Plan de Clase | Metodología Tradicional | Funciones Orgánicas: Problemas de Funciones Orgánicas

Objetivos

Duración: (10 - 15 minutos)

El propósito de esta etapa es introducir a los alumnos en el tema de funciones orgánicas, proporcionando una visión general de las habilidades que necesitarán desarrollar. Esto incluye la identificación, nomenclatura y comprensión de las características y propiedades de diferentes compuestos orgánicos, además de enfatizar la importancia de saber distinguir entre las diversas funciones orgánicas.

Objetivos Principales

1. Identificar y nombrar diferentes tipos de funciones orgánicas, como alcoholes, aminas y éteres.

2. Describir las principales características y propiedades de alcoholes, aminas y éteres.

3. Comparar y diferenciar compuestos orgánicos en función de sus funciones orgánicas.

Introducción

Duración: (10 - 15 minutos)

El propósito de esta etapa es introducir a los alumnos en el tema de funciones orgánicas, proporcionando una visión general de las habilidades que necesitarán desarrollar. Esto incluye la identificación, nomenclatura y comprensión de las características y propiedades de diferentes compuestos orgánicos, además de enfatizar la importancia de saber distinguir entre las diversas funciones orgánicas.

Contexto

Para iniciar la clase sobre Funciones Orgánicas, explique a los alumnos que la Química Orgánica es una rama de la química que estudia los compuestos del carbono, que son la base de todas las formas de vida. Las funciones orgánicas son grupos específicos de átomos dentro de las moléculas que confieren propiedades químicas y físicas características a estos compuestos. Comprender estas funciones es fundamental para entender la reactividad y la aplicación de diferentes moléculas orgánicas en la vida cotidiana y en la industria.

Curiosidades

¿Sabías que el alcohol, uno de los componentes de las funciones orgánicas que estudiaremos, se utiliza ampliamente no solo en bebidas alcohólicas, sino también en productos de limpieza y medicamentos antisépticos? Las aminas, por otro lado, se encuentran en muchas moléculas biológicas, incluidos neurotransmisores como la serotonina. Y los éteres se utilizan como solventes en laboratorios y en productos farmacéuticos, además de haber sido históricamente utilizados como anestésicos.

Desarrollo

Duración: (45 - 50 minutos)

El propósito de esta etapa es profundizar el conocimiento de los alumnos sobre funciones orgánicas, específicamente alcoholes, aminas y éteres. Esta sección tiene como objetivo proporcionar información detallada sobre la estructura, nomenclatura, propiedades y reactividad de estos compuestos, además de promover la aplicación práctica del conocimiento a través de la resolución de problemas relevantes.

Temas Abordados

1. Alcohol 2. Definición y Estructura: Explique que los alcoholes son compuestos orgánicos que contienen uno o más grupos hidroxilo (-OH) unidos a un átomo de carbono saturado. Presente la fórmula general R-OH y ejemplos como metanol (CH₃OH) y etanol (C₂H₅OH). 3. Nomenclatura: Detalle las reglas de nomenclatura de la IUPAC para alcoholes, explicando cómo identificar la cadena principal y numerar los carbonos para localizar el grupo -OH. Ejemplifique con diferentes alcoholes, como propanol y butanol. 4. Propiedades Físicas y Químicas: Describa las propiedades físicas, como solubilidad en agua y punto de ebullición. Explique la reactividad del grupo hidroxilo, incluyendo la formación de ésteres y la oxidación de alcoholes primarios y secundarios. 5. Amina 6. Definición y Estructura: Explique que las aminas son compuestos orgánicos derivados de la amoniaco (NH₃), en los que uno o más átomos de hidrógeno son sustituidos por grupos alquilo o arilo. Presente la fórmula general R-NH₂, R₂NH o R₃N y ejemplos como metilamina (CH₃NH₂) y anilina (C₆H₅NH₂). 7. Nomenclatura: Detalle las reglas de nomenclatura de la IUPAC para aminas. Explique cómo nombrar aminas primarias, secundarias y terciarias, y proporcione ejemplos como etilamina y dimetilamina. 8. Propiedades Físicas y Químicas: Describa las propiedades físicas, como el punto de ebullición y la solubilidad en agua. Explique la basicidad de las aminas y sus reacciones con ácidos para formar sales de amonio. 9. Éter 10. Definición y Estructura: Explique que los éteres son compuestos orgánicos en los que un átomo de oxígeno está unido a dos grupos alquilo o arilo. Presente la fórmula general R-O-R' y ejemplos como éter dietílico (C₂H₅-O-C₂H₅) y metoximetano (CH₃-O-CH₃). 11. Nomenclatura: Detalle las reglas de nomenclatura de la IUPAC para éteres. Explique cómo nombrar éteres simples y complejos, proporcionando ejemplos como metoxietano y etoxipropano. 12. Propiedades Físicas y Químicas: Describa las propiedades físicas, como baja polaridad y punto de ebullición. Explique la reactividad limitada de los éteres y su resistencia a la oxidación y hidrólisis.

