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Química
Es la ciencia que estudia la composición, estructura y propiedades de la materia, como los cambios que ésta experimenta durante lasreacciones químicas y su relación con la energía. Históricamente la química moderna es la evolución de la alquimia tras la Revolución Química (1733).
Las disciplinas de la química han sido agrupadas por la clase de materia bajo estudio o el tipo de estudio realizado. Entre éstas se tienen la química inorgánica, que estudia la materia inorgánica; la química orgánica, que trata con la materia orgánica; la bioquímica, el estudio de substancias en organismos biológicos; la físico-química, comprende los aspectos energéticos de sistemas químicos a escalasmacroscópicas, moleculares y atómicas; la química analítica, que analiza muestras de materia tratando de entender su composición y estructura. Otras ramas de la química han emergido en tiempos recientes, por ejemplo, la neuroquímica que estudia los aspectos químicos del cerebro.
1.1 MATERIA
es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio. En física y filosofía, materia es el término para referirse a los constituyentes de la realidad material objetiva, entendiendo por objetiva que pueda ser percibida de la misma forma por diversos sujetos. Se considera que es lo que forma la parte sensible de los objetos perceptibles o detectables por medios físicos. Es decir es todo aquello que ocupa un sitio en el espacio, se puede tocar, se puede sentir, se puede medir, etc.
También se usa el término para designar al tema que compone una obra literaria, científica, política, etc. Esta distinción da lugar a la oposición "materia-forma", considerando que una misma materia, como contenido o tema, puede ser tratado, expuesto, considerado, etc. de diversas formas: de estilo, de expresión, de enfoque o punto de vista. Se usa también para hablar de una asignatura o disciplina en la enseñanza.
1.2 MASA
en física, es la medida de la inercia, que únicamente para algunos casos puede entenderse como la magnitud que cuantifica la cantidad de materia de un cuerpo. La unidad de masa, en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo (kg). Es una cantidad escalar y no debe confundirse con el peso, que es una cantidad vectorial que representa una fuerza.
1.3 PESO
, el peso de un cuerpo es una magnitud vectorial, el cual se define como la fuerza con la cual un cuerpo actúa sobre un punto de apoyo, a causa de la atracción de este cuerpo por la fuerza de la gravedad.
La situación más corriente, es la del peso de los cuerpos en las proximidades de la superficie de un planeta como la Tierra, o de un satélite. El peso de un cuerpo depende de la intensidad del campo gravitatorio y de la masa del cuerpo. En el Sistema Internacional de Magnitudes se establece que el peso, cuando el sistema de referencia es la Tierra, comprende no solo la fuerza gravitatoria local, sino también la fuerza centrífuga local debida a la rotación; por el contrario, el empuje atmosférico no se incluye.
En las proximidades de la Tierra, todos los objetos materiales son atraídos por el campo gravitatorio terrestre, estando sometidos a una fuerza (peso en el caso de que estén sobre un punto de apoyo) que les imprime un movimiento acelerado, a menos que otras fuerzas actúen sobre el cuerpo.
2 ESTADOS DE LA MATERIA
En el universo los estados de la materia son sólido, plástico, fluido y plasma.Los fluidos se subdividen en líquidos y gases.
El estado de una sustancia depende de las distancias intermoleculares que a su vez determinan las fuerzas intermoleculares.
Para distancias medias y grandes (en unidades de tamaño molecular) las sustancias se deforman indefinidamente bajo la acción de esfuerzos cortantes pequeños, y estos materiales se conoce como fluidos.
2.1 los solidos
Los sólidos se caracterizan por tener forma y volumen constantes. Esto se debe a que las partículas que los forman están unidas por unas fuerzas de atracción grandes de modo que ocupan posiciones casi fijas. En el estado sólido las partículas solamente pueden moverse vibrando u oscilando alrededor de posiciones fijas, pero no pueden moverse trasladándose libremente a lo largo del sólido. Las partículas en el estado sólido propiamente dicho, se disponen de forma ordenada, con una regularidad espacial geométrica, que da lugar a diversas estructuras cristalinas. Al aumentar la temperatura aumenta la vibración de las partículas: 2.2 los líquidos Los líquidos, al igual que los sólidos, tienen volumen constante. En los líquidos las partículas están unidas por unas fuerzas de atracción menores que en los sólidos, por esta razón las partículas de un líquido pueden trasladarse con libertad. El número de partículas por unidad de volumen es muy alto, por ello son muy frecuentes las colisiones y fricciones entre ellas. Así se explica que los líquidos no tengan forma fija y adopten la forma del recipiente que los contiene. También se explican propiedades como la fluidez o la viscosidad. En los líquidos el movimiento es desordenado, pero existen asociaciones de varias partículas que, como si fueran una, se mueven al unísono. Al aumentar la temperatura aumenta la movilidad de las partículas (su energía). 2.3 Los gases Los gases, igual que los líquidos, no tienen forma fija pero, a diferencia de éstos, su volumen tampoco es fijo. También son fluidos, como los líquidos. En los gases, las fuerzas que mantienen unidas las partículas son muy pequeñas. En un gas el número de partículas por unidad de volumen es también muy pequeño. Las partículas se mueven de forma desordenada, con choques entre ellas y con las paredes del recipiente que los contiene. Esto explica las propiedades de expansibilidad y compresibilidad que presentan los gases: sus partículas se mueven libremente, de modo que ocupan todo el espacio disponible. La compresibilidad tiene un límite, si se reduce mucho el volumen en que se encuentra confinado un gas éste pasará a estado líquido. Al aumentar la temperatura las partículas se mueven más deprisa y chocan con más energía contra las paredes del recipiente, por lo que aumenta la presión: 3 PROPIEDADES DE LA MATERIA Denominamos materia a todo aquello que podemos percibir con nuestros sentidos, es decir, todo lo que podemos ver, oler, tocar, oír o saborear es materia. Toda la materia está formada por átomos y moléculas.Un cuerpo es una porción de materia, delimitada por unas fronteras definidas, como un folio, el lápiz o la goma de borrar; varios cuerpos constituyen un sistema material.Las distintas formas de materia que constituyen los cuerpos reciben el nombre de sustancia. El agua, el vidrio, la madera, la pintura ... son distintos tipos de sustancias. En este tema estudiaremos las propiedades de la materia y las sustancias. 4 Clasificación de la materia La materia la podemos encontrar en la naturaleza en forma de sustancias puras y de mezclas. * Las sustancias puras son aquéllas cuya naturaleza y composición no varían sea cual sea su estado. Se dividen en dos grandes grupos: Elementos y Compuestos. - Elementos: Son sustancias puras que no pueden descomponerse en otras sustancias puras más sencillas por ningún procedimiento. Ejemplo: Todos los elementos de la tabla periódica: Oxígeno, hierro, carbono, sodio, cloro, cobre, etc. Se representan mediante su símbolo químico y se conocen 115 en la actualidad. 4.1 LAS MEZCLAS En química, una mezcla es un sistema material formado por dos o más sustancias puras no combinadas químicamente. En una mezcla no ocurre una reacción química y cada uno de sus componentes mantiene su identidad y propiedades químicas. No obstante, algunas mezclas pueden ser reactivas, es decir, que sus componentes pueden reaccionar entre sí en determinadas condiciones ambientales, como una mezcla aire-combustible en un motor de combustión interna. Los componentes de una mezcla pueden separarse por medios físicos como destilación, disolución, separación magnética, flotación, filtración, decantación o centrifugación. Si después de mezclar algunas sustancias, éstas reaccionan químicamente, entonces no se pueden recuperar por medios físicos, pues se han formado compuestos nuevos. Aunque no hay cambios químicos, en una mezcla algunas propiedades físicas, como el punto de fusión, pueden diferir respecto a la de sus componentes. Las mezclas se clasifican en homogéneas y heterogéneas. Los componentes de una mezcla pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos. Solución Una solución está formada por dos o mas sustancias, de las cuales alguna o varias son líquidas, y otras pueden ser sólidas o gaseosas. Así, existen soluciones de líquido en líquido, de sólido en líquido y de gas en líquido. También son posibles soluciones de gas en gas, de gas en sólidos, y de sólidos en sólidos, como el caso de las aleaciones. En una solución, a diferencia de una mezcla, la sustancia se disuelve en el medio líquido en partículas pequeñísimas, que no se pueden ver. Por eso al desaparecer una sustancia en otra, se dice que se disuelve. Si se trata de un sólido iónico. Al entrar en solución, se separan los iones y viajan por el líquido. 5. EL ATOMO En química y física, átomo (del latín atomum, y éste del griego ἄτομον, sin partes)1 es la unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades y que no es posible dividir mediante procesos químicos. El concepto de átomo como bloque básico e indivisible que compone la materia del universo fue postulado por la escuela atomista en la Antigua Grecia. Sin embargo, su existencia no quedó demostrada hasta elsiglo XIX. Con el desarrollo de la física nuclear en el siglo XX se comprobó que el átomo puede subdividirse en partículas más pequeñas.2 3 5.1 Características de los átomos ResumenLos términos se definen los siguientes Estados de la materia es un término que se refiere a las formas físicas en las quela materia existe, sólido, líquido y gas.Los sólidos se caracterizan por tenertanto una forma definida y un volumen definido.Los líquidos tienenvolumendefinidopero forma indefinida y son ligeramente compresible.Los gasesson fácilmente compresibles y capaces de expansión infinita.El peso atómico se define como la media ponderada de las masas de todossus isótopos naturales.Peso molecular será el peso total de los átomos individuales deuna molécula.Un mol es el número de Avogadro de cualquier sustancia.atómica gramo de peso es la masa de un mol de átomos.Gram peso molecular es la masa de un mol de moléculas, (GMW).Los componentes de un átomo son los protones, neutrones y electrones.Un protóntiene una masa de 1,0 uma y una carga positiva (+1).El neutrón tiene unamasa de 1,0 uma pero es neutral en su cargo.El electrón tiene una masa de 0.00055o 1 / 1835 uma y una carga negativa (-1).Un átomo está clasificado químicamente por el número de protones en su núcleo. 5.2 MODELOS ATOMICOS
6 LA TABLA PERIODICA La tabla periódica de los elementos clasifica, organiza y distribuye los distintos elementos químicos, conforme a sus propiedades y características. Suele atribuirse la tabla a Dimitri Mendeleiev, quien ordenó los elementos basándose en la variación manual de las propiedades químicas, si bien Julius Lothar Meyer, trabajando por separado, llevó a cabo un ordenamiento a partir de las propiedades físicas de los átomos. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7 ENLACES QUIMICOS Y REACCIONES
En la naturaleza los átomos no se presentan sueltos, salvo los gases nobles, si no que se encuentran unidos a otros porque esa situación de unión es mas estable y se consigue la estabilidad con la formación del octeto que son 8 electrones en la ultima capa al igual q ocurre en los gases nobles.La fuerza q mantiene unidos a los átomos y que es de naturaleza electrostática se llama enlace químico.
