Química Analítica.
1. Disoluciones. Definición. Diferentes formas de expresión de la concentración. Cálculos de concentraciones.
2. Equilibrio ácido-base. Definición de ácidos y bases según el concepto de Bronsted-Lowry. Definición de pH. Relación entre el producto iónico del agua y los valores de pKa y pKb. Predicción cualitativa y cuantitativa de reacciones ácido-base. Calculo de pH de ácidos y bases fuertes, ácidos y bases débiles. Cálculo del pH de disoluciones de anfolitos y de disoluciones amortiguadoras.
3. Equilibrio redox. Agentes oxidantes y reductores. Ley de Nernst. Fuerza relativa de oxidantes y reductores. Predicción cualitativa y cuantitativa de reacciones redox. Cálculos de potencial de disoluciones que contengan oxidantes y/o reductores.
4. Equilibrios de formación de complejos sencillos (relación estequiométrica 1:1). Definición de constantes de disociación y formación de complejos. Predicción cualitativa y cuantitativa de reacciones de formación de complejos. Cálculos de concentración de las especies involucradas en el equilibrio de complejación.
5. Equilibrios de solubilidad. Definición de Ks y pKs. Relación entre solubilidad y la constante Ks. Efecto del ion común. Predicción cualitativa y cuantitativa de reacciones de formación y solubilización de precipitados. Cálculos de concentración de las especies involucradas en el equilibrio de precipitación.
6. Identificación de cationes de los bloques “s” y “p” de la primera serie de elementos de transición. Identificación de aniones de uso más frecuente: halogenuros, nitrato, sulfuro, sulfato, carbonato y oxalato.
7. Valoraciones ácido-base, redox y de formación de complejos. Uso de indicadores visuales de fin de reacción.
8. Ley de Lambert-Beer. Aplicaciones.
9. Principios básicos de cromatografía.
Química Física.
1. Termodinámica: Sistema y sus alrededores. Primera ley de la termodinámica. Calor, energía y trabajo. Relación entre entalpía y energía. Funciones de estado. Definición de capacidad calorífica. Ley de Hess. Uso de las entalpías de formación estándar. Entalpías de combustión, de disolución y de solvatación. Energías de unión (definición y usos). Segunda ley de la termodinámica: definición de entropía (q/T). Entropía y desorden. Relación G=H – TS. ΔG y direccionalidad de los cambios.
2. Gases: Ley de los gases ideales, concepto de presión parcial. Propiedades críticas.
3. Sistema de fases: Presión de vapor de un líquido y su dependencia de la temperatura. Ley de Henry. Ley de Raoult. Propiedades coligativas (elevación del punto de ebullición, depresión del punto de congelación). Determinación de masa molar. Presión osmótica.
4. Equilibrio químico: Modelo dinámico del equilibrio químico; expresión del equilibrio químico en términos de concentraciones relativas y de presiones parciales relativas. Relación entre la constante de equilibrio para gases ideales expresada en términos diferentes (concentración, presión y fracción molar). Definición de coeficiente de actividad.
5. Equilibrio iónico: Teoría de Arrhenius y de Bronsted-Lowry de ácidos y bases. Equilibrio de electrodos: definición de fuerza electromotriz, electrodos de primera clase, potencial estándar de electrodo. Ecuación de Nernst. Electrodos de segunda clase. Leyes de Faraday.
6. Cinética de reacciones homogéneas: Factores que afectan la rapidez de reacción, ecuación y constante de velocidad. Orden de reacción. Dependencia del tiempo y la concentración en reacciones de primer orden, tiempo de vida media, y su relación con la rapidez de la reacción. Paso determinante de la velocidad. Molecularidad. Definición de energía de activación y ecuación de Arrhenius. Cálculo de la rapidez de la reacción para reacciones de primer orden.
7. Números cuánticos n, m, y l. Niveles energéticos del átomo de hidrógeno (fórmula). Forma de los orbitales p. Electrones no apareados y paramagnetismo.
Química Inorgánica.
1. Estructura atómica y tabla periódica: configuración electrónica, principio de exclusión de Pauli, primera regla de Hund. Grupos principales. Tendencias generales de los parámetros atómicos dentro de los principales grupos en la Tabla Periódica: tamaño atómico, tamaño iónico, primera energía de ionización, electronegatividad, electroafinidad, número de oxidación máximo, metales, semi-metales y nometales.
2. Formulación y nomenclatura IUPAC: los elementos naturales, substancias simples, compuestos de los elementos de los grupos principales, compuestos de metales de transición del bloque “d”. Compuestos de coordinación: complejos metálicos de los cationes de los bloques s, p y primera serie de transición, y número de coordinación.
3. Masa atómica relativa. Isótopos: conteo de nucleones (número de masa, número atómico) y abundancias relativas. Isótopos radiactivos: decaimiento radiactivo (alfa, beta, gamma), reacciones nucleares (alfa, electrones, positrones, protones, neutrones).
4. Estequiometría. Balance de ecuaciones. Relaciones de masa y volumen. Fórmulas empíricas. Masa molar. Constante de Avogadro.
