CARBONO

CARBONO

El carbono es un elemento químico de número atómico 6 y símbolo C. Es sólido a temperatura ambiente. Dependiendo de las condiciones de formación, puede encontrarse en la naturaleza en distintas formas alotrópicas, carbono amorfo y cristalino en forma de grafito o diamante. Es el pilar básico de la química orgánica; se conocen cerca de 10 millones de compuestos de carbono, y forma parte de todos los seres vivos conocidos.

Propiedades físicas 
Estado de la materia Sólido (no magnético) 
Punto de fusión 3823 K (diamante), 3800 K (grafito) 
Punto de ebullición 5100 K (grafito) 
Entalpía de vaporización 711 kJ/mol (grafito; sublima) 
Entalpía de fusión 105 kJ/mol (grafito) (sublima) 
Presión de vapor _ Pa 
Velocidad del sonido 18.350 m/s (diamante) 

Propiedades químicas:
Número atómico 6
Valencia 2,+4,-4
Estado de oxidación +4
Electronegatividad 2,5
Radio covalente (Å) 0,77
Radio iónico (Å) 0,15
Radio atómico (Å) 0,914
Configuración electrónica 1s22s22p2
Primer potencial de ionización (eV) 11,34
Masa atómica (g/mol) 12,01115
Densidad (g/ml) 2,26

el carbono es uno de los elementos que se encuentran con mayor frecuencia en la naturaleza, es capaz de formar diversas combinaciones con otros átomos y con átomos de su mismo tipo gracias a su configuración electrónica y tiene muchas aplicaciones

ALOTROPOS DEL CARBONO

Se denomina alotropía a la propiedad que poseen determinados elementos químicos de presentarse bajo estructuras moleculares diferentes, en el mismo estado físico. Son seis alótropos del carbono: 
A) Diamante: es uno de los alótropos del carbono mejor conocidos, cuya dureza y alta dispersión de la luz lo hacen útil para aplicaciones industriales y joyería. El diamante es el mineral natural más duro conocido, lo que lo convierte en un abrasivo excelente y le permite mantener su pulido y lustre extremadamente bien. No se conocen sustancias naturales que puedan rayar, o cortar, undiamante.
B) Grafito: es uno de los alótropos más comunes del carbono. A diferencia deldiamante, el grafito es un conductor eléctrico, y puede ser usado, por ejemplo, como material en los electrodos de una lámpara de arco eléctrico. El grafito tiene la distinción de ser la forma más estable de carbono a condiciones estándar. En consecuencia, es usado en termoquímica como el estado estándar para definir el calor de formación de los compuestos de carbono.
C) Lonsdaleíta: es un polimorfo hexagonal de carbono encontrado en meteoritos, así llamado en honor de Kathleen Lonsdale. Es una forma semejante al diamante, sin embargo hexagonal.
D) C60 (Buckminsterfulereno o buckybola): los fullerenos o fulerenos son la tercera forma más estable del carbono, tras el diamante y el grafito

compuestos organicos e inorganicos

COMPUESTOS ORGANICOS

Se distinguen por los grupos funcionales que contienen(grupo de atomos responsables del comportamiento quimieco de la molecula que lo contiene).

Mediante el aprendizaje de las propiedades físicas características de grupos funcionales , es posible estudiar y entender las propiedades de muchos compuestos organicos .

Todos los compuestos organicos se derivan de un grupo de compuestos conocidos como hidrocarburos de bido a que están formados solo por carbono e hidrogeno. Los hidrocarburos se deviden en 2 grupos alifáticos y aromaticos:

HIDROCARBUROS ALIFATICOS :se dividen en alcano , alqueno y alquino y cicloacano.

Ø  ALCANO: su formula general es CnH2n+2 donde n =1,2. Los hidrocarburos alcanos solo tienen enlaces covalentes sencillos y estos son hidrocarburos saturados. Los principales alcanos son metano , etano , propano ,butano e isobutano. Se considera que los alcanos no son sustancias muy reactivas ejemplo: gasolina , petróleo , etc.

etano

metano en forma ramificada

Ø  ALQUENO: Contienen por lo menos un doble enlace de C=C ,su formula general es CnH2n donde n vale 2,3, el alqueno mas sencillo es el etileno .Es una sustancia importante porque se utiliza en la manufactura de polímeros organicos , se prepara de manera industrial por el método de craqueo. estos son hidrocarburos insaturados por lo general presenta reacciones de adicion.

etileno en forma ramificada

Ø  ALQUINO: Contienen por lo menos triple enlace  ENTRE CARBONO su formula general es CnH2n-2, donde n=2,3 compuestos siempre terminaran en ino  , el alquino mas sencillo es el etino , estos son, sus insaturados.

etino en forma ramificada

Ø  CICLOALCANO: Alcanos cuyo atomo de carbono se unen a anillos , su formula general es CnH2n , donde n=3,4,, elcicloalcano mas sencillo es el ciclopropano.