En un diagrama de energía si:
D0 = Es la distancia mínima que existe entre los átomos q se unen (distancia o longitud de enlace)
Eenlace = Energía q se desprende cuando se forma el enlace.
TIPOS DE ENLACE:
1º Enlace iónico: Une átomos electropositivos de la izquierda de la tabla con átomos electronegativos no metálicos de la derecha de la tabla de la tabla, ya que los electropositivos tienden a perder e- y los electronegativos tienen a ganarlos. El enlace iónico consiste en la transferencia de e- de átomos electropositivos a átomos electronegativos.
Na11 = 1s2 2s2 2p6 3s2 ------ Na + 11+
10 -
Cl17 = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 -------- Cl - 17-
18+
Debido a las fuerzas electroestáticas los iones de signo contrario se atraen y los del mismo signo se repelen. El resultado es que los iones se ordenan formando una red cristalina cúbica donde cada ion se rodea de 6 iones del signo contrario. El nº de iones q rodean al ion del signo contrario se llama índice de coordinación.
REACCIÓN QUÍMICA
1º Reacción química: Transformación de una o varias sustancias en otra u otras diferentes. Se representa con una ecuación química.2º Representación y ajuste: Se representa con una ecuación química. A los elementos del 1º miembro se llaman reactivos y a los del 2º miembro producto, entre ellos hay una flecha que indica el sentido en el que ocurre la reacción.
A + B C + D
En las reacciones químicas se cumplen la ley de la conversión de la masa de Lavoisier. La masa de los reactivos es igual a la masa de los productos. Si todas cumplen esa ley, significa que debe haber el mismo nº de átomos de cada clase en los 2 miembros. Para que esto se cumpla hay que tener las reacciones ajustadas.Ajustar una reacción consiste en poner delante de las sustancias un coeficiente de manera que el nº de átomos de cada clase sea el mismo en los 2 miembros.
3º Tipos de reacciones:
a/ Por la naturaleza de la reacción.
· Reacciones de síntesis: A + B --- C
· Reacciones de análisis: A --- C + D
· Reacciones de sustitución: Cuando uno de los reactivo sustituye a otro elemento que queda desplazado. AB + CD --- BC + AD
B/ Por la naturaleza de los reactivos.
· Reacciones de neutralización: ácido + base ---- sal + agua
· Reacciones de combustión: En las que un combustible se une con el oxígeno (comburente) y se obtienen los productos CO2 y H2O
Combustible + comburente --- CO2 + H2O
8 formulas químicas
La fórmula química es la representación de los elementos que forman un compuesto y la proporción en que se encuentran, o del número de átomos que forman una molécula. También puede darnos información adicional como la manera en que se unen dichos átomos mediante enlaces químicos e incluso su distribución en el espacio. Para nombrarlas, se emplean las reglas de la nomenclatura o formulación química. Existen varios tipos de fórmulas químicas:
8.1 LA FORMULA EMPIRICA O MINIMA
la fórmula empírica es una expresión que representa la proporción más simple en la que están presentes los átomos que forman un compuesto químico. Es por tanto la representacion mas sencilla de un compuesto.1 Por ello, a veces, se le llama fórmula mínima.
Ejemplo
Mezcalina es C11H17NO3 la formula minima
Tetrahidrocannabinol C10H14O
Valium es C16H13ClN2O
Tetrahidrocannabinol C10H14O
Valium es C16H13ClN2O
8.2 LA FORMULA MOLECULAR
Formula molecular
Primero tenemos que tener un peso molecular de todos en conjunto digamos que es 90gr y un porcentaje de cada uno digamos que son estos 24.3% de C; 71,6% de Cl; y 4.1% de H.
Se toma uno por uno y se divide en el peso de cada uno asi
C= 24.3gr(qu es el porcentaje) / 12 gr (que es el peso del C) = 2
Cl= 71.6gr / 35gr = 2
H=4.1 / 1= 4
Luego de esto cada uno de los resultados se divide en el numero mas pequeño de los resultados para saber la cantidad de atomos que hay en la molecula. El resultado mas pequeño fue 2 entonces se divide
C= 2/2= 1
Cl=2/2= 1
H=4/2= 2
Y esta seria la Fromula empirica C1Cl1H2
La molecular se sacaria del peso molecular que nos dieron que es 90gr dividido en el peso de del compuesto (C 12gr + Cl 35gr + H 2gr {dos porque tenemos dos moleculas de H (H2)} esta suma da 49gr entonces
90gr / 49gr = 2 Ahora se toma este dos y se multiplica por la formula empirica que ya hicimos (C1Cl2H2)
por tanto la formula molecular quedaria asi C2Cl2H4
Se toma uno por uno y se divide en el peso de cada uno asi
C= 24.3gr(qu es el porcentaje) / 12 gr (que es el peso del C) = 2
Cl= 71.6gr / 35gr = 2
H=4.1 / 1= 4
Luego de esto cada uno de los resultados se divide en el numero mas pequeño de los resultados para saber la cantidad de atomos que hay en la molecula. El resultado mas pequeño fue 2 entonces se divide
C= 2/2= 1
Cl=2/2= 1
H=4/2= 2
Y esta seria la Fromula empirica C1Cl1H2
La molecular se sacaria del peso molecular que nos dieron que es 90gr dividido en el peso de del compuesto (C 12gr + Cl 35gr + H 2gr {dos porque tenemos dos moleculas de H (H2)} esta suma da 49gr entonces
90gr / 49gr = 2 Ahora se toma este dos y se multiplica por la formula empirica que ya hicimos (C1Cl2H2)
por tanto la formula molecular quedaria asi C2Cl2H4
8.3 La formula estructural
La fórmula estructural de un compuesto químico es una representación gráfica de la estructura molecular, que muestra cómo se ordenan o distribuyen espacialmente los átomos. Se muestran los enlaces químicos dentro de la molécula, ya sea explícitamente o implícitamente. Por tanto, aporta más información que la fórmula molecular o la fórmula desarrollada.1 Hay tres representaciones que se usan habitualmente en las publicaciones: fórmulas semidesarrolladas, diagramas de Lewis y en formato línea-ángulo. Otros diversos formatos son también usados en las bases de datos químicas, como SMILES, InChI y CML.
A diferencia de las fórmulas químicas o los nombres químicos, las fórmulas estructurales suministran una representación de la estructura molecular . Los químicos casi siempre describen una reacción química o síntesis química usando formulas estructurales en vez de nombres químicos, porque las fórmulas estructurales permiten al químico visualizar las moléculas y los cambios que ocurren.
Muchos compuestos químicos existen en diferentes formas isoméricas, que tienen diferentes estructuras pero la misma fórmula química global. Una fórmula estructural indica la ordenación de los átomos en el espacio mientras que una fórmula química no lo hace.
Ejemplo
Cl2....................comparte un par de lectrones, forman un enlace simple
C2H4.......dos enlaces
N2.............tres enlaces
CH4...........Cuatro enlaces
C2H4.......dos enlaces
N2.............tres enlaces
CH4...........Cuatro enlaces
8.4 reacción química
Una reacción química o cambio químico es todo proceso químico en el cual dos o más sustancias (llamadas reactantes), por efecto de un factor energético, se transforman en otras sustancias llamadas productos. Esas sustancias pueden serelementos o compuestos. Un ejemplo de reacción química es la formación de óxido de hierro producida al reaccionar el oxígeno del aire con el hierro.
