de personas, pues los reactivos
podrían saltar hacia fuera por
efecto de la temperatura.
b. ¿Crees que la destilación es un procedimiento válido para separar una mezcla de agua y alcohol? Justifca tu respuesta.
c. Observando el comportamiento del NaCl (sal) y el agua, ¿es la destilación una forma efectiva para separar la mezcla de agua y sal? Justifica tu respuesta.
d. ¿Es la filtración una forma eficiente para separar la mezcla de agua y sal? Justifica tu respuesta.
3. Clasifica estos compuestos como “orgánicos” e “inorgánicos”.
4. Explica químicamente el comportamiento del CCl4en agua y en etanol, (tubos 5 y 6).
Paso 8: Conclusión y comunicación de resultados
Al finalizar el laboratorio estás en condiciones de enumerar las características de las sustancias observadas y redactar una conclusión respecto de los compuestos orgánicos.
Para comunicar tus resultados elabora un panel informativo. Para ello, considera las siguientes instrucciones:
1. Título.Dispón un título que indique la actividad realizada. Puedes además agregar un subtítulo que especifique. Por ejemplo:
“Ciencia en acción”
Comportamiento de compuestos orgánicos a altas temperaturas 2.Introducción: Breve explicación de la actividad desarrollada, incluido el
objetivo de la misma.
3. Desarrollo: En él incluye las preguntas de investigación, hipótesis y diseño experimental.
4.Presentación de resultados y análisis:En primer lugar, presenta los datos obtenidos organizadamente y posteriormente el análisis de ellos,
respondiendo las preguntas planteadas con anterioridad.
5. Conclusiones:Presentar la conclusión del trabajo experimental, considerando las respuestas a las preguntas de investigación, contrastar la hipótesis con el análisis de los resultados.
Para el armado del panel informativo, debes considerar que éste sea creativo, colorido, con explicaciones sencillas que permitan comprender la actividad realizada, su finalidad y resultados obtenidos. Para ello puedes acudir a distintos recursos como esquemas, dibujos, mapas conceptuales, etc. A continuación, se muestran las distintas secciones numeradas del panel informativo. 1 2 3 3 4 5
Paso 9: Evaluación del trabajo realizado
Recuerda que es fundamental evaluar los aprendizajes, así como observar las fortalezas y debilidades del trabajo en equipo. Tal como lo han hecho en actividades anteriores, completa la siguiente tabla marcando con un Xla opción que mejor te represente:
Me preocupé de leer las habilidades que voy a desarrollar y el procedimiento de trabajo.
Llevé a cabo la actividad experimental considerando las precauciones señaladas, resguardando así el bienestar físico propio y el de mis compañeros(as).
Puedo establecer comparaciones claras entre el etanol y el agua. Fui responsable en las labores que me fueron confiadas. Me preocupé de conocer las acciones de cada uno de los integrantes del equipo.
Fui respetuoso del trabajo realizado por los otros integrantes del equipo.
Pude practicar la habilidad de observación.
Coorperé activamente para que el trabajo desarrollado fuera efectivo y seguro.
Actué coordinadamente con mi equipo. Mis compañeros actuaron responsablemente.
Aspectos por evaluar + + – –
Tomar conciencia que lo que se está haciendo para aprender permite planificar, controlar y evaluar el proceso. Revisa los siguientes
indicadores de avance de una ruta de aprendizaje, cuestionando las que aplicas en tu vida.
Criterios de avance
1. Escucho siempre la explicación del profesor(a). 2. Me pregunto si tengo claro lo que voy hacer. 3. Busco respuestas para aquello que no entiendo.
4. Me explico aquellos conceptos nuevos que he aprendido. 5. Visualizo imaginariamente cómo resolver la actividad propuesta. 6. Supero los obtáculos en la solución de problemas.
7. Persevero durante el proceso de solución de problemas. 8. Aplico conscientemente las habilidades intelectuales.
9. Utilizo los recursos disponibles para la solución de problemas. 10.Ejecuto siempre las actividades que debo hacer.
11.Reviso constantemente mi avance en el proceso de aprendizaje. 12.Poseo altas expectativas sobre el logro de mis metas.
13.Corrijo aquello que he aprendido equivocadamente. 14.Utilizo lo que he aprendido en mi quehacer cotidiano.
