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Tema 10
Química orgánica
1.- COMPUESTOS ORGÁNICOS. IMPORTANCIA
La química del carbono, también conocida como química
orgánica, es una rama de la qu...
El gran número y la diversidad de los compuestos orgánicos son
una consecuencia de las características especiales que mues...
La tendencia del átomo de carbono para formar enlaces
covalentes con otros átomos de carbono en largas
cadenas y ciclos, s...
La presencia en la cadena de átomos de otros elementos
(fundamentalmente O y N), y su disposición en la misma,
confieren d...
2.- ISOMERÍA
La isomería consiste en que dos o más sustancias que
responden a la misma fórmula molecular presentan
propied...
2.1 Isomería de cadena
Los isómeros de cadena poseen cadenas con igual número
de átomos de carbono, pero con una disposici...
2.3 Isomería de posición
Estos isómeros poseen el mismo grupo funcional, pero
colocado en un lugar distinto de la cadena c...
Los isómeros cis y trans no son convertibles el uno en el
otro, porque carecen de libre rotación en torno al doble
enlace....
Una molécula quiral, como por ejemplo el ácido láctico se
caracteriza porque presenta dos isómeros que al
superponer sus e...
3.- REACCIONES ORGÁNICAS
Dado el carácter covalente de los enlaces, las energías de
activación de las reacciones orgánicas...
a) Tipos de reactivos
En las moléculas orgánicas hay lugares donde hay átomos de
C con carga positiva (C=O) y otros donde ...
B) desplazamientos electrónicos
Para entender porque o como se produce una determinada
reacción (mecanismo) es necesario c...
Efecto mesómero o resonancia:
“Es un desplazamiento del par de electrones “π” del doble
enlace hacia uno de los átomos por...
C) TIPOS DE REACCIONES ORGÁNICAS:
1) Reacciones de sustitución
Son reacciones en las que un átomo o grupo atómico se separ...
c) Reacciones de eliminación
Son las reacciones en las que se separan dos átomos o grupos
de átomos de una molécula, sin q...
d) Reacciones de condensación
Consisten en la unión de dos moléculas con pérdida
intermolecular de una molécula más pequeñ...
f) Otras reacciones
Existen, de otra parte, reacciones que sin ser típicamente
orgánicas son muy comunes en el estudio de ...
4.- Hidrocarburos
4.1.- Clasificación de los hidrocarburos
Los compuestos del carbono más simples se denominan
hidrocarbur...
4.2 Alcanos o parafinas Recordemos que se llama parafinas
o hidrocarburos saturados a aquellos que se caracterizan por
pre...
FORMULACIÓN
Todos los alcanos  responden a la fórmula general  CnH2n+2,  
por ejemplo, las fórmulas de los alcanos más sencillos sería...
Los puntos de fusión y los puntos de ebullición dentro de
un grupo de alcanos isómeros disminuyen al aumentar la
ramificac...
b) Halogenación :El cloro y el bromo (el iodo no reacciona si
no es en presencia de oxidantes), reaccionan con las
parafin...
4.3 Alquenos u olefinas
Propiedades físicas de las olefinas
Todas las olefinas son menos densas que el agua e insolubles
e...
Reacciones de los hidrocarburos olefínicos :
1.- Oxidación
En cuanto a la combustión, se comportan de modo análogo
a las p...
2.-Reacciones de adición
En general dan muy bien reacciones de adición debido a la
debilidad del enlace ∏
a) Hidrogenación...
b) Halogenación
Las olefinas sufren con facilidad la adición al doble enlace
tanto de bromo como de cloro:
RR'C=CR''R'''  ...
c) Adición de halogenuros de hidrógeno: HCl, HBr, HI
Los ácidos hidrácidos se adicionan con facilidad sobre los
dobles enl...
4.4.-Hidrocarburos acetilénicos
Se denominan así (y también alquinos) a los hidrocarburos
que tienen por lo menos un tripl...
FORMULACIÓN
Reacciones de los hidrocarburos acetilénicos
La mayor parte de las reacciones de los hidrocarburos
acetilénicos son muy pa...
Si el catalizador es platino (Pt), o níquel (Ni), la
hidrogenación conduce a la formación de la parafina
correspondiente
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e) Polimerización
Los alquinos se polimerizan con facilidad por la acción del calor
en presencia de catalizadores como el ...
Propiedades físicas y químicas de los hidrocarburos
aromáticos
Son todos incoloros (el antraceno presenta fluorescencia
az...
Las reacciones más importantes de los hidrocarburos
aromáticos son las de sustitución, en las que un grupo
funcional susti...
El segundo grupo electrófilo se orienta fundamentalmente a
la posición “meta”
b) Halogenación
En presencia como catalizado...
El segundo grupo electrófilo se orienta fundamentalmente
a las posiciones “orto” y “para”
c) Reacciones de Friedel-Crafts
...
El segundo grupo electrófilo se orienta fundamentalmente a
las posiciones “orto” y “para”
5.- derivados halogenados o halo...
Por tanto van a tener mayores puntos de fusión y ebullición
que los alcanos de los que derivan y los de menos átomos
de ca...
a.2) formación de aminas
b) Reacciones de eliminación
Dan lugar a alquenos y tienen como medio de reacción una
base en med...
6.- FUNCIONES OXIGENADAS
6.1 ALCOHOLES, FENOLES Y ETERES6.1 ALCOHOLES, FENOLES Y ETERES
Los alcoholes se pueden representa...
Este parentesco se pone de manifiesto, en particular, en
alcoholes y fenoles que, al conservar un grupo OH, tienen
ciertas...
6.1.1 alcoholes
Los primeros términos de la serie de los alcoholes, de uno a
tres átomos de carbono, son completamente mis...
formulación
Las reacciones químicas de los alcoholes están marcadas por
el carácter polar de los enlaces C-O y O-H.
1. Eliminación:
Cu...
