ESCUELA SUPERIOR DE SEGURIDAD E HIGIENE INDUSTRIAL

Instituto Privado Incorporado a la Enseñaza Oficial A (706)Carrera: TECNICO SUPERIOR EN SEGURIDAD E HIGIENE EN EL TRABAJO

QUÍMICA TECNOLÓGICA

Examen Parcial (Parte A) – PREGUNTAS.

1 - En los Estados de Agregación de la Materia, ¿cuáles son las características que presentan cada uno de los estados?

2 - Entre las propiedades de la materia existen parámetros medibles que le dan las características Intensivas o Extensivas. Puede Ud. indicar a qué grupo pertenecen y porqué los que a continuación se detallan:Densidad - Punto de Fusión – Masa - Punto de Ebullición – Volumen Viscosidad - Indice de Refracción – Peso Específico - Indice de Dilatación.

3 - Las Leyes de Gay Lussac y la de Boyle – Mariotte relacionan 2 de las 3 variables que caracterizan al estado gaseoso. Tomando esto como referencia, ¿Existe alguna Ley o Ecuación que analiza y contempla la variable faltante?. Si su respuesta es afirmativa, desarróllela y demuéstrelo.

4 – En las Reacciones Químicas REVERSIBLES – IRREVERSIBLES – SIMPLES – DE COMBINACIÓN O SÍNTESIS – DESCOMPOSICIÓN – DESPLAZAMIENTO – COMBUSTIÓN – OXIDO REDUCCIÓN se producen modificaciones generales en sus estructuras. Puede Ud. desarrollar y ejemplificar dichos cambios.

5 - Teniendo en cuenta los conceptos de Valencia y la Capacidad de Combinación de los Elementos, resuelva las siguientes reacciones por el método de Oxido-Reducción:

a - 2 S Cu2 + 3 O2 2 Cu2 O + 2 SO2

b - Mn Cl2 + 2 H2 O + Cl°2 Mn O2 + 4 H Cl

Examen Parcial (Parte A) – RESPUESTAS.

1- Características de los Estados de Agregación

Sólido:

a- Tienen forma propia y capacidad para conservarla pese de las fuerzas que tienden a deformarlas.b- Tienen volumen propio.

Liquido:

a- Tienen volumen propio y definido.b- Adoptan la forma del recipiente que lo contiene.

Gaseoso

a- No presenta forma propia, sino la del recipiente que lo contiene.b- No representa superficie libre de separación.c- No tienen volumen propio, sino que tienden a expandirse indefinidamente ocupando el mayor volumen posible.

2- Hay dos tipos de propiedades que presenta la Materia:Propiedades Extensivas: Dependen de la cantidad de Materia.-Propiedades Intensivas: No dependen de la cantidad de materia y pueden ser una relación de propiedades. Por otra parte, pueden servir par a identificar y caracterizar una sustancia pura.

Ejemplos Extensivas IntensivasDensidad √Punto de Fusión √Masa √ Punto deEbullición √Volumen √ Viscosidad √Índice de Refracción √Peso Específico √Índice de Dilatación √

3- La dependencia del volumen de un gas con la temperatura se da por:

O (a)k2

Donde k2 es la constante de proporcionalidad. La ecuación (a) se conoce como ley de Charles y de Gay Luzca, o simplemente ley de Charles, la cual establece que el volumen de una cantidad fija de gas, mantenida a presión constante, es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas.El factor de proporcionalidad k2, es igual a nR/P (donde n es la cantidad de moles del gas y R es una constante.Otra forma de presentar la ley de Charles, muestra que para una cantidad de gas y volumen constante, la presión del gas es directamente proporcional a la temperatura.

O (b)k3

Donde k3=nR/V

Por lo tanto, es posible comparar dos condiciones de volumen y temperatura para una muestra dada de gas a presión constante, de (a) puede escribirse comparando dos condiciones de presión y temperatura para una muestra dada de gas a volumen constante, de (b) puede escribirse

4-

REACCIONES REVERSIBLES:

A + B C + D

Son las que se producen en ambos sentidos, hecho que se expresa por dobles flechas. Al reaccionar A con B se producen C+D, pero inmediatamente C reacciona con D para formar nuevamente A y B. Son reacciones que no se completan, puesto que el sistema formado por la misma contendrá 4 compuestos: A; B; C y D.

I2 + H2 2 H I

REACCIONES IRREVERSIBLES:

A + B C + D

Se denominan reacciones irreversibles alas que se producen con un solo sentido, es decir que después de producida la reacción desaparecen los reactantes formando nuevas sustancias. Son aquellas reacciones que se completan.