5. Enlace químico: estructuras de Lewis, regla del octeto. Enlace covalente. Estructura molecular. Geometría de moléculas sencillas. Moléculas polares y no polares. Enlace iónico. Enlace metálico.
6. Estructura y propiedades físicas de sólidos cristalinos. Características generales de cristales iónicos, covalentes, moleculares y metálicos. Sistemas cristalinos. Sistema cúbico: estructura primitiva, estructura centrada en el cuerpo, estructura centrada en las caras, relaciones entre tamaño atómico o tamaño iónico y parámetros de celda, y densidad.
7. Elementos del bloque “s”: productos de reacción de los metales con oxígeno. Productos de la reacción de los metales con el agua; basicidad relativa. Productos de la reacción de los metales con los halógenos. Hidruros.
8. Elementos del bloque “p”: productos de la reacción de estos elementos con O2, H2 y halógenos. Compuestos con halógenos y en oxoaniones de los elementos siguientes, con los estados de oxidación citados: B(III), Al(III), Si(IV), N(V), P(V), S(IV ó VI), O(II), F(I), Cl(I, III, V ó VII), Pb(II) y Bi(II). Productos de la reacción de óxidos no metálicos con el agua y estequiometría de los ácidos resultantes. Reacción de los halógenos con el agua. Hidróxidos con propiedades anfóteras. Pasivación del aluminio.
9. Elementos del bloque “d”: compuestos con los estados de oxidación referidos para los siguientes metales de este bloque: Cr(III ó VI), Mn(II, IV ó VII), Fe(II ó III), Co(II), Ni(II), Cu(I ó II), Ag(I), Zn(II), Hg(I ó II). Colores en disolución acuosa de los iones de los referidos metales del bloque “d” y la valencia de los cationes que se forman. Hidróxidos con propiedades anfóteras. Pasivación del hierro y del cromo.
10. Oxidación y reducción: predicción de las reacciones de oxidación con base en los valores de potenciales normales de reducción. Solubilización de los metales en medio ácido diluido. Aniones comúnmente usados como oxidantes y redutores: propiedades reductoras del HNO2 y sus sales, propiedades oxidantes del HNO3 y sus sales, reacción del Na2S2O3 con yodo. Disminución de la reactividad y poder oxidante de los halógenos del F2 al I2. Productos de la reducción del permanganato en función del pH.
11. Obtención industrial de productos inorgánicos importantes: H2SO4, NH3 (processo de Haber-Bosch), HNO3 (método de Ostwald), Na2CO3 (método de Solvay), Cl2, NaOH, H3PO4 y aluminio (processo de Bayer y processo de Hall-Héroult). Fertilizantes inorgánicos: nutrientes primarios y nutrientes secundarios.
12. Ciclos naturales: agua, carbono, nitrógeno y oxígeno.
Química Orgánica.
1.Alcanos. Nomenclatura IUPAC. Hibridación sp3. Propiedades físicas. Obtención. Reacciones principales de los alcanos: halogenación, oxidación y pirólisis. Mecanismo radicalario de la halogenación.
2. Cicloalcanos. Nomenclatura IUPAC. Conformación de silla y bote. Estabilidad de los constituyentes de los cicloalcanos: enlaces ecuatoriales y axiales, isómeros cis-trans.
3. Alquenos. Nomenclatura IUPAC. Hibridación sp2. Isomería cis-trans. Métodos de obtención en el laboratorio. Regla de Markovnicov. Reacciones principales de los alquenos: reducción, adición y ozonólisis. Mecanismos de las reacciones de adición.
4. Alquinos. Nomenclatura IUPAC. Hibridación sp. Métodos de obtención en el laboratorio. Reacciones principales de los alquinos: adición, oxidación y reducción. Acidez de los alquinos.
5. Halogenuros de alquilo. Nomenclatura. Obtención. Reacciones de sustitución y eliminación. Mecanismos básicos de sustitución y eliminación: SN1 , SN2; E1 y E2. Reacciones de identificación d derivados halogenados.
6. Compuestos aromáticos. Nomenclatura IUPAC. Benceno: estructura y aromaticidad. Resonancia. Derivados del benceno. Reacciones de sustitución y eliminación. Reacciones de sustitución electrofílica y efecto del sustituyente. Alquilbencenos.
7. Alcoholes y fenoles. Nomenclatura IUPAC y clasificación. Identificación. Síntesis de alcoholes. Obtención de fenoles. Acidez de alcoholes y fenoles. Reacciones de alcoholes: ruptura del enlace C-OH, ruptura del enlace O-H. Reacciones de fenoles: Acidez. Formación de éteres y ésteres. Reacciones de identificación de alcoholes y fenoles.
8. Aldehídos y cetonas. Estructura y nomenclatura IUPAC. Métodos de obtención de aldehídos: oxidación de alcoholes primarios y metilbencenos, reducción de cloruros de ácido. Métodos de obtención de cetonas: oxidación de aldehídos y de metilcetonas (reacción de haloformo), reducción, adición nucleofílica (Grignard, cianuros, derivados de amoníaco). Enlaces cetálicos, hemi, su importancia en los azúcares. Acidéz de los hidrógenos al grupo carbonilo: tautomería ceto-enol. Condensación aldólica. Reacciones de identificación de grupo carbonilo.
