Grupos Funcionales en Hidrocarburos:

Transcripción

1 Repas Examen #2 Nmbre del Grup Funcinal: Alcans: Marimar de la Cruz Grups Funcinales en Hidrcarburs: Estructura: Descripción: - Hidrcarburs que n pseen enlaces múltiples entre átms de carbn. - Sn cmpuests Saturads - tds ls átms tienen hibridación sp³ Alquens: - Hidrcarburs que pseen un enlace dble entre ds átms de carbn. - Hidrcarbur que tienen un enlace triple entre ds átms de carbn. Alquins: - En el enlace triple hay: hibridación s, gemetría lineal. -Antes y después del enlace triple hay carbns. Armátics: Grups Funcinales cn C enlazad a elements electrnegativs: Electrnegatividad: medida de la fuerza a la cual un átm atrae a ls átms de ls cuales esta enlazad. (En la tabla periódica aumenta hacia arriba y hacia la derecha). (F>O>N>Cl>Br>I) (Dnde X puede ser: - halógens enlazads a un carbn F, Cl, Br, I) cn hibridación sp³. Halalcans (Halars halgenurs de alquil): - Ls alchles tienen un grup OH enlazad a un carbn saturad. Alchles: Éteres: - Tienen un xigen entre ds carbns.

2 - Tienen un hidrgen enlazad a un carbn tetraédric (sp³). Aminas: Grups Funcinales cn grup carbnil: Grup Carbnil NO es un grup funcinal per se encuentra en varis grups funcinales. - Tienen carbnil enlazad a hidrgen. Aldehíds: - Carbnil enlazad a ds carbns tetraédrics. Cetnas: Acid Carbxílic: - El carbn del carbnil esta enlazad pr un lad al O de un grup OH y pr el tr a un carbn tetraédric. Esteres: Amidas:

3 Capitul 4: Ciclalcans y su Esterequímica Ciclalcans: hidrcarburs que tienen en su estructura un anill Se cncen cm cmpuests aliciclics (alifátics cíclics). Frmula: CnC2n Nmbre: cicl n-an En un ciclalcans la rtación a l larg de ls enlaces C-C del anill esta restringida l cual causa la frmación de estereismers. Estereismers: isómers que difieren únicamente en la rientación de sus átms en el espaci. Desde principis del sigl 19 se cncía la existencia de cmpuests cíclics en ls cmpuests rgánics. Se cncían únicamente anills de 5C y 6C. (1885) Adal vn Bayer (científic alemán) trata de explicar la mayr estabilidad de ess anills cmparada cn la de trs anills usand la tensión angular. tensión Angular: tensión/ energía/ inestabilidad que psee una mlécula que tiene ánguls de enlace que se desvían de su valr nrmal. Ls C en ls anills tienen hibridación sp³ l cual indica que deben medir aprximadamente Para cerrar cada anill hay que desviarse de ls ánguls nrmales. (desviación) = 109- (tamañ de ls ánguls en el anill) Mientras más grande la desviación mayr es la tensión angular. Según vn Bayer ls anills de 5C y 6C sn ls más estables prque tienen la menr tensión angular, aunque entre ls ciclpentan es el más estable. Calr de Cmbustión: cantidad de calr que se libera cuand un cmpuest se quema en presencia de xigen. Mayr estabilidad: menr calr de cmbustión Menr estabilidad: mayr calr de cmbustión. Cmbustión cmpleta de ciclalcans ( Hcmbustin): Hcmbustin pr grup CH2: Grafica: Strain Energy vs. Ring SIze La evidencia experimental indica que ciclhexan es el ciclalcans mas estable, es de estabilidad cmparada a la de un alcan de cadena abierta. Fundamentalmente el errr de la lógica de vn Beyer fue presumir que el anill era plan. El tr prblema es que el explica esa inestabilidad tmand en cnsideración únicamente la tensión angular. tensión Anular: Inestabilidad/Energía/tensión que psee una estructura cíclica. La tensión anular tiene 3 cmpnentes: Tensión angular tensión trsinal: hay enlaces eclipsads. tensión esterica En mléculas dnde hay desviación en ls ánguls ls rbitales se tienen que slapar levemente de lad. El área de slapamient es menr pr l cual ls enlaces sn mas débiles. Mientras mayr sea la desviación del ángul menr es la fuerza del enlace. El ángul de es el que permite matr slapamient. CIclprpan: La mlécula es plana. Ls hidrógens en la mlécula están eclipsads (tensión trsinal). El ángul se desvía de a 60 (tensión angular). tensión anular: 115 KJ/ml. Ciclbutan: N es plan, saca una de las esquinas del plan, pr cnsecuencia disminuye la tensión trsinal. tensión angular aumenta ligeramente (en cmparación cn ciclprpan si ciclbutan fuese plana). tensión anular: 110KJ/ml.

