ALCANOS

ALCANOS

Los alcanos son hidrocarburos saturados, están formados exclusivamente por carbono e hidrógeno y únicamente hay enlaces sencillos en su estructura.

 Los alcanos se caracterizan porque el átomo de carbono se encuentra unido a cuatro átomos; se une a cada átomo por enlace simple (una línea), estos cuatro enlaces se encuentran repartidos en el espacio con la máxima simetría posible y están dirigidos hacia los vértices de un tetraedro (cuatro caras) regular y el ángulo entre ellos mide 109.5°.

La fórmula general de los alcanos es C_nH_2n+2, donde n es igual al número de átomos de carbono, por lo que, en cualquier alcano, el número de hidrógenos es igual a dos veces el número de carbono más dos.

Por ejemplo, si se tienen 3 átomos de carbono el número de hidrógenos es igual a (2 x 3)+ 2 = 8, la formula molecular es C₃H₈.

PROPIEDADES FÍSICAS

Punto de ebullición: bajo condiciones normales, los alcanos desde el CH4 hasta el C4H10 son gases; desde el C5H12 hasta C17H36 son líquidos; y los posteriores a C18H38 son sólidos. El punto de ebullición está determinado principalmente por el peso. Se incrementa entre 20 y 30 °C por cada átomo de carbono agregado a la cadena.

Un alcano de cadena lineal tendrá un mayor punto de ebullición que un alcano de cadena ramificada, debido a la mayor área de la superficie en contacto.

Punto de fusión: sigue una tendencia similar al punto de ebullición. A mayor peso molar, mayor punto.

Los alcanos de longitud impar tienen puntos de fusión ligeramente menores, comparados con los alcanos de longitud par. Esto es debido a que los alcanos de longitud par se ordenan bien en la fase sólida, formando una estructura bien organizada, que requiere mayor energía para romperse.

Densidad:

La densidad aumenta con el número de átomos de carbono pero siempre es inferior a la del agua, por lo que flotan en la superficie de la misma.

PROPIEDADES QUÍMICAS

En general, los alcanos muestran una reactividad relativamente baja, porque sus enlaces de carbono son relativamente estables y no pueden ser fácilmente rotos. A diferencia de muchos otros compuestos orgánicos, no tienen grupo funcional.

Solo reaccionan muy pobremente con sustancias iónicas o polares. La constante de acidez para los alcanos tiene valores inferiores a 60, en consecuencia son prácticamente inertes a los ácidos y bases. Su inercia es la fuente del término parafinas (que significa "falto de afinidad"). En el petróleo crudo, las moléculas de alcanos permanecen químicamente sin cambios por millones de años.

Los radicales libres, moléculas con un número impar de electrones, juegan un papel importante en la mayoría de reacciones de los alcanos, tales como el cracking y el reformado, donde los alcanos de cadena larga se convierten en alcanos de cadena corta, y los alcanos de cadena lineal en los isómeros ramificados, respectivamente.

En los alcanos altamente ramificados, el ángulo de enlace puede diferir significativamente del valor óptimo (109,47°) para permitir a los diferentes grupos suficiente espacio. Esto origina una tensión en la molécula conocida como impedimento estérico, y puede aumentar sustancialmente la reactividad.

NOMENCLATURA DE LOS ALCANOS

La nomenclatura de los alcanos se forma usando un prefijo que indica el número de átomos de carbono y la terminación –ano, con excepción de los cuatro primeros compuestos que reciben los nombres comunes de metano, etano, propano y butano.

Los prefijos numerales que se usan para dar el nombre a los demás alcanos son: penta (cinco), hexa (seis), hepta (siete), octa (ocho), nona (nueve), deca (diez).

Se llama “alcano normal” al compuesto que tiene una cadena continua de átomos de carbono.

El nombre y la formula de los alcanos normales con 5  a 10 átomos de carbono son:

GRUPOS ALQUILO

Se requiere conocer la estructura de ciertos grupos de átomos que forman parte de los compuestos orgánicos y que se denomina grupo alquilo o radicales.

Un grupo alquilo se forma cuando se separa un átomo de hidrogeno de un alcano, y se nombran cambiando la terminación-ano del alcano de que deriven por –ilo.

Las líneas rojas indican el enlace con el cual el radical se une a la cadena principal. Esto es muy importante, el radical no puede unirse por cualquiera de sus carbonos, sólo por el que tiene el enlace libre.

