Tema 9
.- Hidrocarburos
Los
hidrocarburos son compuestos de carbono e hidrógeno que, atendiendo a la
naturaleza de los enlaces, pueden clasificarse de la siguiente forma:
¦ Saturados ¦ Alcanos
¦ Alifáticos ¦
¦ ¦ ¦ Alquenos
¦ ¦ Insaturados ¦
Hidrocarburos
¦ ¦ Alquinos
¦
¦ Aromáticos
ALCANOS
El
carbono se enlaza mediante orbitales híbridos sp3 formando 4 enlaces
simples en disposición tetraédrica.
Nomenclatura
1.- Cadena más larga: metano, etano,
propano, butano, pentano,...
2.- Las ramificaciones como radicales:
metil(o), etil(o),...
3.- Se numera para obtener los números más
bajos en las ramificaciones.
4.- Se escriben los radicales por orden
alfabético y con los prefijos di-, tri-, ... si fuese necesario.
5.- Los hidrocarburos cíclicos anteponen el
prefijo ciclo-
Propiedades físicas
Las
temperaturas de fusión y ebullición aumentan con el número de carbonos y son
mayores para los compuestos lineales pues pueden compactarse mas aumentando las
fuerzas intermoleculares.
Son
menos densos que el agua y solubles en disolventes apolares.
Propiedades químicas
Son
bastantes inertes debido a la elevada estabilidad de los enlaces C-C y C-H y a
su baja polaridad. No se ven afectados por ácidos o bases fuertes ni por
oxidantes como el permanganato. Sin embargo la combustión es muy exotérmica
aunque tiene una elevada energía de activación.
Las
reacciones más características de los alcanos son las de sustitución:
CH4 + Cl2
----> CH3Cl + HCl
También
son importantes las reacciones de isomerización:
AlCl3
CH3CH2CH2CH3
------> CH3CH(CH3)2
Obtención de alcanos
La
fuente más importante es el petróleo y el uso principal la obtención de energía
mediante combustión.
Algunas
reacciones de síntesis a pequeña escala son:
- Hidrogenación de alcanos:
Ni
CH3CH=CHCH3
-----> CH3CH2CH2CH3
- Reducción de haluros de alquilo:
Zn
2 CH3CH2CHCH3 ------>
2 CH3CH2CH2CH3 + ZnBr2
ALQUENOS
Los
alquenos contienen enlaces dobles C=C. El carbono del doble enlace tiene una
hibridación sp2 y estructura trigonal plana. El doble enlace consta
de un enlace sigma y otro pi. El enlace doble es una zona de mayor reactividad
respecto a los alcanos. Los dobles enlaces son más estables cuanto más
sustituidos y la sustitución en trans es más estable que la cis.
Nomenclatura
1.- Seleccionar la cadena principal: mayor
número de dobles enlaces y más larga. Sufijo -eno.
2.- Numerar para obtener números menores en
los dobles enlaces.
Propiedades físicas
Las
temperaturas de fusión son inferiores a las de los alcanos con igual número de
carbonos puesto que, la rigidez del doble enlace impide un empaquetamiento
compacto.
Propiedades químicas
La
reacciones más características de los alquenos son las de adición:
CH3-CH=CH-CH3 + XY ------>
CH3-CHX-CHY-CH3
entre
ellas destacan la hidrogenación, la halogenación, la hidrohalogenación y la
hidratación. En estas dos últimas se sigue la regla de Markovnikov y se forman
los derivados más sustituidos, debido a que el mecanismo transcurre mediante
carbocationes y se forma el carbocatión más estable que es el más sustituido.
Otra
reacción importante es la oxidación con MnO4- o OsO4
que en frío da lugar a un diol y en caliente a la ruptura del doble enlace y a
la formación de dos ácidos.
Otra
característica química importante son las reacciones de polimerización.
Mediante ellas se puede obtener una gran variedad de plásticos como el
polietileno, el poliestireno, el teflón, el plexiglas, etc. La polimerización
de dobles enlaces tiene lugar mediante un mecanismo de radicales libres.
Obtención de alquenos
Se
basa en reacciones de eliminación, inversas a las de adición:
CH3-CHX-CHY-CH3 ------> CH3CH=CHCH3
+ XY
entre
ellas destacan la deshidrogenación, la deshalogenación, la deshidrohalogenación
y la deshidratación. Las deshidratación es un ejemplo interesante, el mecanismo
transcurre a traves de un carbocatión y esto hace que la reactividad de los
alcoholes sea mayor cuanto más sustituidos. En algunos casos se producen
rearreglos de carbonos para obtener el carbocatión más sustituido que es más
estable. De igual modo el alqueno que se produce es el más sustituido pues es
el más estable. Esto provoca en algunos casos la migración de un protón.
ALQUINOS
Se
caracterizan por tener enlaces triples. El carbono del enlace triple se enlaza
mediante una hibridación sp que da lugar a dos enlaces simples sigma formando
180 grados y dos enlaces pi. El deslocalización de la carga en el triple enlace
produce que los hidrógenos unidos a el tengan un carácter ácido y puedan dar
lugar a alquiluros. El alquino más característico es el acetileno HCCH, arde
con una llama muy caliente ( 2800 oC) debido a que produce menos
agua que absorbe menos calor.
Sus
propiedades físicas y químicas son similares a las de los alquenos. Las
reacciones más características son las de adición.
Nomenclatura
1.- Se consideran como dobles enlaces al
elegir la cadena principal.
2.- Se numera dando preferencia a los dobles
enlaces.
