Química propiedades de los hidrocarburos

Propiedades de los hidrocarburos

Conocemos por hidrocarburos, a los compuestos de tipo orgánico que se encuentran compuestos en exclusiva por átomos de carbono e hidrógeno. Estos se suelen clasificar en hidrocarburos saturados (alcanos), de enlaces sencillos, y los hidrocarburos insaturados (alquenos y alquinos), de dobles y triples enlaces.

Cuando hablamos de propiedades, debemos mencionar tanto las propiedades físicas como las químicas.

Propiedades físicas en los alcanos:

-Punto de ebullición y fusión: El punto de ebullición es la temperatura en la cual la sustancia cambia de encontrarse en estado líquido a gaseoso, y el punto de fusión es la temperatura en la que la materia, o las sustancias cambian de estado, en este caso, pasan del sólido al líquido.
En el caso de los alcanos, dichos puntos de la temperatura se ve aumentados según aumenta el tamaño del alcano. Esto es debido a las fuerzas intermoleculares, las cuales son mayor cuanta mayor superficie hay en la molécula. Así los puntos de ebullición, y fusión aumentan con el aumento de átomos de carbono dentro de la molécula de alcanos. En el caso de los alcanos ramificados, dichos puntos son más bajos que en los alcanos no ramificados, debido a que son menores las fuerzas intermoleculares (van de Waals y London), de igual manera se esperará un punto de fusión menor en los alcanos que se encuentren formados por una cantidad de átomos de carbono impar.

–Densidad: La densidad aumenta también cuanto mayor sea la molécula, pues al ser mayores las fuerzas intermoleculares, lo serán también las cohesiones intermoleculares, lo que se traducirá como un aumento de la proximidad de las moléculas, y por ello, de la densidad.

–Solubilidad: Los alcanos son sustancias apolares, por lo tanto no son solubles en agua, pero si en disolvente no polares, como por ejemplo el benceno, o el éter entre otros.

Propiedades químicas de los alcanos:

–Oxidación completa: También conocida como combustión. Los alcanos se ven oxidados cuando se encuentran en presencia de oxígeno, de aire, o cuando se ve presente una fuente de calor (o llama), viéndose desprendido dióxido de carbono.

–Pirolisis o cracking: Este proceso es utilizado en la industria del petróleo, y se trata de hacer pasar un alcano a través de tubos calientes (hasta 800ºC), haciendo de éste modo, que la sustancia se descomponga, formándose alquenos y desprendiéndose hidrógeno.

–Halogenación: Los halógenos reaccionan con los alcanos cuando se encuentran en presencia de luz del sol o UV, obteniéndose compuestos derivados de los halógenos cuando se sustituyen átomos de hidrógeno del alcano, por átomos de halógeno. Este tipo de reacciones tiene lugar en tres etapas distintas.

–Nitración: Los alcanos gaseosos pueden reaccionar con los vapores del ácido nítrico, a unos 420ºC de temperatura, produciéndose compuestos nitro derivado. El ácido nítrico posee una acción oxidante bastante fuerte, lo que hace que se transforme la mayoría del alcano en dióxido de carbono y también en agua.

Propiedades físicas y químicas de los alquenos:

Los alquenos poseen propiedades físicas muy similares a las de los alcanos, dependiendo en gran parte de la polaridad de la molécula de alquenos, la cual depende de la estereoisometría de éste. Los isómeros Sic, generalmente poseen un punto de ebullición mayor, y un punto de fusión menor que los isómeros Tras, debido a que son más polares.

En cuanto a las propiedades químicas de los alquenos, destacan sus propiedades ácidas con respecto a los alcanos.

Propiedades físicas y químicas de los alquinos:

Las propiedades físicas de los alquinos son semejantes a las de los alcanos y alquenos que posean igual número de átomos. En lo referente a las propiedades químicas de los alquinos, cabe destacar que los alquinos terminales suelen tener un comportamiento ácido, pues en presencia de ácidos fuertes tienden a ceder un protón.