Preguntas para el Aula

1. Identifique y nombre el siguiente compuesto orgánico: CH₃CH₂OH. 2. Describa las propiedades físicas y químicas de las aminas y proporcione un ejemplo de una reacción que involucre una amina. 3. Compare las propiedades de los éteres con las de los alcoholes y explique por qué los éteres son menos reactivos que los alcoholes.

Discusión de Preguntas

Duración: (20 - 25 minutos)

El propósito de esta etapa es consolidar el aprendizaje de los alumnos mediante la discusión detallada de las cuestiones resueltas. Esto permite que los alumnos revisen y refuercen el conocimiento adquirido, aclaren dudas y comprendan mejor las aplicaciones prácticas de las funciones orgánicas en la vida cotidiana y en la industria. La interacción y reflexión sobre las respuestas promueven un entendimiento más profundo y crítico del contenido.

Discusión

• Discusión de las Preguntas:

  1. Identifique y nombre el siguiente compuesto orgánico: CH₃CH₂OH. Respuesta: El compuesto CH₃CH₂OH es el etanol. Siguiendo las reglas de la IUPAC, la cadena principal está compuesta por dos átomos de carbono (et-), y el sufijo -ol indica la presencia de un grupo hidroxilo (-OH). Por lo tanto, el nombre correcto es etanol.

  2. Describa las propiedades físicas y químicas de las aminas y proporcione un ejemplo de una reacción que involucre una amina. Respuesta: Las aminas tienen puntos de ebullición más bajos que los alcoholes, pero más altos que los hidrocarburos de peso molecular similar, debido a la presencia de enlaces de hidrógeno intermoleculares. Son solubles en agua, especialmente las aminas de bajo peso molecular. Químicamente, las aminas son básicas y pueden reaccionar con ácidos para formar sales de amonio. Un ejemplo de reacción es la neutralización de una amina con ácido clorhídrico: CH₃NH₂ + HCl → CH₃NH₃⁺Cl⁻ (metilamina forma cloruro de metilamonio).

  3. Compare las propiedades de los éteres con las de los alcoholes y explique por qué los éteres son menos reactivos que los alcoholes. Respuesta: Tanto los éteres como los alcoholes tienen puntos de ebullición relativamente altos debido a sus enlaces de hidrógeno, pero los alcoholes tienen puntos de ebullición más altos que los éteres de tamaño similar debido a la presencia de grupos hidroxilo. Los éteres son menos reactivos porque no poseen el grupo hidroxilo reactivo que está presente en los alcoholes, lo que los hace más estables químicamente. Los éteres son resistentes a la oxidación y hidrólisis, mientras que los alcoholes pueden ser fácilmente oxidados para formar aldehídos, cetonas o ácidos carboxílicos.

Compromiso de los Estudiantes

1. ¿Cuál es la importancia de saber identificar y nombrar compuestos orgánicos en la práctica diaria de un químico? 2. ¿Cómo influyen las propiedades físicas de las aminas en su uso en medicamentos y otras aplicaciones biológicas? 3. ¿Por qué los éteres fueron históricamente utilizados como anestésicos, y cuáles son sus ventajas y desventajas en comparación con otros compuestos anestésicos? 4. Discuta cómo la solubilidad en agua de los alcoholes puede afectar sus aplicaciones en productos domésticos e industriales. 5. ¿Cómo se utilizan las reacciones de oxidación de alcoholes en la industria química para producir diferentes productos?

Conclusión

Duración: (10 - 15 minutos)

El propósito de esta etapa es revisar y consolidar el conocimiento adquirido durante la clase, asegurando que los alumnos tengan una comprensión clara e integrada de los principales temas abordados. Esto ayuda a reforzar el aprendizaje y a preparar a los alumnos para aplicar el conocimiento en contextos prácticos y académicos futuros.

Resumen

• Identificación y nomenclatura de alcoholes, aminas y éteres.
• Estructura y fórmula general de los alcoholes (R-OH), aminas (R-NH₂, R₂NH, R₃N) y éteres (R-O-R').
• Propiedades físicas de los compuestos, como solubilidad en agua y punto de ebullición.
• Reactividad de los grupos funcionales, incluyendo la oxidación de alcoholes y basicidad de las aminas.
• Comparación entre las propiedades y reactividades de alcoholes, aminas y éteres.

La clase conectó la teoría con la práctica al presentar ejemplos reales de compuestos orgánicos, como el etanol en bebidas alcohólicas y productos de limpieza, las aminas en neurotransmisores y medicamentos, y los éteres como solventes y anestésicos. La resolución guiada de problemas permitió que los alumnos aplicaran las reglas de nomenclatura e identificaran las propiedades químicas y físicas de los compuestos estudiados.

El conocimiento sobre funciones orgánicas es crucial en el día a día, ya que estos compuestos están presentes en muchos productos y procesos industriales y biológicos. Por ejemplo, comprender la solubilidad del etanol es esencial para la formulación de productos de limpieza, mientras que la reactividad de las aminas es fundamental en la síntesis de medicamentos. Conocer las propiedades de los éteres permite su uso seguro y eficaz como solventes y anestésicos.