Este es un espacio académico pensado para el proceso de enseñanza-aprendizaje de las Ciencias Naturales, especialmente la Química como Ciencia Madre del Todo. Dirigido a estudiantes de 10 y 11
Aprovechando el inicio de la aplicación de este medio de comunicación y opinión, les dejo los siguientes links de descarga de material de estudio para las venideras Pruebas Saber 11, a mediados del mes de agosto de 2019.
1. Material de estudio en Google Drive
Dejé a su disposición todo un compendio de material digital y virtual de consulta y aplicación sobre las Pruebas saber, tales como simulacros, pre-icfes virtuales, bancos de preguntas, cuestionarios, guías digitales, canales de YouTube y recientemente Talleres Tipo Saber:
La aplicación de las Pruebas Saber 11 para este 2019 están en la siguiente infografía:
Así mismo, y para que estén atentos, a continuación las recomendaciones que presenta el ICFES en el momento de presentar las pruebas:
Chicos, y niñas, allí tienen desde el inicio del año lectivo 2019 la información pertinente para el estudio autónomo y asistido de las Pruebas Saber, enfocadas en los procesos de los Estándares de Competencias, ahora se presentan en este espacio para su consulta.
Ya saben, para que cuando lleguen a sus respectivas Pruebas Saber no salgan a decir como nuestro carismático Germán Vargas Lleras:
Buena suerte muchachos, a los que hicieron el trabajo en consciencia y a quienes tienen confianza en lo que saben y hacen.
Presentación e Instrucciones de Trabajo para el Periodo 3
Hola chicos y niñas, ante todo bienvenidos a esta nueva experiencia en el medio digital y virtual. Les dejo abajo el Link de Lectura y Descarga de la Guía-Taller No. 5 con una duración de 2 - 3 semanas ó 8 a 12 horas de trabajo en Clases, para su apropiación y uso a través de sus dispositivos celulares.
Jons Berzelius, acuñó el término "Química Orgánica" a las sustancias derivadas de la naturaleza
En la presente Guía-Taller encontrarán Actividades de Aprendizaje que realizarán en Clases, así como el contenido teórico correspondiente al desarrollo de los Desempeños y Competencias para el presente Periodo 3. Esta es la base conceptual para alcanzar los desempeños académicos y la superación de las Evaluaciones de Aprendizajes.
EJE GENERADOR PERIODO 3: QUÍMICA ORGÁNICA, QUÍMICA DEL CARBONO
EDAD ANTIGUA: El conocimiento y
utilización de los compuestos orgánicos: desde origen mismo del ser humano. En
la Biblia existen múltiples referencias: vino, del vinagre, de los colorantes
de los venenos, remedios, pócimas, ungüentos, perfumes y esencias, que están
constituidos por sustancias orgánicas. ¿Cuáles son estas sustancias
orgánicas que componen las pócimas, remedios, medicinas, ungüentos, entre
otros? ¿De dónde son extraídas para su preparación?
Los antiguos egipcios (fig. 2, arriba) utilizaban la médula de
la planta de papiro para escribir sus jeroglíficos. ¿En la actualidad se
sigue usando esta técnica? ¿Existe una variante en la actualidad a esta
técnica? Se extraían sustancias benéficas que servían para recuperar
la salud. Hipócrates (hacia 460 a 377a.C) considerado el padre de la medicina,
los usó. En el siglo V a.C. conocían los griegos el proceso de destilación,
desarrollado mucho tiempo después (Siglo VII d.C.) por los árabes, que les
permitió elaborar alcohol etílico, y ácido acético.
EDAD MODERNA: En los siglos XVI y
XVII tuvo gran desarrollo la química médica –alquimia (fig. 3, abajo)– creada por Paracelso.
Existen referencias del conocimiento que tenían los chinos de plantas
antimaláricas en épocas muy antiguas. ¿Cómo se extraen estos componentes
para fabricar medicina como analgésicos y antidepresivos?
EN LA ÉPOCA ACTUAL, la química orgánica
lograra sintetizar gran variedad de compuestos naturales o artificiales, para
usos en la industria, en la medicina en el transporte, en la vestimenta, en
todo. Indica 5 sustancias o estructuras orgánicas
artificiales y naturales que veas o uses diariamente en tu entorno.
Figura 4. Fabricación de una botella de plástico (polímeros) por el méodo de extrusión.
QUÍMICA
ORGÁNICA
·La
química orgánica o química del carbono es la rama de la química que estudia la
estructura, propiedades, síntesis y reactividad de compuestos químicos formados
principalmente por carbono e hidrógeno.