Los productos obtenidos a partir de ciertos tipos de reactivos dependen de las condiciones bajo las que se da la reacción química. No obstante, tras un estudio cuidadoso se comprueba que, aunque los productos pueden variar según cambien las condiciones, determinadas cantidades permanecen constantes en cualquier reacción química. Estas cantidades constantes, las magnitudes conservadas, incluyen el número de cada tipo de átomo presente, la carga eléctrica y la masa total.
Los tipos de reacciones inorgánicas son: Ácido-base (Neutralización), combustión, solubilización, reacciones redox y precipitación.
Desde un punto de vista de la física se pueden postular dos grandes modelos para las reacciones químicas: reacciones ácido-base (sin cambios en los estados de oxidación) y reacciones Redox (con cambios en los estados de oxidación). Sin embargo, podemos estudiarlas teniendo en cuenta que ellas pueden ser:
Nombre | Descripción | Representación |
Elementos o compuestos sencillos que se unen para formar un compuesto más complejo. | A+B → AB | |
Reacción de descomposición | Un compuesto se fragmenta en elementos o compuestos más sencillos.En este tipo de reacción un solo reactivo se convierte en zonas o productos. | AB → A+B |
Un elemento reemplaza a otro en un compuesto. | A + BC → AC + B | |
Reacción de doble desplazamiento o doble sustitución | Los iones en un compuesto cambian lugares con los iones de otro compuesto para formar dos sustancias diferentes. | AB + CD → AD + BC |
Química inorgánica
La química inorgánica se encarga del estudio integrado de la formación, composición, estructura y reacciones químicas de los elementos y compuestos inorgánicos (por ejemplo, ácido sulfúrico o carbonato cálcico); es decir, los que no poseen enlaces carbono-hidrógeno, porque éstos pertenecen al campo de la química orgánica. Dicha separación no es siempre clara, como por ejemplo en la química organometálica que es una superposición de ambas.
Antiguamente se definía como la química de la materia inorgánica, pero quedó obsoleta al desecharse la hipótesis de la fuerza vital, característica que se suponía propia de la materia viva que no podía ser creada y permitía la creación de las moléculas orgánicas.Se suele clasificar los compuestos inorgánicos según su función en ácidos, bases, óxidos y sales, y los óxidos se les suele dividir en óxidos metálicos (óxidos básicos o anhídridos básicos) y óxidos no metálicos (óxidos ácidos o anhídridos ácidos).
El término función se les da por que los miembros de cada grupo actúan de manera semejante.
El término anhídrido básico se refiere a que cuando un óxido metálico reacciona con agua generalmente forma una base, mientras que los anhídridos ácidos generalmente reaccionan con agua formando un ácido.
Al ver una fórmula, generalmente lo podemos ubicar en uno de estos grupos.
1. Ácidos cuando observamos el símbolo del hidrógeno al extremo izquierdo de la fórmula, como HCl (ácido clorhídrico)
2. Bases cuando observamos un metal al principio de la fórmula unido al anión hidróxido (OH-) al final, como NaOH (hidróxido de sodio).
3. Óxidos a los compuestos BINARIOS del óxigeno, (ojo, debe ser binario contener sólo dos elementos en la fórmula, uno de ellos es el oxígeno que va escrito su símbolo al extremo derecho. Óxido metálico cuando es un metal el que se enlaza al oxígeno (óxidos metálicos binarios), como Fe2O3 (óxido férrico). Óxido no metálico cuando es un no-metal el enlazado al oxígeno, como CO (monóxido de carbono).
4. Sales son aquellas que están formadas por un metal y un anión que no es ni óxido ni hidróxido, como el NaCl (cloruro sódico)
Como excepción tenemos que el ion amonio (NH4+) puede hacer la función de un metal en las sales, y también se encuentra en las disoluciones de amoníaco en agua, ya que no existe el compuesto hidróxido amonico, NH4OH, ni ha sido detectado en ningún sistema mediante condiciones especiales.
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9 función química
Entendido ya lo que son los grupos funcionales, veremos cuáles son las principales funciones químicas (definidas por los grupos funcionales).
Recordemos:
Cada grupo funcional determina las propiedades químicas de las sustancias que los poseen; es decir, determina su función química.
Entonces, se llama función química a las propiedades comunes que caracterizan a un grupo de sustancias que tienen estructura semejante; es decir, que poseen un determinado grupo funcional.
Existen funciones en la química inorgánica y en la química orgánica y para comprender el término función podemos hacer una analogía con el concepto de familia.
En una familia hay rasgos característicos que identifican a sus miembros, de la misma manera se podría afirmar que en las sustancias, tanto orgánicas como inorgánicas, existen agrupaciones de átomos, o grupo funcional, que debido a sus características comunes poseen un comportamiento típico.
Si nos referimos a las funciones en química inorgánica, se pueden distinguir cinco grandes familias, las cuales poseen ramificaciones filiales y que se organizan de la siguiente manera:
1.- Óxidos: (Ácidos, Básicos, Neutros, Peròxidos y Superóxidos).
2.- Hidróxidos.
3.- Ácidos: (Hidrácidos y Oxácidos).
4.- Sales: (Haloideas y Oxisales (Neutras, Ácidas, Básicas y Dobles)).
5.- Hidruros: Metálicos y no Metálicos.
En tanto las funciones de la química orgánica son muchas más, destacándose entre todas la función hidrocarburo, porque de ella se desprenden todas las demás.
En química orgánica, dependiendo de si el grupo funcional característico posee átomos de oxígeno, de nitrógeno o es algún halógeno, la función química será oxigenada, nitrogenada o halogenada.
Las funciones químicas más importantes son:
Oxigenadas | Nitrogenadas | Halogenadas |
Alcoholes | Aminas | Derivados halogenados |
Éteres | Amidas | |
Aldehídos | Nitrilos | |
Cetonas | ||
Acido carboxílico | ||
Esteres |
Prefijos
Número | Prefijo |
1 | |
2 | |
3 | |
4 | |
5 | |
6 | |
7 | |
8 | |
9 | |
10 | |
11 | |
12 | |
13 | |
14 | |
15 | |
16 | |
17 | |
18 | |
19 | |
20 | |
21 | |
22 | |
23 | |
24 | |
25 | |
26 | |
27 | |
28 | |
29 | |
30 | |
31 | |
32 | |
33 | |
34 | |
35 | |
36 | |
37 | |
38 | |
39 | |
40 | |
41 | |
42 | |
43 | |
44 | |
45 | |
46 | |
47 | |
48 | |
49 | |
50 | |
51 | |
52 | |
53 | |
54 | |
55 | |
56 | |
57 | |
58 | |
59 | |
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62 | |
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64 | |
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71 | |
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76 | |
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90 | |
91 | |
92 | |
93 | |
94 | |
95 | |
96 | |
97 | |
98 | |
99 | |
100 | |
200 | |
300 | |
400 | |
500 | |
600 | |
700 | |
800 | |
900 | |
1000 | |
2000 | |
3000 | |
4000 | |
5000 | |
6000 | |
7000 | |
8000 | |
9000 | |
10000 |
9.1 Óxidos
Un óxido es un compuesto químico que contiene uno o varios átomos de oxigeno, presentando el oxígeno un estado de oxidación -2, y otros elementos. Hay óxidos que se encuentran en estado gaseoso, líquidos osólidos a temperatura ambiente. Hay una gran variedad. Casi todos los elementos forman combinaciones estables con oxígeno y muchos en varios estados de oxidación. Debido a esta gran variedad las propiedades son muy diversas y las características del enlace varían desde el típico sólido iónico hasta los enlaces covalentes. Por ejemplo son óxidos el óxido nítrico, NO, o el dióxido de nitrógeno, NO2. Los óxidos son muy comunes y variados en la corteza terrestre. También son llamados anhídridos porque son compuestos que han perdido una molécula de agua dentro de sus moléculas. Por ejemplo el anhídrido carbónico:
Los óxidos se pueden sintetizar normalmente directamente mediante procesos de oxidación, por ejemplo, con magnesio:
2Mg + O2 → 2 MgO.
O bien con fósforo:
P4 + 5O2 → 2 P2O5
9.2 Ácidos
Un ácido (del latín acidus, que significa agrio) es considerado tradicionalmente como cualquier compuesto químico que, cuando se disuelve en agua, produce una solución con una actividad de catión hidronio mayor que el agua pura, esto es, un pHmenor que 7. Esto se aproxima a la definición moderna de Johannes Nicolaus Brønsted y Martin Lowry, quienes definieron independientemente un ácido como un compuesto que dona un catión hidrógeno (H+) a otro compuesto (denominado base). Algunos ejemplos comunes incluyen al ácido acético (en el vinagre), y el ácido sulfúrico (usado en baterías de automóvil). Los sistemas ácido/base son diferentes de las reacciones redox en que no hay un cambio en el estado de oxidación. Los ácidos pueden existir en forma de sólidos, líquidos o gases, dependiendo de la temperatura. También pueden existir como sustancias puras o en solución.Las sustancias químicas que tienen la propiedad de un ácido se les denomina ácidas.
9.3 bases o hidróxidos
Los hidróxidos son un grupo de compuestos químicos formados por un metal y uno o varios aniones hidroxilos, en lugar de oxígeno como sucede con los óxidos.
Bronsted-Lowry dijo que un hidróxido o base es aquella sustancia que va a aceptar o recibir protones.
