente a una temperatura

específica. La solubilidad depende de la temperatura; de ahí que su valor vaya siempre acompañado del de la

temperatura a la que se realiza la mezcla. El dicho “lo semejante disuelve a lo semejante” es de gran ayuda para

predecir la solubilidad de una sustancia en determinado disolvente. Esta expresión significa que es probable que dos

sustancias cuyas fuerzas intermoleculares son del mismo tipo y magnitud, sean solubles entre sí. Por ejemplo, tanto el

tetracloruro de carbón (CCl4) como el benceno (C

6H

6) son líquidos no polares. Cuando se mezclan estos dos líquidos,

rápidamente se disuelven uno en otro porque las fuerzas de atracción entre las moléculas de CCl4

y de C6H

6 son

parecidas en magnitud a las fuerzas que se dan entre las moléculas de CCl4 y entre las moléculas de C

6H

6. Se dice

que dos líquidos son miscibles si son solubles entre sí en todas proporciones. Los alcoholes, como el metanol, etanol

y 1,2-etilenglicol son miscibles en agua porque pueden formar enlaces de hidrógeno con las moléculas de agua.

Cuando el cloruro de sodio (NaCl) se disuelve en agua, los iones se estabilizan en disolución por hidratación, que

implica interacciones ion-dipolo. En general se puede predecir que los compuestos iónicos serán mucho más

solubles en disolventes polares, como agua, amoniaco líquido y fluoruro de hidrógeno líquido, que en disolventes no

polares, como benceno y tetracloruro de carbono. Debido a que las moléculas de los disolventes no polares carecen

de un momento dipolo, no pueden solvatar a los iones Na+

y Cl-

.

Solvatación es el proceso mediante el cual un ion o una molécula son

rodeados por moléculas del disolvente, distribuidas de una forma específica.

En otras palabras, al formarse una disolución, las moléculas del disolvente

envuelven a las moléculas del soluto e impiden que éstas se unan de nuevo,

causando la dispersión. Cuando el disolvente es agua, este proceso se

denomina hidratación. Las interacciones intermoleculares que predominan

entre los iones y los compuestos no polares son las interacciones ion-dipolo

inducido, que son mucho más débiles que las interacciones ion-dipolo. Como

consecuencia, los compuestos iónicos son poco solubles o insolubles en

disolventes no polares.

103 BLOQUE 3

Factores que afectan la solubilidad.

Dentro de los factores que alteran o modifican la solubilidad de un soluto en un disolvente, están:

Tamaño de las partículas del soluto: la solubilidad de un soluto con mayor superficie de contacto aumenta la

solubilidad y a menor superficie de contacto con el disolvente, la solubilidad disminuye. A menor tamaño de la

partícula mayor solubilidad, ya que se logra mayor área de contacto.

Naturaleza química de los componentes de la disolución: la naturaleza de los componentes de la disolución se

refiere a las sustancias polares y no polares, cuya afinidad, entre soluto y disolvente, aumentará o disminuirá la

solubilidad.

Temperatura: la temperatura afecta la velocidad y el grado de solubilidad. Generalmente la solubilidad de solutos

sólidos aumenta con la temperatura.

Al disminuir la temperatura, la solubilidad sufre un decremento. Cuando el soluto es un gas, al aumentar la

temperatura, la solubilidad disminuye, ya que las moléculas del gas escapan de la

disolución.

Presión: el efecto de la variación de presión es prácticamente nulo en la

solubilidad de solutos sólidos y líquidos, pero afecta la solubilidad de los gases. A

mayor presión, mayor solubilidad de un gas. Este fenómeno se observa en las

bebidas carbonatadas, ya que se embotellan a alta presión, pero cuando se

destapa, el gas disuelto se vuelve insoluble y forma burbujas.

Concentración de las disoluciones.

Una de las principales características de las disoluciones es la variación en su constitución; es decir; la proporción de

sus componentes (soluto y solvente) no es constante. Por ejemplo, se pueden hacer muchas disoluciones diferentes

de sal y agua, cada una con diferente concentración, o proporción de soluto y disolvente.

Por consiguiente, se puede establecer una relación entre la cantidad de soluto en una determinada cantidad de

disolvente o disolución. En términos químicos, este tipo de relación recibe el nombre de concentración. El grado de

solubilidad se mide por la cantidad máxima de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de

disolvente. La concentración de una disolución es una de sus características principales. Un gran número de

propiedades de las disoluciones dependen exclusivamente de la concentración.

La concentración de las disoluciones se puede expresar de manera cualitativa cuando se refiere a disoluciones

diluidas, insaturadas, concentradas, saturadas o sobresaturadas. Sin embargo, para fines cuantitativos, se debe

especificar de manera más detallada la relación ponderal entre el soluto y disolvente o la disolución. Para expresar

este tipo de relaciones, existen dos formas: en unidades físicas y en unidades químicas.

Tipos de unidades de concentración.

Concentración de las disoluciones en unidades físicas de concentración.

Soluciones porcentuales (%). Este tipo indica la concentración en por ciento, y se interpreta como la cantidad de

soluto en cien partes de solución o disolución.

Porcentaje masa a masa (% p/p)

Porcentaje volumen a volumen (%v/v)

Porcentaje masa a volumen (%p/v)

Partes por millón (ppm)

El porcentaje en masa (también conocido como porcentaje en peso o peso porcentual) es la relación de la masa de

un soluto en la masa de la disolución, multiplicado por 100%. Expresa la cantidad de gramos de soluto que existe por

cada 100 gramos de disolución.


Por ejemplo:

Disolución azucarada al 5% en m/m. Esto indica que la disolución contiene 5 gramos de azúcar por cada 100 gramos

de disolución.

Una solución alcohólica al 2% en masa de yodo está compuesta de 2 g de yodo por cada 98 g de alcohol.

Una solución acuosa al 10% en masa de sal contiene 10 g de sal por cada 90 g de agua.

%100x

solucióndemasa

solutodelmasamasaenPorcentaje

disolventedemasasolutodemasadisolucióndemasa

%100x

disolventedemasasolutodemasa

solutodelmasamasaenPorcentaje

El porcentaje en masa no tiene unidades porque es una relación de dos cantidades semejantes.

Cálculos de porcentaje en masa o peso.

1. Calcule el porcentaje en masa de K2SO

4 (sulfato de potasio) en una solución preparada disolviendo 30 g de

K2SO

4 en 715.0 g de agua.

Primero calculamos la masa de la solución sumando la del soluto y la del solvente:

Masa de solución = masa de soluto + masa de solvente

Masa de solución= 30 g de K2SO

4 + 715 g de H

2O

Masa de solución = 745 g

% en masa= 30 g de K2SO

4

x 100

745 g de solución

% en masa= 4.02 %. Lo que significa que en cada 100 gramos de esta solución existen 4.02 gramos de soluto.

2. ¿Cuántos gramos de solución al 12.7% en masa pueden prepararse a partir de 55.0 g de H2SO

4 (ácido sulfúrico)?

12.7% en masa significa que de cada 100 gramos de disolución 12. 7 gramos son de soluto, H2SO

4. A partir de estos

datos se puede plantear una regla de tres simple:

12.7 gramos de H2SO

4 → 100 gramos de disolución

55 gramos de H2SO

4 → X gramos de disolución

Entonces:

X gramos de disolución= (55 gramos de H2SO

4) (100 gramos de disolución)

12.7 gramos de H2SO

4

X gramos de disolución= 433.07

105 BLOQUE 3

Porcentaje en volumen.

Se emplea para expresar concentraciones de líquidos y relaciona el volumen de un soluto en un volumen de 100

mililitros.

Una solución acuosa al 15% en volumen de alcohol contiene 15 ml de alcohol por cada 85 ml de agua o bien 15 ml.

de alcohol por cada 100 ml. de solución.

Una solución acuosa al 25% en volumen de HCI concentrado, contiene 25 ml de HCI acuoso y 75 ml de agua o bien

25 ml. de HCl disueltos por cada 100 ml. de solución.

Para calcular el porcentaje en volumen se utiliza la fórmula:

Cálculos de porcentaje en volumen.

El cloro comercial es una solución al 3% de hipoclorito de sodio (NaClO). ¿Cuánto hipoclorito hay en 34.8 litros de

solución de cloro comercial?

3 ml de NaClO → 100 ml de solución de cloro

X ml de NaClO → 34, 800 ml de solución de cloro (conversión de los 34.8 litros a mililitros)

X ml de NaClO= (3 ml de NaClO)(34, 800 ml de solución de cloro)

100 ml de solución de cloro

Resultado= 1044 mililitros de hipoclorito de sodio se encuentran en 34.8 litros de cloro comercial, o bien, 1.044 litros

de hipoclorito existen en 34.8 litros de cloro comercial.

Porcentaje masa a volumen (% m/v). Expresa la cantidad en gramos de soluto que hay por cada 100 mililitros de

solución. Es útil para expresar la concentración de disoluciones formadas por sólidos disueltos en líquidos, además

de que las cantidades se pueden medir fácilmente. Las unidades más comunes para esta representación son g/lt., en

ocasiones puede expresarse como gr/ml.

El vinagre que se utiliza, entre otras cosas, para condimentar las ensaladas es una disolución de ácido acético al 5%

m/v, es decir, contiene 5 g de ácido acético por cada 100 mililitros de vinagre.

%/ 100x

disolucióndevolumen

solutodelmasavolumenmasaenPorcentaje


¿Cuál es la concentración de una solución de saborizante en polvo, si se disolvieron 25 gramos de saborizante en

1500 mililitros de agua?

La concentración entonces de esta solución es 1.6 m/v o 1.6 g/lt

Partes por millón (ppm).

Cuando los solutos están presentes en concentraciones muy bajas, se expresan en términos del número de

miligramos de soluto por kilogramo de solución o del número de miligramos de soluto por litro de solución acuosa.

Las densidades de las soluciones acuosas diluidas son de alrededor de 1g/ml, de manera que un kilogramo de

solución y un litro son aproximadamente lo mismo. Un miligramo es una millonésima parte de un kilogramo. La

expresión de concentración como miligramos de soluto por kilogramo o miligramos de soluto por litro de solución se

dice que está dada en partes por millón.

Esta medida de concentración expresa las partes de masa de soluto por 1 000 000 de partes de masa de solución.

Por ejemplo, una disolución que tiene 8 ppm de iones Cl-

significa, que hay 8 ppm de Cl-

en un millón de partes de

disolución. En el agua para beber se permiten 1ppm de Ba+2

, significa entonces que en cada litro de agua existen 2

mg del ion Ba.

La fórmula es:

Cálculos de ppm.

Una muestra de agua de 600 ml tiene 5 mg de F-

¿Cuántas ppm de ion fluoruro hay en la muestra?

ppm= 5mg ppm=8.3

0.6 lt

El agua de mar contiene 6.7x10-2

gramos de ion bromuro, Br-

, por kilogramo de agua. ¿Cuál es la concentración del

ion bromuro en partes por millón? Convertir los gramos a miligramos: 0.067 mg y esa es la concentración en ppm ya

que es la cantidad de mg en un kilogramo de agua.

107 BLOQUE 3

Actividad: 2

Resuelve los siguientes cálculos de concentración de soluciones.

En las farmacias se vende una solución al 3.0% en masa de peróxido de hidrogeno, H2O

2, como antiséptico

suave. Si un frasco de peróxido contiene 230 gramos de solución ¿Cuántos gramos de H2O

2 hay en el frasco?

Un vino contiene 14% de alcohol etílico. ¿Cuánto alcohol se encuentra contenido en una botella de vino de 750

ml?

Las normas de salud permiten 1 ppm de ion bario (Ba2+

) en el agua para beber. Si una muestra de agua de 2.0

litros contienen 2.00mg de Ba2+

¿El agua esta dentro de los límites o excede la concentración máxima permitida?

Las soluciones salinas fisiológicas (suero fisiológico) que se usan en las inyecciones intravenosas tienen una

concentración de 0.96 gramos de NaCl por cada 100 mililitros de solución. ¿Cuántos gramos de NaCl se

necesitan para preparar 2 litros de suero con esa concentración.

Evaluación

Actividad: 2 Producto: Solución de problemas. Puntaje:

Saberes


Define concentración en % en

masa, % en volumen,

masa/volumen y partes por

millón.

Determina la concentración de

soluciones.

Es cuidadoso en la resolución

de problemas.

Autoevaluación


docente


Concentración de las disoluciones en unidades químicas.

Para expresar la concentración de las soluciones en unidades químicas, se utiliza la molaridad y la normalidad.

Molaridad.

Es el método más común de expresar la concentración en química, sobre todo cuando se trabaja con reacciones

químicas y relaciones estequiométricas. Esta unidad de concentración, se refiere a la cantidad de soluto (en número

de moles) disuelto en cada litro de solución. Esta forma de concentración se representa con la letra M, y se expresa

en unidades de moles por litro; o bien, se utiliza el término molar. Una solución 1 M, (uno molar), contiene un mol de

soluto por cada litro de solución. Las unidades de la molaridad son mol/L.

Por ejemplo, “una solución 2M de H2SO

4” significa que en un litro de solución existen disueltas dos moles de ácido

sulfúrico; o bien, que en un litro de solución existen disueltos 196 gramos de ácido sulfúrico. También se puede

expresar como “solución de H2SO

4 2 M” o “solución de H

2SO

4 2 moles/L” o “solución de H

2SO

4 2 molar.”

Se expresa por medio de las siguientes fórmulas.

Es conveniente recordar el concepto de mol que se trató en el bloque 1.

Mol. Cantidad de sustancia que contiene el mismo número de unidades elementales (átomos, moléculas, iones, etc.)

que el número de átomos presentes en 12 g de carbono 12.

Cuando se hace referencia a un mol, se habla de un número específico de materia. Por ejemplo, una docena son 12,

una centena 100 y un mol equivale a 6.022x1023

. Este número se conoce como número de Avogadro.

Un mol de azufre, contiene el mismo número de átomos que un mol de plata, el mismo número de átomos que un mol

de calcio, y el mismo número de átomos que un mol de cualquier otro elemento.

1 Mol de un elemento = 6.022 x 10 átomos

Si se tiene una docena de canicas de vidrio y una docena de pelotas de ping-pong, el número de canicas y pelotas es

el mismo, pero ¿pesan lo mismo? NO. Así pasa con las moles de átomos, son el mismo número de átomos, pero la

masa depende del elemento y está dada por la masa atómica del mismo.

Para cualquier elemento:

1 Mol = 6.022 X 10 átomos = Masa atómica (gramos)

Ejemplos:

Moles Átomos Gramos

(Masa atómica)

1 mol de S 6.022 x 10 átomos de S 32 g de S

1 mol de Cu 6.022 x 10 átomos de Cu 63 g de Cu

1 mol de N 6.022 x 10 átomos de N 14 g de N

.lt

moles

solucióndelitro

solutodemolesdeNúmeroMMolaridad

).)((

.

solucióndeltmolarmasa

solutodegM

109 BLOQUE 3

Masa molar de los compuestos. Un mol de un compuesto contiene el número de Avogadro de unidades fórmula

(moléculas o iones) del mismo. Los términos peso molecular, masa molecular, peso fórmula y masa fórmula se han

usado para referirse a la masa de 1 mol de un compuesto.

A partir de la fórmula de un compuesto, se puede determinar la masa molar sumando las masas atómicas de todos

los átomos de la fórmula. Si hay más de un átomo de cualquier elemento, su masa debe sumarse tantas veces como

aparezca.

Ejemplo, para calcular la masa molar de 1 mol de fosfato de cobre II Cu3(PO

4)

2

Cu3(PO

4)

2

Cu 3 x 64 = 192.00

P 2 x 31 = 62.00

O 8 x 16 = 128.00

379.69 g/mol es Masa Molar de Cu3(PO

4)

2

1 Mol = 6.022 X 1023

moléculas = Masa molar (gramos)

De aquí se puede deducir la conversión de moles a gramos o gramos a moles. Donde:

1 mol de cualquier sustancia = masa molar en gramos de la sustancia

n=masa de la sustancia

masa molar

n= número de moles

Una vez que se recordó la interpretación del concepto mol, lo podemos aplicar al cálculo de la concentración en

unidad de molaridad.

Por ejemplo, para calcular la concentración en molaridad de 825 ml de una solución que contiene disueltos 13.4 g de

CaCO3.

Molaridad=No. de moles de soluto por litro de solución

M= moles de soluto

litro de disolución

La cantidad de soluto presente en el problema se conoce en gramos por lo que se debe convertir a moles.

CaCO3

Ca= 40 x 1= 40

C= 12 x 1= 12

O= 16 x 3= 48

100g/mol


Entonces:

n=masa de la sustancia

masa molar

n=13.4 gramos de CaCO3

100 gramos/mol CaCO3

n=0.134 moles de CaCO3 son equivalentes a 13.4 gramos de la sustancia.

Ahora se sustituyen los datos en la fórmula:

M=moles de soluto

litro de disolución

M=0.134 moles de CaCO3

0.825 lt

M=0.16 mol/lt, es la concentración de la solución formada por 13.4 gramos de CaCO3 disueltos en 825 ml de

disolución.

Una solución de vinagre contiene 2.5 g de ácido acético, CH3COOH en 50 ml de solución. ¿Cuál es la molaridad

del ácido acético en la solución?

Datos: 2.5 g de ácido acético CH3COOH (soluto)

50 ml de solución (0.05 lt)

Masa molar=C=12 x 2 = 24

H= 1 x 4 = 4

O= 16 x 2 =32

Total = 60 g/mol

Sustituyendo en la fórmula:

M= 2.5 gramos de CH3COOH

(60 g/mol CH3COOH)(0.05 lt)

M= 0.83 mol/lt

Es posible que a partir de la formulas matemáticas anteriores de molaridad, se puedan hacer cálculos de número de

moles, cantidad de soluto disuelto en moles o en gramos, así como cálculo de volumen de solución.

Fórmulas Fórmulas derivadas

solucióndeLitro

solutodemolesdeNúmeroM

solucióndeLitroxMsolutodemolesdeNúmero

M

solutodemolesdeNúmerosolucióndeLitro

).)((

.

solucióndeLtmolarmasa

solutodegM

).)((. solucióndeLtmolarmasaMsolutodeg

Mmolarmasa

solutodegsolucióndeLt

)(

.).(

).)((

.

solucióndeltmolarmasa

solutodeg

M

111 BLOQUE 3

Normalidad.

Se refiere a la cantidad de soluto (en número de equivalentes) disuelto en cada litro de solución. Esta forma de

concentración se representa con la letra N, y se expresa en unidades de equivalentes por litro; o bien se utiliza el

término normal.

Esta unidad concentración es utilizada en los procesos de neutralización y titulación entre las sustancias ácidas y

básicas.

Su expresión:

Para entender el término de “equivalente”, se reconoce que cada sustancia tiene un efecto de acción sobre otras,

sustancias, por ejemplo los ácidos tienen un efecto de neutralizar a las bases y viceversa. En la siguiente ecuación se

puede apreciar.

HCl + NaOH NaCl + H2O

36.5 g + 40 g. 58.5 g + 18 g

Esto quiere decir que 36.5 g de HCl tienen una acción neutralizante sobre 40 g. De NaOH, así que un equivalente de

acido neutraliza a un equivalente de base, en este ejemplo un equivalente es igual a una mol.

Pero si en lugar de HCl, se utiliza otro ácido para neutralizar al NaOH como por ejemplo en H2SO

4 la ecuación será:

H2SO

4 + 2NaOH Na

2SO

4 + 2H

2O

98 g. + 80g. 142g. + 36g.

Por lo que un equivalente de base NaOH = 40 g será neutralizada por un equivalente de H2SO

4 = 49g

La unidad química de masa denominada equivalente-gramo o peso equivalente corresponde a la cantidad de materia

que de manera proporcional tendrá el mismo efecto de acción en los cambios químicos.

Para efectos prácticos, la masa equivalente de una sustancia se determina en primer término dependiendo del tipo de

sustancia.

En un ácido, la masa equivalente es igual a: Masa molar del ácido dividida entre el número de hidrógenos que tenga

en su fórmula química el ácido. Por ejemplo:

Eq. de HCl = masa molar de HCl / 1 = 36.5 g. de HCl.

Eq. de H2SO

4 = masa molar de H

2SO

4 / 2 = 98 g./ 2 = 49 g de H

2SO

4.

Eq. de H3PO

4 = masa molar de H

3PO

4 / 3 = 98 g./3 = 32.6 g. de H

3PO

4.


Si es una base, su masa equivalente es igual a: Masa molar de la base dividida entre el número de hidróxidos (OH) que

tenga en su fórmula química la base. Por ejemplo:

Eq. de NaOH = masa molar de NaOH / 1 = 40 g. de NaOH.

Eq. de Ca(OH)2 = masa molar de Ca(OH)

2 / 2 = 74 g/2 = 37 g. de Ca(OH)

2.

Eq. de Al(OH)3 = masa molar de Al(OH)

3 / 3 = 78 g./3 = 26 g. de Al(OH)

3.

Si es una sal, para su masa equivalente se toma en cuenta el total de carga positiva proporcionada por el catión y ese

será el factor que se utilice para dividir el peso de la fórmula de la sal

Por ejemplo:

Eq. de NaCl = Peso Fórmula / 1 = 58.5/ 1 = 58.5, ya que el catión Na+1

Eq. de CaCl2 = Peso Fórmula/ 2 = 111/2 = 55.5, ya que el catión Ca

+2

Eq. De Fe2S

3 = Peso Fórmula/ 6 = 208/6 = 34.6, ya que el catión es Fe

+3

pero al ser dos se aportan 6+

Cálculos de normalidad.

N= No. eq. de soluto

litro de solución

No. eq= gramos de soluto

Peq. soluto

Peq.= masa molar x

x= Número de H, OH o cargas (+) según sea el caso.

¿Cuál es la concentración Normal de una solución que se preparó con 12.5 g de ácido clorhídrico (HCl) y se

mezclo con agua hasta completar 2 litros de solución?

Datos:

Volumen de la disolución: 2 litros

Masa molar del HCl = 36.5g/mol (ácido clorhídrico)

Normalidad ¿?

Peq.= Masa molar = 36.5

No. H 1

N = 0.17, se dice que es una solución 0.17 Normal.

Este cálculo también se puede hacer de la siguiente manera.

En la calculadora científica se podrá operar N = 12.5/36.5/2 = 0.17 normal.

113 BLOQUE 3

Las fórmulas matemáticas a utilizar se pueden describir en la siguiente tabla.

Fórmulas Fórmulas derivadas

¿Cuántos gramos de H2SO

4 será necesario disolver para preparar 780 ml. de solución 2.3 normal?

g= 2.3 Eq X (98/2) g/Eq X 0.78 L = 87.90 g de H2SO

4

Resuelve los siguientes cálculos sobre concentración de soluciones.

Un líquido limpiador es una solución 9.75 molar de amoniaco, NH3, ¿Cuántos gramos de

amoniaco contiene 1 galón de solución limpiadora? 1 galón= 3.78 litros

Se evaporan 250 ml de una solución y quedan 20 gramos de glucosa C6H

6O

6. ¿Cuál es la molaridad de la

solución.

Una mezcla para quitar cochambre se preparó con 15 gramos de hidróxido de sodio (NaOH) en un volumen

de 3 litros de agua. ¿Cuál es la concentración de esta mezcla limpiadora en eq/litro?

Actividad: 3


Evaluación

Actividad: 3 Producto: Solución de problemas. Puntaje:

Saberes


Define concentración de

soluciones en molaridad y

normalidad.

Determina la concentración de

soluciones.

Es cuidadoso en la resolución

de problemas.

Autoevaluación


docente


Resuelve los siguientes cálculos sobre concentración de soluciones.

Se disuelven 3 g de nitrato de sodio en agua hasta llegar a 250 mL de disolución. La densidad

de esta disolución es igual a 1.12 g/mL. Determine la concentración:

a) molar

b) normal

c) porciento en peso

Una disolución de H2SO

4 que contiene 487.6 g de H

2SO

4 por cada litro de disolución Calcule:

a) la molaridad

c) la normalidad

Se tienen 160 g de una disolución de NaCl al 11.25% m/m. La disolución tiene una densidad de 1.33 g/ml

Calcule:

a) Molaridad

b) Normalidad

c) %p/v

d) Volumen de la disolución

115 BLOQUE 3

Suspensiones.

Las suspensiones son disoluciones en las cuales el tamaño de sus partículas es mayor de 100 nanómetros, razón por

la cual se sedimentan en reposo; por lo tanto, las suspensiones son mezclas heterogéneas distinguiéndose dos fases

diferentes. Muchos jarabes medicinales son suspensiones, por lo que deben agitase antes de administrarse; cuando

la mezcla es entre líquidos no miscibles o insolubles entre sí, se llaman emulsiones.

Las suspensiones son mezclas formadas por un sólido en polvo (soluto o pequeñas partículas no

solubles (fase dispersa) y sedimentables en el líquido dispersor en que se encuentra. Como el

tamaño de las partículas es suficientemente grande para ser atraídas por la gravedad y detenidas

por el papel filtro, dicha propiedad se aprovecha para separarlas por medio de la filtración. Por el

contrario para que se mantengan en suspensión es necesario agitarlas, puesto que en reposo se

separan poco a poco del medio dispersante. Al agitar la suspensión ésta se enturbia, no se

transparenta ni es homogénea.

