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.

esquema-isomeriap

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

ej-isomeros

  • 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

 is-posicion 

  • 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

isom-funcion

  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.

molecula_jabon

quimicoci131

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

Números de oxidación del carbono

El número de oxidación se define como la carga eléctrica “formal” (puede que no sea real) que se asigna a un átomo de un elemento en un compuesto, por lo que podrá ser un número positivo o negativo. El carbono (Z=6) puede tener números de oxidación que van del -4 al +4. En los compuestos inorgánicos es fácil  hallar el nº de oxidación de este elemento, pero cuando forma parte de algunos compuestos orgánicos, ya no lo es. En estos casos, el  C puede presentar diferentes estados de oxidación dentro de un mismo compuesto que contenga más de un átomo de él. Para otros elementos que enlacen con él,  el H tiene un nº de oxidación +1 y el O tiene -2 salvo en los peróxidos que es  -1.
En compuestos que contienen un sólo C, el número de oxidación de éste se calcula a partir de la fórmula molecular (también se puede hacer con la estructural), ya que estas moléculas son neutras. Por tanto teniendo en cuenta que el estado de oxidación del hidrógeno es +1 y el del oxigeno es -2 podemos calcular que:

CO:   O (-2)   C (+2)

CO2:  O (-2×2)  C (+4)

CH4:  H (+1×4)   C (-4)

H2CO3:    H (+1×2)    O (-2×3)       C (+4)

CH3OH: H (+1×4)    O (-2)       C (-2)

HCHO: H (+1×2)    O (-2)      C (0)  Metanal

HCOOH: H (+1×2)    O (-2×2)       C (+2)  Ácido fórmico o metanoico

CH3Cl: Cl (-1)    H (+1×3)    C (-2)

CH2Cl2: Cl (-1×2)    H (+1×2)   C (0)

CCl4: Cl (-1×4)       C (+4)

oxidacion CNúmero de oxidación del carbono en compuestos con un solo carbono

En el caso de que el compuesto sea un alqueno (CnH2n) se puede hacer de la misma forma:

CH2=CH2:   H (+1×4)  C (-2×2). Por lo que su nº oxidación será  C (-2)

Por lo general, para el compuesto que tenga más de un carbono, se utiliza otro método de cálculo del nº de oxidación de cada C,  aunque este método es válido para todos los compuestos de carbono. Para ello seguimos las siguientes reglas:

  1. Se asigna el valor -1 por cada enlace del carbono unido a elementos menos electronegativos que él como H, P, Si o metales.
  2. Se asigna el valor +1 por cada enlace del carbono unido a elementos más electronegativos que él como O, N, S, F o Cl.
  3. Se asigna el valor de 0 por cada enlace con otro carbono.

Se hace un balance de todos estos valores en cada carbono dependiendo de los enlaces que tenga. El resultado de esta suma será el nº de oxidación de ese carbono concreto en ese compuesto.

Vemos el caso del etanal:

Carbono metílico: -1-1-1+0 = -3    Tres enlaces con H y uno con un C  →   C (-3)
Carbono del grupo carbonilo: +1+1-1+0= +1   Dos enlaces con oxígeno (el enlace doble se cuenta como dos), uno con H y uno con C → C(+1)

etanal

Para el acetato de etilo:

Carbono metílico izquierda: -1-1-1+0 = -3    Tres enlaces con H y uno con un C  →   C (-3)
Carbono del grupo carbonilo:   +1+1+1+0= +3     Tres enlaces con O y un enlace con C → C (+3)
Carbono metílico derecha: -1-1-1+1= -2    Tres enlaces con H y un enlace con C → C (-2)

acetato de etilo

Es importante hacer notar que los dos carbonos metílicos en el acetato de etilo no tienen el mismo número de oxidación, uno es de –3 y el otro de -2.

Para el etanol:

Carbono metílico: -1-1-1+0 = -3    Tres enlaces con H y uno con un C  →   C (-3)
Carbono unido al grupo alcohólico: -1-1+1+0= -1       Dos enlaces con H, un enlace con O y un enlace con C  →   C (-1)

etanol

Para el ácido acético:

Carbono metílico: 1-1-1+0 = -3    Tres enlaces con H y uno con un C  →   C (-3)
Carbono del grupo carbonilo: +1+1+1+0= +3     Tres enlaces con O y un enlace con C → C (+3)

etanoico

La oxidación de alcoholes primarios a aldehídos y luego a ácido acético es una reacción que se da en el cuerpo humano cuando consumimos alcohol.

oxidacion alcohol

El consumo de grandes cantidades de etanol causa la acumulación de grandes concentraciones de acetaldehído en la sangre, lo cual puede conducir a un brusco descenso de la presión sanguínea, aceleración de los latidos del corazón y sensación general de incomodidad, es decir, una resaca.