HIDROCARBUROS AROMATICOS: Los hidrocarburos aromáticos son aquellos hidrocarburos que poseen las propiedades especiales asociadas con el núcleo o anillo del benceno, en el cual hay seis grupos de carbono-hidrógeno unidos a cada uno de los vértices de un hexágono. Los enlaces que unen estos seis grupos al anillo presentan características intermedias, respecto a su comportamiento, entre los enlaces simples y los dobles. Así, aunque el benceno puede reaccionar para formar productos de adición, como el ciclohexano, la reacción característica del benceno no es una reacción de adición, sino de sustitución, en la cual el hidrógeno es reemplazado por otro sustituto, ya sea un elemento univalente o un grupo. Los hidrocarburos aromáticos y sus derivados son compuestos cuyas moléculas están formadas por una o más estructuras de anillo estables del tipo antes descrito y pueden considerarse derivados del benceno de acuerdo con tres procesos básicos:

1. por sustitución de los átomos de hidrógeno por radicales de hidrocarburos alifáticos,

2. por la unión de dos o más anillos de benceno, ya sea directamente o mediante cadenas alifáticas u otros radicales intermedios,

3. por condensación de los anillos de benceno.

Cada una de las estructuras anulares puede constituir la base de series homólogas de hidrocarburos, en las que una sucesión de grupos alquilo, saturados o no saturados, sustituye a uno o más átomos de hidrógeno de los grupos de carbono-hidrógeno.

Las principales fuentes de hidrocarburos aromáticos son ladestilación de la hulla y una serie de procesos petroquímicos, en particular la destilación catalítica, la destilación del petróleo crudo y la alquilación de hidrocarburos aromáticos de las series más bajas. Los aceites esenciales, que contienen terpenos y p-cimeno, también pueden obtenerse de los pinos, los eucaliptos y las plantas aromáticas y son un subproducto de las industrias papeleras que utilizan pulpa de pino. Los hidrocarburos policíclicos se encuentran en las atmósferas urbanas.

Compuestos inorgánicos

Los compuestos inorgánicos resultan de la combinación de varios elementos que se enlazan químicamente. pero en los que su componente principal no siempre es el carbono . Mientras que un compuesto orgánico se forma de manera natural tanto en animales como en vegetales, uno inorgánico se forma de manera ordinaria por la acción de varios fenómenos físicos y químicos: electrólisis, fusión, etc. Los enlaces que forman los compuestos inorgánicos suelen ser iónicos o covalentes

Enlace iónico: Es la atracción entre un átomo de un elemento de alta electronegatividad (no metal) y un átomo de un elemento de baja electronegatividad (metal). Debido a la considerable diferencia entre sus electronegatividades el metal le transfiere sus electrones de valencia al no metal. Se denomina enlace iónico porque al producirse la transferencia y la aceptación, los átomos se transforman en sus correspondientes iones positivo (catión) y negativo (anión).

Enlace covalente: Es la atracción entre dos átomos de elementos de alta electronegatividad (no metales) compartiendo, entre ellos, algunos de sus electrones de valencia. En cada enlace covalente se comparte un par de electrones. Los enlaces entre dos átomos de hidrógeno, dos átomos de cloro y un átomo de hidrógeno y uno de cloro son ejemplos de enlaces covalentes. En un enlace covalente la compartición del par de electrones puede hacerse forma de enlace covalente  normal o en forma de enlace  coordinado o dativo

NOMENCLATURA

Los compuestos inorgánicos presentan gran variedad de estructuras.Según el número de átomos que componen las moléculas, estas se clasifican en:

§  Diatómicas: constan de dos átomos. Son diatómicas las moléculas gaseosas de la mayoría de elementos químicos que no forman parte de los gases nobles, como el dihidrógeno (H₂) o el dioxígeno (O₂); así como algunas moléculas binarias (óxido de calcio.

