Mapa conceptual: Sistema periódico de los elementos

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Reacciones en Química Orgánica

En la tabla inferior se muestra las reacciones de los grupos funcionales de Química orgánica más comunes. Pincha en la imagen para agrandarla:

Mapa conceptual: Orgánica

Pincha en la imagen inferior para ver el esquema sobre la química del carbono a nivel de 2º bachillerato:

La tabla de afinidad

Étienne-François Geoffroy (1672-1731) Químico y doctor en París, profesor de la Facultad de Medicina de París, conocido principalmente por haber elaborado la tabla de afinidades química (tables des rapports), la cuál  presentó a la Académie Royale des Sciences de París en 1718 y 1720. Estas listas se realizaron recopilando observaciones de las reacciones que se producían al poner en contacto las sustancias entre sí, haciendo distinción de los diversos grados de afinidad que presentaban sustancias análogas frente a los diferentes reactivos; y se mantuvieron en boga el resto del siglo hasta que fueron desacreditadas por el tratado de Claude Louis Berthollet.

Microbiología industrial

Desarrollo histórico

El arte de la fermentación, definido en su sentido más amplio como la transformación química de compuestos orgánicos con la ayuda de enzimas producidas por microorganismos, es muy antiguo.
La capacidad de las levaduras para producir alcohol en forma de cerveza la conocían ya los sumerios y babilonios antes del año 6000 A.C. Más tarde, aproximadamente hacia el año 4000 A.C., los Egipcios descubrieron que el CO2 generado por la acción de las levaduras (Saccharomyces) podía fermentar el pan. Referencias al vino, otro antiguo producto de fermentación, se hallan en el Génesis, donde consta que Noé consumía algo más de lo debido. Hacia el siglo XIV D.C., la destilación de bebidas alcohólicas a partir de grano fermentado, práctica originaria de China, era común en muchas zonas del mundo (Francia-Brandy; Escocia-Whisky).
Los microorganismos proporcionaron alimentos y bebidas durante más de 8000 años, sin que se tuviera noción de su existencia, pero no fue hasta el siglo XVII, que Anton Van Leeuwenhoek, describió por 1ª vez  la presencia de “animáculos” como organismos móviles que no llegaban ni a la milésima parte de un grano de arena.

Características  de los microorganismos industriales y sus clases

Existen una serie de características que comparten todos los microorganismos y que suponen ciertas ventajas para su uso en la industria. La más fundamental, el pequeño tamaño de la célula microbiana y su correspondiente alta relación de superficie a volumen. Hay algunos microorganismos que se reproducen con gran rapidez. Los ambientes capaces de albergar vida microbiana  reflejan toda la evolución sufrida  por estos organismos. Se han encontrado especies que viven a temperaturas   comprendidas entre la temperatura de congelación y casi de ebullición del agua, en presencia y ausencia de aire,  en agua salada y dulce, etc.

Los microorganismos industriales también están  capacitados para realizar una gran gama de reacciones metabólicas, y adaptarse, así, a muchas fuentes de nutrición.

Existen 4 tipos de microorganismos de interés industrial:
1.- Levaduras      2.- Hongos        3.- Bacterias unicelulares         4.- Actinomicetos

1.- Levaduras

Las levaduras se vienen utilizando desde hace miles de años para la fabricación de pan y bebidas alcohólicas. La levadura que sin duda fue la primera y aún hoy en día sigue siendo la más utilizada por el hombre es Saccharomyces cerevisiae de la que se  emplean diferentes cepas para la fabricación de cerveza, vino, sake, pan y alcoholes industriales. Otras levaduras son:
–  Kluyveromyces fragilis es una especie fermentadora de la lactosa que se  explota en pequeña escala para la producción de alcohol a partir del suero de la leche.

– Yarrowia lipolytica es una fuente industrial de ácido cítrico.

– Trichosporum cutaneum  desempeña un importante papel en los sistemas de digestión aeróbica de aguas  residuales debido a su enorme capacidad de oxidación de compuestos orgánicos, incluidos algunos que son tóxicos para otras levaduras y hongos, como los derivados  fenólicos.

