U N I V E R S I D A D A L A S P E R U A N A SDirección Universitaria de Educación a Distancia

1703-Escuela Académico Profesional de Ingeniería Industrial

1703-17203 | QUÍMICA II

2012-IIDocente: Ing. Gladys Elescano Masías

Nota:Ciclo: 3 Módulo I

Datos del alumno: FECHA DE ENVIO:

HASTA EL DOM. 06 MAYO 2012

A las 23.59 PMApellidos y nombres:

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1. Recuerde verificar la correcta publicación de su Trabajo Académico en el Campus Virtual.Revisar la opción:

2. No se aceptará el Trabajo Académico después del 06 de Mayo 2012.

3. Las actividades que se encuentran en el libro servirán para su autoaprendizaje mas no para la calificación, por lo que no deberán ser remitidas. Usted sólo deberá realizar y remitir obligatoriamente el Trabajo Académico que adjuntamos aquí.

Guía delTrabajo Académico

4. Recuerde: NO DEBE COPIAR DEL INTERNET, el Internet es únicamente una fuente de consulta. Los trabajos copias de internet serán calificados con “00” (cero).

5. Estimado alumno:El presente trabajo académico tiene por finalidad medir los logros alcanzados en el desarrollo del curso.Para el examen parcial Ud. debe haber logrado desarrollar hasta la pregunta Nº 3 y para el examen final debe haber desarrollado el trabajo completo.

Criterios de evaluación del trabajo académico:

1Presentación adecuada del trabajo

Considera la evaluación de la redacción, ortografía, y presentación del trabajo en este formato. Valor: 2 ptos

2Investigación bibliográfica:

Considera la consulta de libros virtuales, a través de la Biblioteca virtual DUED UAP, entre otras fuentes.

1- TA170320122DUED

Valor: 3 ptos

3Situación problemática o caso práctico:

Considera el análisis de casos o la solución de situaciones problematizadoras por parte del alumno. Valor: 5 ptos

4

Otros contenidos considerando los niveles cognitivos de orden superior:

Valor: 10 ptos

21- TA170320122DUED

El presente Trabajo Académico usted deberá presentarlo de la siguiente forma:

1Presentación adecuada del trabajo

Considera la evaluación de la redacción, ortografía, y presentación del trabajo en este formato. Valor: 2 ptos

I.-Carátula:Indique de manera clara: ASIGNATURA, APELLIDOS NOMBRES y la DUED a la que pertenece.

2Investigación bibliográfica:

Considera la consulta de libros virtuales, a través de la Biblioteca virtual DUED UAP, entre otras fuentes. Valor: 12 ptos

II.- Desarrolle las siguientes preguntas, en forma ordenada, sea preciso en sus respuestas.

1.-Describa las APLICACIONES INDUSTRIALES de los: a) AlcanosPropiedades físicas

Los alcanos son compuestos apolares Los estados en que se encuentran son:

- De C1 a C4 son gases- De C5 a C17 son líquidos- De C18 en adelante son sólidos

A mayor masa molecular (mayor n) , es mayor las fuerzas de Van del Waals, lo cual significa una mayor cohesión molecular y mayor punto de ebullición.

Es menos ramificado tiene mayor superficie de contacto y una mayor cohesión molecular y mayor punto de ebullición

Propiedades quimicasEn general, los alcanos muestran una reactividad relativamente baja, porque sus enlaces de carbono son relativamente estables y no pueden ser fácilmente rotos.

Reacciones con oxígenoTodos los alcanos reaccionan con oxígeno en una reacción de combustión, si bien se torna más difícil de inflamar al aumentar el número de átomos de carbono. La ecuación general para la combustión completa es:CnH2n+2 + (1,5n+0,5)O2 → (n+1)H2O + nCO2

APLLICACIONES INDUSTRIALES

Las aplicaciones de los alcanos pueden ser determinadas bastante bien de acuerdo al número de átomos de carbono.

. El metano y el etano son los principales componentes del gas natural; pueden ser almacenados como gases bajo presión. Sin embargo, es más fácil transportarlos como líquidos: esto requiere tanto la compresión como el enfriamiento del gas.