4 CIclpentan: Saca una esquina fuera del plan pr l que disminuye la tensión trsinal per aumenta la tensión angular (muy pc). tensión Anular: 26KJ/ml Ciclhexan: La estabilidad de ciclhexan es cmparable a la de un alcan de cadena abierta. Ciclhexan baja una esquina y sube la esquina cntraria, entnces se dice que esta en la cnfrmación silla. En la cnfiguración ls hidrógens tienen unas psicines especificas. Hidrógens Axiales: enlaces verticales 6 psicines axiales Hidrógens Ecuatriales: están aprximadamente en un plan hrizntal N hay tensión trsinal en la cnfiguración silla. Metil ciclhexan: Para ciclhexan un sustituyente siempre será mas estable en psición ecuatrial que en psición axial. E = Eprducts Ereactivs E < 0: si el prduct es mas estable que el reactiv E > 0: si el reactiv es mas estable que el prduct G: Cambi en energía libre de Gibbs G= E Si el sistema entra en equilibri se va a encntrar mayr cantidad del prduct mas estable Menr Energía = Mayr estabilidad: G < 0 en equilibri: predminan prducts G > 0 en equilibri: predminan reactivs Un sustituyente en psición ecuatrial es mas estable que un sustituyente en psición axial

5 Cuand el sustituyente esta en psición axial su nube electrónica exhibe repulsines c las nubes de ls hidrógens en psición axial pr l que psee tensión esterica. Un ejempl de esta tensión esterica l sn Energía de las repulsines 1, 3- diaxiales. Sustituyente Cada Repulsión ****Debes saber calcular G. 1,3- diaxial G= -RTlnKeq -CH3 3.8 KJ/ml G= Gprducts Greactivs -CH2CH3 4.0 KJ/ml 1, 4- dimetilciclhexan - terc-butil 11.4 KJ/ml Isómer Trans: Cuand ambs grups metil están en psición axial hay 4 repulsines 1, 3- diaxiales (2 cn cada grup metil) pr l que G de esa cnfrmación es 15.2 KJ/ml. Cuand ambs grups metil están en psición ecuatrial n hay repulsines. G de ese equilibri es igual a KJ/ml Isómer cis: En las ds cnfrmacines del equilibri hay la misma energía pr l que el G= 0. 1, 2- dimetilcilhexan Isómer cis: Cuand hay sustituyentes en carbns adyacentes tendrán repulsines gauche entre si a mens que ambs se encuentren axiales. Ambas cnfrmacines del equilibri tienen energía de 11.4 KJ/ml pr l que el G= 0. Isómer trans: Si ls sustituyentes sn distints el cnfrmer mas estable tendrá el grup mas vlumins en psición ecuatrial. Cuand ambs grups metil están en psición axial la energía del cnfrmer será de 15.2 KJ/ml. Cuand ambs sutituyentes están en psición ecuatrial la energía del cnfrmer será de 3.8 KJ/ml. G= 3.8 KJ/ml (15.2 KJ/ml) Trans-1-terc-butil-3-etilcilhexan: hacer equilibri y determinar G. Plicilcics: tienen mas de un anill cmpartiend enlaces. Decalina: Se dice que ls anills están fundids cuand cmparten enlaces. Ls carbns que cmparten ess enlaces de cncen cm las cabezas de puente. Trans-decalina: mas estable Cis-decalina: mens estable cnfrmación de bte de ciclhexan:

6 Es mens estable que la cnfrmación silla prque tiene tensión trsinal y esterica. Nrbrnan: Alcanfr: Capitul 5: Reaccines Orgánicas Categrías de Reaccines: Reacción de Adición: reacción en la que ds reactivs se cmbinan para frmar un sl prduct. A + B C Las reaccines de adición sn las mas cmunes en cmpuests insaturads. Reaccines de eliminación: Un reactiv se rmpe se fragmenta para dar ds prducts A B + C Usualmente curre en cmpuests saturads y el prduct es un cmpuest insaturad. Reacción de sustitución: reacción en la que ls reactivs intercambian partes Se recncen prque en la mlécula rgánica un átm grup de átms es reemplazad pr tr átm grup de átms. AB + CD AC + BD Reaccines de rearregl ismerización: un reactiv rerganiza sus partes para dar un prduct ismeric. A B Mecanisms de Reacción: serie de pass events a nivel mlecular pr ls que atraviesan ls reactivs a medida que se van cnvirtiend en prducts. El mecanism de la reacción va describiend que enlaces se rmpen y/ frman primer. Enlace: par de electrnes que cmparten ds átms Ruptura de Enlace: Simétrica (hmlitica): curre hmlisis, ruptura de un enlace en la que cada átm se lleva un electrón del par que cmparten. Se pueden frmar radicales libres que sn especies que tienen un electrón sin parear. N Simétrica (heterlisis): curre heterlisis, ruptura de un enlace en la que un átm se lleva ambs electrnes del par que cmparten. Se puede frmar un cabcatin un carbanin. Ls radicales, ls carbcatines y ls carbanines sn especies inestables de alta energía que generalmente n se activan. Usualmente sirven cm intermediaris en la reacción: sea una especie que se frma en un pas del mecanism y se cnsume en tr. Sección 2.3: Carga Frmal: en una estructura se le puede asignar a cada tm una carga frmal que puede ser psitiva negativa. CF = (# familia) (puntits mas rayitas alrededr del átm) Ley de cnservación de cargas: La suma de las cargas de ls prducts es igual a la carga del reactiv. Frmación de Enlace: Simétrica (hmgenica): Cada átm aprta un electrón al enlace. N simétrica (hetergenica): el par de electrnes l aprta un átm. Reaccines de radicales libres: se caracterizan prque sus prcess sn simétrics.