Como ejemplos de las suspensiones en los medicamentos están algunos medicamentos

para agruras, diarrea y malestar estomacal. Otro ejemplo es el de los antibióticos a los que

se les debe añadir agua y agitarlos antes de suministrarse. La penicilina que se aplica por

vía oral o intramuscular es una suspensión. Suele guardarse en polvo y disolverse con agua

cuando se va ha consumir, debido a que los antibióticos se descomponen una vez que

están disueltos. En polvo tiene un tiempo de vida activa más largo.

Otros ejemplos de suspensión son la mezcla de agua y arena, refrescos elaborados con zumos de frutas, el cemento

mezclado con arena, algunas pinturas vinílicas.

Los componentes de una suspensión pueden separar por medio de centrifugación, decantación, filtración, flotación y

evaporación.

Coloides.

Un coloide, suspensión coloidal o dispersión coloidal es un sistema físico compuesto por dos fases: una continua,

normalmente fluida, y otra dispersa en forma de partículas, por lo general sólidas, de tamaño intermedio entre las

suspensiones y disoluciones. Se trata de partículas que no son apreciables a simple vista, pero mucho más grandes

que cualquier molécula. Su tamaño entre unos 10 nanómetros y 10 micrómetros. Aunque el coloide por excelencia es

aquel en el que la fase continua es un líquido y la fase dispersa se compone de partículas sólidas, pueden

encontrarse coloides cuyos componentes se encuentran en otros estados de agregación

El nombre coloide proviene de la raíz griega kolas que significa que puede pegarse. Este nombre hace referencia a

una de las principales propiedades de los coloides: su tendencia espontánea a agregar o formar coágulos.

La importancia de los coloides radica en que todos los sistemas biológicos son coloidales en cierta medida. Se sabe

que la célula viva depende de partículas coloidales en el protoplasma (solución coloidal como lo son la sangre y otros

fluidos en el organismo) para realizar sus funciones químicas de crecimiento y metabolismo. Otros materiales

coloidales son de gran importancia en diversos aspectos de la vida cotidiana e industrial, ejemplos de estas

sustancias son la pasta dentífrica, la mayoría de los quesos, ciertas pinturas, niebla, humo, smog, gelatinas, entre

otras.

Agítese antes

de usarse


Clasificación de los coloides.

Los sistemas coloidales, dependiendo de la naturaleza de la fase dispersora se clasifican en soles, geles, emulsiones,

aerosoles. A continuación se presenta esta clasificación en la siguiente tabla.

Fase dispersa Fase dispersante Tipo Ejemplos

Líquido Gas Aerosol Niebla, humo, rocío

Sólido Gas Aerosol Humo, virus en el aire, gases de

los automóviles

Gas Líquido Espuma Crema batida, espuma para

extinguir incendios

Líquido Líquido Emulsión Leche de magnesia, crema

facial,

Sólido Líquido Sol Detergentes, pinturas

Gas Sólido Espuma Hule espuma, malvavisco

Líquido Sólido Gel Jalea, quesos, gelatina, gel

para el cabello

Sólido Sólido Sol sólido Gemas coloridas como rubí,

Propiedades de los coloides.

Movimiento browniano. Su nombre se debe a que, en 1827, el botánico inglés Robert

Brown observó que los granos de polen suspendidos en agua presentan un modelo de

movimiento aleatorio. Se puede apreciar en un coloide, al microscopio y se caracteriza

por un movimiento rápido de partículas, caótico continuo, en forma de zig-zag, el cual

se debe al choque de partículas dispersa con las del medio.

Efecto Tyndall. Es una propiedad óptica de los coloides y

consiste en la difracción de los rayos de luz que pasan a través

de un coloide. Fue investigado por John Tyndall. Cotidianamente se observa este fenómeno

en el polvo atmosférico que dispersa la luz que pasa a través de el y en la luz de los faros que

atraviesan la niebla para guiar a los barcos.

Carga eléctrica. Las partículas presentan carga eléctricas positivas o negativas.

Adsorción. Los coloides son excelentes adsorbentes debido al tamaño de sus partículas y a la superficie grande. Esta

propiedad se relaciona en forma directa con la extensa área superficial presentada por las partículas muy pequeñas.

Los coloides por efecto de la coagulación debido a cargas eléctricas, se utilizan para eliminar partículas suspendidas

de los gases que salen de las chimeneas industriales. Un ejemplo aplicado a los hogares son los recipientes con

carbón activado que se colocan dentro de los refrigeradores para eliminar los olores de los alimentos ahí colocados o

bien los pequeños modelos de limpiadores electrónicos de aire, eliminando efectivamente las partículas coloidales

que están en el aire (polen, polvo, etcétera) cuando atraviesan una sección ionizante del limpiador, donde reciben una

descarga eléctrica fuerte, como lo muestra la figura:

117 BLOQUE 3

Diálisis

Es la separación de dos o más sustancias mediante una sustancia porosa en agua (diafragma), la cual divide las

sustancias cristalizables de las que no pueden efectuar dicho proceso. Por lo general el término diálisis significa la

acción de separar coloides de no coloides. Las membranas que impiden el paso de los coloides se llaman

dializantes, y como ejemplos el celofán, el pergamino, el algodón mercerizado y algunos plásticos.

Las membranas dializantes se encuentran en animales y plantas, y el fenómeno de la diálisis constituye un proceso

biológico de gran importancia. De hecho, las membranas de las células del cuerpo son de tipo dializante. Estas

membranas proporcionan el medio para la transferencia del agua, de las moléculas de tamaño normal y de los iones

que entran y salen en las células del organismo. Los riñones humanos constituyen un sistema dializante complejo que

es responsable de la separación de toxinas de la sangre. Estos productos son eliminados por la orina. Cuando los

riñones fallan, las toxinas se almacenan y, consecuentemente, envenenan el cuerpo.

En algunos casos de fallas renales, se somete a las personas a tratamiento de diálisis

(hemodiálisis). Este tratamiento se basa en la considerable diferencia entre el tamaño de

las partículas coloidales y las moléculas de solución verdadera. Los coloides, en virtud de

su preparación, normalmente van acompañados de iones y otros componentes solubles

de bajo peso molecular bajo los cuales se busca eliminar hasta cierto grado. Para la

purificación de las soluciones coloidales por diálisis se usan membranas semipermeables

y este proceso se lleva a cabo al introducir la dispersión en un recipiente cuyo fondo o

cuyas paredes son membranas semipermeables y que se sumergen en el disolvente

puro, que se hace circular de manera continua. Los componentes de bajo peso

molecular atraviesan la membrana y son eliminados de la dispersión. La diálisis es muy

común en el tratamiento purificación de sangre, o separación de ciertos solutos como la

urea, cuando los riñones no pueden hacer su función.

Floculación. Se define como la precipitación o flotación de las sustancias que se hallan emulsionadas o en disolución

coloidal. Este fenómeno puede ocurrir por diversos factores, tales como calor, electricidad, por sustancias o agentes

químicos, etc.

En la mayoría de los sistemas coloidales, la separación de las fases se facilita y acelera considerablemente cuando se

adicionan pequeñas cantidades de sales, con objeto de alterar la carga eléctrica de las partículas y de promover su

aglutinación y sedimentación. Este proceso se conoce como coagulación-floculación, y tiene amplia aplicación en los

procesos de tratamiento de aguas. La agregación de partículas a un sistema da por resultado la coagulación-

floculación, produciendo un cambio en el estado del sistema disperso y, como consecuencia, una perturbación de su

equilibrio o estabilidad. Si bien en el ámbito industrial es muy importante la estabilidad de los coloides en productos

tales como talcos, cosméticos, cremas, etc., en el tratamiento de aguas residuales es muy importante la

desestabilización de los mismos.


Cierre

Evaluación

Actividad: 4 Producto: Cuadro comparativo. Puntaje:

Saberes


Reconoce la disolución,

suspensión y coloide.

Clasifica y ejemplifica con

productos cotidianos a los

sistemas dispersos.

Asume la importancia de los

sistemas dispersos presentes

en su entorno.

Autoevaluación


docente

Actividad: 4

Elabora un cuadro comparativo donde se muestren las propiedades y características de

las disoluciones, coloides y suspensiones (tamaño de la partícula, homogeneidad, acción

de la gravedad, filtrabilidad, etc.,), ejemplos cotidianos y sus usos.

Sistema disperso

Característica y

propiedades

Ejemplos cotidianos

Usos o aplicaciones

Coloide

Suspensión

Disolución

119 BLOQUE 3

Actividad: 5

En equipo, propongan y lleven a cabo un procedimiento experimental para determinar si una

mezcla de dos componentes es una solución, suspensión o coloide.

La propuesta experimental debe aplicar el método científico. Elijan ingredientes inofensivos para las

mezclas.

Entreguen reporte escrito en el tiempo y forma indicada por su docente.


Evaluación

Actividad: 5 Producto: Reporte de actividad

experimental. Puntaje:

Saberes


Distingue entre: disolución,

suspensión y coloide en forma

experimental.

Clasifica y ejemplifica sistemas

dispersos en forma experimental.

Es cuidadoso en el desarrollo

del trabajo experimental.

Colabora en el trabajo grupal,

aportando ideas precisas.

Coevaluación


docente


121 BLOQUE 3


Ácidos y bases.

Inicio

Inicio

Actividad: 1

Contesta las siguientes preguntas. Si alguna de las sustancias mencionada se presenta

empacada puedes consultar su etiqueta.

Menciona 5 ejemplos de sustancias ácidas presentes en tu vida diaria.

¿Qué características presentan las sustancias que identificaste como ácidos?

¿Qué aplicaciones tienen las sustancias mencionadas?

¿La utilización de sustancias ácidas representa algún peligro? ¿Qué daños pueden provocar?


Evaluación


Saberes


Identifica la presencia de

sustancias ácidas en su

entorno.

Elige sustancias ácidas de su

entorno y explica los riesgos de

su uso.

Asume los riesgos presentes

en la utilización de sustancias

ácidas.

Autoevaluación


docente

Desarrollo

Características de ácidos y bases.

Desde hace más de 300 años, los químicos han clasificado como ácidos a sustancias que se comportan como el

vinagre, y a las que tienen las propiedades de las cenizas como bases o álcalis. El nombre “ácido” se deriva de

ácidus, que significa agrio en latín, e indica el olor y sabor agudos de muchos ácidos. Por ejemplo, el vinagre sabe

ácido porque es una solución diluida de ácido acético en agua. El jugo de limón sabe ácido porque contiene ácido

cítrico. La leche se agria al echarse a perder porque se forma ácido láctico, y se puede atribuir el olor agrio de la carne

o la mantequilla descompuestas a sustancias como el ácido butírico, que se forman cuando se echa a perder la

grasa.

Una de las propiedades características de los ácidos es su capacidad de disolver a muchos metales. Por ejemplo, el

zinc metálico se disuelve con rapidez en ácido clorhídrico para formar una solución acuosa de ZnCl2 e hidrógeno

gaseoso:

Zn(s) + 2HCl(ac) → Zn2+

+ 2 Cl-

(ac) + H2(g)

Otra propiedad característica de los ácidos en su capacidad de cambiar el color de colorantes

vegetales, como el tornasol (Crozophora tinctoria). Sustancia colorante de origen orgánico y

color azul violáceo que se emplea para reconocer los ácidos: el tornasol se vuelve rojo al

mezclarse con un ácido.

Las bases también tienen propiedades características. Su sabor es caústico y con frecuencia se

sienten resbalosas, cambian el color tornasol de rojo a azul, invirtiendo el cambio que producen

los ácidos. Los bases pierden su alcalinidad cuando se combinan con ácidos, y éstos pierden

su sabor agrio característico y su capacidad de disolver metales, cuando se mezclan son álcalis.

Los ácidos y bases son un importante grupo de substancias en las que su definición ha ido cambiando. Así, los

ácidos eran las substancias de sabor a vinagre y bases las que sabían a lejía; después los ácidos eran los que

enrojecían el papel azul de tornasol y las bases las que ponían azul el papel rojo de tornasol. En 1889, Svante August

Arrhenius llamó ácidos a las substancias que en disolución acuosa liberan iones hidrógeno (H+

) y bases las que

liberan iones oxhidrilo (OH–

). El mayor conocimiento de la estructura de la materia y de las disociaciones de

electrólitos en disolventes diferentes del agua, ha originado definiciones más amplias de los ácidos y las bases. A

partir de 1923 Johannes Nicolaus Brönsted y Thomas Lowry llaman ácido a toda sustancia o grupo atómico que cede

un protón y base a toda sustancia o grupo atómico que acepta un protón. Así, es el siguiente equilibrio:

AH A+

+ H+

AH es un ácido (el ácido conjugado de A+

) porque puede ceder un protón y al ion A+

se considera una base (la base

conjugada de H+

) porque puede aceptar un protón.

Gilbert Newton Lewis amplió las definiciones, llamando ácido a toda molécula o grupo atómico que puede aceptar

electrones y base a la especie química que cede electrones. Esta definición abarca a los ácidos y bases según

Brönsted y Lowry y según Arrhenius y muchos otros compuestos a los que se acostumbra denominar ácidos de

Lewis y bases de Lewis. El AlCl3 es un ácido de Lewis, porque tiende a aceptar dos electrones para completar su

capa externa de gas noble. El NH3 es una base de Lewis porque tiende a compartir su par de electrones. El agua

123 BLOQUE 3

puede considerarse como una base o como un ácido de Lewis. La reacción de un ácido con una base se llama

neutralización, por que los H+

y OH–

forman agua neutra.

Una sustancia que actúa como ácido o como base se llama anfótero. Como el agua es anfótero, puede existir una

transferencia de protones entre las moléculas de agua. Esto es, las moléculas de agua pueden reaccionar entre sí.

H2O + H

2O H

3O

+

+ OH–

Esta reacción reversible se desplaza débilmente hacia la derecha produciendo en agua pura iguales, pero muy

pequeñas, concentraciones del ion hidronio (H3O

+

)

y ion hidróxido (OH–

). El agua pura o una solución acuosa que

contiene iones hidronio e hidróxido en concentraciones iguales, se denomina solución neutra.

¿Ácido o básico?

Cuando se mezcla un ácido con agua se forma más ion hidronio. Aún los ácidos débiles reaccionan con el agua. Una

solución acuosa que posee una concentración de ion hidronio que es mayor a la del agua pura se llama solución

ácida. Cuando se disuelve un ácido en agua, resulta una solución ácida. Cuando se mezcla una base con agua,

reacciona para formar ion hidróxido. Cuando una solución acuosa tiene una concentración de ion hidróxido mayor que

la del agua pura se llama solución básica. Cuando se disuelve una base en agua, se obtiene una solución básica.

La mayor parte de soluciones biológicas y de las soluciones empleadas en los laboratorios químicos tienen

concentraciones específicas de ion hidronio o acidez específica. Por ejemplo, la sangre humana contiene una

concentración determinada de ion hidronio. La acidez de la sangre se mantiene dentro de niveles precisos gracias a

diferentes procesos que ocurren en el cuerpo. Cualquier desviación significativa de la acidez causa la muerte. Ciertas

enfermedades y condiciones orgánicas producen un cambio dramático en la concentración de ion hidronio en la

sangre.

En el agua pura o en una solución acuosa neutra que no contenga ácidos ni bases, las concentraciones de ion

hidronio y ion hidróxido son iguales. En una solución neutra a 25°C, la concentración de cada uno de estos dos iones

es 10–7

molar (M). Esto es, [H3O

+

]= [H+

]=10–7

M donde los corchetes [ ] denotan la concentración molar de la

especie encerrada en ellas.

Cuando un ácido está en solución, reacciona con el agua aumentando la concentración de ion hidronio. Este aumento

causa que el equilibrio del agua se desplace, resultando una concentración más baja de ion hidróxido. Una solución

ácida se caracteriza por poseer una concentración de ion hidronio mayor de 10–7

. Cuando hay una base en la

solución, aumenta la concentración de ion hidróxido. Este aumento origina un desplazamiento del equilibrio, y

disminuye la concentración del ion hidronio. Una solución básica tiene una concentración de ion hidróxido mayor que

10–7

M y una concentración de ion hidronio menor que 10–7

.

Dado que estas concentraciones cubren un rango muy amplio, se ha diseñado una escala especial para expresar las

concentraciones de ion hidronio o potencial de hidrógeno en soluciones acuosas. Se llama escala de pH y se basa en

la siguiente definición: el pH es el negativo del logaritmo de la concentración de ion hidronio.

pH=–log[H3O

+

] = pH = -log[H+

]

Se llaman neutras las soluciones en las que son iguales las concentraciones de iones H3O

+

y OH–

. Las soluciones en

las que la concentración de iones hidronio es mayor que H3O

+

M a 25°C se llaman ácidas. Cuando su concentración

de iones H3O

+

es menor que H3O

+

son básicas. Así, a 25°C, cuando el pH de una solución es menor que 7, esa

solución es ácida. Cuando el pH es mayor que 7, la solución es básica.

La concentración del ion H3O

+

en el agua pura a 25°C es de 1x10–7

M. En consecuencia, el pH del agua pura es 7.

pH=–log[1x10–7

M]=7.0


De igual forma se puede hablar de otra escala poco usada que se refiere al potencial de Hidróxido o pOH que tiene el

mismo tratamiento matemático.

pOH = -log[OH-

]

[H+

] pH [OH-

] pOH Estado

1 x 100

0 1 x 10-14

14

Ácido

1 x 10-1

1 1 x 10-13

13

1 x 10-2

2 1 x 10-12

12

1 x 10-3

3 1 x 10-11

11

1 x 10-4

4 1 x 10-10

10

1 x 10-5

5 1 x 10-9

9

1 x 10-6

6 1 x 10-8

8

1 x 10-7

7 1 x 10-7

7 Neutro

1 x 10-8

8 1 x 10-6

6

Básico o Alcalino

1 x 10-9

9 1 x 10-5

5

1 x 10-10

10 1 x 10-4

4

1 x 10-11

11 1 x 10-3

3

1 x 10-12

12 1 x 10-2

2

1 x 10-13

13 1 x 10-1

1

1 x 10-14

14 1 x 100

0

Al agregar un ácido al agua aumenta la concentración de H3O

+

y disminuye la de OH–

. Al agregar una base sucede lo

contrario. Sin embargo, independiente de lo que se agregue al agua, el producto de las concentraciones de esos

iones en el equilibrio siempre es igual a 1x10–14

a 25°C.

[H3O

+

][OH–

]= 1x10–14

La relación entre el pH y el pOH de una solución acuosa se puede deducir sacando logaritmo de ambos lados en la

ecuación:

log{[H3O

+

][OH–

]}= log1x10–14

El logaritmo del producto de dos números es igual a la suma de sus logaritmos. Así, la suma de los logaritmos de las

concentraciones de H3O

+

y OH–

es igual al logaritmo de 10–14

.

log[H3O

+

]+log[OH–

]= –14

Se multiplican ambos lados de la ecuación por –1:

– (log[H3O

+

] +log [OH–

])= –(–14)

(–log[H3O

+

]) +(–log [OH–

])= 14

Al sustituir las definiciones de pH y pOH en la ecuación se obtiene el siguiente resultado:

pH + pOH = 14

125 BLOQUE 3

El pH es una medida de la acidez o la alcalinidad. La escala de pH va desde 0 a 14. El punto medio de la escala del

pH es 7, aquí hay un equilibrio entre la acidez y alcalinidad. Dicha solución seria neutral.

En la siguiente tabla se muestra el pH de varias sustancias:

Muestra pH

Jugo gástrico en el estomago 1.0 – 2.0

Jugo de limón 2.4

Vinagre 3

Jugo de toronja 3.2

Jugo de naranja 3.5

Orina 4.8-7.5

Agua expuesta al aire 5.5

Saliva 6.4-6.9

Leche 6.5

Agua pura 7

Sangre 7.35-7.45

Lagrimas 7.4

Leche de magnesia 10.6

Limpiador doméstico con amoniaco 11.5

Tradicionalmente, las mediciones de pH en el laboratorio se hicieron con indicadores ácido-base, que son ácidos o

bases débiles que cambian de color al ganar o perder un ion H+

. Esos indicadores se siguen usando en el laboratorio

para medir el pH aproximado. Como ejemplo de un indicador ácido-base se tiene al tornasol, que cambia a rojo en

soluciones cuyo pH es inferior a 5, y se vuelve azul cuando el pH es mayor que 8.


Indicadores ácido-base www.vaxasoftware.com/indexes.html

INDICADOR Color ácido pH viraje Color básico

amarillo de alizarina GG Amarillo claro 10,0 - 12,1 Rojo castaño

azul de bromofenol Amarillo 3,0 - 4,6 Violeta

azul de bromotimol Amarillo 6,0 - 7,6 Azul

fenolftaleína Incoloro 8,2 - 9,8 Violeta / rosa

m-cresolpúrpura Amarillo 7,4 - 9,0 Púrpura

naranja de metilo Rojo 3,1 - 4,4 Amarillo naranja

púrpura de bromocresol Amarillo 5,2 - 6,8 Púrpura

rojo congo Azul violeta 3,0 - 5,2 Rojo naranja

rojo de bromofenol Naranja amarillo 5,2 - 6,8 Púrpura

rojo de cresol Amarillo 7,0 - 8,8 Púrpura

rojo de fenol Amarillo 6,4 - 8,2 Rojo

rojo de metilo Rojo 4,4 - 6,2 Amarillo naranja

rojo neutro Azul rojizo 6,4 - 8,0 Naranja amarillo

timolftaleína Incoloro 8,6 - 10,0 Azul

tornasol Rojo 5,0 - 8,0 Azul

violeta de metilo Amarillo 0,1 - 1,6 Azul / violeta

4-dimetilaminobenzol Rojo 2,9 - 4,0 Amarillo naranja

(F) esculina Índigo débil 1,0 - 1,5 Azul intenso

(F) beta-naftilamina Incoloro 2,8 - 4,4 Violeta

(F) alfa-naftilamina Incoloro 3,4 - 4,8 Azul

(F) fluoresceína Azulado 3,8 - 4,3 Azul intenso

(F) eosina Incoloro 3,9 - 4,5 Amarillo naranja

(F) eritrosina Incoloro 3,7 - 4,6 Amarillo verdoso

(F) acridina Verde 5,3 - 6,4 Violeta

(F) umbeliferona Incoloro 6,2 - 8,3 Azul intenso

(F) cumarina Incoloro 9,2 - 10,5 Verde amarillo

(F) beta-metil umbeliferona Índigo débil 6,9 - 7,1 Azul intenso

(F): Indicador fluorescente.

Es común usar un papel el cual ha sido previamente impregnado y tratado con una mezcla de estos indicadores para

dar una variedad de colores que cubra en gran medida los valores de la escala de pH,

Los indicadores se han sustituido, en gran medida, por los potenciómetros, pehachímetros o medidores de pH, que

son más exactos. El sensor real de un potenciómetro es un electrodo formado por un tubo lleno de resina, con un

bulbo de vidrio delgado en uno de sus extremos. Cuando ese electrodo se sumerge en la solución que se va a medir,

produce un potencial eléctrico que es directamente proporcional a la concentración de iones H3O

+

en la solución.

http://www.vaxasoftware.com/indexes.html

127 BLOQUE 3

Cálculos de pH.

El ácido nítrico (HNO3) se utiliza en la producción de fertilizantes, colorantes, fármacos y explosivos. Calcule el pH

de una disolución de HNO3 cuya concentración de iones hidrógeno es 0.76 M.

pH= –log[H3O

+

]

pH= –log 0.76

pH= 0.1192

El pH del agua de lluvia, recolectada en cierta zona del noroeste de Estados Unidos durante cierto día, fue de

4.82. Calcule la concentración de iones H+

del agua de lluvia.

pH= –log[H3O

+

]

4.82=–log[H3O

+

]

Se multiplican ambos lados de la ecuación por –1:

–4.82=log[H3O

+

]

Aplicando la función inversa de logaritmo (antilogaritmo) la cual se expresa en la calculadora científica como 10x

entonces la concentración de hidrógeno se calcula de la siguiente forma:

H= 10–4.82

H= 1.5x10–5

Muchos procesos industriales dependen en gran medida del control del pH. Especialistas en refinerías de azúcar,

cervecerías, fábricas de papel, ingeniería sanitaria, bacteriología, necesitan conocer el conocer el comportamiento de

los ácidos y bases. Los procesos en los que la regulación del pH es crítica, son los vitales.


Evaluación

Actividad: 2 Producto: Resolución de

problemas Puntaje:

Saberes


Determina el carácter de una

solución con base en el pH.

Calcula el pH de soluciones

acuosas.

Aplica con seguridad las

operaciones para calcular pH.

Autoevaluación


docente

Actividad: 2

Resuelve los cálculos solicitados en cada uno de los siguientes casos.

Calcula el pOH para las siguientes sustancias: sangre, leche, vinagre, saliva y leche de

magnesia e indica si son sustancias ácidas o básicas. Utiliza los datos de la tabla que se

encuentra en la página 125.

Calcula el pH para una solución de amoniaco NH3 1 M.

