Química · Orientación didáctica
Orientación: Química Orgánica y Equilibrio Ácido-Base
Incorporado el
Nivel: 5.º Año Secundaria
Eje: Estructura del Carbono y Reacciones en Solución Acuosa
1. El Átomo de Carbono y la Hibridación
El carbono posee número atómico $Z=6$ ($1s^2 2s^2 2p^2$). Para formar 4 enlaces covalentes (tetravalencia), hibrida sus orbitales: * Hibridación $sp^3$: 4 enlaces simples $\sigma$, geometría tetraédrica ($109.5^\circ$), característica de los alcanos. * Hibridación $sp^2$: 3 enlaces $\sigma$ y 1 enlace $\pi$ (enlace doble), geometría plana trigonal ($120^\circ$), característica de los alquenos. * Hibridación $sp$: 2 enlaces $\sigma$ y 2 enlaces $\pi$ (enlace triple), geometría lineal ($180^\circ$), característica de los alquinos.
2. Grupos Funcionales Orgánicos Principales
| Función | Grupo Funcional | Fórmula General | Ejemplo IUPAC |
|---|---|---|---|
| Alcohol | Hidroxilo ($-OH$) | $R-OH$ | Etanol ($CH_3-CH_2-OH$) |
| Aldehído | Carbonilo terminal ($-CHO$) | $R-CHO$ | Etanal ($CH_3-CHO$) |
| Cetona | Carbonilo interno ($-CO-$) | $R-CO-R'$ | Propanona ($CH_3-CO-CH_3$) |
| Ácido Carboxílico | Carboxilo ($-COOH$) | $R-COOH$ | Ácido etanoico / acético ($CH_3-COOH$) |
| Éster | Éster ($-COO-$) | $R-COO-R'$ | Etanoato de etilo |
| Amina | Amino ($-NH_2$) | $R-NH_2$ | Metilamina ($CH_3-NH_2$) |
3. Equilibrio Ácido-Base y Escala de pH
- Definición de pH: $$\text{pH} = -\log_{10}[H_3O^+] \quad ; \quad \text{pOH} = -\log_{10}[OH^-]$$ $$\text{pH} + \text{pOH} = 14 \quad (\text{a } 25^\circ\text{C})$$
- Interpretación:
- $\text{pH} < 7$: Solución ácida ($[H^+] > 10^{-7}\text{ M}$).
- $\text{pH} = 7$: Solución neutra ($[H^+] = 10^{-7}\text{ M}$).
- $\text{pH} > 7$: Solución básica / alcalina ($[H^+] < 10^{-7}\text{ M}$).