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Arequipa 1
PROPIEDADES COMPUESTOS ORGNICOS COMPUESTOS INORGNICOS
FUENTES El petrleo, gas natural y carbn Materia prima vegetal y animal Sntesis orgnica
Se encuentra libres en la naturaleza (xidos, sales, minerales)
ELEMENTOS Bsicos: C e H Ocasionales: O,N,S y X (Halgenos) Trazas: Fe, Co, P, Ca, Zn
Todos los elementos de la Tabla Peridica
ENLACE PREDOMINANTE COVALENTE: Simple, doble, triple. Donde comparten pares electrnicos INICO: Donde se transfieren electrones del metal a no metal
ESTADO FSICO Gases, Lquidos y Slidos Slidos
REACCIONES Lentas Instantneas
VOLATILIDAD Voltiles No voltiles
DESTILACIN Fcilmente Difcilmente
PUNTOS DE FUSIN BAJOS 300 C ALTOS 700 C
SOLUBILIDAD EN:
Agua No solubles Solubles
Solv. Orgni. Solubles No solubles
PUNTOS DE EBULLICIN Bajos Altos
ESTABILIDAD AL CALOR Muy poco estable, son combustibles Son muy estables, no arden
VELOCIDAD Rx a Temp. Ambien. Lentas Rpidas
CATALIZADORES Se utilizan con frecuencia No
REACCIONES SECUNDARIAS Presentes generalmente No
CONDUCTIVIDAD EN SOLUCIN No conduce la corriente elctrica (no electrolito) Conducen la corriente elctrica (electrolitos)
FUERZAS INTERMOLECULARES Dbiles Altos 2
CADENAS CARBONADAS
3
C
C
C C
C C C
C
ELECTRONEGATIVIDAD
PUNTOS LEWIS DE ELECTRONES
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AGENTES HOMOLTICOS Y HETEROLTICOS
PARTCULAS HETEROLTICAS Br_Br Br --- Br Br + Br Se originan por ruptura de un enlace en dos fragmentos, uno queda con los dos electrones del enlace, constituyendo un in negativo, mientras que el otro fragmento queda positivo
REACTIVOS HOMOLTICOS
Partculas energticas que contienen un electrn desapareado (RADICALES LIBRES). Aparean su electrn disponible formando enlaces covalentes. Estas se originan por ruptura de un enlace covalente
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AGENTES ELECTROFLICOS Y NUCLEOFLICOS
REACTIVO NUCLEFILO (Nucleoflico)
Son molculas donadoras de al menos de un par de electrones. Generalmente llevan un tomo de oxgeno, nitrgeno o azufre. Corresponde a una base Lewis. 6
REACTIVO ELECTRFILO (Electroflico) H+, NO2+, CH3+, BF3, Cl2, Br2, etc. se pueden polarizar (Cl2 Cl:Cl Cl+--- :Cl
_) Son partculas que actan como aceptores de pares de electrones, tienen tomos deficientes de densidad electrnica o sea con una ligera carga positiva. Pueden ser molculas neutras o cidos Lewis, que a su vez se pueden polarizar.
REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGNICOS 1. Reacciones inorgnicas / Reacciones orgnicas
A) Reacciones inorgnicas: Son rpidas y sencillas, especialmente las inicas en disolucin
acuosa porque los reactivos ya estn listos para reaccionar. B) Reacciones orgnicas: Son reacciones moleculares: se rompen y forman enlaces covalentes Transcurren en pasos sucesivos Son mas lentas y complejas Requieren la presencia de catalizadores y temperaturas Elevadas
2. Representacin general de una reaccin orgnica SUSTRATO + REACTIVO PRODUCTO/S
El SUSTRATO es la sustancia orgnica que es atacada por una sustancia mas pequea llamada REACTIVO (o agente reaccionante, como el H+, OH-, H2O, NH3, Br -, ...)
