Propiedades y Reacciones de hidrocarburos alifáticos.Alcanos, alquenos y alquinos.

Com.21-FRLP-UTNIng. S.Juanto-Ing.L.Mardones

SOLUBILIDAD:Regla de solubilidad : «lo igual se disuelve en lo igual»

Son solubles entre sí

Las sustancias con carga Las sustancias sin carga

Iónico/ covalente polar Covalente no polar/ covalente no polar

Ej. NaCl /agua pentano/octanoEtanol/agua

Los alcanos son compuestos con hibridación sp3 en todos sus Carbonos. Los cuatrosustituyentes que parten de cada carbono se disponen hacia los vértices un tetraedro, con ángulos de 109,5°

Los alcanos de menor tamaño, 1C a 4 C: metano, etano, propano y butano son gases a temperatura ambiente.Los alcanos lineales desde C5H12 hasta C17H36 son líquidos. Alcanos de mayor número de carbonos son sólidos a temperatura ambiente.

Los alcanos son insolubles en agua, pero solubles en solventes covalentes no polar.

R-X -H -F -Cl -Br -I -OH -NH2

H- 104 135 103 87 71 119 107Prn- 98 107 81 68 53 91 78

ReactividadLos alcanos son los compuestos orgánicos menos reactivos ya que carecen de grupos funcionales y, por tanto, de enlaces polarizados.se necesitan energías similares para romper un enlace C-H en el propano (98 kcal/mol), un enlace Cl-H en el cloruro de hidrógeno (103 kcal/mol), un enlace C-O en el propanol (91 kcal/mol) o un enlace N-H en el amoníaco (107 kcal/mol). Pero cualquiera de las tres últimas moléculas es mucho más reactiva que el propano. ¿Por qué?.

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Ruptura homolítica u homolisis  Es propia de dos átomos que no tienen una gran diferencia en electronegatividad. Cada átomo "se lleva" un electrón de cada pareja de electrones de enlace: da lugar a radicales libres. Así se mide la Energía de Disociación.

Ruptura heterolítica o heterolisis  Es propia de dos átomos cuya electronegatividad es diferente. El átomo electronegativo "se lleva" los dos electrones de enlace: da lugar a iones. En general este proceso es menos costoso energéticamente que la ruptura homolítica.

Que un enlace sea fuerte (tenga una energía de disociación homolítica alta) no significa necesariamente que no sea reactivo, si sus electrones pueden polarizarse fácilmente y darse así una ruptura heterolítica.Este es el caso de HCl, donde el enlace está fuertemente polarizado, pero no el de un alcano, donde la diferencia de electronegatividad entre carbono e hidrógeno es mucho más pequeña.La ruptura heterolítica de enlaces en un alcano es extraordinariamente difícil.Sin embargo, cuando existen funciones orgánicas apropiadas, la ruptura heterolítica de enlaces en el esqueleto carbonado de un compuesto orgánico puede ser  sumamente fácil.

Propiedades Físico – Químicas Los alquenos, también son llamados olefinas, sus propiedades son muy semejantes a las de los alcanos. Son insolubles en agua, solubles en disolventes no polares, son menos densos que el agua. Sus puntos de ebullición aumentan al aumentar el número de carbonos. A temperatura ambiente, de 1 átomo de Carbono a 3 son gases, de 4 átomos de Carbono a 16 son líquidos, y a partir de 17 átomos de Carbono, son sólidos. En el caso del eteno (C2H4), se produce un traslape de las nubes electrónicas de los orbitales híbridos “sp2”, formándose un enlace sigma. Cuando se traslapan los orbitales “p” no hibridados de cada átomo de carbono, se forma el enlace pi.

Las propiedades químicas de los alquenos están basadas en la reactividad que le confiere su doble enlace, el cual posee a su alrededor una nube electrónica tipo π, a partir de la cual se pueden ceder electrones a una sustancia electrofílica que participe como atacante. Es por este hecho, que la reacción más importante dentro de los alquenos, es la reacción de adición electrofílica del Hidrógeno o de los halógenos.

También es considerablemente importante en la industria la polimerización de los alquenos .