H2 S O4 + Znº Zn SO4 + Hº2

REACCIONES DE SÍNTESIS O COMBINACIÓN:

Son las reacciones que se producen cuando los reactantes son sustancias simples aunque se produzcan también para compuestas.

S + O2 SO2 (simples)

CaO + H2O Ca (OH)2 (compuesta)

REACCIONES DE DESCOMPOSICIÓN:

Es lo contrario de la combinación, o sea, un solo reactante es transformado en 2 (dos) o más productos de reacción:

2 Hg O 2 Hg0 + O2

REACCIONES DE DESPLAZAMIENTO:

Son aquellas que los átomos de un elemento desplazan a los átomos de otro elemento en un compuesto, o sea:

A + BC AC + BH2 SO4 + Zn0 Zn SO4 + H2Cu SO4 + Fe0 Fe SO4 + Cu0

REACCIONES DE COMBUSTIÓN:

Estas reacciones se producen con desprendimiento de calor y luz. Las reacciones de combustión más comunes son las que se efectúan con la intervención de O2 del aire. Ej.: combustión del carbón, maderas, gas natural, kerosene, naftas, etc.Las reacciones de combustión son en realidad reacciones de oxidación con liberación de energía calórica y luminosa.

Hay 2 tipos de reacciones de combustión:

Completa: Se efectúa con exceso de O2. Si elcombustible contiene Carbono, este se convierte en CO2 y si posee H se transforma, pero también forma H2O.

C0 + O02 CO2CH4 + 2 O02 CO2 + 2H2O

Incompleta: Se producen cuando la cantidad de oxígeno es poco por lo cual, al haber defecto de éste, no se pueden oxidar completamente tanto el Carbono como el Hidrógeno, produciéndose generalmente Carbono libre que se desprende como hollín a través de chimeneas o se deposita carbón en los pistones o se produce una oxidación incompleta del Carbono formando monóxido.

2 C0 + O02 2 CO

REACCIONES DE OXIDO REDUCCION:

Son las que se producen con cambios en los números de oxidación de los átomos.Cuando un átomo pierde electrones se produce la oxidación; cuando un átomo gana electrones se produce la reducción.

Zn0 – 2 e- Zn+2Fe+2 – 1 e- Fe+3Cu+2 + 2 e- Cu0

5 - Teniendo en cuenta los conceptos de Valencia y la Capacidad de Combinación de los Elementos, resuelva las siguientes reacciones por el método de Oxido-Reducción:

a) 2 S Cu2 + 3 O2 Cu2 O + 2 SO2

2 Cu+ + S2- + 3 O2 Cu2 O + 2 SO2

2 Cu+ + O2 + 2 e- Cu2 OS2- + O2 SO2 + 2 e-

2 Cu+ + S2- + 1 O2 + 2 e- Cu2O + SO2 + 2 e-

Multiplicando por 2

4 Cu+ + 2 S2- + 3O2 2 Cu2O + 2 SO2

2 S Cu2 + 3O2 2 Cu2O + 2 SO2

b) Mn Cl2 + 2 H2 O + Cl°2 Mn O2 + 4 HClMn2+ + 2 Cl- + H2O+ Cl°2 Mn O2 + 4 H+ + 4 Cl-

Mn2+ + 2 H2O Mn O2 + 4 H+ + 2 e-

Cl°2 + 2 e- 2 Cl-

Mn2+ + 2 H2O + Cl°2 + 2 e- Mn O2 + 4 H+ + 2 Cl- + 2 e-

Sumo 2 Cl- de cada lado

Mn2+ + 2 H2O + Cl°2 + 2Cl°2 Mn O2 + 4 H+ + 2 Cl- + 2 Cl-

MnCl2 + 2 H2O + Cl2 Mn O2 + 4 HCl

Examen Parcial (Parte B) - PREGUNTAS

6 - Describa y clasifique los tipos de Aminas y de Amidas existentes. Describa los métodos deobtención utilizados para cada tipo de compuesto.

