Unidad 5 & 6 química unam Incompleta

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Unidades 5 y 6 de los temas fundamentales que establece la UNAM para el examen de admisión a nivel superior. Desarrollados.

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Unidad 5 & 6 química unam Incompleta

  1. 1. 5. La energía y las reacciones químicas
  2. 2. 5.1 Reacciones químicas endotérmicas y exotérmicas• En las reacciones químicas exotérmicas se desprende calor, la entalpía ( H) es negativa y significa que la energía de los productos es menor que la energía de los reactivos, por ejemplo en las reacciones de combustión.• En las reacciones químicas endotérmicas se absorbe calor, la entalpía ( H) es positiva y significa que la energía de los productos es mayor que la energía de los reactivos, por ejemplo en la fotosíntesis.
  3. 3. 5.2 Energía interna• Es la magnitud que designa la energía almacenada por un sistema de partículas.• La energía interna (U) de un sistema es la energía total (cinética + potencial) de todas las partículas que lo componen.• La energía interna de un sistema aislado (que no intercambia ni materia ni energía con sus alrededores) es constante.
  4. 4. 5.3 Entalpía• La entalpía es la cantidad de energía calorífica de una sustancia.• En una reacción química, si la entalpía de los productos es menor que la de los reactivos se libera calor y se dice que es una reacción exotérmica.• Si la entalpía de los productos es mayor que la de los reactantes se toma calor del medio y decimos que es una reacción endotérmica.• El cambio de entalpía se denomina ΔH y se define como: ΔHreacción = ΔHproductos - ΔHreactivos
  5. 5. 5.4 Energía libre y espontaneidad• Un proceso espontáneo es aquel que tiene una tendencia natural a producirse sin tener que ser realizado por una influencia externa.• El proceso reverso a un cambio espontáneo es no espontáneo.• El punto en el que cambia el sentido de la espontaneidad es el punto de equilibrio.• El segundo principio de la termodinámica es el que permite conocer el sentido de espontaneidad de una reacción química.
  6. 6. • En cualquier proceso espontáneo: SUniverso = SSistema + SAlrededores > 0• Gibbs demostró que, a presión y temperatura constantes: SAlrededores = - SSistema / T• Por lo tanto, a presión y temperatura constantes, un proceso espontáneo se caracterizará por: -T SUniverso = SSistema - T SSistema < 0
  7. 7. • Si se define una nueva propiedad llamada energía libre (G) como G = H – TS, entonces: -T SUniverso = HSistema - T SSistema = Gsistema• Un proceso será tanto más probable que sea espontáneo cuanto más exotérmico sea y cuanto mayor aumento del desorden produzca.• Como la energía libre de Gibbs depende de otras funciones de estado termodinámicas (la entalpía y la entropía), se mide en las mismas unidades que la entalpía (KJ/mol).
  8. 8. • G < 0; proceso espontáneo: la reacción tiene lugar en el sentido directo.• G = 0; proceso en equilibrio: ni espontáneo ni no espontáneo, no hay cambio.• G > 0; proceso no espontáneo: tiende a producirse en sentido inverso en la forma espontánea.
  9. 9. 5.5 Equilibrio químico: Ley de Le Chatelier• “Cuando un sistema de equilibrio se somete a una acción de cualquier naturaleza, el sistema se desplaza hacia una nueva condición de equilibrio, de forma que se opone a dicha acción”.
  10. 10. • El cambio en las concentraciones del equilibrio de los reactivos y productos se denomina desplazamiento de un equilibrio.
  11. 11. 5.6 Velocidad de reacción y factores que influyen en ella• Una reacción química se produce mediante colisiones eficaces entre las partículas de los reactivos, por tanto, es fácil deducir que aquellas situaciones o factores que aumenten el número de estas colisiones implicarán una mayor velocidad de reacción.
  12. 12. • Temperatura: Al aumentar la temperatura, también lo hace la velocidad a la que se mueven las partículas y, por tanto, aumentará el número de colisiones y la violencia de estas. El resultado es una mayor velocidad en la reacción.• Grado de pulverización de los reactivos: Si los reactivos están en estado líquido o sólido, la pulverización, es decir, la reducción a partículas de menor tamaño, aumenta enormemente la velocidad de reacción, ya que facilita el contacto entre los reactivos y, por tanto, la colisión entre las partículas.• Naturaleza química de los reactivos que intervienen en la reacción: Dependiendo del tipo de reactivo que intervenga, una determinada reacción tendrá una energía de activación: – Muy alta, y entonces será muy lenta. – Muy baja, y entonces será muy rápida.• Concentración de los reactivos: Si los reactivos están en disolución o son gases encerrados en un recipiente, cuanto mayor sea su concentración, más alta será la velocidad de la reacción en la que participen, ya que, al haber más partículas en el mismo espacio, aumentará el número de colisiones. La variación de la velocidad de reacción con los reactivos se expresa, de manera general, en la forma: v = k [A]α [B]β donde α y β son exponentes que no coinciden necesariamente con los coeficientes estequiométricos de la reacción general antes considerada. La constante de velocidad k, depende de la temperatura.• Catalizadores: Los catalizadores son sustancias que facilitan la reacción modificando el mecanismo por el que se desarrolla. En ningún caso el catalizador provoca la reacción química; no varía su calor de reacción. Los catalizadores se añaden en pequeñas cantidades y son muy específicos; es decir, cada catalizador sirve para unas determinadas reacciones. El catalizador se puede recuperar al final de la reacción, puesto que no es reactivo ni participa en la reacción.
