Química 1

Quimica 1 – Primer Semestre

2.1.1 ESTRUCTURA DE LOS HIDROCARBUROS


Para entender la estructura de los hidrocarburos reconoceremos que el átomo de carbono es tetravalente y el átomo de hidrógeno univalente, de tal manera que podemos representarlos:

H

H C H : Metano

H

También se debe considerar que para estructurar las fórmulas de los hidrocarburos tanto las valencias del carbono como del hidrógeno deben quedar saturadas; es decir, tienen que emplearse todas.

El carbono es un elemento que tiene la facilidad de enlazarse con átomos de su misma especie formando cadenas. Estos enlaces pueden ser.

Simples Dobles Triples
H H H C H H C H H C H = C H H H C { H C
Alcanos Alquenos Alquinos

Se entiende por compuestos saturados a aquellos que presentan enlaces sencillos entre carbono y carbono. Los no saturados presentan enlaces sencillos y dobles o triples entre sus átomos de carbono.

Alcanos o parafinas

HIDROCARBUROS

Acíclicos

(no forman ciclos o anillos)

Cíclicos

(forman ciclos o anillos)

No saturados (con doble y triple enlace)

Cicloparafinas

No saturados

Clasificación de los hidrocarburos.

 

2.1 PROPIEDADES Y CLASIFICACIÓN DE LOS HIDROCARBUROS


Conocer los componentes esenciales del petróleo, que básicamente son hidrocarburos, te permitirá comprender fácilmente la estructura natural del petróleo, así como la gran variedad de sus derivados.

Reciben el nombre genérico de hidrocarburos las sustancias químicas compuestas solamente por dos tipos de átomos: carbono e hidrógeno. A pesar de esta limitante, el número de hidrocarburos existente es enorme. Son los compuestos orgánicos más sencillos.

Hidrógeno :H

Carbono : C

Estas sustancias son combustibles debido a que cuando se unen con el oxígeno del aire desprenden gran cantidad de energía y producen una llama más o menos brillante, además de que forman bióxido de carbono y agua.

Estado de agregación de los Hidrocarburos

Algunos hidrocarburos son sólidos, como la parafina y el naftaleno; otros son líquidos, como el benceno y la gasolina, y otros más son gases, como el metano (gas de los pantanos), el acetileno, etcétera.

PROPÓSITO


Sin lugar a duda el petróleo tiene gran importancia a nivel social y económico, sólo basta con que mires a tu alrededor y trates de separar aquello que no tiene ninguna relación con dicho producto, en este capítulo podrás:

APRENDER ¿CÓMO LO ¿PARA QUÉ TE
APRENDERÁS? SIRVE?
x x La estructura de los hidrocarburos El petróleo y su influencia para el desarrollo del país. xx Identificando los elementos que integran los hidrocarburos (alcanos, alquenos y alquinos) Reconociendo las materias primas del petróleo y los métodos de extracción. x Para identificar la relación entre las propiedades y la estructura del petróleo, así como su importancia en el desarrollo industrial.
x Analizando los necesidades económicas y sociales que se cubren con los derivados del petróleo y sus ingresos.

 

ACTIVIDADES INTEGRALES


Con la finalidad de ayudarte a reafirmar los conocimientos adquiridos en este capítulo y destacar la importancia que tienen, realiza lo que se te pide a continuación.

I. Ejercicios

1. Ley de Charles

a) ¿Cuál será el volumen de una muestra de gas a 30 ºC, si inicialmente teníamos 400 mL a 0 ºC, permaneciendo constante la presión?.

b) Un gas cuyo volumen es de 60 litros está contenido en un cilindro a una temperatura de 27 ºC, determinar el nuevo volumen cuando su temperatura aumenta a 35 ºC a presión constante.

    1. Ley de Gay-Lussac
    2. a) Un neumático de automóvil se infla a 92 kPa a 21 ºC. Si después de recorrer 600 km la presión aumenta a 120 kPa, ¿cuál será la temperatura final en ºC?.
  1. Ley de Boyle

a) Una muestra de oxígeno fue recibida dentro de un recipiente de 250 ml a una presión de 760 mm Hg. ¿Qué volumen ocupará la muestra de gas a 790 mm Hg y la misma temperatura?.

b) Se tiene una porción de gas argón a 76 cm Hg de presión, si ésta aumenta a 90 cm Hg, ¿su volumen aumentará o disminuirá?.

c) ¿A qué presión se debe comprimir un gas para introducirlo en un tanque de 1.25 m3 si ocupa 3.25 m3 a la presión atmosférica?.