 2.- Hongos filamentosos

Los hongos tienen una gran importancia económica, no tan sólo por su utilidad, sino  también por el daño que pueden causar. Los hongos son responsables de la degradación de gran parte de la materia orgánica de la Tierra, una actividad enormemente beneficiosa ya que permite el reciclaje de la materia viva. Por otro lado, los hongos causan gran cantidad de enfermedades en plantas y animales y pueden destruir alimentos y materiales de los que depende el hombre.
Los efectos perjudiciales de los hongos están contrarrestados por su utilización industrial. Los hongos son la base de muchas fermentaciones como la combinación de soya, habichuelas, arroz y cebada que dan lugar a los alimentos orientales miso, y tempeh. Los hongos son también la fuente de muchos enzimas comerciales  (amilasas, proteasas, pectinasas), ácidos orgánicos (cítrico, láctico), antibióticos  (penicilina), quesos especiales (Camembert).

3.- Bacterias

Entre las especies bacterianas de interés industrial están las bacterias del ácido acético, Gluconobacter y Acetobacter que pueden convertir el etanol en ácido acético. El géneroBacillus es productor de antibióticos (gramicidina, bacitracina, polimixina), proteasas e insecticidas. Del género Clostridium cabe destacar Clostridium acetobutylicum que puede fermentar los azúcares originando acetona y butanol. Las bacterias del ácido láctico incluyen, entre otras, las especies de los géneros Streptococcus y Lactobacillus que producen yogur. Corynebacterium glutamicum es una importante fuente industrial de lisina. El olor característico a tierra mojada se debe a compuestos volátiles (geosmina) producidos por Streptomycesaunque su principal importancia radica en la producción de antibióticos como anfotericina B, kanamicina, neomicina, estreptomicina, tetraciclina, etc.

4.- Actinomicetos

Las Actinobacterias o actinomicetos son un grupo de bacterias Gram positivas. La mayoría de ellas se encuentran en la tierra, e incluyen algunas de las más típicas formas de vida terrestre, jugando un importante rol en la descomposición de materia orgánica, tales como la celulosa y quitina. Estas bacterias renuevan las reservas de nutrientes en la tierra y son fundamentales en la formación de humus. Muchas actinobacterias se destacan por su capacidad para producir compuestos que tienen características útiles en farmacología.

Los microorganismos en la producción de alimentos y bebidas

En contra de la idea de que todos los microorganismos son dañinos, los yogures y los quesos son ejemplos de alimentos a los que se añaden éstos para, por ejemplo, agriar la leche y producir yogur, u obtener la cubierta blanca característica del queso Brie o el color azul del queso Roquefort. De un tamaño más o menos similar es el sector de frutas y verduras, en el que los productos pueden no haber sufrido ninguna alteración o estar enlatados, congelados,  refrigerados o fritos.

Obtención de derivados lácteos

Los alimentos y bebidas fermentadas forman actualmente un sector muy extenso e importante de la industria alimentaria. Uno de los primeros productos obtenidos del campo fue la leche, y puesto que ésta sufre una rápida invasión bacteriana que la acidifica (al convertir la lactosa en ácido láctico), es de suponer que el queso, así como otros derivados lácteos, se contarían entre los primeros alimentos fermentados. Entre los derivados más importantes se encuentra:

  • Fabricación del queso

Consiste, fundamentalmente, en añadir a la leche un cultivo de bacterias, dejando incubar la mezcla cierto tiempo, agregándose luego una enzima para coagular los sólidos  durante la acidificación de la leche. Tradicionalmente, la fuente de estas enzimas era el cuajo o renina, obtenido del 4º estómago de terneras, pero se va sustituyendo actualmente por enzimas microbianas. Posteriormente, se separa la cuajada del suero, se prensa para expulsar el agua y se envuelve en una tela seca. En algunos quesos se favorece el crecimiento de determinados organismos en su parte externa durante el proceso de curado.
La naturaleza de las bacterias que se usan como iniciadoras forman uno de los factores que determinan la extensa gama de quesos. Otros factores son: la temperatura de fabricación y la presencia o ausencia de una flora secundaria.

En general, podemos dividirlo en 3 grandes grupos:

  1. Quesos blandos, que son aquellos que poseen un alto contenido en agua (del 50 al 80%), y que se agrupan en madurados y no madurados. Un queso blando no madurado es un producto que, terminado, viene a tener una consistencia parecida a la de los primeros pasos del proceso. En un queso blando madurado se favorece el crecimiento en superficie de levaduras y especies del moho Penicillium.
  2. Quesos semiduros, que son aquellos en los que la cuajada se calienta brevemente para rebajar el contenido de humedad hasta el 45%, lo que la hace más firme.
  3. Quesos duros, cuyo contenido en humedad no rebasa el 40%. Dentro de este tipo, hay más grupos
  • Fabricación del yogurt

Entre los productos lácteos fermentados líquidos o semilíquidos tenemos al yogurt, que se fabrica fermentando leche entera con una mezcla de dos bacterias, Streptococcus Thermophilus y Lactobacillus Bulgaricus.
La fermentación transcurre a una temperatura en torno a los 40 ºC. El aroma característico del yogurt es debido al ácido láctico producido a partir de la lactosa de la leche y al acetaldehído. Como mucha gente no le agrada la acidez ni el sabor que tiene a acetaldehído el yogurt fresco, el producto suele aromatizarse con frutas o esencia de frutas.