  13. 13. 6. Química del carbono
  14. 14. 6.1 Carbono6.1.1 Estructura tetraédrica
  15. 15. 6.1.2 Tipos de enlace carbono-carbono: estructura y modelos
  16. 16. 6.2 Alcanos, alquenos, alquinos y cíclicos
  17. 17. 6.2.1 Nomenclatura
  18. 18. 6.2.2 Isomería estructural
  19. 19. • De cadena• De posición• De función
  20. 20. 6.3 Grupos funcionales6.3.1• Alcohol• Éter• Aldehído• Cetona• Ácidos carboxílicos• Éster
  21. 21. • El grupo funcional es el grupo de átomos que caracterizan a una función química y que tienen propiedades características bien definidas. Ejemplo: el sabor ácido que tienen el limón y el vinagre se debe a la presencia en la estructura del grupo carboxilo -COOH. Grupos funcionales y nomenclatura.• COMPUESTOGRUPO FUNCIONALAlcoholRadical-OHÁcidoRadical- H (Capacidad de donar protones)CarboxiloRadical-COOHAldehídoRadical-CO- Radical (En carbono terminal)CetonaRadical-COH (En carbono intermedio)Amina1,2 o 3 Radicales- NH3,2 o 1Éter Compuestos HalogenadosRadical-O- Radical, Halógeno-Carbono (Cloro, bromo, flúor)ÉsterO ll R1 - C - O - R2AmidaO ll R1 - C - NH2NOMENCLATURA Alcoholes: Se sustituye la o del nombre del abano por ol, que es la terminación característica de los alcoholes. Por ejemplo: Metanol. Ácidos carboxílicos: Se le añade la terminación ico al nombre del alcano, o bien se suprime la o al final del alcano y se añade la terminación oico. Aldehído: La terminación para los aldehídos es al. Se suprime la o final del alcano correspondiente y se añade al. Cetona: La nomenclatura oficial sustituye la o final de los alcanos por a terminación ona, si es necesario se indica con número la posición del grupo funcional (grupo carbonilo). Amina: Se consideran como aminoalcanos, se dice el nombre o nombres de los radicales alquílicos por orden de complejidad y luego la palabra. Por ejemplo: metil, etil amina. Amida: Se suprimen la palabra ácido y la terminación óico del ácido carboxílico y se sustituye por la palabra amida. Éter: Se utiliza la palabra oxi interpuesta entre los nombres de los dos radicales. Por ejemplo: CH 3-O-CH3 Metil - oxi - Metil. Éster: Para nombrar los ésteres se suprime la palabra ácido, se cambia la terminación ico (del ácido carboxílico) por ato y se da el nombre del grupo alquilo o arilo derivado del alcohol. Compuestos halogenados: Se dice el nombre del halógeno y su posición (cuando sea necesaria) y luego el nombre del hidrocarburo, o bien se dice el nombre del halógeno terminado en uro después la palabra de" y posteriormente el nombre del alcano terminado en ilo. Por ejemplo: CH 3- Cl Nombre 1. Cloro metano. Nombre 2. Cloruro de metilo.
  22. 22. • Aminas• Amidas• Compuestos halogenados6.3.2 Nomenclatura
  23. 23. 6.4 Reacciones orgánicas6.4.1 Reacciones de sustitución, adición y eliminación• Adiciones.- Consisten en procesos en los que el esqueleto carbonado experimenta un incremento en el número de átomos a través de la incorporación de los átomos del reactivo y sin ninguna pérdida de los que poseía inicialmente. Ejemplos:
  24. 24. • Eliminaciones.- Consisten en procesos en los que el esqueleto carbonado experimenta una disminución en el número de átomos originales al perderse un fragmento pequeño (habitualmente no carbonado) por la acción de un reactivo, en cierto sentido pueden ser consideradas como las reacciones inversas de las adiciones. Ejemplo:• Sustituciones.- Consisten en procesos en los que un átomo o grupo de átomos del compuesto de partida es reemplazado por un átomo o grupo de átomos procedente del reactivo. Ejemplos:
  25. 25. 6.4.2 Reacciones de condensación e hidrólisis• Condensaciones.- Consisten en procesos en los en los que el esqueleto carbonado experimenta un incremento en el número de átomos a través de la unión de dos moléculas relativamente pequeñas, con la consiguiente formación de enlaces C-C. Es frecuente que la condensación vaya acompañada de la pérdida de una molécula pequeña tal como agua, amoniaco, etc. Ejemplo:
  26. 26. 6.4.3 Reacciones de polimerización por adición y condensación• Polimerización por adición: Las unidades repetitivas de los polímeros de adición tienen la misma forma estructural que su monómero, aunque la distribución de los enlaces cambia. El grupo más importante de polímeros de adición corresponde a los formados a partir de monómeros que contienen un doble enlace carbono-carbono. Polimerización del PVC n (CH2 = CHCl) → – (CH2 – CHCl)n – Etileno → Polietileno CH2 = CH2→ – (CH2 – CH2)n –
  27. 27. • Polimerización por condensación: Si la molécula de monómero pierde átomos cuando pasa a formar parte del polímero. Por lo general se pierde una molécula pequeña, como agua o HCl gaseoso.

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