El propano y el butano pueden ser líquidos a presiones moderadamente bajas y son conocidos como gases licuados del petróleo .

Desde el pentano hasta el octano, los alcanos son líquidos razonablemente volátiles. Se usan como combustibles en motores de combustión interna, puesto que pueden vaporizarse rápidamente al entrar en la cámara de combustión, sin formar gotas, que romperían la uniformidad de la combustión. Se prefieren los alcanos de cadena ramificada, puesto que son menos susceptibles a la ignición prematura, que causa el cascabeleo en los motores,

31- TA170320122DUED

que sus análogos de cadena lineal. Esta propensión a la ignición prematura es medida por el índice de octano del combustible, donde el 2,2,4-trimetilpentano (isooctano) tiene un valor arbitrario de 100, y heptano tiene un valor de cero.

Además de su uso como combustibles, los alcanos medios son buenos solventes para las sustancias no polares.

Los alcanos a partir del hexadecano en adelante constituyen los componentes más importantes del aceite combustible y  lubricante. La función de los últimos es también actuar como agentes anticorrosivos, puesto que su naturaleza hidrofóbica implica que el agua no puede llegar a la superficie del metal. Muchos alcanos sólidos encuentran uso como cera de parafina, por ejemplo en vela. Ésta no debe confundirse con la verdadera cera, que consiste principalmente de ésteres.

Los alcanos con una longitud de cadena de aproximadamente 35 o más átomos de carbono se encuentran en el betún, que se usa, por ejemplo, para asfaltar los caminos. Sin embargo, los alcanos superiores tienen poco valor, y se suelen romper en alcanos menores mediante cracking.

Algunos polímeros sintéticos tales como el polietileno y el polipropileno son alcanos con cadenas que contienen cientos de miles de átomos de carbono. Estos materiales se usan en innumerables aplicaciones, y se fabrican y usan millones de toneladas de estos materiales al año.

b) AlquenosPropiedades físicas

Los alcanos son compuestos apolares

41- TA170320122DUED

Son ligeramente solubles en agua , debido a los electrones pi algo expuestos

Los estados en que se encuentran son:- De C2 a C4 son gases- De C5 a C15 son líquidos- De C16 en adelante son sólidos

A mayor masa molecular (mayor n) , es mayor las fuerzas de Van del Waals, lo cual significa una mayor cohesión molecular y mayor punto de ebullición.

Propiedades químicas Debido a la presencia del doble enlace estos compuestos son mucho más reactivos que los

alcanos. Entre las reacciones más características, se encuentran:

* La adición al doble enlace. Se le añade una molécula rompiendo el doble enlace. * Polimerización. Los alquenos pueden polimerizarse fácilmente, para ello al calentarlos y en presencia de catalizadores se rompe el doble enlace formando unas especies químicas inestables. Estas especies químicas se unen entre sí, formando largas cadenas que son los polimeros.

 APLICACIONES INDUSTRIALES DE LOS ALQUENOS Dentro de las reacciones de hidrogenación selectiva tiene importancia la semi-hidrogenación de hidrocarburos acetilénicos. Muchos productos así obtenidos son útilesen la síntesis de productos naturales, tales como compuestos biológicamente activos. Estetipo de reacciones requiere de catalizadores selectivos, ya que de lo contrario lahidrogenación procedería hasta obtenerse el alcano correspondiente.La hidrogenación selectiva de triples enlaces carbono – carbono es una de lasreacciones fundamentales en química fina y la industria química en general, además deser una ruta de síntesis orgánica medioambientalmente limpia. La gran mayoría de losprocesos y aplicaciones en las industrias farmacéutica, agroquímica y petroquímica sebasan en hidrogenaciones catalíticas de hidrocarburos insaturados por vía heterogénea.Como se mencionó anteriormente, las reacciones de hidrogenación selectiva seutilizan para obtener productos químicos de alto valor agregado a partir de un derivadodel petróleo y los productos tienen diversas aplicaciones industriales. Los alquenos son lamateria prima de diferentes procesos, por ejemplo:producción continua de diversos polímeros en fase gas (comopolipropileno) • producción de polipropileno expandido: el propileno es una de las resinastermoplásticos que más rápidamente está creciendo

•industria farmacéutica;

• producción de ácidos grasos y alcoholes, plastificantes y aditivos de aceitesde lubricación• fabricación de detergentes

c) AlquinosPropiedades físicas

Son ligeramente solubles en agua , debido a los electrones pi algo expuestos . Son prácticamente insolubles en agua , pero solubles en disolventes orgánicos Los estados en que se encuentran son:

- De C2 a C4 son gases- De C5 a C15 son líquidos- De C16 en adelante son sólidos

A mayor masa molecular (mayor n), es mayor las fuerzas de Van del Waals, lo cual significa una mayor cohesión molecular y mayor punto de ebullición.

