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Alcanos, alquenos y alquinos

Los hidrocarburos son el grupo más diverso y amplio de los compuestos orgánicos y se clasifican en alifáticos o aromáticos. Dentro de los hidrocarburos alifáticos encontramos a los alcanos, los alquenos y los alquinos, todos compuestos que constituyen mayormente cadenas abiertas de carbono e hidrógeno.

	Alcanos	Alquenos	Alquinos
Tipo de compuesto orgánico	Hidrocarburo.	Hidrocarburo.	Hidrocarburo.
Tipo de hidrocarburo	Alifático.	Alifático.	Alifático.
Otros nombres	Parafinas.	Oleofinas.	Acetilenos.
Fórmula general	C_nH_2n+2 Donde n es igual a la cantidad de carbonos. n= 1,2,3…	C_nH_2n Donde n es igual a la cantidad de carbonos. n= 2,3…	C_nH_2n-2 Donde n es igual a la cantidad de carbonos. n= 2,3…
Saturaciones	Saturado.	No saturado.	No saturado.
Tipo de enlace característico	Covalente simple.	Covalente doble.	Covalente triple.
Hibridación	sp³ (en todos sus carbonos)	sp² (en los carbonos del doble enlace)	sp (en los carbonos del triple enlace)
Molécula más simple	Metano	Eteno	Etino
Estado físico	Hasta C₄H₁₀ son gases. De C₅H₁₂ en adelante son líquidos y sólidos. *En condiciones estándar.	Hasta C₄H₈ son gases. De C₅H₁₀ en adelante son líquidos y sólidos. *En condiciones estándar.	Hasta C₄H₆ son gases. De C₅H₈ en adelante son líquidos y sólidos. *En condiciones estándar.
Punto de ebullición	Aumenta con el número de carbonos. Es mayor en alcanos no ramificados.	Aumenta con el número de carbonos. Es mayor en alquenos no ramificados. Muy similar al de su alcano correspondiente.	Aumenta con el número de carbonos. Es mayor en alquinos no ramificados. Ligeramente más elevados que su alcano o alqueno correspondiente.
Solubilidad	Insoluble en agua, pero solubles en solventes orgánicos.	Insoluble en agua, pero solubles en solventes orgánicos.	Insoluble en agua, pero solubles en solventes orgánicos.
Densidad	Menor a 1 g/mL.	Mayor a la de los alcanos.	Mayor a la de sus correspondientes alcanos y alquenos.
Fuente	Petróleo y gas natural.	Procesos de craking del petróleo natural.	Deshidrogenación y deshalonación de derivados de alquenos.
Ejemplo	Propano	Propeno	Propino

Jabones y detergentes

En la actualidad es necesario mantener una higiene adecuada para tener un estilo de vida saludable, por ello se emplean diversos jabones y detergentes. Éstos son usados para limpiar la ropa, la vajilla, la casa y la piel del cuerpo, y aunque ambos productos tienen un efecto limpiador no son lo mismo.

	Jabones	Detergentes
¿Qué son?	Sales alcalinas de ácidos grasos, generalmente de 16 a 18 átomos de carbonos.	Sulfonatos de cadena larga en forma de sales sódicas.
Componentes complementarios	Agua, glicerina y aditivos, entre otros.	Coadyuvantes, aditivos, enzimas y reforzadores, entre otros.
Uso en el tiempo	Desde la antigüedad.	Sustancias modernas, el primero se fabricó en 1907.
Usos	Limpieza del cuerpo humano. Eliminación de suciedad y aceites.	Eliminación de manchas con mayor eficiencia que el jabón. Como limpiador doméstico.
Fuente	Grasas animales o vegetales.	Derivados de petróleo.
Función en agua dura	No funcionan en agua dura.	Son efectivos en agua dura.
Residuos	Pueden dejar residuos.	No dejan residuos.
Biodegradabilidad	Son biodegradables.	No son biodegradables.
Costo	Son económicos.	Son costosos.
Estructura química	Estearato de sodio.	p-Dodecilbencenosulfonato sódico.
Obtención	Reacciones de saponificación y neutralización.	Proceso industrializado.
Característica principal	Son surfactantes: sustancias que reducen la tensión superficial de las moléculas de agua, lo que permite que la grasa y suciedad se emulsionen con el agua y desaparezcan al fluir el agua. Los jabones son surfactantes aniónicos.	Son surfactantes: sustancias que reducen la tensión superficial de las moléculas de agua, lo que permite que la grasa y suciedad se emulsionen con el agua y desaparezcan al fluir el agua. Los detergentes pueden ser surfactantes aniónios, catiónicos o no iónicos.