2.-Oxidación
Los alcoholes también pueden sufrir reacciones de
oxidación. Cuando un alcohol primario se oxida (con
K2Cr2O7...
3. Esterificación
Los alcoholes reaccionan con los ácidos carboxílicos dando
esteres
•La formación de ésteres de ácidos or...
6.1.2 éteres
Las moléculas de los éteres, al carecer de grupos —OH, no
pueden asociarse a través de enlaces de hidrógeno, ...
formulación
6.2.-Aldehídos y cetonas
Los aldehídos y las cetonas contienen el grupo funcional
carbonilo .
Se diferencian entre sí en q...
Sin embargo, las moléculas de aldehídos y cetonas no
pueden asociarse mediante enlaces de hidrógeno, por lo
que sus puntos...
Formulación ALDEHÍDOS
Formulación CETONAS
Las reacciones más importantes de los aldehídos son:
1.- oxidación
Las cetonas son muy resistentes a la acción de los
agen...
2. Reacciones de reducción
Tanto aldehídos como cetonas pueden reducirse
selectivamente con LiAlH4.
3.- Adición de HCN
Ald...
6.3 Ácidos carboxílicos y ésteres
El grupo funcional de los  ácidos orgánicos o carboxílicos se
denomina carboxilo COOH
Su...
FORMULACIÓN ÁCIDOS
FORMULACIÓN ÉSTERES
Reacciones:
1. Reacciones de esterificación
Cuando un ácido reacciona con un alcohol se produce un
éster y H2O. Este proce...
3. Formación de amidas
7.-FUNCIONES NITROGENADAS
Las funciones nitrogenadas son las que contienen, además
de átomos de car...
Las aminas pueden ser primarias, secundarias y
terciarias según presenten uno, dos o tres radicales R
unidos al átomo de n...
Las de peso molecular bajo son líquidas de bido a que
pueden formar puentes de hidrógeno ( salvo aminas
terciarias) y de o...
7.2 amidas
Las amidas son compuestos que pueden considerarse
derivados de los ácidos al sustituir el grupo -OH por el
grup...
Si las amidas son secundarias (R – CO – NH – R´) o
terciarias (R – CO – NR´R´´) los sustituyentes que
reemplazan a los hid...
Dan reacciones de reducción: las amidas pueden reducirse
con hidruro de litio y aluminio a aminas
7.3 NITRILOS
Se pueden c...
En el caso de que haya más de un grupo –CN o bien se
encuentre unido a un anillo, se suele emplear el sufijo –
carbonitril...
8.- POLÍMEROS. TIPOS
Son moléculas muy grandes, con una masa molecular que
puede alcanzar millones de umas, que se obtiene...
Se pueden clasificar según diversos criterios:
A) Según su origen:
• Naturales: Caucho, polisacáridos (celulosa, almidón),...
D) Por su comportamiento ante el calor:
• Termoplásticos: Se reblandecen al calentar y recuperan
sus propiedades al enfria...
8.2.- TIPOS DE POLIMERIZACIÓN
Existen dos tipos fundamentales de polimerización:
• Adición.
• Condensación
8.3.- POLIMERIZACIÓN POR ADICIÓN
Al formarse la cadena los monómeros se unen sin perder
ningún átomo, por lo que la masa m...
CAUCHO NATURAL
El caucho natural es un polímero cuyo monómero es el
isopreno (metil-1,3-butadieno).
Es un polímero elástic...
Usos principales: El caucho es ampliamente utilizado en la
fabricación de neumáticos, chupetes, guantes, pelotas,
artículo...
8.4.- POLIMERIZACIÓN POR CONDENSACIÓN
Se produce por la unión de monómeros con pérdida de una
molécula pequeña, por ejempl...
El poliéster más conocido es el formado por ácido
tereftálico (ácido p-bencenodicarboxilico) y el etilenglicol
(etanodiol)...
POLIAMIDAS
Son unos polímeros que contienen el grupo funcional amida
en su cadena principal que se repite n veces.
Se prod...
Aplicaciones: Forma fibras muy resistentes por lo que se
pueden utilizar para telas de paracaídas, sedales, medias,
cepill...
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  • Se producen por sucesivas reacciones de esterificación (alcohol y ácido). Para formar la
    función éster a los dos lados de la cadena se requiere que uno de los monómeros sea un
    diácido y el otro un diol terminal:
    HOOC – R1 – COOH y HO – R2 – OH ,
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    1. 1. Tema 10 Química orgánica
    2. 2. 1.- COMPUESTOS ORGÁNICOS. IMPORTANCIA La química del carbono, también conocida como química orgánica, es una rama de la química que se ocupa de las propiedades y reacciones de los compuestos del carbono. En la actualidad se conocen más de siete millones de compuestos de carbono y cada año se descubren miles de nuevos compuestos. Junto con esta cantidad, destaca su variedad, pues son los componentes esenciales de toda la materia viva; son la base de todos los hidratos de carbono, proteínas y grasas; de todos los combustibles... Entre ellos se encuentran casi todos los plásticos, tintes, medicamentos, perfumes, fibras naturales y sintéticas... de ahí la importancia de su estudio.
    3. 3. El gran número y la diversidad de los compuestos orgánicos son una consecuencia de las características especiales que muestra el átomo de carbono: - La electronegatividad que presenta el átomo de carbono (2,5), intermedia entre la de cesio (0,7) y la de flúor (4,0). Esta electronegatividad permite al átomo de carbono combinarse con facilidad con elementos muy diferentes de la tabla periódica. El carbono forma enlaces covalentes con otros muchos átomos como O, N, O, S , F, Cl, Br, I y As. en las mismas moléculas en las que se enlaza con otros átomos de carbono en una serie infinita de formaciones. - La tetravalencia del átomo de carbono, debida a la promoción electrónica, obteniéndose 4 electrones desapareados en la última capa. - El reducido volumen del átomo hace que los electrones de valencia estén fuertemente atraídos por el núcleo.
