QUÍMICA ORGÁNICA

QUÍMICA ORGÁNICA

En el siguiente cuadro identifica a qué familia pertenecen los compuestos orgánicos mencionados:

QUÍMICA Y ENERGÍA: 

                                       HIDROCARBUROS 

1.“El índice de octano de una muestra de gasolina es una medida de su capacidad de arder de manera uniforme, sin detonación. El 2,2,4-trimetilpentano arde de modo uniforme y se le asignó un índice de octano 100. Al heptano, que arde con mucha detonación, se le asignó un índice de octano 0. A las mezclas de gasolina se les asignan índices de octano, u octanajes, en base a la comparación de su comportamiento con el 2,2,4-trimetilpentano y el heptano.”

Para los hidrocarburos que se  mencionan en el texto:

a. Plantea sus fórmulas semidesarrolladas y globales.
b. Plantea la ecuación química que representa la reacción de combustión completa e incompleta de dichos hidrocarburos.

c. Calcula sus Masas Molares. Explica en una oración el significado de dichos valores.

d. La nafta súper 95 se comporta como si 100g de la misma estuvieran formados por 95g de 2,2,4-trimetilpentano y 5g de heptano. Calcula qué cantidad química (en mol) de cada uno constituirían esta mezcla.

2. El gas metano es el principal componente del gas por cañería, el cual es utilizado en la cocina de muchos hogares montevideanos. 

a. Averigua la Masa Molar de dicho hidrocarburo.

b. Se tiene una muestra de 2,5 mol de metano:

   i) ¿qué masa tendrá la muestra?

  ii) ¿cuántas moléculas de metano habrá allí?

3. El propano, el butano y el metilpropano constituyen los principales componentes del gas licuado de petróleo (GLP) que viene dentro de las garrafas de supergas.

a. Formula y calcula la masa molar de cada compuesto.

b. ¿Cuál es la masa de 0,2 mol de cada uno? ¿cuántas moléculas hay en cada caso? 

Respuestas:
1) b. M_C8H18 =114,0 g/mol  ,   M_C7H16 = 100,0 g/mol - c. n _C8H18 = 0,83mol,   n _C7H16 = 0,05 mol - 2) a. M_CH4= 16,0 g/mol  b. m_CH4 = 40,0 g – c. 1,505x10²⁴ moléculas de CH₄ – 3) a. M_C4H10 =58,0 g/mol, M_C3H8 = 44,0 g/mol – b. m_C4H10 = 11,6 g

    m_C3H8 = 8,8 g ,  N°partículas= 1,204x10²³ moléculas  -

QUÍMICA DE LOS AROMAS:

La nariz es un verdadero laboratorio químico, los sensores olfatorios están ubicados a la entrada del sistema respiratorio y controlan la composición del aire que respiramos. Cualquier indicio de sustancias aromáticas, irritantes o nocivas es transmitida al sistema nervioso central con el fin de desencadenar reacciones de placer, de bloqueo o de expulsión mediante el estornudo.

Algunos ejemplos de moléculas aromáticas son:

• El limoneno cuya fórmula molecular es C₆H₁₀, responsable del característico aroma de los limones.

• El acetato de pentilo, C₇H₁₄O₂, que se encuentra en las bananas y su presencia da a esta fruta el aroma que la distingue.

•   En la canela se halla 3-fenilpropenal C₉H₈O, que le otorga a  esta especia el olor por todos conocidos. 

  

Pero no todos los aromas son agradables, el olor fuerte del pescado en descomposición se debe a la trimetilamina C₃H₉N.

a. Calcula la masa molar de cada una de las sustancias que se mencionan en el texto anterior.
b. Si extraemos 5,9 g de cada una de estas sustancias, ¿la cantidad química de dichas muestras crees que serán iguales o diferentes? Comprueba tu respuesta  con cálculos.

Respuestas:

 a. M_C6H10= 82,0 g/mol, M_C7H14O2=  130,0 g/mol,  M_C9H8O= 132,0g/mol, M_C3H9N= 59,0 g/mol- 


QUÍMICA FARMACÉUTICA:

1. Leer y responder:

                     “Hay Química entre los dos.”

