Programa de Química Principal JEE
Sección A: Química Física
UNIDAD 1: Algunos conceptos básicos en química.
La materia y su naturaleza, la teoría atómica de Dalton; Concepto de átomo, molécula, elemento y compuesto; Cantidades físicas y sus medidas en Química, precisión y exactitud, cifras significativas, Unidades SI, análisis dimensional; Leyes de combinación química; Masas atómicas y moleculares, concepto molar, masa molar, composición porcentual, fórmulas empíricas y moleculares; Ecuaciones químicas y estequiometría.
UNIDAD 2: Estados de la materia
Clasificación de la materia en estado sólido, líquido y gaseoso.
Estado gaseoso:
Propiedades medibles de los gases; Leyes de gas: ley de Boyle, ley de Charle, ley de difusión de Graham, ley de Avogadro, ley de presión parcial de Dalton; Concepto de escala absoluta de temperatura; Ecuación del gas ideal, teoría cinética de los gases (solo postulados); Concepto de promedio, raíz media cuadrada y velocidades más probables; Gases reales, desviación del comportamiento ideal, factor de compresibilidad, ecuación de van der Waals, licuefacción de gases, constantes críticas.
Estado liquido:
Propiedades de los líquidos: presión de vapor, viscosidad y tensión superficial y efecto de la temperatura sobre ellos (solo tratamiento cualitativo).
De Estado sólido:
Clasificación de sólidos: sólidos moleculares, iónicos, covalentes y metálicos, sólidos amorfos y cristalinos (idea elemental); La Ley de Bragg y sus aplicaciones; Celdas unitarias y celosías, empaquetamiento en sólidos (celosías fcc, bcc y hcp), huecos, cálculos que involucran parámetros de celdas unitarias, imperfección en sólidos; Propiedades eléctricas, magnéticas y dieléctricas.
UNIDAD 3: Estructura atómica
Descubrimiento de partículas subatómicas (electrón, protón y neutrón); Los modelos atómicos de Thomson y Rutherford y sus limitaciones; Naturaleza de la radiación electromagnética, efecto fotoeléctrico; Espectro del átomo de hidrógeno, modelo de Bohr del átomo de hidrógeno: sus postulados, la derivación de las relaciones de energía del electrón y los radios de las diferentes órbitas, limitaciones del modelo de Bohr; La doble naturaleza de la materia, la relación de De-Broglie, el principio de incertidumbre de Heisenberg.
Las ideas elementales de la mecánica cuántica, el modelo mecánico cuántico del átomo, sus características importantes, el concepto de orbitales atómicos como funciones de una onda de electrones; Variación de Ψ y Ψ
2
con r para orbitales 1s y 2s; varios números cuánticos (principal, momento angular y números cuánticos magnéticos) y su importancia; formas de s, p y d – orbitales, número de espín de electrón y número cuántico de espín; Reglas para el llenado de electrones en orbitales: principio de aufbau, principio de exclusión de Pauli y regla de Hund, configuración electrónica de elementos, estabilidad adicional de orbitales semillenos y completamente llenos.
UNIDAD 4: Enlace químico y estructura molecular
Kossel: enfoque de Lewis para la formación de enlaces químicos, concepto de enlaces iónicos y covalentes.
Enlace Iónico: Formación de enlaces iónicos, factores que afectan la formación de enlaces iónicos; Cálculo de entalpía de celosía.
Enlace covalente: concepto de electronegatividad, regla de Fajan, momento dipolar; Valence Shell Teoría de par de electrones de repulsión (VSEPR) y formas de moléculas simples.
Enfoque mecánico cuántico de la unión covalente: teoría del enlace de valencia: sus características importantes, el concepto de hibridación que involucra a los orbitales s, py d; Resonancia.
Teoría de los orbitales moleculares : características importantes, LCAO, tipos de orbitales moleculares (enlace, antiadherencia), enlaces sigma y pi, configuraciones electrónicas del orbital molecular de moléculas diatómicas homonucleares, concepto de orden de enlace, longitud de enlace y energía de enlace.
Idea elemental de la unión metálica. La unión del hidrógeno y sus aplicaciones.
UNIDAD 5: Termodinámica química
Fundamentos de la termodinámica: sistema y entorno, propiedades extensivas e intensivas, funciones de estado, tipos de procesos.