9. Ácidos carboxílicos. Nomenclatura IUPAC. Fuerza ácida, efectos inductivos. Métodos de obtención: oxidación: hidrólisis de nitrilos, de ésteres y carbonatación de reactivos de Grignard. Reacciones de ácidos carboxílicos: conversión a cloruros de ácido, ésteres y amidas. Ácidos di o tricarboxílicos. Ácidos aromáticos y su obtención.
10. Derivados de ácidos carboxílicos. Cloruro de ácido: nomenclatura IUPAC, obtención y reacciones (obtención de ácidos, amidas, ésteres y acilación de Friedel-Crafts). Anhídridos de ácido: nomenclatura IUPAC, obtención y reacciones: hidrólisis, obtención de amidas, ésteres y acilación de Friedel-Crafts). Amidas, nomenclatura, obtención e hidrólisis.
11. Aminas. Nomenclatura y clasificación. Reacciones de reconocimiento de aminas primarias, secundarias y terciarias. Métodos de obtención: reducción de grupos nitro o nitrilo, y reacción de halógenos con amoníaco. Basicidad de aminas aromáticas y alifáticas. Reacciones: conversión a amidas, reacciones con ácido nitroso. Obtención y reacciones de sales de diazonio. Colorantes.
12. Estereoquímica. Estereoisómeros. Enantiómeros. Diasteroisómeros. Confórmeros. Notación. Isomería óptica. Configuraciones R y S. Confórmeros. Proyecciones de Fischer y de Newman.
13. Macromoléculas. Polímeros naturales: almidón, celulosa. Polímeros sintéticos, propiedades. Polímeros de adición: polietileno y poliestireno. Polímeros de condensación: poliamidas, poliésteres. Reciclaje de polímeros.
14. Aminoácidos y péptidos: estructura iónica de los aminoácidos. Punto isoeléctrico. Clasificación en grupos de los veinte aminoácidos. Enlace peptídico. Péptidos y determinación de su estructura.
15. Proteínas: estructura primaria de las proteínas. Desnaturalización por cambio de pH, temperatura, metales y EtOH.
16. Ácidos grasos y grasas: nomenclatura IUPAC desde el C4 al C18. Micelas, jabones y detergentes.
17. Carbohidratos: glucosa y fructosa, sus proyecciones de Fischer y de Haworth. Diferencias entre la α y β D-glucosa. Reacciones de las aldosas. Formación de glucósidos, mutarrotación de la glucosa. Enlace glucosídico de los disacáridos.
Técnicas Experimentales.
1. Conocimiento de las normas de seguridad en el laboratorio. Manipulación de muestras y reactivos bajo condiciones seguras.
2. Empleo de material de vidrio de uso común
– material graduado: probetas, pipetas, vasos de precipitados
– material aforado: balones, pipetas, buretas
– material para contener: erlenmeyer, cristalizadores, vidrio de reloj, balones de fondo redondo, cápsula de porcelana, tubos de ensayo
3. Manejo de material de hierro de uso común: soportes universales, pinzas, agarraderas, aros, mechero. Utilización de termómetro. Empleo de planchas calefactoras con agitación magnética, balanza y pHmetro. Empleo de desecadores.
4. Empleo de pera de succión o pera de goma y propipeta.
5. Preparación de soluciones. Diluciones utilizando material volumétrico.
6. Métodos volumétricos: Titulaciones ácido-base, complejométricas, RedOx y de precipitación. Indicadores. Determinación del punto final. Titulaciones por retorno (por retroceso).
7. Filtración por gravedad, por succión (utilizando vacío) y bajo presión (por ejemplo, utilizando una jeringa).
8. Procedimiento de cristalización simple. Precipitación de compuestos en solución. Lavado de precipitados. Purificación de muestras por recristalización.
9. Proceso de secado sobre plato poroso.
10. Determinación del punto de fusión de un compuesto. Método del punto de fusión mezcla para la identificación de compuestos.
11. Armado (montaje) de equipos para destilación simple y fraccionada.
12. Armado (montaje) de equipos de reflujo.
13. Empleo de baño de maría.
14. Extracción líquido-líquido. Utilización de ampolla de decantación (embudo de separación).
15. Cromatografía en capa delgada, en papel o sobre placa de celulosa.
16. Identificación de compuestos inorgánicos: ensayos cualitativos.
17. Identificación de grupos funcionales de compuestos orgánicos mediante ensayos sencillos, de acuerdo a un protocolo dado. Alquenos, halogenuros de alquilo y arilo, alcoholes, fenoles, carbonilo, aminas, ácidos carboxílicos. Ensayos de solubilidad. Interpretación de resultados.
18. El uso de cualquier otro equipo no contemplado en este temario requerirá una demostración previa por parte del Comité Académico/Organizador del Certamen.
TEMÁRIO OFICIAL (ESP) [PDF]
Temario OIAQ 2019_ESP