Existen varios productos lácteos fermentados relacionados con el yogurt, como:

  • La nata o crema ácida, que se fabrica acidificando la nata pasteurizada con bacterias productoras de ácido láctico.
  • La leche de manteca, que se obtiene fermentando leche pasteurizada desnatada, o parcialmente desnatada, con una mezcla de varias bacterias lácticas.
  • La leche búlgara, el kéfir y el kuomis, populares en los países eslavos, y el viili finlandés.

Fabricación del pan

Hoy en día, la fabricación del pan y el cultivo a gran escala de las levaduras de panificación forman una rama de la microbiología industrial.
En el pan que se consume en los países desarrollados se mezcla harina, generalmente de trigo, con agua y una pequeña proporción de levadura, sal, azúcar y grasa. Después de amasar la mezcla, se deja fermentar la masa a una temperatura de 25ºC.
La levadura, una cepa de Saccaromyces cerevisiae , degrada los azúcares de la masa originando una mezcla de alcohol y dióxido de carbono, gas cuyas burbujas quedan retenidas en la masa. Cuando la masa se hornea, después del período de fermentación, se elimina el alcohol; en cambio, las burbujas de CO2 permanecen y dan textura al pan.

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Algunos azúcares, incluidos los que se han añadido, como sacarosa, los usan las levaduras inmediatamente. Hay que sumar esos glúcidos a los que proceden del almidón del grano de cereal, y que son liberados por dos enzimas, la alfa amilasa y la beta amilasa, constituyente de la harina y que el agua los activa. Entre esos azúcares  se encuentran la maltosa y la glucosa. La primera suele ser degradada por las levaduras hacia el final del proceso de fermentación, una vez consumidos, o casi, los demás azúcares.
En hecho de que la función principal de las levaduras en la fabricación del pan sea dilatar la masa, no excluye otras funciones como cambiar la estructura y la textura de la masa mediante la variación de la estructura del gluten (proteína principal del trigo) durante el tratamiento mecánico de la masa. Los productos de la fermentación originados por la levadura, modifican también el sabor de la masa cocida y aumentan, hasta cierto punto, su valor nutritivo.

Pan

A lo largo de los años, este método de fabricar pan (proceso de fermentación en masa), ha sufrido cambios que ha permitido un mayor rendimiento en la manipulación rápida de la masa por máquinas. El método rápido se propone producir masa de pan a un ritmo mayor que la fermentación en masa, efectuándose ésta a una temperatura  más alta, alrededor de 35ºC. La masa contiene entonces una proporción mayor de levadura, o una cepa de este organismo dotado de mayor actividad fermentativa. La masa se somete, además, a un intenso mezclado mecánico, que afecta a la estructura de la misma.
Hasta mediados del siglo XIX, las levaduras que se añadían a la masa de pan eran levaduras residuales de la fermentación de la cerveza. Pero a medida que el volumen de panificación iba en aumento, la producción de levadura residual era insuficiente e incapaz de asegurar un buen rendimiento. Por ello, nacieron las fábricas productoras de levadura de panadería. En ellas se desarrollan cepas seleccionadas de  Saccaromyces cerevisiae.

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Obtención de bebidas alcohólicas

El fabricante de bebidas alcohólicas explota también la fermentación de azúcares por Saccaromyces cerevisiae. El requisito esencial es ahora el alcohol, no el CO2.
Las bebidas alcohólicas se agrupan en 3 categorías:

  1. Los vinos y cerveza , que se fabrican por fermentación con levaduras de un zumo de frutas o de un extracto azucarado de un grano.
  2. Los vinos encabezados, en los que se añade alcohol al vino.
  3. Los destilados, que se obtienen por destilación de vinos y cervezas.
  • Fabricación de cervezas

La mayor parte de la cerveza se obtiene de la cebada, lo que significa que hay que dejar germinar al grano de la cebada, después de maltearlo. El motivo principal de esa operación es producir enzimas en el grano que catalicen la rotura del almidón. La cebada malteada se tritura y se mezcla con agua a una temperatura de hasta 65 ºC. En pocas horas, las enzimas de la masa degradan las largas cadenas de almidón en moléculas de hidratos de carbono, más pequeñas, y rompen también otras moléculas de cadena larga como las proteínas.