§  Triatómicas: constan de tres átomos, como las moléculas de ozono (O₃), agua (H₂O) o dióxido de carbono (CO₂).

§  Poliatómicas: contienen cuatro o más átomos, como las moléculas de fósforo (P₄) o de  oxido ferrico (Fe₂O₃)

§  Monoatómicas: constan de un sólo átomo, como las moleculas de gases nobles (He, Ne, Ar, Xe y Kr)

libro

1.ATOMOS Y MOLECULAS EN EL UNIVERSO `LA TABLA PERIODICA^
Astronomos y físicos han dichoque el universo se creo por una gran explosión.
Cuando la temperatura del universo era muy alta se fueron formando los primeros nucleos de elementos simples , después se formaron alrededor de 100 nucleos mas en el interior de las estrellas.Los químicos se ha tardado en descubrirlas y en poder clasificarlas por propiedades físicas y químicas , y esto se le ha nombrado TABLA PERIODICA.
Al pasar el tiempo hemos llegada a la tempertura de 3ªK y es la que la actualidad tienen el universo. 
Los elementos primeros formados fueron el hidrogeno y el helio y estos siguen siendo los principales del universo . 
El H se puede combinar con otros elementos y al combinarse con O se logra adquirir AGUA , también ha ayudado al hombre pues por medio de el H se construyeron maquinas voladoras pues este gas es muy ligero. El agua que surge por la combustión del H es la molecula mas abundante en la tierra , aquin en la tierra se encuentra en 3 edos. Físicos (liquido , gaseoso y solido) estos son vitales para el hombre pues el agua liquida abarca ¾ partes el planeta , el agua en gas una gran cantidad es parte de la atmosfera y en solida abarca los glasiares y si desaparece inundaría países y ciudades costeras.
El agua en estado inpuro ,es liquido , incoloro , inodoro e insípido , su putno de fucion es 0ª , ebullición a nivel del mar es 100ª, cada litro pesa un kilo , su calor es de una caloría .Las propiedades del agua siempre son por unidad.El agua en estado solido es menos denso que en forma liquida y esto es muy importante en el mantenimiento del planeta. El agua se calienta o enfria mas lento que el suelo pero esto sirve para regular la temperatura por eso en las regiones alejadas del mar su clima es mas extremoso. A que mencionar también que el agua no solo se encuentra en la tierra también se localiza en cuerpos celestes.
Principio del formulario

·         Marte pero la gravedad no la retuvo.

·         En corteza marciana como hielo o liquida

·         Cometa Halley la tiene en hielo

El agua oxigena o peróxido de hidrogeno se formo al mezclar 2 hidrogenos con 2 oxigenos (H2O2) , esta agua es inestable , libera oxigeno muy facilmente y al ocurri esto mata muchos microobios. Esta agua la podemos encontrar en farmacias , laboratorios o estéticas , pero hay una diferencia es decir el agua de farmacia es 3% y 97% de agua (h2o), la de laboratorio es 30% de agua oxigenada y 70% de H2O pero esta si es peligrosa y la de estética se usa para aclarar el cabello (2H2O2- 2H2O+O2).

EL HIDROGENO se libera en moléculas en las que se encuentra combinado con otros elementos .

El AGUA PURA es mala conductora de corriente eléctrica por lo que esnecesario disolver en ella una base o acido fuerte que la hagan conductora.

ELECTROLISIS ruptura de una molecula por medio de electricidad , se usa también para liberar metales de sus sales .Esta tiene multiplesfunciones como la obtención y purificasion de metales.

Una forma fácil para preparar hidrogeno es la descomposiscion de un acido fuerte por medio de un metal.

El aluminio es el tercer elemento mas abundante en la corteza terrestre este forma parte de minerales.

LA BAUXITA es un oxido de aluminio muy abundante .

Charles Hall y P.Heroult descubrieron un proceso electrilitico estos 2 hombres se hicieron ricos.

EL HELIO es el 2ª elemento mas abundante en el universo y en el sol, es un gas ligero , no es inflamable , es poco reactivo y no se combina ni con el mismo , su única capa se encuentra saturada con 2 electrones por lo que es un elemento inerte .

Los únicos elementos que no reaccionan y permanecen siempre como atomos solitarios son LOS GASES NOBLES estos ni reciben , dan o comparten electrones con otros atomos.