Calcula [H3O

+

] y [OH–

] para soluciones que tienen los siguientes valores de pH y pOH:

a) pH= 2

b) pOH=9

c) pH=2.8

d) pOH=4.8

129 BLOQUE 3

Reacciones de neutralización y titulación.

A diario se vive en presencia de compuestos que son ácidos y otros que son bases. Los ácidos presentes en limones,

naranjas y manzanas verdes. Uno de los aderezos para las ensaladas es el vinagre (ácido acético). Los ácidos son de

gran valor no sólo para usarlos en pequeñas cantidades y dar un toque ácido a los alimentos, sino también porque

evitan que microorganismos dañen los alimentos y la salud.

El bicarbonato de sodio (base) en pequeñas cantidades se utiliza para ablandar los granos. En el baño se utilizan

jabones y champús que contienen pequeñas cantidades de bases para eliminar las grasas del cuerpo y cabello.

Algunos productos comerciales de limpieza contienen amoníaco (base) y otros contienen ácidos como el clorhídrico.

Para destapar cañerías se usan productos que contienen hidróxido de sodio (base). Para limpiar hornos se aplican

productos que contienen hidróxido de aluminio (base). Estos productos de limpieza deben ser manipulados con

mucho cuidado y jamás deben mezclarse. El estómago produce ácido clorhídrico para digerir los alimentos. Durante

la respiración también se generan pequeñas cantidades de ácido carbónico. Mientras se hace ejercicio se produce

ácido láctico, el mismo que contiene la leche.

El pescado al descomponerse produce aminas, unas bases de olor muy

desagradable, las cuales al agregársele jugo de limón que contiene ácido cítrico,

quedan neutralizadas y adiós olor. Las bacterias pueden descomponer los azúcares

y producir ácidos que dañan el esmalte dental y producen caries.

Algunas pastas de dientes contienen carbonato de calcio y bicarbonato de sodio

(bases) que las neutraliza. Algunos shampoo contienen ácido cítrico para evitar la

acción de las bases sobre los ojos, el cabello y la piel. Como se observa, una base

puede neutralizar a un ácido y un ácido a una base.

Si se tiene una muestra de vinagre y se quiere saber la concentración o cantidad de ácido acético presente en la

muestra. Se mide el volumen de ésta y se agrega el volumen necesario de una solución de hidróxido de sodio (de

concentración conocida) para que reaccione con el ácido acético (neutralización). Dado que se conoce la ecuación

de la reacción que tiene lugar y el volumen y concentración de la solución de hidróxido de sodio utilizada, será posible

determinar la cantidad de ácido acético mediante cálculos estequiométricos.

El proceso experimental para determinar la concentración, es un método químico conocido como valoración ácido-

base. Por medio de una bureta se miden cuidadosamente las cantidades de una base estándar (de concentración

conocida) y se coloca el ácido desconocido en el matraz que contiene el indicador. Cuando la neutralización

completa alcanza el llamado punto final de la valoración, se observa un cambio bien marcado de color en el indicador

ácido-base. Por el volumen medido de la base de concentración requerida para la neutralización completa, se puede

calcular la concentración de la muestra de ácido, lo mismo se puede hacer si la muestra de concentración

desconocida es una base


Para determinar la concentración de un ácido o de una base se titulan con soluciones valoradas (0.1 N usualmente) de bases como el NaOH o ácidos como HCl La titulación se basa en la reacción de neutralización. En el punto final de

la titulación, el número de equivalentes de ácido es igual al número de equivalentes de base añadidos. De aquí resulta

la expresión:

# Equivalentes de ácido = # Equivalentes de base

NaVa=NbVb

se mide Va y Vb y conociendo las normalidades de Na o Nb se puede calcular la otra concentración.

Na= normalidad de la base.

Nb= normalidad del ácido.

Va= volumen de ácido.

Vb= volumen de base.

Para conocer el momento en el que se da la neutralización se agrega un indicador apropiado para que en el momento

del viraje del color se detenga el proceso de añadir volumen de la solución de concentración conocida. Ese momento

de neutralización también se puede detectar mediante el uso del potenciómetro.

Cálculos.

Se necesitaron 25 mililitros de NaOH 0.1N para neutralizar 12.5 ml de disolución de HCl. Encuentre la concentración

del HCl.

Datos:

Nb= 0.1 N NaOH NaVa=NbVb

Vb= 25 ml Na=NbVb

Va= 12.5 Va

Na= x Na = (0.1 n) (25 ml)

12.5 ml

La concentración del HCl es de 0.2 N

131 BLOQUE 3

Cierre

Evaluación


Saberes


Define: ácido y bases. Argumenta la importancia de los

ácidos y bases, en su vida diaria.

Valora la importancia y utilidad

de las sustancias ácidas y

básicas en su vida.

Autoevaluación


docente

Actividad: 3

Con base en lo revisado en esta secuencia responde lo que se solicita a continuación.

Define ácidos y bases por su modo de acción con el agua.

Define ácidos y bases según los conceptos de Bronsted-Lowry y de Lewis.

Explica la importancia de las sustancias o soluciones ácidas y básicas en tu vida diaria.

¿Por qué es necesario conocer el pH de los soluciones?

Valora la importancia de los compuestos del carbono en su entorno


Explica las propiedades y características de los grupos de elementos, considerando su ubicación

en la Tabla Periódica, y promueve el manejo sustentable de los recursos minerales del país.



genéricas:








fenómenos.



información.












134 VALORA LA IMPORTANCIA DE LOS COMPUESTOS DEL CARBONO EN SU ENTORNO


Estructura de los compuestos del carbono.

Inicio

Con base en sus conocimientos sobre configuración electrónica y enlace químico

respondan los siguientes cuestionamientos y comenten sus respuestas con el resto del

grupo. Pueden utilizar la tabla periódica.

¿Qué es el enlace químico?

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

¿Qué son los electrones de valencia?

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

Explica las características del enlace covalente:

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

¿En qué consiste la ley o regla del octeto?

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

A partir de la configuración electrónica del sodio 1s2

2s2

2p6

3s1

, responde lo siguiente:

a) ¿Cuántos electrones en total tiene este átomo? _______________

b) ¿Cuál es su nivel de valencia? ____________________________

c) ¿Cuántos electrones de valencia tiene? _____________________

Actividad: 1

135 BLOQUE 4

Actividad: 1

La configuración del magnesio es 1s2

2s2

2p6

3s2

. Señala su estructura de Lewis o puntual.

Desarrolla la configuración electrónica algebraica, gráfica y puntual para el átomo de Carbono.

6C

Analicen el ejemplo presentado y con base en ello completen el siguiente cuadro:

Elementos

del grupo

No. de electrones

de valencia

Estructura

de Lewis

Ejemplo Electrones que tienden

a ganar, perder o

compartir

I A (1)

1 Perder 1

II A (2)

III A (13)

IV A (14)

V A (15)

VI A (16)

VII A (17)

Completen el siguiente cuadro representando, mediante la estructura de Lewis, el enlace covalente entre

los siguientes átomos. (Consulten la tabla periódica para conocer sus electrones de valencia).

Sustancia Elementos Estructura de Lewis del

átomo del elemento

Estructura de Lewis

de la molécula

H2O H, O

HF

CO2

NH3


Evaluación


Saberes


Confirma los antecedentes en

los conceptos de enlace

químico y configuración

electrónica.

Explica conceptos.

Representa y realiza

configuraciones electrónicas y

enlaces covalentes.

Colabora en el trabajo grupal

aportando ideas claras y

correctas.

Autoevaluación

C MC NC


docente

Desarrollo

Antecedentes de Química Orgánica

La Química Orgánica se define actualmente como la Química que estudia la

estructura, comportamiento, propiedades y usos de los compuestos del carbono.

Los términos química orgánica y compuestos orgánicos surgieron en el siglo XVIII

como parte de la influencia de la Teoría Vitalista, la cual sostenía que los

compuestos orgánicos solamente podían ser formados o sintetizados por los

organismos vivos a través de un “vis vitalis”, inherente a la vida. Esta teoría

señalaba que los compuestos como el azúcar, urea, almidón, ceras y aceites

vegetales eran considerados orgánicos, pues se creía que tales productos

necesitaban de una “fuerza vital” para ser creados por los animales y los vegetales.

La química orgánica, por lo tanto, se dedicaba al estudio de compuestos con fuerza

vital, mientras que la química inorgánica al estudio de gases, rocas, minerales, y

compuestos que podían prepararse en forma inorgánica y sin necesidad de una

fuerza vital a partir de compuestos inorgánicos.

En el siglo XIX, se advirtió la necesidad de volver a definir el significado de Química

Orgánica. Los experimentos habían demostrado que los compuestos orgánicos

podían sintetizarse a partir de compuestos inorgánicos. Uno de estos experimentos

lo realizó el célebre químico alemán, Friedrich Wöhler en 1828. Trató de obtener

cianato de amonio por medio de la reacción del cianato de plomo con hidróxido de

amonio y obtuvo un material cristalino, el cual no mostró las propiedades

características de los cianatos. Este material cristalino posteriormente lo caracterizó

como la urea, o sea convirtió en urea al cianato de amonio, que se obtenía del

amoniaco y otras sustancias inorgánicas, tan sólo calentándolo en ausencia de

oxígeno.

Este descubrimiento producto de la casualidad da un gran impulso al estudio de

nuevos compuestos de carácter orgánico, así como el hecho de derrumbar lo que fundamentaba la teoría vitalista.

Hoy, aún cuando los compuestos orgánicos no necesitan una fuerza vital, se siguen diferenciando de los inorgánicos.

La característica principal de estos compuestos, es que todos contienen uno o más átomos de carbono. Sin embargo,

no todos los compuestos de carbono son sustancias orgánicas, pues el diamante, grafito, cianuros, monóxido y

dióxido de carbono, cianato de amonio y carbonatos, se derivan de minerales y tienen propiedades que los

A Friedrich Wöhler (1800-1882) se

le atribuye el inicio de la derrota de

la teoría de la fuerza vital ya que en

1828 logró sintetizar la urea. En

esta época Wöhler se encontraba

trabajando con cianatos. Cuando

estaba tratando de sintetizar el

cianato de amonio obtuvo la urea.

De esta forma preparó un

compuesto orgánico sin la

participación de algún organismo

vivo, esto es, de una fuerza vital

procedente de alguna fuente

orgánica, sobre sus materias

primas. En una carta que le

escribió a Jöns Jakob Berzelius

(1779-1848), Wöhler dice: “Puedo

decirle a usted que puedo hacer

urea sin utilizar los riñones de un

ser humano o de un perro. El

cianato de amonio es urea”. Es

importante comentar aquí que el

cianato de amonio se convierte en

urea cuando se calienta:

137 BLOQUE 4

caracterizan como inorgánicos. A pesar de estas excepciones, la mayor parte de los millones de compuestos del

carbono son orgánicos.

A principio del siglo XX, el número de compuestos inorgánicos y orgánicos era del mismo orden, unos cien mil.

Actualmente se conocen muchos más compuestos orgánicos que inorgánicos. En

los primeros intervienen en su formación todos los elementos de la tabla periódica,

y en los segundos pocos son los que participan por ejemplo: C, H, O, N, S, P, los

halógenos y algunos metales. El número de compuestos inorgánicos también

aumenta, pero a un ritmo mucho menor. Pero, ¿Cuál es la razón principal de que

existan tantos compuestos orgánicos?, ¿Qué tiene el carbono en especial, que se

dedica toda una rama de la química a estudiar sus compuestos? Veamos algunas

de las características del carbono y de sus compuestos.

La Química Orgánica estudia aspectos tales como:

Los componentes de los alimentos: carbohidratos, lípidos, proteínas y vitaminas.

Industria textil

Madera y sus derivados

Industria farmacéutica

Industria alimenticia

Petroquímica

Jabones y detergentes

Cosmetología

Plásticos

La Química Orgánica es una ciencia estructural, es decir, se

basa en el conocimiento de la estructura de las moléculas.

Conociendo la estructura molecular de un compuesto orgánico pueden deducirse y explicarse, sus propiedades, sus

reacciones con otros compuestos y diseñarse métodos para su síntesis. Por eso, la determinación de las estructuras

moleculares es una tarea fundamental de la investigación en Química Orgánica.

Entre 1858 y 1861, Friedrich August Kekulé, Archibald Scott Couper y Alexander Mijailovich Butlerov, trabajando en

forma independiente, sentaron las bases de la teoría estructural. Esta teoría está integrada por dos ideas centrales:

1. Los átomos de los elementos en los compuestos orgánicos pueden formar un número fijo de enlaces. La medida

de esta capacidad se llama valencia. El carbono es tetravalente; es decir, cada átomo de carbono forma cuatro

enlaces. El nitrógeno es trivalente. El oxígeno es divalente; los átomos de oxígeno forman dos enlaces. El

hidrógeno y, por lo general, los halógenos son monovalentes; sus átomos forman sólo un enlace. Se propuso la

utilización de guiones (–) que indican las valencias o enlaces de cada átomo.

2. Un átomo de carbono puede usar una o más de sus valencias para formar enlaces con otros átomos de carbono.

Puede utilizar una valencia, enlace sencillo; dos valencias, enlace doble y tres valencias, enlace triple.


La importancia de la teoría estructural se puede apreciar si se considera un ejemplo simple. Dos compuestos que

tienen la misma fórmula molecular, C2H

6O, pero tienen propiedades muy distintas. Uno de los compuestos es llamado

éter dimetílico, es un gas a temperatura ambiente, el otro compuesto, es llamado alcohol etílico, y es un líquido.

Como la fórmula molecular de estos compuestos es la misma, no se tiene base alguna para comprender las

diferencias entre ellos. Sin embargo, la teoría estructural soluciona esta situación por medio de las fórmulas

estructurales de los dos compuestos, debido a que sus fórmulas estructurales son diferentes.

Al observar las fórmulas estructurales de estos dos compuestos se revelan sus diferencias. Los átomos de alcohol

etílico están unidos en una forma distinta a los del éter dimetílico. En el alcohol etílico existe un enlace C–C–O; en el

éter dimetílico el enlace es C–O–C.

La fórmula química es la representación de una molécula. Debe proporcionar, como mínimo, dos datos importantes:

qué elementos forman el compuesto y en qué relación atómica se encuentran dichos elementos en el mismo.

La fórmula molecular de un compuesto indica el número y el tipo de átomos contenidos en una molécula de esa

sustancia. En la química del carbono se emplean varias formas para representar la fórmula molecular, dependiendo

de la información que se requiera: condensada, semidesarrollada y desarrollada o estructural.

139 BLOQUE 4

Tipo de representación Información Ejemplo

Condensada

Expresa los elementos y el

número de átomos de cada

uno de ellos presentes en la

molécula, pero no informa los

enlaces que presentan.

C3H

6

Desarrollada

Representa todos los enlaces

de la molécula. Indica cómo

están los átomos unidos

entre sí, cada guión (–)

representa una unión entre

átomos.

Enlace sencillo –

Enlace doble =

Enlace triple

Semidesarrollada

Es una forma abreviada de la

fórmula desarrollada o

estructural, que indica

únicamente las uniones entre

los átomos de carbono o

entre los átomos de carbono

y grupos funcionales.

CH2=CH–CH

2

Actividad: 2

Con base en la lectura y explicación por parte de tu profesor, responde los siguientes

cuestionamientos.

¿Qué impacto sobre el desarrollo y bienestar de la humanidad hasta la actualidad, tuvo el hecho de rectificar la

teoría del Vitalismo durante el siglo XIX?

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

Explica la importancia de la teoría estructural para la Química Orgánica:

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________



¿Cuál es la fórmula molecular de los siguientes compuestos? Anótala sobre la línea

correspondiente.

CH3−CH2−CH2−CH2−CHO_________________

__________________________

_______________________________

Completa el siguiente cuadro, escribiendo las fórmulas que faltan en cada caso.

Fórmula molecular F. semidesarrollada F. desarrollada

CH3−CH2−NH−CH3

C5H

12

141 BLOQUE 4

Evaluación


Saberes


Identifica las diferentes fórmulas

estructurales.

Desarrolla las distintas fórmulas

estructurales.

Resuelve su trabajo escolar de

forma ordenada.

Autoevaluación

C MC NC


docente

Configuración electrónica y estructura de Lewis del átomo de Carbono.

El átomo de carbono es el elemento central para todos los compuestos orgánicos, se

localiza en el grupo IV A (14), tiene un número atómico Z=6, y una masa atómica A =

12, por lo tanto en el núcleo tiene 6 protones + 6 neutrones y alrededor del núcleo tiene 6

electrones distribuidos en niveles, subniveles y orbitales de energía cuantizada: Dos de

ellos ocupan el orbital 1s, otros dos ocupan el orbital 2s y los dos restantes ocupan los

orbitales del 2p. Su configuración en su estado basal se representa como:

1s2

2s2

2p2

Sin embargo, esta configuración también suele representarse:

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz0

Según esta distribución electrónica el átomo de carbono tendría dos electrones

desapareados en su nivel de valencia (en orbitales p) y los emplearía para formar

enlaces covalentes con otros átomos, es decir tendría valencia de dos. Si el

carbono mantuviera esta configuración se podrían formar sólo compuestos

divalentes, ya que los únicos electrones que participarían en el enlace serían los

localizados en 2px1

y 2py1

.

La configuración electrónica del carbono, en estado basal, sugiere que el

compuesto más simple, formado de carbono e hidrógeno es el CH2 y que este

tiene forma angular, sin embargo, un compuesto con este arreglo estructural no

existe, en su lugar existe un compuesto estable más sencillo y es el CH4 llamado

metano. La explicación comúnmente dada para la formación del CH4 en vez del

CH2 es que de esta manera, el carbono alcanza un octeto de electrones, en vez

de solamente seis disponibles en el CH2.

Para explicar la formación de los cuatro enlaces covalentes en los compuestos orgánicos, es necesario incluir dos

nuevos conceptos:

a) La promoción o salto cuántico de electrones a orbitales vacios. (Estado excitado)

b) La hibridación de orbitales (mezcla de orbitales puros)

Estado basal o fundamental:

Es cuando el átomo se

encuentra aislado de toda

excitación magnética o

energética, es decir, sin el

efecto de algún tipo de

interacción.

Es el estado mínimo

disponible de energía dentro

de un átomo.


En el caso del carbono elemental, cuya configuración es 1s2

2s2

2p2

, dos de los cuatro electrones del segundo nivel

energético (nivel de valencia) ocupan un orbital s (2s2

); están apareados y no pueden usarse para formar uniones a

menos que de algún modo logren separarse. Con esta configuración no le es posible formar cuatro enlaces. Una

manera de lograrlo es, adoptando la configuración de mayor energía (estado excitado). Se dice que un átomo se

excita cuando recibe energía externa. En este caso, el carbono recibe energía externa, la cual es utilizada por los

electrones externos para promoverse de un subnivel a otro, de mayor energía.

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz0

(estado basal)

1s2

2s1

2px1

2py1

2pz1

(estado excitado)

Esta configuración explica la tetravalencia del carbono:

Sin embargo, el carbono no utiliza estos orbitales para formar los

cuatro enlaces, ya que si los utilizara tendríamos una molécula con

cierta geometría. Las evidencias experimentales muestran que el

carbono cuando se une con cuatro átomos del mismo elemento,

sus enlaces son de la misma energía y se dirigen de manera

equidistante hacia los vértices de un tetraedro.

Para explicar lo anterior, los químicos teóricos han propuesto que

los orbitales atómicos del carbono presentan el fenómeno de

hibridación, que consiste en la mezcla o hibridación del orbital 2s

con los orbitales 2p con carácter de orbitales puros para originar

nuevos orbitales con carácter de híbridos idénticos, llamados

orbitales híbridos sp3

, sp2

o sp, según el tipo de hibridación.

1s2

2s1

2px1

2py1

2pz1

↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑

CH4 C

+ H

H

H

H

H

H C

H

H

143 BLOQUE 4

Un ejemplo cotidiano para aclarar este fenómeno: si se mezclan una porción de pintura

roja con una porción de pintura blanca, integrando totalmente la mezcla se obtiene un

color nuevo que es el color rosa, el cual no es igual a ninguno de los originales pero

idéntico en toda la mezcla, por supuesto que la cantidad obtenida es igual a la utilizada

en la mezcla, lo mismo sucede si en lugar de pintura se mezclan orbitales puros s y

orbitales puros p, de lo cual se originan orbitales híbridos sp.

Hibridación sp3

o tetraédrica.

Se dice que se produce una hibridación sp3 en el átomo de carbono, cuando los

orbitales 2s y 2p (uno s y tres p) se mezclan formando cuatro orbitales híbridos iguales

llamados orbitales sp3

.

La configuración electrónica desarrollada para el carbono es:

↑ ↓ ↑↓ ↑ ↑ vacío

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz0

Estado basal

El primer paso en la hibridación, es la promoción o traslado de un electrón con energía y comportamiento del orbital

2s al orbital 2p:

↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑

1s2

2s1

2px1

2py1

2pz1

Estado excitado

Después de la promoción del electrón con una forma de energía (orbital s) a un lugar de otra forma de energía (orbital

p), es entonces necesario que suceda un reacomodo de esas energías por lo que se da la mezcla de orbitales puros,

reacomodando y formándose cuatro orbitales híbridos sp3

, todos iguales y cada uno con un electrón.

Por lo que resulta una forma de estado excitado del carbono con hibridación sp3

↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑

1s2

2(sp3

)1

2(sp3

)1

2(sp3

)1

2(sp3

)1

Estado híbrido sp3

Estos orbítales son idénticos entre sí, pero diferentes de los originales, ya que tienen características energéticas de los

orbítales “s” y “p” combinadas. Con este tipo de hibridación se forman cuatro enlaces sencillos.

Los orbitales híbridos tendrán la misma forma y la misma energía, por ello se dice, que son equivalentes. Presentan un

arreglo geométrico tetraédrico y sus ángulos de enlace de 109.5o

.

Enlace sigma:

Orbital molecular

formado por

superposición

frontal de orbitales

atómicos.

Hibridación.

Combinación de

orbitales atómicos para

formar nuevos orbitales

con diferentes formas y

orientaciones.

El carbono presenta

tres tipos de

hibridación sp3

, sp2

y

sp, correspondientes

respectivamente a los

enlaces sencillos,

dobles y triples que

realiza este átomo.


Hibridación sp3

.

La hibridación sp3

en el átomo de carbono, es característica cuando los carbonos forman el enlace sencillo (C–C). En

cada caso, los enlaces formados por el átomo de carbono son enlaces sencillos (enlaces tipo sigma, s);ya que por el

tipo de ángulo 109.5º no es posible otro tipo de traslape, por ello los enlaces C–C se forman por el traslape de frente

de los orbitales sp3

-sp3

y los enlaces C–H por el traslape de frente de los orbitales sp3

–s. Se puede concluir que

siempre que el átomo de carbono se una a cuatro átomos iguales o diferentes, presentará hibridación sp3

.

¿Cómo se comparten los pares de electrones para formar enlaces covalentes? Esto se consigue por el traslape de

orbitales atómicos incompletos (cada uno con un electrón) para formar un orbital molecular que se compone de dos

electrones. Cuando dos átomos se aproximan uno a otro hasta que el orbital de uno de ellos comparte una cierta

amplitud con el orbital del otro, se dice que ambos orbitales se solapan o se traslapan, formando así un nuevo orbital

enlazante, llamado orbital molecular. Existen dos tipos de orbitales moleculares; enlaces sigma ( ) y enlace pi ( ).

En un orbital molecular sigma la densidad electrónica se concentra simétricamente a lo largo de una línea imaginaria

entre los dos núcleos de los átomos que se enlazan (solapamiento frontal). Dos electrones en un orbital molecular

sigma forman un enlace sigma. El enlace covalente sencillo siempre es un enlace sigma.

Hibridación sp2

o trigonal.

La hibridación sp2

es característica del enlace doble (C=C), ella nos permite explicar sus características químicas, su

geometría trigonal y los ángulos de enlace de 120°. Esta hibridación es otra forma de cómo se presenta el estado

excitado del carbono y es la mezcla un orbital s con dos orbitales p, por lo que

se involucra en la mezcla a tres orbitales puros, quedando un orbital p puro sin

mezclar o sin participar en la hibridación.

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz0

(estado basal)

1s2

[2s1

2px1

2py1

] 2pz1

(estado excitado)

1s2

2(sp2

)1

2(sp2

)1

2(sp2

)1

2pz1

(estado híbrido)

Los tres orbitales híbridos sp

2

son usados por el átomo de carbono para formar tres enlaces s (sigma, sencillos) y el

orbital p puro para formar el enlace pi ( ).El carbono puede formar tres orbitales híbridos sp2

equivalentes. El otro

orbital p no forma orbitales híbridos y sus lóbulos quedan perpendiculares al plano de los orbitales híbridos sp2

.

En el orbital molecular pi, la densidad electrónica se concentra arriba y abajo de una

línea imaginaria entre los dos núcleos que se enlazan (solapamiento lateral). Dos

electrones en un orbital molecular pi forman un enlace pi. Un doble enlace casi

siempre está constituido por un enlace sigma y un enlace pi; un triple enlace se forma

por un enlace sigma más dos enlaces pi.

Enlace pi.