7 - Desarrolle los siguientes compuestos teóricos:

7.1 – 3 Hidroxi – 6 Nitro – Undecanona7.2 – 4 Sulfon – 5 Bromo – 8 Octil Dodecanal (indique cual es su nuevo nombre)7.3 – Benzanoato de Heptilo.7.4 – 2 Amino – 4 Nonil – 7 Fluor – Pentadecanoico.7.5 - Describa los distintos nombres que posee el Hidrocarburo Aromático ideal que se detalla a continuación, ROTANDO las posiciones de los Grupos Funcionales:1) Cuando el Carbono 1 es el - COOH2) Cuando el Carbono 1 es el - COH3) Cuando el Carbono 1 es el - SO3H4) Cuando el Carbono 1 es el - F

NH2

CL COOH

NO2

Respuestas

Examen Parcial (Parte A)

Examen Parcial (Parte B)

6- Aminas

Estructura

Casi todos los compuestos orgánicos vistos hasta ahora son bases, aunque muy débiles Gran parte de la química de los alcoholes, éteres, ésteres y aun alquenos e hidrocarburos aromáticos puede comprenderse en función de la basicidad de estos compuestos.De las sustancias orgánicas que muestran basicidad apreciable (por ejemplo, aquellas con fuerza suficiente para azulear al tornasol), las más importantes son las aminas. Una amina tiene la fórmula general RNH2, R2nh o R3N, donde R es un grupo alquilo o arilo.Por ejemplo:

Clasificación

Las aminas se clasifican en primarias, secundarias o terciarias, según el número de grupos que se unen al nitrógeno.

En relación con sus propiedades fundamentales basicidad y la nucleofilicidad que la acompañan-, las aminas de tipo diferentes son prácticamente iguales. Sin embargo, en muchas de sus reacciones, los productos finales dependen del número de átomos de hidrógeno unidos al de nitrógeno, por esa razón son diferentes para aminas de distintos tipos.

Nomenclatura

Las aminas alifáticas se nombran por el grupo, o grupos, alquilo unidoal nitrógeno seguido de la palabra amina. Las más complejas se suelen nombrar colocando junto al nombre de la cadena matriz el prefijo amino (o N-metilamino, N,N-dimetilamino, etc.). Por ejemplo:

Las aminas aromáticas, donde el nitrógeno está directamente unido a un anillo aromático, por lo general se nombran como derivados de la más sencilla de ellas, la anilina. Un aminotolueno recibe la denominación especial de toluidina. Por ejemplo:

Las sales de las aminas suelen tomar su nombre al reemplazar amina por amonio (o anilina por anilino) y anteponer el nombre del anión (cloruro de, nitrato de, sulfato de, etc.).Por ejemplo:

Propiedades físicas de las aminas

Como el amoniaco, las aminas son compuestos polares y pueden formar puentes de hidrógeno intermoleculares, salvo las terciarias. Las aminas tienen puntos de ebullición más altos que los compuestos no polares de igual peso molecular, pero inferiores a los de alcoholes o ácidos carboxílicos.

Los tres tipos de aminas pueden formar enlaces de hidrógeno con el agua. Como resultados, las aminas menores son bastantes solubles en agua y tienen solubilidad límite al tomar unos seis átomos de carbono. Son solubles en disolventes menos polares, como éter, alcohol, benceno, etc. Las metil y etilaminas huelen muy semejante al amoniaco. Las alquilaminas superiores tienen olor apescado en descomposición.Las aminas aromáticas suelen ser muy tóxicas, ya que son absorbidas por la piel, con resultados a menudo fatales. Las aminas aromáticas se oxidan fácilmente al aire y con frecuencia se las encuentra coloreadas por productos de oxidación, aunque son incoloras cuando están puras.

Fuente industrial

Algunas de las aminas más sencillas e importantes se preparan a escala industrial mediante procesos que no tienen aplicación como métodos de laboratorio. La amina más importante de todas, la anilina, se prepara de varias maneras: (a) por reducción de nitrobenceno con hierro y ácido clorhídrico, que son reactivos baratos (o bien, por hidrogenación catalítica,) (b) por tratamiento del clorobenceno con amoniaco a Temperaturas y presiones elevadas, en presencia de un catalizador, Veremos que el proceso (b) es una sustitución nucleofílica aromática.La metilamina, dimetilamina y trimetilamina se sintetizan industrialmente con metanol y amoniaco:

Los halogenuros de alquilo se emplean para hacer algunas alquilaminas superiores, lo mismo que en el laboratorio. Los ácidos obtenidos de las grasas.

Pueden convertirse en 1-aminoalcanos de cadena larga con número par de carbonos por la reducción de nitrilos.

Amidas

Las amidas son derivados funcionales de los ácidos carboxílicos, en los que se ha sustituido el grupo —OH por el grupo —NH2, —NHR o —NRR', con lo que resultan, respectivamente, las llamadas amidas primarias, secundarias o terciarias, que también se llaman amidassencillas, N-sustituidas o N-disustituidas.