    4. 4. La tendencia del átomo de carbono para formar enlaces covalentes con otros átomos de carbono en largas cadenas y ciclos, se debe a la tetravalencia que presenta y al elevado valor de la energía del enlace simple carbono- carbono (347 KJ/mol) La tetravalencia del átomo de carbono le permite efectuar enlaces simples, dobles, o triples, con otros átomos de carbono, pudiendo al mismo tiempo unirse a átomos de otros elementos. Recordemos las características de estos enlaces:
    5. 5. La presencia en la cadena de átomos de otros elementos (fundamentalmente O y N), y su disposición en la misma, confieren diferentes propiedades a los compuestos orgánicos. Grupo funcional: Átomo o conjunto de átomos que confieren al compuesto sus propiedades características. Serie homóloga: Conjunto de compuestos que poseen el mismo grupo funcional, diferenciándose en la longitud de la cadena de carbono. (por ejemplo, los alcoholes metanol CH3OH, etanol CH3CH2OH, 1-propanol CH3CH2CH2OH …)
    6. 6. 2.- ISOMERÍA La isomería consiste en que dos o más sustancias que responden a la misma fórmula molecular presentan propiedades químicas y/o físicas distintas. Los distintos tipos de isomería se clasifican según el siguiente esquema:   
    7. 7. 2.1 Isomería de cadena Los isómeros de cadena poseen cadenas con igual número de átomos de carbono, pero con una disposición diferente, dadas las múltiples posibilidades de ramificación. 2.2 Isomería de función Los isómeros de este tipo, a pesar de poseer igual fórmula molecular ,tienen en sus moléculas distintos grupos funcionales. Tendrán propiedades físico-químicas en general muy diferentes. Ejemplo: propanona CH3COCH3 propanal CH3CH2CHO
    8. 8. 2.3 Isomería de posición Estos isómeros poseen el mismo grupo funcional, pero colocado en un lugar distinto de la cadena carbonada. Ejemplo: 1-butanol CH3CH2CH2CH2OH, 2-butanol CH3CH2CHOHCH3 2.4 Isomería geométrica (cis-trans) La isomería geométrica es característica de los compuestos orgánicos que poseen dos átomos de carbonos unidos por un doble enlace y que a su vez poseen dos sustituyentes idénticos. Los sustituyentes iguales pueden estar situados al mismo lado del doble enlace (cis) o en lados opuestos (trans). Así, por ejemplo, el 2- buteno CH3CH=CHCH3, presenta 2 isómeros geométricos.
    9. 9. Los isómeros cis y trans no son convertibles el uno en el otro, porque carecen de libre rotación en torno al doble enlace. 2.5 Isomería óptica La isomería óptica es característica de aquellos compuestos orgánicos que poseen uno o más átomos de carbono asimétricos. Un carbono asimétrico o quiral es aquel que posee los cuatro sustituyentes distintos. Los isómeros ópticos, también llamados enantiómeros, presentan propiedades físicas y químicas casi idénticas, pero desvían el plano de la luz polarizada en sentidos opuestos: uno a la derecha, llamado dextrógiro (+) y otro a la izquierda, llamado levógiro (-).
    10. 10. Una molécula quiral, como por ejemplo el ácido láctico se caracteriza porque presenta dos isómeros que al superponer sus estructuras no coinciden, son como un objeto y su imagen en el espejo.
    11. 11. 3.- REACCIONES ORGÁNICAS Dado el carácter covalente de los enlaces, las energías de activación de las reacciones orgánicas suelen ser elevadas. Esto hace que este tipo de procesos sean en general lentos, y de bajo rendimiento. Los enlaces σ entre átomos aportan gran estabilidad, por lo que los compuestos constituidos únicamente por enlaces simples (caso de los hidrocarburos saturados) serán poco reactivos. Por el contrario, los enlaces π (dobles y triples) tienen mayor reactividad, pudiendo transformarse en enlaces σ más estables. Su reactividad se debe a fundamentalmente a la presencia de los grupos funcionales y puede ser debida a: • La alta densidad electronica (doble o triple enlace) • La fraccion de carga positiva en el atomo de carbono enlaces C–Cl, C=O, C N).≡
    12. 12. a) Tipos de reactivos En las moléculas orgánicas hay lugares donde hay átomos de C con carga positiva (C=O) y otros donde hay átomos de C con carga negativa (- OH). Esto determina que los primeros sufran el ataque de reactivos con carga negativa, reactivos nucleófilos: , y los segundos, el de reactivos con carga positiva, reactivos electrófilos
    13. 13. B) desplazamientos electrónicos Para entender porque o como se produce una determinada reacción (mecanismo) es necesario comprender los desplazamientos electrónicos, que son de dos tipos: Efecto inductivo: “Es un desplazamiento parcial del par electrónico de un enlace sencillo “σ” hacia el átomo mas electronegativo provocando fracciones de carga”. Se transmite a lo largo de la cadena a enlaces adyacentesSe transmite a lo largo de la cadena a enlaces adyacentes,, aunque cada vez más débilmente.aunque cada vez más débilmente.
    14. 14. Efecto mesómero o resonancia: “Es un desplazamiento del par de electrones “π” del doble enlace hacia uno de los átomos por la presencia de pares electrónicos cercanos”. Se produce cuando hay enlace múltiples y la posibilidad de que los e– se deslocalicen (átomo electronegativo con posibilidad de tener parejas de e– sin compartir). A mayor numero de formas resonantes mayor estabilidad. Los tres enlaces C–C son intermedios entre simples y dobles.