Seguramente has experimentado sentimientos de atracción hacia una persona específica: emoción, nerviosismo, felicidad e incapacidad para concentrarse en otros asuntos, las señales de “estar enamorado”. También puedes haber experimentado sentimientos opuestos en momentos desafortunados de tu vida: tristeza, desesperación, impotencia y pesimismo, que pueden ser señales de estar deprimido.

Las sensaciones de amor y depresión se asocian con ciertas moléculas en el cerebro humano. Las emociones amorosas se relacionan con niveles elevados en este órgano de dopamina, norepinefrina, oxitocina y feniletilamina. Asimismo, los sentimientos de depresión se vinculan con la ausencia de una molécula llamada serotonina. Ésta es un neurotransmisor, una sustancia que ayuda a transmitir mensajes entre las células nerviosas.

Conforme va aumentando la comprensión de las bases químicas de la Biología, se van comprendiendo las conexiones entre las condiciones físicas, psicológicas y las moléculas que las ocasionan o las que pueden combatir una afección. Por ejemplo, así como para aliviar un dolor el médico puede prescribir un analgésico, para la depresión puede recetar fármacos que restablecen la serotonina del cerebro a sus niveles normales.

Muchas drogas que componen los medicamentos contribuyen a aumentar la calidad y cantidad de vida. Por otra parte, pueden causar efectos secundarios indeseables y algunas de ellas tienen una inmensa fuerza adictiva y destructiva.

•  ¿De qué tema trata el texto?  Como ayuda para comprender los primeros dos párrafos puedes completar el siguiente cuadro con el texto a la vista:

Sentimientos mencionados en el texto:
Características:
Moléculas que se encuentran en el cerebro a las que se asocian esos sentimientos:

• Dejando de lado los nombres de los compuestos orgánicos mencionados en el texto, ¿cuál es la idea principal de los dos primeros párrafos?
•  ¿A qué se refiere con “las bases químicas de la Biología”? ¿Qué ejemplos menciona?
•  Según el último párrafo: ¿cuáles son las ventajas y desventajas del uso de los medicamentos?

2. El metilfenidato (C₁₄H₁₉NO₂), principio activo de la Ritalina, se usa como parte de un programa de tratamiento para controlar los síntomas del trastorno de déficit de atención con hiperactividad (TDAH: más dificultad para enfocarse, controlar sus acciones y permanecer quietos o en silencio que otras personas de la misma edad) en adultos y en niños. Metilfenidato (Methylin) también se usa para tratar la narcolepsia (una trastorno del sueño que causa somnolencia excesiva durante el día y ataques repentinos de sueño). El metilfenidato pertenece a una clase de medicamentos llamados estimulantes del sistema nervioso central. Funciona al cambiar las cantidades de ciertas sustancias naturales en el cerebro.

El tratamiento debe ser muy controlado, no se debe abandonarlo sin consultar al médico tratante ya que dejar de consumir este fármaco de forma repentina puede generar depresión. 

Esta sustancia puede ser adictiva y puede también generar varios efectos secundarios (pérdida de apetito, mareos, náuseas y pérdida de apetito entre otros)” 

                       Información extraída de MedlinePlus (Biblioteca nacional de medicina de EEUU)

a) Calcula la masa molar del metilfenidato  (C₁₄H₁₉NO₂).

b)Para realizar el tratamiento con este fármaco los niños deben tomar 2 comprimidos de Ritalín al día ¿qué cantidad química (mol) de metilfenidato consume al día un niño con este tratamiento?

3. El 16 de abril de 2016 cinco jóvenes que asistieron a la fiesta de música electrónica "Time Warf" en Buenos Aires murieron por consumir "Superman", una droga que combina metanfetaminas y anfetaminas. La fórmula química de la metanfetamina es C10 H15 N.

a) Calcula la masa molar de la metanfetamina.
b) Una ingesta de 400 mg de la mezcla éxtasis y metanfetamina puede causar la muerte. En las pastillas “superman” se han encontrado de 50 mg a 300 mg. 