El hidróxido, combinación que deriva del agua por sustitución de uno de sus átomos de hidrógeno por un metal. Se denomina también hidróxido el grupo OH formado por un átomo de oxígeno y otro de hidrógeno, característico de las bases y de los alcoholes y fenoles.
Los hidróxidos se formulan escribiendo el metal seguido con la base de un hidruro del radical hidróxido; éste va entre paréntesis si el subíndice es mayor de uno. Se nombran utilizando la palabra hidróxido seguida del nombre del metal, con indicación de su valencia, si tuviera más de una. Por ejemplo, el Ni(OH)2 es el hidróxido de níquel (II) y el Ca(OH)2 es el hidróxido de calcio (véase Nomenclatura química).
Las disoluciones acuosas de los hidróxidos tienen carácter básico, ya que éstos se disocian en el catión metálico y los iones hidróxido. Esto es así porque el enlace entre el metal y el grupo hidróxido es de tipo iónico, mientras que el enlace entre el oxígeno y el hidrógeno es covalente. Por ejemplo:
NaOH(aq) → Na+(aq) + OH-
Los hidróxidos resultan de la combinación de un óxido con el agua. Los hidróxidos también se conocen con el nombre de bases. Estos compuestos son sustancias que en solución producen iones hidroxilo.
En la clasificación mineralógica de Strunz se les suele englobar dentro del grupo de los óxidos, aunque hay bibliografías que los tratan como un grupo aparte.
Los hidróxidos se clasifican en: básicos, anfóteros y ácidos. Por ejemplo, el Zn(OH)2 es un hidróxido anfótero ya que:
§ con ácidos: Zn(OH)2 + 2H+ → Zn+2 + 2H2O
§ con bases: Zn(OH)2 + 2OH− → [Zn(OH)4]−2
§ Una base es, en primera aproximación (según Arrhenius), cualquier sustancia que en disolución acuosa aporta iones OH− al medio. Un ejemplo claro es el hidróxido potásico, de fórmula KOH:
§ KOH → OH− + K+ (en disolución acuosa)
§ Los conceptos de base y ácido son contrapuestos. Para medir la basicidad de un medio acuoso se utiliza el concepto de pOH, que se complementa con el de pH, de forma tal que pH + pOH = pKw, (Kw en CNPT es igual a 10−14). Por este motivo, está generalizado el uso de pH tanto para ácidos como para bases.
9.4 sales
Las sales minerales son moléculas inorgánicas de fácil ionización en presencia de agua y que en los seres vivos aparecen tanto precipitadas como disueltas.
Las sales minerales disueltas en agua siempre están ionizadas. Estas sales tienen función estructural y funciones de regulación del pH, de la presión osmótica y de reacciones bioquímicas, en las que intervienen iones específicos. Participan en reacciones químicas a niveles electrolíticos.
10 QUIMICA ORGANICA O DEL CARBON
La Química Orgánica o Química del carbono es la rama de la química que estudia una clase numerosa de moléculas que contienen carbono formando enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno, también conocidos como compuestos orgánicos. Friedrich Wöhler y Archibald Scott Couper son conocidos como los "padres" de la química orgánica.
La química orgánica se constituyó como disciplina en los años treinta. El desarrollo de nuevos métodos de análisis de las sustancias de origen animal y vegetal, basados en el empleo de disolventes como el éter o el alcohol, permitió el aislamiento de un gran número de sustancias orgánicas que recibieron el nombre de "principios inmediatos". La aparición de la química orgánica se asocia a menudo al descubrimiento, en 1828, por el químico alemán Friedrich Wöhler, de que la sustancia inorgánica cianato de amonio podía convertirse en urea, una sustancia orgánica que se encuentra en la orina de muchos animales. Antes de este descubrimiento, los químicos creían que para sintetizar sustancias orgánicas, era necesaria la intervención de lo que llamaban ‘la fuerza vital’, es decir, los organismos vivos. El experimento de Wöhler rompió la barrera entre sustancias orgánicas e inorgánicas. Los químicos modernos consideran compuestos orgánicos a aquellos que contienen carbono e hidrógeno, y otros elementos (que pueden ser uno o más), siendo los más comunes: oxígeno, nitrógeno, azufre y los halógenos. Por ello, en la actualidad, la química orgánica tiende a denominarse química del carbono.
10.1 Características de los compuestos orgánicos
Las características más importantes de los compuestos orgánicos son las relativas a su composición, naturaleza covalente de sus enlaces, combustibilidad y abundancia.Composición
Es la característica más importante que se deduce de la definición
dada. Todos los compuestos orgánicos contienen carbono y prácticamente siempre hidrógeno. También es frecuente que posean oxígeno o nitrógeno. Existen grupos importantes de compuestos orgánicos que poseen azufre, fósforo o halógenos y hasta algunos metales. No obstante, aunque la inmensa mayoría de los compuestos orgánicos poseen además de carbono e hidrógeno sólo uno o dos de los elementos mencionados, se han preparado y descrito compuestos orgánicos con casi todos los elementos químicos conocidos.
Carácter covalenteAunque existen muchos compuestos orgánicos iónicos, la inmensa mayoría son covalentes, lo que se traduce en que poseen las características de este tipo de sustancias: muchos son gaseosos o líquidos y, si sólidos, sus puntos de fusión son relativamente bajos; no son conductores y, en general, son solubles en disolventes no polares.
CombustibilidadLos compuestos orgánicos se caracterizan por su facilidad de combustión, transformándose en dióxido de carbono y agua y su sensibilidad a la acción de la luz y del calor, experimentando descomposición o transformación química.
AbundanciaEl número de compuestos de carbono es enorme y sobrepasa con mucho al del conjunto de los compuestos del resto de los elementos químicos. Contrariamente a lo que se pensaba a principios del siglo XIX, la síntesis de un nuevo compuesto orgánico es una tarea fácil y anualmente se preparan cientos de miles de nuevos compuestos. Como consecuencia de ello, mientras que el número de compuestos inorgánicos conocidos apenas sí sobrepasa el medio millón, de los 12.000 compuestos orgánicos que se conocían en 1880, en 1910 se había pasado a los 150.000, al medio millón en 1940 y a los 5.000.000 en 1980. En la actualidad se debe haber duplicado la última cantidad, ya que el ritmo de aumento anual es de aproximadamente unos 500.000 nuevos compuestos.
La causa de la existencia de un número tan elevado de compuestos de carbono se debe al carácter singular de este elemento, que puede:- Formar enlaces fuertes con los más variados elementos, tanto con los muy electronegativos como con los de carácter metálico más acentuado.
- Unirse consigo mismo con enlaces covalentes fuertes, formando largas cadenas lineales, ramificadas o cíclicas.
- Formar enlaces múltiples (dobles y triples) consigo mismo o con otros elementos.
Como consecuencia de estas características existen muchos compuestos con la misma composición pero distinta estructura, fenómeno muy frecuente en química orgánica que se conoce con el nombre de isomería.
11 GRUPOS FUNCIONALES
En química orgánica, los grupos funcionales son estructuras submoleculares, caracterizadas por una conectividad y composición elemental específica que confiere reactividad a la molécula que los contiene. Estas estructuras reemplazan a los átomos de hidrógeno perdidos por las cadenas hidrocarbonadas saturadas. Los grupos alifáticos, o de cadena abierta, suelen ser representados genéricamente por R (radicales alquílicos), mientras que los aromáticos, o derivados del benceno, son representados por Ar (radicales arílicos). Los grupos funcionales confieren una reactividad química específica a las moléculas en las que están presentes.
Grupo funcional | Serie homóloga | Fórmula | Estructura | Prefijo | Sufijo | Ejemplo |
R-OH | hidroxi- | -ol | ||||
R-O-R' | -oxi- | R-il R'-il éter | ||||
R-C(=O)H | oxo- | -al | ||||
R-C(=O)-R' | oxo- | -ona | ||||
R-COOH | carboxi- | Ácido -ico | ||||
R-COO-R' | -iloxicarbonil- | R-ato de R'-ilo |
[editar]Funciones nitrogenadas
Grupo funcional | Tipo de compuesto | Fórmula | Estructura | Prefijo | Sufijo | Ejemplo |
R-NR2 | amino- | -amina | ||||
R-NCR2 | _ | _ | ||||
R-C(=O)N(-R')-R" | _ | _ | ||||
R-NO2 | nitro- | |||||
Grupo nitrilo | R-CN | ciano- | -nitrilo | |||
R-NC | alquil isocianuro | _ | ||||
R-NCO | alquil isocianato | _ | ||||
R-NCS | alquil isotiocianato | |||||
Grupo azo | R-N=N-R' | azo- | -diazeno | |||
R=N=N | diazo- | _ | ||||
R-N3 | azido- | -azida | ||||
X- R-N+≡N | _ | ...uro de ...-diazonio | ||||
_ | R1R2N-NR3R4 | _ | -hidrazina | |||
_ | -NOH | _ | -hidroxilamina |
[editar]Funciones halogenadas
Compuestos por carbono, hidrógeno y halógenos.