El hidrogeno aumento gradualmente hasta predominar en la atmosfera. Una cierta cantidad de O2 se combino entre si , debido a la traslación ultravioleta que llegaba al sol sin algún obstáculo , creando EL OZONO . Esta facilito la aparición de vida vegetal esta a su vez con  la fotosíntesis daño el CO2 con lo consiguiente la liberación de O2 fue acumulada en la atmosfera hasta propiciar la vida humana .

La atmosfera de la tierra esta compuesta por 78% (N),21%(O),.9(Ar),.9 (H2O), .9 (CO2)

EL O2 es el elemnto mas abundante +-50%

He,Ar son indispensables para los seres vivos .

Los planetas mas cercanos al sol : mercurio ( temperatura +300ºy bajo 0, constituido por gases inertes , se combierte en completamente intranspirable para el humano) , venus(temperaturas altas , atmosfera acida ) son impropias para la vida humana .

Los principales elementos del cuerpo son C,O,H ,N.La molecula mas importante en un ser vivo es el agua , pues el ser humano tiene un 70% de esta en su cuerpo , lo mismo pasa con el N sus proteínas al ser combertidad en oxidos de N pasan a la atmosfera.

Componentes inorgánicos del cuerpo son el oxido de calcio , sodio , potacio , hierro y fosforo.

2.EL ATOMO DE CARBONO , LOS HIDROCARBUROS , OTROS MOLECULAS DE ORGANICAS , SU POSIBLE EXISTENCIA EN LA TIERRA PRIMITIVA Y EN OTROS CUERPOS CELESTES.

La generación del carbaono y de los atoos mas pesados se dio en el interior de las estrellas antes de la formación del sistema solar . Cuando la nube de polvo y gas fue comprimida por la explosión de una estrella llamada supernova ,se fomo una nebulosa hasta crear el sol.

Rodeando el sol , la materia fue cada vez mas fría y mas ligera asi se formaron los planetas y lunas.

Los planeta interiores , mercurio , venus , tierra , marte son rocossos , son rocosos con gran proporción de metales, oxidos y silicatos. Los planeta exteriores contine mas gases . los planetas interiores han perdido 98%de peso original por estar formados de materia volátil.

La tierra no es tan caliente como mercurio y venus  ni tan fría como los planetas mas alejados al sol , contiene agu en abudancia y carbono.

Los elementos estables son los de la atabla periodica hasta el 92 del 93 al 109 son transuránicos estos son hechos por el hombre .

Cuabdo la colision se efectua entre atomos y neutrones se obtienen atomos con idéntico numero atomico , pero dif. Peso molecular estos se llamas isotopos . el fosforo 30 fue preparado por frederic e irene Joliot en 1935.

Cualquier elemento natural o sintetico es identificado por su numero atomico , que corresponde al numero de protones de su nucleo. Cada elemento puede tener un numero variable de isotopos . un isotopo estable cuyo esta formado por un proton y neutrón se le llama deutrio.

El carbono elemetno base de la vida , se encuentra en la corteza terrestre en una porporcion de 03%, se encuentra también en los demás planetas de nuestro sistema solar.

Estas sustancias serán utilizadas por algún animal como alimento, estos asu vez liberan CO2 para completar el ciclo de la vida.

El diamante es un cuerpo duro y transparente en el que cada tomo de carbono se encuentra unido a otros 4. Uno de los alotropos del carbono es el grafito . el diamante es mas pesado que el grafito pues la densidad del primero es 3.5g/cm3 y la del segundo es 2.3g/cm3.

En el grafito los atomos de carbono están unidos a otros 3 atomos.tambien es un buen conductor de energía eléctrica .

El atomo de carbono por tener 4 electrones de valencia , tiende a rodearse por 4 atomos diferentes hasta completar su octeto.

La tierra tuvo en su primera época una atmosfera rica en hidrogeno , por lo que el C reacciono con el formando moléculas de hidrocarburos .

El metano , los 4 atomos del H se encuentran acomodados en los vértices de un tetraedro , arreglo similar para el diamante.

Los hidrocarburos cíclicos se representan esquematicamnte por medio de polígonos .

Los 4 primeros hidrocarburos lineales se llaman metano , etano , propano , butano y son gases inflamables. Los siguientes 3 son pentano , hexano ,hepatano y son.liquidos inflamables.

Los hidrocarburos gaseosos forman parte del gas domestico , mientras que los liquidos constituyen la gasolinas . todos los hidrocarburos con mas de 14 atomos de C serán solidos a temperatura ambiente .