Compuestos orgánicos e inorgánicos

Los compuestos químicos pueden clasificarse en dos grandes grupos: compuestos orgánicos y compuestos inorgánicos. Cada grupo presenta un conjunto de características muy particulares que hacen posible diferenciarlos fácilmente. A continuación se comparan estos dos tipos de compuestos.

	Compuestos orgánicos	Compuestos inorgánicos
Base de construcción	Átomo de carbono.	Mayoría de los elementos conocidos.
Tipo de enlace	Enlace covalente.	Predomina el enlace iónico.
Isómeros	La mayoría presenta isómeros.	Muy pocos presentan isómeros, son raros.
Formación estructural	Átomos organizados en largas cadenas basadas en carbono, sobre las que se insertan otros elementos.	No es común la formación de cadenas.
Tipo de estructura	Complejas, de alto peso molecular.	Simples, de bajo peso molecular.
Solubilidad	La mayoría son insolubles en agua y solubles en solventes apolares.	La mayoría son solubles en agua e insolubles en solventes apolares.
Punto de ebullición y fusión	Bajos.	Altos.
Densidad	Baja.	Alta.
Conductividad eléctrica	No son conductores de la electricidad.	Son conductores de la electricidad.
Velocidad de reacción	Reacciones lentas.	Reacciones muy rápidas.
Estabilidad	Poco estables, se descomponen fácilmente.	Muy estables.
Clasificación principal	Óxidos Hidróxidos Ácidos Sales	Hidrocarburos Oxigenados Nitrogenados
Variedad	Mayor a la de los compuestos inorgánicos.	Menor a la de los compuestos orgánicos.
Ejemplos	Óxido de aluminio (Al₂O₃) Hidróxido de sodio (NaOH) Ácido fosfórico (H₃PO₄) Bicarbonato de sodio (NaHCO₃)	Ácido acético (CH₃COOH) Etanol (CH₃OH) Octano (C₈H₁₈) Benceno (C₆H₆)

Punto de fusión y punto de ebullición

La materia tiene propiedades características y no características. Las primeras son particulares para cada sustancia ya que dependen de la naturaleza del átomo que la constituye, por lo que permiten identificar sustancias. Entre las propiedades características de la materia están el punto de fusión y el punto de ebullición.

	Punto de fusión	Punto de ebullición
¿Qué es?	Temperatura a la cual una sustancia cambia de estado sólido a líquido.	Temperatura a la cual una sustancia cambia de estado líquido a gaseoso.
Condición	Presión = 1 atm.	Presión = 1 atm.
Tipo de magnitud	Constante física.	Constante física.
Fases en equilibrio	Sólida y líquida.	Líquido y gaseoso.
¿Qué sucede durante el equilibrio?	La temperatura permanece constante a pesar de que el tiempo de calentamiento aumenta.	La temperatura permanece constante a pesar de que el tiempo de calentamiento aumenta.
¿De qué depende?	Tipo de enlace químico, polaridad e intensidad de las fuerzas de atracción intermolecualres.	Principalmente de la presión atmosférica. También influye el tipo de enlace, polaridad e intensidad de las fuerzas de atracción intermolecualres.
En sustancias covalentes	Bajo.	Bajo.
En sustancias iónicas	Muy alto.	Muy alto.
¿Cómo determinarlo?	Los aparatos más usados son: Tubo de Thiele. Aparato Fisher-Jhons. Aparato Melt-Temp.	Los métodos más usados son: Método por destilación. Método de Siwoloboff.
Representación gráfica temperatura/tiempo
Ejemplo del proceso	Derretimiento de un hielo. Derretimiento de una vela. Fundición del hierro.	Hervir agua para espagueti. Cocinar una sopa. Hacer café.
En algunas sustancias	Agua: 0 °C Mercurio: -38,87 °C Etanol: – 117,3 °C Cobre: 1.083 °C Hierro: 1.535 °C	Agua: 100 °C Mercurio: 356,58 °C Etanol: 64,96 °C Cobre: 2.595 °C Hierro: 3.000 °C