Orbital molecular

formado por la

superposición de

orbitales p paralelos en

dos posiciones.

145 BLOQUE 4

Carbonos con hibridación sp2

Hibridación sp o lineal.

La hibridación sp es característica del enlace triple (C C) permite explicar las características químicas, la geometría

lineal y los ángulos de enlace de 180°, de los carbonos con triple enlace. Esta hibridación es otra forma de cómo se

presenta el estado excitado del carbono en donde se mezcla un orbital s con un orbital p, quedando dos orbitales p

puros sin mezclar o sin participar en la hibridación.

1s2

2s2

2px1

2py1

2pz0

(estado basal)

1s2

[2s1

2px1

] 2py1

2pz1

(estado excitado)

1s2

2(sp)1

2(sp)1

2py1

2pz1

(estado híbrido)

Los dos orbitales híbridos sp son usados por el átomo de carbono para formar dos enlaces sigma y los orbitales p

puros para formar dos enlaces pi. Cuando el átomo de carbono forma un triple enlace carbono-carbono, carbono-

nitrógeno o dos enlaces dobles acumulados, utiliza una hibridación sp.

Carbonos con hibridación sp


El tipo de hibridación determina la geometría molecular la cual se resume en el siguiente cuadro.

Tipo de

hibridación

Geometría

molecular

Angulo de

enlace

Tipo de

enlace Representación

sp3

Tetraédrica

109.5°

Sencillo

sp2

Trigonal plana

120°

Doble

sp

Lineal

180°

Triple

La forma tridimensional y el tamaño de las moléculas están determinados por sus ángulos de enlace y por las

longitudes de enlace.

Actividad: 3

Resuelve los siguientes cuestionamientos.

Explica por qué el carbono puede formar más compuestos que cualquier otro elemento:

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

¿Cuáles son los estados de hibridación de los átomos de C, N y H en la siguiente molécula?

1. ______________, 2. _______________, 3._______________, 4._________________

5. _____________, 6. _______________, 7. _______________, 8._________________

9. _____________, 10.______________, 11. ______________, 12. _______________

_______

147 BLOQUE 4

Evaluación


Saberes


Comprende la configuración

electrónica del carbono y su

geometría molecular.

Aplica la hibridación para

desarrollar estructuras de

compuestos del carbono.

Con firmeza aplica la estructura

del carbono.

Autoevaluación

C MC NC


docente

Tipos de cadena:

Una de las características que tienen los átomos de carbono, es su capacidad de combinarse entre sí formando

largas cadenas. Se conocen miles de estas cadenas, las cuales adquieren diferentes arreglos tridimensionales en el

espacio y, dependiendo de éstos, presentarán diferentes propiedades físicas y químicas.

Las cadenas de carbono son la secuencia de átomos de carbono, unidos entre sí, que forman el esqueleto o cadena

principal de la molécula orgánica. Hay diferentes tipos de cadena, según sea su forma: abierta o acíclica, cerrada o

cíclica, lineal o ramificada, saturada o insaturada.

Abierta o acíclica. Los átomos de carbono extremos (primero y último) no están unidos entre sí. No forman anillos o

ciclos. Las cadenas abiertas a su vez se clasifican en lineales, ramificadas o arborescentes, saturadas o insaturadas.

C Hibridación Geometría

1

2

3

Dibuja un diagrama que muestre la formación de los enlaces sigma y los enlaces pi del

siguiente compuesto.

H2C=C=CH

2

Cuál es la hibridación de los átomos de carbono señalados en la siguiente molécula. Identifica la geometría

molecular en cada caso.



Cadenas abiertas

Lineal Son cadenas lineales

aquéllas donde los átomos

de carbono se unen en

forma continua. En ella los

átomos de carbono

pueden escribirse en línea

recta, retorcida o quebrada

para ahorrar espacio. No

llevan ningún tipo de

sustitución.

Ramificada o Arborescente Se forman cuando un

carbón o grupo de átomos

de carbono se unen a un

carbono no terminal de la

cadena principal.

Saturada Cadena carbonada que

únicamente contiene

enlaces sencillos.

CH3 – CH

2 –CH

2–CH

3

Insaturada Cadena carbonada que

contiene enlaces dobles o

triples.

CH3 – CH = CH–CH

3

CH3 – C CH–CH

3

Cerrada o cíclica. Cadena en la que se unen los carbonos de los extremos. A partir de una cadena lineal el carbono

primero y el último se unen. Existen varios tipos: homocíclica o isocíclica, heterocíclica.

Cadenas cerradas o cíclicas

Lineal

los átomos de carbono se

unen en forma continua,

pero ya no hay carbonos

terminales.

Ramificada

Se forman cuando un

carbón o grupo de átomos

de carbono se unen a un

carbono de la cadena

cerrada.

Isocíclica (homocíclica)

Contiene anillos o ciclos

formados exclusivamente

por carbono.

149 BLOQUE 4

Cadenas cerradas o cíclicas

Heterocíclica

Algún átomo del anillo o

ciclo es sustituido por otro

átomo, por ejemplo N, O, S

etc.

Monocíclica Solo tiene un ciclo o anillo.

Policíclica Presenta varios ciclos

unidos.

A los carbonos que forman la estructura de las moléculas (cadenas) se les llama:

Carbonos primarios, a los que están unidos a un sólo átomo de carbono (no importa que el enlace sea simple o

no).

Carbonos secundarios, terciarios o cuaternarios, a los que están unidos respectivamente a dos, tres o cuatro

átomos de carbono diferentes.

Isomería

La isomería es un fenómeno común en la química del carbono y una de las razones que hacen aumentar el número

de compuestos orgánicos en la naturaleza. Se denominan isómeros a los compuestos que poseen una misma

fórmula molecular, pero los átomos están ordenados de distinto modo en la molécula y presentan diferentes

propiedades físicas y químicas.

Según la diferente disposición espacial de los átomos se clasifican en varios tipos de isomería. Se catalogan en

isómeros estructurales y estereoisómeros.

Los isómeros estructurales difieren en la forma de unión de sus átomos y se clasifican en isómeros de cadena,

posición y función.


Los isómeros de cadena se diferencian en las ramificaciones (o estructura) de la cadena hidrocarbonada.

Los siguientes compuestos son isómeros de cadena, su fórmula molecular es C5H

12, pero con diferente estructura

semidesarrollada y distinto comportamiento.

La isomería de posición resulta cuando el grupo funcional o sustituyente, que esta presente en la molécula, va

variando de posición en la cadena del compuesto.

En química orgánica, un sustituyente es un átomo o grupo de átomos que ocupan el lugar de un átomo o átomos de

hidrógeno de la cadena principal de un hidrocarburo o de un grupo funcional en particular. Se denomina grupo

funcional al átomo o grupo de átomos que caracterizan una clase de compuestos orgánicos y determinan sus

propiedades. Generalmente los grupos funcionales están constituidos por átomos distintos de carbono e hidrógeno,

pero los dobles o triples enlaces también se consideran grupos funcionales.

Por ejemplo el átomo de cloro (Cl) presente en la estructura del pentano C5H

11Cl puede producir isómeros de

posición:

De igual forma el grupo funcional CO (cetona) aparece en diferente posición en las siguientes estructuras, cuya

formula molecular es C5H

10O:

Los isómeros de función se distinguen en que tienen un grupo funcional diferente, por lo tanto pertenecen a una

familia de compuestos distinta.

Por ejemplo, la fórmula molecular C3H

8O presenta los isómeros funcionales de tipo alcohol y de tipo éter.

En los estereoisómeros los átomos están conectados de igual manera en ambas moléculas. La diferencia radica en la

distinta orientación espacial de los átomos o grupos de átomos. Hay dos tipos de estereoisómeros: los isómeros

geométricos y los isómeros ópticos.

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrocarburo

http://es.wikipedia.org/wiki/Grupo_funcional

151 BLOQUE 4

La isomería cis-trans o geométrica es debida a la rotación restringida en torno a un enlace carbono-carbono. Esta

restricción puede ser debida a la presencia de dobles enlaces o ciclos. Así, el 2-buteno puede existir en forma de dos

isómeros, llamados cis y trans. El isómero que tiene los hidrógenos al mismo lado se llama cis, y el que los tiene a

lados opuestos se llama trans.

Los isómeros ópticos se diferencian en que desvían el plano de la luz polarizada. Uno hacia la derecha (isómero

dextrógiro) y otro a la izquierda (isómero levógiro). La palabra quiral fue introducida por William Thomson (Lord Kelvin)

en 1894 para designar objetos que no son superponibles con su imagen especular.

La quiralidad está a menudo asociada a la presencia de carbonos asimétricos. Un carbono asimétrico es aquel que

se une a cuatro sustituyentes diferentes. Aplicado a la química orgánica, podemos decir que una molécula es quiral

cuando ella y su imagen en un espejo no son superponibles. Un ejemplo de carbono asimétrico lo tenemos en la

molécula de Bromocloroyodometano. El carbono está unido a bromo, cloro, yodo e hidrógeno, cuatro sustituyentes

diferentes que lo convierten en quiral o asimétrico. La molécula y su imagen en un espejo son diferentes, ningún giro

permite superponerlas.


Cierre

Evaluación

Actividad: 4 Producto: Tabla. Puntaje:

Saberes


Identifica los tipos de: fórmulas,

cadenas e isómeros.

Clasifica los tipos de: fórmulas,

isómeros y cadenas.

Realiza la formulación de

isómeros.

Elabora su trabajo escolar de

forma ordenada y precisa.

Autoevaluación

C MC NC


docente

Actividad: 4

Completa el siguiente cuadro identificando el tipo de fórmula, escribe un isómero,

identifica el tipo de isómero y tipo de cadena a partir del ejemplo proporcionado.

Ejemplo

Tipo de fórmula Isómero

Tipo de

isómero

Tipo de

cadena

CH3–CH

2–OH

Condensada

(semidesarrollada)

CH3–O –CH

3

I. función

Abierta

CH3

–CH2

–CH2

–

CH3

C5H

12

Desarrolla dos isómeros

Evaluación

Actividad: 4.1.4. Producto: Cuestionario Puntaje:

Saberes


Identifica los tipos de:

fórmulas, cadenas e

isómeros.

Clasifica los tipos de:

fórmulas, isómeros y

cadenas.

Realiza la formulación de

isómeros.

Elabora su trabajo escolar

de forma ordenada y

precisa.

Coevaluación


docente

153 BLOQUE 4


Clasificación de los compuestos del carbono.

Inicio

Identifica y marca con una X las fórmulas correspondientes a compuestos orgánicos; del

siguiente listado.

Compuesto X Compuesto X

CH3-COOH CO

2 ______

CaCO3

H3PO

4 C

8H

16

CH3 – NH

2 MgCl

2

¿Qué diferencias existen entre los compuestos orgánicos e inorgánicos?

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¿Qué son los hidrocarburos?

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Actividad: 1


Evaluación


Saberes


Distingue entre compuestos

orgánicos e inorgánicos.

Clasifica sustancias en

orgánicas e inorgánicas.

Se muestra firme en la

clasificación de los materiales.

Autoevaluación

C MC NC


docente

Desarrollo

Hidrocarburos.

Todos los compuestos orgánicos se derivan de un grupo de compuestos conocidos

como hidrocarburos debido a que están formados sólo por hidrógeno y carbono

unidos por enlaces covalentes. Con base en su estructura, los hidrocarburos se

dividen en dos clases principales: alifáticos y aromáticos.

A su vez los hidrocarburos alifáticos o de cadena abierta se dividen en saturados

(alcanos o parafinas) que contienen solo enlaces sencillos e insaturados (alquenos y

alquinos) compuestos con presencia de doble o triples enlace entre carbonos.


Para disminuir el problema de los residuos sólidos o urbanos se recomienda

separar la basura en desechos orgánicos e inorgánicos y reciclables. Enlista

ejemplos de cada tipo de residuos, anótalos en la siguiente tabla:

Residuos orgánicos Residuos inorgánicos Reciclables

155 BLOQUE 4

Estos compuestos son combustibles debido a que cuando se

unen con el oxígeno del aire desprenden gran cantidad de

energía y producen una llama más o menos brillante, además de

que forman bióxido de carbono y agua. A temperatura ambiente

se presentan en forma de gases, líquidos o sólidos. La diversidad

de hidrocarburos es muy amplia y de igual forma lo son sus

propiedades físicas y químicas; por esta razón sus aplicaciones

son múltiples: se los emplea directamente como combustibles,

como solventes, o como materia prima para la síntesis de productos medicinales,

agroquímicos, plásticos, drogas industriales, etc.

Las fuentes principales de los hidrocarburos son el petróleo, el gas natural y el carbón.

En la actualidad los animales y vegetales proporcionan innumerables compuestos del

carbono; por ejemplo: lana, almidón, ácidos biliares, hormonas, vitaminas, pigmentos,

medicinas, entre otros. El hombre obtiene hidrocarburos y acetileno por medio de la

síntesis a partir del carbón mineral.

A partir de comienzos de este siglo, con el desarrollo

de la extracción de petróleo y el afianzamiento de la

tecnología química, surge la Petroquímica, industria de

gran importancia que con la producción de

hidrocarburos como uno de sus múltiples productos,

constituye uno de los pilares de la tecnología actual.

En la sociedad los modelos de producción de bienes y

servicios están directa o indirectamente basados en la

industria petroquímica, es decir, en el consumo de

hidrocarburos o de derivados del petróleo. La energía

que hoy se emplea mundialmente proviene, en su

mayor parte, de la combustión de hidrocarburos; los

medios de transporte (terrestres, aéreos y marítimos)

los emplean como combustibles, y gran parte de la

variada gama de productos plásticos se sintetizan a

partir de ellos.

La extrema dependencia alcanzada hacia los

hidrocarburos por el mundo actual, y su elevado

consumo, se han acompañado problemas

Saturado

Una molécula saturada

tiene sólo enlaces

sencillos; cada átomo

tiene el número máximo

posible de átomos

unidos a él.

No saturado

(insaturado)

Una molécula no

saturada tiene al menos

un doble o triple enlace.


Alcano:

Compuesto formado sólo

por carbono e hidrógeno

(hidrocarburo) unidos por

enlace sencillo

Alqueno:

Hidrocarburo con al

menos un doble enlace

carbono- carbono.

Alquino:

Hidrocarburo con al

menos un triple enlace

carbono-carbono.

ambientales expresados en términos de contaminación atmosférica por sus productos de combustión, contaminación

de aguas, derrames de petróleo, producción y acumulación de residuos no biodegradables (plásticos). Por otra parte,

siendo el petróleo, el gas natural y el carbón un recurso natural no renovable, su consumo debería racionalizarse y

muchas de sus aplicaciones, sobre todo la energética, sustituirse paulatinamente por fuentes ambientalmente más

limpias y duraderas.

Alcanos.

Conocidos también como parafinas (poca afinidad) o hidrocarburos saturados, son hidrocarburos de cadena lineal o

ramificada unidos sólo mediante enlaces covalentes simples entre los átomos de carbono. El metano, CH4, es el

primer miembro de la serie de los alcanos.

Los alcanos cumplen con la fórmula general: CnH

2n + 2, donde, “n” es el número de átomos de carbono en la

molécula, y 2n + 2 corresponde al número de hidrógenos.

Ejemplos:

Alcano Fórmula molecular

CH3– CH

3 C

2H

6

CH3– CH

2–CH

3 C

3H

8

¿Cómo se pueden nombrar los alcanos del ejemplo anterior?

El nombre del alcano dependerá del tipo de cadena que forme, ya sea lineal o

ramificada. Anteriormente, los químicos denominaban a los compuestos haciendo

referencia a su origen. Esto dio lugar a una nomenclatura común o trivial que en

muchos casos aún se emplea; sin embargo, a medida que fue aumentando el número

de compuestos orgánicos, fue necesario establecer un nuevo sistema de

nomenclatura, la cual indica la estructura del compuesto, empleándose para esto las

reglas establecidas por la UIQPA (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) o

IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry).

Nomenclatura

Para nombrar estos compuestos se aplican las reglas que dicta la U.I.Q.P.A., que dice que los primeros cuatro

hidrocarburos tienen nombres triviales:

Fórmula condensada Cadena Nombre

CH4

CH4

Metano

C2H6

CH3-CH3

Etano

C3H8

CH3-CH2-CH3

Propano

C4H10

CH3-CH2-CH2-CH3

Butano

157 BLOQUE 4

Del alcano de cinco átomos de carbono en adelante se utilizan prefijos numerales de acuerdo al número de átomos

de carbono y la terminación ANO, como por ejemplo:

Fórmula

condensada

Cadena

1 2 3 4 5 6 7 8

Nombre

Número de

Átomos de

Carbono

C5 H

12

CH3-CH

2-CH

2-CH

2-CH

3

Pentano 5

C6 H1

4

CH3-CH

2-CH

2-CH

2-CH

2-CH

3

Hexano 6

C7 H

16

CH3-CH

2-CH

2-CH

2-CH

2-CH

2 –CH

3

Heptano 7

C8H

18

CH3-CH

2-CH

2-CH

2-CH

2-CH

2 -CH

2 –CH

3

Octano 8

Otros nombres de la serie de los Alcanos son los siguientes:

No. de carbonos Nombre No. de carbonos Nombre

9 Nonano 21 Heneicosano

10 Decano 22 Docosano

11 Undecano 30 Triacontano

12 Dodecano 31 Hentriacontano

13 Tridecano 32 Dotriacontano

14 Tetradecano 40 Tetracontano

15 Pentadecano 41 Hentetracontano

16 Hexadecano 50 Pentacontano

17 Heptadecano 60 Hexacontano

18 Octadecano 70 Heptacontano

19 Nonadecano 80 Octacontano

20 Eicosano 90 Nonacontano

¿Y los alcanos ramificados cómo se nombran?

Para poder comprender la nomenclatura de estos alcanos es necesario conocer el concepto de radical o grupo

alquilo. De los alcanos se derivan los radicales alquilo, que son agrupaciones de átomos procedentes de la

eliminación de un átomo de H de un alcano. Su nomenclatura se da cambiando la terminación ano por il o ilo, cuando

forme parte de un hidrocarburo. Observa los ejemplos que aparecen en la siguiente tabla:


Alcano Grupo alquilo Nombre UIQPA Nombre común

CH4

Metano CH

3– Metil Metilo

CH3–CH

3

Etano

CH3–CH

2–

Etil Etilo

CH3–CH

2–CH

3

Propano

CH3–CH

2–CH

2–

CH3–CH–CH

3

Propil

Isopropil

Propilo

Iso–propilo

CH3–(CH

2)2–CH

3

Butano

CH3–CH

2–CH

2–CH

2–

Butil Butilo

CH3–CH–CH

2–CH

3

Secbutil Secbutilo

CH3–CH–CH

3

CH3

Isobutano

CH3–CH–CH

2–

CH3

Isobutil Isobutilo

CH3

CH3–C–CH

3

Terbutil Terbutilo

*Los guiones que se presentan en negritas del grupo alquilo representan un electrón capaz de ser compartido para

formar un enlace.

Reglas para nombrar alcanos ramificados.

1. Se selecciona la cadena más larga de átomos de carbono. La base del nombre, es la cadena continua más larga

de átomos de carbono.

2. La numeración se inicia por el extremo más cercano a una ramificación. En caso de encontrar dos ramificaciones

a la misma distancia, se empieza a numerar por el extremo más cercano a la ramificación de menor orden

alfabético. Si se encuentran dos ramificaciones del mismo nombre a la misma distancia de cada uno de los

extremos, se busca una tercera ramificación y se numera la cadena por el extremo más cercano a ella.

3. Si se encuentran dos o más cadenas con el mismo número de átomos de carbono, se selecciona la que deje

fuera los radicales alquilo más sencillos. En los isómeros se toma los lineales como más simples.

4. Cuando en un compuesto hay dos o más ramificaciones iguales,no se repite el nombre, se le añade un prefijo

numeral. Los prefijos numerales son:

Número Prefijo

2 di ó bi

3 tri

4 tetra

5 penta

6 hexa

7 hepta

La cadena

recta no

siempre

será la más

larga

159 BLOQUE 4

5. Si los radicales son diferentes, se escriben las ramificaciones en orden de menor a mayor complejidad y el

nombre del alcano que corresponda a la cadena principal, como una sola palabra junto con el último radical. Al

ordenar alfabéticamente, los prefijos numerales y los prefijos , sec- y ter- no se toman en cuenta.

6. Los números y las palabras se separan mediante un guión, y los números entre si, se separan por comas y las

palabras no se separan entre sí.

La comprensión y el uso adecuado de las reglas señaladas facilitan la escritura de nombres y fórmulas de

compuestos orgánicos.

Ejemplo:

Se identifica la cadena de carbonos continua más larga y se numera por el extremo más cercano a un radical.

(Señalar la cadena mayor y los radicales evita cometer errores)

La cadena continua más larga tiene 7 carbonos y se empezó la numeración por el extremo derecho porque es el más

cercano a un radical. . Se identifican los radicales y el número del carbono al que están unidos, se nombran los

radicales en orden de complejidad indicando el número de carbono.

El nombre correspondiente es: 2-metil-4-etil heptano

El siguiente ejemplo recibe el nombre de: 3-metil-5-isopropil-nonano

Si aparecen radicales iguales, se utiliza un prefijo que señale el número de veces que se repite el radical. Debe

aparecer un número por cada radical, de aparecer en el mismo carbono el número se repite. Observa el siguiente

ejemplo:

2, 2-dimetil propano


Evaluación

Actividad: 2 Producto: Ejercicios de

nomenclatura de alcanos. Puntaje:

Saberes


Identifica las reglas de

nomenclatura de compuestos

orgánicos.

Realiza ejercicios de

nomenclatura de los


Resuelve de forma ordenada y

correcta la fórmula o

nomenclatura de hidrocarburos.

Autoevaluación

C MC NC


docente

¿Por qué el gas butano es utilizado como gas de cocina y por qué el pentano no se puede utilizar para tal fin?

¿Por qué si la gasolina es líquida y la parafina es sólida pertenecen a la misma familia de alcanos?

Actividad: 2

Escribe el nombre o la fórmula de cada compuesto, según sea el caso.

Utilizando las reglas de nomenclatura UIPAC.

Fórmula Nombre

3,4,6-trimetil heptano

3-Metil-4-etilhexano

5-metil-3-etil-4-isopropil heptano

161 BLOQUE 4

Propiedades físicas de los alcanos.

Los alcanos pueden existir en los tres estados de agregación: gaseoso, líquido y sólido, esto depende del número de

átomos de carbono en la cadena hidrocarbonada. Los cuatro primeros alcanos son gaseosos, de 5 C a 17 C son

líquidos y de 18 C en adelante son sólidos. De la misma manera al aumentar el tamaño de la molécula se incrementa

el punto de fusión, ebullición, así como la densidad. Para los isómeros, el que tenga la cadena más ramificada, tendrá

un punto de ebullición menor.

La mayoría de los alcanos son insolubles en agua debido a su baja polaridad, y además son menos densos que el

agua, son buenos disolventes de alcanos el benceno, el tetracloruro de carbono, el cloroformo y otros alcanos.

Nombre Formula P. F ºC P. E. ºC Densidad


Como se puede observar e interpretar los datos de la tabla anterior y de la gráfica, los alcanos aumentan sus

temperaturas de fundición o fusión y de ebullición a medida que aumenta el número de carbonos en la molécula,

además podemos observar que todos son menos densos que el agua. (la densidad del agua es de 1 gr/ml)

¿Sabías qué…?

El hielo que arde.

¿Hielo que arde? Sí. Existe y se

conoce como hidrato de metano y

hay suficiente como para cubrir los

requerimientos energéticos de

Estados Unidos durante años. Para

los científicos tienen que idear

cómo extraerlo sin causar un

desastre ambiental.

Las bacterias del sedimento de los

océanos consumen materiales

orgánicos y generan metano

gaseoso. En condiciones de alta

presión y baja temperatura, el metano forma el hidrato de

metano, que está formado por moléculas simples de gas natural

encerradas en jaulas cristalinas formadas por moléculas de

agua congelada (hielo). O sea es una mezcla de metano y de

hidrato de gas, que viene siendo gas encerrado en la estructura

cristalina del hielo. Un banco de hidratos de metano tiene la

apariencia de un cubo de hielo de color gris, pero si se le

acerca un cerillo encendido, empezará a arder.

Las compañías petroleras tienen conocimiento del hidrato de

metano desde la década de 1930, cuando empezaron a utilizar

tuberías de alta presión para trasportar el gas natural en lugares

de clima frío.

Se calcula que la reserva total de hidrato de metano en los

océanos es de 1013

toneladas en contenido de carbono, casi el

doble de la cantidad de carbono en toda la hulla, el petróleo y el

gas natural sobre la tierra.