Si las dos sustancias son de tamao similar, se considera reactivo a la que mas se altera en el transcurso de la reaccin. 7
REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGNICOS 3. Aspectos a tener en cuenta en las reacciones organicas
A. Reactividad del sustrato. Depende de Grupos funcionales, insaturaciones, etc., provocando desplazamientos electrnicos:
Efecto inductivo Efecto mesmero o de resonancia B. Como se rompen los enlaces y qu intermedios se producen: Ruptura homolitica u homopolar: Radicales libres Ruptura heterolitica o heteropolar: Carbocation y Carbanion C. Estructura electrnica de los reactivos. Permite agruparlos en: Radicales libres Reactivos nuclefilos Reactivos electrfilos D. Mecanismos bsicos de las reacciones orgnicas: Reacciones de radicales Reacciones unimoleculares o por etapas Reacciones bimoleculares o concertadas
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REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGNICOS 3. Aspectos a tener en cuenta en las reacciones organicas
A. Reactividad del sustrato. Depende de Grupos funcionales, insaturaciones, etc., provocando desplazamientos electrnicos:
Efecto inductivo: Desplazamiento del par electrnico del enlace hacia el tomo mas electronegativo, representado mediante flecha hacia este. Se transmite a lo largo de la cadena carbonada perdiendo rpidamente intensidad. Puede ser: +I: grupos que ceden densidad electrnica al
tomo de C: -CH3; -C2H5; -COO_; -O_; etc.
-I: atraen hacia si los electrones compartidos con el C: -NO2; -COOH; -X; -OH
Efecto mesmero o de resonancia: Desplazamiento de electrones de enlaces dobles C=C o C=O o de pares no enlazantes de tomos contiguos hacia uno de los tomos enlazados, formndose estructuras resonantes. Se transmite a lo largo de la cadena si hay dobles enlaces alternos (conjugados). Se representa por una flecha curva. Puede ser: +M: ceden dos electrones al tomo de C -M: grupos que atraen hacia si los
electrones del enlace pi compartidos con el C
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REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGNICOS 3. Aspectos a tener en cuenta en las reacciones orgnicas
B. Como se rompen los enlaces y que intermedios de reaccin se producen: Ruptura homolitica u homopolar: el enlace se rompe de manera simtrica
dando lugar a dos radicales libres, cada uno con un e- desapareado, muy reactivos. Se produce en enlaces entre tomos con electronegatividades similares. Requiere aportacin de energa.
Orden de estabilidad del radical: terciario > secundario > primario > metilo
Ruptura heterolitica o heteropolar: El enlace se rompe de forma asimtrica
originndose dos iones, positivo (carbocation) y negativo (carbanion). Se produce en enlaces polares.
Radicales libres, carbocationes y carbaniones son intermedios de reaccin: se forman en el transcurso de la reaccin y tienen una vida efmera.
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REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGNICOS 3. Aspectos a tener en cuenta en las reacciones orgnicas
C. Estructura electrnica de los reactivos Radicales libres: Poseen un electrn desapareado, luego muy inestables y muy reactivos. Actan en reacciones de radicales. Se representan en general por R H CH3 Cl (CH3)2CH Reactivos nuclefilos (afinidad por zonas de carga positivas): Tienen carga negativa o pares de electrones libres disponibles para formar enlace, por lo que atacan sustratos con zonas de baja densidad electrnica y a los carbocationes.
Aniones (Nu_): H_, Br
_, OH
_, F
_, Cl
_, RO
_, CN
_, HSO3
_, RCOO
_
Molculas (Nu:): ROH, H2O, R3N, NH3, R-CN, Reactivos electrfilos (afinidad por zonas de carga negativas): Tienen carga positiva u orbitales vacios, por lo que preferirn sustratos con zonas de alta densidad electrnica (dobles y triples enlaces).
Cationes (E+): H+, Br+, Cl+, I+, NO+, NO2+, R3C+, cationes metlicos Molculas (E): AlCl3, BF3, SO3, X2, CH3Cl, RXy, ...
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REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGNICOS 3. Aspectos a tener en cuenta en las reacciones organicas
D. Mecanismos bsicos de las reacciones orgnicas Reacciones de radicales: Provocadas por rupturas homolitica, son reacciones
de cintica compleja y proporcionan variedad de productos. Favorecidas en fase gaseosa e iniciadas por la luz ultravioleta.