Primera ley de la termodinámica: concepto de trabajo, calor, energía interna y entalpía, capacidad calorífica, capacidad calorífica molar; La ley de Hess de sumatoria de calor constante; Entalpías de enlace de disociación, combustión, formación, atomización, sublimación, transición de fase, hidratación, ionización y solución.
Segunda ley de la termodinámica: la espontaneidad de los procesos; ΔS del universo y ΔG del sistema como criterios de espontaneidad, ΔG
o
(Cambio de energía estándar de Gibbs) y constante de equilibrio.
UNIDAD 6: Soluciones
Diferentes métodos para expresar la concentración de la solución: molalidad, molaridad, fracción molar, porcentaje (tanto en volumen como en masa), presión de vapor de las soluciones y Ley de Raoult: soluciones ideales y no ideales, presión de vapor: composición, diagramas para ideal y no soluciones ideales; Propiedades coligativas de las soluciones diluidas: disminución relativa de la presión de vapor, depresión del punto de congelación, elevación del punto de ebullición y presión osmótica; Determinación de la masa molecular utilizando propiedades coligativas; Valor anormal de la masa molar, el factor van’t Hoff y su importancia.
UNIDAD 7: Equilibrio
Significado del equilibrio, concepto de equilibrio dinámico.
Equilibrios que involucran procesos físicos: equilibrios de sólidos sólidos, líquidos, gases y gases sólidos, ley de Henry, características generales del equilibrio que involucran procesos físicos.
Equilibrios que involucran procesos químicos: ley del equilibrio químico, constantes de equilibrio (Kp y Kc) y su significado, significado de ΔG y ΔG
o
en los equilibrios químicos, los factores que afectan la concentración de equilibrio, la presión, la temperatura, el efecto del catalizador; El principio de Le Chatelier.
Equilibrio iónico: electrolitos débiles y fuertes, ionización de electrolitos, diversos conceptos de ácidos y bases (Arrhenius, Bronsted – Lowry y Lewis) y su ionización, equilibrios ácido – base (incluida la ionización multietapa) y constantes de ionización, ionización del agua, escala de pH , efecto ion común, hidrólisis de sales y pH de sus soluciones, solubilidad de sales poco solubles y productos de solubilidad, soluciones tampón.
UNIDAD 8: Reacciones redox y electroquímica
Conceptos electrónicos de oxidación y reducción, reacciones redox, número de oxidación, reglas para asignar el número de oxidación, balanceo de reacciones redox.
Conductividad eectrolítica y metálica, conductancia en soluciones electrolíticas, conductividades molares y específicas y su variación con la concentración: la ley de Kohlrausch y sus aplicaciones.
Celdas electroquímicas: celdas electrolíticas y galvánicas, diferentes tipos de electrodos, potenciales de electrodo, incluyendo potencial de electrodo estándar, reacciones de media celda y celda, emf de una celda galvánica y su medición; Ecuación de Nernst y sus aplicaciones; Relación entre el potencial celular y el cambio de energía de Gibbs; Celda seca y acumulador de plomo; Celdas de combustible; La corrosión y su prevención.
UNIDAD 9: Cinética química
Velocidad de una reacción química, factores que afectan la velocidad de las reacciones: concentración, temperatura, presión y catalizador; Reacciones elementales y complejas, orden y molecularidad de las reacciones, ley de velocidad, constante de velocidad y sus unidades, formas diferenciales e integrales de reacciones de primer orden y cero, sus características y vidas medias, efecto de la temperatura en la velocidad de reacciones – teoría de Arrhenius, activación La energía y su cálculo, teoría de colisión de reacciones gaseosas bimoleculares (sin derivación).
UNIDAD 10: Química de superficies
Adsorción – Fisisorción y quimisorción y sus características, factores que afectan la adsorción de gases en sólidos – Isotermas de adsorción de Freundlich y Langmuir, adsorción de soluciones.
Catálisis: actividad y selectividad homogéneas y heterogéneas de catalizadores sólidos, catálisis enzimática y su mecanismo.
Estado coloidal – distinción entre soluciones verdaderas, coloides y suspensiones, clasificación de coloides – liofílicos, liófobos; multimolecular, macromolecular y coloides asociados (micelas), preparación y propiedades de los coloides: efecto Tyndall, movimiento browniano, electroforesis, diálisis, coagulación y floculación; Emulsiones y sus características.