Sin embargo, la extracción de la energía almacenada en

el hidrato de metano representa un gran reto a al

ingeniería. Se cree que el hidrato de metano actúa como

una clase de cemento que mantiene juntos los sedimentos

del fondo del océano. Modificar los depósitos de hidrato

de metano podría ocasionar deslaves subterráneos, lo que

causaría un derrame de metano hacia la atmósfera. Este

acontecimiento podría ser de graves consecuencias para

el medio ambiente ya que el metano es un gas

responsable del efecto invernadero. De hecho, los

científicos creen que la liberación repentina de hidrato de

metano pudo haber acelerado el final de la era glacial

hace alrededor de 10,000 años. A medida que se fundió el

hielo del casquete polar aumentó el nivel de agua de los

océanos más de 90 metros y sumergió las regiones

árticas, ricas en depósitos de hidratos. El agua de los

océanos, más o menos caliente, deber haber fundido los

hidratos, con que pude haber liberado grandes cantidades

de metano, lo que condujo al calentamiento global.

(Raymond Chang Química Best Seller internacional sexta edición)

Alquenos.

Los alquenos son compuestos insaturados que contienen en su estructura cuando menos un doble enlace carbono-

carbono.

Fórmula general: CnH2n. Por lo tanto, los alquenos sin sustituyentes tienen el doble de

hidrógenos que carbonos.

La terminación sistémica de los alquenos es ENO. El más sencillo de los alquenos es el

eteno, conocido más ampliamente como etileno, su nombre común. La mayor parte de los

alquenos se obtienen del petróleo crudo y mediante la deshidrogenación de los alcanos.

163 BLOQUE 4

Nomenclatura de alquenos.

Para nombrar a los alquenos se siguen las mismas reglas de nomenclatura de los

alcanos, con ciertas modificaciones.

Se toma como base el nombre de los alcanos lineales, cambiándose la

terminación ”ano” por “eno”, por ejemplo: propano–propeno, pentano–

penteno.

Los primeros dos alquenos, que son los más comunes, reciben nombres

especiales como son:

CH2

CH2 etileno o eteno

CH2

CH CH3 propileno o propeno

Para nombrar alquenos lineales, se selecciona la cadena más larga de átomos

de carbonos que contenga la doble ligadura y se enumera por el extremo

donde esté más próximo el doble enlace. Por ejemplo:

CH3

CH2

CH2

CH CH2

* No siempre la cadena recta será la más larga.

La posición del doble enlace se debe de indicar con el número menor del átomo de carbono que forme el doble

enlace. Este número se coloca antes del nombre base, seguido de un guión, cambiando la terminación “ano” del

alcano por “eno”, el nombre del ejemplo anterior será:

CH3

CH2

CH2

CH CH2 1-penteno

Si hay dos o más dobles enlaces, se anteponen a la terminación “eno” los prefijos “di”, “tri”, etcétera,

precedidas por los números que indican la posición de esos dobles enlaces.

Ejemplos: CH

2 = CH – CH = CH – CH

3 1, 3 – pentadieno

CH3 = CH = CH – CH = CH

2 1, 2, 4-pentatrieno

Al escribir el nombre del alqueno ramificado se indica primero la posición y nombre de los grupos alquilo como sucede

en alcanos, después la posición del o los dobles enlaces y finalmente el nombre del compuesto.

Si existen ramificaciones y dobles enlaces en la cadena, ¿por cuál extremo inicia la numeración? Es importante

destacar que el grupo funcional es el doble enlace (C=C) y por lo tanto se le da preferencia al enumerarlo en la

cadena, independientemente de la posición de las ramificaciones o grupos alquilo.

CH3 – CH = CH – CH – CH– CH

2 – CH

3 5-metil-2-penteno

|

CH2 – CH

3

La doble ligadura debe quedar incluida en la cadena principal.

¿Sabías qué…?

Los aceites están

formados por moléculas

que contienen en sus

cadenas dobles enlaces.

Cuando estos dobles

enlaces se oxidan se

produce la ruptura,

dando lugar a ácidos y

aldehídos volátiles;

responsables de los

cambios de sabor y de

aroma conocido como

rancio.


Propiedades y usos.

Los primeros tres compuestos, eteno (etileno), propeno y buteno, son gaseosos a

temperatura ambiente; los siguientes son líquidos hasta los que tienen más de 16

carbonos que son sólidos.

Son relativamente poco solubles en agua, pero solubles en ácido sulfúrico concentrado y

en solventes no polares.

Su densidad, punto de fusión y de ebullición se elevan conforme aumenta el peso

molecular.

El uso más importante de los alquenos es como materia prima para la elaboración de

plásticos.

A diferencia de los alcanos son muy reactivos. El enlace es más débil que la mayoría de las uniones entre

átomos de carbono y átomos de otros elementos.

Alquenos de importancia.

El etileno o eteno es un gas incoloro, insípido y de olor ligero cuya fórmula es

CH2=CH

2. Se usan grandes cantidades de etileno para la obtención del

polietileno, que es un polímero. (sustancia formada por miles de moléculas

más pequeñas que se conocen como monómeros). Por ejemplo del

polietileno el monómero es el etileno. El polietileno es un compuesto utilizado

en la fabricación de envolturas, recipientes, fibras, moldes, etc...

El etileno es utilizado en la maduración de frutos verdes como piñas y

tomates, mangos, plátanos, etc. En la antigüedad se utilizó como anestésico

(mezclado con oxígeno) y en la fabricación del gas mostaza (utilizado como

gas de combate, arma química en la primera guerra mundial).

El etileno se puede convertir fácilmente en etilenglicol el cual se utiliza como

base para la fabricación de anticongelantes; así mismo, puede ser convertido

en alcohol etílico y ser utilizado como disolvente de lacas y cosméticos, es la

base de drogas y explosivos.

El propeno, (nombre común propileno), se utiliza para elaborar polipropileno y

otros plásticos, alcohol isopropílico (utilizado para fricciones) y otros

productos químicos.

Alquinos.

Los alquinos o acetilenos son hidrocarburos cuyas moléculas contienen al menos un triple

enlace carbono-carbono, característica distintiva de su estructura. Se conocen como

acetilenos porque toman el nombre del hidrocarburo más sencillo de serie: el acetileno,

HC CH.

Los alquinos que poseen una triple ligadura cumplen con la fórmula CnH

2n–2 donde n es igual al número de átomos

de carbono, por ejemplo:

Alquino Fórmula molecular

HC CH

etino o acetileno

C2H

2

HC C–CH3

propino

C3H

4

Minimizar el volumen y peso

de los residuos es el primer

paso para resolver el

problema global de los

mismos. Esto es aplicable a

todas las materias primas:

vidrio, papel, plástico, cartón

y aluminio.

165 BLOQUE 4

Nomenclatura de alquinos.

Los alquinos se denominan de manera similar a los alquenos: la terminación sistemática de sus nombres es ino, que

indica la presencia del triple enlace. Esta insaturación es la base del nombre del alquino que se localiza en la cadena

más larga del hidrocarburo; su posición se señala con el número más bajo posible que, generalmente, va antes de la

raíz del nombre.

Por ejemplo:

Si la estructura del alquino cuenta con dos o tres triples ligaduras, se utilizarán las terminaciones “diino” o “triino”,

respectivamente. Por ejemplo, el nombre de los siguientes compuestos será:

Para nombrar alquinos ramificados de nuevo se aplican las reglas de alcanos y alquenos ramificados, al identificar la

cadena principal, esta debe incluir a la(s) triple ligadura (s) e iniciar la numeración por el extremo mas cercano al triple

enlace. Por ejemplo:

Los alquinos son compuestos de baja polaridad, por lo que sus propiedades físicas son muy semejantes a las de los

alquenos. Son insolubles en agua, muy solubles en disolventes orgánicos de baja polaridad, como benceno, éter,

cloroformo, alcanos líquidos, etc., son menos densos que el agua. Sus puntos de ebullición aumentan al aumentar el

número de átomos de carbono. En el caso de isómeros, el más ramificado tiene el menor punto de ebullición. A

temperatura ambiente, los tres primeros son gases, del alquino con cuatro átomos de carbono hasta el que contiene

15 son líquidos y en adelante son sólidos.

Aplicaciones de los alquinos

El alquino más importante a nivel industrial es el etino, cuyo nombre común es

acetileno, éste es un gas incoloro, de olor etéreo, muy flamable. Por su facilidad en

arder con llama luminosa, se ha empleado en el alumbrado. Se utiliza en la

soldadura oxiacetilénica, mediante la cual se logran temperaturas de hasta 2,800

o

C; el etino también se emplea en la preparación de explosivos (los acetiluros, entre

los cuales destacan el acetiluro de plata y el acetiluro de cobre); en la preparación

de polímeros (por ejemplo, el PVC, muy utilizado en tuberías, drenajes, etcétera).

Debido a su flamabilidad y a qué forma mezclas explosivas con el aire, el etino se

envasa disuelto en acetona y se denomina Pres – o – lite.

8-metil-6-etil-3-nonino


Hidrocarburos aromáticos.

En los inicios de la química orgánica, la palabra aromático se empleaba para describir a

sustancias de olor agradable (con fragancia) como el benzaldehído (de la cerezas, almendras y

los duraznos), el tolueno y el benceno (destilado del alquitrán). En la actualidad para la química

orgánica la palabra aromático significa todo un comportamiento químico conocido como

aromaticidad, normalmente se emplea para referirse al benceno y los compuestos relacionados

con su estructura, los cuales pertenecen al grupo de hidrocarburos ya que provienen de la hulla y

el petróleo, básicamente. Con el nombre de compuestos aromáticos se conocen todos los

compuestos derivados del benceno.

El benceno (C6H

6) es un compuesto cíclico de forma hexagonal, compuesto por 6 átomos de

carbono y 6 de hidrógeno y tres dobles enlaces alternados. Cada vértice del hexágono, representa un átomo de

carbono, al cual está unido un hidrógeno para así completar los cuatro enlaces del carbono. Se representa con

fórmula desarrollada:

Otra forma simplificada de representar la estructura del benceno y los compuestos aromáticos es utilizando la

siguiente figura, en la cual los vértices del hexágono representan los átomos de carbono y el círculo los dobles

enlaces alternados con enlace sencillo. :

Los derivados del benceno se forman cuando uno o más de los hidrógenos del benceno son reemplazados por otro

átomo o grupo de átomos. Muchos compuestos aromáticos son mejor conocidos por su nombre común que por el

sistémico.

167 BLOQUE 4

Propiedades y usos de compuestos aromáticos

El benceno es un líquido volátil, incoloro, inflamable, insoluble en agua y menos denso que ella. Se disuelve en

disolventes orgánicos como alcohol, acetona y éter entre otros. Es de olor fuerte pero no desagradable, hierve a

80.1°C y se funde a 5.4 °C. Se obtiene mediante la destilación fraccionada del alquitrán de hulla y es utilizado como

solvente de resinas, grasas y aceites; es tóxico y resulta peligroso respirar sus vapores por periodos largos. Su

propiedad química más notable es su baja reactividad (estabilidad).


A continuación se muestran algunos de los derivados monosustituidos más comunes junto con sus características

más importantes. El nombre con mayúsculas es su nombre común. El nombre sistémico se presenta entre paréntesis.

Se emplea en la fabricación de explosivos y

colorantes

Este compuesto no tiene nombre común. Es un

líquido incoloro de olor agradable empleado en

la fabricación del fenol y del DDT.

Se emplea para preparar medicamentos,

perfumes, fibras textiles artificiales, en la

fabricación de colorantes. En aerosol, se utiliza

para tratar irritaciones de la garganta. En

concentraciones altas es venenoso.

Es la amina aromática más importante. Es

materia prima para la elaboración de colorantes

que se utilizan en la industria textil. Es un

compuesto tóxico

Se emplea como materia prima de sustancias

tales como colorantes. Se utiliza en la fabricación

de trinitrotolueno (TNT) un explosivo muy

potente.

Se utiliza como desinfectante y como

conservador de alimentos.

Algunos derivados aromáticos están formados por 2 o 3 anillos y les conocen como policíclicos. Ejemplos:

Es conocido vulgarmente como naftalina. Es

utilizado en germicidas y parasiticidas, además

de combatir la polilla.

Se utiliza para proteger postes y durmientes de

ferrocarril de agentes climatológicos y del ataque

de insectos.

Agente cancerígeno presente en el humo del

tabaco.

169 BLOQUE 4

A los isómeros con dos sustituyentes se les identifica con los prefijos: orto, meta y para

Orto-clorofenol

Orto –clorohidroxibenceno

Meta- xileno

Meta-dimetilbenceno

Para-nitrotolueno

Para nitrometilbenceno

N+

O-

O

N+

O-

O

N+

O-

O

CH3

2, 4, 6- trinitrotolueno (TNT)

OOH

Br

Acido meta-bromobenzoico

Para-xileno

Para-dimetilbenceno

Actividad: 3

Resuelve los siguientes ejercicios de nomenclatura e identificación de fórmulas generales de

hidrocarburos.

Indica para cada formula molecular si representa a un alcano, alqueno o alquino.

Fórmula Hidrocarburo

C3H

6 Alqueno

C5H

12

C6H

10

C7H

16

C8H

14

C9H

20



Escribe el nombre o la fórmula según corresponda, para los siguientes ejemplos de

hidrocarburos.

2,3-dimetil-4-etilhexano

CH3 – CH = CH

2

4–Metil–2–etil–1,6 –heptadieno

3-etil pentano

CH3 – CH C– CH – CH

3

3–Metil– 1, 5 –heptadiino

2,5-dimetil-4-isopropilheptano

Benceno

171 BLOQUE 4

Evaluación


nomenclatura. Puntaje:

Saberes


Diferencia los hidrocarburos por

su formulación.


nomenclatura de los




nomenclatura de hidrocarburos.

Autoevaluación

C MC NC


docente

Concepto de grupo funcional.

El estudio de las propiedades de los millones de compuestos orgánicos conocidos se ha facilitado al agruparlos en

clases o familias con base en sus particularidades estructurales. En consecuencia los miembros de cada clase de

compuestos contienen un átomo o grupo de átomos característico que los distingue y se llama grupo funcional.

Se llama función química a cada grupo de compuestos con propiedades y comportamientos químicos característicos.

Cada función se caracteriza por poseer un agregado, de uno varios átomos, al que se denomina grupo funcional.

El grupo funcional es el átomo o grupo de átomos que define la estructura de una familia particular de compuestos

orgánicos y al mismo tiempo determina sus propiedades. Cada clase de compuestos exhibe propiedades químicas

semejantes como resultado de tener un grupo funcional común. Por ejemplo el grupo hidroxilo (-OH) es el grupo

funcional que caracteriza a la familia (función) de los alcoholes, el doble enlace (-C=C-) al la familia de los alquenos,

el carboxilo (-COOH) a los ácidos carboxílicos, etc.


m-nitrofenol


La reactividad química de los compuestos orgánicos es mayor en los que además de tener átomos de C o H, tienen

átomos de O, N, P, S o halógeno. Cuando se efectúa una reacción química, solo una parte de la molécula es la que

participa en la reacción y la mayor parte de la cadena hidrocarbonada no sufre cambio alguno o bien sufre pequeños

cambios.

Las propiedades físicas como solubilidad, punto de ebullición y punto de fusión, se determinan por el tamaño de la

cadena. Los gases y líquidos que tienen bajo punto de ebullición, con compuestos con cadenas cortas los

compuestos con cadenas medianas son líquidos mientras que los sólidos tienen cadenas largas.

En la siguiente tabla se dan a conocer los grupos funcionales que identifican algunas de las familias de compuestos

orgánicos

Nombre de la familia Grupo Funcional Fórmula general

Alcanos C–C R–CH2–CH

2–R

Alquenos C=C R–CH=CH–R

Alquinos C C R–C C–R

Alcoholes –OH R–OH

Ácidos Carboxílicos –COOH R–COOH

Aldehídos –CHO R–CHO

Cetonas – CO – R–CO–R

Ésteres –COO– R–COO–R

Éteres – O – R–O–R

Aminas –NH2

R–NH2

Amidas –CONH2 R–CONH

2

Halogenuros de Alquilo –X R–X

La R representa

cualquier cadena

hidrocarbonada de

carácter alifática,

independientemente

del número de

carbonos que

contenga.

Actividad: 4

Identifica y encierra el grupo funcional de cada una de las siguientes fórmulas

de compuestos orgánicos y anota el nombre de la función (familia) a la que

pertenece. Compáralo con los de tus compañeros.

CH3 – CH = CH

2 ______________________________

CH3 – CH

2 – CH

3 ______________________________

CH3 – CH

2 – CH

2 – CH

2 – OH _____________________

CH3 – NH

2 ___________________________________

CH3 – CH

2 – CONH

2 ____________________________

HC C – CH2 – CH

2 – CH

2 – CH

3 ________________

CH3 – CH

2 – CH

2 – COOH _______________________

CH3 – CH

2 – CHO ____________________________

CH3 – COO – CH

2 – CH

2 – CH

3 ___________________

173 BLOQUE 4

Evaluación



Saberes


Identifica las diferentes

funciones químicas a partir de

su grupo funcional.

Clasifica las funciones químicas. Realiza sus labores escolares

en forma ordenada y precisa.

Autoevaluación

C MC NC


docente

Compuestos oxigenados.

Son compuestos orgánicos constituidos por carbono, hidrógeno y oxígeno. Revisaremos a continuación las funciones

oxigenadas siguientes: alcoholes, fenoles, éteres, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos y ésteres.

Alcohol.

Los alcoholes son compuestos muy abundantes en la naturaleza y por lo tanto productos comunes en nuestra vida

diaria. Son compuestos importantes para la Química Orgánica y de gran demanda en la industria química, su

importancia radica principalmente en su poder de transformación. Pertenecen a la familia de compuestos orgánicos

formados por carbono, hidrógeno y oxígeno. Se consideran derivados hidroxilados de los hidrocarburos, ya que uno o

más hidrógenos se sustituyen por uno o más grupos hidroxilo (–OH).

Se clasifican en monoalcoholes y polialcoholes. Los monovalentes contienen un grupo hidroxilo (OH) en su molécula.

Los polivalentes contienen dos o más grupos hidroxilos en su molécula.

Los alcoholes alifáticos monovalentes (con un solo hidroxilo) se clasifican en primarios, secundarios y terciarios,

según el grupo funcional OH esté unido a un carbono primario, secundario o terciario.

Nomenclatura de alcoholes.

Existen varias formas de nombrar a los alcoholes.

Nomenclatura común: Cuando el alcohol se deriva de un grupo alquilo se utilizan un nombre común formado por la

palabra alcohol y el nombre del radical añadiéndole la terminación ico.


Alcohol Nombre común

Alcohol metílico

Alcohol etílico

Alcohol propílico

Alcohol isopropílico

Alcohol butílico

Alcohol isobutílico

Alcohol terbutílico

Nomenclatura UIQPA de alcoholes.

Se elige como estructura principal la cadena más larga en que se encuentra el grupo hidroxilo; comienza la

numeración de la cadena por el extremo más cercano a dicho grupo; a la terminación ano del alcano se le agrega la

letra “l” para que quede la terminación ol y especifica la posición del hidroxilo mediante el número correspondiente.

Los radicales se mencionan siguiendo las mismas reglas de alcanos.

Ejemplos:

4-metil-2-hexanol

4-metil-3-etil-1-pentanol

175 BLOQUE 4

Conducir bajo la

influencia del alcohol

se considera delito.

El nivel de alcohol

permitido en sangre

es de 0.8 g/lt o su

equivalente en aire

espirado de 0.4 mg/lt

Efectos del alcohol etílico.

En general, los efectos del alcohol

etílico son directamente proporcionales

a su concentración en sangre: a mayor

concentración mayor deterioro.

El alcohol etílico es un depresor del

sistema nervioso central. No tiene

efectos estimulantes.

El alcohol etílico deteriora e incapacita a

la persona para conducir con

seguridad.

El alcohol etílico produce efectos

negativos sobre la conducción de

vehículos incluso por debajo del límite

legal.

El alcohol etílico aumenta el tiempo que

nuestro organismo necesita para recibir

la información, procesarla y responder.

Cuando los alcoholes contienen dos o más grupos funcionales OH, los nombres de éstos deben incluir números que

indiquen la posición de cada hidroxilo en la cadena principal y la terminación diol, triol, etc. según se trate de dos, tres

o más grupos hidroxilo (OH).

Ejemplos;

1,2,3-propanotriol (glicerol)

2,2,3-pentanotriol

2,3-butanodiol

Propiedades físicas de los alcoholes.

A temperatura ambiente, los alcoholes hasta de once átomos de carbono son

líquidos, los de doce o más carbonos son sólidos. La densidad de los

alcoholes alifáticos es menor que la del agua. Del pentanol al undecanol son

oleaginosos, insolubles en agua, de olor agradable.

Alcoholes de importancia comercial.

Uno de los principales alcoholes es el metanol o alcohol metílico (alcohol de madera); tiene usos industriales

importantes y se prepara en gran escala. Tiene importantes aplicaciones como disolvente en Química Orgánica y

materia prima para la fabricación de formaldehído. El alcohol metílico es venenoso. Si se ingiere, se respiran sus

vapores o se expone la piel a su contacto por un periodo prolongado, puede provocar ceguera y aun la muerte, por lo

que es necesario ser muy cuidadosos para no confundirlo con el alcohol etílico.

Etanol (alcohol de caña o de vino) El alcohol etílico se obtiene por fermentación de vegetales que contengan

carbohidratos; se utiliza como disolvente en la preparación de muchos productos farmacéuticos; también sirve como

desinfectante. Un gran volumen de este producto se consume en forma de bebidas embriagantes, para uso industrial

se le desnaturaliza agregando una sustancia que le añade mal olor o mal sabor, para evitar que el ser humano que lo

consuma.

El etanol (alcohol etílico) ingerido en exceso, provoca serios problemas: disminuye el

autocontrol, la capacidad intelectual, los reflejos y otros trastornos propios del estado de

ebriedad. Puede producir pérdida de la conciencia y finalmente provocar la muerte. Es

muy importante analizar los graves efectos de conducir cuando se ha ingerido alcohol.

Un alto porcentaje de los accidentes automovilísticos, muchos de los cuales llegan a

ser fatales o de graves consecuencias, son provocados por la ebriedad del conductor.

El etilenglicol (1,2-etanodiol) es empleado en grandes cantidades como anticongelante

para radiadores y como fluido de frenos hidráulicos. El glicerol (1,2,3-propanotriol) tiene

consistencia espesa y sabor dulce, se emplea en la fabricación de jarabes, en la

industria de los alimentos y en la farmacéutica; también tiene aplicación como

lubricante, plastificante, anticongelante y en la fabricación de explosivos, en la industria

de los cosméticos, es la base para las cremas humectantes.


El fenol o hidroxibenceno no es alcohol, ya que su comportamiento es el de un derivado aromático y no como la de

los alcoholes, es de gran importancia química y tiene aplicación como desinfectante, germicida y anestésico local. La

hidroquinona, otro derivado aromático, tiene aplicación en sustancias de reveladores fotográficas y en la elaboración

de productos dermatológicos aclarantes de la piel.

Éter.

Los éteres son compuestos orgánicos que tienen como formula general CnH

2nO

y su estructura se expresa por R – O

– R´. Pueden clasificarse como derivados de los alcoholes, al sustituir el hidrógeno del grupo hidroxilo por otro

radical alquilo. Los dos grupos R y R´, pueden derivarse de hidrocarburos alifáticos saturados, no saturados o

aromáticos y pueden ser iguales (éter simétrico) o diferentes (éter asimétrico).

CH3-O-CH

3 CH

3-O-CH

2-CH

3

Simétrico asimétrico

Una forma trivial de nombrarlos antepone la palabra éter al nombre de los radicales unidos al oxígeno; al nombre del

último radical, que es el más grande se le da la terminación ico.

Otra forma es indicar los grupos alquilo unidos al oxígeno, seguidos por la palabra éter. Si aparece el mismo radical a

ambos lados del oxígeno se añade el prefijo di, si son distintos se nombran en orden de complejidad.

Ejemplos:

CH3-O-CH

3 dimetil éter o éter dimetílico o éter metílico

CH3-O-CH

2-CH

3 metil etil éter o éter metil etílico

Propiedades físicas y usos de los éteres.

Los dos primeros términos alifáticos son gaseosos a la temperatura ambiente. En general su olor es agradable. Los

éteres que tienen de cinco o menos átomos de carbono son solubles en agua, el resto son insolubles. Son menos

densos que el agua.

El éter dietílico (éter etílico) y el éter diisopropílico (éter isopropílico) se emplean como disolventes de grasas. El éter

etílico se empleaba anteriormente como anestésico, pero debido a que es muy inflamable y a los efectos secundarios,

ha sido reemplazado por otras sustancias menos peligrosas.

Ácidos carboxílicos.

Compuestos orgánicos que contienen el grupo funcional Carboxilo (R– COOH), el cual está ubicado siempre en el

extremo de la cadena de carbonos. En una molécula puede haber uno, dos o más grupos carboxílicos. La fórmula

general de un ácido monocarboxílico alifático saturado es: CnH

2n-1COOH.

177 BLOQUE 4

Su fórmula se representa:

R–COOH o

El grupo funcional carboxilo, es un grupo compuesto por dos grupos funcionales, el carbonilo y el hidroxilo de ahí su

nombre carbo-xilo.

En condiciones apropiadas tanto los alcoholes como los aldehídos se pueden oxidar hasta ácidos carboxílicos,

ácidos que contienen el grupo carboxilo, –COOH.