Reacciones unimoleculares o por etapas: la ruptura de los enlaces del reactivo y del sustrato es independiente, siendo generalmente esta ultima etapa la lenta. Son por ello reacciones unimoleculares (solo interviene una sustancia en cada etapa) en las que aparecen intermedios de reaccin. As la sustitucin nuclefila unimolecular (SN1):
Reacciones bimoleculares o concertadas: La ruptura y la formacin de los
enlaces en el sustrato es simultanea y gradual a travs de un complejo activado, en una sola etapa. Son bimoleculares porque su cintica depende de las concentraciones del sustrato y del reactivo que deben chocar entre si para formar el complejo activado.
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REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS ORGNICOS 4. Principales tipos de reacciones orgnicas
A. Reacciones de sustitucin o desplazamiento Sustituciones de radicales Sustituciones nuclefilas Sustituciones electrfilas B. Reacciones de adicin a dobles o triples enlaces Adiciones de radicales Adiciones electrfilas Adiciones nuclefilas C. Reacciones de eliminacin D. Reacciones de condensacin (adicin-eliminacin) E. Reacciones redox F. Reacciones acido-base
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ESTRUCTURA DE LOS COMPUESTOS ORGNICOS
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sp3
sp2
sp
HIBRIDACIONES DEL TOMO DE CARBONO
TETRAEDRICA TRIGONAL PLANA LINEAL 16
PRIMERA UNIDAD
HIDROCARBUROS ALIFATICOS Y CICLICOS
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NOMENCLATURA HIDROCARBUROS
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19
NOMENCLATURA HIDROCARBUROS
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NOMENCLATURA HIDROCARBUROS
AROMATICOS NOMENCLATURA
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PROP. FSICAS Alcanos C1 a C4 gases C5 a C17 lquidos C18 a ms slidos BAJOS Ramificados Pf , PEb y PIGNICIN ALTOS Lineal y Aromtico CICLOS Diferencia de 10C Solubilidad entre similares (Miscible) Densidad a mayor # de C se Viscosidad a mayor # de C y ramificacin se
HIDROCARBUROS ALIFTICOS
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AROMATICOS: Propiedades Fsicas
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Propiedades fsicas de algunos arenos Nombre Pto
fusin (C)
Pto ebullicin
(C)
Densidad relativa
(d20) Benceno 5,5 80,1 0,879 Tolueno - 95 110,6 0,866 Etilbenceno - 94 136,2 0,866 o-xileno (dimetilbenceno) m-xileno (dimetilbenceno) p-xileno (dimetilbenceno)
- 25 - 47 - 13
144,4 139,1 138,4
0,896 0,881 0,854
Propilbenceno + 99,0 159,2 0,861 Cumeno (isopropilbenceno) - 96 152,4 0,862 Estreno (vinilbenceno) - 31 145,0 0,906 Fenilacetileno - 45 142,0 0,930
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ALCANOS
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OBTENCIN ALCANOS
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ALCANOS: Propiedades Qumicas
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ALQUENOS
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ALQUENOS: Obtencin
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ALQUENOS: Propiedades Qumicas
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ALQUINOS
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ALQUINOS: Obtencin
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ALQUINOS: Propiedades Qumicas
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APLICACION INDUSTRIAL DE LOS HIDROCARBUROS
1 al 4.- Calefaccin y cocina; metano y etano (gas natural) 3 y 4.- Lquidos a presiones bajas; gases licuados. Propelentes. 5 al 8.- Lquidos voltiles; combustibles en motores de combustin
interna. Adems de solventes para sustancias no polares. 9 al 16.- Lquidos de alta viscosidad y forman parte del diesel y
combustible de aviones. 16 a +.- Aceites lubricantes. 35 a +.- Betn y tienen poco valor.
* Materia prima para la elaboracin de plsticos. * ETILENO (eteno); obtener el plstico POLIETILENO, de gran uso en
caeras, envases, bolsas y aislantes elctricos. Tambin se utiliza para obtener alcohol etlico, etilen-glicol, cloruro de vinilo y estireno.
* Propileno (propeno) materia prima del POLIPROPILENO, usado en la industria textil y para fabricar tubos y cuerdas.
