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Propiedades químicas de los compuestos del carbono, el etanol y el ácido etanoico

Los compuestos del carbono arden en oxígeno y dan CO₂, agua, calor y luz (combustión); los oxidantes fuertes convierten los alcoholes en ácidos (oxidación); los compuestos insaturados añaden hidrógeno con un catalizador de níquel (adición); los saturados cambian un hidrógeno por cloro con luz solar (sustitución). El etanol reacciona con sodio y da hidrógeno, y se deshidrata a eteno; el ácido etanoico es un ácido débil que forma ésteres con los alcoholes y CO₂ con los carbonatos.

🎬 Historia paso a paso

  1. Combustión. Una molécula de metano se encuentra con dos de oxígeno. Los enlaces se rompen, los átomos se reordenan y salen dióxido de carbono, dos aguas, calor y luz.
  2. Oxidación. El permanganato de potasio alcalino le da oxígeno al etanol. El extremo –CH₂OH pasa a –COOH, así que el etanol se convierte en ácido etanoico.
  3. Adición. El eteno tiene un doble enlace C=C. Con un catalizador de níquel, una molécula de hidrógeno abre ese enlace y los dos átomos de H se añaden. El eteno pasa a etano.
  4. Sustitución. El metano no tiene enlaces libres, así que con luz solar un átomo de cloro ocupa el lugar de un hidrógeno. Se forman clorometano y HCl.
  5. El etanol se encuentra con el sodio. El sodio reemplaza el H del –OH, forma etóxido de sodio y burbujea gas hidrógeno. Es una prueba para los alcoholes.
  6. Tu turno. Elige cualquier reacción, incluida la esterificación (ácido + alcohol → éster de olor dulce), y pulsa Run para ver cómo se reordenan los átomos.

Consejo: arrastra la escena 3D para girarla. Usa dos dedos para hacer zoom.

🤔 Dudas comunes, resueltas

¿La combustión es lo mismo que la oxidación?

La combustión es una oxidación rápida con calor y luz. La oxidación del etanol a ácido es más lenta y la controla un agente oxidante.

¿Por qué el metano no puede hacer adición?

El metano solo tiene enlaces simples; no hay un doble enlace que abrir. Por eso solo puede cambiar H por Cl.

¿De dónde sale el oxígeno extra del ácido etanoico?

Del agente oxidante (KMnO₄ o K₂Cr₂O₇), que en las ecuaciones se escribe como [O].

¿Se gasta el níquel en la hidrogenación?

No. Un catalizador solo acelera la reacción y al final queda sin cambios.

¿Qué burbujea cuando el sodio entra en el etanol?

Gas hidrógeno. El sodio ocupa el lugar del H del –OH, así que se libera H₂ y queda el etóxido de sodio.

¿Por qué la esterificación usa una flecha en ambos sentidos?

La reacción es reversible: el éster y el agua pueden reaccionar de vuelta. El catalizador ácido y el calor ayudan a que avance.

Combustión

El carbono y sus compuestos arden en oxígeno y dan dióxido de carbono, agua, calor y luz: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + calor + luz; C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O + calor + luz.

El carbón y el petróleo contienen nitrógeno y azufre, así que al quemarlos también se liberan óxidos de azufre y de nitrógeno, que causan la lluvia ácida.

Oxidación

La combustión es un tipo de oxidación, pero los alcoholes también se pueden oxidar de forma controlada. El permanganato de potasio alcalino (KMnO₄) o el dicromato de potasio acidificado (K₂Cr₂O₇) son agentes oxidantes: ceden oxígeno a otras sustancias.

CH₃CH₂OH + 2[O] → CH₃COOH + H₂O (al calentar con KMnO₄ alcalino).

El color rosa del permanganato desaparece mientras se consume; cuando todo el etanol ya se oxidó, el KMnO₄ sobrante se queda rosa.

Reacción de adición

Los compuestos insaturados añaden átomos a través de su doble o triple enlace. Con hidrógeno y un catalizador (níquel o paladio), el eteno pasa a etano: CH₂=CH₂ + H₂ → CH₃–CH₃.

Un catalizador cambia la velocidad de una reacción sin gastarse.

Hidrogenación de aceites

Los aceites vegetales tienen cadenas largas insaturadas. Al añadirles hidrógeno con níquel como catalizador se convierten en grasas saturadas sólidas (margarina). Los aceites insaturados se consideran más sanos; el exceso de grasas saturadas se relaciona con problemas del corazón.