Los ácidos carboxílicos abundan en la naturaleza. Se encuentran tanto en el reino vegetal como en el animal. La

mayoría de los ácidos orgánicos han sido aislados de fuentes naturales, por lo que se les dieron nombres triviales que

señalaban el origen o alguna propiedad del ácido. Así, tenemos al ácido fórmico, aislado del veneno de las hormigas

(del latín Formica=hormiga); al acético (del latín acetum=vinagre); al propiónico (del griego propios=primero), por ser

el primero de la serie con aspecto aceitoso; al butírico (del latín butyrum=mantequillas); al caprionico, caprílico y

cáprico (del latín capra=cabra) al encontrarse en la grasa de las cabras; al esteárico (del griego stear=sebo), etc.

Estos nombres no se recomiendan en la actualidad excepto para los ácidos más sencillos, ya que es más simple y

lógico aplicar la nomenclatura sistemática a todos los ácidos.

Nomenclatura de ácidos carboxílicos.

El nombre UIPQA para éstos ácidos al nombre del alcano correspondiente se le agrega la terminación ico; el nombre

resultante se le antepone siempre la palabra ácido. Los sustituyentes se numeran de forma usual y el carbono del

grupo carboxilo siempre será el número 1.

Ejemplo:

Existe además la forma de nombrar estos ácidos pero usando los nombres del sistema común para ello, se considera

que los carbonos que pueden recibir algún sustituyente (alquilo, hidroxilo, amino, halógeno, etc.) son los carbonos

que están después del carboxilo, así que el carbón #2 es llamado carbón alfa (α), el carbón #3 es el carbón beta (β),

y así sucesivamente usando las letras del alfabeto griego para indicar las posiciones

Ácido-4-metil-3-etilpentanoico = Acido γ-metil-β-etil valerico

Ácido-6-etil-3-terbutiloctanoico = Acido ε-etil- β-terbutilcaprilico

Ácido-4-metil-3-etilpentanoico

Ácido-6-etil-3-terbutiloctanoico


En la siguiente Tabla se dan a conocer los principales ácidos de cadena normal, con su nombre común y el de la

UIQPA.

Fórmula Nombre de la UIQPA Nombre común

H – COOH Ácido metanoico Ácido fórmico

CH3 – COOH Ácido etanoico Ácido acético

CH3 – CH

2 – COOH Ácido propanoico Ácido propiónico

CH3 – CH

2 – CH

2 -

COOH

Ácido butanoico Ácido butírico

CH3 – (CH

2 )

3 – COOH Ácido pentanoico Ácido valérico

CH3 – (CH

2 )

4 – COOH Acido hexanoico Acido caproico

CH3 – (CH

2 )

6 – COOH Acido octanoico Acido caprilico

CH3 – (CH

2 )

8 – COOH Acido decanoico Acido caprico

CH3 – (CH

2 )

10 – COOH Ácido dodecanoico Ácido láurico

CH3 – (CH

2 )

14 – COOH Ácido hexadecanoico Ácido palmítico

CH3 – (CH

2 )

16 – COOH Ácido octadecanoico Ácido esteárico

Propiedades físicas de los ácidos carboxílicos.

Esto hace que los primeros cuatro ácidos monocarboxílicos alifáticos sean líquidos completamente solubles en agua.

La solubilidad disminuye a medida que aumenta el número de átomos de carbono. A partir del ácido dodecanóico o

ácido láurico los ácidos carboxílicos son sólidos blandos insolubles en agua. Los ácidos fórmico y acético (1, 2

carbonos) son líquidos de olores irritantes. Los ácidos de 4, 5 y 6 carbonos presentan olores desagradables. Los

ácidos con mayor cantidad de carbonos presentan poco olor.

Los ácidos carboxílicos forman parte del metabolismo de las grasas tanto de vegetales como de animales, por lo que

a partir del ácido butírico estos son sintetizados dentro de las células conformando así los llamados ácidos grasos, los

cuales por razones de metabolismo celular son siempre de cadena con número par de carbonos.

Aplicaciones de los ácidos carboxílicos.

Todas las moléculas de proteínas están formadas por aminoácidos, una clase particular de ácidos carboxílicos que

contienen un grupo amino (–NH2) y un grupo carboxilo (–COOH). Los ácidos carboxílicos ocupan un lugar importante

dentro de la química orgánica, dado que sirven para la construcción de derivados relacionados, como ésteres y

amidas. También son importantes en la síntesis orgánica de muchas otras moléculas.

Algunos ejemplos importantes son el ácido cólico, uno de los principales componentes de la bilis humana, y los

ácidos alifáticos de cadena larga como el ácido oleico y el ácido linoleico, precursores biológicos de grasas y otros

lípidos. También se encuentran en la naturaleza muchos ácidos carboxílicos saturados simples. Por ejemplo, el ácido

acético, CH3COOH, es el principal componente orgánico del vinagre; el ácido butanoico, CH

3 –CH

2 –CH

2 –COOH, es el

que da el olor a la mantequilla rancia, y el ácido hexanoico (ácido caproico), CH3

–(CH2)4

–COOH, es la causa del

inconfundible olor de las cabras y otros animales de granja, también se encuentra en el sudor, se produce por la

fermentación de algunas grasas.

Los ácidos orgánicos reaccionan con los óxidos e hidróxidos metálicos y con metales alcalinos formando sales, todas

ellas de puntos de fusión elevados, y de muy diversas aplicaciones industriales. Las sales de ácidos carboxílicos

alifáticos con más de cuatro átomos de carbono reciben el nombre de jabones.

179 BLOQUE 4

Ésteres.

Los ésteres tienen la fórmula general R´–COO–R, donde R´puede ser H o un grupo hidrocarbonado y R es un grupo

hidrocarbonado. También se puede representar de la siguiente forma:

Estos compuestos se forman por la reacción de los ácidos carboxílicos con los alcoholes, a este método de

obtención se le llama esterificación; en la reacción se eliminan moléculas de agua. Ejemplo.

Es interesante observar que, mientras que los ácidos carboxílicos tienen olores desagradables, sus correspondientes

ésteres son de olores agradables. Los ésteres son muy abundantes en la naturaleza, siendo componentes principales

de numerosos aromas florales y frutales, lo mismo que de sabores (acetato de etilo, aroma de manzana, butirato de

etilo, aroma de piña, acetato de pentilo, aroma del plátano). Las ceras (candelilla, de abeja, etc.) son principalmente

mezclas de ésteres.

Nomenclatura de ésteres.

Se les nombra citando primero la parte del ácido cambiando la terminación ico por ato seguida de la preposición de y

el nombre del radical derivado del alcohol. Así, en sistema UIPAQ o IUPAQ, el ácido etanoico da lugar a los etanoatos

y en nombre común el ácido acético da lugar a acetatos.

Ejemplos:

CH3 –COO–CH

2–CH

3 etanoato de etilo o acetato de etilo

porción del ácido CH3 –COO–CH

2–CH

3→ porción del alcohol


Sí el ácido tiene ramificaciones:

3,4-dimetil pentanoato de etilo

Propiedades y aplicaciones de los ésteres.

Los ésteres líquidos se utilizan para reemplazar los olores de algunas frutas y flores, en

perfumes, dulces y chicles. En los últimos años son utilizados para mejorar el sabor y el

aroma de los alimentos procesados, la mayor parte de las conservas y jaleas tienen sabores

artificiales, como se indica en las etiquetas. Se utilizan también en la elaboración de

perfumes.

Los ésteres de cadena corta (bajo peso molecular) son líquidos de olor agradable a flores o

frutas. Los ésteres de cadena larga (alto peso molecular), son sólidos e incoloros y dejan de

tener olores atractivos; o sea, que se vuelven totalmente desagradables, como por ejemplo

tenemos a las mantecas (grasas) o sebos. En la siguiente tabla se presentan algunos olores

característicos de los ésteres.

Fórmula IUPAC Nombre común Fuente

HCOOCH3 Metanoato de metilo Formiato de metilo Ron

HCOOCH2CH(CH

3)2 Metanoato de isobutilo Formiato de isobutilo Frambuesas

HCOOCH2(CH

2)3CH

3 Etanoato de pentilo Acetato de n-amilo Bananas

HCOOCH2(CH

2)6CH

3 Etanoato de octilo Acetato de n-octilo Naranjas

CH3(CH

2)2COOCH

2CH

3 Butanoato de etilo Butirato de etilo Piña

Aldehídos y cetonas.

Los aldehídos y cetonas son compuestos muy relacionados sus estructuras contienen al grupo carbonilo, C=O; un

carbono unido por doble enlace al oxígeno. Los aldehídos presentan el grupo carbonilo en posición terminal, mientras

que las cetonas en posición intermedia.

Se puede observar que el grupo carbonilo de los aldehídos contiene al menos un hidrógeno, a diferencia de las

cetonas, que tienen dos grupos R unidos al carbonilo. Esta diferencia estructural le confiere mayor reactividad a los

aldehídos.

Aldehído Cetona

181 BLOQUE 4

Tanto los aldehídos como las cetonas son muy frecuentes en la naturaleza, formando parte de numerosos aceites

esenciales, por ejemplo el alcanfor. Algunos compuestos son producidos por animales (muscona, grupos cetónicos,

etc.)

Propiedades físicas de aldehídos y cetonas.

Tanto los aldehídos como las cetonas, que tienen hasta cuatro átomos de carbono don totalmente miscibles con el

agua, pero a medida que aumentan los carbonos la solubilidad disminuye y ya los homólogos con siete o más

carbonos son insolubles en agua. Los puntos de ebullición son ligeramente superiores a los hidrocarburos o

compuestos orgánicos de peso molecular comparable. La densidad de los aldehídos y cetonas es inferior a la del

agua.

Nomenclatura de aldehídos.

En la nomenclatura sistémica la terminación característica para los aldehídos es al, la cual se añade al nombre original

del alcano (suprimiendo la terminación “o” de este) que tenga el mismo número de átomos de carbono. El grupo

aldehído siempre aparece en la parte final de la cadena y de allí inicia la numeración de la cadena, el número 1 no

aparece en el nombre. Los demás sustituyentes quedan indicados por el número correspondiente en la cadena

carbonada.

Ejemplos:

CH3 – CH

2 – CHO propanal

También se emplean nombres comunes para los aldehídos. Se denominan por lo general como derivados del ácido

carboxílico correspondiente que pueden formar por oxidación, la terminación ico del ácido se suprime y se sustituye

por aldehído.

Ejemplo:

Ácido carboxílico Aldehído

H – COOH H – CHO

Ácido fórmico formaldehído ( metanal)

CH3 – COOH CH

3 – CHO

Ácido acético acetaldehído (etanal)

Nomenclatura de cetonas.

Las cetonas se nombran igual que los alcanos, pero sustituyendo la terminación “o” por la de “ona”. La posición del

grupo carbonilo y de las ramificaciones se indica mediante números y se eligen de manera que al grupo carbonilo

(C=O) le corresponda el número menor posible.

También se emplean nombres comunes para las cetonas, con excepción de la acetona (propanona), se nombran

según los grupos alquilo unidos a la función carbonilo seguidos de la palabra cetona. Los radicales se nombran en

orden de complejidad.

CH3–CO–CH

3 Acetona o propanona o dimetilcetona

CH3– CH

2 – CO–CH

3 Metil-etil cetona o 2 butanona


Fórmula condensada Nombre según IUPAC Nombre común

Aldehído

HCHO Metanal Formaldehído

CH3CHO Etanal Acetaldehído

CH3CH

2CHO Propanal Propionaldehído

CH3CH

2CH

2CHO Butanal Butiraldehído

C6H

5CHO Benzaldehído Benzaldehído

Cetonas

CH3COCH

3 Propanona Cetona (dimetilcetona)

CH3COC

2CH

5 2-Butanona Metiletilcetona

C6H

5COC

6H

5 Difenilcetona Benzofenona

C6H

10O Clicohexanona Ciclohexanona

Aplicaciones de aldehídos y cetonas.

El metanal (formaldehído) es el aldehído más sencillo (HCHO) y más utilizado. Es un gas tóxico e irritante, muy

soluble en agua. Se maneja como solución acuosa al 40%, llamada formol o formalina. Es un poderoso germicida, se

emplea para embalsamar y preservar especímenes biológicos. También sirve para desinfectar habitaciones, barcos y

construcciones para almacenamiento, combatir plagas de mosca, curtir pieles y como fungicida para plantas y

vegetales. Pero el principal uso de esta sustancia es en la fabricación de polímeros. Sus vapores son muy irritantes

para las membranas mucosas, su ingestión puede ocasionar fuertes dolores abdominales que conducen al coma y a

la muerte.

La acetona se emplea grandes cantidades, como disolvente en la fabricación de medicinas, productos químicos y

explosivos; para la remoción de pinturas, barnices comunes y para las uñas, y como disolvente en la industria de los

plásticos, es el solvente del gas acetileno embotellado.

La metiletilcetona o 2 butanona, se emplea como disolvente especial de lacas.

Actividad: 5

En equipo. Escribe el nombre o la estructura según corresponda, para los

siguientes ejemplos de derivados oxigenados de los hidrocarburos (alcohol,

aldehído, cetona, éter, acido carboxílico y éster).

Estructuras Nombres

3-metil-4-etil octanal

183 BLOQUE 4

Evaluación



Saberes


Diferencia los derivados

oxigenados de los

hidrocarburos por su

formulación.


nomenclatura de los




nomenclatura de los derivados

oxigenados.

Autoevaluación

C MC NC


docente


Estructuras Nombres

Hexanoato de metilo

Etil-isopropil éter

CH3–CH

2–CH

2–CH

2–COOH

5,6-dimetil-2,4-heptanodiol

CH3–CH

2–COO–H

Ácido 2-etil-4-metilhexanoico

CH3–CH

2

3-pentanona

CH3 – CH – CH

2 – CH

2 – CHO

|

CH3


Compuestos nitrogenados.

Otro elemento químico cuyo campo de acción se encuentra en los compuestos del carbono es el nitrógeno. Los

compuestos nitrogenados se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza y en numerosos productos

sintéticos de interés medicinal. Muchos de ellos presentan actividad biológica pues forman parte de las proteínas, los

ácidos nucleicos, los fosfolípidos, los alcaloides, entre otros. Algunos como las anfetaminas, los antibióticos y los

anestésicos locales, son importantes por sus usos en medicina; en el campo industrial se utilizan en colorantes,

polímeros como el nylon, aditivos para alimentos, edulcorantes entre otros. En este bloque se estudian dos clases de

compuestos nitrogenados: las aminas y amidas.

Aminas.

Se llaman aminas los derivados hidrocarbonados del amoniaco (NH3). Según se

sustituyan uno, dos o los tres átomos de hidrógeno del amoniaco por radicales alquilo,

se clasifican en aminas primarias, secundarias o terciarias, dependiendo de los grupos

orgánicos unidos al átomo de nitrógeno.

Nomenclatura de aminas.

El sistema más empleada para nombrar a las aminas consiste en denominar los grupos alquilo unidos al átomo de

nitrógeno, utilizando los prefijos adecuados si hay dos o más sustituyentes idénticos (di o tri) unidos al nitrógeno,

seguidos de la palabra amina.

CH3– NH

2 metil amina

CH3–CH

2–NH

2 etil amina

CH3–NH–CH

3 dimetil amina

Cuando se trata de grupos diferentes estos se nombran empezando por los más pequeños y terminando con el

mayor al que se agrega la terminación amina. Algunas veces se indica la posición del sustituyente. (–N)

CH3–CH

2–NH–CH

3 metil etilamina (N-metil etilamina)

CH3–N–CH

2–CH

2–CH

3 N, N–dimetil propilamina

|

CH3

Propiedades y función de las aminas.

En las aminas los dos primeros términos son gaseosas, el resto son líquidas (intermedias) y

sólidas las superiores. Todas tienen olores irritantes y desagradables, particularmente las

primeras. La solubilidad en agua disminuye según aumenta el peso molecular. El grupo amino

es constituyente principal de las proteínas. Existen numerosos compuestos naturales que

contienen función amina y que son muy importantes para la vida como la adrenalina y

norepinefrina; hormonas estimulantes del sistema nervioso. Se encuentran en materiales

biológicos como la muscarina, toxina de algunos hongos, o se producen durante la

putrefacción, como la cadaverina y la putrescina.

La metilamina es uno de los

productos de la putrefacción del

pescado y el responsable en parte

del olor a pescado podrido.

185 BLOQUE 4

La anilina (amina aromática) tiene gran demanda para la preparación de un gran número de

colorantes muy utilizados en los alimentos y en la industria textil. También en la preparación de

antioxidantes y productos farmacéuticos. Productos químicos agrícolas y pinturas sintéticas.

Amidas.

Las amidas se consideran como producto de la sustitución del hidroxilo del grupo funcional carboxilo por un grupo

amino; su fórmula general es R–CONH2.

Nomenclatura de amidas.

En el sistema UIQPA se nombran cambiando la terminación “o” del nombre del hidrocarburo base por amida. El

carbono que contiene el grupo amida se considera parte del hidrocarburo base. Si existen uno o más grupos alquilo

sustituidos en el nitrógeno, se nombran empleando la letra N por cada grupo alquilo sustituido.

Amida Nombre UIQPA Nombre común

H – CONH2 Metanamida Formamida

CH3 – CONH

2 Etanamida Acetamida

CH3 – CH

2 – CONH

2 Propanamida Propionamida

CH3 – CH

2 – CH

2 – CONH

2 Butanamida Butiramida

CH3 – CONH – CH

3 N – metiletanamida N – metilacetamida

CH3 – CH

2 – CONH – CH

2 – CH

3 N – etilpropanamida N – etilpropionamida

N,N–dimetiletanamida

N,N – dimetilacetamida

N–metil–Netilbutanamida

N–metil–N–etilbutiramida


Propiedades y usos de las amidas.

Las amidas son comunes en la naturaleza y se encuentran en sustancias como las proteínas, el ADN y el ARN,

hormonas, vitaminas.

Existen polímeros que contienen grupos amida. Algunos son sintéticos, como el naylon, pero también se encuentran

en la naturaleza, en las proteínas, formadas a partir de los aminoácidos, por reacción de un grupo carboxilo de un

aminoácido con un grupo amino de otro. En las proteínas a la unión amida se le llama enlace peptídico.

Evaluación


Saberes


Describe las propiedades

físicas y los usos de los


Recopila información sobre

propiedades físicas y usos de los


Organiza y compara la

información en una tabla

de contenido.

Valora el uso y la importancia

biológica y socioeconómica de

los compuestos del carbono.

Autoevaluación

C MC NC


docente

Actividad: 6

Elabora una tabla de contenido en la que se muestren las familias de

compuestos orgánicos, incluyendo: grupo funcional (familia o función

química), sus propiedades y usos. (Puedes consultar otras fuentes de

información). Entrega la tabla en el tiempo indicado por tu docente.

Familia

(grupo funcional)

Propiedades Usos

Alcoholes R–OH

A temperatura ambiente, los

alcoholes hasta de once átomos de

carbono son líquidos, los de doce o

más carbonos son sólidos. La

densidad de los alcoholes alifáticos

es menor que la del agua. Del

pentanol al undecanol son

oleaginosos, insolubles en agua, de

olor agradable.

Uno de los principales alcoholes es

el metanol (alcohol de madera);

tiene usos industriales importantes y

se prepara en gran escala. Tiene

importantes aplicaciones como

disolvente en Química Orgánica y

materia prima para la fabricación de

formaldehído.

187 BLOQUE 4

Lee cuidadosamente y resuelve los siguientes cuestionamientos.

Elige la respuesta correcta y rellena el círculo.

1. ¿Cuál de los siguientes enunciados corresponde al campo de la química orgánica?

Ⓐ Obtención del bicarbonato de sodio (NaHCO3)

Ⓑ Obtención del ácido acético (CH3 –COOH)

Ⓒ Propiedades del carbonato de calcio (CaCO3)

Ⓓ Propiedades del ácido carbónico (H2CO

3)

2. Es el tipo de hibridación que presenta el grupo de hidrocarburos llamadas alquinos en los carbonos de la

triple ligadura: hay dos respuestas correctas

Ⓐ sp

Ⓑ sp2

Ⓒ sp3

Ⓓ sp4

3. La diferencia entre el propano, propeno y propino se debe a:

Ⓐ El número de átomos de hidrógeno que poseen.

Ⓑ El número de átomos de carbono que poseen.

Ⓒ El tipo de átomos unidos a los átomos de carbono.

Ⓓ El tamaño de la cadena de carbonos.

4. Son ejemplos de solventes que pueden disolver materiales como los que se utilizan para fabricar vasos de

hielo seco, vaselina y cera de las veladoras:

Ⓐ Éter y agua.

Ⓑ Benceno y tetracloruro de carbono.

Ⓒ Ácido clorhídrico.

Ⓓ Agua y ácido cítrico.

5. La estructura: CH3 – CH

2 – CH

= CH – CH

2 –CH

2 –CH

3 corresponde al compuesto:

Ⓐ 3-heptano.

Ⓑ 3-hepteno.

Ⓒ 4-heptano.

Ⓓ 4-heptino.

Actividad: 7



6. Si se determina el punto de ebullición de los siguientes alcanos, el que tendrá el mayor punto

de ebullición será:

Ⓐ Butano.

Ⓑ Pentano.

Ⓒ Hexano.

Ⓓ Octano.

7. Una de las aplicaciones del metano a nivel industrial es como:

Ⓐ Combustible.

Ⓑ Disolvente.

Ⓒ Materia prima para elaborar plásticos.

Ⓓ Aromatizante.

8. Gas que es utilizado en los sopletes de soldadura:

Ⓐ Eteno.

Ⓑ Etileno.

Ⓒ Etino.

Ⓓ Propeno.

9. El compuesto llamado etilenglicol (anticongelante) ¿a qué tipo de familia pertenece?

Ⓐ Alcano.

Ⓑ Alqueno.

Ⓒ Alcohol.

Ⓓ aldehído.

10. El nombre sistémico (UIQPA) correcto para el siguiente compuesto es:

Ⓐ Alcohol propílico.

Ⓑ Alcohol terbutílico.

Ⓒ 2-metil-2-propanol.

Ⓓ 2-etil- 2-propanol.

189 BLOQUE 4

13. Es el grupo funcional característico de los ácidos carboxílicos:

Ⓐ R-O-R

Ⓑ R-C=C-R

Ⓒ R-COOH

Ⓓ R-COO-R

14. Las aminas tienen importancia biológica porque:

Ⓐ Se obtienen como producto de fermentación de las frutas.

Ⓑ Se utilizan en la fabricación de jabones.

Ⓒ Forman parte de la estructura de los aminoácidos.

Ⓓ Porque forman parte de las grasas animales.

15. Las amidas son importantes para los seres vivos porque:

Ⓐ Sirven como disolventes de grasas y aceites.

Ⓑ Forman parte de los carbohidratos.

Ⓒ Aparecen en las grasas animales.

Ⓓ Son parte de la estructura de las proteínas.

Responde cada uno de los siguientes cuestionamientos. Anota la respuesta correcta en el espacio

correspondiente.

16. Menciona ejemplos de compuestos del carbono que utilizas en tu vida diaria.

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Evaluación


Saberes


Reconoce las propiedades

físicas, la nomenclatura y usos

de los compuestos del carbono.

Resuelve una serie de

cuestionamientos.

Muestra seguridad en la

resolución de los

cuestionamientos.

Autoevaluación

C MC NC


docente


17. ¿Qué entiendes por función química? ¿Cómo está determinada cada función?

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________

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18. Explica la importancia del uso racional de los hidrocarburos.

__________________________________________________________________________________________________

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__________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________

p

Identifica la importancia de las macromoléculas naturales y sintéticas.


Reconoce la importancia de las macromoléculas naturales (carbohidratos, lípidos y proteínas)

en los seres vivos, así como la existencia, uso e impacto ambiental de las macromoléculas

sintéticas con una actitud responsable y cooperativa en su manejo.




4.1 Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o

gráficas.





fenómenos.

5.4 Construye hipótesis y diseña y aplica modelos para probar su validez.


información.











Tiempo asignado: 15 horas

192

IDENTIFICA LA IMPORTANCIA DE LAS MACROMOLÉCULAS NATURALES Y SINTÉTICAS 192


Macromoléculas naturales.

Inicio

+-

Actividad: 1

Responde el siguiente cuestionario. Al finalizar comenta tus respuestas con el resto del

grupo.

1. ¿Qué diferencia hay entre moléculas naturales y sintéticas?

2. ¿Qué entiendes por macromolécula?

3. Menciona los elementos y moléculas que forman a los seres vivos:

4. Consulta las etiquetas de la composición de uno o dos alimentos procesados que tengas en casa y

realiza una lista de los componentes que contienen, y anótalos en este espacio.

193 BLOQUE 5

Evaluación


Saberes


Identifica la presencia de

moléculas naturales y sintéticas

en su vida diaria.

Expresa por escrito sus

conocimientos sobre el tema.

Se expresa con claridad y

precisión.

Autoevaluación


docente

Desarrollo

Macromoléculas, monómeros y polímeros.