·Estos
compuestos componen las estructuras celulares de los seres vivos y todas sus
funciones vitales (respiración, alimentación, reproducción…) se producen
mediante la síntesis (creación) y reacción de estos compuestos.
·La
química orgánica engloba la mayoría de biomoléculas que forman los seres vivos
(proteínas, glúcidos, lípidos, ácidos nucleicos, vitaminas, hormonas, etc.)
Pero también una inmensa cantidad de compuestos y materiales naturales (caucho,
gas, petróleo,..) y artificiales (polímeros orgánicos (plásticos, disolventes,
entre otros).
·El
término “química orgánica" fue introducido en 1807 por Jöns Jacob
Berzelius, para estudiar los compuestos derivados de recursos naturales. Se
creía que los compuestos relacionados con la vida poseían una “fuerza vital”
que les hacía distintos a los compuestos inorgánicos, además se consideraba
imposible la preparación en el laboratorio de un compuesto orgánico. ¿Por qué
crees que se asocia lo orgánico con el misterio de la vida?
Comparación entre las
sustancias orgánicas e inorgánicas:
Figura 5. Comparación
de propiedades entre compuestos orgánicos e inorgánicos. Crédito: Elías Navarrete, Lima, Perú.
1.EL
ÁTOMO DE CARBONO
Tiene el 12 lugar de abundancia en la tierra
(menos del 0.1 %), presente en la corteza terrestre, en el agua de ríos, lagos
y océanos y la atmósfera. Sin embargo forma el mayor número de compuestos.
Pertenece al grupo 4A de la tabla periódica indica tiene 4 electrones de
valencia para completar su octeto cuando comparte dichos electrones con
otros átomos de carbonos o con átomo de un elemento distinto. Forma cuatro
enlaces covalentes. Su distribución electrónica es 1s2 2s2 2p2.
1.1.Propiedades
físicas
Este es sólido, insípido, inodoro y poco
soluble en agua. Además conduce mal el calor y la electricidad (con la
excepción del grafito). Por otra parte el carbón no es dúctil ni tampoco
maleable.
Figura 6. Propiedades
químicas y físicas del Carbono.
1.2.Propiedades
químicas
Covalencia: Es el enlace
característico de los compuestos orgánicos, se produce por compartición de
pares de electrones.
Figura 7. Enlace
covalente del carbono con el hidrógeno.
Tetravalencia: La tetravalencia
del carbono se debe a poseer 4 electrones en su última capa de valencia, de
modo que formando 4 enlaces covalentes con otros átomos consigue completar su
octeto.
Autosaturación: Es la capacidad del
carbono para unirse a otros átomos de carbono formando cadenas carbonadas que
pueden ser cortas, medianas, largas como es el caso de los polímeros. Esta
propiedad explica del porqué los compuestos orgánicos son los más abundantes,
respecto a los inorgánicos.
Figura 8. El átomo de
carbono formando enlaces carbono-carbono y carbono hidrógeno.
Hibridación: Es la “combinación”
de orbitales “puros” de un mismo átomo de carbono produciendo orbitales híbridos.
El carbono puede hibridarse de tres maneras distintas:
Al excitarse el electrón del orbital s,éste permite que se presente la posibilidad de la tetravalencia al
situarse en el espacio pz
del orbital 2p.
Gracias a esta “unión espacial” de los
orbitales y a la naturaleza polar de los diferentes átomos y Grupos Funcionales
que se pueden adicionar a una cadena de carbonos, es que tenemos las diferentes
formas geométricas de los compuestos orgánicos:
Figura 9. Disposición
geométrica de las moléculas orgánicas según la hibridación de sus carbonos.
1.2.1.Enlaces
simples sp3, dobles sp2 y triples sp
De acuerdo al tipo de hibridación que se
presentan entre los carbonos, es posible determinar si estos forman enlaces
simples, dobles o triples, y que responden especialmente a las condiciones de
estabilidad y reacción de los hidrocarburos y biomoléculas en general. En los
temas de Alcanos, Alquenos y Alquinos, Aromáticos y Grupos Funcionales se verán
más detalladamente estos conceptos. Por su parte, es de saberse que:
Tabla 1. Tipo de
hibridación y enlace formados entre carbonos.
Tipo de Hibridación
Enlace entre Carbonos
Ángulo de separación entre enlaces
sp3
C-C Forma
tetraédrica
109,5º
sp2
C=C Forma trigonal
plana
120º
sp
C=C
Forma lineal
180º
1.3.Tipos
de carbonos
Carbono primario: Un carbono primario
es aquel que está unido a un solo carbono y el resto de los enlaces son a otros
átomos distintos del carbono, no necesariamente hidrógenos.