Suponiendo que la mitad de esta mezcla está constituida por metanfetamina (C₁₀H₁₅N), ¿a qué cantidad química (mol) corresponde la contribución de esta sustancia en esta dosis fatal?

4. El 20 de diciembre de 2013 se aprobó en nuestro país la ley N° 19.172 “Marihuana y sus derivados. Control y regulación del estado de la importación, producción, adquisición, almacenamiento, comercialización y distribución”.

 Ésta tiene como propósito reducir la incidencia del narcotráfico y el crimen organizado, así como también combatir las consecuencias sanitarias, sociales y económicas del uso problemático de sustancias psicoactivas, a través de la intervención del Estado.

Hoy en día está a la venta en algunas farmacias del país el cannabis en dos presentaciones, en ambas los principios activos son el tetrahidrocannabinol o THC (C₂₁H₃₀O₂) y el  cannabidiol o CBD (C₂₁H₃₀O₂). En las siguientes imágenes se puede observar la composición de cada presentación:

  

1. Calcula las masas molares del THC y del CBD. 
2. ¿Qué masa de THC y de CBD hay en un paquete de cannabis variedad ALFA I? ¿y en un paquete BETA I?
3. ¿Qué cantidad química de THC hay en cada tipo de paquete? ¿y de CBD?
4. ¿En cuál presentación habrá mayor número de moléculas de THC? ¿y de CBD?

Respuestas:

2. a. M_C14H19NO2 = 233,0 g/mol,     b. n _C14H19NO2= 8,58x10^-5mol –       

3. a. M _C14H19NO2 = 149,0 g/mol, b. n _C14H19NO2= 1,34x10^-3 mol- 
4. a. M _{THC y CBD}= 314,0 g/mol, b.ALFA I m_THC=  0,1 g 

m_CBD= 0,35g  BETA I  m_THC=  0,1 g m_CBD= 0,30g, c. ALFA I  n _THC= 3,18x10^-4 mol   n _CBD= 1, 11x10^-3mol  

BETA I n _THC= 3,18x10^-4 mol   n _CBD= 9,55x10^-4mol  

EL AGUA COMO SOLVENTE

¿DE QUÉ SUSTANCIA SE TRATA?:

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL: 
AGUA COMO SOLVENTE

OBJETIVO: Comprobar el comportamiento del agua como solvente de diferentes solutos.

MATERIALES Y SUSTANCIAS:

Gradilla con tubos de ensayo.                                                      Agua

Goteros                                                                                          Cloruro de sodio NaCl.

Espátulas                                                                                        Azúcar de mesa C₁₂H₁₁O₂₂.

                                                                                                        Solvente orgánico DISAN

                                                                                                        Naftalina C₁₀H₈

                                                                                                        Alcohol etanol.

NOTA: Antes de comenzar la actividad, presta atención a las medidas de seguridad para cada sustancia.

PROCEDIMIENTO:

1. Tomar 5 tubos de ensayo y en cada uno agregar aproximadamente 20 gotas de agua (1mL).
2. Tomar una punta de espátula de cloruro de sodio y agregar a uno de los tubos con agua. Agitar y observar.
3. Repetir el paso dos con el azúcar y la naftalina en otros dos tubos. Observar.
4. Tomar el cuarto tubo y agregar unas 20 gotas de alcohol. Agitar y observar.
5. Repetir el paso cuatro agregando ahora en otro tubo con agua el solvente orgánico.

OBSERVACIONES: 
Completar el cuadro:

	SOLVENTE SOLUTO OBSERVACIÓN

CONCLUSIONES:

1. ¿Qué tipo de compuesto es el cloruro de sodio? ¿Qué tipo de enlace químico presenta?
2. Si una representación muy sintética del azúcar es R—OH, ¿encuentras alguna similitud con la estructura química del agua?
3. Observando los resultados obtenidos ¿qué predicción harías acerca de la disolución del cloruro de sodio en DISAN? ¿y del naftaleno en DISAN?

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ACTIVIDAD EXPERIMENTAL:

ANÁLISIS CUALITATIVO DE IONES EN AGUA

OBJETIVO:

Reconocer la presencia de cloruros, sulfatos, carbonatos, calcio y sustancia orgánica en distintas muestras de agua.