Grupo funcional | Tipo de compuesto | Fórmula del compuesto | Prefijo | Sufijo |
Grupo haluro | R-X | halo- | _ | |
R-COX | Haloformil- | Haluro de -oílo |
[editar]Grupos que contienen Azufre
Grupo funcional | Tipo de compuesto | Fórmula del compuesto | Prefijo | Sufijo |
Grupo sulfuro | R-S-R' | alquil tio- | ||
R-SH | tiol | mercapto- | -tiol | |
R-SO-R' | _ | _ | _ | |
R-SO2-R' | _ | _ | _ | |
_ | RSO3H | sulfo- | ácido -sulfónico |
[editar]Organofosfatos
Grupo funcional | Tipo de compuesto | Fórmula | Estructura | Prefijo | Sufijo | Ejemplo |
Fosfinato de sodio | PR3 | _ | _ | |||
_ | P(=O)R3 | _ | _ | |||
Fosfinito | P(OR)R2 | _ | _ | [[Archivo:|75px|]] | ||
Fosfinato | P(=O)(OR)R2 | _ | _ | |||
Fosfonito | P(OR)2R | _ | _ | |||
Fosfonato | P(=O)(OR)2R | _ | _ | |||
Fosfito | P(OR)3 | _ | fosfito | |||
Fosfato | P(=O)(OH)2R | _ | _ | |||
Fosforano | PR5 | _ | _ |
11.1 ALCANOS
Los alcanos son hidrocarburos, es decir que tienen sólo átomos de carbono e hidrógeno. La fórmula general para alcanos alifáticos (de cadena lineal) es CnH2n+2, y para cicloalcanos es CnH2n. También reciben el nombre de hidrocarburos saturados.
Los alcanos al estar compuestos solo por átomos carbono e hidrógeno, no presentan funcionalización alguna, es decir, sin la presencia de grupos funcionales como el carbonilo (-CO),carboxilo (-COOH), amida (-CON=), etc. La relación C/H es de CnH2n+2 siendo n el número de átomos de carbono de la molécula, (como se verá después esto es válido para alcanos de cadena lineal y cadena ramificada pero no para alcanos cíclicos). Esto hace que su reactividad sea muy reducida en comparación con otros compuestos orgánicos, y es la causa de su nombre no sistemático: parafinas (del latín, poca afinidad). Todos los enlaces dentro de las moléculas de alcano son de tipo simple o sigma, es decir, covalentes por compartición de un par de electrones en un orbital s, por lo cual la estructura de un alcano sería de la forma:
donde cada línea representa un enlace covalente. El alcano más sencillo es el metano con un solo átomo de carbono. Otros alcanos conocidos son el etano, propano y el butano con dos, tres y cuatro átomos de carbono respectivamente. A partir de cinco carbonos, los nombres se derivan de numerales griegos: pentano, hexano, heptano...
Los alcanos cíclicos o cicloalcanos son, como su nombre indica hidrocarburos alcanos de cadena cíclica. En ellos la relación C/H es CnH2n). Sus características físicas son similares a las de los alcanos no cíclicos, pero sus características químicas difieren sensiblemente, especialmente aquellos de cadena mas corta, de estos siendo mas similares a las de los alquinos.
Los alcanos se obtienen mayoritariamente del petróleo, ya sea directamente o mediante cracking o pirólisis, esto es, rotura térmica de moléculas mayores. Son los productos base para la obtención de otros compuestos orgánicos. Estos son algunos ejemplos de alcanos:
11.2 Alquinos
Los alquinos son hidrocarburos alifáticos con al menos un triple enlace entre dos átomos de carbono. Se trata de compuestos metaestables debido a la alta energía del triple enlace carbono-carbono. Su fórmula general es CnH2n-2
os alquinos son hidrocarburos que contienen enlaces triples carbono-carbono. La fórmula molecular general para alquinos acíclicos es CnH2n-2 y su grado de insaturación es dos. El acetileno o etino es el alquino más simple, fue descubierto por Berthelot en 1862. |
Regla 1. Los alquinos responden a la fórmula CnH2n-2 y se nombran sustituyendo el sufijo -ano del alca-no con igual número de carbonos por -ino. |
Los alquinos tienen unas propiedades físicas similares a los alcanos y alquenos. Son poco solubles en agua, tienen una baja densidad y presentan bajos puntos de ebullición. Sin embargo, los alquinos son más polares debido a la mayor atracción que ejerce un carbono sp sobre los electrones, comparado con un carbono sp3 o sp2. |
El enlace carbono - hidrógeno de alquinos terminales está polarizado y muestra una ligera tendencia a ionizarse. El Hidrógeno del propino es débilmente ácido, con un pKa = 25. Utilizando bases fuertes (NaH, LDA, NH2-) se puede desprotonar, obteniéndose su base conjugada -propinil sodio- una especie muy básica y nucleófila. |
Como vimos en el punto anterior, los alquinos terminales presentan hidrógenos ácidos que pueden ser arrancados por bases fuertes, formando acetiluros (base conjugada del alquino). Los acetiluros son buenos nucleófilos y dan mecanismos de sustitución nucleófila con sustratos primarios. |
Los alquinos se pueden preparar mediante doble deshidrohalogenación de dihaloalcanos vecinales o geminales. Doble eliminación a partir de dihaloalcanos geminales |
Los alquinos se hidrogenan con dos equivalentes de hidrógeno, en presencia de un catalizador metálico finamente dividido, para formar alcanos. Los catalizadores más utilizados son: platino, paladio, rodio.. |
La hidrogenación de los alquinos a alcanos transcurre a través de un intermedio que es el alqueno. Es posible parar la hidrogenación en el alqueno empleando un catalizador de paladio envenenado, llamado catalizador de Lindlar. Los venenos disminuyen la actividad del catalizador y permiten parar la hidrogenación en el alqueno. |
Una alternativa a la hidrogenación con el catalizador de Lindlar es la reducción de alquinos con sodio o litio en amoniaco líquido, la diferencia radica en el alqueno obtenido. Así, la hidrogenación con el catalizador de Lindlar produce alquenos cis, mientras la hidrogenación con sodio en amoniaco líquido genera alquenos trans. La reducción monoelectrónica transcurre a través de un intermedio llamado anión-radical. La protonación del anión con el amoniaco produce la hidrogenación del alqueno. |
Los alquinos reaccionan con ácido sulfúrico acuoso en presencia de un catalizador de mercurio para formar enoles. El enol isomeriza (tautomeriza) rápidamente en las condiciones de reacción para dar aldehídos o cetonas. |
La hidroboración es la hidratación antiMarkovnikov de un alquino. Como reactivo se emplea un borano impedido (diciclohexilborano o diisoamilborano) obteniéndose un enol que tautomeriza a aldehído o cetona. Los alquinos terminales dan lugar a aldehídos los internos a cetonas. |
De forma similar a los alquenos, los alquinos adicionan haluros de hidrógeno (HBr, HCl, HI) al triple enlace para formar haluros de alquenilo. El mecanismo de la reacción transcurre a través de un carbocatión, formado en el carbono más sustituido del triple enlace. Por tanto, se trata de una reacción regioselectiva que sigue la regla de Markovnikov, adicionando el halógeno al carbono más sustituido del alquino. |
Los alquinos reaccionan con cloro y bromo para formar tetrahaloalcanos. El triple enlace adiciona dos moléculas de halógeno, aunque es posible parar la reacción en el alqueno añadiendo un sólo equivalente del halógeno. |
Los alquinos reaccionan con ozono para formar ácidos carboxílicos. En esta reacción se produce la ruptura del triple enlace, transformándose cada carbono del alquino en el grupo carboxílico. |
es el cálculo de las relaciones cuantitativas entre reactivos y productos en el transcurso de una reacción química.
Jeremias Benjamin Richter. |
La estequiometría es una herramienta indispensable en la química. Problemas tan diversos como, por ejemplo, la medición de la concentración de ozono en la atmósfera, la determinación del rendimiento potencial de oro a partir de una mina y la evaluación de diferentes procesos para convertir el carbón en combustibles gaseosos, comprenden aspectos de estequiometría.
El primero que enunció los principios de la estequiometría fue Jeremias Benjamin Richter (1762-1807), en 1792. Escribió:
La estequiometría es la ciencia que mide las proporciones cuantitativas o relaciones de masa en la que los elementos químicos que están implicados.
Principio científico
En una reacción química se observa una modificación de las sustancias presentes: los reactivosse modifican para dar lugar a los productos.
A escala microscópica, la reacción química es una modificación de los enlaces entre átomos, por desplazamientos de electrones: unos enlaces se rompen y otros se forman, pero los átomos implicados se conservan. Esto es lo que llamamos la ley de conservación de la materia (masa), que implica las dos leyes siguientes:
1.- la conservación del número de átomos de cada elemento químico
2.- la conservación de la carga total
Las relaciones estequiométricas entre las cantidades de reactivos consumidos y productos formados dependen directamente de estas leyes de conservación, y están determinadas por la ecuación (ajustada) de la reacción.
Ajustar o balancear una reacción
Estequiometría, indispensable en la química. |
¿Qué significa ajustar o balancear una reacción? Veamos.
Una ecuación química (que no es más que la representación escrita de una reacción química) ajustada debe reflejar lo que pasa realmente antes de comenzar y al finalizar la reacción y, por tanto, debe respetar las leyes de conservación del número de átomos y de la carga total.
Para respetar estas reglas, se pone delante de cada especie química un número llamado coeficiente estequiométrico, que indica la proporción de cada especie involucrada (se puede considerar como el número de moléculas o de átomos, o de iones o de moles; es decir, la cantidad de materia que se consume o se treansforma).