Sección B: Química Inorgánica
UNIDAD 11: Clasificación de Elementos y Periodicidad en Propiedades.
La ley periódica moderna y la forma actual de la tabla periódica, los elementos de los bloques s, p, d y f, las tendencias periódicas de las propiedades de los radios elementatómicos e iónicos, la entalpía de ionización, la entalpía de ganancia de electrones, la valencia, los estados de oxidación y la reactividad química.
UNIDAD 12: Principios generales y proceso de aislamiento de metales
Modos de ocurrencia de elementos en la naturaleza, minerales, minerales; pasos involucrados en la extracción de metales: concentración, reducción (métodos químicos y electrolíticos) y refinación, con especial referencia a la extracción de Al, Cu, Zn y Fe; Principios termodinámicos y electroquímicos involucrados en la extracción de metales.
UNIDAD 13: Hidrógeno
Posición del hidrógeno en tabla periódica, isótopos, preparación, propiedades y usos del hidrógeno; Propiedades físicas y químicas del agua y agua pesada; Estructura, preparación, reacciones y usos del peróxido de hidrógeno; Clasificación de hidruros – iónicos, covalentes e intersticiales; El hidrógeno como combustible.
UNIDAD 14: s – Elementos de bloque (metales alcalinos y alcalinotérreos)
Grupo 1 y Grupo 2 Elementos
Introducción general, configuración electrónica y tendencias generales en las propiedades físicas y químicas de los elementos, propiedades anómalas del primer elemento de cada grupo, relaciones diagonales.
Preparación y propiedades de algunos compuestos importantes: carbonato de sodio, cloruro de sodio, hidróxido de sodio e hidrogenocarbonato de sodio; Usos industriales de cal, caliza, yeso de París y cemento; Importancia biológica de Na, K, Mg y Ca.
UNIDAD 15: p – Elementos del bloque
Grupo 13 a Grupo 18 Elementos
Introducción general: la configuración electrónica y las tendencias generales en las propiedades físicas y químicas de los elementos en los períodos y en los grupos; Comportamiento único del primer elemento en cada grupo.
Estudio grupal de los elementos p – bloque.
Grupo – 13
Preparación, propiedades y usos del boro y el aluminio; Estructura, propiedades y usos del bórax, ácido bórico, diborano, trifluoruro de boro, cloruro de aluminio y alumbre.
Grupo – 14
Tendencia a la catenación; Estructura, propiedades y usos de alótropos y óxidos de carbono, tetracloruro de silicio, silicatos, zeolitas y siliconas.
Grupo – 15
Propiedades y usos del nitrógeno y fósforo; Formas alotróficas del fósforo; Preparación, propiedades, estructura y usos del amoníaco, ácido nítrico, fosfina y haluros de fósforo (PCl3, PCl5); Estructuras de óxidos y oxoácidos de nitrógeno y fósforo.
Grupo – 16
Preparación, propiedades, estructuras y usos del dioxígeno y ozono; Formas alotrópicas de azufre; Preparación, propiedades, estructuras y usos del dióxido de azufre, ácido sulfúrico (incluida su preparación industrial); Estructuras de oxoácidos de azufre.
Grupo – 17
Preparación, propiedades y usos del cloro y ácido clorhídrico; Tendencias en la naturaleza ácida de los haluros de hidrógeno; Estructuras de compuestos interhalogenados y óxidos y oxoácidos de halógenos.
Grupo – 18
Aparición y usos de los gases nobles; Estructuras de fluoruros y óxidos de xenón.
UNIDAD 16: d – y f – Elementos del bloque
Elementos de transición
Introducción general, configuración electrónica, ocurrencia y características, tendencias generales en las propiedades de los elementos de transición de la primera fila: propiedades físicas, entalpia de ionización, estados de oxidación, radios atómicos, color, comportamiento catalítico, propiedades magnéticas, formación de complejos, compuestos intersticiales, formación de aleaciones; Preparación, propiedades y usos de K.
2
Cr
2
O
7
y KMnO
4
.
Elementos de transición interna
Lantanoides – Configuración electrónica, estados de oxidación, reactividad química y contracción lantanoide.