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El extracto acuoso, el mosto, se separa del residuo del grano y se cuece, tradicionalmente con lúpulo, para darle e sabor típico a la cerveza. La cocción del mosto no sólo extrae  compuestos aromáticos del lúpulo, sino que también detiene la acción enzimática y precipita sus proteínas. Ahora el mosto lupulazo se siembra con una especie de Saccaromyces cerevisiae. La función principal de las levaduras estriba en convertir los azúcares del mosto en alcohol y CO2.
En el sabor final de la cerveza participan, aunque en menor grado, otros compuestos como los ácidos acético y el butírico, y los ésteres de ambos.
Tras la fermentación, la levadura se separa de la cerveza, que se deja madurar el tiempo apropiado. Después de la filtración, pasteurización y, posiblemente, otros pasos, la cerveza está lista para su envasado y venta.
Se han venido usando tradicionalmente, dos tipos de levaduras en la industria cervecera. La mayoría de las cervezas son de tipo Lager, fabricadas con una levadura que se instala en el fondo de los tanques durante la fermentación (denominadas  Saccaromyces carlsbergensis).

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En Gran Bretaña y en diversas zonas de Europa y América del Norte, la levadura usada en la fabricación  de la cerveza sube hasta la superficie durante la fermentación (Saccaromyces cerevisiae). Se forman las cervezas tipo Ale. Para los taxónomos no constituyen dos especies diferentes, aunque se sigue usando una y otra denominación entre los fabricantes.

  • Fabricación de vinos y derivados

Las antiguas leyendas atribuían a Baco el haber sido el primero en cultivar la vid y fabricar el vino. El Génesis lo atribuyó a Noé, aunque sin precisar nada del origen de la vid. Lo que si se puede afirmar es que el vino fue conocido por todos los pueblos de la antigüedad, desde la India, pasando por Egipto y toda la ribera de la Europa mediterránea, hasta la Galia y España. Los hebreos cultivaron la vid, pero más aún que ellos lo hicieron los griegos. Posteriormente los romanos fabricaron vinos cuya celebridad ha llegado hasta nuestros días.
La tecnología de fabricación del vino es mucho más simple que la de la cerveza.

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– Obtención del vino

La uva blanca o negra de variedades seleccionadas para vino se vendimia y se prensa para exprimir el zumo o mosto. Hasta hace poco, se dejaba que los microorganismos presentes en la superficie de las uvas frescas fermentaran el mosto a su aire. La flora natural de la piel de la uva contiene diversas levaduras, algunas de géneros distintos del Saccaromyces. A muchas de estas levaduras, responsables de la primera parte de la fermentación las mata el alcohol producido por las cepas de Saccaromyces cerevisiae en la fermentación del mosto. Terminada la fermentación, se filtra y embotella el vino.
Actualmente, muchas industrias no dejan ya la fermentación a la acción espontánea de las levaduras de la piel de la uva, sino que añaden al mosto cultivos especiales, seleccionados de Saccaromyces cerevisiae. También se regula la temperatura de fermentación, cuyo óptimo se encuentra entre los 7 y 14ºC. En algunas zonas el vino no se fermenta en lagares, ya que se hace por el procedimiento de fermentación continua, donde el mosto alimenta sin cesar el proceso de fermentación y se va extrayendo vino sin parar. Este método solamente se hace con los vinos baratos. La industria usa métodos similares para extraer vino de otros zumos de frutas.

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  • Obtención de vinos  encabezados

La adición de alcohol al vino para fortalecerlo se efectúa al principio para detener el proceso de fermentación y hacer biológicamente estable al vino. Los vinos del tipo fortificados  o encabezados, llevan un 15 o 20% de alcohol en volumen, y no son susceptibles de contaminación bacteriana.
Excepto en el jerez fino y amontillado, la simple fortificación implica agregarle al vino una cantidad apropiada de alcohol, almacenarlo breve tiempo  y ajustarle al final el contenido de alcohol. En la producción de jerez fino y amontillado, una vez encabezados, se deja que madure en contacto con el aire para favorecer el crecimiento de una flora superficial formada por varias levaduras (velo en flor). La  actividad metabólica  de esta levadura contribuye al aroma característico de los vinos jerezanos.