Repaso formulación inorgánica

Cuadernillo de repaso de la formulación inorgánica para 2º de bachillerato siguiendo

“LA NOMENCLATURA DE QUÍMICA INORGÁNICA SEGÚN LAS ORIENTACIONES DE LA PONENCIA DE QUÍMICA DE ANDALUCÍA PARA LAS PRUEBAS DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD “.

repaso form 2º CTA

Una precipitación no deseada: atascos en tuberías

Un caso práctico de reacciones de precipitación en química es el atasco de tuberías debido a la formación de sustancias insolubles como los carbonatos de algunos metales. El agua que contiene iones Ca++ y/o Mg++ entre otros, se conoce como agua dura (que es el tipo de agua que tenemos en Chiclana y sobre todo, la de los pozos). Las aguas blandas presentan menos de 0,04  gramos de sales por litro, aproximadamente. El agua dura no es buena para algunos usos domésticos, pues obstruyen las tuberías y hacen poca espuma con el jabón.

carbonato-calcio05

Carbonato de calcio

Algunas veces encontramos atascadas las tuberías  que transportan el agua caliente en calentadores y conductos de calderas. Esto se produce por la formación de un producto duro y de color blanco que rellena prácticamente el interior de la tubería dificultando o impidiendo el paso del agua. Se trata de una reacción de precipitación no deseada que da lugar a la formación de carbonatos de calcio y magnesio CaCO3 y MgCO3, especialmente el primero. Sabemos que la caliza, CaCO3, se solubiliza en el agua de lluvia debido al CO2 que la atmósfera contiene en disolución. La reacción da lugar a la formación de HCO3 soluble:

CaCO3  (s)  +  CO2(aq)  +  H2O(l)  →  Ca2+(aq)  +  2 HCO3(aq)

 Ahora bien, muchas aguas naturales contienen iones Ca2+ y HCO3 en disolución y, al calentarlas o hervirlas, se invierte la reacción anterior precipitando CaCO3 y formándose CO2, que es devuelto a la atmósfera:

Ca2+(aq)  +  2 HCO3(aq)  →  CaCO3  (s)  +  CO2(aq)  +  H2O(l)

consecuencias-cal

Luego, el dióxido de carbono en disolución acuosa se transforma en dióxido de carbono gaseoso. El precipitado de CaCO3 puede disolverse introduciendo en la tubería una disolución de ácido clorhídrico que reacciona con el carbonato produciendo  cloruro de calcio soluble:

CaCO3  (s) +  2 HCl(aq)  → CaCl2(aq)  +  H2O(l)  + CO2(g)

Por eso muchas veces, en vez de añadirle ácido clorhídrico se le añade vinagre o limón, que son respectivamente ácido acético y ácido cítrico, aunque si hay mucho depósito, no resulta lo eficaz que nos gustaría. El uso de aguas blandas, exentas de iones  Ca2+ y Mg2+, es la mejor forma de prevenir la formación de carbonatos insolubles en el interior de las tuberías.

Vídeo: Reacción de precipitación

La reacción de precipitación entre el yoduro de potasio (KI)  y el nitrato de plomo (II) (Pb(NO3)2) da un precipitado amarillo de yoduro de plomo (II) (PbI2).  Las sales de  nitrato de plomo (II) y yoduro de potasio son bastante solubles en agua, pero cuando se mezclan, reaccionan químicamente para formar una sal diferente llamada yoduro de plomo (II), de color amarillo,  que es muy insoluble y precipita, es decir, no se disuelve en agua.
Si se aumenta la temperatura, el yoduro de plomo (II) se empieza a disolver, y al enfriar rápidamente la solución cristaliza este yoduro formándose unos cristales dorados. De ahí que a esta reacción también se le llame “lluvia de oro”. La reacción ajustada es la siguiente:

 

2 KI   +   Pb(NO3)2 =  2 KNO3   +    PbI2

En las siguientes fotos se puede ver las diferentes etapas por la que ha pasado el yoduro de plomo cuando realicé la reacción. Al momento de mezclar las disoluciones de KI y nitrato de plomo (II) se obtuvo esto:

   yoduro plomo1

Pasado un rato, el yoduro de plomo se fue depositando en el fondo del tubo. Después lo calenté para que se disolviera, y al enfriarse rápidamente se formaron los cristalitos dorados, es decir la llamada “lluvia de oro”.