El acetileno se ha encontrado con metioritos y muestras de luna ,en donde se halla combinanado con metales formando carburos.

Los metales alcalinos froman carburos y los alcalino terreos forman carburos , los carburos de Be o Al producen metano por medio de hidrólisis.

El carburo de calcio es el hidrocarburo mas simple en el que cada atomo de carbono intercambia 3 valencias formando triple ligadura.

El acetileno se usa en combinación con el oxigeno en el soplete oxiacetilénico sirve para soldar o cortar objetos de hierro.

El carbono puede combinarse entre si y con otros atomos , esto explica el porque 9 de cada 10 entre los cientos de miles de sustancias contengan carbono.

El metano es el gas predominante en la atmosfera terrestre de aquel entonces , forma parte de la atmosfera de jupiter ,Neptuno , urano y pluton. Este se encuentra en forma de gas en la atmosfera de jupiter también en esta se encuentra el H en liquido .

El hombre llego por primera vez a Saturno en 1980. Saturno tiene sistemas de anillos , en su atmosfera predomina el H , metano , etano y amoniaco. Titan es la mayor luna de Saturno su tamaño es similar al de la tierra . las demás lunas de Saturno no tienen atmosfera.

PRACTICA DE QUIMICA MATERIAL DE LABORATORIO

ALQUENO

ALQUINO

PENTANO

BUTANO

PROPANO

plastilina

alcanos

hexano

pentano

heptano

ALQUENOS

1 HEXENO 

1 PENTENO

2 EPTENO

ALQUINOS

1 HEPTINO

1 HEXINO

3 HEPTINO

ACETONA

ALCOHOL ETILENGLICOL

ETERES

ALDEHIDO

ETANOL

HUMEDAD DEL SUELO PRACTICA

MATERIALES
Balanza
Estufa para secar el suelo
Recipientes de aluminio

Procedimiento
primero pesa una muestra de tierra en la balanza , despues mete la muestra de tierra a la estufa de 105-110 °c , saca la muestra de la estufa y vuelve a pesar notaras que el peso disminuyo y la cantidad que disminuyo es la humedad que contenia esta muestra de tierra.

TABLA

IUPAC , ESTRUCTURA Y FORMULAS

La Nomenclatura IUPAC es un sistema de nomenclatura de compuestos químicos y de descripción de la ciencia y de la química en general

-se escribe siempre en primer lugar el símbolo del  elemento radical menos electronegativo y a continuación el del elemento o radical mas electronegativo.

-se intercambian las valencias de los elementos o los radicales , colocándoles en forma de subíndices.

La unión internacional de química pura y aplicada (IUPAC) recomienda el uso de la nomenclatura sistematica, y la de STOCK o FUNCIONAL , utilizada sobre todo para nombrar oxidos , hidruros , hidróxidos.

En la nomenclatura sistematica de los OXIDOS va precidida de los prefijos griegos mono-,di-,tri-,tetra-,penta-,hexa-,hepta-,según el numero de oxígenos que existan

En la nomenclatura de stock no se utilizan prefijos .Los oxidos se nombran con la palabra oxido seguida del nombre del otro elemnto y su valencia entre paréntesis.

En los hidruros metálicos el hidrogeno actua con valencia -1y se nombra con la palabra HIDRURO seguida del nombre del metal .

En los HIDRUROS  no metálicos el hidrogeno actua con valencia +1.Los HIDROXIDOS se nombran con la palabra hidróxido seguida del nombre del metal

En la nomenclatura de stock no se utilizan los prefijos : al nombre del metal se le añade su valencia , aunque se omite cuando es única .

En la nomenclatura sistematica , los acidos oxoacidos se nombran como compuestos binarios en los que el constituyente negativo.

ESTRUCTURA DE FORMULAS

Al escribie la formula de un compuesto se pone primero el símbolo del componente que posee el numero de oxidasion positivo y para nombrarlo , se empieza por el nombre radical negativo.Se intercambian los números de oxidación de los elementos o radicales colocándolos en forma de subíndices deben ser enteros y el 1 no se escribe.

Para elementos con mas de un estado de oxidación , se indica este con números romanos :

FeCl2 Cloruro de hierro II

FeCl3 Cloruro de hierro III

Otra alternativa,es designar las terminaciones oso e ico , indicando el menor y mayor numero de oxidación , respectivamente.

FeCl2 Cloruro ferroso

FeCl2 Cloruro ferrico