Carbono secundario: Un carbono
secundario es aquel que está unido a dos carbonos y los otros dos enlaces son a
cualquier otro átomo.
Carbono terciario: Un carbono
terciario es aquel que está unido a tres átomos de carbono y a otro átomo.
Carbono cuaternario: Un carbono
cuaternario es aquel que está unido a cuatro átomos de carbono.
2.CLASIFICACIÓN
DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS
Los Estudiantes deberán consignar el
siguiente mapa conceptual en sus respectivos cuadernos, con el título anterior.
Esto hace parte de nuestras evidencias conceptuales.
2.1.COMPUESTOS
ORGÁNICOS: CADENAS Y ESTRUCTURAS CÍCLICAS
En los compuestos orgánicos, los átomos de carbono siempre son tetravalentes, forman
cuatro enlaces, sin embargo, según el enlace formado, se presentará una
variación geométrica espacial:
Si los enlaces son simples, la geometría de
ese carbono será tetraédrica.
Si tiene algún enlace doble la geometría será
triangular plana
Si tiene un enlace triple su geometría será
lineal
Los compuestos orgánicos serán uniones entre
átomos de carbono, que forman cadenas carbonadas, a los que van uniendo átomos
de hidrógeno e incluso otro tipo de átomos. Estas cadenas carbonadas pueden ser abiertas,
ramificadas o cerradas (ciclos y anillos).
2.2.FÓRMULAS
ESTRUCTURALES
De acuerdo a la
necesidad, el contexto o el texto académico, existen dos formas o métodos de
escribir una fórmula estructural: de forma condensada-desarrollada y semidesarrollada-simbólica.
3. TALLER
No. 5. EVALUACIÓN DEL APRENDIZAJE COMPUESTOS ORGÁNICOS
Con base a los recursos didácticos, videos y
clases sobre la Química Orgánica, el átomo de Carbono y los compuestos
orgánicos, resuelva:
1.¿Por
qué resultó (y aún lo hace) indispensable el conocer la estructura de los
compuestos orgánicos?
2.Consulta:
¿Por qué los hidrocarburos son empleados como fuentes de energía?
3.Con
base a la página web para modelar estructuras 3D, Apps y materiales que mejor
considere, realice los modelos en 3D de los siguientes compuestos:
4.Para
cada uno de los compuestos anteriores, basándose en los “pantallazos” tomados
como evidencia, identifique:
4.1.¿Qué
tipo de carbones hay presentes en cada molécula o estructura (primario,
secundario, Terciario y cuaternario)?
4.2.Compruebe
que cada átomo de Carbono, de cada estructura realizada, cumpla con sus
propiedades físicas y químicas. Argumente sus descubrimientos.
4.3.¿Las
estructuras diseñadas en 3D al tener enlaces simples (o hibridación sp3) presenta forma
tetraédrica? Argumente su respuesta.
4.4.Tome
una de las estructuras y añada dos dobles enlaces. Compruebe la geometría
espacial obtenida. ¿Qué tipo de hibridación se presenta en un enlace doble y se
cumple con los ángulos de separación entre enlaces?
4.5.Tome
una de las estructuras, diferente a la anterior, y añada dos triples enlaces.
Compruebe la geometría espacial obtenida. ¿Qué tipo de hibridación se presenta
en un enlace triple y se cumple con los ángulos de separación entre enlaces?
¡OJO!
Nota: El taller No. 5
deberá ser entregado en un documento PDF, en Equipos de Trabajo. El documento
deberá tener imágenes y pantallazos de los modelos en 3D.
4.RECURSOS
MULTIMEDIA
PÁGINA DE MODELAMIENTO DE ESTRUCTURAS
(MOLÉCULAS) EN 3D:
Presentación e Instrucciones de Trabajo para el Periodo 3
Hola chicos y niñas, ante todo bienvenidos a esta nueva experiencia en el medio digital y virtual. Les dejo abajo el Link de Lectura y Descarga de la Guía-Taller No. 6 con una duración de 3 - 4 semanas ó 12 a 16 horas de trabajo en Clases, para su apropiación y uso a través de sus dispositivos celulares.