     yoduro plomo5

     yoduro plomo3

     yoduro plomo4

       yoduro plomo2

Colores de los iones

La mayoría de  los iones metálicos como el litio (Li+), sodio (Na+), potasio (K+), magnesio (Mg2+), calcio(Ca2+),  estroncio(Sr2+), bario(Ba2+), zinc (Zn2+), aluminio (Al3+), plata (Ag+), estaño (Sn2+ y Sn4+) y plomo (Pb2+ y Pb4+) son incoloros en solución acuosa. Los iones de cobre (Cu+ y Cu2+) tienen un color azulado verdoso en solución acuosa. Los iones de hierro (Fe2+) son grisáceos  y los de (Fe3+)  tienen colores amarillo-anaranjados. El Co2+ tiene color rojizo-rosado  en solución acuosa. El cromo (Cr3+) tiene color violeta-púrpura-azulado.

 

iones (2)

 

 

En cuanto a los aniones, la mayoría son incoloros como el ión sulfato (SO42−), carbonato (CO32-) y  nitrato (NO3). El ión manganato (MnO42-) es verde  y el permanganato (MnO4) es rosa fucsia – violeta fuerte. El ión cromato (CrO42−) es amarillo y  el dicromato (Cr2O72−) es naranja.

color iones

 

Reacciones de precipitación en el laboratorio

Las reacciones de precipitación son aquellas en las que al mezclar,  en general, dos sustancias iónicas en medio acuoso, se forma  un producto insoluble o precipitado. Un precipitado es un sólido insoluble que se separa de la disolución. En las reacciones de precipitación, por lo general, participan compuestos iónicos. La flecha hacia abajo indica la sustancia que precipita.  Al realizar las cinco reacciones siguientes en el laboratorio y según avanzaba el tiempo, fue cambiando la apariencia de los respectivos precipitados. Esto es lo que se obtuvo correlativamente:

1ª  Reacción:   nitrato de plata + cromato de potasio = cromato de plata (precipitado) + nitrato de potasio

2  Ag NO3 + K2CrO4  =  Ag2 CrO4 ↓ +2 KNO3    

Sólido blanco  + sólido  amarillo  =  precipitado marrón

 

   cromato plata11  cromato plata1

    cromato plata3

   cromato plata4

 

 

2ª  Reacción: yoduro de potasio  + nitrato de plomo (II)  =  nitrato de potasio  + yoduro de plomo (II) (precipitado)

2 KI +Pb(NO3)2 =  2 KNO3 +  PbI2

Sólido blanco   +    Sólido blanco   =   incoloro +precipitado  amarillo

      yoduro plomo1  yoduro de plomo

      yoduro plomo3

 

3ª Reacción:  sulfato de cobre (II) + carbonato de sodio  =  carbonato de cobre (II) (precipitado)  + sulfato de sodio

CuSO4     +   Na2CO3   =   CuCO3  ↓   +   Na2SO4              

Sólido celeste     +   Sólido blanco     =    azul verdoso  +  incoloro

      carbonato de cobre3  cobre

      carbonato cobre2

      carbonato cobre3

 

4ª   Reacción: carbonato de sodio  + cloruro de níquel(II)  =  carbonato de níquel(II)(precipitado)  +  cloruro de sodio

Na2CO3     +  NiCl2   =   NiCO3  ↓    +  2 NaCl

Sólido blanco     + verde   = verde   + incoloro

carbonato de niquel

niquel

carbonato de niquel3

     niquelconjunto

 

5ª  Reacción:  yoduro de potasio + cloruro de mercurio (II)  = yoduro de mercurio(II) (precipitado)  + cloruro de potasio

2  KI  +  HgCl2   =   HgI2  ↓   +  2 KCl

Sólido blanco   +  Sólido blanco   = rojo naranja + incoloro

yoduro de mercurio1

yoduromercurio

yoduro de mercurio2

yoduro mercurio4

A las 48 horas de haber hecho esta práctica de laboratorio, los resultados fueron estos:

IMG-20140508-WA0002

Los colores que se obtienen dependen de los que tengan los iones positivos y negativos.

colores

En la siguiente tabla se ve los colores de las sustancias sólidos y en disolución acuosa:

Sustancia Color de la sustancia sólida Color en dn acuosa
NiCl2 niquel niquel1.jpg
Na2CO3 carbonato cloruros
HgCl2 cloruros1 cloruros2
KI yoduro yoduro1
Ag NO3 nitrato nitrato1
K2CrO4 cromato cromato potasio
Pb(NO3)2 nitplomo nitratoplomo
CuSO4 sulfato sulfcu

 

Hibridación

Animación flash sobre la hibridación sp, sp2 sp3 . Pincha sobre cada uno de los dibujos:

Hibridacion

Hibridac

(En francés)

Hibridación  sp3 :

Hibrida

Hibridación  sp2 :

Hibrida

Hibridación sp:

Hibrida

 

Fullerenos

Los fullerenos son moléculas muy estables formadas por gran cantidad de átomos. La más conocida es la formada por 60 átomos de carbono y forma alotrópica de él  que se llama fullereno (C60). Es 100 millones de veces más pequeña que un balón de fútbol, y sin embargo, ambos tienen exactamente la misma simetría y la misma  secuencia de conexiones.  De aquí viene el hecho de que  se la compara con él y que sea la mejor representación de su estructura.