MATERIALES:                                SUSTANCIAS:

Tubos de ensayo                                  Ácido nítrico

Gradilla                                                Nitrato de plata

Cuentagotas                                         Amoníaco

Varilla de vidrio                                  Cloruro de bario

Papel tornasol                                     Oxalato de amonio

                                                            Agua de cal

                                                            Zinc

                                                            Ácido clorhídrico

                                                            Ácido sulfúrico

                                                            Permanganato de potasio

PROCEDIMIENTO:

1. Poner en cinco tubos de ensayo 2mL del agua a investigar.

2. INVESTIGACIÓN DE CLORUROS:
2.1. Acidular el agua con unas gotas de ácido nítrico, para evitar la formación de carbonatos.

2.2. Agregar 2 gotas de nitrato de plata y observar.

2.3. Pasar la mitad del precipitado a otro tubo de ensayo.

2.4. Agregar en este amoníaco. Observar.

3. INVESTIGACIÓN DE SULFATOS:

3.1. Acidular con unas gotas de ácido nítrico.

3.2. Agregar 2 gotas de cloruro de bario y observar.

3.3. Pasar la mitad del precipitado a otro tubo de ensayo.

3.4. Agregar en este amoníaco. Observar.

4. INVESTIGACIÓN DE CALCIO:

4.1. Agregar gota a gota oxalato de amonio. Observar la formación de precipitado.

4.2. Pasar la mitad a otro tubo de ensayo y disolver el precipitado con ácido nítrico.

5. INVESTIGACIÓN DE CARBONATOS:

5.1. Hervir el agua, si aparece precipitado u opalescencia, filtrara y seguir con el filtrado.

5.2. Colocar el agua hervida en un tubo de ensayo, agregarle una granalla de cinc y unas gotas de ácido clorhídrico. Tapar inmediatamente con el tapón que tiene el tubo de desprendimiento cuyo extremo debe estar sumergido en el agua de cal del tubo 2. Observar.

6. INVESTIGACIÓN DE SUSTANCIA ORGÁNICA.

6.1. Acidular el agua con unas gotas de ácido sulfúrico.

6.2. Agregar unas gotas de permanganato de potasio. Observar si se decolora.

    

ESTEQUIOMETRÍA

Para resolver las siguientes situaciones:

1º) Plantea la ecuación química que representa la reacción química que se relata. Puedes verificar las fórmulas de reactivos y productos en INTERNET.

2º) Iguala la ecuación química.

3º) Realiza un cuadro que muestre las relaciones cuantitativas entre reactivos y productos en masa y en cantidad de sustancia.

4º) Plantea la regla de tres que te lleve a la respuesta. 

NOTA: En algunos casos deberás tener presente que el volumen molar de un gas ideal a P.T.N. es 22,4 litros.

CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

1  1.   Calcular la masa de amoníaco producido a partir de 280,0 gramos de dinitrógeno en la reacción con suficiente cantidad de dihidrógeno.

    2.    En el laboratorio se puede obtener gas dioxígeno por termólisis de clorato de potasio, obteniéndose, además cloruro de potasio. ¿Qué masa de dioxígeno se obtiene a partir de 8,0 gramos de clorato de potasio?

    3. Se quieren obtener 200 gramos de sulfato de sodio. Calcular:

a) la masa de ácido sulfúrico que se necesita.

b) los moles de hidróxido de sodio consumidos.

c) el número de moléculas de agua que se obtienen.

     4.  Cierta cantidad de ácido nitroso reacciona totalmente con 120,0 gramos hidróxido de calcio. Calcular:

a)   la masa de la sal formada.

b)   la cantidad química de agua formada.

     5. a) ¿Cuántos gramos de cinc se necesitan para reaccionar con ácido clorhídrico y producir el dihidrógeno necesario para llenar un globo de 11,2 litros a Presión y Temperatura Normal (P.T.N.)?

b) ¿Cuántos gramos de cinc se necesitarían si se empleara ácido sulfúrico en lugar de ácido clorhídrico?

