Bienvenido a PRACTICA CIENCIA. Este es un blog dedicado a la divulgación científica. Su principal característica es un enfoque basado en la experimentación como punto de partida y en presentar cada nueva entrada justo cuando las anteriores han fijado de manera sólida los conocimientos previos necesarios. Este blog hace uso sistemático de vídeos de youtube, ya que el autor considera que no hay nada como ver para creer y hoy en día hay excelente material didáctico en la red el cual puede ser legalmente utilizado ya que apuntamos directamente a la fuente y al autor del mismo. Así, este blog está cogiendo el formato de lo que podríamos denominar una "youtupedia": entradas apoyadas por vídeos donde hay multitud de enlaces que nos derivan a otras entradas y en el que además se intenta que haya siempre un hilo conductor. Todo ello amenizado por los propios comentarios del autor que son fruto de su experiencia en el campo, tras años de estudio y autoindagación.
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lunes, 30 de julio de 2018

FORMACIÓN DE ALCOHOLES A PARTIR DE REACTIVOS DE GRIGNARD


Los alcoholes son un tipo de compuesto orgánico que se caracteriza por poseer un grupo funcional OH. En Química Orgánica es muy importante conocer las reacciones químicas que dan pie a la formación de diversos productos de interés y los mecanismos a través de los cuales acontecen. Hay diversos tipos de reacciones químicas que se corresponden con diferentes mecanismos de reacción.

La formación de alcoholes a partir de reactivos de Grignand se incluye dentro de las reacciones de adición nucleófilica. Tanto las reacciones de adición nucleofílicas como las electrofílicas se enmarcan en el grupo de las reacciones heterolíticas, que son aquellas que se producen a partir de la rotura de un enlace, generalmente múltiple, en el sustrato orgánico, de forma tal que los dos electrones del enlace roto se los queda uno de los átomo que lo formaba, quedando éste ionizado negativamente (anión), mientras que el otro queda ionizado positivamente (catión). Un requisito para que se produzca una rotura heterolítica, es que el enlace sea polar, lo cual se debe normalmente a la diferencia de electronegatividades de sus átomos constituyentes.

El reactivo de Grignand se forma por la intermediación de un alcalino o alcalinotérreo, como el litio o el magnesio, entre un radical orgánico y un halógeno que formaban un haluro de alquilo. En el ejemplo del magnesio, el metal introducido cede fácilmente dos electrones para convertirse en un octeto de Lewis, quedando ionizado positivamente. Los dos electrones cedidos, uno es captado por el halógeno, para igualmente conseguir la estructura del octeto, y el otro lo incorpora el radical orgánico. De esta forma, el reactivo de Grignard pasa fácilmente  de tener una estructura R-Mg-X con enlaces covalentes simples (donde R es el radical y X el halógeno), a formar enlaces prácticamente iónicos.

Los reactivos de Grignard atacan fácilmente a las cetonas, un grupo funcional caracterizado por la posesión de un carbono y un oxígeno unidos por un enlace doble: C=O. 

Este enlace es claramente polar, estando la densidad de carga negativa desplazada hacia el oxígeno, dado que los electrones compartidos del enlace sienten mayor atracción por el núcleo de oxígeno al tener éste mayor número de protones que el de carbono.

Así, el reactivo de Grignard, con enlaces prácticamente iónicos, se rompe fácilmente, de forma que su anión se vea atraído por la baja densidad de carga del carbono del enlace doble de la cetona, el cual se rompe asímismo para formar un nuevo enlace. Así se inicia el mecanismo de la reacción que conduce a la creación de alcoles, favorecida en medio ácido, a partir de reactivos de Grignand, para detalles y posteriores pasos recomendamos ver el vídeo que se ha adjuntado a esta entrada.

domingo, 29 de julio de 2018

CIANHIDRINAS

Cyanohydrin-general-2D-skeletal
Retomamos la actividad del blog con la idea de ahondar un poco más en la Química Orgánica, área amplia, extensa, inabarcable según como, para los millones y millones de moléculas que incluye en su dominio. El enfoque será el de partir de casos concretos, de alguna forma elegidos al azar, para ir desgranándolos, pasando de lo concreto a lo general.