7 Las flechas que utilizan sn : Ls intermediaris sn radicales libres. Prces intermedi. Las reaccines de radicales libres sn imprtantes en rutas bilógicas. CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl (Reacción de Sustitución) Pass Iniciación (Pas 1) Pass de Prpagación (Pass 2-3): se siguen repitiend cm si fueran eslabnes de una cadena. Una manera en la que un radical se puede estabilizar es arrancándle un átm cn un electrón a una mlécula. Reacción en Cadena: reacción que una vez cmienza se mantiene crriend pr ls pass de prpagación. Pass de Terminación (Pas 4): en un pas de terminación se juntan ds radicales para frmar una especie estable (tra manera de que un radical se estabiliza). Una reacción es de utilidad sintética cuand el únic prduct es el que se desea. Mientras mayr cantidad de prducts mens útil es la reacción. La reacción de halgenacin de alcans n es de alta utilidad sintética a mens que tds ls hidrógens del alcan sean equivalentes, ya que si sn equivalentes n imprta que hidrgen se sustituya siempre se btendrá un sl (el mism) prduct. Reaccines de Radicales Plares: Rupturas y frmación de enlaces n simétricas. Rupturas heterliticas Frmacines hetergenicas. Intermediaris suelen tener carga, ines. Flechas: Sección 2.1: Enlace Químic: fuerza de atracción que mantiene unids a ls átms en un cmpuest. Iónic: se caracteriza pr transferencia de electrnes Metal + n metal Metal se cnvierte en catión N metal se cnvierte en anión Cvalente: se cmparten ls electrnes. N metal + N metal N plar: ls electrnes se cmparten pr igual Plar: ls electrnes n se cmparten pr igual

8 Electrnegatividad: medida de la tendencia de un átm a atraer hacia si ls electrnes de un enlace Escala de Pauli (electrnegatividad): Element mas electrnegativ es Flúr: 4.0 Element mens electrnegativ es Cesi: 0.7 Mientras mayr sea la diferencia en electrnegatividad el enlace es mas plar. Diferencia en electrnegatividad > 2 el enlace es iónic. Hay cargas parciales (delta: +, -) en ls átms que cmparten un enlace plar. -: pl psitiv Mapa de ptencial electrestátic: Ls clres implican densidad electrónica: Rj: centr negativ (alta densidad electrónica)(nuclefil: -) Azul: baja densidad electrónica Dnde n hay separación de cargas se ven clres azul verdss. Efect Inductiv: Desplazamient de electrnes en un enlace sigma debid a la electrnegatividad de átms adyacentes. Las reaccines plares curren pr la atracción de un centr de carga psitiva cn un centr de carga negativa. Ls alcans sn n plares. Ls grups funcinales sn el centr de reactividad de la mlécula ya que en ls grups funcinales es que hay centrs de carga. Sección 2.11: Mdel acid-base de Lewis Base de Lewis: especie que puede aprtar un par de electrnes para frmar un nuev enlace cvalente. Acid de Lewis: especie que acepta un par de electrnes para frmar un nuev enlace cvalente. Un acid + Una base de Lewis se neutralizan: en el mdel de Lewis una neutralización es la frmación de un nuev enlace cvalente crdinad (enlace en el cual un de ls átms aprta un par de electrnes para la frmación del enlace). Cuand las especies tienen carbn: Acid de Lewis: electrfil Base de Lewis: neclefil Electrfil: especies que sienten atracción pr centrs rics en electrnes (de alta densidad electrónica) Ls electrfils serán especies que tienen carga psitiva cmpleta parcial. Nuclefil: sienten atracción pr centrs de carga psitiva Tienen cargas negativas parcial cmpletas