Grupo Funcional De donde provienen Formulageneral NomenclaturaAmidas R-CO-NH2(más de 1 formula) 1- Se cambia el sufijo “OICO” del ácido del cual deriva x la palabra amida. Se elimina la palabra ácidoCH3-CO-NH2 *etanamida

Tipos de amidas

Estructura Nombre

R-CONH2R-CONHR1RCONR1R2 Amidas primarias o monoacilamidas(R = alquil)R-CO-NH-CORR-CO-NR''-CO-R' Amidas secundarias(R'' = alquil)

(R-CO)3N Amidas terciarias

Generalidades

Las amidas responden a la fórmula general y se separan deshidratando las sales amónicas de los ácidos grasos:

R-CO-O-NH4 R-CO-NH2+H2O

Se forman igualmente en la reacción de los cloruros de ácido con el amoniaco y en la hidratación de los nitrilos. Se denominan en la función del ácido de que se derivan: formamida (H-CO-NH2), acetamida (CH3-CO-NH2), etc.

Nomenclatura

Las amidas se consideran como el producto de la sustitución del hidroxilo del grupo funcional

carboxilo por un grupo amino; su fórmula general es: R-CONH2.Se nombran cambiando la terminación ico del ácido por la palabra amida. Ejemplo:

Compuesto NombreCH3-CONH2 Etanoamida ó acetamidaH-CONH2 Metanoamida ó formamida

Si la amida contiene sus sustituyente en el nitrógeno, éste debe indicarse como prefijo.

Ejemplo:

CH3-CO-NH-CH3 N-metil acetamidaC2H5-CO-NH-C2H5 N-etil propanamida

Propiedades

Las amidas se presentan en forma de sólidos cristalizados, y la determinación de su punto de fusión puede servir para caracterizar los ácidos de los que se derivan. Son solubles en el alcohol y en el éter, pero sólo si losprimeros de la serie son solubles en agua. La amidas constituyen el término intermedio de hidratación entre los nitrilos (R-C≡N) y las sales amónicas de los ácidos (R-CO-O-NH4): R-C≡NR-CO-NH2R-CO2NH4Se hidratan por acción de los ácidos minerales o de los álcalis diluidos y se transforman en ácidos grasos. En cambio, los deshidratantes conducen a la formación de nitrilos. Son, al mismo tiempo, bases y ácidos muy débiles, lo que hace que formen sales muy hidrolizables con el ácido clorhídrico. Pueden engendrar además derivados sódicos tales como: R-CO-NH-NaEsta propiedad, característica de ciertos cuerpos, que consiste en poder foemar en distintas condiciones el catión o el anión de una sal, constituye el carácter anfótero de los mismos.Por acción del hipoclorito o del hipobromito de sodio, las amidas R-CO-NH2se transforman en aminas R-NH2. El átomo de carbono de la amida se elimina en forma de anhídrido carbónico.

7-

7.1- 3 Hidroxi – 6 Nitro – Undecanona

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

CH3-C-CH-CH2-CH2-CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3

O OH NO2

7.2- 4 Sulfon – 5 Bromo – 8 Octil Dodecanal

O1 CI H2 CH2I3 CH2I4 H C – SHO3 I5 C - BrI6 C H2I7 C H2I8 H C - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3I9 CH2I10 CH2I11 CH2I12 CH3

NUEVONOMBRE: 4 – SULFON – 5 BROMO – 8 BUTIL - HEXADECANAL

7.3- Benzanoato de Heptilo.

OCI O – CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 – CH31 2 3 4 5 6 7

7.4 – 2 Amino – 4 Nonil – 7 Fluor – Pentadecanoico

O1 CI OH2 CH - NH2

I3 CH2I4 CH – CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 -CH3I 1 2 3 4 5 6 7 8 95 CH2I6 CH2I7 CH - FI8 CH2I9 CH2I10 CH2I11 CH2I12 CH2I13 CH2I14 CH2I15 CH3

7.5

NH2

CL COOH

NO2

1 amin - 4 nitro – 6 cloro – orto benzóico

COOH

CL COOH

NO2

4 nitro – 6 cloro – orto dibenzóico

COH

CL COOH

NO2

4 nitro – 6 cloro – 1 fenil - orto benzóico

SO3H

CL COOH

NO2

4 amin – 6 cloro – 1 sulfo - orto benzóico

F

CL COOH

NO2

1 fluor – 4 amin – 6 cloro – orto