Actinoides – Configuración electrónica y estados de oxidación.
UNIDAD 17: Compuestos de coordinación
Introducción a los compuestos de coordinación, teoría de Werner; ligandos, número de coordinación, denticidad, quelación; Nomenclatura IUPAC de compuestos de coordinación mononuclear, isomería; Enfoque Bonding-Valence Bond e ideas básicas de la teoría del campo cristalino, el color y las propiedades magnéticas; Importancia de los compuestos de coordinación (en análisis cualitativos, extracción de metales y en sistemas biológicos).
UNIDAD 18: Química Ambiental
Contaminación ambiental – atmosférica, agua y suelo.
Contaminación atmosférica – troposférica y estratosférica.
Contaminantes troposféricos – Contaminantes gaseosos : Óxidos de carbono, nitrógeno y azufre, hidrocarburos; Sus fuentes, efectos nocivos y prevención. Efecto invernadero y calentamiento global; Lluvia ácida; Contaminantes particulados: humo, polvo, humo, humos, neblinas; Sus fuentes, efectos nocivos y prevención.
Contaminación estratosférica : formación y descomposición del ozono, agotamiento de la capa de ozono, mecanismo y efectos.
Contaminación del agua: contaminantes importantes, como patógenos, desechos orgánicos y contaminantes químicos; Sus efectos nocivos y prevención.
Contaminación del suelo – Principales contaminantes como: Pesticidas (insecticidas, herbicidas y fungicidas), sus efectos nocivos y prevención.
Estrategias para controlar la contaminación ambiental.
Sección-C: Química Orgánica
UNIDAD 19: Purificación y caracterización de compuestos orgánicos.
Purificación : cristalización, sublimación, destilación, extracción diferencial y cromatografía: principios y sus aplicaciones.
Análisis cualitativo – Detección de nitrógeno, azufre, fósforo y halógenos.
Análisis cuantitativo (solo principios básicos) – Estimación de carbono, hidrógeno, nitrógeno, halógenos, azufre, fósforo.
Cálculos de fórmulas empíricas y fórmulas moleculares; Problemas numéricos en el análisis cuantitativo orgánico.
UNIDAD 20: Algunos principios básicos de la química orgánica
Tetravalencia del carbono; Formas de moléculas simples – hibridación (s y p); Clasificación de compuestos orgánicos basados en grupos funcionales: – C = C -, – C? C – y aquellos que contienen halógenos, oxígeno, nitrógeno y azufre; Series homólogas; Isomería – estructural y estereoisomería.
Nomenclatura (Trivial e IUPAC)
Fisión del enlace covalente – Homolítica y heterolítica: radicales libres, carbocations y carbanions; Estabilidad de las carbocaciones y radicales libres, electrófilos y nucleófilos.
Desplazamiento electrónico en un enlace covalente : efecto inductivo, efecto electromérico, resonancia e hiperconjugación.
Tipos comunes de reacciones orgánicas : sustitución, adición, eliminación y reordenamiento.
UNIDAD 21: Hidrocarburos
Clasificación, isomería, nomenclatura IUPAC, métodos generales de preparación, propiedades y reacciones.
Alcanos – Conformaciones: proyecciones de caballete y Newman (de etano); Mecanismo de halogenación de los alcanos.
Alquenos – isomería geométrica; Mecanismo de adición electrófila: adición de hidrógeno, halógenos, agua, haluros de hidrógeno (efecto de Markownikoff y peróxido); Ozonólisis, oxidación y polimerización.
Alquinos – carácter ácido; Adición de hidrógeno, halógenos, agua y haluros de hidrógeno; Polimerización.
Hidrocarburos aromáticos – Nomenclatura, benceno – estructura y aromaticidad; Mecanismo de sustitución electrófila: halogenación, nitración, alquilación y acilación de Friedel – Craft, influencia directiva del grupo funcional en benceno monosustituido.
UNIDAD 22: Compuestos orgánicos que contienen halógenos
Métodos generales de preparación, propiedades y reacciones; Naturaleza del enlace CX; Mecanismos de las reacciones de sustitución.
Usos; Efectos ambientales del cloroformo, yodoformo, freones y DDT.
UNIDAD 23: Compuestos orgánicos que contienen oxígeno
Métodos generales de preparación, propiedades, reacciones y usos.