    15. 15. C) TIPOS DE REACCIONES ORGÁNICAS: 1) Reacciones de sustitución Son reacciones en las que un átomo o grupo atómico se separa de la molécula reaccionante , siendo sustituido por otro átomo o grupo atómico, que procede del reactivo atacante. Pueden representarse por la ecuación general:  R—X  +  Y - R—Y  +  X 2) Reacciones de adición Son típicas de los compuestos con enlaces dobles y triples. Una molécula se adiciona a los átomos del enlace múltiple, reduciendo la multiplicidad del mismo (si era doble pasa a ser simple, si era triple pasa a ser doble o simple). Así por ejemplo: R—CH=CH—R'  +  X—X R—CHX—CHX—R'
    16. 16. c) Reacciones de eliminación Son las reacciones en las que se separan dos átomos o grupos de átomos de una molécula, sin que se produzca al mismo tiempo la penetración de nuevos átomos o grupos atómicos. En la mayoría de los casos una molécula se transforma con pérdida intramolecular de una molécula más pequeña y formación de un enlace múltiple
    17. 17. d) Reacciones de condensación Consisten en la unión de dos moléculas con pérdida intermolecular de una molécula más pequeña, por  ejemplo:   E) reacciones de transposicion Estas reacciones, llamadas también de reordenación, consisten en el cambio, desde una a otra posición dentro de una molécula, de uno o varios átomos o grupos atómicos. Una transposición muy frecuente es la llamada tautomería, que consiste en la emigración de un protón de un lugar a otro de la molécula, dando lugar a dos isómeros, llamados tautómeros, que se encuentran en equilibrio. El caso más importante es el de la tautomería cetoenólica donde se encuentran en equilibrio una cetona (o aldehído) y un enol
    18. 18. f) Otras reacciones Existen, de otra parte, reacciones que sin ser típicamente orgánicas son muy comunes en el estudio de los compuestos orgánicos, como por ejemplo las reacciones de combustión, ácido base, de oxidación reducción, de síntesis, etc.
    19. 19. 4.- Hidrocarburos 4.1.- Clasificación de los hidrocarburos Los compuestos del carbono más simples se denominan hidrocarburos. Están constituidos únicamente por carbono e hidrógeno, y forman la base estructural común a todos los demás compuestos orgánicos. Los enlaces carbono-hidrógeno son siempre enlaces , muy similares en cualquier tipo de compuestos. Por el contrario, como ya sabemos, los enlaces carbono-carbono pueden ser de tres tipos: simples, dobles y triples, lo que produce un comportamiento distinto en los compuestos correspondientes. Por otra parte, la disposición de la cadena hidrocarbonada, según sea abierta (lineal) o cerrada (cíclica), da lugar también a pequeñas variaciones en las propiedades de los respectivos compuestos
    20. 20. 4.2 Alcanos o parafinas Recordemos que se llama parafinas o hidrocarburos saturados a aquellos que se caracterizan por presentar exclusivamente enlaces simples carbono-carbono. El nombre de parafinas (que hace referencia a su «pereza a reaccionar» [parum: poco, affinis: afinidad], se dio inicialmente a estos compuestos al observar que prácticamente no reaccionaban con los reaccionantes más corrientes
    21. 21. FORMULACIÓN
    22. 22. Todos los alcanos  responden a la fórmula general  CnH2n+2,   por ejemplo, las fórmulas de los alcanos más sencillos serían: Para n=1:  CH4    (metano) Para n=2:  C2H6   (etano) Para n=3:  C3H8   (propano) Todas las parafinas son incoloras, «huelen a petróleo» y son insolubles en agua (debido a su marcado carácter no polar). Los cuatro primeros miembros de la serie homóloga n-alcanos son gases, desde el n-pentano hasta el n-hexadecano líquidos, y del n-heptadecano en adelante sólidos. Esta serie homóloga presenta también las siguientes características: •La volatilidad disminuye al aumentar el peso molecular. •Los puntos de fusión en general, se elevan al aumentar el peso molecular. •La densidad es inferior a la del agua y tiende  a un valor límite en toda la serie.
    23. 23. Los puntos de fusión y los puntos de ebullición dentro de un grupo de alcanos isómeros disminuyen al aumentar la ramificación. El efecto es más intenso en los puntos de fusión que en los de ebullición, ya que cada cadena lateral dificulta mucho la orientación de las moléculas en una red cristalina. Reacciones de los hidrocarburos parafínicos a) Isomerización Las parafinas en presencia de cloruro o bromuro de aluminio (como catalizador) y a una temperatura de 100 a 200 °C sufren un proceso de isomerización generalmente muy complejo, en el que se llega a una situación de equilibrio en la que coexisten varios de los isómeros posibles.
    24. 24. b) Halogenación :El cloro y el bromo (el iodo no reacciona si no es en presencia de oxidantes), reaccionan con las parafinas sustituyendo átomos de hidrógeno por átomos de halógeno. La reacción con el flúor se produce con efecto violento. Tanto el cloro como el bromo precisan del concurso de luz ultravioleta o de calor para que la reacción tenga lugar. El resultado de la reacción es una mezcla compleja de productos. En el caso de parafinas superiores se observa que el hidrógeno unido a carbono terciario es el más rápidamente sustituido; le siguen los unidos a carbono secundario, mientras que los átomos de hidrógeno unidos a carbono primario son los últimos en ser sustituidos.
