GEOMETRIA MOLECULAR

La geometría tridimensional de las moléculas está determinada por la orientación relativa de sus enlaces covalentes. En 1957 el químico canadiense Ron Gillespie basándose en trabajos previos de Nyholm desarrolló una herramienta muy simple y sólida para predecir la geometría (forma) de las moléculas.
La teoría por él desarrollada recibe el nombre Teoría de Repulsión de los Pares de Electrones de Valencia (TRPEV) y se basa en el simple argumento de que los grupos de electrones se repelerán unos con otros y la forma que adopta la molécula será aquella en la que la repulsión entre los grupos de electrones sea mínima.

Para la TRPEV grupos de electrones pueden ser:

• un simple enlace
• un doble enlace
• un triple enlace
• un par de electrones no enlazante

Para predecir la geometría de una molécula necesitamos conocer solamente cuantos grupos de electrones están asociados al átomo central para lo cual debemos escribir la fórmula de Lewis de la molécula.
Luego simplemente nos preguntamos como los grupos de electrones se distribuirán espacialmente de modo que la repulsión entre ellos sea mínima.

Es importante recordar que la geometría de la molécula quedará determinada solamente por la distribución espacial de los enlaces presentes y no por la posición de los pares electrónicos no enlazantes, los que si deberán ser tenidos en cuenta en el momento de determinar la disposición espacial de todos los grupos electrónicos, sean enlaces o no.

PETROLEO Y SUS DERIVADOS

El petróleo (del griego: πετρέλαιον, "aceite de roca")´ es una mezcla homogénea de compuestos orgánicos, principalmente hidrocarburos insolubles en agua. También es conocido como petróleo crudo o simplemente crudo.

Es de origen fósil, fruto de la transformación de materia orgánica procedente de zooplancton y algas que, depositados en grandes cantidades en fondos anóxicos de mares o zonas lacustres del pasado geológico, fueron posteriormente enterrados bajo pesadas capas de sedimentos. La transformación química (craqueo natural) debida al calor y a la presión durante la diagénesis produce, en sucesivas etapas, desde betún a hidrocarburos cada vez más ligeros (líquidos y gaseosos). Estos productos ascienden hacia la superficie, por su menor densidad, gracias a la porosidad de las rocas sedimentarias. Cuando se dan las circunstancias geológicas que impiden dicho ascenso (trampas petrolíferas como rocas impermeables, estructuras anticlinales, márgenes de diapiros salinos, etc.) se forman entonces los yacimientos petrolíferos.

En condiciones normales es un líquido bituminoso que puede presentar gran variación en diversos parámetros como color y viscosidad (desde amarillentos y poco viscosos como la gasolina hasta líquidos negros tan viscosos que apenas fluyen), densidad (entre 0,75 g/ml y 0,95 g/ml), capacidad calorífica, etc. Estas variaciones se deben a la diversidad de concentraciones de los hidrocarburos que componen la mezcla.

Es un recurso natural no renovable y actualmente también es la principal fuente de energía en los países desarrollados. El petróleo líquido puede presentarse asociado a capas de gas natural, en yacimientos que han estado enterrados durante millones de años, cubiertos por los estratos superiores de la corteza terrestre.

En los Estados Unidos, es común medir los volúmenes de petróleo líquido en barriles (de 42 galones estadounidenses, equivalente a 158,987294928 litros), y los volúmenes de gas en pies cúbicos (equivalente a 28,316846592 litros); en otras regiones ambos volúmenes se miden en metros cúbicos.

 DERIVADOS

Los siguientes son los diferentes productos derivados del petróleo y su utilización:

Gasolina motor corriente y extra - Para consumo en los vehículos automotores de combustión interna, entre otros usos.

Turbocombustible o turbosina - Gasolina para aviones jet, también conocida como Jet-A.

Gasolina de aviación - Para uso en aviones con motores de combustión interna.

ACPM o Diesel - De uso común en camiones y buses.

Queroseno - Se utiliza en estufas domésticas y en equipos industriales. Es el que comúnmente se llama "petróleo".

Cocinol - Especie de gasolina para consumos domésticos. Su producción es mínima.

Gas propano o GLP - Se utiliza como combustible doméstico e industrial.

Bencina industrial - Se usa como materia prima para la fabricación de disolventes alifáticos o como combustible doméstico

Combustóleo o Fuel Oil - Es un combustible pesado para hornos y calderas industriales.