4. Ley General del Estado Gaseoso.

a) Un volumen de 150 mL de un gas en condiciones estándar de presión y temperatura (1 atmósfera y 0 ºC) se expande de tal forma que su nuevo volumen es de un litro a 600 mm Hg, ¿Cuál será su temperatura bajo estas últimas condiciones?.

b) El volumen de un gas es de 2 litros a 27 ºC y 600 atmósferas. Si las condiciones cambian a 227 ºC y 400 atmósferas, ¿Cuál será su volumen final?.

c) Se colocaron en un cilindro 80 litros de gas butano sometidos a una presión de 69 kPa y una temperatura de 62 ºC; al tratar de comprimirlo en otro cilindro de 39 litros de capacidad la presión aumentó a 87 kPa. ¿Cuál fue la temperatura que alcanzó el gas comprimido?.

II. Problemas

    1. Ley de Boyle
    2. a) Si el volumen de un gas es de 4 320 mL y se encuentra sometido a una presión de 62 kPa, ¿cuál será la presión final si el gas se expande a 8.75 litros? La temperatura durante el proceso es constante.
    1. Ley de Charles.
    2. a) Un globo tiene un volumen de 1.55 litros a 25 ºC. ¿Cuál será el volumen después de que el globo se calienta a 100 ºC? (Supóngase que la presión es constante).
  1. Ley de Gay-Lussac

a) Una muestra de gas tiene un volumen de 3 560 mL a una temperatura de 55 ºC y a una presión de 85 kPa. ¿Cuál será la temperatura si el volumen permanece constante, pero la presión disminuye a 0.652 atmósferas?.

b) Una lata de fijador de pelo en aerosol contiene gas a una presión de 36 200 pascales y 25 ºC, la lata estalla cuando la presión alcanza 56 939 pascales. ¿A qué temperatura sucederá esto?. (¡Nunca arrojes estas latas al fuego!).

III. Realiza las siguientes conversiones

a) 1650 mm Hg a atmósferas.

b) 190 mm Hg a pascales.

c) 185 KPa a atmósferas.

IV. Preguntas

1.Describe las observaciones de Charles sobre la relación del volumen de un gas con la temperatura.

  1. Escribe los postulados del modelo cinético molecular de los gases.
  2. ¿Cómo defines cero absoluto?.
  3. ¿Por qué no vemos al aire que nos rodea?.
  4. Utilizando el modelo cinético molecular explica las siguientes observaciones:

a) Una gota de agua se evapora más rápidamente cuando hay brisa que cuando no la hay.

b) Un trozo de hielo se funde más rápidamente si se fracciona que si se deja en bloque.

c) El agua tibia se evapora más rápidamente que la fría.

d) Si se tiende ropa húmeda a secarse cuando está helando, finalmente se secará del todo, a pesar de que primero se congelará.

e) Una rebanada de pan se secará en menor tiempo en el desierto de Sonora que en el puerto de Veracruz, cuando se calienta a 30 ºC, ¿por qué?.

  1. ¿A qué se le llama viscosidad de un líquido?.
  2. Del agua y del tetracloruro de carbono, ¿cuál tiene mayor velocidad de evaporación a la misma temperatura? ¿Por qué? Explica.
  3. Cuando se aumenta la presión al agua sólida en su punto normal de fusión a temperatura constante, ¿qué fase se produce?.
  4. ¿A qué se debe que los sólidos sean prácticamente incompresibles?.
  5. ¿Por qué razón los sólidos presentan forma definida?.
  6. ¿Por qué los líquidos carecen de forma propia?.
  7. ¿Cuál es la razón de que un huevo se cueza en menor tiempo en un lugar que está sobre el nivel del mar que en la cima de una montaña?.
  8. ¿A qué se debe que se cocine más rápidamente en “olla de presión” que en una normal?.
  9. ¿Por qué se puede patinar sobre el hielo con patines de cuchilla, pero no sobre la madera?.
  10. Investiga un experimento en el cual obtengas datos que te permitan trazar una curva de calentamiento para la evaporación de un líquido.