9 Keq: Cncentración de Prducts = [1-brmetan] Cncentración de Reactivs [etan][hbr] Keq > 1 La reacción se desplaza a la derecha, predminan ls prducts. Keq < 1 La reacción se desplaza a la izquierda, predminan ls reactivs. G = cambi n energía libre de Gibbs = G prducts - G reactivs Se mide a cndicines estándar: Una atmsfera 25 C Mide la energía ttal G = -RT(ln Keq)= RT(lgKeq) R: Cnstantes de ls gases = J/ml K T: = 298 K Keq Keq > 1 entnces G sera negativ l cual indica que es exergnic. El equilibri se desplazara hacia ls prducts. Keq > 1 entnces G sera psitiv l cual indica que es endergnic El equilibri se desplazara hacia ls reactivs. Mientras mas negativ es G mayr es la cnstante de equilibri pr l cual habrá mas cncentración de prducts cuand la reacción llegue al equilibri. G = H - T S (mide la energía calórica) H : cambi en entalpía calr de reacción. Calr que se absrbe se libera durante una reacción debid a la frmación de enlaces y la ruptura de enlaces. H = H prducts - H reactivs H > 0 La reacción es endtérmica (absrbe calr). Cuand hay ruptura de enlaces. H < 0 La reacción es extérmica (libera calr). Cuand hay frmación de enlaces S : cambi en la entrpía. Entrpía: medida del desrden en un sistema, mayr desrden mayr entrpía. S = S prducts - S reactivs S > 0 Aumenta el numer de partículas S < 0 Disminuye el numer de partículas En rgánica usualmente el sign de G es igual al de H. (L cual significa que un de ls ds factres predmina en la reacción.

10 Cinética Química: Cinética Química: rama de la química que estudia la rapidez velcidad a la que un sistema llega al equilibri (velcidad de las reaccines). Tería de clisines: las especies para reaccinar las partículas (mléculas) deben chcar unas cn tras. Estad de Transición: arregl inestable de átms (de alta energía) que se frma en cada pas de un mecanism y que se caracteriza prque hay enlaces en prces de rmperse y refrmarse. G : energía que necesitan ls reactivs para frmar el estad de transición. Mientras menr es la energía de activación mayr es la rapidez del pas. En ls cmpuest rgánics: G : esta entre KJ/ ml G < 80 n hay que calentar para que curra esa reacción G > 80 hay que calentar para que curra la reacción. Cuand una reacción curre en mas de un pas generalmente un de ls pass es much mas lent que ls trs (mayr G ), entnces la velcidad de la reacción depende de la rapidez de ese pas lent. Estad de transición se caracteriza pr alta energía y enlaces que están en prces de frmarse. Agente Catalític: acelera la velcidad de una reacción sin cnsumirse en una reacción. Prvee una ruta un mecanism altern de menr energía de activación. Leer Fcus On!!!!!!!!!!

11 Capitul 6: Alquens Se les da también el nmbre de lefinas. Imprtancia cmercial: eten (etilen) y prpen (prpilen). Cracking térmic termal: se tienen mezclas de alcans que se calientan, al calentar esas mléculas se rmpen (se fragmentan) y se prducen alquens. La frmula general de un alquen es CnH2n. Grad de instauración (GI) índice de deficiencia de hidrgen: El grad de instauración es un numer que es la suma de enlaces pi y anills en una mlécula. Cada grad de instauración cuesta a la estructura 2 hidrógens. Frmula: (#C x 2 -#H - #X (halgens) + #N + 2)/ 2 Otra manera de determinar el grad de instauración de la frmula mlecular es cmparand cn el alcan respectiv. Si hay X (halógens) para fines de cmparación cada halógen se sustituye pr un hidrgen. Si hay N para fines de cmparación pr cada átm de nitrógen reste un hidrgen. Si hay Oxigen para fines de cmparación ignórel. Reglas de Nmenclatura de ls alquens: Buscar la cadena de mayr lngitud que incluya C cn dble enlace. Empiece a numerar pr el extrem mas cercan al enlace dble. Si hay trs sustituyentes se tratan cm ls de ls alcans. Si el enlace dble esta a igual distancia enumerar pr el extrem pr dnde se encuentre mas cercan a un sustituyente. Si el primer sutituyente esta a igual distancia se enumera en rden alfabétic de ls sustituyentes. Si hay mas de un enlace dble el nmbre base será: (prefij del alcan)(prefij cuantitativ) en. Reglas de nmenclatura de ls ciclalquens: Si hay un sl enlace dble y n hay sustituyentes n hay que usar númers. Si hay sustituyentes en el anill es necesari enumerar ls carbns. Ls carbns del enlace dble tienen que ser #1 y #2 de tal frma que el carbn cn el primer sustituyente tenga la numeración mas baja psible.