Disolventes alifáticos - Sirven para la extracción de aceites, pinturas, pegantes y adhesivos; para la producción de thinner, gas para quemadores industriales, elaboración de tintas, formulación y fabricación de productos agrícolas, de caucho, ceras y betunes, y para limpieza en general.

Asfaltos - Se utilizan para la producción de asfalto y como material sellante en la industria de la construcción.

Bases lubricantes - Es la materia prima para la producción de los aceites lubricantes.

Ceras parafínicas - Es la materia prima para la producción de velas y similares, ceras para pisos, fósforos, papel parafinado, vaselinas, etc.

Polietileno - Materia prima para la industria del plástico en general

Alquitrán aromático (Arotar) - Materia prima para la elaboración de negro de humo que, a su vez, se usa en la industria de llantas. También es un diluyente

Acido nafténico - Sirve para preparar sales metálicas tales como naftenatos de calcio, cobre, zinc, plomo, cobalto, etc., que se aplican en la industria de pinturas, resinas, poliéster, detergentes, tensoactivos y fungicidas

Benceno - Sirve para fabricar ciclohexano.

Ciclohexano - Es la materia prima para producir caprolactama y ácido adípico con destino al nylon.

Tolueno - Se usa como disolvente en la fabricación de pinturas, resinas, adhesivos, pegantes, thinner y tintas, y como materia prima del benceno.

Xilenos mezclados - Se utilizan en la industria de pinturas, de insecticidas y de thinner.

Ortoxileno - Es la materia prima para la producción de anhídrido ftálico.

Alquilbenceno - Se usa en la industria de todo tipo de detergentes, para elaborar plaguicidas, ácidos sulfónicos y en la industria de curtientes.El azufre que sale de las refinerías sirve para la vulcanización del caucho, fabricación de algunos tipos de acero y preparación de ácido sulfúrico, entre otros usos. En Colombia, de otro lado, se extrae un petróleo pesado que se llama Crudo Castilla, el cual se utiliza para la producción de asfaltos y/o para mejoramiento directo de carreteras, así como para consumos en hornos y calderas.

EJEMPLOS

EJEMPLO:

Calcula la molalidad de una disolución que tiene 0.5 moles de NaCl en 0.2 kg de agua.

Datos:

m= ?                                n=0.5 mol NaCl                       kg disolvente = 0.2 kg H2O

Solución:

               n                           0.5 mol NaCl                  mol NaCl

m=-------------------- =    -----------------   =  2.5   ------------  =  2.5 m

      kg disolvente             0.2 kg H2O                   kg H2O

EJEMPLO:

Calcula la molalidad de una disolución que contiene 12 g de Mg (OH)2 en 500 mL de H2O

Datos:

m= ?

                                     1 mol Mg(OH)2                              

n= (12g Mg(OH)2)   ---------------------          = 0.2 mol Mg(OH)

                         58g Mg(OH)2

                                               1 g

Kg disolvente =      500 ml           ------------    = 500 g = 0.5 kg H2O

                                             1 ml

Solucion:

                   n                    0.2 mol Mg(OH)          0.4 mol Mg(OH)2

m=   ------------------  =    ------------------------  =  --------------------------  = 0.4 m

          kg disolvente             0.5 kg H2O                  kg disolvente

EJEMPLO:

Calcula los gramos de NaOH que se requieren para preparar una disolución 0.80 m en 1200 mL de agua

Datos:

                                        0.80 mol NaOH

masa NaOH= ?      m=  ----------------------

                                            kg H2O

                                                 1 g                         1 kg

kg H2O =    1200 mL        ----------------         ----------------    =  1.2 kg

                                             1 mL                        1000 g

Solución:

                           n

Apartir de m = ------ despeja n y obtienes n = (m) (kg); sustituyendo en la formula resulta:

                          Kg’

=            0.80 mol NaOH

n=    ------------------------          1.2 kg H2O   = 0.9 mol NaOH

                   kg H2O

Convierte los moles a gramos:

                                                              40 g NaOH

masa NaOH =   0.96 mol NAOH    -------------------------    =  38.4 g NaOH

                                                             1 mol NaOH

EJEMPLO:

Los equivalentes-gramo de cada sustancia son:

                                              27g

1.  Al3+;               Eq-gAl3+ ------ = 9 g                          1 Eq-g Al3+ = 9g

                                               3

                                               32

2.  S2-;                 Eq-g S2- = ----- = 16 g                        1 Eq-g S2- = 16g

                                                2

Acidos

                                              36.5g

3.   HCl                Eq-g HCl = -------- = 36.5 g                 1 Eq-g HCl = 36.5 g  

                                                  1 

                                                   98g

4.  H2SO;            Eq-g H2SO4= ------ =  49 g                 1 Eq-g H2SO4 = 49 g

                                                    2

Sales:                                         174 g

7.  K2SO4;         Eq-g K2SO4 = ---------- = 87 g

                                                     2

                              K12   SO4    2-  

                                            2+  2-              1 Eq-g K2SO4 =  87 g

                                                 0

                                                                 342 g

8.  Al2 (SO4)3;           Eq-g Al2 (SO4)3 = -------- = 57 g

                                                                    6

                                     Al32+    SO4   23-

                                                6 +    6 -              1 Eq-g Al2 (SO4)3 = 57 g

                                                          0

Para determinar la concentracion normal (N) debes aprender a realizar las conversiones de unidades como se muestra en los siguientes ejemplos:

EJEMPLO:

100 g NaOH-------- Eq-g

Relacionando estequiometricamente estas unidades obsservaras que:

                                1 Eq-g NaOH

 100 g NaOH     ---------------------     = 2.5 eQ-g NaOH       

                               40 g NaOH

EJEMPLO:

1.8 Eq-g H2SO4 ----------- Eq-g

Aplicando el mismo procedimiento analítico tendras:

                                   49 g H2SO4

1.8 Eq-g H2SO4     ---------------------    = 88.2 H2SO4

                                   1 Eq-g H2SO4

EJEMPLO:

¿Cual es la normalidad de una disolución HCl que contiene 0.35 Eq-g en 600 mL de dicha disolución?

Datos:

N = ?                               E = 0.35 Eq-g HCl                       V = 600 mL = 0.60 L

Solución:

        E         0.35 Eq-g HCl                 Eq-g HCl

N = ----  =  ------------------- = 0.58  ---------------- = 0.58 N

        V                0.6 L                                L

EJEMPLO:

Calcula la normalidad que habrá en 120 mL de disolución, la cual contiene 50 g de H2SO4

Datos:                                                   1 Eq-g H2SO4

N = ?              E =   50 g H2SO4       --------------------- =   1.02 Eq-g H2SO4            V = (1200 mL) = 1.2 L

                                                              49 g H2SO4

Solucion:

        E           1.02 Eq-g H2SO4               Eq-g H2SO4

N = ----  =  -----------------------  =  0.85  -----------------  = 0.85 N

        V                   1.2 L                                  L

EJEMPLO:

¿cuantos gramos de soluto Habra en 800 mL de disolución 0.75 N H3BO3?

Datos:                                                                                Eq-g H3BO3

masa H2BO3 = ?         V = 800 mL 0.8 L            N = 0.75  -----------------

                                                                                                    L 

Solución:            E

A partir de N = ---- , despeja E y tendras E = NV; sustituye valores:

                          V

                 Eq-g H3BO3

E =  0.75 -----------------       0.8 L    = 0.60 Eq-g H3BO3

                        L

Realizando la conversión:

Eq-g-----------gramos

Obtienes:                                                            20.6 g H3BO3

masa de H3BO3 =  0.60Eq-g H3BO3     ------------------------   =  12.36 g

                                                                   1 Eq-g H3BO3

EJEMPLO:

Una disolución contiene 20 g de NaOH y 100 g de H2O. calcula la fracción molar de NaOH y H2O

Datos:

masa NaOH = 20 g                        masa H2O = 100 g

                                      1 mol                                                                        1 mol

nNaOH =    20 g        ------------    = 0.5 mol                 nH2O =    100 g     --------------   = 5.55 mol

                                     40 g                                                                             18 g

n disolución = n NaOH + nH2O                              n disolución = 0.5 mol + 5.55 mol

n disolución = 6.05 mol

Solución:

                        nNAOH             0.5 mol

XNaOH = ------------------ = ------------- = 0.083

                     N disolución       6.05 mol

    nH2O               5.55 mol

XH2O = ---------------- = -------------- = 0.917

n disolución        6.05 mol

Observa que:

XNaOH + XH2O = 1                 0.083 + 0.917 = 1                      1 = 1

Por lo tanto, la suma de las fracciones molares es igual a 1.