  • Obtención de destilados

Entre ellas se encuentran bebidas de muy variadas características, y que van desde los diferentes tipos de brandy y licor, hasta los de whisky, anís, tequila, ron, vodka, cachaça y gin entre otras. La Ley define los destilados como productos de la destilación de sustancias azucaradas fermentadas. Las sustancias que contienen azúcares, fermentan por la acción de las levaduras. La fermentación transforma los azúcares en alcohol.
La fabricación de destilados de origen cereal difieren de la producción cervecera por la no cocción del grano. Así pues, las enzimas activas en el mosto continúan operando a lo largo de la fermentación, degradando más azúcar y produciendo más alcohol.

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Los destilados difieren unos de otros en virtud del proceso de destilación.
El whisky de malta escocés se destila en pequeños alambiques, mientras que la mayoría de los demás whiskies  lo hacen en plantas de operación continua. En muchos destilados, el líquido fermentado se transfiere al alambique junto con las levaduras, ya que se ha demostrado que las levaduras pueden contribuir a mejorar  el aroma y sabor del producto final. Así mismo, también contribuyen en el aroma final los compuestos extraídos por el líquido de la madera de los barriles donde envejecen estos destilados, whiskys y brandies.

  • Whisky: Incluye todas sus variedades; Escocés (Scotch), Irlandés, Whiskies Estadounidenses y Canadienses. Incluyen cierto añejamiento según sea su productor. Siempre a partir de fermento de cereales, cerveza o malta.
  • Vodka: Los de Europa oriental y báltica a base de papa y cereales, y los occidentales a partir de cereales solamente.
  • Ron  Partiendo todos de la caña de azúcar
  • Brandy o Cognac: A partir de la destilación de vino o frutas molida fermentadas y añejados en toneles de madera.
  • Tequila: Obtenido a partir del mezcal o agave, variedades de cactus del pais azteca y desierto del sur de Estados Unidos.

Materias primas agrícolas más utilizadas en la elaboración de bebidas espirituosas:

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Mapa conceptual: Química del Carbono

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Mapa conceptual: Estructura atómica de la materia

Esquema de esta unidad. Pincha en la imagen para ampliarla:

Energía de los orbitales atómicos

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Mapa conceptual: Cinética química

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¿Por qué la celulosa del papel se altera en un ambiente ácido?

Todos conocemos las manchas amarillentas, entre otras, y la fragilidad de las hojas de libros más antiguos.
En el siglo XIX en las imprentas se agregaba sulfato de aluminio  Al2(SO4)3 al papel para la fijación de la tinta. A la larga, esta sustancia reacciona con la humedad del ambiente en una reacción de hidrólisis, generando un pH ácido que acelera la descomposición de la celulosa del papel. La conservación de estos documentos es compleja, ya que no es fácil neutralizar la acidez.

La reacción de hidrólisis es la correspondiente a una sal de ácido fuerte y base débil, hidrolizándose el catión  Al3+, en la llamada hidrólisis ácida de un catión, ya que es un catión hidratado de ión metálico pequeño y alta carga.
Al2(SO4)3     →  2 Al3+     +    3  SO42-

En agua, el catión Al3+ se asocia con 6 moléculas de agua:
(Al(H2O)6)3+ac  +  H2O  →  (Al(H2O)5(OH))2+ac   +  H3O+ac

La presencia del ión  H3O+ac hace que el pH sea ácido.
Hoy en día, se usan fijadores que generan un pH básico para evitar este problema.

Puzzle de la tabla periódica

Pincha en la imagen inferior para que te lleve al puzzle:

Ejercicios de isomería

  1. Definición de isomería

 Los isómeros son dos o más compuestos que tienen igual fórmula molecular, pero distinta fórmula desarrollada o espacial, es decir, se distinguen en las diversas uniones entre sus átomos o en la orientación espacial de estos enlaces, lo que les confiere propiedades diferentes y consecuentemente son compuestos diferentes.

  1. Clases de isomería:

 Hay dos clases de isomería, la estructural y la espacial.

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La primera se da cuando en los isómeros, los átomos están unidos de forma diferente. Estos compuestos tienen la misma fórmula molecular, pero en la fórmula desarrollada se ven estructuras distintas. También se le llama isomería plana.
La segunda se da cuando en los isómeros que sus átomos están unidos de la misma forma en uno y en otro, hay los mismos enlaces en los dos, se diferencian en la orientación en el espacio de estos enlaces. Para diferenciarlos hay que interpretar sus fórmulas en el espacio y por ello también se la denomina isomería espacial.