Fórmula molecular, empírica y estructural

Los compuestos moleculares están formados por moléculas que a su vez contienen cantidades determinadas de átomos unidos por enlaces covalentes. Estos compuestos se representan mediante una fórmula química, es decir, una representación simbólica que indica los elementos presentes y el número de átomos de cada elemento.

	Fórmula empírica	Fórmula molecular	Fórmula estructural
¿Qué representa?	La cantidad simplificada de átomos que conforman la molécula.	La cantidad real de átomos que conforman la molécula.	La estructura de la moléculas y distribución espacial de sus átomos.
¿Qué muestra?	Los tipos de átomos. Cantidad relativa de átomos.	Los tipos de átomos. Cantidad real de átomos.	Los tipos de átomos. Los enlaces que los unen.
Expresión matemática	Fórmula empírica (FE) = Fórmula molecular (FM) / n	Fórmula molecular (FM)= Fórmula empírica (FE) . n	No posee.
Ejemplo 1: Glucosa	$CH_{2}O$ n = 6 (múltiplo calculado experimentalmente) FE = C₆H₁₂O₆ / 6 = CH₂O	$C_{6}H_{12}O_{6}$ n = 6 (múltiplo calculado experimentalmente) FM = 6 (CH₂O) = C₆H₁₂O₆
Ejemplo 2: Agua	$H_{2}O$ FE coincide con FM.	$H_{2}O$ FM coincide con FE.
Ejemplo 3: Amoniaco	$NH_{3}$ FE coincide con FM.	$NH_{3}$ FM coincide con FE.

Reacciones de combinación, descomposición y desplazamiento

La materia se transforma continuamente. Cuando la transformación es interna, es decir, cuando la sustancia cambia tanto en apariencia física como composición, se habla de un cambio químico o reacción química. Éstas se pueden clasificar según el proceso químico ocurrido en reacciones de combinación, descomposición o desplazamiento.

	Reacción de combinación	Reacción de descomposición	Reacción de desplazamiento
Proceso químico	Combinación o síntesis.	Descomposición.	Desplazamiento o sustitución.
¿Qué ocurre?	Dos o más sustancias puras se combinan para crear una nueva sustancia compuesta.	Una sustancia compuesta se descompone para formar dos o más productos.	Un elemento que conforma un compuesto es sustituido o desplazado por otro.
Representación	$A + B \rightarrow C$	$AB \rightarrow A + B$	$AB + X \rightarrow AX + B$
Ejemplos	$Fe + S \rightarrow FeS$ $2 Zn + O_{2} \rightarrow 2 ZnO$	$2 H_{2}O \rightarrow 2 H_{2} + O_{2}$ $H_{2}CO_{3} \rightarrow CO_{2} + H_{2}O$	$H_{2}SO_{4} + Fe \rightarrow FeSO_{4} + H_{2}$ $2 HCl + Zn \rightarrow ZnCl_{2} + H_{2}$

Electrón, protón y neutrón

Toda la materia está formada por átomos y éstos, a su vez, por partículas subatómicas elementales como el protón, el neutrón y el electrón. Las dos primeras se encuentran en el núcleo del átomo y los electrones se ubican en zonas de probabilidad alrededor del mismo. A continuación se comparan algunas de sus características más importantes.

