ACTIVIDAD COLABORATIVA UNIDAD 1: PRINCIPIOS DE LA QUÍMICA ORGÁNICA E HIDROCARBUROS

PRESENTADO POR:

SANDRA M. RUEDA VELASCO

CODIGO: 63497339

GRUPO 100416_66

PRESENTADO A:

FREY RICARDO JARAMILLO HERNANDEZ

TUTOR

UNIVERSIDAD ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD INGENIERÍA DE ALIMENTOS

CEAD – BUCARAMANGA AGOSTO 31 2015

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Problema de la unidad:

¿Por qué el uso de hidrocarburos como combustible y materia prima para otras

sustancias es un problema ambiental?

Idetificacion Del Problema ¿En qué consiste la Química del petróleo? El producto es un compuesto químico complejo en el que coexisten partes sólidas, líquidas

y gaseosas. Lo forman, por una parte, unos compuestos denominados hidrocarburos ,

formados por átomos de carbono e hidrógeno y, por otra, pequeñas proporciones de

nitrógeno, azufre, oxígeno y algunos metales. Se presenta de forma natural en depósitos de

roca sedimentaria y sólo en lugares en los que hubo mar. Su color es variable, entre el

ámbar y el negro y el significado etimológico de la palabra petróleo es aceite de piedra, por

tener la textura de un aceite y encontrarse en yacimientos de roca sedimentaria.

Todos los tipos de petróleo están constituidos por una mezcla en la que coexisten

compuestos sólidos, líquidos y gaseosos, denominados hidrocarburos, especialmente del

tipo alcanos y aromáticos pesados. También suele contener pequeñas cantidades de

compuestos de nitrógeno, azufre, oxígeno y elementos metálicos en muy pequeña cantidad

(trazas).

El aspecto del petróleo puede ser el de un líquido de color que varía desde el amarillo pardo

hasta el negro. Es insoluble en agua y su densidad está comprendida entre 0,75 y 0,95

g/mL, por lo tanto, es menos denso que el agua (densidad 1 g/mL).

Generalmente hay pequeñas cantidades de compuestos gaseosos disueltos en el líquido,

pero si éstos se encuentran en mayor proporción, el yacimiento de petróleo está asociado

con un depósito de gas natural.

La composición del petróleo varía con la procedencia, predominando determinados tipos de

hidrocarburos.

Según esto, los diferentes crudos se clasifican en 3 grandes categorías:

Petróleos del tipo parafínicos: Son de color claro, fluidos y de baja densidad (0,75 a 0,85 g/mL). De éstos se extrae gran cantidad de gasolina, queroseno y aceites lubricantes.

Petróleos del tipo asfáltico: Son negros, viscosos y de elevada densidad (0,95 g/mL). De éstos se extrae poca gasolina y aceite combustible (fuel oil). Queda residuo asfáltico.

Petróleos de base mixta: Tienen características y rendimientos entre las otras dos categorías.

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REACCIONES ORGÁNICAS

GENERALIDADES

La producción de muchos químicos hechos por el hombre, tales como drogas, plásticos,

aditivos alimentarios, textiles, dependen de las reacciones orgánicas.

Los tipos básicos de reacciones químicas orgánicas son:

Reacciones de adición, reacción donde una o más especies químicas se suman a otra (substrato) que posee al menos un enlace múltiple formando un único producto e implicando en el substrato la formación de dos nuevos enlaces y una disminución en el orden o multiplicidad de enlace.

Las reacciones de adición están limitadas a compuestos químicos que contengan enlaces múltiples.

Reacciones de eliminación, reacción orgánica en la que dos sustituyentes son eliminados de una molécula, creándose también una insaturación, ya sea un doble o triple enlace, o un anillo.

Reacciones de sustitución, reacciones donde un átomo o grupo en un compuesto químico es sustituido por otro átomo o grupo.