El carbono
En el transcurso del siglo XIX se apoderó de la química una discusión cuyos orígenes estaban en la filosofía. El vitalismoes la doctrina que postulaba la existencia de “fuerzas vitales”presentes en los seres vivos y que explicaban la diferencia entre los seres vivos, que poseían una “chispa vital”o energía que se igualó con el “alma”, y los inertes, que no la tenían. En síntesis, esta teoría asumía que la materia orgánica sólo podía ser producida por los seres vivos, hecho directamente relacionado con la imposibilidad de obtener materia orgánica a partir de compuestos inorgánicos.
Esta discusión llegó a su fin cuando el químico alemán Friedrich Wöhler, en 1928, derriba los principios del vitalismo y, por ende, la subdivisión de lo “orgánico”y lo “inorgánico”. Sin embargo, esta división sigue siendo
aceptada en función de la gran cantidad de compuestos que cada una de las ramas estudia.
Se establece entonces que la química orgánica estudia los compuestos que contienen carbono.
El carbono (C) es un elemento químico que, dependiendo de las
condiciones ambientales de formación, puede encontrarse en la naturaleza en diferentes formas alotrópicas, como carbono amorfo y cristalino, en forma de grafito, diamante, fullerenos, nanotubos y nanoespumas.
Friedrich Wöhler (1800 – 1882), descubrió la síntesis de la urea (un compuesto con propiedades orgánicas) a partir del cianato y del amonio (ambos inorgánicos).
MÁS QUE QUÍMICA La urea (CO(NH2)2) es un compuesto cristalino e incoloro que se encuentra abundantemente en la orina, producto de la degradación del metabolismo de las proteínas. La orina es un líquido acuoso, transparente y amarillento, excretado por los riñones y eliminado a través del aparato urinario, que contiene sodio, cloro, amonio, creatinina, ácido úrico, bicarbonato y urea. Esta última, gracias a su alto contenido de nitrógeno (N), es utilizada en la fabricación de fertilizantes agrícolas, además de emplearse como estabilizador de explosivos de nitrocelulosa. Figura 3. Fullerenos, nanotúbulos y nanoespumas.
Como se indicó con anterioridad, el carbono, de Z = 6, presentaría la siguiente configuración electrónica en su estado natural o basal: 1s22s22p2
o 1s22s22p
x
12p
y
12p
z, es decir, dos electrones en su primer nivel y cuatro en
el segundo nivel.
Lo que en diagrama de orbitales se observa como:
1
2
s px py pz s
Se ha observado que el carbono en los compuestos orgánicos tiene la capacidad de formar cuatro enlaces, capacidad conocida como tetravalencia del carbono, cuando el carbono forma enlaces uno de los electrones del orbital 2scapta energía y es promocionado al orbital 2pzobteniéndose la configuración que representa el siguiente diagrama:
MÁS QUE QUÍMICA La alotropía es la propiedad que poseen algunos elementos químicos de presentarse en formas estructurales distintas en el mismo estado físico. Un ejemplo de ello es el carbono, que presenta dos formas alotrópicas: el grafito, que es un material que se utiliza en la fabricación de ladrillos, pistones,
rodamientos, electrodos (presentes en el interior de las pilas comunes) y de lápices, y el diamante, usado para la confección de joyas. ¡Imagínate!, un mismo elemento químico con formas tan distintas.
1
2
s px py pz s
S A B Í A S Q U E : Los lápices contienen una varilla de grafito mezclada con arcilla, denominada “mina”, que es recubierta comúnmente por madera. La dureza de la mina se mide con las siglas H y B, que hacen referencia a la oscuridad y laxo (blando) del trazo, respectivamente.
109,5º
109,5º
109,5º
Según esta nueva configuración, se establecen 4 enlaces covalentes, pero esto no explica por qué los enlaces C–H en el metano son idénticos, aún cuando los orbitales participantes (2s, 2px, 2py, 2pz) son distintos.
Este fenómeno se puede explicar utilizando la teoría de enlace de valencia. En esta se forman los orbitales híbridos, que corresponden a la mezcla o
combinación de orbitales; en el caso del átomo de C se combinan sus orbitales 2sy 2p, generando el mismo número de orbitales, pero idénticos entre sí. Según esto, el átomo de carbono posee tres tipos de hibridación: a.hibridaciónsp3: el átomo de C forma 4 enlaces simples.
b.hibridaciónsp2: el átomo de C forma 2 enlaces simples y 1 enlace doble.
c. hibridaciónsp: el átomo de C forma 1 enlace simple y un enlace triple. Así, la hibridación es un proceso de transformación producida por la presencia de otro átomo con el cual se une covalentemente, lo que le permite generar enlaces sigma (m) y pi (/).