  1. Tipos de isomería plana o estructural
  • Isómeros de cadena: Son isómeros que tienen distinta distribución de los C de la cadena, que pueden dar lugar a cadenas lineal o ramificadas. El grupo funcional es el mismo.
Isómeros con fórmula molecular C4H10

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  • Isómeros de posición: Son isómeros con la misma cadena y el mismo grupo funcional (o dobles o triples enlaces) pero colocados en distintas posiciones. Aparece cuando un cierto grupo funcional cambia de posición con respecto a una cadena principal.
Isómeros con fórmula molecular C3H8

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  • Isómeros de función: Son moléculas que tienen la misma fórmula molecular y el mismo esqueleto, pero sus grupos funcionales difieren. Son ejemplos representativos, la función aldehído (R-CHO) y la función cetona    (R-CO-R’), o la función alcohol (R-OH) y la función éter (R-O-R’):
Isómeros con fórmula molecular C2H6O

is-funcion

Isómeros con fórmula molecular C3H6O

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  1. Tipos de isomería espacial o estereoisomería
  • Isómeros geométricos o cis-trans: Son isómeros que se diferencian en la posición relativa de grupos sustituyentes respecto a un plano.

Un grupo importante de isómeros geométricos lo constituyen los compuestos con doble enlace (=) entre dos carbonos. El doble enlace impide el giro de un carbono respecto al otro sin que se rompa dicho doble enlace. Pero no es esta la única condición para que haya isomería geométrica, además ninguno de los carbonos implicados en el doble enlace debe tener los dos sustituyentes iguales.

Las distribuciones espaciales posibles para una sustancia que con un doble enlace que cumpla esta condición son:

  • Forma cis; en ella los sustituyentes más voluminosos de los dos átomos de carbono afectados por el doble enlace se encuentran situados en una misma región del espacio con respecto al plano que contiene al doble enlace carbono-carbono.
  • Forma trans; en ella los sustituyentes más voluminosos de los dos átomos de carbono afectados por el doble enlace se encuentran situados en distinta región del espacio con respecto al plano que contiene al doble enlace carbono-carbono.

Por ejemplo:

Isómeros geométricos para el compuesto   CH3-CH=CH-COOH

cis-trans

  • Isomería óptica: Son isómeros que se caracterizan por la presencia de un carbono asimétrico o quiral. Éste es aquel que posee cuatro sustituyentes diferentes.