.

           balon

El nombre fue debido a un  arquitecto llamado Richard Buckminster Fuller, ya que  había utilizado la forma del C60 en alguna de sus obras. Por eso también se le conoce  con el nombre de  buckminsterfullereno, o buckybola si son esféricos, y buckytubos o nanotubos si son  cilíndricos. Su forma es muy particular: cada átomo de carbono forma parte de dos hexágonos y un pentágono, estando en total formado  por 20 hexágonos y 12 pentágonos, lo que da lugar a una estructura cerrada con la simetría de un icosaedro truncado . Ninguno de los pentágonos que lo componen comparten un borde, ya que si tuvieran  una arista en común, la estructura se desestabilizaría.

fulle

El dibujo más conocido del icosaedro truncado es el que Leonardo da Vinci hizo para el libro La Divina Proporción por encargo de Luca Pacioli.

Leonardo-da-Vinci_icosaedro

cup_montrealSu diseño ha sido usado mucho en arquitectura, como ocurrió en  1967 , que se construyó una cúpula geodésica  en Montreal, con motivo de la Expo, en la que se usaba elementos hexagonales junto con algunos pentagonales.
Los  descubridores del fullereno  fueron   el británico Harold Kroto y los americanos Robert Curl y Richard Smalley, éste último  Premio Nobel de Química en 1996 por su colaboración en el descubrimiento de esta clase de compuestos. Esta molécula da el nombre a toda una serie de compuestos: los fullerenos.

Respecto a su  estructura, es tan estable, que este compuesto de carbono presenta propiedades muy aprovechables para la industria, en el campo de la nanotecnología, como la  resistencia térmica, la superconductividad,  y su fortaleza.
En cuanto a otras propiedades, los fullerenos no son muy reactivos debido a la estabilidad de los enlaces tipo grafito, y son también muy poco solubles en la mayoría de disolventes. Entre los disolventes comunes para los fullerenos se incluyen el tolueno y el disulfuro de carbono. Las disoluciones de buckminsterfullereno puro tienen un color púrpura intenso. El fullereno es la única forma alotrópica del carbono que puede ser disuelta. Los investigadores han podido aumentar su reactividad uniendo grupos activos a las superficies de los fullerenos. El buckminsterfullereno no presenta “superaromaticidad”, es decir, los electrones de los anillos hexagonales no pueden deslocalizar en la molécula entera.

C60

Rotación estructura  fullereno

Parece ser que se han encontrado furellenos en el espacio. La NASA anunció esto en julio del 2010 . Al usar el telescopio Spitzer, los investigadores han confirmado la presencia de C70 (otro furelleno) en la nebulosa planetaria Tc1. Los astrónomos creen que los fullerenos son creados en las capas exteriores de una estrella, como nuestro sol, y posteriormente son expulsadas al espacio después de la explosión de las mismas.
La manera más común de obtenerlos es hacer pasar una corriente eléctrica intensa entre dos electrodos de grafito próximos en atmósfera inerte. El arco resultante entre los dos electrodos produce un depósito de hollín del que se pueden aislar muchos fullerenos diferentes.

En cuanto a su uso en medicina, se ha estudiado como fijador de antibióticos específicos  para atacar bacterias resistentes y ciertas células cancerígenas, tales como el melanoma.

También hay que hablar de su posible toxicidad, ya que unos investigadores, en el 2004, sugirieron que la molécula es perjudicial para los organismos. Hicieron experimentos en peces y éstos sufrieron daños celulares en el tejido cerebral muy rápidamente, después de la ingestión de fullerenos en cantidades mínimas. Se produjeron también inflamaciones en el hígado y la activación de genes relacionados con la síntesis de enzimas reparadoras.

Fuentes:

http://civilgeeks.com/2011/09/08/fullereno-c60/

http://es.wikipedia.org/wiki/Fullereno

La caries dental y el equilibrio de solubilidad

El esmalte de los dientes está formado por un fosfato de calcio hidratado, Ca5(PO4)3OH. Su disolución constituye el proceso de desmineralización de los dientes, que afecta normalmente en una pequeña extensión  y que se produce más rápidamente en los adultos que en los niños.