Reacciones de oxidación o combustiones, reacciones en las que se requiere un combustible y un comburente y producen dióxido de carbono y agua, si es completa, además de luz y calor

Reacciones redox, reacciones de oxidación y reducción acopladas donde intervienen compuestos orgánicos como reactivos.

Reacciones de polimerización, reacciones en las que los reactivos, monómeros (compuestos de bajo peso molecular) se agrupan químicamente entre sí, dando lugar a una molécula de gran peso, llamada polímero, o bien una cadena lineal o una macromolécula tridimensional

Preguntas orientadoras para resolver el problema de la unidad:

1. ¿Cómo influye la configuración electrónica del carbono en sus compuestos?

El átomo de carbono constituye el elemento esencial de toda la química orgánica, y dado

que las propiedades químicas de elementos y compuestos son consecuencia de las

características electrónicas de sus átomos y de sus moléculas, es necesario considerar la

configuración electrónica del átomo de carbono para poder comprender su singular

comportamiento químico.

Se trata del elemento de número atómico Z = 6. Por tal motivo su configuración electrónica

en el estado fundamental o no excitado es 1s2 2s

2 2p

2. La existencia de cuatro electrones en

la última capa sugiere la posibilidad bien de ganar otros cuatro convirtiéndose en el ion C4-

cuya configuración electrónica coincide con la del gas noble Ne, bien de perderlos pasando

4

a ion C4+

de configuración electrónica idéntica a la del He. En realidad una pérdida o

ganancia de un número tan elevado de electrones indica una dosis de energía elevada, y el

átomo de carbono opta por compartir sus cuatro electrones externos con otros átomos

mediante enlaces covalentes. Esa cuádruple posibilidad de enlace que presenta el átomo de

carbono se denomina tetravalencia.

Los cuatro enlaces del carbono se orientan simétricamente en el espacio de modo que

considerando su núcleo situado en el centro de un tetraedro, los enlaces están dirigidos a lo

largo de las líneas que unen dicho punto con cada uno de sus vértices. La formación de

enlaces covalentes puede explicarse, recurriendo al modelo atómico de la mecánica

cuántica, como debida a la superposición de orbitales o nubes electrónicas correspondientes

a dos átomos iguales o diferentes. Así, en la molécula de metano CH4 (combustible

gaseoso que constituye el principal componente del gas natural), los dos electrones internos

del átomo de C, en su movimiento en torno al núcleo, dan lugar a una nube esférica que no

participa en los fenómenos de enlace; es una nube pasiva.

Sin embargo, los cuatro electrones externos de dicho átomo se mueven en el espacio

formando una nube activa de cuatro lóbulos principales dirigidos hacia los vértices de un

tetraedro y que pueden participar en la formación del enlace químico.

Cuando las nubes electrónicas de los cuatro átomos de hidrógeno se acercan

suficientemente al átomo de carbono, se superponen o solapan con los lóbulos componentes

de su nube activa, dando lugar a esa situación favorable energéticamente que denominamos

enlace.

Tal situación define la geometría tetraédrica característica de los enlaces del carbono. La

propiedad que presentan los átomos de carbono de unirse de forma muy estable no sólo con

otros átomos, sino también entre sí a través de enlaces C --- C, abre una enorme cantidad de

posibilidades en la formación de moléculas de las más diversas geometrías, en forma de

cadenas lineales, cadenas cíclicas o incluso redes cúbicas. Éste es el secreto tanto de la

diversidad de compuestos orgánicos como de su elevado número.

El átomo de carbono, con configuración electrónica 1s22s

22p

2 en el estado fundamental, se

convierte, por efecto de la excitación, en 1s22s

12p

1x2p

1y2p

1z con cuatro electrones

desapareados, cuyos orbitales respectivos se hibridan para dar lugar a otros tantos orbitales

equivalentes sp3cuyos lóbulos se orientan tetraédricamente. Los lóbulos principales de los

orbitales que resultan de la hibridación se denominan, con frecuencia, nubes activas porque

son ellas las que participan en la formación del enlace.