Un polímero es un compuesto molecular que se distingue por tener una masa molar muy grande, desde miles a

millones de gramos por cada mol, y estar formado por muchas unidades que se repiten (monómeros) en toda la

estructura de la molécula. Las propiedades físicas de los polímeros, también conocidos como macromoléculas son

muy distintas a las de las moléculas pequeñas y comunes. Generalmente se pueden describir como la repetición de

una o unas pocas unidades mínimas o monómeros, formando los polímeros o largas cadenas de muy diversas

formas; lineales o ramificadas.

Se conocen dos tipos de estas macromoléculas: las naturales y las sintéticas.

Dentro de los polímeros naturales (son aquéllos sintetizados como parte del metabolismo celular en vegetales y en

animales) se encuentran los carbohidratos, las proteínas, los lípidos y los ácidos nucleicos, los cuales forman parte de

los seres vivos. Existen polímeros naturales de gran significación comercial como; la celulosa y el algodón que se

emplean para hacer telas y papel. La seda es otro polímero natural muy apreciado y es una poliamida semejante al

nylon. El hule de los árboles de hevea y de los arbustos de Guayule, son también polímeros naturales importantes.

Sin embargo, la mayor parte de los polímeros que se utilizan para mejorar nuestra calidad de vida diaria, son

materiales sintéticos con propiedades y aplicaciones variadas. Lo que distingue a los polímeros de los materiales

constituidos por moléculas de tamaño normal son sus propiedades mecánicas.

Los monómeros son unidades moleculares sencillas agrupadas de acuerdo a sus propiedades químicas; algunos

monómeros naturales son los monosacáridos, aminoácidos y los nucleótidos. Cuando las unidades son idénticas

reciben el nombre de homopolímero; si las unidades son distintas se denominan copolímero, pero siempre unidades

diferentes dentro de un mismo grupo, por ejemplo aminoácidos distintos, o azúcares distintos.

194


Macromoléculas naturales.

Composición química de los seres vivos.

En la composición química de los seres vivos se encuentran desde sencillos iones inorgánicos, hasta complejas

macromoléculas orgánicas siendo todos igualmente importantes para constituir, mantener y perpetuar la vida. Las

biomoléculas son por lo general cadenas de pequeñas moléculas, y/o de átomos de distintos elementos químicos,

que constituyen formas tridimensionales específicas, a cada una de las cuales corresponde una función específica.

En particular en este curso se abordan los carbohidratos, lípidos y proteínas, los ácidos nucleicos serán estudiados en

los cursos de Biología en próximos semestres.

Carbohidratos.

Los carbohidratos se conocen también como glúcidos (en un tiempo se pensó que eran hidratos de carbono debido a

su composición), son compuestos comúnmente conocidos como azúcares, están formados por carbono, hidrógeno y

oxígeno; se representan en general por la fórmula Cn(H

2O)

n, “n” es el número de veces que aparece el átomo de

carbono.

Los azúcares también llamados sacáridos, son compuestos sólidos cristalinos, que presentan sabor dulce. Se

encuentran muy difundidos en la naturaleza, en los vegetales y animales. Forman parte de tejidos, de sostén para las

plantas, son fuentes de energía para plantas y animales y precursores de otros compuestos biológicos.

Químicamente se definen como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas; es decir, compuestos que presentan en su

estructura varios grupos hidroxilo y la función aldehído o la función cetona.

Clasificación de los carbohidratos.

Los glúcidos, azucares o sacáridos, con base en el número de unidades que los

constituyen, se clasifican en:

Monosacáridos: constituidos por un azúcar simple, unidad más simple.

Oligosacáridos: Se forman de la unión de 2 a 10 unidades de monosacáridos.

Polisacáridos: formados por cadenas compuestas de muchas unidades de

monosacáridos (más de 10). Estas cadenas pueden ser lineales o ramificadas.

195 BLOQUE 5

Los monosacáridos, son los monómeros de los carbohidratos. Se presentan como sustancias blancas, con sabores

dulces, cristalizables y solubles en agua. Se oxidan fácilmente, transformándose en ácidos, por lo que se dice que

poseen poder reductor (cuando se oxidan, reducen a otra molécula). Se clasifican en base a dos criterios:

Grupo funcional

Número de átomos de carbono

De acuerdo con su función química, se distinguen en aldosas cuando contienen el grupo funcional aldehído y cetosas

cuando el grupo funcional es una cetona.

La nomenclatura de los monosacáridos tiene relación con el número de átomos de carbono que presentan: Según el

número de carbonos, un monosacárido será una triosa (3C), tetrosa (4C), pentosa (5C), hexosa (6C) o heptosa (7C).

Además se les agrega el prefijo ceto o aldo de acuerdo a la función que posean.

196


Las pentosas y las hexosas suelen formar estructuras cíclicas. La formación de estos anillos es espontánea y las

formas abiertas y cerradas están en equilibrio. Las aldohexosas generan anillos de seis lados llamados pirano

(hexágono) y las cetohexosas forman anillos furano, de cinco lados (pentágono). La estructura lineal recibe el nombre

de Proyección de Fischer; la estructura ciclada de Proyección de Haworth.

En el siguiente esquema se representa la transformación de una aldosa lineal a una forma cíclica.

El carbono que antes era simétrico ahora es asimétrico. Por lo tanto caben dos posibilidades, una que el OH esté

hacia abajo, a esta posición se le conoce como la forma alfa ( ), la otra es que el OH se encuentra hacia arriba y se le

llama forma beta ( )

A continuación la siguiente figura muestra la formación del ciclo en una cetosa. La posición alfa y beta se nombran de

la misma forma.

197 BLOQUE 5

Monosacáridos de importancia biológica.

Los carbohidratos de mayor importancia biológica son los de cinco y seis carbonos.

Las principales hexosas son la glucosa, fructuosa y galactosa.

La glucosa, aldohexosa conocida con el nombre de dextrosa; es el azúcar más

importante. También se le llama “azúcar de la sangre”; ya que es la más abundante

además de ser transportada por el torrente sanguíneo a todas las células del

organismo. La concentración normal de glucosa en la sangre es de 70 a 90 mg/

100ml, cuando se rebasan los límites establecidos es uno de los síntomas de una

enfermedad conocida como diabetes.

Las pentosas como la ribosa y desoxirribosa, forman parte de los ácidos nucleicos

(ADN y ARN) y de la molécula de ATP. Aunque son muy diversas las biomoléculas

que contienen energía almacenada en sus enlaces, es el ATP (adenosín trifosfato) la

molécula que interviene en todos los intercambios de energía que se llevan a cabo en

las células; por ello se le califica como "moneda universal de energía"

Oligosacáridos.

Son cadenas de monosacáridos de 2 hasta 10 unidades de monosacáridos, la unión de los monosacáridos tiene

lugar mediante enlaces glucosídicos. En forma más general, a esta unión se le denomina enlace glucosídico, un

enlace de cualquier carbohidrato no solo de la glucosa.

En la formación del enlace glucosídico reaccionan los hidroxilos (OH) de los monosacáridos subsecuentes, formando

una molécula de agua, desprendiéndose una molécula de agua por cada unión glucosídica. Las unidades de

monosacáridos quedan unidos por un oxigeno (el que sobro en la formación de la molécula de agua).

Los oligosacáridos son moléculas con sabor generalmente dulce, que provienen de diferentes fuentes biológicas y

que tienen un valor importante como componentes de la dieta humana. Los oligosacáridos más abundantes son los

disacáridos, formados por dos monosacáridos, iguales o distintos.

Los disacáridos más comunes son sacarosa, lactosa y maltosa.

La sacarosa o azúcar de mesa es una combinación de glucosa y fructuosa se

obtiene en forma natural, tanto en la remolacha, la caña de azúcar y el sorgo. Se

utiliza para endulzar bebidas, en la fabricación de vinos, alcoholes, vinagres,

dulces, pasteles, etc. Su estructura se muestra en la siguiente figura:

Problemas de consumo de

carbohidratos.

Debido a que el exceso de

carbohidratos en la dieta

provoca la formación de grandes

depósitos de lípidos (obesidad)

combinado esto con una vida

sedentaria y a una serie de

condiciones fisiológicas y

genéticas. Se han desarrollado

algunos edulcorantes artificiales

que producen poca energía (y

por tanto pocos lípidos) para

endulzar algunos productos,

algunos de estos sustitutos son

el aspartamo, la sucralosa

(Splenda®) y el acesulfame de

potasio.

Azúcar refinada dulce veneno.

198


La maltosa es azúcar de malta, grano germinado de cebada el cual es utilizado para elaborar cerveza. Su obtención

es por medio de hidrólisis de almidón y glucógeno tiene dos moléculas de glucosa unidas por un enlace tipo (1-4).

Su estructura es:

La lactosa es el disacárido formado por galactosa y glucosa. Se trata de un azúcar también abundante en la

naturaleza, es el disacárido responsable del contenido de azúcares de la leche y por tanto todos los alimentos

elaborados a base de leche contienen cierta proporción de este azúcar. En los niños y mamíferos jóvenes en general,

este es el componente que representa prácticamente toda la ingestión de carbohidratos, ya que todos los mamíferos

incluyendo al hombre, se alimentan de leche en las primeras etapas de su vida. En los humanos es necesaria la

presencia de la enzima lactasa para la correcta absorción de la lactosa. Cuando el organismo no es capaz de asimilar

correctamente la lactosa aparecen diversas molestias cuyo origen se denomina intolerancia a la lactosa. La estructura

de la lactosa es:

199 BLOQUE 5

Polisacáridos.

Los polisacáridos son azúcares de alto peso molecular que contienen un gran número de unidades de

monosacáridos (monómeros) unidas por enlaces glucosídicos.

Hay dos tipos principales de polisacáridos. El primero comprende moléculas formadas por monosacáridos iguales, el

de los homopolisacáriddos, los cuales, ya sean de origen animal o vegetal, representan fundamentalmente materiales

de reserva energética de los seres vivos para realizar funciones en condiciones en las cuales no es posible obtener

azúcares a través de la alimentación. Así sucede en las plantas, que almacenan cantidades grandes de polisacáridos

que utilizan luego en la germinación hasta que aparezcan las hojas que les permitirán sintetizar los azúcares por

medio de la fotosíntesis. Este hecho representa una circunstancia de provecho para los animales, que pueden

apropiarse de los materiales de reserva para su nutrición. Los carbohidratos, principalmente en forma de

polisacáridos, son los componentes más abundantes de la dieta de la mayoría de los animales.

Los principales homopolisacáridos son el almidón, la celulosa y el glucógeno, formados por unidades de glucosa.

Almidón

El almidón es la forma principal de almacenamiento de glucosa en la mayoría de

los vegetales. Es elaborado por las plantas verdes durante la fotosíntesis. Forma

parte de las membranas celulares de todas las plantas y de las fibras de las

plantas rígidas. A su vez, sirve como almacén de energía en las plantas, liberando

energía durante el proceso de oxidación en dióxido de carbono y agua. Los

gránulos de almidón de las plantas presentan un tamaño, forma y características

específicos del tipo de planta en que se ha formado el almidón.

Existe en dos formas, ambas formadas por glucosa. La amilosa, que constituye el 20% del almidón ordinario, los

monosacáridos (glucosa) están dispuestos en forma de cadena continua y rizada, semejante a un rollo de cuerda,

unidas entre sí por enlaces glucosídicos 1-4. La estructura resultante es:

En el segundo tipo, la amilopectina, es una versión ramificada de la amilosa, Además de los enlaces (1- 4),

contiene puntos de ramificación en los cuales hay enlaces (1- 6). Estas uniones se muestran en la siguiente

estructura.

200


Glucógeno.

La forma principal en que se almacena la glucosa en los animales es el glucógeno. Su

estructura es muy semejante a la amilopectina, salvo que es más ramificada (una

ramificación cada 8 o 10 unidades de glucosa) Se almacena en el hígado y tejidos

musculares.

Celulosa.

La celulosa es un polisacárido, blanco, amorfo, resistente a casi todos los disolventes, ya que es insoluble en agua y

constituye el armazón de las paredes celulares de todas las plantas, proporcionando estructura física y fuerza; es

especialmente abundante en los tejidos leñosos de los vegetales. Su estructura difiere del almidón y el glucógeno

porque sus unidades están unidas por enlaces 1-4, posición que se observa en la siguiente figura.

La celulosa no puede ser digerida en el tracto digestivo humano, ya que carece de las enzimas necesarias para

hidrolizar el enlace beta, por ello no puede utilizarse para obtener energía; la celulosa constituye, para el hombre, la

fibra no digerible, necesaria para que se produzca un buen tránsito intestinal.

En el caso de los rumiantes, son las bacterias que habitan en su rumen (estomago) las que sintetizan celulasas

capaces de hidrolizar la celulosa, liberando glucosa que puede utilizarse como alimento. De forma similar, las termitas

pueden digerir la madera gracias a las bacterias de su tracto digestivo, que secretan celulasas. Los hongos que

habitan sobre la madera en putrefacción también producen celulasas.

El segundo grupo esta formado por los llamados heteropolisacáridos, llamados también mucopolisacáridos, son

sustancias de peso molecular elevado formadas por más de un tipo de monosacáridos. Dentro de este tipo de

sustancias se encuentran moléculas con muy diversas funciones. Los mucopolisacáridos son compuestos

estructurales de cartílago, hueso, córnea, piel, paredes de vasos sanguíneos, y otros tejidos conectivos. También

cumplen función de sostén, nutrición y comunicación intercelular.

201 BLOQUE 5

Evaluación


Saberes


Clasifica los carbohidratos.

Distingue ejemplos de productos

que contienen carbohidratos.

Explica las funciones de los

carbohidratos.

Reflexiona sobre el consumo de

productos ricos en carbohidratos.

Autoevaluación


docente

Actividad: 2

Realiza una investigación bibliográfica que te ayude a completar la información sobre

carbohidratos y sus principales aplicaciones, para que posteriormente puedas

completar una tabla, que contenga la siguiente información.

Tipo de carbohidrato Ejemplos

Productos de origen

natural en los que se

encuentran

Funciones biológicas y

aplicaciones.

Monosacáridos, disacáridos

y polisacáridos

La información registrada se compartirá con el resto del grupo.

202


Lípidos.

Los lípidos (del griego lipos = grasas) constituyen una de las tres clases principales de productos alimenticios, los

otros dos son los carbohidratos y las proteínas, e intervienen en procesos biológicos importantes.

Son biomoléculas formadas básicamente por carbono e hidrógeno, un bajo número de átomos de oxígeno y algunas

de ellas contienen átomos de nitrógeno, fósforo y azufre. Incluyen compuestos muy diversos desde el punto de vista

de su composición química, pero poseen características físicas y biológicas comunes. Una característica fundamental

de este grupo de moléculas es su enlace no polar, lo que las hace insolubles en agua y soluble en disolventes no

polares como el cloroformo, el éter, benceno, etc.

Los lípidos son compuestos naturales que se encuentran en las plantas y animales. En los

vegetales en forma de aceites y ceras y en animales aceites y grasas.

Las grasas y aceites (lípidos) son mezclas de ésteres de ácidos grasos con el glicerol, por

ello se denominan glicéridos. Esta denominación es porque son considerados derivados

del glicerol. El estado físico de los glicéridos depende de la estructura de los ácidos

grasos presentes, es decir, en las mantecas (sólidos) los ácidos grasos tienen cadenas

saturadas; mientras que en los aceites (líquidos) las cadenas de los ácidos grasos

presentan insaturaciones (dobles enlaces).

Los ácidos grasos son moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada de tipo lineal con un número par de

átomos de carbono, esto debido a que en el metabolismo celular las cadenas de los ácidos grasos se forman

enlazando unidades de dos carbonos. Tienen en un extremo de la cadena un grupo carboxilo (-COOH).

Los ácidos grasos poseen una zona hidrófila, el grupo carboxilo (-COOH) y una zona lipófila, la cadena

hidrocarbonada que presenta grupos metileno (-CH2-) y grupos metilo (-CH

3) terminales. Por eso las moléculas de los

ácidos grasos son anfipáticas, pues por una parte, la cadena alifática es apolar y por tanto, soluble en disolventes

orgánicos (lipófila), y por otra, el grupo carboxilo es polar y soluble en agua (hidrófilo).

La saponificación es una reacción típica de los ácidos grasos, presentes en la molécula de la grasa animal (manteca)

o de la grasa vegetal (aceites), en la cual reaccionan con álcalis (bases) y dan lugar a una sal de ácido graso, que se

denomina jabón. Las moléculas de jabón presentan simultáneamente una zona lipófila o hidrofoba, que rehúye el

contacto con el agua, y una zona hidrófila o polar, que se orienta hacia ella, lo que se denomina comportamiento

anfipático.

CH2

203 BLOQUE 5

Clasificación de los lípidos.

Los lípidos son un grupo muy heterogéneo que usualmente se clasifican en dos, atendiendo a que posean en su

composición ácidos grasos (lípidos saponificables) o no lo posean (lípidos insaponificables).

Los lípidos saponificables a su vez se clasifican en lípidos simples y complejos.

Simples: son lípidos saponificables en cuya composición química sólo intervienen carbono, hidrógeno y oxígeno.

Se dividen en acilglicéridos y céridos.

Acilglicéridos, también se les llama glicéridos o grasas simples. Se forman por la esterificación de una, dos o tres

moléculas de ácidos grasos con una molécula de glicerina. Según el número de ácidos grasos, se distinguen tres

tipos de estos lípidos:

• Los monoglicéridos, que contienen una molécula de ácido graso.

• Los diglicéridos, con dos moléculas de ácidos grasos.

• Los triglicéridos, con tres moléculas de ácidos grasos.

Los glicéridos cuando presentan cadenas carbonadas saturadas reciben la denominación de mantecas. Los aceites

se caracterizan por presentar instauraciones o sea la presencia de dobles enlaces en las cadenas de los ácidos

grasos que forman la estructura del glicérido.

Los triglicéridos es el tipo principal de grasa generado por el organismo. Esta grasa se usa en el organismo para

generar energía. Los triglicéridos además se encuentran presentes en los alimentos y en la sangre. Niveles elevados

de triglicéridos están relacionados con el riesgo de alguna enfermedad cardiaca, además de estar asociado con altos

niveles de colesterol.

La ingesta de calorías usualmente estimula la producción del colesterol y ayuda a transportar triglicéridos que no se

usa, como energía.

Causas comunes de los triglicéridos altos son la obesidad, la diabetes, el abuso de alcohol y azúcares, las

enfermedades renales, trastornos genéticos al procesar grasa.

Cómo eliminar los triglicéridos altos. Un buen consejo es tener una dieta baja en grasa y alimentos con bajo índice

glicérico. No es recomendable eliminar la grasa totalmente de la comida, pero es bueno eliminar las comidas fritas,

carnes elevadas en grasa y también es bueno limitar la repostería.

204


Céridos. Las ceras son mezclas de ésteres de alta masa molecular, constituidas por ácidos grasos y alcoholes

monohidroxilados. Son abundantes en la naturaleza, pueden ser obtenidas de fuentes animales y vegetales; como

ejemplos de ellas tenemos la cera de abeja, la cera de carnauba, la lanolina, en los árboles forestales se puede

encontrar la cera del follaje de conífera, la cera de frutas como la pera y la manzana.

Complejos: Son lípidos saponificables en cuya estructura molecular además de carbono, hidrógeno y oxígeno,

hay también nitrógeno, fósforo, azufre o un glúcido. Son las principales moléculas constitutivas de la doble capa

lipídica de la membrana, por lo que también se llaman lípidos de membrana. Son también moléculas anfipáticas. Se

clasifican en fosfolípidos y glucolípidos.

Fosfolípidos. Se caracterizan por presentar un ácido ortofosfórico en su zona polar. Son las moléculas más

abundantes de la membrana citoplasmática.

Son un tipo de lípidos, compuestos por un glicerol al que se le unen dos ácidos grasos y un grupo fosfato. El grupo

fosfato lleva otro grupo de átomos, que frecuentemente contienen nitrógeno. Una capa doble de fosfolípidos se

encuentra en todas las membranas celulares.

La lecitina y cefalina son dos tipos de fosfoglicérido que se encuentran principalmente en el cerebro, en las células

nerviosas, en el hígado, yema de huevo, germen de trigo, levadura, soya y otros materiales.

http://www.monografias.com/trabajos13/acerca/acerca.shtml

205 BLOQUE 5

Glucolípidos. Son lípidos complejos que se caracterizan por poseer un glúcido o carbohidrato. Se encuentran

formando parte de las bicapas lipídicas de las membranas de todas las células, especialmente de las neuronas. Se

sitúan en la cara externa de la membrana celular, en donde realizan una función de relación celular, siendo receptores

de moléculas externas que darán lugar a respuestas celulares.

Entre los glucolípidos más comunes están los cerebrósidos y gangliósidos. Las principales funciones de los

glucolípidos son la del reconocimiento celular y como receptores antigénicos.

Lípidos insaponificables. Son los lípidos que no poseen ácidos grasos en su estructura y no producen reacciones de

saponificación. Entre los lípidos insaponificables se encuentran los terpenos, esteroides y prostaglandinas.

Terpenos. Son moléculas lineales o cíclicas que cumplen funciones muy variadas, entre las que se pueden citar:

esencias vegetales como el mentol, el geraniol, alcanfor, eucaliptol y vainillina. Vitaminas, como la A, E, K. Pigmentos

vegetales como la carotina y xantofila.

Esteroides. Son lípidos que derivan del esterano, que se compone de carbono,

hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, también de cuatro anillos fusionados de carbono

que poseen diversos grupos funcionales y tienen partes hidrofílicas e hidrofóbicas.

En los mamíferos como el ser humano, cumplen importantes funciones:

reguladora, estructural y hormonal.

El colesterol es un esteroide que forma la estructura de las membranas de las

células junto con los fosfolípidos. Además, a partir del colesterol se sintetizan los

demás esteroides.

Hormonas sexuales. Entre las hormonas sexuales se encuentran la progesterona, que prepara los órganos sexuales

femeninos para la gestación, los estrógenos que son los responsables de los caracteres sexuales femeninos y la

testosterona que es responsable de los caracteres sexuales masculinos.

Hormonas suprarrenales. Entre las hormonas suprarrenales se encuentra la cortisona, que actúa en el metabolismo

de los glúcidos, regulando la síntesis de glucógeno. Algunas regulan los niveles de sal y la secreción de bilis.

En la siguiente figura se muestran las estructuras de varios esteroides.

206


Prostaglandinas. Su nombre procede de “próstata”, donde fueron aisladas por primera vez, pero se encuentran

ubicadas en diferentes partes del organismo. Estos lípidos presentan gran importancia en medicina por sus múltiples

efectos fisiológicos, entre los que destacan la contracción del músculo liso y la disminución de la presión sanguínea,

que las ejercen a concentraciones muy bajas. Intervienen en la regulación de la temperatura corporal.

Se sintetizan en vivo a partir de ácidos grasos insaturados, y algunos medicamentos anti-inflamatorios como la

aspirina inhiben su formación, ya que intervienen en el dolor. En medicina se emplean en la inducción del parto e

inhibición de secreción gástrica.

Estructuralmente todas derivan del Ácido 15-hidroxi -13- trans - prostenoico, un ácido graso de 20 átomos de C que

tiene un doble enlace extra que provoca que se forme un anillo de ciclopentano que se forma entre los C 8 y 12, con

un OH.

Funciones de los lípidos.

Los lípidos desempeñan diferentes tipos de funciones biológicas:

Función de reserva energética: Los lípidos son la principal fuente de energía de los animales ya que un gramo de

grasa produce 9,4 kilocalorías en las reacciones metabólicas de oxidación, mientras que las proteínas y los glúcidos

sólo producen 4,1 kilocalorías por gramo.

Función estructural: Los lípidos forman las bicapas lipídicas de las membranas celulares. Además recubren y

proporcionan consistencia a los órganos y protegen mecánicamente estructuras o son aislantes térmicos como el

tejido adiposo.

Función catalizadora, hormonal o de mensajeros químicos: Los lípidos facilitan determinadas reacciones químicas y

los esteroides cumplen funciones hormonales.

Función transportadora: Los lípidos se absorben en el intestino gracias a la emulsión de las sales biliares y el

transporte de lípidos por la sangre y la linfa se realiza a través de las lipoproteínas.

207 BLOQUE 5

Evaluación


Saberes


Clasifica a los lípidos.

Distingue ejemplos de productos

que contienen lípidos.

Explica las funciones de los lípidos.

Reflexiona sobre el consumo de

productos ricos en lípidos.

Autoevaluación


docente

Actividad: 3

Lee el tema “Lípidos” en tu módulo y organiza la información en una tabla que contenga

datos sobre su composición, clasificación, principales funciones, ejemplos y fuentes

naturales. Analicen en el grupo los resultados.

Tipo de carbohidrato Composición

Clasificación Ejemplos Fuente natural Función

Grasas Saponificable, simple Manteca Grasa animal Fuente de

energía

Aceites

Ceras

Fosfolípidos

Glucolipidos

Prostaglandinas

Terpenos

Esteroides

208


Proteínas.

Las macromoléculas estudiadas anteriormente intervienen en una serie de procesos bioquímicos que tienen que ver

con el inicio y desarrollo de la vida. Sin embargo, las proteínas ocupan el papel principal en estos procesos biológicos

y constituyen los compuestos más abundantes (después del agua) e importantes de los animales y, en menor grado,

en los vegetales. Son biomoléculas formadas por carbono, hidrógeno y nitrógeno principalmente, pueden además

contener azufre y en algunos tipos de proteínas, fósforo, hierro, magnesio y cobre entre otros elementos.