 

 carie-dental  

Ca5(PO4)3OH(s)   =  5 Ca2+(aq) + 3 PO43-(aq)  +  OH(aq)

El proceso natural inverso es la mineralización y, al contrario del anterior proceso, es más importante en los niños que en los adultos. Después de las comidas, especialmente después de ingerir alimentos ricos en azúcares, como dulces y helados, la producción de ácidos orgánicos disminuye el pH y, al eliminarse iones OH del anterior equilibrio, éste se desplaza hacia la derecha provocando la  desmineralización y facilitando la caries dental.

Para evitar este proceso se recomienda una dieta baja en azúcares y cepillarse los dientes después de las comidas para eliminar los residuos de los alimentos. Los iones F de ciertas pastas dentífricas  sustituyen en parte a los iones  OH produciendo un compuesto muy resistente a los ácidos.

5 Ca2+(aq) + 3 PO43-(aq)  +   F(aq) →  Ca5(PO4)3F(s)

 La presencia de flúor, como ingrediente,  en las pastas de dientes es polémico, ya que  existen distintos puntos de vista en favor o en contra de él. Los que están a favor del uso del flúor en la pasta de dientes y en nuestra boca, encuentran su beneficio en la ayuda que produce su uso  reduciendo la caries . Quienes están en contra de su uso, cuestionan si los beneficios del uso del flúor en los dientes son mayores que los riesgos que esta substancia tiene para la salud del cuerpo humano.

Animación sobre la lluvia ácida

Animación sobre la lluvia ácida. Pincha en la fotolluvia acida

Una disolución perjudicial: la lluvia ácida

Vemos un ejemplo de un equilibrio de solubilidad de interés práctico. Se trata de la lluvia ácida. Conocemos ya la naturaleza de la lluvia ácida. Se debe principalmente a las emisiones de SO2 a la atmósfera como consecuencia de las erupciones volcánicas, de la tostación de sulfuros metálicos y de la combustión de gas natural, carbón mineral, petróleo y derivados. La lluvia normalmente presenta un pH de aproximadamente 5.65 (ligeramente ácido), debido a la presencia del CO2 atmosférico, que forma ácido carbónico, H2CO3. Se considera lluvia ácida si presenta un pH menor que 5 y puede alcanzar el pH del vinagre (pH 3). Estos valores de pH se alcanzan por la presencia de ácidos como el ácido sulfuroso, H2SO3, ácido sulfúrico, H2SO4, y el ácido nítrico, HNO.

El SO2 siguiendo varios caminos, se oxida en el aire a SO3. Más tarde, por reacción con el agua de lluvia, el SO2 y el SO3 se convierten en sus respectivos ácidos, H2SO3 y H2SO4, respectivamente.

Son conocidos los efectos de esta lluvia ácida sobre las tierras de cultivo, los bosques y la fauna de ríos y lagos. Además hay que incidir en el deterioro que produce sobre los monumentos y construcciones de piedra caliza y mármol, donde el CaCO3 es disuelto progresivamente mediante reacciones como éstas:

 CaCO3  (s)   +   H2SO4 (aq)    →   CaSO4 (s)   + H2O(l)   +  CO2(g)

 2 CaCO3   +   2 SO2(g)    +  O2(g)  →   2 CaSO4 (s)    +   2 CO2(g)

El CaSO4  producido (Kps = 2,4. 10 -5) es lo suficientemente soluble para ser, poco a poco, disuelto y arrastrado por el agua.

lluvia acida  Narbonne

Narbonne-Francia

La lluvia ácida también se forma cuando la humedad en el aire se combina con los óxidos de nitrógeno. El NO se forma por reacción entre el oxígeno y el nitrógeno atmosféricos a alta temperatura, oxidándose luego a  dióxido de nitrógeno, NO2 . Por último, el dióxido de nitrógeno reacciona con el agua dando ácido nítrico,HNO3 :

O2  +  N2    →  2 NO

O2    +  2NO    →     2NO2

3NO2   +   H2O   →  2HNO  +  NO

Algunos monumentos y construcciones han sido protegidos de este deterioro recubriéndolos de ciertas sustancias  cuya reacción produce BaCO3 (Kps = 8,1. 10 -9). Éste es tan insoluble como el CaCO3 (Kps = 8,7. 10 -9), pero cuando es atacado por el H2SO4 de la lluvia ácida forma BaSO4 (Kps = 1,1. 10 -10), un compuesto aún más insoluble que el CaCO3.

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