Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados únicamente por átomos de carbono e hidrógeno. La estructura molecular consiste en un armazón de átomos de carbono a los que se unen los átomos de hidrógeno. Los hidrocarburos son los compuestos básicos de la Química Orgánica. Las cadenas de átomos de carbono pueden ser lineales o ramificadas y abiertas o cerradas.
Los hidrocarburos se pueden clasificar en dos tipos, que son alifáticos y aromáticos. Los alifáticos, a su vez se pueden clasificar en alcanos, alquenos y alquinos según los tipos de enlace que unen entre sí los átomos de carbono. Las fórmulas generales de los alcanos, alquenos y alquinos son CnH2n+2, CnH2n y CnH2n-2, respectivamente.
Saturados.
Son hidrocarburos lineales con todos sus enlaces simples, por lo que se les denomina hidrocarburos saturados. Se nombran anteponiendo un prefijo griego que indica el número de átomos de carbono a la terminación -ano. Los primeros de la serie son: (Los siguientes llevan por nombre pentano, hexano y heptano, octano, nonano y decano).
Los hidrocarburos saturados son compuestos químicos que se encuentran formados en exclusiva por átomos de carbono y de hidrógeno. Dichos compuestos se obtienen por destilación fraccionada, a partir del petróleo o el gas natural.
Los hidrocarburos saturados, son los hidrocarburos alifáticos que tienen todos sus átomos de carbono unidos mediante enlaces de tipo simple. Este tipo de hidrocarburos sigue la fórmula generalizada, CnH2n+2, en donde “n”, hace referencia al número de carbonos que forman la molécula.
A los hidrocarburos saturados se les da su nombre según el número de átomos de carbono que posea la cadena que forma la molécula, añadiendo la terminación –ano.
Ejemplos:
- Metano → CH3
- Etano → CH3-CH3
- Propano → CH3-CH2-CH3
- Butano → CH3-CH2-CH2-CH3
- Pentano → CH3-CH2-CH2-CH2-CH3
Esta serie de compuestos, es también conocida como serie homóloga, debido a que, a pesar de cada molécula encontrarse formada por un número diferente de átomos de carbono, todas ellas tienen en común el mismo grupo funcional.
Cuando un hidrocarburo pierde un hidrógeno, se forma lo que se conoce como unradical. Los radicales se nombrarán igual que el hidrocarburo del cual viene, pero cambiando la terminación-ano, por –ilo, en el caso de que nombremos aisladamente al radical, o con la terminación –il, en el caso de nombrar el compuesto entero.
Los hidrocarburos con cadena ramificada se nombran siguiendo unas sencillas reglas:
- Se elige como cadena base, aquella que sea más larga.
- Numeramos los carbonos iniciando la numeración por la parte más cercana a la ramificación.
- Las ramificaciones se nombraran con orden alfabético, anteponiendo en número del carbono al cual se encuentran unidas. Los radicales serán lo que primero se nombre dentro de la molécula. Ejemplo: 3-etil, 2,5- dimetilheptano
También existen hidrocarburos saturados cíclicos, en los cuales, todos los átomos de carbono están como mínimo unidos a dos carbonos. Estos hidrocarburos siguen la fórmula generalizada, CnH2n, nombrándose de la misma manera que los hidrocarburos que tienen cadena abierta pero anteponiendo al nombre el prefijo –ciclo.
Las propiedades de los hidrocarburos saturados son principalmente :
- Los puntos de fusión y ebullición dependen del número de átomos de carbono que formen la cadena, teniendo éstos valores cada vez más altos, conforme crece el nñumero de carbonos. Los puntos de ebullición y fusión más bajos corresponden a los hidrocarburos de cadena ramificada.
Ejemplo:
metano→ pto.fusión = 184ºC , pto.ebullición = 164 ºC
n-butano → pto.fusión = 138 ºC, pto.ebullición = 0,5ºC
- Los hidrocarburos saturados son insolubles en agua, pero solubles en disolventes orgánicos ( benceno, eter, etc.)
- Tienen poca reactividad química, pues su enlace C-H es de gran estabilidad. Cuando se encuentran condiciones adecuadas pueden producirse los siguientes tipos de reacciones:
-Combustión: La reacción de combustión es la más importante en los hidrocarburos saturados, pues dichos hidrocarburos se utilizan como combustibles, ya que son capaces de desprender gran cantidad de energía. En la combustión siempre se desprende CO2 y agua.
Ejemplo: reacción de combustión del butano:
2 C4H10 + 13 O2 → 8 CO2 + 10 H2O + 2.640 KJ/mol
- Craqueo: se trata del proceso de descomposición de los hidrocarburos saturados en otros hidrocarburos que sean más pequeños, es decir, con menor número de carbonos. Cuando esta reacción se produce con calor, se llama craqueo térmico, cuando se realiza mediante catalizadores, se llama craqueo catalítico. El craqueo se utiliza para conseguir gasolina a partir de fracciones del petróleo que tengan mayor peso.
-Halogenación: En este tipo de reacciones se sustituye un hidrógeno del hidrocarburo por un elemento halógeno.
Los hidrocarburos saturados proceden del petróleo y del gas natural, aunque también pueden ser sintetizados en el laboratorio. Una de las formas más utilizadas para la obtención de los hidrocarburos, es la adición de hidrógeno en los enlaces dobles que tienen los alquenos, o los triples de los alquinos. Dicha reacción siempre se produce en presencia de catalizadores como el paladio, o el níquel, con el fin de dar hidrocarburos (alcanos) de esqueleto carbonado y enlaces simples.
Insaturados.
Alquenos
Tiienen al menos un enlace doble entre dos átomos de carbono. El caso más simple es el eteno o etileno, CH2=CH2. El siguiente será el propeno, CH3-CH=CH2, con dos átomos de carbono unidos mediante un enlace doble y el otro con enlace simple.
Estos hidrocarburos se nombran de igual forma que los alcanos pero con la terminación -eno. El siguiente alqueno es el buteno. A partir precisamente del buteno será necesario precisar la posición del doble enlace numerando la cadena, ya que existen dos butenos con propiedades diferentes, que son el 1-buteno, C4H3-C3H2-C2H=C1H2, y el 2-buteno, C4H3-C3H=C2H-C1H3
Estos compuestos son isómeros, pues tienen la misma fórmula molecular (C4H8) y se llaman isómeros de posición. Los alquenos pueden ramificarse, al igual que los alcanos, ejemplo: el 2-metil-2-penteno.
Alcanos.
Los hidrocarburos lineales que tienen al menos un enlace triple. Se nombran de forma similar a los alcanos adoptando la terminación -ino. Al igual que en los alquenos, a partir del butino hay que numerar la posición del triple enlace, y aparecen isómeros de posición. Además, los alquinos pueden ramificarse igual que los alcanos y alquenos, dando lugar a isómeros de cadena. El más simple de ellos es el acetileno o etino, y el siguiente de la serie es el propino.
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