51- TA170320122DUED

La temperatura de ebullición son mayores que en los alcanos correspondientes

Propiedades químicas

Los alquinos pueden ser hidrogenados por dar los cis-alquenos correspondientes con hidrógeno en presencia de un catalizador de paladio sobre sulfato de bario o sobre carbonato cálcico parcialmente envenenado con óxido de plomo.

También tiene las siguientes reacciones

Reacción de alquilaciòn Hidratación del carburo de calcio

Usos industriales

El acetileno (etino) es el alquino de mayor uso. Es un gas que cuando se quema en presencia de oxígeno puro produce una llama de alrededor de 2800 ºC por lo que se utiliza en soldaduras.A partir de él también se sintetizan gran cantidad de compuestos orgánicos, siendo el ácido acético uno de los más importantes junto a otros hidrocarburos insaturados capaces de polimerizarse dando plásticos y caucho.

La mayor parte de los alquinos se fabrica en forma de acetileno. A su vez, una buena parte del

acetileno se utiliza como combustible en la soldadura a gas debido a las elevadas temperaturas

alcanzadas.

En la industria química los alquinos son importantes productos de partida por ejemplo en la síntesis

del PVC (adición de HCl) de caucho artificial etc.

El grupo alquino está presente en algunos fármacos citostáticos.

Los polímeros generados a partir de los alquinos, los polialquinos, son semiconductores orgánicos y

pueden ser dotados parecido al silicio aunque se trata de materiales flexibles.

2.-FUNCIONES ORGÁNICAS: DESCRIBIR LAS ESTRUCTURAS Y APLICACIONES INDUSTRIALES de:- Aldehídos

Son compuestos orgánicos que está unido a un grupo carbonilo el cual está unido al

menos a un átomo de hidrogeno.

El benzaldehído,C6H5CHO, es un aldehído aromático que se emplea mucho en la

elaboración de saborizantes y fragancias, al analizar la formula de cada compuesto

61- TA170320122DUED

observamos que contiene el grupo orgánico - CHO denominado aldehído unido

principalmente a grupos alquilo (-R) o arilo (ar-) excepto en el formaldehido donde va

unido al hidrogeno (-H).

Estructura:

Estructura del grupo funcional.

Grupo funcional aldehído.

Contiene el grupo carbonilo.

Unido a un átomo de hidrogeno.

Formula general:

71- TA170320122DUED

8

Los aldehídos aromáticos como el benzaldehído se disputan en presencia de

una base dando el alcohol y el ácido carboxílico correspondiente:

2 c6h5c(=o)h → c6h5c(=o)oh + c6h5ch2oh

Con aminas primarias dan las aminas correspondientes en una reacción

exotérmica que a menudo es espontánea:

R-ch=o + h2n-r' → r-ch=n-r'

En presencia de sustancias reductoras como algunos hidruros o incluso otros

aldehídos pueden ser reducidos al alcohol correspondiente mientras que

oxidantes fuertes los transforman en el correspondiente ácido carboxílico.

Con cetonas que portan un hidrógeno sobre un carbono sp³ en presencia de

catalizadores ácidos o básicos se producen condensaciones tipo aldol.

Con alcoholes o tioles en presencia de sustancias higroscópicas se pueden

obtener acetales por condensación. Como la reacción es reversible y los

aldehídos se recuperan en medio ácido y presencia de agua esta reacción se

utiliza para la protección del grupo funcional.