* Iisobutileno se utiliza para obtener tetra etilo de plomo, cuestionado aditivo de las naftas.
El acetileno (etino) quemado con oxgeno puro produce una llama de alrededor de 3000C por lo que se utiliza en soldaduras. El Acetileno agente calorfico de aplicaciones oxiacetilnicas. Se sintetizan gran cantidad de compuestos orgnicos, siendo el cido actico uno de los ms importantes junto a otros hidrocarburos insaturados capaces de polimerizarse dando plsticos y caucho.
ALC
AN
OS
ALQ
UEN
OS
ALQ
UIN
OS
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TORSION DE CICLOS
CICLOALCANOS
36
60 90 102 109,5
Z-1,2-dimetilciclopentano E-1,2-dimetilciclopentano
OBTENCION
CICLOALCANOS
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AROMATICOS
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AROMATICOS
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Comportamiento Qumico Reactivo 1,3,5-hexatrieno Ciclohexeno Ciclohexatrieno
HI Adicin rpida Adicin rpida No hay reaccin Br2/CCl4 (en oscuridad
Adicin rpida
Adicin rpida
No hay reaccin o con U.V., Peroxi.
KMnO4 Oxidacin rpida
Oxidacin rpida
No hay reaccin
Nitracin (H2SO4 + HNO3)
Oxidacin violenta
Oxidacin rpida
Reaccin de sustitucin
H2 + Ni Cataltica
Fcil a 25 C y 1 atm
Rpida a 25 C y 1,3 atm
Lenta a 200 C y 100 atm
Obtencin de Compuestos Aromticos
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AROMATICOS; PROP. QUMICAS:Sustitucin Electroflica
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Uso prctico del Benceno y sus Homlogos
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o-Xileno, para obtener anhdrido ftlico; es muy importante para la fabricacin de polisteres y resinas sintticas
p-Xileno, para obtener cido tereftlico 1,4- C6H4(COOH)2; materia prima para la preparacin de fibra sinttica, lavsn
Dureno (1,2,4,5-tetrametilbenceno), se obtiene en la reformacin cataltica del petrleo y representa un 10% de la masa inicial. Se usa para sntesis de polmeros termorresistentes y para endurecimiento de resinas epxidicas
Cimeno (p-metilisopropilbenceno), se encuentra en muchos aceites voltiles y en el aguarrs. Se usa para la obtencin del cido tereftlico
Estireno (vinilbenceno, feniletileno), lquido de olor agradable. Por primera vez fue separado de las resinas de estoraque. Esta en las fracciones del alquitrn de hulla (aceite ligero). En la industria se obtiene por deshidrogenacin del etilbenceno. Sus propiedades qumicas son determinantes del ncleo bencnico y el doble enlace en la cadena lateral. Una particularidad de este es su gran inclinacin a la polimerizacin (poliestireno)
ALCOHOLES
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Nomenclatura de Alcoholes
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PROPIEDADES FSICAS Y DE ENLACE
Punto de ebullicin mayor que el de los alcanos con igual nmero de tomos de carbono.
Punto de ebullicin aumenta con nmero de carbonos
Entre las molculas de alcohol hay enlaces por puentes de hidrgeno. En los alcanos las nicas fuerzas intermoleculares son las de dispersin de London
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ALCOHOLES: PROPIEDADES
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ALCOHOLES: Acidez y basicidad
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CH3OH pKa = 15,5 pKa = 15,9 CH3-CH2OH
CH3CH2OH pKa = 15,9 pKa = 14,3 ClCH2-CH2OH
(CH3)2CHOH pKa = 17,1 pKa = 12,4 F3C-CH2OH
(CH3)3COH pKa = 18 MEN
OS
C
IDO
En los diferentes compuestos orgnicos el
carbono posee un estado de oxidacin diferente. Por
tanto, puede pensarse que unas funciones orgnicas
pueden obtenerse de otras por oxidacin o reduccin.
Dependiendo de dnde nos encontremos en el "arbol
redox" y a dnde queramos ir utilizaremos una u otra.