    25. 25. 4.3 Alquenos u olefinas Propiedades físicas de las olefinas Todas las olefinas son menos densas que el agua e insolubles en ella. Las olefinas al igual que las parafinas son incoloras. Las temperaturas de ebullición de cada una son muy próximas a las de la parafina de estructura similar. El metano, como es evidente, no puede formar dobles enlaces. Eteno, propeno y n-buteno son gaseosos,  del n- penteno al n-octadeceno líquidos y del n-nonadeceno en adelante son sólidos
    26. 26. Reacciones de los hidrocarburos olefínicos : 1.- Oxidación En cuanto a la combustión, se comportan de modo análogo a las parafinas, conduciendo a CO2 y H2O en la combustión completa y pudiendo producir CO e incluso carbono elemental si el aire está en defecto. Gracias a la reactividad del doble enlace las olefinas reaccionan fácilmente con oxidantes normales tales como disoluciones de permanganato potásico (KMnO4) rompiéndose la molécula por el doble enlace y se generan dos ácidos
    27. 27. 2.-Reacciones de adición En general dan muy bien reacciones de adición debido a la debilidad del enlace ∏ a) Hidrogenación Las olefinas en presencia de catalizadores como Ni, Co, Pt y PtO adicionan hidrógeno sobre los átomos de carbono portadores del doble enlace (adición al doble enlace)
    28. 28. b) Halogenación Las olefinas sufren con facilidad la adición al doble enlace tanto de bromo como de cloro: RR'C=CR''R'''  + Br—Br RR'CBr—CBrR''R''‘ El iodo precisa del concurso de luz ultravioleta para adicionarse con velocidad perceptible. El flúor no se utiliza pues bajo su acción suelen romperse las moléculas orgánicas. El cloro  a 300 °C y en presencia de O2 (como catalizador) da lugar a compuestos de sustitución con preferencia a los de adición (que también se forman).
    29. 29. c) Adición de halogenuros de hidrógeno: HCl, HBr, HI Los ácidos hidrácidos se adicionan con facilidad sobre los dobles enlaces olefínicos. En esta reacción se cumple la denominada regla de Markownikoff: “En las adiciones de moléculas asimétricas a los alquenos, el producto principal es el formado por la adición del H o extremo positivo de la molécula adicionante al átomo del carbono portador del doble enlace ligado al mayor número de átomos de hidrógeno” CH2=CHCH2CH3 + HBr  CH3CHBrCH2CH3 d) Hidratación: Adición de agua Catalizada por ácidos Se forman alcoholes
    30. 30. 4.4.-Hidrocarburos acetilénicos Se denominan así (y también alquinos) a los hidrocarburos que tienen por lo menos un triple enlace carbono-carbono en su molécula Este nombre se debe al primer elemento de la serie, denominado corrientemente acetileno. Propiedades físicas de los hidrocarburos acetilénicos Su temperatura de ebullición es superior a la de las olefinas correspondientes. Son todos incoloros. Tienen olor aliáceo (recuerda al de los ajos). Los tres primeros (etino o acetileno, propino y n-butino) son gaseosos, desde el n-pentino al n-tetradecino son líquidos, y en adelante son sólidos. Son insolubles en agua y menos densos que ella. Se disuelven bien en éter, acetona. etc.
    31. 31. FORMULACIÓN
    32. 32. Reacciones de los hidrocarburos acetilénicos La mayor parte de las reacciones de los hidrocarburos acetilénicos son muy parecidas a las de las olefinas. Sobre el triple enlace se pueden adicionar cuatro átomos o grupos monovalentes de átomos hasta dar lugar a la total saturación del enlace. La saturación puede ser parcial si se detiene en el estadio de olefina. a) Oxidación La combustión completa conduce a la formación de CO2 y H2O. Sufren fácil oxidación frente al permanganato potásico (KMnO4), aunque en este caso los productos de la oxidación son complejos. b) Hidrogenación En presencia de hierro (Fe), o paladio (Pd), la hidrogenación de un hidrocarburo acetilénico se detiene en la etapa olefínica.
    33. 33. Si el catalizador es platino (Pt), o níquel (Ni), la hidrogenación conduce a la formación de la parafina correspondiente c) Halogenación Los hidrocarburos acetilénicos adicionan halógenos con facilidad, llegando el proceso hasta la total saturación del enlace: d) Adición de ácidos hidrácidos En resumen podemos escribir la reacción principal como: R—C≡CH  +  2BrH     R—C-Br2—CH3 En esta reacción se cumple la denominada regla de Markownikoff
    34. 34. e) Polimerización Los alquinos se polimerizan con facilidad por la acción del calor en presencia de catalizadores como el cobre, cianuro niqueloso, etc., conduciendo con frecuencia a la formación de compuestos cíclicos 4.5.- hidrocarburos aromáticos Cuando se estudian las reacciones de algunos compuestos insaturados, cuyo ejemplo más típico es el benceno y sus derivados, se observan características marcadamente distintas de las de los compuestos alifáticos, por lo que se agrupan en una nueva serie llamada aromática, término que, en un principio, provenía del hecho de que muchos compuestos de esta serie tenían olores intensos y casi siempre agradables. El hidrocarburo aromático más sencillo es el benceno, que constituye, además, el compuesto fundamental de toda la serie aromática.
    35. 35. Propiedades físicas y químicas de los hidrocarburos aromáticos Son todos incoloros (el antraceno presenta fluorescencia azulada) muy aromáticos, insolubles en agua y menos densos que ésta.
    36. 36. Las reacciones más importantes de los hidrocarburos aromáticos son las de sustitución, en las que un grupo funcional sustituye a uno de los átomos de hidrógeno del anillo aromático: a) Nitración Consiste en la sustitución de un hidrógeno por el grupo NO2, y se produce por la acción del ácido nítrico, en presencia de ácido sulfúrico (mezcla sulfonítrica):
    37. 37. El segundo grupo electrófilo se orienta fundamentalmente a la posición “meta” b) Halogenación En presencia como catalizador del tricloruro de hierro
    38. 38. El segundo grupo electrófilo se orienta fundamentalmente a las posiciones “orto” y “para” c) Reacciones de Friedel-Crafts Consisten en la sustitución de un hidrógeno por un radical alquilo,—R, llamada alquilación; o por un radical acilo,—RCO—, llamada acilación. Ambas reacciones se producen, respectivamente, mediante la acción de halogenuros de alquilo, R—X, o de halogenuros de acilo, R—CO—X, en presencia del tri cloruro de aluminio, como catalizador
    39. 39. El segundo grupo electrófilo se orienta fundamentalmente a las posiciones “orto” y “para” 5.- derivados halogenados o halogenuros de alquilo Los derivados de los alcanos a los que se les han sustituidos algunos átomos de hidrógeno por algún halógeno se conocen con el nombre de haloalcanos, o también halogenuros de alquilo A diferencia de los que ocurre con los enlaces C-C y C-H, los enlaces compuestos por un carbono y un halógeno son polares porque el halógeno posee una mayor electronegatividad, y debido a ello, se encuentra presente una determinada densidad de carga positiva en el átomo de carbono, así como negativa en el átomo de halógeno.