6. El carbonato de calcio reacciona con ácido clorhídrico para producir anhídrido carbónico, agua y cloruro de calcio. Si se trabaja con 1,0 gramos de carbonato de calcio y suficiente cantidad de ácido clorhídrico, calcular:

a) la masa de dióxido de carbono producida.

b) la cantidad química de ácido clorhídrico necesaria para producir la reacción.

c) las moléculas de agua obtenidas.

d) el volumen de dióxido de carbono producido a P.T.N.

7. Se hace reaccionar un mol de ácido perclórico con 32,0 gamos de hidróxido de magnesio. Determinar que reactivo está en exceso y expresar la cantidad en exceso en gramos y en moles.

 8. ¿Cuál es la masa máxima de cloruro férrico que puede producirse a partir de 50,0 gramos de sulfato férrico y 100,0 de cloruro de bario? También se forma sulfato de bario.

SOLUCIONES

RESOLVER:

1) En la etiqueta de una botella de amoníaco acuoso comercial (NH₃) se lee 70,72 %m/v.

   Calcular la concentración en g/L y Molaridad.

2) Se prepararon 150 mL de una solución disolviendo 13,5 gramos de glucosa (C6 H12 O6) en agua. Explicar cuál es el soluto y cuál es el solvente.Expresar la concentración de la solución de tres formas diferentes.

3) Las bebidas energizantes comenzaron a comercializarse en los años ´90, siendo la primera
 marca RED BULL. Una lata de 250mL contiene:

Cafeína   (C₈H₁₀N₄O₂) ….....0,080g

Sacarosa(C₁₂ H₂₂ O₁₁) …… 0,100g    

Taurina    (C₂H₇O₃SN) …......0,020g

a)    Calcular la concentración de cafeína en g/L.
b)    Hallar la concentración de azúcar en %m/V.
c)    Determinar la concentración de taurina en mol/L.

4) La Organización Mundial de la Salud y la Unión Europea han decidido colocar una etiqueta de advertencia a las bebidas energizantes que contienen cafeína (C₈H₁₀N₄O₂). A partir de 2004 todos los productos que contengan más de 150 miligramos de cafeína por litro deberán tener un aviso ubicado cerca del nombre que diga: «Alto contenido de cafeína». La mayoría de las bebidas energizantes que circulan en el mercado contienen 80 miligramos de cafeína por lata de 250 mL.

a¿Deberían llevar el aviso de advertencia las latas de bebida energizante que están a la venta? Justificar mediante cálculos.

b)Expresar la concentración de las latas que circulan en el mercado en molaridad.

c)Si se diseña una botella de 400 mL para una marca de bebida energizante nueva, ¿cuál será la masa en gramos de cafeína contenida en la botella para cumplir con el límite aceptable?

                                         

5) Un anticongelante para automóvil de 450 mL se compone de 44,5g de etilenglicol, 
C₂H₄ (OH)₂ y agua. Calcula la concentración de la solución en mol/L.

Si se extraen 200mL del frasco ¿cuál es su concentración en mol/L?

6) Se prepara una solución con 25,5 gramos de nitrato de potasio (KNO₃) y agua suficiente 
hasta obtener 100,0mL de la misma. Expresa la concentración de esta solución en mol/L y g/L.

¿Qué dato necesitaría para determinar el % en masa de la solución anterior?

7) Para desobstruir cañerías domésticas se utiliza una solución de soda cáustica que se puede preparar disolviendo 66g de hidróxido de sodio (NaOH) en agua hasta obtener 200mL de solución acuosa. Calcular la concentración en g/L, %m/V y molaridad.

8) En la etiqueta de un frasco de laboratorio se lee: “ácido sulfúrico, H₂SO₄   2,0 M”

a) ¿Qué información brinda la etiqueta del frasco?

b) ¿Con esos datos podemos saber el volumen o la cantidad de soluto contenidos dentro
      del frasco?

c) Si el frasco contiene 500 mL de solución, ¿cuántos moles de H₂SO₄ están disueltos?

   ¿A cuántos gramos de H₂SO₄ corresponde?
d) ¿Cuál es la concentración de la solución expresada en g/L? ¿Y en % m/V?

EMULSIONES

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