carbono-quiral

Ejercicios de isomería

  1. Fórmula un isómero de cadena del metilbutadieno.
  2. Considera los siguientes compuestos:A) Pent-4-en 2-ol    B) Pentan-3-ona       C) 2- pentan-2- ona   D) Metilbutanona
    Escribe sus fórmulas e indica qué tipo de isomería presentan entre sí:  A y B;
    B y C; C y D.
  3. Explica por qué el but-2-eno posee isomería geométrica, mientras que el  but-1-eno no.
  4. Isómeros con fórmula C3H8O. Escribe sus fórmulas, nómbralos e indica el tipo de isomería que hay entre ellos.
  5. ¿Cuáles de los siguientes compuestos tienen isomería geométrica? Escribe los isómeros correspondientes.
    a) 1,2- Dicloroetano b) 1,2- Dicloroeteno c) 1,1,2- Tricloroeteno
  6. Escribe: a) Un isómero de cadena del n- Butano b) Un isómero de función del
    Metoxietano (Etil metil éter) c) Un isómero de posición de la Hexan-2-ona.
  7. Escribe: a) Dos hidrocarburos saturados (alcanos) que sean isómeros de cadena entre sí b) Dos alcoholes que sean entre sí isómeros de posición   c) Un aldehído que tenga isomería óptica  d) Un alqueno con isomería geométrica.
  8. Formula y señala todos los átomo de carbono asimétricos, y por tanto compuestos con isomería óptica, existentes en la moléculas siguientes:
    a) metil-butanona; b) ácido propenoico;  c)  butano-2,3-diol;
    d)  2,5-dimetilhept-3-eno.
  9. Formular y nombrar: a) dos isómeros de posición de fórmula C3H8O; b) dos isómeros de función de fórmula C3H6O; c) dos isómeros geométricos de fórmula C4H8.
  10. Escribe todos los isómeros posibles para el compuesto de fórmula molecular C4H8.
    Indica cuál de ellos presenta isomería geométrica.
  11. Hay dos tipos de isomería espacial, geométrica y óptica. Razona qué clase de ellas tendrán los siguientes compuestos, formulándolos correctamente:
    a) 2-cloropentano    b) 2-metilpent-2-eno c) Isopropilamina ( 1-Metiletilamina)
  12. Formula los siguientes pares de compuestos e indica cuáles son isómeros y qué tipo de isomería tienen: a) Butano y Metilpropano; b) Propeno y Propino; c) 2- Metilpentano y 3- Metilpentano; d) Butanal y Butanona; e) Ácido butanoico y Propanoato de metilo; f) Propan-1-ol y Butan-2-ol.
  13. Formula los siguientes compuestos ¿Cuáles son isómeros? ¿De qué tipo?
    a) Butan-1-ol  b) 2-Cloropropano  c) Propano  d) Butanona
  14. Escribe un isómero de posición, uno de función y uno de cadena del butan-1-ol.
  15. Dado los siguientes compuestos, indica si presentan isomería geométrica, en cuyo caso escribe y nómbralos: a) ClCH=CHCH3      b) CH3 CH=CH CH2 CH3   c) ClCH=CH CH2 CH2 CH3
  16. Di cuál de los siguientes compuestos presenta isomería cis-trans:
    a) 1,1-dibromoetano   b) 1,1-dibromoeteno   c) 1,2-dibromoetano
    d) 1,2-dibromoeteno
  17. Escribe y nombra dos isómeros de posición del pentan-3-ol.
  18. Escribe y nombra un isómero de función del pentan-3-ol.
  19. ¿Qué hidrocarburo tiene un mayor número de isómeros, C4H8 o C4H10. Justifique la respuesta. b) Escribe todos los isómeros posibles de cada uno de ellos.
  20. Escribe y nombra 3 isómeros de cadena del hex-2-eno.
  21. Indica cuál de estos puede presentar isomería óptica: a) 3-hidroxipentan-2-ona b) pentan-2-ol c) 3-aminobutanona  d) ciclopentanol   e) 2-clorociclopentanol.
  22. Indique cuales de los siguientes compuestos presenta isómería geométrica:
    a) ácido buten-2-oico b) 2-metilpropeno c) 3-metilpent-2-enamida.
  23. Escribe y nombra 3 isómeros estructurales del 3-hidroxibutanal.
  24. Indica cuál presenta isomería óptica: a) ácido metanoico b) 2-cloropropanal c) 3-metilbutanonitrilo  d) 3-metilpent-2-eno.
  25. Formula y nombra los isómeros estructurales del compuesto C5H10. Di si algún compuesto presenta isomería geométrica.

Soluciones ejercicios de isomería

Jabones y detergentes

Historia del jabón

En la Prehistoria, aunque no se sabe cuándo, se usaba una mezcla de ceniza y agua, que era un agente de limpieza más eficaz que el agua sola.
180px-Ernest_SolvaySe sabe que los fenicios, griegos y romanos ya usaban algún tipo de jabón. En la antigua Roma se fabricaba un jabón mediante cocción de una mezcla de cenizas de madera, grasas animales y caliza. Durante la Edad Media, el jabón era un artículo de lujo al que pocos tenían acceso. A lo largo de los siglos, se ha fabricado jabón de forma artesanal empleando cenizas vegetales y sustancias grasas.

Una vez conocido que se obtiene jabón de cierta calidad mediante reacción de ácidos procedentes de grasas animales o vegetales con hidróxidos o carbonatos de sodio o potasio, surgió otro problema: ¿cómo pueden obtenerse estas últimas sustancias de modo económico? En 1775 la Academia de Ciencias de Francia ofreció un premio en metálico al que propusiera un método barato de obtención industrial de carbonato de sodio (Na2CO3). Lo ganó el químico francés N. Leblanc, aunque nunca cobró el premio. Poco después comenzó la fabricación industrial de esta sustancia, nació la industria del jabón y se popularizó su uso. Desde entonces el jabón ha sido un producto lo suficientemente  barato como para que se generalizara su uso, contribuyendo así a la mejora de la salud pública.

En 1860, el químico belga Ernest Solvay, inventó la Torre Solvay de carbonatado (en la cual una solución de sal de amoníaco podía ser mezclada con dióxido de carbono),  adquiriendo su primera patente para la producción de sosa en 1861. De ahí que el método para la fabricación de Na2CO3  se llame Método Solvay.