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Hidrocarburos Saturados

Alcanos 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, no nano y decano).  Metano: CH4 Etano: CH3-CH3 Propano: CH3-CH2-CH3 Butano: CH3-CH2-CH2-CH3  Aquí tienes el dibujo (estático) y la simulación (dinámica) de la molécula de butano. Como puedes apreciar en la simulación, girando la molécula con el ratón, las cadenas carbonadas no son exactamente lineales, en realidad tienen un trazado en zigzag en las tres dimensiones espaciales.

También existen en la Naturaleza hidrocarburos ramificados, que se nombran dando a los sustituyentes el nombre del prefijo numérico griego acabado en -il, seguido por el nombre de la cadena principal. Un ejemplo de ellos son el metilpropano, y el metilbutano. Aquí tienes sus simulaciones para que las muevas y gires en el espacio  Las cadenas ramificadas pueden dar lugar a la isomería de cadena. Consiste en que dos compuestos tienen la misma fórmula molecular pero distinta fórmula estructural lo que implica propiedades físicas y químicas distintas. Por ejemplo el metilpropano y el butano son isómeros. Ambos tienen la misma fórmula molecular C4H10 pero distintas fórmulas estructurales, CH3-CH(CH3)-CH3  y  CH3-CH2-CH2-CH3.

Propiedades físicas y químicas de los hidrocarburos
Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados exclusivamente por carbono e hidrógeno.
Explora los enlaces con el cursor	Los hidrocarburos se clasifican en: Hidrocarburos saturados, llamados también alcanos, que presentan enlaces sencillos. Los alquenos, que tienen enlaces dobles y los alquinos, con enlaces triples.
Alcanos:  Los átomos de carbono de un alcano pueden ser clasificados como: átomo primario cuando se unen a un carbono, secundario, si se unen a dos carbonos, terciario, si se unen a tres o cuaternario si se unen a cuatro.	Explora los elementos en rojo con el cursor
Punto de Ebullición	Propiedades Físicas de los alcanos: Punto de ebullición: el punto de ebullición aumenta con el tamaño del alcano porque las fuerzas intermoleculares (fuerzas de Van der Waals y de London), son más efectivas cuando la molécula presenta mayor superficie. Es así, que los puntos de fusión y ebullición van a aumentar a medida que se incrementa el número de átomos de carbono.
Los alcanos que se presentan a la izquierda, tienen el mismo número de carbonos pero sus puntos de ebullición son distintos. Esto se debe a que la superficie efectiva de contacto entre dos moléculas disminuye cuanto más ramificadas sean éstas. Las fuerzas intermoleculares son menores en los alcanos ramificados por ello tienen puntos de ebullición más bajos.	Isomeros C5H12 Puntos de ebullición
Punto de Fusión	Punto de fusión: El punto de fusión también aumenta con el tamaño del alcano por la misma razón que aumenta el punto de ebullición. Los alcanos con número impar de carbonos se empaquetan en una estructura cristalina y poseen puntos de ebullición un poco menores de lo esperados en los pares.
Densidad: a medida que aumenta el número de carbonos, las fuerzas intermoleculares son mayores y por lo tanto la cohesión intermolecular. Esto da como resultando un aumento de la proximidad molecular y, por tanto, de la densidad.	Densidad del estado liquido
Solubilidad: Los alcanos por ser compuestos apolares no se disuelven en agua, sino en solventes no polares como el benceno, éter y cloroformo.
A temperatura ambiente es posible encontrar alcanos en diferentes estados físicos así: De metano a butano son gaseosos. De pentano a hexadecano son líquidos De heptadecano en adelante son sólidos.
Propiedades químicas
Oxidación completa (Combustión): los alcanos se oxidan en presencia de aire u oxígeno y el calor de una llama, produciendo dióxido de carbono, luz no muy luminosa y calor. Ese calor emitido puede ser calculado y se denomina calor de combustión.
Consideremos la combustión de gas etano (C2H6). Esta reacción consume oxígeno (O2) y produce agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2). La ecuación química es la siguiente:
	Si contamos el número de átomos de cada elementos de los compuestos reaccionan tes y de los productos notaremos que en la ecuación hay dos veces más átomos de carbono en los reactivos que en los productos:
Para solucionar y acercarnos teóricamente a lo que sucede en la realidad, debe realizarse el balanceo de la ecuación, esto puede realizarse de la siguiente manera con base en el número de carbonos del alcano: