Propiedades físicas y químicas del carbono y el hidrógeno

Delgado Delgado Brissia MichelleDe La Pera De Jesús Maricruz

González Díaz Luis Enrique

Propiedades Físicas y Químicas del Carbono

• QUÍMICA DEL CARBONO• El carbono es el principal elemento que interviene en la química

orgánica, es un elemento ampliamente distribuido en la naturaleza, aunque solo constituye el 0.027% de la corteza

terrestre, o sea 0.09% en masa.

Propiedades físicas del carbono

• Estructura cristalina: hexagonal• Estructura electrónica: [He] 2s2 2p2• Pertenece a la familia IV A• No. Atómico z =6• Masa atómica 12.011• # Oxidación 4 + 2• Electronegatividad 2.5• Punto de fusión 3727 C• Punto de ebullición 4230 C

Carbono 12

• Presenta una masa atómica de 12 y sirve como patrón de una unidad de masa atómica que se define como una masa exacta a igual a 121 de la masa del carbono 12.

• El carbón es un sólido natural café oscuro o negro que se usa como combustible y amorfo y carbono cristalino

Propiedades químicas del carbono• Se une consigo mismo y con otros elementos particularmente la unión

carbono-hidrogeno, sobre todo en la química orgánica con una unión covalente (No hay cesión de electrones, se comparten).

• Tiene la capacidad de formar cadenas muy estables de átomos de carbono entre si con uniones simples, dobles o triples, por lo que se deriva la posibilidad de un enorme número de compuestos orgánicos.

• Se combina con los metales dando Carburos.• Por ejemplo: C + Ca CCa2 Carburo de Calcio con los halógenos solamente lo

ataca el flúor. 2F2 + C CF4 Fluoruro de carbono.

• El carbono se quema en el aire y al rojo descompone al vapor de agua a temperaturas elevadas y en presencia de poco oxigeno formando CO, pero cuando hay presencia de oxigeno da CO2 y simplemente a temperaturas bajas.

• El CO es combustible y tiene un carácter muy reductor, muy tóxico.

• En presencia de pentóxido de yodo reduce al yodo hasta yodo metálico.

• 52 2 2I O + 5CO →5CO + I• Por medio del análisis espectral o bandas de

absorción el CO es un poderoso agente de síntesis, es ideal como combustible y reductor industrial.

• El CO2 no es un combustible, es asfixiante pero no tóxico; en solución

• acuosa es un disolvente del carbonato de calcio.• En su forma sólida constituye la nieve carbónica que

se usa en refrigerantes y se• une en caliente al carbono dando Oxido Carbonico.• Disuelto en agua da ácido carbónico:•CO2 + H2O←→H2CO3

Propiedades químicas y físicas del hidrogeno

• El hidrógeno es un gas incoloro, inodoro e insípido a temperatura ambiente. Es el elemento más liviano que existe, siendo aproximadamente 14 veces menos pesado que el aire. Su molécula consiste de dos átomos de hidrógeno (H2) unidos por un enlace covalente. Posee tres isótopos, de los cuales el más abundante es el Protio (99.985%); el Deuterio tiene una abundancia de 0,02% y el tritio es tan escaso que de cada 109 átomos de hidrógeno hay uno de tritio.

• El hidrogeno es fácilmente absorbido por ciertos metales finamente divididos, siendo los principales paladio, platino y oro. Por ejemplo, uno volumen de paladio finamente dividido puede adsorber aproximadamente 850 volumen es de Hidrógeno a temperatura ambiente. El hidrógeno absorbido es muy activo químicamente.

Propiedades químicas del hidrogeno

• Químicamente, el hidrogeno es capaz de combinarse con la mayoría de los elementos cuando se tienen las condiciones adecuadas. El hidrogeno tiene gran afinidad con el oxígeno,

con el cual se combina en frío muy lentamente, pero en presencia de una llama o de una chispa eléctrica lo hace casi

instantáneamente con explosión. Por esto, las mezclas de hidrógeno y aire deben manejarse con mucha precaución.

• La reacción es: 2H2 (g) +O2(G) 2HO(g)• La ecuación anterior nos indica la gran cantidad de

energía desprendida por la reacción.• Una propiedad muy importante del hidrógeno es su

poder reductor. En efecto, a altas temperatura el hidrógeno reacciona con algunos óxidos reduciéndolos.

• Este poder reductor, que se base en la tendencia del hidrógeno a oxidarse al estado de oxidación +1, tiene además aplicación en muchos procesos químicos.

Hibridaciones del carbono

• La hibridación consiste en una mezcla de orbitales puros en un estado excitado para formar orbitales híbridos equivalentes con orientaciones determinadas en el espacio

Hibridación SP3 o tetraédrica• Para los compuestos en los cuales el carbono presenta enlaces simples,

hidrocarburos saturados o alcanos, se ha podido comprobar que los cuatro enlaces son iguales y que están dispuestos de forma que el núcleo del átomo de carbono ocupa el centro de un tetraedro regular y los enlaces forman ángulos iguales de 109º 28' dirigidos hacia los vértices de un tetraedro. Esta configuración se explica si se considera que los tres orbitales 2p y el orbital 2s se hibridan para formar cuatro orbitales híbridos sp3.

Hibridación sp2

• En la hibridación trigonal se hibridan los orbitales 2s, 2px y 2 py, resultando tres orbitales idénticos sp2 y un electrón en un orbital puro 2pz .

Un átomo de carbono hibridizado sp2

• El carbono hibridado sp2 da lugar a la serie de los alquenos. • La molécula de eteno o etileno presenta un doble enlace:• un enlace de tipo σ por solapamiento de los orbitales híbridos sp2

• un enlace de tipo π por solapamiento del orbital 2 pz • El enlace π es más débil que el enlace σ lo cual explica la mayor

reactividad de los alquenos, debido al grado de instauración que presentan los dobles enlaces.

• El doble enlace impide la libre rotación de la molécula.

Modelo de enlaces de orbitales moleculares del etileno formado a partir de dos átomos de carbono hibridizados sp2 y cuatro átomos de hidrógeno.

Hibridación sp• Los átomos que se hibridan ponen en juego un

orbital s y uno p, para dar dos orbitales híbridos sp, colineales formando un ángulo de 180º. Los otros dos orbitales p no experimentan ningún tipo de perturbación en su configuración.

Un átomo de carbono hibridizado sp