Los usos principales de los aldehídos son:

La fabricación de 

resinas :

La resina es una secreción orgánica que producen muchas plantas, particularmente

los árboles del tipo conífera. Es muy valorada por sus propiedades químicas y sus usos

asociados, como por ejemplo la producción de barnices, adhesivos y aditivos alimenticios.

También es un constituyente habitual de perfumes o incienso.

En muchos páises, entre ellos España, es frecuente referirse a la "resina" como "resina de

pino" ya que esta conífera es su principal fuente.

Plásticos :

El término plástico en su significación más general, se aplica a las sustancias de similares

estructuras que carecen de un punto fijo de evaporación y poseen durante un intervalo de

temperaturas propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y

adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. Sin embargo, en sentido concreto, nombra

ciertos tipos de materiales sintéticos obtenidos mediante fenómenos de polimerización o

multiplicación semi-natural de los átomos de carbono en las largas cadenas moleculares de

compuestos orgánicos derivados del petróleo y otras sustancias naturales.

Pinturas

La pintura es un producto fluido que, aplicado sobre una superficie en capas

relativamente delgadas, se transforma al cabo del tiempo en una película sólida que se

adhiere a dicha superficie, de tal forma que recubre, protege y decora el elemento sobre el

que se ha aplicado.

Este artículo trata sobre la naturaleza de los materiales, así sus aplicaciones en

construcción e ingeniería. La parte artística de pintura y sus técnicas, se describen mejor

en el artículo pintura.

Perfumes

Esencias

Los aldehídos están presentes en numerosos productos naturales y grandes variedades de

ellos son de la propia vida cotidiana. La glucosa por ejemplo existe en una forma abierta que

presenta un grupo aldehído. El acetaldehído formado como intermedio en la metabolización se

cree responsable en gran medida de los síntomas de la resaca tras la ingesta de bebidas

alcohólicas.

El formaldehído es un conservante que se encuentra en algunas composiciones de productos

cosméticos. Sin embargo esta aplicación debe ser vista con cautela ya que en experimentos

con animales el compuesto ha demostrado un poder cancerígeno. También se utiliza en la

fabricación de numerosos compuestos químicos como la baquelita, la melamina etc.

- Cetonas

Las cetonas representan el segundo grado de oxidación de los alcoholes,

Contiene el grupo funcional carbonilo unidos necesariamente a dos átomos de

carbono alifato o aromático

Su fórmula de la cetona es:

En el sistema iupac para las cetonas la determinación a usar seria la ona la

cual se añade al nombre original del hidrocarburo que tenga el mismo número

de átomo de carbono, en el caso de las cetonas el grupo carbonilo puede estar

en posiciones diversos en una cadena carbonada y su posición debe indicarse

con el numero más bajo posible.los demás sustituyentes quedan indicado por

el número adecuado y el prefijo destinado a indicar sus posiciones en la

cadena carbonada.

Obtención.- la obtención de las cetonas se efectúa por oxidación de alcoholes

primarios y secundarios, hecha con dicromato potásico en medio ácido obtener

un aldehído:

Por hidrólisis de los alquinos, salvo el acetileno, para producir cetonas:

ch3-c≡ch+h2o à ch3-co-ch3

Puede realizarse la hidrólisis de los derivados dihalogenados de los

hidrocarburos con halógenos en el mismo átomo de carbono para obtener

aldehídos o cetonas:

ch3-chcl2+2h2o à 2clh+ch3-coh+h2o

ch3-ccl2-ch3+2h2o à 2clh+ch3-co-ch3+h2o

- Ácidos carboxílicos

Los ácidos carboxílicos constituyen un

grupo de compuestos que se caracterizan

porque poseen un grupo funcional llamado

grupo carboxilo o grupo carboxi (–cooh); se

produce cuando coinciden sobre el mismo

carbono un grupo hidroxilo (-oh) y carbonilo

(c=o). Se puede representar como cooh ó

co2h.

Sus propiedades físicas.

Los ácidos de masa molar baja (hasta diez átomos de carbono) son líquidos

incoloros, de olor muy desagradable. El olor del vinagre se debe al ácido

acético; el de la mantequilla rancia al ácido butírico. El ácido caproico se

encuentra en el pelo y secreciones del ganado caprino. Los ácidos C5 a C10

Comportamiento químico de las diferentes posiciones del grupo carboxilo

poseen olores a “cabra”. El resto sólidos cerosos e inodoros a temperatura

ambiente. Sus puntos de fusión y ebullición crecen al aumentar la masa molar.