Por ejemplo:
En la reacción de combustión de metano (CH4), éste se combina con oxígeno molecular(O2) del aire para formar dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O).
La reacción sin ajustar (sólo representando los elementos que interactúan) será:
Esta reacción no es correcta, porque no cumple la ley de conservación de la materia. Para el elemento hidrógeno (H), por ejemplo, hay 4 átomos en los reactivos (CH4) y sólo 2 en los productos (H2O). Se ajusta la reacción introduciendo delante de las fórmulas químicas de cada compuesto un coeficiente estequiométrico adecuado.
De esta manera, si se pone un 2 delante del H2O:
se respeta la conservación para el carbono (C) y el hidrógeno (H), pero no para el oxígeno (O), situación que puede corregirse poniendo otro 2 delante de O2 en los reactivos:
y se obtiene así, finalmente, la reacción ajustada.
Ésta dice que 1 molécula de metano (CH4) reacciona con 2 moléculas de oxígeno molecular (O2) para dar 1 molécula de dióxido de carbono(CO2) y 2 moléculas de agua (H2O). Si verificamos el número de átomos veremos que en ambos lados de la ecuación hay 1 átomo de carbono (C), 4 átomos de hidrógeno (H) y 4 átomos de oxígeno (O). La materia (la cantidad de átomos) se ha conservado una vez terminada la reacción química.
Coeficiente estequiométrico
Ya que arriba lo mencionamos, agregueoms algo más sobre el coeficinte estequiométrico.
Es el coeficiente (un número) que le corresponde a cada especie química (elemento) en una ecuación química dada. En el ejemplo anterior:
El coeficiente del metano es 1, el del oxígeno 2, el del dióxido de carbono 1 y el del agua 2. Los coeficientes estequiométricos son en principio números enteros, aunque para ajustar ciertas reacciones alguna vez se emplean números fraccionarios. En esencia lo que indica este coeficiente es el número de moléculas de cada sustancia.
Cuando el coeficiente estequiométrico es igual a 1, no se escribe. Por eso, en el ejemplo CH4 y CO2 no llevan ningún coeficiente delante.
Este método del tanteo para fijar el coeficiente estequiométrico sirve bien cuando la reacción es simple. Consiste en fijar arbitrariamente un coeficiente e ir deduciendo los demás haciendo balances a los átomos implicados en la especie inicial. Si aparecen fracciones, se multiplican todos los coeficientes por el mínimo común múltiplo (mcm) de los denominadores
En reacciones más complejas, como es el caso de las reacciones redox, se emplea el método del ion-electrón.
Se recomienda ir balanceando siguiendo el orden: metales, no metales, hidrógenos, oxígenos.
Mezcla/proporciones/condiciones estequiométricas
Cuando los reactivos de una reacción están en cantidades proporcionales a sus coeficientes estequiométricos se dice:
· La mezcla es estequiométrica;
· Los reactivos están en proporciones estequiométricas;
· La reacción tiene lugar en condiciones estequiométricas;
Las tres expresiones tienen el mismo significado.
En estas condiciones, si la reacción es completa, todos los reactivos se consumirán dando las cantidades estequiométricas de productos correspondientes.
Ejemplo
· ¿Qué cantidad de oxígeno es necesaria para reaccionar con 100 gramos de carbono produciendo dióxido de carbono?
Masa atómica del oxígeno = 15,9994.
Masa atómica del carbono = 12,0107.
La reacción es:
para formar una molécula de dióxido de carbono, hacen falta un átomo de carbono y dos de oxígeno, o lo que es lo mismo, un mol de carbono y dos mol de oxígeno.
1 mol de carbono | 2 mol de oxígeno | |
12,0107 gramos de carbono | 2 • 15,994 gramos de oxígeno | |
100 gramos de carbono | x gramos de oxígeno |
despejando x:
realizadas las operaciones:
x = 266,41 gramos de oxígeno
Para entender la estequiometría hay que tener claridad conceptual de los siguientes términos:
Elementos -----> Átomos ------> Símbolos
Compuestos -----> Moléculas ------> Fórmulas
Reacciones Químicas (cambios químicos) -------> Ecuaciones Químicas
Compuestos -----> Moléculas ------> Fórmulas
Reacciones Químicas (cambios químicos) -------> Ecuaciones Químicas
Símbolo es la representación gráfica de un elemento. El símbolo de un elemento representa no solamente su nombre, sino también un átomo o un número prefijado (“mol”) de átomos de ese elemento.
Fórmula es la representación gráfica de un compuesto. La fórmula de una sustancia indica su composición química.
Ecuación Química es la representación gráfica de un cambio químico. Una reacción química siempre supone la transformación de una o más sustancias en otra u otras; es decir, hay un reagrupamiento de átomos o iones, y se forman otras sustancias.
Peso Atómico: Se puede definir como la masa en gramos de un mol de átomos. En términos más específicos, el peso atómico es el peso total de las masas de los isótopos naturales del elemento.
11.3 Alquenos
Alquenos
LOS ALQUENOS:Los alquenos son hidrocarburos insaturados que presentan uno o más dobles enlaces entre carbonos.
La terminación es eno.
Del Buteno en adelante hay que indicar la posición de la insaturación con el número más bajo posible.
Ejemplos:
_____ _
Eteno CH2 % CH2 ó
Propeno CH2 % CH___CH3 ó
1__ Buteno CH2 % CH___CH2 ___CH3 ó
2__Buteno CH3__ CH % CH ___CH3 ó
Los alquenos ramificados se nombran cumpliendo las siguientes reglas:
Se selecciona la cadena más larga que contenga el doble enlace y tomando como base ese número de carbonos se nombran utilizando el sufijo eno.
Se numera la cadena principal de modo que se asigne el número más bajo posible a la insaturación.
La posición del doble enlace se indica con el menor número de los carbonos donde está la insaturación.
Si hay más de un doble enlace se indica la posición de cada uno de ellos con los números más bajos y se emplean los sufijos dieno (2), trieno (3), tetraeno (4), ect.
CH2__CH3
|
CH3 ___CH___CH ___CH2___CH__CH3
| |
CH3 CH3
2, 5 __dimetil__3__etilhexano 2, 5__dimetil__3__etilhexano
Los alquenos u olefinas son hidrocarburos insaturados que tienen uno o varios dobles enlaces carbono-carbono en su molécula. Se puede decir que un alqueno no es más que un alcano que ha perdido dos átomos de hidrógeno produciendo como resultado un enlace doble entre dos carbonos. Los alquenos cíclicos reciben el nombre de cicloalquenos.
RENDIMIENTO
En química, el rendimiento, también referido como rendimiento químico y rendimiento de reacción, es la cantidad de producto obtenido en una reacción química.1 El rendimiento absoluto puede ser dado como la masa en gramos o en moles(rendimiento molar). El rendimiento fraccional o rendimiento relativo o rendimiento porcentual, que sirve para medir la efectividad de un procedimiento de síntesis, es calculado al dividir la cantidad de producto obtenido en moles por elrendimiento teórico en moles:
Para obtener el rendimiento porcentual, multiplíquese el rendimiento fraccional por 100% (por ejemplo, 0,673 = 67,3%).
Uno o más reactivos en una reacción química suelen ser usados en exceso. El rendimiento teórico es calculado basado en la cantidad molar del reactivo limitante, tomando en cuenta la estequiometría de la reacción. Para el cálculo, se suele asumir que hay una sola reacción involucrada.
El rendimiento teórico o ideal de una reacción química debería ser el 100%, un valor que es imposible alcanzar en la mayoría de puestas experimentales. De acuerdo con Vogel, los rendimientos cercanos al 100% son denominados cuantitativos, los rendimientos sobre el 90% son denominados excelentes, los rendimientos sobre el 80% muy buenos, sobre el 70% son buenos, alrededor del 50% son regulares, y debajo del 40% son pobres.1 Los rendimientos parecen ser superiores al 100% cuando los productos son impuros. Los pasos de purificación siempre disminuyen el rendimiento, y los rendimientos reportados usualmente se refieren al rendimiento del producto final purificado.
_____________________________________________________________
Pureza
pureza se refiere a la cantidad del reactivo que realmente se encuentra por ejemplo si tienes un frasco de ácido sulfurico al 98% de pureza quiere decir que de cada 100ml que tomes de ese frasco 98gramos son de ácido sulfurico y 2gramos de otra sustancia diferente al ácido sulfurico, que se quedo al momento de purificar el acido.
O por ejemplo cuando tienes agua y azucar, puedes decir que es una solución al 97% de agua y 3% de azucar. O sea que cada que tomes 100gramos de de esta solución 97 gramos son de agua y 3 gramos de azucar.
O por ejemplo cuando tienes agua y azucar, puedes decir que es una solución al 97% de agua y 3% de azucar. O sea que cada que tomes 100gramos de de esta solución 97 gramos son de agua y 3 gramos de azucar.