1. Enlace sigma (m):es un enlace covalente que se forma cuando dos orbitales de átomos diferentes se superponen en sus extremos, quedando la mayor densidad electrónica concentrada entre ambos núcleos.
Analicemos el caso del metano, los 4 átomos de H, poseen su electrón en una orbital sy el átomo de C ha hibridado su orbital 2scon sus 3
orbitales 2p, generando 4 orbitales 2sp3. Cada una de estas orbitales se
solapan con la orbital sde un H, formando un total de cuatro enlaces sigma, y en cada enlace la densidad electrónica se localiza entre ambos núcleos (H y C). De esta manera se explica que los cuatro orbitales híbridossp3puedan enlazarse a otros cuatro átomos (tetravalencia). Esta
hibridación genera estructuras en las cuales se forman ángulos de 109,5º, como muestra la siguiente figura.
2. Enlace pi (/):es un enlace covalente que se forma cuando hay una superposición lateral de dos orbitales p, quedando la mayor densidad electrónica concentrada sobre y bajo el plano que se forma entre los átomos que participan en el enlace.
Los enlaces pi están presentes en los dobles y triples enlaces. El enlace doble está formado por un enlace sigma y un enlace pi.
El enlace pi no posee tanta energía como el enlace sigma, dado que los electrones que lo forman se encuentran más alejados del núcleo, y por eso la fuerza de atracción entre los electrones y el núcleo es menor.
El átomo de C, presenta enlace doble cuando en su último nivel posee tres orbitales 2ps2(33,3% de sy 66,6% de p) y una orbital 2p, según la
configuración: 1s2(2sp2)1(2sp2)1(2sp2)1 2p
z1. Formándose una unión en la
que cada una de las especies participantes orienta sus orbitales híbridos (sp2) en ángulos de 120º y el no hibridado (p) perpendicular al plano de
los orbitales híbridos, como lo muestra la siguiente figura:
Figura 6. Hibridación del átomo de carbono 2sp y enlace my/en la molécula de etino (C2H2).
En los enlaces triples, el carbono hibrida su orbital 2scon un orbital 2p, quedando dos sin hibridar, presentando una configuración: 1s2(2sp)12p
y1
2pz1. Al formarse el enlace entre dos carbonos con hibridación sp, se
solapan una de las orbitales spde cada átomo de C para formar un enlace sigma. Los orbitales psin hibridar forman dos enlaces pi, lo que forma un enlace triple entre ambos átomos de C; y un orbital spqueda con su electrón disponible para formar otro enlace sigma. Ver figura 6.
Los compuestos formados con enlaces dobles y triples se llaman insaturados y la fuerza del enlace se caracteriza por su baja energía.
Figura 5. Hibridación del átomo de carbono 2sp2y enlace my/.
MÁS QUE QUÍMICA El etino o acetileno es un gas compuesto por 2 átomos de carbono, entre los cuales existe un enlace triple y simple entre los dos átomos de carbono (HC = CH), que mezclado con oxígeno se emplea en equipos de soldadura, pues alcanza temperaturas de hasta 2.900 ºC. Gracias al cual puedo fabricar las rejas de nuestras casas usando soldadura. 180º H H Enlaces/ Enlace/ Orbital 2p Orbitalsp2 Enlacem Enlacesm
En síntesis:
1.Los enlaces sp2presentarán tres regiones de densidad electrónica
alrededor del carbono.
2.Los enlaces sp3presentarán siempre cuatro regiones de densidad
electrónica alrededor del carbono.
3.La unión entre átomos de carbono da origen a tres geometrías. Los enlaces sigma dan origen a la forma tetraédrica; los pi, a la trigonal plana, y los enlaces con un sigma y dos pi, a la lineal.
4.El carbono puede formar una infinidad de compuestos de cadena larga, al ser factible y estable la formación de enlaces (simples, dobles y/o triples) entre átomos de carbono a lo “largo”de un compuesto.
Recuerda que:
1.Un átomo saturado es estable mientras que uno no saturado es inestable. 2.Los enlaces simples, dobles y triples (C – C; C=C; C = C) son considerados grupos funcionales, es decir, átomos,enlaceso grupos de átomos que le confieren a un compuesto una serie de características específicas.
Habilidades a desarrollar:
- Representación. - Predicción. - Aplicación.