Los ácidos inferiores son bastante solubles en agua (el acético, por ejemplo, es

soluble en todas las proporciones). Su solubilidad en agua decrece a partir del

ácido butírico, con el aumento del carácter hidrocarbonado de la molécula.

Todos los ácidos carboxílicos son totalmente solubles en disolventes orgánicos.

-Alcoholes y fenoles

3.-FUNCIONES ORGÀNICAS ESTRUCTURA Y REACCIONES Y APLICACIONES INDUSTRIALES de:

-Esteres -Aminas -Amidas 4.-QUÍMICA DE LOS CARBOHIDRATOSIMPORTANCIA DE LOS CARBOHIDRATOS.

Los carbohidratos se presentan en

forma de azúcares, almidones y

fibras, y son uno de los tres

principales macro nutrientes que

aportan energía al cuerpo humano

(los otros son la grasa y las

proteínas) Actualmente está

comprobado que al menos el 55% de

las calorías diarias que ingerimos

deberían provenir de los

carbohidratos. Aunque es importante

mantener un equilibrio adecuado

entre las calorías que ingerimos y las

que gastamos, las investigaciones científicas sugieren que: 

Además de los beneficios directos de los carbohidratos para el cuerpo, se

encuentran en numerosos alimentos, que en sí mismos aportan a la dieta muchos

otros nutrientes importantes. Por este motivo, se recomienda que los

carbohidratos provengan de diferentes alimentos, para asegurar que la dieta

general contiene los nutrientes adecuados.

También es importante recordar que los carbohidratos realzan el sabor, la textura

y la apariencia de los alimentos y hacen que la dieta sea más variada y

agradable. 

a) Monosacáridos.

Los glúcidos más simples, los

monosacáridos, están formados por una sola

molécula; no pueden ser hidrolizados a

glúcidos más pequeños. La fórmula química

general de un monosacáridos no modificado

es (CH2O)n. Entre los cuales podemos

mencionar a la glucosa y la fructosa que son

los responsables del sabor dulce de muchos

frutos.

El azúcar, la miel, el jarabe de arce (maple syrup), mermeladas, jaleas y

golosinas son hidratos de carbono simples y de fácil absorción.

Los monosacáridos se clasifican en base dos criterios:

Grupo funcional.

Numero de átomos del carbono.

DISACARIDOS: Los disacáridos son glúcidos

formados por dos moléculas de monosacáridos y,

por tanto, al hidrolizarse producen dos

monosacáridos libres. Los dos monosacáridos se

unen mediante un enlace covalente conocido como

enlace glucosídico. La fórmula de los disacáridos

no modificados es C12H22O11

b) Polisacáridos.

Los polisacáridos son cadenas ramificadas o no, de más de diez

monosacáridos. Los polisacáridos representan una clase importante de

polímeros biológicos. Su función de los organismos vivos está relacionada

principalmente con estructura o almacenamiento.

Se necesitan más de 10 unidades de azúcar y a veces hasta miles de unidades

para formar los polisacáridos. El almidón es la principal reserva de energía de

las hortalizas de raíz y los

cereales. Está formado por

largas cadenas de glucosa en

forma de gránulos, cuyo tamaño y forma varían según el vegetal del que forma

parte.

Los polisacáridos sin almidón son los principales componentes de la fibra

alimenticia. Entre ellos están: la celulosa, las hemicelulosas, las pectinas y las

gomas. La celulosa es el componente principal de las paredes celulares

vegetales y está formada por miles de unidades de glucosa. Los distintos

componentes de la fibra alimenticia tienen diferentes propiedades y estructuras

físicas.

c) Estructura cíclica de los monosacáridos.