	Electrón	Protón	Neutrón
Descubierto por	Joseph John Thomson	Ernest Rutherford	James Chadwick
Año de descubrimiento	1897	1918	1932
Descubrimiento experimental	Thomson realizó experimentos en tubos de rayos catódicos. Observó que cuando el gas contenido dentro del tubo variaba, las partículas del rayo se comportaban de igual forma. A partir de ello, dedujo que todos los átomos tienen una o más partículas cargadas negativamente y las llamó “electrones”.	Rutherford usó partículas $\alpha$ para bombardear delgadas láminas de oro y otros metales. Observó que las mayoría de las partículas atravesaban la lámina sin desviarse o con una pequeña desviación. Esto lo llevó a crear un nuevo modelo atómico que explicaba los vacíos entre las partículas atómicas y la concentración de carga positiva en un núcleo.	Chadwic bombardeó una lámina muy delgada de berilio con partículas $\alpha$ , lo que provocó la emisión de una radiación de muy alta energía, parecida a la de los rayos $\gamma$ . Luego se demostró que esos rayos están constituidos por un tercer tipos de partícula, con masa y sin carga, a la que llamó “neutrón”.
Grupo	Leptón	Hadrón	Hadrón
Símbolo	e^–	p⁺	n⁰
Carga	negativa (-) −1.602 176 565(35)×10⁻¹⁹ C	positiva (+) 1,602 176 487 × 10^–19 C	neutra (0) 0
Masa	5,485 799 094 6(22)×10⁻⁴ uma	1.007276466812 uma	1,008 664 915 6(6) uma
Ubicación en el átomo

Ácidos y bases

Desde la antigüedad se clasifican sustancias en base a su sabor o a la sensación que generan en la piel, este es el caso de los ácidos y las bases. Ambas forman soluciones de electrólitos y son capaces cambiar el color de ciertas compuestos. Con el propósito de dar una explicación al comportamiento físico y químico de los ácidos y bases se han propuesto diversas teorías llamadas teorías ácido-base.

	Ácido	Base
Concepto según la teoría de Arrhenius	Sustancia que en solución acuosa incrementa la concentración de iones hidrógeno H+. $HNO_{3} (ac) \rightarrow {\color{Red} H^{+}} (ac) + NO_{3}^{-}(ac)$	Sustancia que en solución acuosa incrementa la concentración de iones hidroxilo OH-. $NaOH (ac) \rightarrow Na^{+}(ac) + {\color{Blue} OH^{-}}(ac)$
Concepto según la teoría Brønsted-Lowry	Especie capaz de ceder iones H+. ${\color{Red} CH_{3}COOH} (ac) + H_{2}O \rightleftharpoons CH_{3}COO^{-} (ac) + {\color{Red} H_{3}O^{+}} (ac)$	Especie capaz de aceptar iones H+. $CH_{3}COOH (ac) + {\color{Blue} H_{2}O} \rightleftharpoons {\color{Blue} CH_{3}COO^{-}} (ac) + H_{3}O^{+} (ac)$
Concepto según la teoría de Lewis	Sustancia capaz de aceptar un par de electrones. ${\color{Red} BF_{3} }+ NH_{3} \rightarrow BF_{3}NH_{3}$	Sustancia capaz de donar o ceder un par de electrones. $BF_{3}+ {\color{Blue} NH_{3}} \rightarrow BF_{3}NH_{3}$
Rango de pH	0 a 6	8 a 14
Sabor	Agrio.	Amargo.
Viraje de color en papel tornasol	Cambia a color rojo el papel azul.	Cambia a color azul el papel rojo.
Neutraliza	Bases.	Ácidos.
Viraje de color en fenolftaleína	Cambia de rojo a incoloro.	Cambia de incoloro a rosado.
Reactividad	Reacciona con metales, como el magnesio, zinc o hierro.	No reacciona con metales. Reacciona con los ácidos.
Conductividad eléctrica	Conductor eléctrico en solución acuosa.	Conductor eléctrico en solución acuosa.
Al tacto	Son punzantes, queman la piel.	Son jabonosos.
Ejemplos	Ácido sulfúrico (H₂SO₄), presente en las baterías. Ácido clorhídrico (HCl), presente en el estómago. Ácido fosfórico (H₃PO₃), presente en algunas bebidas gaseosas. Ácido nítrico (HNO₃), presente en los fertilizantes niitrogenados. Ácido acético (CH₃COOH), componente principal del vinagre.	Hidróxido de sodio (NaOH), presente en limpiadores de tuberías de desagües. Hidróxido de magnesio (Mg(OH)₂), presente en la leche magnesia. Hidróxido de calcio (Ca(OH)₂), también llamada cal, con múltiples usos industriales y en construcción. Hidróxido de aluminio (Al(OH)₃), presente en los antiácidos. Amoniaco (NH₃), presente en fertilizantes y limpiadores.