Gilbert Lewis, quien desarrolló la comprensión de los enlaces químicos por medio de su método y la Regla del Octeto
En la presente Guía-Taller encontrarán Actividades de Aprendizaje que realizarán en Clases, así como el contenido teórico correspondiente al desarrollo de los Desempeños y Competencias para el presente Periodo 3. Esta es la base conceptual para alcanzar los desempeños académicos y la superación de las Evaluaciones de Aprendizajes.
EJE GENERADOR PERIODO 3: ENLACE QUÍMICO
1.PRECONCEPTOS
Asistimos a la relación entre los electrones de valencia y la regla del octeto por medio del siguiente mapa conceptual:
Fuente: Colombia Aprende
RECURSOS MULTIMEDIALES
Enlaces Químicos, clases de enlaces y propiedades periódicas
El número máximo de electrones que puede poseer un átomo en su nivel energético más externo es ocho. Esta configuración sólo la poseen los gases nobles; estos elementos se caracterizan por una elevada estabilidad química.
Todos los cuerpos en la naturaleza tienden a conseguir un estado de máxima estabilidad, que su energía sea mínima, es decir, intentan alcanzar o cumplir con el octeto.
Enlace químico entre el Sodio (Na) y el Cloro (Cl)
En 1916 Lewis propuso la regla del octeto según la cual el enlace químico es un proceso en el que los átomos ganan, pierden o comparten electrones de las capas más externas hasta conseguir la configuración de un gas noble (ocho electrones en el nivel más externo). No siempre es posible conseguir esta estructura, a veces con el enlace químico se puede semicompletar o completar los orbitales.
Cuando dos átomos se aproximan sus cortezas electrónicas comienzan a influirse mutuamente. Si esta influencia conlleva que la energía del sistema compuesto por los dos átomos unidos sea menor que la que tienen por separado, se producirá el enlace químico (Figura 1):
Siempre que entre dos o más átomos existan fuerzas que conduzcan la formación de una agrupación estable, entre esos átomos hay un enlace.
Las fuerzas de atracción del enlace van aproximando a los átomos hasta una determinada distancia a partir de la cual empiezan a actuar fuerzas de repulsión de los núcleos entre sí y de las cortezas entre sí. A esta distancia de equilibrio le corresponde una energía potencial mínima y se denomina longitud de enlace.
2.1.ENLACE IÓNICO
Cuando se enfrentan elementos de electronegatividades muy diferentes, se produce una cesión de electrones del elemento menos electronegativo al más electronegativo, formándose los respectivos iones positivo y negativo. La diferencia de las electronegatividades de estos dos iones debe ser mayor a 1,7 para que se forme el enlace tipo iónico.
Figuras 2 y 3. Enlace iónico entre el Cloro (Flúor a la derecha: anión: gana 1 electrón, gana carga negativa) y el Sodio (Litio, izquierda: catión: cede 1 electrón, gana carga positiva). Créditos: Colombia Aprende; Elías Navarrete, Lima, Perú.
El enlace iónico es, por lo tanto, la unión de iones de signo contrario mediante fuerzas electrostáticas. Los iones no forman moléculas aisladas, sino que se agrupan en redes cristalinas: un ion se rodea del máximo número posible de iones de signo opuesto. El tipo de red que se forme dependerá del tamaño relativo de los iones positivos y negativos (por ejemplo el NaCI (figura 3) tiene, para cada tipo de iones, tiene una estructura cúbica centrada en las caras).
2.1.1. INTENSIDAD DE LAS INTERACCIONES ENTRE IONES
Al estudiar los diferentes compuestos iónicos, principalmente sus características, podemos concluir que son bastante importantes para aclarar las propiedades que poseen las sustancias, propiedades como: dilatación, puntos de fusión y ebullición entre otras.
Estas son algunas de las características de las sustancias iónicas:
a)No forman moléculas sino redes cristalinas.
b)Debido a la fuerte atracción eléctrica entre sus iones tienen elevadas temperaturas de fusión y ebullición. Hace falta mucha energía para separar los iones y destruir la red cristalina.
c)Por la misma intensidad de atracción iónica son duros. Pero a la vez son frágiles y poco flexibles, porque un pequeño desplazamiento de su estructura enfrenta iones del mismo signo que se repelen.
d)Poseen coeficientes de dilatación pequeños, es decir, ofrecen resistencia a la dilatación.
e)En general, se disuelven bien en disolventes polares como el agua. La energía necesaria para la rotura de la red viene suministrada por la energía desprendida en el proceso de solvatación. Los iones de la superficie del cristal atraen a las moléculas del disolvente, las cuales separan y rodean a los iones del cristal (se dice que los iones se encuentran solvatados).
f)En estado sólido no conducen la electricidad porque los iones están en posiciones fijas. Si se funden o se disuelven sus iones adquieren movilidad y se vuelven conductores.