Alcoholes, fenoles y éteres.
Alcoholes: Identificación de alcoholes primarios, secundarios y terciarios; Mecanismo de deshidratación.
Fenoles: naturaleza ácida, reacciones de sustitución electrófila: halogenación, nitración y sulfonación, reacción de Reimer – Tiemann.
Éteres: Estructura.
Aldehídos y Cetonas
Naturaleza del grupo carbonilo; Adición nucleófila al grupo> C = O, reactividades relativas de aldehídos y cetonas; Reacciones importantes como: – Reacciones de adición nucleofílica (adición de HCN, NH3 y sus derivados), reactivo de Grignard; oxidación; reducción (Wolff Kishner y Clemmensen); acidez de? – hidrógeno, condensación aldólica, reacción de Cannizzaro, reacción de Haloform; Pruebas químicas para distinguir entre aldehídos y cetonas.
Ácidos carboxílicos: fuerza ácida y factores que lo afectan.
UNIDAD 24: Compuestos orgánicos que contienen nitrógeno
Métodos generales de preparación, propiedades, reacciones y usos.
Aminas: Nomenclatura, clasificación, estructura, carácter básico e identificación de las aminas primarias, secundarias y terciarias y su carácter básico.
Sales de diazonio: Importancia en química orgánica sintética.
UNIDAD 25: Polímeros
Introducción general y clasificación de polímeros, métodos generales de polimerización – adición y condensación, copolimerización;
Caucho natural y sintético y vulcanización; algunos polímeros importantes con énfasis en sus monómeros y usos – polietileno, nailon, poliéster y baquelita.
UNIDAD 26: Bio Moléculas
Introducción general e importancia de las biomoléculas.
Hidratos de carbono – Clasificación: aldosas y cetosas; Monosacáridos (glucosa y fructosa), monosacáridos constituyentes de oligosacloridos (sacarosa, lactosa, maltosa) y polisacáridos (almidón, celulosa, glucógeno).
Proteínas – Idea elemental de aminoácidos, enlaces peptídicos, polipéptidos; Proteínas: estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria (solo idea cualitativa), desnaturalización de proteínas, enzimas.
Vitaminas – Clasificación y funciones.
Ácidos nucleicos – constitución química del ADN y ARN. Funciones biológicas de los ácidos nucleicos.
UNIDAD 27: La química en la vida cotidiana
Productos químicos en medicamentos : analgésicos, tranquilizantes, antisépticos, desinfectantes, antimicrobianos, medicamentos antifertilidad, antibióticos, antiácidos, antihistamínicos: su significado y ejemplos comunes.
Productos químicos en los alimentos : conservantes, edulcorantes artificiales, ejemplos comunes.
Agentes limpiadores – Jabones y detergentes, acción limpiadora.
UNIDAD 28: Principios relacionados con la química práctica.
Detección de elementos extra (N, S, halógenos) en compuestos orgánicos; Detección de los siguientes grupos funcionales: grupos hidroxilo (alcohólicos y fenólicos), carbonilo (aldehído y cetona), carboxilo y amino en compuestos orgánicos.
Química involucrada en la preparación de lo siguiente:
Compuestos inorgánicos: sal de Mohr, potasa alumbre.
Compuestos orgánicos: acetanilida, p-nitroacetanilida, anilina amarilla, yodoformo.
Química involucrada en los ejercicios de valoración: bases ácidas y uso de indicadores, ácido oxálico frente a KMnO4, sal de Mohr frente a KMnO4.
Principios químicos involucrados en el análisis cualitativo de la sal:
Cationes – Pb2 +, Cu2 +, AI3 +, Fe3 +, Zn2 +, Ni2 +, Ca2 +, Ba2 +, Mg2 +, NH4 +.
Aniones- CO32-, S2-, SO42-, NO2-, NO3-, CI-, Br, I. (Excluidas las sales insolubles).
Principios químicos involucrados en los siguientes experimentos:
1. Entalpia de solución de CuSO4.
2. Entalpia de neutralización de ácido fuerte y base fuerte. .
3. Preparación de soles liofílicos y liófobos.
4. Estudio cinético de la reacción del ion yoduro con peróxido de hidrógeno a temperatura ambiente.