Fíjate en la imagen asociada a esta entrada. ¿Qué es lo que ves? ¿Qué preguntas nos puede sugerir?
  • Vemos que es una molécula que se dispone en el espacio. No es plana. Tiene una distribución tridimensional. El trazo discontinuo acabado en un radical R' indica que éste se ha dibujado como si quedara por detrás del plano de la pantalla o del papel. El trazo grueso en cuña asociado al otro radical R indica que éste se ha dibujado como si quedara por delante del plano de la pantalla o del papel. Los otros dos radicales, grupo hidroxilo OH y el grupo ciano (CN), has dibujarse con un trazo en linea recta continua y de grosor fijo, indica que éstos se encuentran en el propio plano de la pantalla o del papel.
  • Los dos radicales R y R' pueden ser cualquier derivado una de las posibles moléculas orgánicas.
  • Los radicales que vemos que son fijos son estos dos: el grupo ciano (CN) y el grupo hidroxilo (OH), dos de los posibles grupos funcionales.
  • El grupo ciano tiene un enlace triple entre el carbono y el nitrógeno.
  • Tanto el carbono del grupo ciano como el carbono central no se dibujan.
  • El carbono central tiene sus cuatro enlaces simples con 4 átomos o grupos de átomos diferentes. Por este hecho, a este carbono se lo denomina asimétrico o quiral (se le suele etiquetar con un asterisco, como un exponente, cuando es dibujado). Los carbono asimétricos o quirales presentan una importante propiedad: presentan isomería óptica.
  • Las cianhidrinas se forman a partir de reacciones de adición nucleófica a partir de aldehidos y cetonas que son atacadas con ácido cianhídrico.
  • Las cianohidrinas son importantes precursores industriales de los ácidos carboxílicos y algunos aminoácidos.

martes, 23 de agosto de 2016

ÓXIDO DE FÓSFORO


El óxido de fósforo es una de las moléculas más bonitas y complejas de la química inorgánica, Cuando se constituye a partir de oxígeno líquido y un trozo de fósforo sólido, activado por una chispa de calor, la reacción que le da lugar emite gran cantidad de luz.
Su forma es doblemente tetraédrica, tanto por la disposición hibridación de los átomos de fósforo, cómo por la forma en que cada uno de ellos se posiciona en los cuatro vértices de un tetraedro. 


Aunque su fórmula empírica es P2O5, la molecular es P4O10.

jueves, 4 de agosto de 2016

BENZENO


El benceno fue aislado químicamente por primera vez por Micheal Faraday. Aunque su fórmula empírica, C6H6,  no se pudo establecer hasta que Mitscherlich consiguió medir su masa molecular. Aún mucho más difícil fue dilucidar su estructura espacial. Varios científicos propusieron diferentes modelos fallidos al no encajar bien con las propiedades que se medían según era de esperar, hasta que Kekulé dio con la bella forma del benceno: un anillo hexagonal con tres dobles enlaces que entran en resonancia entre sus dos posibles configuraciones. La leyenda cuenta que Kekulé adivino la forma correcta del benceno tras aparecérsele en un sueño una serpiente que se mordía la cola cerrándose en círculo.


CARBONATO DE CALCIO

Calcium carbonate

El carbonato de calcio es una de las formas minerales de encontrar carbono en la naturaleza, siendo el principal componente de la piedra caliza. Su estructura parte de la cristalina que forma en base a enlaces iónicos entre el catión Ca2+ y el anión (CO3)2-.

Calcium-carbonate-xtal-3D-SF

En el anión (CO3)2- el carbono forma un doble enlace y dos enlaces simples con los oxígenos, adquiriendo una disposición plana.

martes, 2 de agosto de 2016

METANO


El metano, CH4, es el más sencillo posible de los compuestos de Química Orgánica. Pertenece al grupo de los alcanos. aquellos compuestos orgánicos que solamente establecen enlaces simples entre sus átomos. Además, tal y como se explica de forma muy pedagógica en el vídeo, se dispone en una forma tetraédrica  totalmente simétrica debido a la repulsión mutua entre los electrones de los hidrógenos, lo cual lleva encontrar la forma en el espacio de alejarse lo más posible unos de otros: formando un ángulo entre ellos de 109'5 º.

lunes, 1 de agosto de 2016

GLUCOSA


La glucosa es la molécula orgánica probablemente más importante para la vida. Su fórmula empírica es CH2O, por lo que esta expresión no es muy útil, ya que puede llevar a confundirla con el ácido acético. Pero cuando vamos su fórmula molecular (C6H12O6) apreciamos su mayor complejidad. Cuando nos planteamos su fórmula estructural advertimos varias posibilidades. En primera instancia, vemos que puede aparecer en su forma lineal como D-glucosa o L-glucosa.

DL-Glucose

Estas formas lineales pueden plegarse para cerrarse en círculo sobre si misma en su más conocida forma hexagonal. En ella, dependiendo de pequeños detalles, como la orientación de un hidrógeno H o un grupo OH en uno de sus carbonos, aparecerá en una configuración ligeramente diferente.

Glucose equilibrium

Las plantas son capaces de sintetizar la glucosa a partir de dióxido de carbono y agua actuando la luz solar como catalizador.

CLORURO DE SODIO


El cloruro de sodio, NaCl, comúnmente conocido como sal común, es un compuesto iónico que se constituye en una red cristalina de celda unitaria cúbica.