Reacción de sustitución

Los hidrocarburos saturados son bastante poco reactivos, pero con luz solar el cloro reemplaza sus átomos de hidrógeno uno a uno: CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl. Con más cloro pueden formarse CH₂Cl₂, CHCl₃ y CCl₄.

Adición frente a sustitución: la adición necesita un doble o triple enlace y da un solo producto; la sustitución cambia un átomo y da dos productos.

Etanol (alcohol etílico)

El etanol C₂H₅OH es un líquido incoloro a temperatura ambiente, se mezcla con el agua en cualquier proporción y es un buen disolvente (tinturas, jarabes para la tos). Es el componente activo de las bebidas alcohólicas; incluso pequeñas cantidades afectan al cuerpo y al cerebro, y el metanol (a veces mezclado de forma ilegal) puede causar ceguera y muerte. El alcohol industrial se desnaturaliza añadiéndole metanol y un colorante azul para que no se pueda beber.

Reacciones del etanol

El etanol mezclado con gasolina se usa como combustible más limpio (bioetanol de caña de azúcar).

Ácido etanoico (ácido acético)

El ácido etanoico CH₃COOH es un ácido débil (solo se ioniza en parte). El ácido etanoico puro se congela a unos 290 K (17 °C), así que en tiempo frío parece hielo: es el ácido acético glacial. El vinagre es una disolución del 5 al 8 % en agua.

Fórmulas y definiciones clave

Ejemplos resueltos

1. Escribe la ecuación ajustada de la combustión completa del etano.

2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O + calor + luz. (Ajusta primero el C: 4; luego el H: 12 → 6H₂O; luego el O: 8 + 6 = 14 átomos = 7O₂.)

2. ¿Por qué un hidrocarburo saturado da llama limpia y la naftalina da llama con hollín?

La naftalina es insaturada y muy rica en carbono. No hay oxígeno suficiente para quemar todo el carbono, y las partículas de carbono sin quemar forman una llama amarilla con hollín.

3. ¿Cuál es una reacción de adición: eteno + H₂ o metano + Cl₂? ¿Por qué?

Eteno + H₂ es adición: dos átomos de H se añaden al C=C y se forma un solo producto (etano). Metano + Cl₂ es sustitución: el Cl cambia de lugar con el H y se forman dos productos (CH₃Cl + HCl).

4. Un compuesto X, C₂H₆O, reacciona con sodio y da un gas que arde con un chasquido. Al oxidarlo con KMnO₄ alcalino da Y, C₂H₄O₂. Identifica X, Y y el gas.

X es etanol (C₂H₅OH), el gas es hidrógeno (prueba del chasquido) e Y es ácido etanoico (CH₃COOH).

5. ¿Cómo distinguirías el etanol del ácido etanoico con bicarbonato?

Añade NaHCO₃. El ácido etanoico burbujea y da CO₂ (enturbia el agua de cal); el etanol no burbujea.

6. Se calienta Y (C₂H₄O₂) con X (C₂H₆O) y unas gotas de H₂SO₄ conc. Se nota un olor dulce. Nombra la reacción y el producto, y muestra cómo el producto puede devolver X.

Esterificación: CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌ CH₃COOC₂H₅ + H₂O; el producto es etanoato de etilo. Al calentarlo con NaOH (saponificación) da etanol + etanoato de sodio.

Errores comunes

Test de práctica

1. ¿Qué catalizador se usa en la hidrogenación de aceites vegetales?
2. CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl con luz solar es una:
3. Etanol + sodio da:
4. El KMnO₄ alcalino convierte el etanol en:
5. La reacción de un ácido con un alcohol que da olor dulce se llama:

Práctica: responde tú mismo

Escribe o elige tu respuesta y pulsa Comprobar. Usa la pista si te atascas; la solución completa aparece después de responder.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre reacciones de adición y de sustitución?

La adición ocurre en compuestos insaturados: los átomos se añaden al doble o triple enlace y se obtiene un solo producto. La sustitución ocurre en compuestos saturados: un átomo reemplaza a otro y se obtienen dos productos.

¿Qué es la esterificación?

Es la reacción de un ácido carboxílico con un alcohol en presencia de un catalizador ácido, que da un éster de olor dulce y agua.

¿Por qué el ácido etanoico se llama ácido acético glacial?

El ácido etanoico puro se congela a unos 17 °C, así que en lugares fríos parece hielo (un glaciar).

Dónde se estudia

PolandSzkoła podstawowa, klasa VIIIHydrocarbon derivatives
Ukraine9 класOrganic substances
CBSE (India)Class 10Chemical Substances – Nature and Behaviour
England (GCSE, A level)Year 114.7 Organic chemistry
China高一Ch.7 Organic compounds

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