    40. 40. Por tanto van a tener mayores puntos de fusión y ebullición que los alcanos de los que derivan y los de menos átomos de carbono serán solubles en agua Los haloalcanos participan en muchos tipos de reacciones, siendo las reacciones más importantes las de sustitución y eliminación a) Sustitución a.1) formación de alcoholes el medio de reacción es una base en medio acuoso KOH/H2O o NaOH en agua
    41. 41. a.2) formación de aminas b) Reacciones de eliminación Dan lugar a alquenos y tienen como medio de reacción una base en medio alcohólico KOH/alcohol Siguen la regla de Saytzeff: “En las reacciones de eliminación, el hidrogeno sale del carbono adyacente al grupo funcional que tiene menos hidrógenos (carbono mas sustituido)”
    42. 42. 6.- FUNCIONES OXIGENADAS 6.1 ALCOHOLES, FENOLES Y ETERES6.1 ALCOHOLES, FENOLES Y ETERES Los alcoholes se pueden representar por la fórmula general R— OH, donde el grupo característico hidroxilo (O—H) se encuentra unido a un carbono alifático. En los fenoles, de fórmula general Ar—OH, el grupo hidroxilo se encuentra unido a un carbono aromático. Los éteres se caracterizan por el grupo oxi, —O—, en el que el átomo de oxígeno se encuentra unido a dos átomos de carbono, C—O—C. Tanto los alcoholes y fenoles, como los éteres, pueden considerarse como derivados del agua por sustitución de uno o de los dos hidrógenos de la molécula, respectivamente, por radicales hidrocarbonados
    43. 43. Este parentesco se pone de manifiesto, en particular, en alcoholes y fenoles que, al conservar un grupo OH, tienen ciertas propiedades que recuerdan a las del agua. El ángulo de enlace C—O—H ó C—O—C es parecido al del agua y vale aproximada mente 107º. Asimismo, es parecida, un poco menor, la energía del enlace O —H ( 105 kcal/mol), mientras que la del enlace C—O es bastante menor ( 85 kcal/mol). Ambos enlaces son muy polares, pues la mayor electronegatividad del átomo de oxígeno los polariza fuertemente. El enlace O—H es mucho más polar que el C—O, a lo que se debe, en gran parte, su mayor reactividad. Esto, unido a la mayor estabilidad del ion hidroxilo, HO—, respecto a los iones alcóxido, R—O— ,  hace que los alcoholes y fenoles sean mucho más reactivos que los éteres, que son, en realidad, compuestos bastante inertes, por lo que se usan mucho como disolventes para llevar a cabo numerosas reacciones orgánicas.
    44. 44. 6.1.1 alcoholes Los primeros términos de la serie de los alcoholes, de uno a tres átomos de carbono, son completamente miscibles con el agua, con la que forman enlaces de hidrógeno, análogos a los que existen entre las propias moléculas de agua o de los alcoholes entre sí. Al aumentar el número de átomos de carbono de la cadena hidrocarbonada, se hace cada vez menor la influencia relativa del grupo hidroxilo, por lo que disminuye mucho su solubilidad en agua, siendo ya prácticamente insolubles los alcoholes con diez o más átomos de carbono. En estado sólido y en estado líquido, las moléculas de los alcoholes y fenoles están muy asociadas mediante enlaces de hidrógeno, formando cadenas de varias moléculas, lo que explica sus puntos de fusión y de ebullición anormalmente elevados
    45. 45. formulación
    46. 46. Las reacciones químicas de los alcoholes están marcadas por el carácter polar de los enlaces C-O y O-H. 1. Eliminación: Cuando se calientan los alcoholes con un deshidratante como el H2SO4 conc experimentan una deshidratación obteniéndose alquenos. regla de Saytzeff: el doble enlace se forma predominantemente con el carbono que tiene mayor nº de sustituyentes
    47. 47. 2.-Oxidación Los alcoholes también pueden sufrir reacciones de oxidación. Cuando un alcohol primario se oxida (con K2Cr2O7, KMnO4, etc.) produce un aldehído, que a su vez puede oxidarse a ácido. Los alcoholes secundarios dan lugar a cetonas. Y los alcoholes terciarios sólo se oxidan en condiciones muy enérgicas, originándose rupturas de las cadenas.
    48. 48. 3. Esterificación Los alcoholes reaccionan con los ácidos carboxílicos dando esteres •La formación de ésteres de ácidos orgánicos no transcurre de modo completo sino que se alcanza una situación de equilibrio (lentamente en ausencia de catalizadores). 4. Sustitución En presencia de halogenuros de hidrogeno sustituyen el grupo hidroxilo por un halógeno
    49. 49. 6.1.2 éteres Las moléculas de los éteres, al carecer de grupos —OH, no pueden asociarse a través de enlaces de hidrógeno, como ocurría en alcoholes y fenoles, por lo que sus puntos de fusión y de ebullición son bastante bajos, comparables a los de los hidrocarburos de análogo peso molecular. Así, el dimetiléter (p.e. = - 24 ºC) y el etilmetiléter (p.e. = 11 ºC) son gases a la temperatura ambiente y después ya son líquidos muy volátiles, cuyos puntos de ebullición aumentan regularmente con el peso molecular. Su solubilidad en agua es similar a la de los alcoholes de estructura semejante y peso molecular comparable. Los éteres tienen muy poca reactividad química, debido a la dificultad que presenta la ruptura del enlace C—O. Por ello, se utilizan mucho como disolventes inertes en reacciones orgánicas. En contacto con el aire sufren una lenta oxidación en la que se forman peróxidos muy inestables y poco volátiles.