La forma de entender este enlace iónico es por la cesión de un electrón por parte del sodio al cloro, de forma que ambos se ionizan para adquirir una configuración de última capa de 8 electrones, la cual, según la teoría de Lewis, dota a los átomos de una máxima estabilidad en su semejanza con los gases nobles que se encuentran en el mismo nivel energético.

El sodio al ceder un electrón se convierte en el ion Na+. El cloro al adquirirlo se convierte en ion Cl-. Entonces, por el mero hecho de tener cargas negativas netas opuestas, se atraen y se distribuyen en la estructura que permita la mayor envoltura posible de unas cargas por las de signo contrario, estableciendo un patrón que pueda mantenerse a lo largo y ancho del espacio. Esto lleva a que cada ion de sodio se rodeo por seis iones de cloro y viceversa. Esta es la naturaleza del enlace iónico que no debe entenderse nunca a nivel atómico, como un enlace entre un sodio y un cloro, sino como la síntesis de la red cristalina que se replica en el espacio con una determinada proporción de iones de un tipo de átomo y de otro, fruto de la atracción electrostática que surge entre ellos.

El cloruro de sodio se forma a partir de sodio en estado sólido y cloro en estado gaseoso. El cloro en estado gaseoso se encuentra en su forma molecular Cl2. En ella, dos átomo de cloro forman un enlace covalente, gracias al cual, compartiendo mutuamente un electrón, ambos se benefician alcanzando el número de 8 electrones con el que obtienen la tan valorada estabilidad.

domingo, 31 de julio de 2016

ÁCIDO ACÉTICO


El ácido acético es uno de los compuestos más sencillos y comunes de la Química Orgánica. Se distingue como ácido debido a su grupo funcional o radical COOH. En ese grupo, el carbono tiene un enlace doble con un oxígeno y otro simple con otro que su vez enlaza con un hidrógeno, lo cual queda plasmado al dibujar su estructura de Lewis.

Podemos imaginar el ácido acético como si se constituyera a partir de un metano (CH4, la molécula orgánica más simple posible, perfectamente simétrica), en la que uno de los hidrógenos es reemplazado por el grupo COOH.

La fórmula empírica del ácido acético es CH2O, que no es más que la fórmula más simplificada posible de su fórmula molecular, C2H4O2.

domingo, 24 de julio de 2016

CARBONATO DE COBRE


En este vídeo podemos ver como sintetizar en un laboratorio carbonato de cobre a partir de sulfato de cobre (CuSO4) y carbonato de sodio (CaNO3), ambos disueltos en agua. El producto final precipitado se obtiene al filtrar el agua y triturarlo para obtener un polvo verde que se puede utilizar como tinte y está detrás del color característico de los típicos tejados de época de la mayoría de ciudades centroeuropeas.

sábado, 23 de julio de 2016

ÁCIDO SULFÚRICO


El ácido sulfúrico es uno de los compuestos químicos más utilizados en la industria. En el aprendizaje de química, uno se familiariza fácilmente con el mismo, ya que se involucra en un montón de reacciones químicas diferentes.

La fuente de la que procede el ácido sulfúrico en la Naturaleza es la piedra pirita. Este es un mineral que se conoce y admira desde la antigüedad por su brillo deslumbrante, hecho que ha llevado en ocasiones a que algunos lo hayan confundido con oro. La piedra pirita está constituida principalmente por sulfuro de hierro, FeS2, un sólido que se organiza internamente con una estructura cristalina, que suele la celda unitaria propia de los sólidos platónicos: cúbica, octaédrica, dodecaédrica o icosaédrica. Los antiguos también conocían de esta piedra la propiedad de emitir chispas al ser frotada con otras.

Mineral Pirita GDFL112

Pero no fue hasta principios del siglo XVIII que se empezó a desarrollar el tratamiento para la obtención de ácido clorhídrico a partir de ella. Actualmente, el primer paso de este tratamiento consiste en la combustión, por la cual se hace reaccionar el sulfuro de hierro triturado con oxígeno del ambiente para dar lugar a óxido férrico (Fe2O3) y anhídrido sulfuroso (SO2). La reacción es exotérmica y el calor emitido se utiliza para hacer girar el motor que transporta los reactivos iniciales, de forma que la materia prima opera a la vez como fuente energética para la industria que se construye para la obtención del producto final.

El polvo obtenido de sulfuro de hierro se descarta. El anhídrido sulfuroso, es estado gaseoso y a muy alta temperatura, se trata con agua para la eliminación de impureza, se enfría y finalmente se deshidrata.

En un último paso, se facilita la oxidación del anhídrido sulfuroso para obtener SO3. Esta reacción es muy lenta, aunque suele acelerarse por el uso de un catalizador, normalmente óxido de vanadio. Este último se disuelve en agua, con la que reacciona para dar lugar al ácido, H2SO4, que puede alcanzar una riqueza del 98 al 99%.