ALCOHOLES
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SNTESIS DE ALCOHOLES A) HIDROGENACIN O REDUCCIN
B) HIDRLISIS DE ESTERES: Permite obtener gran nmero de alcoholes
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SNTESIS DE ALCOHOLES INDUSTRIALMENTE
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ALCOHOLES: Propiedades Qumicas
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A) Formacin de sales con metal alcalino
B) Formacin de Esteres
ALCOHOLES: Propiedades Qumicas
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D) Oxidacin de Alcoholes
ALCOHOLES: Propiedades Qumicas
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ALCOHOLES: Propiedades Qumicas E) Formacin de haluros: Si se calientan con halogenuros inorgnicos F) Formacin de teres G) Formacin de alquenos
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ALCOHOLES: Usos
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TERES
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Nomenclatura de teres
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TERES: Propiedades Fsicas
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1.- Sntesis de teres por condensacin de alcoholes
2.- Sntesis de Willianson
OBTENCIN DE TERES
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SIMTRICOS ASIMTRICOS
REACCIONES DE TER
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Los teres son materia prima en la fabricacin de perfumes: Los teres son empleados en medicina como anestsico, ya que ocasionan
relajacin muscular con somnolencia. Algunos teres alifticos son empleados como solventes. teres (aromticos) se encuentran como parte de vegetales: el eucalipto
(eucaliptol), ans (anetol) y sasafrs (safrol), stos son empleados como materias primas en la elaboracin de perfumes.
Medio para extractar para concentrar cido actico y otros cidos. Medio de arrastre para la deshidratacin de alcoholes etlicos e isoproplicos. Disolvente de sustancias orgnicas (aceites, grasas, resinas, nitrocelulosa,
perfumes y alcaloides). Combustible inicial de motores Disel. Fuertes pegamentos Antinflamatorio abdominal para despus del parto, exclusivamente uso externo. Vaselina de los preservativos Se pueden formar Polmeros que contengan el grupo funcional ter. Un ejemplo
de formacin de estos polmeros: R-OH + n(CH2)O R-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-..
Politeres ms conocidos son las resinas epoxi, que se emplean principalmente como adhesivos. Se preparan a partir de un epxido y de un dialcohol.
USOS de los ETERES
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Nmero de diapositiva 1Nmero de diapositiva 2Nmero de diapositiva 3Nmero de diapositiva 4Nmero de diapositiva 5Nmero de diapositiva 6Nmero de diapositiva 7Nmero de diapositiva 8Nmero de diapositiva 9Nmero de diapositiva 10Nmero de diapositiva 11Nmero de diapositiva 12Nmero de diapositiva 13Nmero de diapositiva 14Nmero de diapositiva 15Nmero de diapositiva 16PRIMERA UNIDADNmero de diapositiva 18Nmero de diapositiva 19Nmero de diapositiva 20Nmero de diapositiva 21Nmero de diapositiva 22Nmero de diapositiva 23Nmero de diapositiva 24Nmero de diapositiva 25Nmero de diapositiva 26Nmero de diapositiva 27Nmero de diapositiva 28Nmero de diapositiva 29Nmero de diapositiva 30Nmero de diapositiva 31Nmero de diapositiva 32Nmero de diapositiva 33Nmero de diapositiva 34APLICACION INDUSTRIAL DE LOS HIDROCARBUROS Nmero de diapositiva 36Nmero de diapositiva 37Nmero de diapositiva 38Nmero de diapositiva 39Nmero de diapositiva 40Nmero de diapositiva 41Nmero de diapositiva 42Nmero de diapositiva 43Nmero de diapositiva 44Nmero de diapositiva 45Nmero de diapositiva 46Nmero de diapositiva 47Nmero de diapositiva 48Nmero de diapositiva 49Nmero de diapositiva 50Nmero de diapositiva 51Nmero de diapositiva 52Nmero de diapositiva 53Nmero de diapositiva 54Nmero de diapositiva 55Nmero de diapositiva 56Nmero de diapositiva 57Nmero de diapositiva 58Nmero de diapositiva 59Nmero de diapositiva 60Nmero de diapositiva 61Nmero de diapositiva 62