Los azúcares pueden formar hemiacetales intramoleculares y dar lugar a la

formación de estructuras cíclicas. En la figura se muestra un esquema de la

ciclación de la D-glucosa. Puesto que el grupo aldehído es plano, el ataque

inicial del grupo hidroxilo del C5 al carbono carbonílico C1, puede hacerse por

encima o por debajo del plano molecular y en consecuencia, en el proceso de

transferencia protónica el nuevo grupo OH generado quede en una posición

axial, dirigiéndose hacia abajo del anillo en su conformación de silla, en cuyo

caso se forma una a-glucopiranosa, o que este grupo OH quede en una

posición ecuatorial, hacia el exterior del anillo, en cuyo caso es una b-

glucopiranosa.

Las estructuras cíclicas de estos monosacáridos pueden ser de tipo piranosa

(anillo de 6 elementos) o de tipo furanosa (anillo de 5 elementos), la

nomenclatura se debe a que son similares a las compuestos conocidos como

pirano y furano:

d) REACCIONES DE LOS MONOSACÁRIDOS Y POLISACÁRIDOS.

Reacciones del grupo carbonilo.- Las aldosas reciben el nombre genérico de

"azúcares reductores", reducen oxidantes suaves como los reactivos de Tollens

(espejo de plata), Fehling y Benedit (Pptado. Rojizo de Cu2O). Todo esto se

debe a la presencia de la estructura abierta en el equilibrio de la ciclación.

Un monosacárido con el C1 oxidado a carboxilo, recibe el nombre de ácido

Aldónico.

e) FORMACIÓN DE GLUCOCIDOS.

Los glúcidos, también llamados

azúcares o sacáridos, son un grupo de

biomoléculas orgánicas muy

abundante en la naturaleza.

Concretamente la celulosa, el principal

componente de la madera, que es de

naturaleza glucídica, quizás sea la

biomolécula más abundante en la

biosfera. Los glúcidos se definen

sencillamente desde el punto de vista

químico como polihidroxialdehídos o

polihidroxicetonas, o bien sustancias

que por hidrólisis dan lugar a este tipo de compuestos. Los

polihidroxialdehídos son compuestos orgánicos en los que todos los átomos de

carbono están unidos a un grupo hidroxilo excepto uno de ellos que forma parte

de un grupo aldehído, mientras que las polihidroxicetonas son compuestos

orgánicos en los que todos los átomos de carbono están unidos a un grupo

hidroxilo excepto uno que forma parte de un grupo cetona. Muchos glúcidos

responden a fórmulas empíricas que se pueden escribir como (C H2O)n, por lo

que antiguamente se pensó que eran algún tipo de combinación de carbono y

agua y se les llamó hidratos de carbono

Existen dos clases principales de glúcidos:

1. Monosacáridos.- También llamados osas. Son azúcares simples, no

hidrolizables, que consisten en una sola unidad de polihidroxialdehído o

polihidroxicetona. Se clasifican a su vez en aldosas y cetosas.

2. Ósidos.- Son azúcares complejos que, cuando sufren hidrólisis, liberan

monosacáridos. Están formados por un número variable de monosacáridos

unidos covalentemente entre sí. Algunos ósidos se componen

exclusivamente de monosacáridos y se denominan holósidos, mientras

que otros contienen además otros componentes de naturaleza no glucídica

y se denominan heterósidos.

Cuadro de clasificación de los distintos tipos de glucidos

- Clasificacióna) Clasificación.

b) Importancia de la solubilidad de los carbohidratos.

influye en la habilidad para realizar determinaciones de densidad.

existe relación entre su densidad y su concentración.

muy solubles en agua.

menos solubles en etanol.

algo solubles en etanol con agua caliente.

insolubles en solventes orgánicos (excepto piridina).

Métodos de análisis de los carbohidratos.

métodos químicos

método fluorimétrico

métodos enzimáticos

cromatografía de gases

cromatografía líquida

métodos físicos

- aplicaciones industriales

5.-IMPORTANCIA DE LOS LIPIDOS EN LA INDUSTRIA- Saturados.- Insaturados

Situación problemática o caso práctico:

Considera el análisis de casos o la solución de situaciones problematizadoras por parte del alumno. Valor: 6 ptos

6.- USTED DEBERA HACER UN RESUMEN SOBRE: LA APLICACIÓN DE LA QUIMICA II, QUE TENGA RELACION CON LA ACTIVIDAD QUE DESEMPEÑA EN SU CENTRO LABORAL