    50. 50. formulación
    51. 51. 6.2.-Aldehídos y cetonas Los aldehídos y las cetonas contienen el grupo funcional carbonilo . Se diferencian entre sí en que en los aldehídos este grupo carbonilo se encuentra en un extremo de la cadena hidrocarbonada, por lo que tiene un átomo de hidrógeno unido a él directamente, es decir, que el verdadero grupo funcional es —CHO. Las propiedades físicas (y químicas) características de los aldehídos y cetonas están determinadas por la presencia del grupo funcional carbonilo, en el que existe un enlace doble carbono-oxigeno. Como consecuencia los  aldehídos y cetonas poseen un elevado momento dipolar de hace que existan entre sus moléculas intensas fuerzas de atracción del tipo dipolo-dipolo, por lo que estos compuestos tienen puntos de fusión y de ebullición más altos que los de los hidrocarburos de análogo peso molecular.
    52. 52. Sin embargo, las moléculas de aldehídos y cetonas no pueden asociarse mediante enlaces de hidrógeno, por lo que sus puntos de fusión y de ebullición son más bajos que los de los correspondientes alcoholes. Esta diferencia se hace cada vez menor, como es lógico, al aumentar la cadena hidrocarbonada y perder influencia relativa el grupo funcional En cuanto a la solubilidad, los primeros miembros de ambas series de aldehídos y cetonas son completamente solubles en agua. Al aumentar la longitud de la cadena hidrocarbonada disminuye rápidamente la solubilidad en agua
    53. 53. Formulación ALDEHÍDOS Formulación CETONAS
    54. 54. Las reacciones más importantes de los aldehídos son: 1.- oxidación Las cetonas son muy resistentes a la acción de los agentes oxidantes, y cuando se oxidan lo hacen dando lugar a una mezcla de ácidos carboxílicos con menos átomos de carbono cada uno de ellos que la cetona que se oxida. Los aldehídos se oxidan con facilidad incluso bajo la acción de oxidantes suaves para dar lugar a un ácido carboxílico (o sus sales) con el mismo número de átomos de carbono que el aldehído sometido a oxidación.
    55. 55. 2. Reacciones de reducción Tanto aldehídos como cetonas pueden reducirse selectivamente con LiAlH4. 3.- Adición de HCN Aldehídos y cetonas adicionan cianuro de hidrógeno para dar lugar a la formación de cianhidrinas (hidroxinitrilos).   R—CHO  +  HCN   R—CHOH—CN
    56. 56. 6.3 Ácidos carboxílicos y ésteres El grupo funcional de los  ácidos orgánicos o carboxílicos se denomina carboxilo COOH Su propiedad más importante es su carácter ácido, debido a que el grupo CO atrae fuertemente a los electrones del enlace O—H, con lo cual aumenta la polaridad de este grupo. Al ser tan polar el enlace O—H, el protón H+ se desprende fácilmente. Los enlaces de hidrógeno entre moléculas de ácidos son los más fuertes pues el OH está muy polarizado; por ello los puntos de fusión y ebullición de los ácidos son mayores que los de alcoholes de parecida masa molecular Los esteres al no disponer del grupo OH no pueden formar puentes de hidrógeno y los puntos de fusión y ebullición son más bajos que los ácidos de parecida masa molecular
    57. 57. FORMULACIÓN ÁCIDOS FORMULACIÓN ÉSTERES
    58. 58. Reacciones: 1. Reacciones de esterificación Cuando un ácido reacciona con un alcohol se produce un éster y H2O. Este proceso es lento y reversible. Se lleva a cabo con mayor facilidad en el caso de alcoholes primarios. 2.-Reacciones ácido-base Los ácidos carboxílicos, al igual que los ácidos inorgánicos, reaccionan con metales desprendiendo hidrógeno y con bases inorgánicas produciendo sales. R—COOH  +  Na  R—COONa   +   1/2 H2
    59. 59. 3. Formación de amidas 7.-FUNCIONES NITROGENADAS Las funciones nitrogenadas son las que contienen, además de átomos de carbono y de hidrógeno, átomos de nitrógeno, aunque también pueden contener átomos de oxígeno. Se clasifican en: 7.1 aminas: Se considera que son derivados del amoniaco donde se sustituyen uno dos o tres átomos de hidrógeno por radicales hidrocarbonados (R – NH2) .
    60. 60. Las aminas pueden ser primarias, secundarias y terciarias según presenten uno, dos o tres radicales R unidos al átomo de nitrógeno Para nombrarlas se adiciona el sufijo amina al radical hidrocarbonado al que está unido Las aminas terciarias también se pueden nombrar como derivados de las aminas que contienen el radical más largo.
    61. 61. Las de peso molecular bajo son líquidas de bido a que pueden formar puentes de hidrógeno ( salvo aminas terciarias) y de olor desagradable. Son muy solubles en disolventes orgánicos pero no en disolventes iónicos o polares como el agua. Su principal característica es que tienen un marcado carácter básico Reacciones ácido-base:. Un ejemplo de este tipo de reacciones es el siguiente : CH3-CH2-COOH + NH2-CH3 CH3-CH2-CONH-CH3 + H2O→
    62. 62. 7.2 amidas Las amidas son compuestos que pueden considerarse derivados de los ácidos al sustituir el grupo -OH por el grupo -NH2 (R- CO – NH2) Lo que caracteriza a las amidas es la unión del nitrógeno al carbono del grupo carbonilo. Las amidas primarias se nombran a partir del ácido correspondiente eliminando la palabra ácido y cambiando la terminación –oico por –amida. ej CH3−CONH2: etanamida 2-metil-propanamida
    63. 63. Si las amidas son secundarias (R – CO – NH – R´) o terciarias (R – CO – NR´R´´) los sustituyentes que reemplazan a los hidrógenos se localizan empleando las letras N. Cuando existen otros grupos funcionales de mayor prioridad se nombra con el prefijo carbamoil-. Todas las amidas, excepto la primera de la serie, son sólidas a temperatura ambiente ( puentes de hidrógeno) y sus puntos de ebullición son elevados, más altos que los de los ácidos correspondientes. Presentan excelentes propiedades disolventes y son bases muy débiles
    64. 64. Dan reacciones de reducción: las amidas pueden reducirse con hidruro de litio y aluminio a aminas 7.3 NITRILOS Se pueden considerar derivados de los hidrocarburos al sustituir tres átomos de hidrógeno en un carbono terminal por un átomo de nitrógeno. Para nombrar los nitrilos se añade el sufijo –nitrilo al nombre del hidrocarburo correspondiente a la cadena carbonada. Propanonitrilo (Cianuro de etilo) CH3CH2CN
    65. 65. En el caso de que haya más de un grupo –CN o bien se encuentre unido a un anillo, se suele emplear el sufijo – carbonitrilo. Cuando existen otros grupos funcionales de mayor prioridad el grupo –CN se nombran con el prefijo ciano-.