NOMENCLATURA DE ALCANOS ARBORESCENTES

Si a un alcano normal se le sustituye un hidrogeno de la cadena principal pero que no sea de un extremo, por un grupo alquilo se obtiene un alcano ramificado, como:

La Unión Internacional de Química Pura Aplicada (UIQPA) estableció reglas para unificar el nombre de los compuestos orgánicos, a esta nomenclatura se le conoce como nomenclatura sistemática,

Reglas para la nomenclatura sistemática de los alcanos:

1. Se busca la cadena continua más larga de átomos de carbonos.

2. Se enumera la cadena continua más larga empezando por el extremo más cercano a donde se encuentre una ramificación o grupo alquilo, de manera que los carbonos que llevan ramificaciones tengan los mismos números más bajos.

3. Se citan las ramificaciones o grupos alquilo por orden alfabético de su inicial.

4. El nombre de cada grupo alquilo debe estar establecido por el número de átomos de carbono, de la cadena principal, al que está unido.

5. Finalmente, se da el nombre del alcano de acuerdo con el número de átomos de carbono de la cadena continua mas larga.

Número de grupos	Nombre del grupo	Indicación
2	Metil (o)	Dimetil (o)
3	Metil(o)	Trimetil (o)
2	Etil(o)	Dietil (o)
4	Etil(o)	Tetraetil (o)

USOS DE LOS ALCANOS

Metano

Combustible (gas natural),

Se inyecta en pozos petroleros para extracción de petróleo

En procesos industriales químicos se usa en los procesos para producir hidrogeno, ácido acético, entre otros compuestos.

Etano

Combustible

Como síntesis orgánica.

Para aplicaciones de análisis instrumental.

Como refrigerante.

Propano

El aprovechamiento energético como combustible.

En la industria química es uno de los productos de partida en la síntesis del propeno.

Como gas refrigerante (R290).

Como gas propulsor en aerosoles.

Butano

Combustible en hogares para la cocina y agua caliente, y en los mecheros de gas.

Pentano

Producción de espuma de poliestireno.

Se usa como medio de trabajo en las centrales de energía geotérmica.

Se usan en laboratorio como disolventes que se evaporan con facilidad.

Se usan con frecuencia en cromatografía en fase líquida.

Hexano

 Es utilizado como disolvente para algunas pinturas y procesos químicos

Para quitar etiquetas de precios ya que disuelve el pegamento con que se adhieren.

En la industria del calzado y la marroquinería, aunque su uso en industrias controladas está más restringido.

Heptano

Es utilizado en los laboratorios como disolvente no-polar y en procesos de refinado de petróleo.

Octano

Se toma como unidad para expresar la potencia y el valor antidetonante de la gasolina o de otros carburantes.

Es uno de los componentes de las naftas.

Nonano

Se disuelve bien en disolventes orgánicos, como alcohol, acetona, tetracloruro de carbono.

Decano

Es uno de los componentes de la gasolina.

¿SABIAS QUE?

LA ESPUMA DEL POLIETILENO ES USO DE UN ALCANO…

El polietileno espumado correctamente, presenta una estructura de pequeñas celdas regulares. Por ello, cuenta con una gran capacidad de aislamiento del sonido, del calor y con unas excelentes propiedades de absorción de los golpes. Sectores como la construcción, el embalaje y la automoción, así como los fabricantes de artículos para el ocio y la práctica deportiva sacan partido a las ventajas de estas excelentes propiedades.

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Gracias a su excelente capacidad de aislamiento del calor, las espumas de polietileno se utilizan para aislar las tuberías de los sistemas de calefacción. Por la misma razón, pero también para la absorción del ruido, se utilizan sobre suelos de cemento debajo de baldosas o parquet. Estas propiedades también permiten usarlas para aislar los tejados, una aplicación que se está popularizando en viviendas y oficinas.

Los fabricantes de artículos para el ocio y la práctica deportiva utilizan la espuma de polietileno porque protege contra lesiones de forma fácil y eficaz.

Los interiores de los vehículos también se recubren con una capa de espuma de polietileno. En la industria del automóvil, se calientan las láminas de polietileno espumado y se moldean con la forma deseada para cubrir salpicaderos, paneles de puertas, consolas, interiores de maleteros y asas.

Finalmente, parte de la espuma de polietileno presente en los automóviles es "invisible", puesto que se utiliza como cinta adhesiva de doble cara para fijar los alerones, las luces delanteras y traseras, las protecciones laterales, los logotipos y los espejos.

“esto solo fue algo de lo que podemos saber gracias a la espuma de polietileno o más bien a los alcanos.”

Nombres del alcano	Número átomos C	Formula molecular
Pentano	5	C5h12
Hexano	6	C6h14
Heptano	7	C7h16
Octano	8	C8h18
Nonano	9	C9h20
decano	10	C10h22