11.4 hidrocarburos aromáticos
Un hidrocarburo aromático es un polímero cíclico conjugado que cumple la Regla de Hückel, es decir, que tienen un total de 4n+2 electrones pi en el anillo. Para que se dé la aromaticidad, deben cumplirse ciertas premisas, por ejemplo que los dobles enlaces resonantes de la molécula estén conjugados y que se den al menos dos formas resonantes equivalentes. La estabilidad excepcional de estos compuestos y la explicación de la regla de Hückel han sido explicados cuánticamente, mediante el modelo de "partícula en un anillo"
Originalmente el término estaba restringido a un producto del alquitrán mineral, el benceno, y a sus derivados, pero en la actualidad incluye casi la mitad de todos los compuestos orgánicos; el resto son los llamados compuestos alifáticos.
El máximo exponente de la familia de los hidrocarburos aromáticos es el benceno (C6H6), pero existen otros ejemplos, como la familia de anulenos, hidrocarburos monocíclicos totalmente conjugados de fórmula general (CH)n.
11.5 Alcoholes
ALCOHOLES
Los alcoholes son una serie de compuestos que poseen un grupo hidroxilo, -OH, unido a una cadena carbonada; este grupo OH está unido en forma covalente a un carbono con hibridación sp3. Cuando un grupo se encuentra unido directamente a un anillo aromático, los compuestos formados se llaman fenoles y sus propiedades químicas son muy diferentes.En el laboratorio los alcoholes son quizá el grupo de compuestos más empleado como reactivos en síntesis.
En un principio, el término alcohol se empleaba para referirse a cualquier tipo de polvo fino, aunque más tarde los alquimistas de la Europa medieval lo utilizaron para las esencias obtenidas por destilación, estableciendo así su acepción actual.
Los alcoholes tienen uno, dos o tres grupos hidróxido (-OH) enlazados a sus moléculas, por lo que se clasifican en monohidroxílicos, dihidroxílicos y trihidroxílicos respectivamente. El metanol y el etanol son alcoholes monohidroxílicos. Los alcoholes también se pueden clasificar en primarios, secundarios y terciarios, dependiendo de que tengan uno, dos o tres átomos de carbono enlazados con el átomo de carbono al que se encuentra unido el grupo hidróxido. Los alcoholes se caracterizan por la gran variedad de reacciones en las que intervienen; una de las más importantes es la reacción con los ácidos, en la que se forman sustancias llamadas ésteres, semejantes a las sales inorgánicas. Los alcoholes son subproductos normales de la digestión y de los procesos químicos en el interior de las células, y se encuentran en los tejidos y fluidos de animales y plantas.
11.6 aldehídos y cetonas
Se nombran sustituyendo la terminación -ano por -al en el caso de los aldehídos y -ona para las cetonas.
Estructura y propiedades físicas del grupo carbonilo
El grupo carbonilo está formado por un oxígeno con pares solitarios, que se protona en medios ácidos y por un carbono polarizado positivamente, que es atacado por nucleófilos. Los aldehídos son más reactivos que las cetonas. Los sustituyentes ceden carga al grupo carbonilo disminuyendo su reactividad.
Síntesis de aldehídos y cetonas
La oxidación de alcoholes, la ruptura oxidativa de alquenos con ozono y la hidratación de los alquinos son los métodos más importantes para la obtención de carbonilos.
Los alcoholes reaccionan con aldehídos y cetonas para formar hemiacetales y acetales. Los acetales cíclicos se utilizan como grupos protectores.
Reacción con amoniaco y derivados
Las aminas primarias forman iminas por reacción con aldehídos y cetonas. Las secundarias dan lugar a enaminas. Con hidroxilamina se forman oximas y con hidrazina, hidrazonas.
Ensayo de la 2,4-dinitrofenilhidrazina
Los aldehídos y cetonas reaccionan con fenilhidrazinas para formar fenilhidrazonas que precipitan de color amarillo. Esta reacción se emplea como ensayo analítico para identificar aldehídos y cetonas.
Reducción de Wolff-Kishner
Los aldehídos y cetonas se reducen a alcanos por calentamiento con hidrazina en medio básico. Esta reacción se conoce como reducción de Wolff-Kishner.
Reducción de Clemmensen
Reduce carbonilos a alcanos. Clemmensen emplea como reactivo una amalgama Zn(Hg) en medio ácido.
Formación de enaminas
Las enaminas se obtienen por reacción de aldehídos o cetonas con aminas secundarias. Tienen una aplicación importante en la alquilación de carbonilos.
Formación de cianhidrinas
La reacción del ácido cianhídrico con aldehídos o cetonas produce cianhidrínas. Estos compuestos pueden hidrolizarse a ácidos carboxílicos o reducirse a aminas.
Reacción de Wittig
Los aldehídos y cetonas condensan con iluros de fósforo formando alquenos. Esta reacción se conoce como reacción de Wittig.
Iluros de azufre
Los iluros de azufre se obtienen por reacción de sulfuros y haloalcanos seguido de desprotonación con base fuerte (butillitio). La reacción de iluros de azufre con aldehídos o cetonas genera epóxidos.
Oxidación de Baeyer-Villiger
Los perácidos transforman cetonas en ésteres y aldehídos en ácidos carboxílicos.
Ensayos de Fehling y Tollens
Son ensayos analíticos específicos de los aldehídos. Fehling emplea como reactivo una disolución básica de Cu(II), que precipita en forma de óxido cuproso, de color rojo, en presencia de un aldehído.
Formación de enoles y enolatos
Los hidrógenos del carbono vecino al carbonilo son ácidos. La pérdida de estos hidrógenos, en medio básico, genera enolatos. Cuando se trabaja en medio ácido se forman enoles.
11.7 Acidos carboxílicos
Los ácidos carboxílicos constituyen un grupo de compuestos que se caracterizan porque poseen un grupo funcional llamado grupo carboxilo o grupo carboxi (–COOH); se produce cuando coinciden sobre el mismo carbonoun grupo hidroxilo (-OH) y carbonilo (C=O). Se puede representar como COOH ó CO2H.
11.8 Esteres
En la química, los ésteres son compuestos orgánicos en los cuales un grupo orgánico (simbolizado por R' en este artículo) reemplaza a un átomo de hidrógeno (o más de uno) en un ácido oxigenado. Un oxoácido es un ácido inorgánico cuyas moléculas poseen un grupo hidroxilo (–OH) desde el cual el hidrógeno (H) puede disociarse como un ión hidrógeno, hidrón o comúnmente protón, (H+). Etimológicamente, la palabra "éster" proviene delalemán Essig-Äther (éter de vinagre), como se llamaba antiguamente al acetato de etilo.
En los ésteres más comunes el ácido en cuestión es un ácido carboxílico. Por ejemplo, si el ácido es el ácido acético, el éster es denominado como acetato. Los ésteres también se pueden formar con ácidos inorgánicos, como el ácido carbónico (origina ésteres carbónicos), el ácido fosfórico (ésteres fosfóricos) o el ácido sulfúrico. Por ejemplo, el sulfato de dimetilo es un éster, a veces llamado "éster dimetílico del ácido sulfúrico".
11.9 amidas
Las amidas poseen un sistema conjugado sobre los átomos de O, C, N, consistente en orbitales molecularesocupados × en:electrones deslocalizados. Uno de los "orbitales moleculares π" en formamida se muestra arriba.
Otra versión de la amida
Una amida es un compuesto orgánico cuyo grupo funcional es del tipo RCONR'R'', siendo CO un carbonilo, N un átomo de nitrógeno, y R, R' y R'' radicales orgánicos o átomos de hidrógeno:
Se puede considerar como un derivado de un ácido carboxílico por sustitución del grupo —OH del ácido por un grupo —NH2, —NHR o —NRR' (llamado grupo amino).
Grupo funcional amida.
Formalmente también se pueden considerar derivados del amoníaco, de una amina primaria o de una amina secundaria por sustitución de un hidrógeno por un radical ácido, dando lugar a una amida primaria, secundaria o terciaria, respectivamente.Concretamente se pueden sintetizar a partir de un ácido carboxílico y una amina:
11.10 nitrilo
El nitrilo es un compuesto químico en cuya molécula existe el grupo funcional cianuro o ciano, -C≡N. Los nitrilos se pueden considerar derivados orgánicos del cianuro de hidrógeno, en los que el hidrógeno ha sido sustituido por un radical alquilo. Se nombran añadiendo el sufijo nitrilo al nombre de la cadena principal; por ejemplo, etanonitrilo, CH3CN.
El grupo ciano está polarizado de tal forma que el átomo de carbono es el extremo positivo del dipolo y el nitrógeno el negativo. Esta polaridad hace que los nitrilos estén muy asociados en estado líquido. Así, sus puntos de ebullición son algo superiores a los de los alcoholes de masa molecular comparable. Exceptuando los primeros términos de la serie, son sustancias insolubles en agua. La mayoría de los nitrilos tienen un olor que recuerda al del cianuro de hidrógeno y son moderadamente tóxicos.
Una de las reacciones más utilizadas de los nitrilos es su hidrólisis a ácidos carboxílicos. Esta reacción tiene lugar en presencia de un ácido o de una base fuertes, y en ambos casos el primer producto es una amida, que no puede ser aislada a menos que su velocidad de hidrólisis sea inferior a la del nitrilo inicial.
Los nitrilos se obtienen por acción del cianuro de sodio o de potasio sobre los haluros de alquilo, y también calentando las amidas en presencia de un deshidratante.
11.11 aminas
Las aminas son compuestos químicos orgánicos que se consideran como derivados del amoníaco y resultan de la sustitución de los hidrógenos de la molécula por los radicales alquilo. Según se sustituyan uno, dos o tres hidrógenos, las aminas serán primarias, secundarias o terciarias, respectivamente.