Soluciones insaturadas, saturadas y sobresaturadas

Las soluciones son mezclas homogéneas compuestas esencialmente por solutos y solventes. Los solutos son las sustancias presentes en menor proporción, mientras que el solvente es la sustancia que está en mayor proporción. Según la solubilidad del soluto, las soluciones pueden clasificarse como saturadas, insaturadas o sobresaturadas.

	Solución insaturada	Solución saturada	Solución sobresaturada
Cantidad de soluto	Menor cantidad de soluto que la que es capaz de disolver un solvente en particular.	Máxima cantidad del soluto que se disuelve en un solvente en particular, a una temperatura y presión específica.	Mayor cantidad de soluto que el que puede haber en una disolución saturada.
Punto de saturación	No alcanza el punto de saturación.	Alcanza el punto de saturación.	Sobrepasa el punto de saturación.
¿Qué sucede al añadir más soluto?	El soluto añadido se disuelve.	El soluto añadido no se disuelve. Precipita.	El soluto añadido no se disuelve. Precipita.
Efecto de la temperatura	A mayor temperatura mayor solubilidad.	A mayor temperatura mayor solubilidad.	A mayor temperatura mayor solubilidad.
Representación

Enlace iónico y enlace covalente

Los enlaces químicos son las interacciones que existen entre los átomos que conforman una molécula. Estas interacciones son de naturaleza variable, es decir, no son iguales para todos los compuestos y depende de las características propias de cada átomo que forma el enlace. Los enlaces químicos pueden ser iónicos o covalentes.

	Enlace iónico	Enlace covalente
Tipo de unión	Por electrones transferidos.	Por electrones compartidos.
Átomos implicados	Metálicos con no metálicos.	No metálicos con no metálicos.
Atracción entre:	Iones (átomos con carga positiva o cationes, y átomos con carga negativa o aniones).	Núcleos y electrones compartidos.
Tipo de estructura	Red cristalina.	Moléculas simple o gigantes.
Direccionalidad	No direccional.	Direccional.
Diferencia de elctronegatividad	Elevada. Mayor a 1,7.	Baja. Menor a 1,7. Puede ser 0.
Punto de fusión de sus compuestos	Elevado.	Bajo.
Punto de ebullición de sus compuestos	Elevado.	Bajo.
Solubilidad de sus compuestos	Solubles en agua.	Generalmente insolubles.
Conductividad de sus compuestos	Conductores de corriente eléctrica en disolución.	No conducen corriente eléctrica.
Representación de cómo se forma cada enlace	Cloruro de sodio (NaCl)	Agua (H₂O)
Ejemplos	NaCl, MgO, CuSO₄,LiF, MgCl₂, AgNO₃, K₂SO₄,KOH, K₂Cr₂O₇	O₂, F₂, H₂O, N₂, NH₃, CH₄, CO₂, SiO₂, SO₃, PCl₅, CO, C₂H₂, C₃H₈