Estos compuestos se encuentran en todas las células y son material principal de la piel, pelo, uñas, músculos,

nervios, tendones, sangre, enzimas, etc., por esta razón a estos polímeros biológicos se les denominó proteína, que

proviene de la palabra griega proteios, y significa lo primero, es decir, sustancia de la vida.

Químicamente, las proteínas están formadas por la unión de muchas moléculas relativamente sencillas y no

hidrolizables, denominadas aminoácidos (aa) los cuales están unidos mediante enlaces peptídicos.

Estos compuestos químicamente son alfa aminoácidos, lo que significa que como parte de su función química es la

función ácido carboxilo y en el carbón alfa unido la función del grupo amino, el resto de la estructura se representa

con la letra R-, lo que significa que puede ser diferente. En la materia viva es de carácter primordial la presencia de las

proteínas, y en este tipo de macromoléculas se han identificado 20 clases diferentes de alfa aminoácidos.

De estos 20 aminoácidos, 10 de ellos el organismo humano los puede sintetizar por lo que no es esencial que estén

presentes en la dieta, pero hay otros 10 que el organismo humano no puede sintetizar por lo que es de carácter

esencial que estén presentes en la dieta.

Reacción de formación del enlace peptídico.

209 BLOQUE 5

Una proteína contiene cientos de unidades de aminoácidos (que pueden ser diferentes). Con los veinte aminoácidos

distintos que existen, pueden hacerse múltiples combinaciones para formar moléculas de proteínas; es decir, el

número de proteínas que se puede formar es inmensamente grande. Por lo que cada organismo requiere de tener los

aminoácidos necesarios para sintetizar su propia proteína.

Los aminoácidos esenciales son introducidos al organismo vía alimentos que los contienen en la estructura proteica

presente en la dieta, y que en el proceso de digestión son liberados. El requerimiento diario de proteínas para un

adulto es de 30 g/día. El consumo de alimentos con valor bajo de proteínas trae como consecuencia una dieta mal

balanceada y una serie de trastornos que provocan enfermedades, como el raquitismo.

Clasificación de las proteínas.

La clasificación de las proteínas se realiza desde varios puntos de vista, así:

Según su composición:

Proteínas simples u Holoproteínas: Las cuales están formadas exclusivamente o predominantemente por

aminoácidos. A su vez se dividen de acuerdo con su morfología y solubilidad en:

Proteínas fibrosas: son insolubles en agua, presentan formas moleculares alargadas, con un número variado de

cadenas polipeptídicas que constituyen fibras resistentes, con cierto grado de elasticidad, fragilidad o ductilidad.

Funcionan como proteínas estructurales o de soporte. Las más comunes son: elastina, colágeno, queratina,

fibrina, etc.

Proteínas Globulares: Tienden a ser más solubles en agua, debido a que su superficie es polar. Sin embargo,

pueden presentar mayor solubilidad en otros solventes como soluciones salinas, ácidos o bases diluidas o

alcohol. Su estructura es compacta con formas casi esféricas. La mayoría de las proteínas conocidas son

globulares, dentro de las que se consideran todas las enzimas, las proteínas del plasma y las presentes en las

membranas celulares.

A su vez las proteínas globulares se pueden clasificar de acuerdo con su solubilidad en:

Albúminas: Proteínas fácilmente solubles en agua, que coagulan con el calor y precipitan con las soluciones

salinas saturadas. Por ejemplo la lactoalbúmina, albúmina del suero, la ovoalbúmina (presente en la clara del

huevo).

Globulinas: Escasamente solubles en agua pura, pero solubles en soluciones salinas diluidas como cloruro de

sodio, entre ellas se encuentran las seroglobulinas (sangre), ovoglobulina, inmunoglobulinas, etc.

Glutelinas: Solubles en ácidos y bases diluidos, insolubles en solventes neutros. Ejemplo: La glutenina del trigo.

Prolaminas: Solubles en alcohol del 70 al 80%, insolubles en agua, alcohol absoluto y otros solventes neutros,

como la Zeína del maíz y la Gliadina del trigo.

210


Proteínas conjugadas o heteroproteínas: Poseen un componente de proporción significativa no aminoacídico que

recibe el nombre de grupo prostético. Según la naturaleza de este grupo consideramos:

Glicoproteínas: se caracterizan por poseer en su estructura a azúcares. Se pueden

citar como ejemplo: las inmunoglobulinas, algunas proteínas de membrana, el

colágeno y otras proteínas de tejidos conectivos.

Lipoproteínas: proteínas conjugadas con lípidos que se encuentran en las

membranas celulares o bien proteínas transportadoras de lípidos en el medio

acuoso de la sangre o de la linfa.

Nucleoproteínas: se presentan unidas a un ácido nucleico, como en los

cromosomas, ribosomas y en los virus.

Metaloproteínas: contienen en su molécula uno o más iones metálicos que no

constituyen un grupo hem. Por ejemplo algunas enzimas.

Hemoproteínas o Cromoproteínas: proteínas que tienen en su estructura un grupo

hem. Ejemplo: Hemoglobina, Mioglobina y ciertas enzimas como los citocromos.

Proteínas

Holoproteínas

Proteínas fibrosas

Proteínas globulares

Heteroproteínas

Cromoproteínas

Lipoproteínas

Nucleoproteínas

Fosfoproteínas

De acuerdo con su función biológica:

Proteínas estructurales: Forman parte de células y tejidos a los que confieren apoyo estructural. Dentro de ellas se

pueden citar, el colágeno y la elastina presentes en el tejido conectivo de los vertebrados. La queratina presente en la

piel, pelo y uñas.

Proteínas de transporte: Como su nombre lo indica, transportan sustancias como el oxígeno en el caso de la

hemoglobina y la mioglobina, ácidos grasos en el caso de la albúmina de la sangre, o las que realizan un transporte a

través de la membrana celular.

Proteínas de defensa: Protegen al organismo contra posibles ataques de agentes extraños, entre las que se

consideran los anticuerpos (inmunoglobulinas) de la fracción gamma globulínica de la sangre, las proteínas

denominadas interferones cuya función es inhibir la proliferación de virus en células infectadas e inducir resistencia a

la infección viral en otras células, el fibrinógeno de la sangre importante en el proceso de coagulación.

Proteínas hormonales: Se sintetizan en un tipo particular de células pero su acción la ejercen en otro tipo. Ejemplo, la

insulina.

Proteínas como factores de crecimiento: Su función consiste en estimular la velocidad de crecimiento y la división

celular. Como ejemplo se puede citar la hormona de crecimiento y el factor de crecimiento derivado de plaquetas.

Proteínas catalíticas o enzimas: Permiten aumentar la velocidad de las reacciones metabólicas. Dentro de las células

son variadas y se encuentran en cantidad considerable para satisfacer adecuadamente sus necesidades. Entre otras

se consideran las enzimas proteolíticas cuya función es la degradación de otras proteínas, lipasas, amilasas,

fosfatasas, etc.

211 BLOQUE 5

Proteínas contráctiles: son proteínas capaces de modificar su forma, dando la posibilidad a las células o tejidos que

estén constituyendo de desplazarse, contraerse o relajarse razón por la cual se encuentran implicadas en los

diferentes mecanismos de motilidad. Las proteínas más conocidas de este grupo son la actina y la miosina.

Proteínas receptoras: proteínas encargadas de combinarse con una sustancia específica. Si se encuentran en la

membrana plasmática, son las encargadas de captar las señales externas o simplemente de inspeccionar el medio.

Se encuentran en las membranas de los organelos, permiten su interacción. Sin embargo, no son proteínas exclusivas

de membrana ya que algunas se encuentran en el citoplasma. El ejemplo más típico de éstas son los receptores de

las hormonas esteroides. Casi todos los neurotransmisores, la mayoría de las hormonas y muchos medicamentos

funcionan gracias a la presencia de estas proteínas.

Proteínas de transferencia de electrones: son proteínas integrales de membrana, comunes en las mitocondrias y

cloroplastos cuya función se basa en el transporte de electrones desde un donador inicial hasta un aceptor final con

liberación y aprovechamiento de energía. Como ejemplo se citan a los citocromos que hacen parte de la cadena

respiratoria.

Estructura de las proteínas.

Por la complejidad estructural de las proteínas, para facilitar su estudio se han establecido cuatro niveles que son:

primario, secundario, terciario y cuaternario.

La estructura primaria se refiere al orden en que se encuentran los aminoácidos dentro de la

molécula proteica. Dada la naturaleza de cada aminoácido este orden determina los siguientes

niveles estructurales. En una proteína pueden existir 20 aminoácidos diferentes, por lo tanto el

número de diferentes proteínas puede ser infinito. Las cadenas proteicas más pequeñas tienen

entre 25 y 100 aminoácidos, como ocurre en el caso de las de algunas hormonas o de alguna

proteína pequeña como la ferredoxina, enzima que interviene en la fotosíntesis. Las cadenas

proteicas más típicas están compuestas por unos 100 - 500 aminoácidos y las más largas

llegan a tener hasta 3000 monómeros.

Los aminoácidos, a medida que van siendo enlazados durante la síntesis de proteínas y gracias a

la capacidad de giro de sus enlaces, adquieren una disposición espacial estable. A estas

conformaciones se les conoce como estructura secundaria. Existen dos tipos de estructura

secundaria la hélice alfa y la conformación beta. La estructura de hélice se forma al enrollarse

helicoidalmente sobre sí misma la estructura primaria. En la disposición beta los aminoácidos no

forman una hélice, sino una cadena en zigzag.

La estructura terciaria informa sobre la disposición de la estructura secundaria de un

polipéptido al plegarse sobre sí misma, originando una conformación globular. Esta

conformación globular facilita la solubilidad en agua y por ello la realización de funciones de

transporte, enzimáticas, hormonales, etc. La estructura terciaria se mantiene estable gracias

a la existencia de enlaces entre los radicales (R) de los aminoácidos. Los enlaces que

aparecen son puente de disulfuro entre los radicales de aminoácidos que contienen azufre,

los puentes de hidrógeno, puentes eléctricos y las interacciones hidrófobas.

La estructura cuaternaria es la forma total de una proteína integrada por diferentes

subunidades. Muestra la unión, mediante enlaces débiles (no covalentes) de varias cadenas

polipeptídicas con estructura terciaria, para formar un complejo proteico. Cada una de estas

cadenas polipeptídicas recibe el nombre de protómero. El número de protómeros varía desde

dos como en la hexoquinasa, cuatro en la hemoglobina, o muchos como la cápsida del virus de

la poliomielitis, que consta de 60 unidades proteicas.

212


213 BLOQUE 5

Evaluación


Saberes


Identifica los componentes,

clasificación y función de las

proteínas.

Explica la función e importancia de

las proteínas para los seres vivos.

Muestra seguridad en el

intercambio de respuestas.

Autoevaluación


docente

Actividad: 4

Lee el tema “Proteínas” y responde los siguientes cuestionamientos Comparte tus

respuestas con el resto del grupo.

¿Qué son los aminoácidos esenciales?

¿Cómo se clasifican las proteínas?

¿Qué información se obtiene de cada nivel estructural de una proteína?

¿Qué es una proteína desnaturalizada?

¿Por qué son tan importantes las proteínas para los seres vivos?

214


Cierre

Evaluación

Actividad: 5 Producto: Diagrama. Puntaje:

Saberes


Diferencia los enlaces

glucosídico, éster y peptídico.

Explica la formación de los enlaces. Realiza las labores escolares en

forma ordenada y precisa.

Autoevaluación


docente

Actividad: 5

Explica la formación del enlace: glucosídico, éster y peptídico. Realiza un diagrama para

cada caso y menciona en que moléculas se presenta.

215 BLOQUE 5

Evaluación


Saberes


Describe la importancia de los

carbohidratos, lípidos y

proteínas en relación al cuidado

de la salud.

Revisa y selecciona información

sobre macromoléculas naturales.

Explica la relación de las

macromoléculas naturales en el

cuidado y mantenimiento de la

salud.

Muestra interés en adquirir

hábitos saludables de

alimentación.

Autoevaluación


docente

Actividad: 6

Realiza una investigación que te ayude a completar la información abordada en este

módulo y responde lo que se te solicita a continuación.

¿Cuáles son las unidades básicas (monómeros) que se unen para formar a los polisacáridos y las proteínas?

Explica la importancia de las macromoléculas naturales (carbohidrato, lípidos y proteínas) para la salud.

Revisa información sobre las recomendaciones para una alimentación saludable y analiza si tus hábitos

alimenticios son los adecuados. Escribe tu reflexión.

Investiga y escribe una breve descripción de las enfermedades: diabetes, galactosemia y obesidad.

216



Macromoléculas sintéticas.

Inicio

Evaluación


Saberes


Identifica el uso de plásticos

(polímeros) en su vida diaria.

Analiza los beneficios e impactos

del uso de plásticos.


exactitud.

Autoevaluación


docente

Actividad: 1

Responde el siguiente cuestionario. Al finalizar comparte tus respuestas con tus

compañeros de clase.

1. ¿Qué significa la palabra polímero?

2. ¿Te resultan comunes los términos: PVC, teflón, bakelita, polietileno y poliestireno? Escribe lo que sabes de

ellos.

3. Menciona los usos de los plásticos en tu vida diaria.

4. ¿Por qué se recomienda reducir el uso de bolsas de plástico y reciclar los envases plásticos de diversos

productos?

217 BLOQUE 5

Desarrollo

Las macromoléculas artificiales intervienen en todo aspecto de la vida

moderna, de manera que es difícil imaginar un mundo sin polímeros.

Tenemos las fibras textiles para vestido, alfombrado y cortinas,

zapatos, juguetes, partes de automóviles, materiales para la

construcción, trajes especiales como los de bomberos, utensilios de

cocina, resinas, nylon y la lista podría seguir.

Todos estos productos que se consideran esenciales en la vida diaria,

se fabrican completamente o en parte por polímeros. La mayor parte

de los materiales derivados de los polímeros se obtienen del petróleo.

Como éste es un recurso natural no renovable, la dependencia de los

polímeros es otra buena razón para no despilfarrar su limitada reserva

mundial.

Al proceso de formar moléculas muy grandes, de alta masa molecular, a partir de unidades más pequeñas se le llama

polimerización. La molécula o unidad grande se llama polímero y la unidad pequeña se denomina monómero. A los

polímeros que contienen más de un tipo de monómero se les llama copolímeros y si presenta una sola unidad se

conocen como homopolímero.

A algunos polímeros sintéticos se les llama plásticos, por su propiedad de ser moldeados. Aunque no todos los

polímeros son moldeables, sin embargo la palabra plástico se ha empleado para designar cualquier sustancia

derivada de los polímeros.

Los polímeros sintéticos se obtienen por medio de reacciones de adición y de condensación.

¿Cómo se lleva a cabo la polimerización?

Los polímeros se forman por la unión de un gran número de unidades monoméricas que se pueden representar a

través de una reacción química:

Un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad, y en muchos casos, hace posible un proceso químico

(como en este caso la reacción de polimerización) sin que se advierta en los productos.

Un polímero se nombra por el tipo de monómeros que lo forman precedido del prefijo poli. Por ejemplo, el polietileno

es el formado por los monómeros del etileno.

Polimerización.

En la polimerización por adición, las unidades de construcción (o monómeros) se adicionan unas a otras de tal

manera que el producto polimérico contiene todos los átomos de los monómeros iniciales. En esta reacción no hay

subproductos. Son polímeros formados a partir de la unión de moléculas monoméricas insaturadas y con apertura de

su doble enlace (insaturación). Un ejemplo es la polimerización del etileno para formar polietileno.

CH2 = CH

2 etileno

rcatalizado

monómero polímero

218


Por medio de presión y calor en presencia de un catalizador se logra que las moléculas de etileno se unan entre sí y

formen cadenas largas. La polimerización se puede representar por la reacción de unas pocas unidades

monoméricas.

El polietileno es uno de los polímeros más usados en la actualidad. Se encuentra en una gran diversidad de

materiales: empaques, aislantes eléctricos, materiales de construcción, etc. Es un termoplástico de bajo costo que

puede moldearse de diversas formas hasta formar películas delgadas o para hacer fibras. De acuerdo con la forma de

producirlo, se pueden encontrar dos tipos de polietileno, de baja densidad y de alta densidad, conocidos por sus

siglas en inglés LDPE y HDPE, respectivamente.

Otro ejemplo de polímero de adición es el poliestireno. En un termoplástico muy usado debido

a su bajo costo, estabilidad térmica y baja densidad. El poliestireno es un polímero del

estireno, generalmente está formado de una 5500 a 6000 unidades. Este polímero tiene la

apariencia de una resina clara y transparente que fluye con facilidad.

El PVC (cloruro de polivinilo) se obtiene de la polimerización de cloruro de vinilo. Se encuentra

de dos formas: una rígida, que se emplea en la fabricación de tuberías para riego, botellas,

techado, juntas y partes automotrices, y otra flexible, para fabricar cortinas para baño,

manteles, alambre, cables eléctricos y en tapicería.

En una reacción de polimerización por condensación se unen dos moléculas (condensadas) con pérdida simultánea

de una pequeña molécula, como la del agua, la del monóxido de carbono, o cloruro de hidrógeno. Estos polímeros se

llaman polímeros de condensación y sus productos de descomposición no son idénticos a los de las unidades

respectivas del polímero. Casi todos los polímeros de condensación son en realidad copolímeros; es decir, que están

formados por dos o más clases de monómeros.

Un representante de este grupo es el nylon. Éste fue el primer polímero que pudo hilarse. Desde su descubrimiento,

en 1930, se han producido gran cantidad de fibras sintéticas, las cuales han sido importantes en el desarrollo de la

industria textil. El nylon 66 se forma a partir de la reacción del ácido adípico y la hexametilendiamina ambos de seis

átomos de carbono.

http://www.monografias.com/trabajos14/ciclos-quimicos/ciclos-quimicos.shtml#car

219 BLOQUE 5

La condensación entre moléculas de glicol (etanodiol) para formar polietilenglicol, la reacción se representa en la

siguiente figura.

La obtención del acetato de etilo es el resultado de la reacción entre el ácido acético (vinagre) y el etano.

Uno de los aspectos más interesantes de la química de los polímeros es su gran versatilidad. Las cadenas

poliméricas no sólo se encuentran formadas de un tipo único de monómeros. Para lograr una mayor gama de

propiedades, se pueden producir polímeros donde exista una combinación de dos, tres o más monómeros diferentes

dando como resultado un copolímero.

Por ejemplo, el copolímero estireno-acrinonitrilo (SAN) tiene una mayor resistencia química y térmica que el estireno.

Sin embargo, no es transparente como el poliestireno. Se usa en artículos de cocina como batidoras o licuadoras y en

la fabricación de aspiradoras.

Otro copolímero muy usado es el ABS, acrilonitrilo-butadieno-estireno. Es un plástico que combina las propiedades

de dureza y alta resistencia mecánica. Se puede combinar con otros plásticos como el PVC, y se obtiene un material

de alta resistencia usando en la fabricación de televisores. El ABS se emplea en la producción de partes moldeables

para automóviles. Los automóviles fabricados en 1985 usaron un promedio de 12kg de este copolímero para cada

unidad. También se usa en los revestimientos de las puertas de refrigeradores.

Clasificación de los Polímeros según sus Propiedades Físicas.

Desde un punto de vista general se puede hablar de tres tipos de polímeros:

Elastómeros

Termoplásticos

Termoestables.

Los elastómeros son polímeros que tienen propiedades elásticas, es decir, pueden ser estirados hasta doblar muchas

veces su tamaño y después regresar a su forma original. Ejemplos, cauchos, siliconas, poliuretanos.

OH – CH2 – CH

2 - OH + OH – CH

2 – CH

2 – OH + OH – CH

2 – CH

2 – OH + n….

Glicol Glicol Glicol

OH – CH2 - [CH

2 – O – CH

2 – CH

2 – CH

2 – O –CH

2]n – CH

2 – OH + nH

2O

Polietilenglicol

220


Los elastómeros y termoplásticos están constituidos por moléculas que forman largas cadenas con poco

entrecruzamiento entre sí. Cuando se calientan, se ablandan sin descomposición y pueden ser moldeados. Polímeros

termoplásticos que se deforman con temperatura son el polietileno, poliestireno, polipropileno, acrílicos, ABS, PVC,

SAN, etc.

Los termoestables se preparan generalmente a partir de sustancias semifluidas de peso molecular relativamente bajo,

las cuales alcanzan, cuando se someten a procesos adecuados, un alto grado de entrecruzamiento molecular

formando materiales duros, que funden con descomposición o no funden y son generalmente insolubles en los

solventes más usuales. No se deforman por acción de la temperatura, ejemplos de estos compuestos son: epoxi,

poliester, fenólicos, poliuretanos.

Evaluación


Saberes


Distingue los tipos de

macromoléculas sintéticas.

Diferencia la composición y

propiedades de los polímeros.

Muestra seguridad en la

resolución de cuestionamientos.

Autoevaluación


docente

Actividad: 2

Con base en la lectura del tema y la explicación de tú profesor, responde las

siguientes preguntas. Comparte tus respuestas con el resto del grupo.

1. ¿Qué tipo de compuestos se deben enlazar para producir polímeros de adición?

2. ¿Por qué se les llama polímeros de condensación?

3. ¿Qué es un copolímero?

4. ¿Cuáles son las diferencias entre los polímeros elastómeros, termoplásticos y termoestables?

221 BLOQUE 5

Polímeros Tipos mas comunes Usos

Termoplásticos

Polietilenos

Bolsas, recipientes, contenedores…

Poliésteres saturados

Botellas para bebidas, envases

alimenticios…

Poliestirenos

Protectores en embalajes, planchas

aislantes…

Polivinilos

Tuberías de agua y gas, aislantes

eléctricos, impermeables, antiguos discos

de música…

Polipropilenos Cajas, estuches con tapa abatible..

Termoestables

Fenoles Aislantes eléctricos, interruptores, bases

de enchufe..

Aminas Clavijas, interruptores, bases de

enchufe…

Resinas de poliéster Clavija, interruptores, recubrimientos de

tableros….

Resinas epoxi Material deportivo, alas de aviones,

adhesivos…

Elastómeros

Cauchos Neumáticos, mangueras, artículos de

goma…

Neoprenos Trajes de submarinismo, rodilleras,

coderas…

Poliuretanos Gomaespuma, piel artificial…

Siliconas Prótesis, sonda y tubos de uso médico,

cierres herméticos…

Impacto del uso de polímeros.

A partir de la Segunda Guerra Mundial, los polímeros han sustituido, en forma creciente, materiales naturales como

madera, algodón, papel, acero, etc. Esto se debe principalmente a dos factores: el primero, a sus propiedades de ser

moldeables, anticorrosivos, resistentes a la acción mecánica (una cuerda de nylon de 10 cm de espesor, puede

soportar una carga de 5000 kg sin romperse), resistencia a la temperatura, presencia de propiedades elásticas, etc.

Estas propiedades se deben a la gran diversidad de estructuras que con las unidades monómeras se pueden

construir. El segundo, a la explotación a gran escala del petróleo.

Sin embargo, se debe tomar en cuenta que el petróleo es un recurso no renovable. Por otra parte, los polímeros,

aunque indispensables para nuestra vida cotidiana, acarrean serios problemas relacionados con su desecho.

La basura orgánica, como el papel y restos de comida, se pueden biodegradar. Es decir, están formadas de

compuestos que pueden romperse para dar lugar a otros compuestos más simples, como el bióxido de carbono y

agua a través de la acción de bacterias que se encuentran en la naturaleza. Entonces, hay que pensar en lo que

sucede con los plásticos. Debe tomarse en cuenta que cada día se producen miles de toneladas de basura y los

plásticos representan aproximadamente el 18% de su volumen.

En la actualidad, las investigaciones sobre polímeros van encaminadas a la producción de polímeros biodegradables

(que se degradan por la acción de la temperatura, humedad, con acción microbiológica, microorganismos) y

fotodegradables (sensibles a la acción de la luz). Se pretende que su uso se extienda a bolsas desechables, envases

y empaques que representan un 70% del uso de plásticos.

222


Cierre

Polímeros en nuestro entorno.

Evaluación

Actividad: 3 Producto: Reporte de investigación. Puntaje:

Saberes


Identifica el uso e impacto de

los polímeros sintéticos, en la

vida cotidiana.

Argumenta sobre los beneficios del

uso adecuado de los polímeros.

sintéticos


exactitud.

Autoevaluación


docente

Actividad: 3

Realiza una investigación sobre los métodos de producción, utilidad e impacto

ambiental del uso cotidiano de macromoléculas sintéticas. Presenta un reporte

escrito o audiovisual.

223 BLOQUE 5

Bibliografía

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Ana Martínez. Mauricio Castro. Santillana. México D. F. 1999.

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Jorge Alejandro Leriche Guzmán. Química II. Limusa Noriega Editores. México. 2006.

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Robert C. Smoot. Mi contacto con la Química. McGraw-Hill. México. 2001

T. R. Dickson. Introducción a la Química. Publicaciones cultural. México. 2000

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