Amoníaco | Amina primaria | Amina secundaria | Amina terciaria |
Las aminas son simples cuando los grupos alquilo son iguales y mixtas si estos son diferentes.
Las aminas son compuestos muy polares. Las aminas primarias y secundarias pueden formar puentes de hidrógeno. Las aminas terciarias puras no pueden formar puentes de hidrógeno, sin embargo pueden aceptar enlaces de hidrógeno con moléculas que tengan enlaces O-H o N-H. Como el nitrógeno es menos electronegativo que el oxígeno, el enlace N-H es menos polar que el enlace O-H. Por lo tanto, las aminas forman puentes de hidrógeno más débiles que los alcoholes de pesos moleculares semejantes.
Las aminas primarias y secundarias tienen puntos de ebullición menores que los de los alcoholes, pero mayores que los de los éteres de peso molecular semejante. Las aminas terciarias, sin puentes de hidrógeno, tienen puntos de ebullición más bajos que las aminas primarias y secundarias de pesos moleculares semejantes.
Radicales
aniones mas comunes:
ejemplos
(NO3)-
(SO4)-2
(CO3)-2
(ClO4)-
(S)-2
(F)-
(Br)-
(I)-
(Cl)-
(PO4)-3
(SO3)-2
(AsO4)-3
(NO3)-
(SO4)-2
(CO3)-2
(ClO4)-
(S)-2
(F)-
(Br)-
(I)-
(Cl)-
(PO4)-3
(SO3)-2
(AsO4)-3
12 Biomoleculas (acido etanoico)
Ácido etanoico o Ácido acético, líquido incoloro, de fórmula CH3 COOH, de olor irritante y sabor amargo. En una solución acuosa actúa como ácido débil. El ácido etanoico puro recibe el nombre de ácido etanoico glacial, debido a que se congela a temperaturas ligeramente más bajas que la ambiente. En mezclas con agua solidifica a temperaturas mucho más bajas. El ácido etanoico es miscible (mezclable) con agua y con numerosos disolventes orgánicos.
Puede obtenerse por la acción del aire sobre soluciones de alcohol, en presencia de cierta clase de bacterias como la Bacterium aceti. Las soluciones diluidas (de 4 a 8%) preparadas de este modo a partir del vino, sidra o malta constituyen lo que conocemos como vinagre. El ácido etanoico concentrado se prepara industrialmente mediante distintos procesos, como la reacción de metanol (alcohol metílico) y de monóxido de carbono (CO) en presencia de un catalizador, o por la oxidación del etanal (acetaldehído).
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El ácido acético se utiliza en la producción de acetato de rayón, plásticos, películas fotográficas, disolventes para pinturas y medicamentos como la aspirina. Tiene un punto de ebullición de 118 °C y un punto de fusión de 17 °C.
http://www.oxidial.com.ar/es/productos/l-quidos/-cido-ac-tico_B.2.4.html
Ácido acético o Ácido etanoico, de fórmula CH3 COOH. En una solución acuosa actúa como ácido débil. El ácido acético puro recibe el nombre de ácido acético glacial, debido a que se congela a temperaturas ligeramente más bajas que la ambiente. En mezclas con agua solidifica a temperaturas mucho más bajas. El ácido acético es miscible (mezclable) con agua y con numerosos disolventes orgánicos.
Puede obtenerse por la acción del aire sobre soluciones de alcohol, en presencia de cierta clase de bacterias como la Bacterium aceti. Las soluciones diluidas (de 4 a 8%) preparadas de este modo a partir del vino, sidra o malta constituyen lo que conocemos como vinagre. El ácido etanoico concentrado se prepara industrialmente mediante distintos procesos, como la reacción de metanol (alcohol metílico) y de monóxido de carbono (CO) en presencia de un catalizador, o por la oxidación del etanal (acetaldehído).
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El ácido acético se utiliza en la producción de acetato de rayón, plásticos, películas fotográficas, disolventes para pinturas y medicamentos como la aspirina. Tiene un punto de ebullición de 118 °C y un punto de fusión de 17 °C.
http://www.oxidial.com.ar/es/productos/l-quidos/-cido-ac-tico_B.2.4.html
Ácido acético o Ácido etanoico, de fórmula CH3 COOH. En una solución acuosa actúa como ácido débil. El ácido acético puro recibe el nombre de ácido acético glacial, debido a que se congela a temperaturas ligeramente más bajas que la ambiente. En mezclas con agua solidifica a temperaturas mucho más bajas. El ácido acético es miscible (mezclable) con agua y con numerosos disolventes orgánicos.
12.1 lipidos
Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas, la mayoría biomoléculas, compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo,azufre y nitrógeno, que tienen como característica principal el ser hidrofóbicas o insolubles en agua y sí en disolventes orgánicos como la bencina, el alcohol, el benceno y el cloroformo. En el uso coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales. Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energética (triglicéridos), la estructural (fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (esteroides).
Los Lípidos también funcionan para el desarrollo de la Materia gris, el metabolismo y el crecimiento.
12.2 carbohidratos
Los carbohidratos, también llamados glúcidos, se pueden encontrar casi de manera exclusiva en alimentos de origen vegetal. Constituyen uno de los tres principales grupos químicos que forman la materia orgánica junto con lasgrasas y las proteínas.Aportan 4 kcal/gramo al igual que las proteínas y son considerados macro nutrientes energéticos al igual que las grasas. Los podemos encontrar en una innumerable cantidad y variedad de alimentos y cumplen un rol muy importante en el metabolismo. Por eso deben tener una muy importante presencia de nuestra alimentación diaria.
Otros 50 a 100 gr. diarios deben ser complejos, es decir, cereales y sus derivados. Siempre preferir a todos aquellos cereales que conservan su corteza, los integrales. Los mismos son ricos en vitaminas del complejo B, minerales, proteínas de origen vegetal y obviamente fibra.
La fibra debe estar siempre presente, en una cantidad de 30 gr. diarios, para así prevenir enfermedades y trastornos de peso como la obesidad.
En todas las dietas hipocalóricas las frutas y verduras son de gran ayuda, ya que aportan abundante cantidad de nutrientes sin demasiadas calorías.
12.3 proteinas
Las proteínas son macromoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos. El nombre proteína proviene de la palabra griega πρώτα ("prota"), que significa "lo primero" o del dios Proteo, por la cantidad de formas que pueden tomar.
Las proteínas coagulantes desempeñan un papel fundamental para la vida y son las biomoléculas más versátiles y más diversas. Son imprescindibles para el crecimiento del organismo. Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes, entre las que destacan:
Las proteínas de todos los seres vivos están determinadas mayoritariamente por su genética (con excepción de algunos péptidos antimicrobianos de síntesis no ribosomal), es decir, la información genética determina en gran medida qué proteínas tiene una célula, un tejido y un organismo.
Las proteínas se sintetizan dependiendo de cómo se encuentren regulados los genes que las codifican. Por lo tanto, son susceptibles a señales o factores externos. El conjunto de las proteínas expresadas en una circunstancia determinada es denominado proteoma.
12.4 vitaminas
Las vitaminas (del latín vita (vida) + el griego αμμονιακός, ammoniakós "producto libio, amoníaco", con el sufijo latino ina "sustancia") son compuestos heterogéneos imprescindibles para la vida, que al ingerirlas de forma equilibrada y en dosis esenciales puede ser trascendental para promover el correcto funcionamiento fisiológico. La gran mayoría de las vitaminas esenciales no pueden ser sintetizadas (elaboradas) por el organismo, por lo que éste no puede obtenerlos más que a través de la ingesta equilibrada de vitaminas contenidas en los alimentos naturales. Las vitaminas son nutrientes que junto a otros elementos nutricionales actúan como catalizadoras de todos los procesos fisiológicos (directa e indirectamente).
Las frutas y verduras son fuentes importantes de vitaminas.
Las vitaminas son precursoras de coenzimas, (aunque no son propiamente enzimas) grupos prostéticos de las enzimas. Esto significa, que la molécula de la vitamina, con un pequeño cambio en su estructura, pasa a ser la molécula activa, sea ésta coenzima o no.
Los requisitos mínimos diarios de las vitaminas no son muy altos, se necesitan tan solo dosis de miligramos o microgramos contenidas en grandes cantidades (proporcionalmente hablando) de alimentos naturales. Tanto la deficiencia como el exceso de los niveles vitamínicos corporales pueden producir enfermedades que van desde leves a graves e incluso muy graves como la pelagra o la demencia entre otras, e incluso la muerte. Algunas pueden servir como ayuda a las enzimas que actúan como cofactor, como es el caso de las vitaminas hidrosolubles
La deficiencia de vitaminas se denomina avitaminosis, no "hipovitaminosis", mientras que el nivel excesivo de vitaminas se denomina hipervitaminosis.
Está demostrado que las vitaminas del grupo "B" (complejo B) son imprescindibles para el correcto funcionamiento del cerebro y el metabolismo corporal. Este grupo es hidrosoluble (solubles en agua) debido a esto son eliminadas principalmente por la orina, lo cual hace que sea necesaria la ingesta diaria y constante de todas las vitaminas del complejo "B" (contenidas en los alimentos naturales).
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