Fabricación

En la actualidad el jabón, formado generalmente por sales de sodio o potasio de distintos ácidos grasos, se fabrica en grandes calderas de acero donde se calientan las grasas fundidas por vapor de agua mientras se agitan continuamente. De forma gradual, se añade un disolución de hidróxido o carbonato. Una vez lograda la saponificación de las grasas, se añade una disolución concentrada de cloruro de sodio o potasio, separándose el jabón que flota en la superficie, mientras se extrae desde el fondo la glicerina. Posteriormente, el jabón se somete a diversas operaciones de lavado y ebullición en disolución alcalina y se procede a su refinado y acabado.

La saponificación es un proceso químico por el cual un cuerpo graso, unido a un álcali y agua, da como resultado jabón y glicerina. La saponificación es una reacción química que produce calor, y cuanto más calor produzca más completa será la saponificación

grasa + sosa cáustica → jabón + glicerina

saponificacion

El jabón es una sustancia con una estructura molecular lipófila (o hidrófoba), que se une a las gotitas de grasa y la otra, denominada hidrófila, se une al agua. De esta manera se consigue disolver la grasa en agua. Las manchas de grasa no se pueden eliminar sólo con agua por ser insolubles en ella. El jabón en cambio, que es soluble en ambas, permite que la grasa se diluya en el agua. La gota de suciedad queda rodeada por una envoltura de jabón, un proceso que se ve favorecido en agua caliente. Ahora bien, el jabón ve reducida su efectividad si se lava en agua dura, que contenga gran cantidad de sales minerales -de calcio y magnesio principalmente-, porque reaccionan con el jabón formando un precipitado insoluble queda a la ropa un tacto como si hubiera sido almidonada. De ahí que usemos suavizante.

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Cuando un jabón se disuelve en agua disminuye la tensión superficial de ésta, con lo que favorece su penetración en los intersticios de la sustancia a lavar. Además, los grupos hidrofóbicos del jabón se disuelven unos en otros; mientras que los grupos hidrofílicos se orientan hacia el agua formando un  coloide, es decir, un agregado de muchas moléculas convenientemente orientadas.

jabon

Propiedades

La evolución de la tecnología aplicada a los jabones y la adición de diversos aditivos como perfumes, colorantes, u otras sustancias, hacen que hoy día exista una gran variedad de ellos para diferentes usos.
Los jabones de sodio son utilizados en forma de pastilla mientras que los de potasio y de amonio, más blandos y solubles,  se usan preferentemente en jabones líquidos y champús.

Los jabones en polvo para las lavadores contienen, además del jabón propiamente dicho, agentes que disuelven la cal del agua, suavizantes que evitan los depósitos de cal en la ropa, abrillantadores, etc.

La gran desventaja del jabón es la formación de precipitados con los iones Ca2+, Mg2+, Fe3+……de las aguas duras, produciendo los típicos grumos blanco-grisáceos alrededor de la bañera o lavabo y sobre la misma ropa al lavarla.

 

Los detergentes

molecula_micelaEn 1930 comenzaron a fabricarse en Alemania unas sustancias que reemplazaron a los jabones, los detergentes. Éstos basan su acción limpiadora en la presencia de los grupos sulfonato, sulfato o fosfato, en lugar de los grupos carboxilato propios del jabón. La acción sobre la grasa es similar en los detergentes y los jabones. Las gotitas de grasa de la suciedad se rodean por una capa de moléculas  de detergente. Mientras el extremo polar hidrófilo de éstas se introduce en el agua, el resto hidrocarbonato no polar de la molécula se adhiere a la grasa. De este modo, las gotas de grasa pueden ser arrastradas y liberadas del sustrato al que están adheridas, la ropa o la piel.
La ventaja de los detergentes es que no forman  precipitados con los iones del agua dura, por lo que no producen los depósitos típicos del jabón.

Sin embargo, sabemos que no es aconsejable el uso de ciertos detergentes. Algunos, una vez vertidos en las aguas residuales, impiden la oxigenación de éstas, deteriorando la vida acuática. Otros producen cantidad excesiva de espumas que no pueden ser descompuestas por las bacterias. Son los llamados detergentes que no son biodegradables.

 

Mapa conceptual: Enlaces químicos

Esquema referente a enlaces químicos, para un nivel de 2º de bachillerato. Pincha en la imagen para agrandarla:

Enlaces-qumicospng

Animación: Construye un átomo

Animación donde se puede ver la configuración electrónica de los elementos además de construir átomos:

construye-un-atomom

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