2.2.ENLACE COVALENTE - TEORÍA DE LEWIS. TIPOS DE ENLACES
Para explicar la existencia de moléculas como F2, NH3formadas por elementos con la misma electronegatividad o electronegatividades próximas, Lewis propone la existencia del enlace covalente.
El enlace covalente consiste en la unión de átomos mediante la compartición de pares de electrones para adquirir una configuración electrónica estable, formando moléculas (figura 4). Para que se presente un enlace covalente la diferencia de electronegatividades entre los iones debe ser menor a 1,7.
En los diagrama de Lewis los electrones de valencia se simbolizan por puntos. En ocasiones, para adquirir la estructura de gas noble, los elementos comparten dos o tres pares de electrones, por ejemplo:
Figura 4. Enlace covalente de la molécula de agua. En ambos casos, se comparten electrones entre el O y el H, permitiendo que alcancen el octeto. Créditos: Colombia Aprende.
2.2.1. POLARIDAD DE LAS MOLÉCULAS
Podemos hablar en el enlace covalente de dos tipos, partiendo de las diferencias de electronegatividades de sus elementos que los compongan:
Covalente apolar: al realizar la diferencia de electronegatividades entre los elementos que conforman el compuesto, esta es de cero (figura 5).
Figura 5. Enlace covalente apolar. La diferencia de electronegatividades es 0. Hay un equilibrio o simetría en la forma molecular. Créditos: Colombia Aprende.
3.1.2.Covalente polar: al realizar la diferencia de electronegatividades entre los elementos que conforman el compuesto, está en el rango de 0.1 a 1.8 aproximadamente (figura 6).
Figura 6. Enlace covalente polar. La diferencia de electronegatividades está entre 0,1 y 1,8. Hay un desequilibrio en la forma molecular. Créditos: Colombia Aprende.
3.GEOMETRÍA MOLECULAR
Es la disposición tridimensional de los átomos que constituyen una molécula. Determina muchas de las propiedades de las moléculas, como son la reactividad, la polaridad, magnetismo y actividad biológica entre otras (tabla 1).
La geometría molecular es la disposición tridimensional de los átomos que conforman una molécula (uso de la App Molecular Constructor). Es muy importante conocer correctamente la geometría de una molécula, ya que está relacionada directamente con la mayoría de propiedades físicas y químicas, como por ejemplo, punto de ebullición, densidad, solubilidad, etc.
Si conocemos la estructura de Lewis de una molécula, podremos predecir su geometría utilizando la teoría de repulsión de pares electrónicos de la capa de valencia, la cual se basa en el hecho que los electrones tienden a repelerse entre sí (por similitud de cargas). Por tal motivo, los orbitales que contienen a los electrones se orientan de tal forma que queden lo más alejados entre sí.
Es importante notar que la geometría de la molécula está referida siempre al átomo central, y que, para determinarla correctamente, debemos conocer el número de coordinación total de dicho átomo:
N° coordinación = N° átomos unidos + N° pares libres
Este dato permite saber la orientación angular de la molécula:
4.TALLER No. 6. APLICACIÓN DE CONCEPTOS Y EVALUACIÓN DEL APRENDIZAJE
Para cada uno de los siguientes compuestos determine si es un compuesto covalente polar, apolar o iónico. Realice sus estructuras de Lewis y modele sus estructuras en 3D con la ayuda de la App Molecular Constructor o en las siguientes páginas web de simuladores:
A continuación también dejaré un videotutorial sobre el manejo de la App Molecular Constructor:
a)MgO
b)CuSO4
c)KI
d)Zn(OH)2
e)NaCl
f)AgNO3
g)LiF
h)Cl2
i)BH3
j)AlF3
k)BeH2
l)NaOH
m)MgCl2
n)CO
o)C2H6O
p)KOH
q)Na2SO4
r)CaCl2
s)Fe2S3
t)KBr
u)CaCO3
v)NaClO
w)K2SO4
x)CO2
y)CH4
z)C2H6
aa)H2O
bb)KMnO4
cc)H2O2
dd)H2S
ee)SO2
ff)HCN
gg)NH3
hh)BeF2
Nota: El presente Taller No. 6 deberá ser entregado en un documento PDF, en Equipos de Trabajo. El documento deberá tener imágenes y pantallazos de los modelos en 3D y la solución de lo requerido para cada uno de los compuestos anteriores. Los plazos serán fijados en clase.