    66. 66. 8.- POLÍMEROS. TIPOS Son moléculas muy grandes, con una masa molecular que puede alcanzar millones de umas, que se obtienen por la repetición de una o más unidades simples llamadas “monómeros”, Unidas entre sí mediante enlaces covalentes. Forman largas cadenas que se pueden unir entre sí por fuerzas de Van der Waals o puentes de hidrógeno.
    67. 67. Se pueden clasificar según diversos criterios: A) Según su origen: • Naturales: Caucho, polisacáridos (celulosa, almidón), proteínas, ácidos nucleicos… • Artificiales: Plásticos, fibras textiles sintéticas, poliuretano, baquelita… B) Según su composición: • Homopolímeros: Un sólo monómero. • Heteropolímeros: Varios monómeros. Si son dos se llaman copolímeros. C) Según su estructura: • Lineales: Los monómeros se unen por dos sitios (cabeza y cola) • Ramificados: Si algún monómero se puede unir por tres o más sitios.
    68. 68. D) Por su comportamiento ante el calor: • Termoplásticos: Se reblandecen al calentar y recuperan sus propiedades al enfriar. Se moldean en caliente de forma repetida. • Termoestables: Se reblandecen y moldean en caliente, pero quedan rígidos al ser enfriados por formar nuevos enlaces y no pueden volver a ser moldeados.
    69. 69. 8.2.- TIPOS DE POLIMERIZACIÓN Existen dos tipos fundamentales de polimerización: • Adición. • Condensación
    70. 70. 8.3.- POLIMERIZACIÓN POR ADICIÓN Al formarse la cadena los monómeros se unen sin perder ningún átomo, por lo que la masa molecular del polímero es un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero. Los monómeros tienen insaturaciones (dobles o triples enlaces) que pasan a sencillos en el polímero. Veamos algunos de los polímeros de adición más importantes, sus principales aplicaciones, así como los monómeros de los que proceden. Nótese que los polímeros de adición son homopolímeros y basan su nomenclatura en el nombre comercial de los monómeros
    71. 71. CAUCHO NATURAL El caucho natural es un polímero cuyo monómero es el isopreno (metil-1,3-butadieno). Es un polímero elástico y semisólido, que surge como una emulsión lechosa (conocida como látex) en la savia de varias plantas tropicales (Hevea brasiliensis ....), aunque también puede ser producido sintéticamente, que posee la siguiente estructura:
    72. 72. Usos principales: El caucho es ampliamente utilizado en la fabricación de neumáticos, chupetes, guantes, pelotas, artículos impermeables y aislantes, por sus excelentes propiedades de elasticidad y resistencia ante los ácidos y las sustancias alcalinas. El caucho natural suele vulcanizarse, proceso por el cual se calienta y se le añade azufre o selenio, con lo que se logra el enlazamiento de las cadenas elastómeros, para mejorar su resistencia a las variaciones de temperatura y condiciones atmosféricas.
    73. 73. 8.4.- POLIMERIZACIÓN POR CONDENSACIÓN Se produce por la unión de monómeros con pérdida de una molécula pequeña, por ejemplo agua. Por tanto, la masa molecular del polímero no es un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero. Los polímeros son mucho más pequeños que los de adición y son heteropolímeros ( copolímeros), ya que los monómeros de partida tienen que ser distintos. Los principales polímeros de condensación son: POLIÉSTERES Los poliésteres son unos polímeros que contiene el grupo funcional éster en su cadena principal que se repite n veces Se producen por sucesivas reacciones de esterificación (alcohol y ácido). Para formar la función éster a los dos lados de la cadena se requiere que uno de los monómeros sea un diácido y el otro un diol terminal: HOOC – R1 – COOH y HO – R2 – OH ,
    74. 74. El poliéster más conocido es el formado por ácido tereftálico (ácido p-bencenodicarboxilico) y el etilenglicol (etanodiol) que se puede obtener como fibra textil llamada tergal (dacrón) o como plástico que se conoce como PET: Aplicaciones: fibra textil , envases de licores, de medicamentos y de alimentos, reparación de vasos sanguíneos…
    75. 75. POLIAMIDAS Son unos polímeros que contienen el grupo funcional amida en su cadena principal que se repite n veces. Se producen por sucesivas reacciones entre el grupo ácido y el amino. Para formar la función amida a los dos lados de la cadena se requiere que uno de los monómeros sea un diácido y el otro una diamina: HOOC – R1 – COOH y H2N – R2 – NH2 La poliamida más conocida es el nailon 6,6 (conocido como seda artificial) formado por la copolimerización del ácido adípico (ácido hexanodioico) y la 1,6-hexanodiamina:
    76. 76. Aplicaciones: Forma fibras muy resistentes por lo que se pueden utilizar para telas de paracaídas, sedales, medias, cepillos, cerdas, peines…
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