La reactividad que tiene el doble enlace de los alquenos hace que estos sean muy importantes también, como intermediarios en diferentes síntesis de multitud de compuestos en la química orgánica. Los alquenos tienen la posibilidad, en su reactividad, de formar un carbocatión (ion carbonio). Este es un átomo de carbono sp2, el cual contiene tan sólo 6 electrones, es decir, tiene carga positiva. Dicho carbocatión tiene geometría plana trigonal y es altamente reactivo, pues se ve en la necesidad de completar su octeto.

En los alquenos se utiliza y rige la regla de Markownikoff, donde se produce la adición iónica que tiene lugar de un ácido al doble enlace del alqueno,y los electrones del ácido o del electrófilo se ven unidos al carbono que posea mayor número de Hidrógenos. El protón siempre ataca al carbono menos sustituido del alqueno, para generar el carbocatión más estable. Este enunciado se conoce como regla de Markovnikov y es aplicable a todas las adiciones electrófilas en las que se generan carbocationes.

Quizás el alqueno de mayor utilidad sea el etileno, pues es usado entre otras cosas para conseguir el plástico o polietileno, el cual es utilizado en innumerables cosas, como bolsas, aislantes, cañerías, diferentes envases, etc., e incluso es utilizable en la obtención de alcohol etílico.

Regla de Markownikoff: la regla establece que, con la adición de un reactivo asimétrico (densidades eléctricas acentuadas) del tipo H-X (entiéndase X como cualquier halógeno) a un alqueno o algún alquino, el átomo de hidrógeno lábil se une al átomo de carbono del doble o triple enlace con el mayor número de átomos de hidrógeno, y el grupo halogenuro (X) se une al átomo de carbono del doble o triple enlace con el menor número de átomos de Hidrógeno.

Formación del carbocatión más estableLa regla de Markovnikov se basa en la estabilidad del carbocatión formado. Cuando el protón se une al carbono menos sustituido se obtiene el carbocatión en la posición más sustituida y por tanto más estable.

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Cuando la reacción se produce por radicales libres, la regla no se cumple, pues no se forma el carbocatión más estable y a estas reacciones se las llama, reacciones anti-Markownikoff.

un radical (antes radical libre) es una especie química (orgánica o inorgánica), caracterizada por poseer uno o más electrones desapareados. Se forma en el intermedio de reacciones químicas, a partir de laruptura homolítica de una molécula y, en general, es extremadamente inestable y, por tanto, con gran poder reactivo y de vida media muy corta (milisegundos). 1

Los alquenos son más reactivos que los alcanos. Sus reacciones características son las de adición de otras moléculas, como haluros de hidrógeno, hidrógeno y halógenos. También sufren reacciones de polimerización, muy importantes industrialmente

Resumen de las reacciones más usuales Hidrohalogenación: se refiere a la reacción con haluros de hidrógeno formando alcanos halogenados del modo CH3-CH2=CH2 + HX → CH3CHXCH3. Por ejemplo, halogenación con el ácido HBr: Estas reacciones deben seguir la Regla de Markownikoff de enlaces dobles.

Hidrogenación: se refiere a la hidrogenación catalítica (usando Pt, Pd, o Ni) formando alcanos del modo CH2=CH2 + H2 → CH3CH3.

Halogenación: se refiere a la reacción con halógenos (representados por la X) del modo CH2=CH2 + X2 → XCH2CH2X. Por ejemplo, halogenación con Bromo:

Polimerización: Forman polímeros del modo n CH2=CH2 → (-CH2-CH2-)n polímero. Estas reacciones las veremos en detalle en la clase de “Plásticos” (termoplásticos).

Combustión: Los alquenos al ser hidrocarburos son combustibles y arden en presencia de oxígeno atmosférico y una llama. Esta combustión es denominada como completa pues produce dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O). Además, esta reacción produce gran cantidad de calor.

descripción de las reacciones (reacciones sin desarrollar) que se pueden realizar con los alquenos.

AlquinosSon compuestos de Carbono (C) e Hidrógeno (H), que se caracterizan por tener uno o más triples enlaces, C≡C. Debido a que poseen menos hidrógenos que el máximo posible, se denominan hidrocarburos no saturados. Su fórmula empírica es CnH2n-2, siendo n el nº de carbonos.

Propiedades Físico – QuímicasLos alquinos poseen una hibridación sp y por ello forman enlaces triples C-C. Así, esos enlaces forman una geometría lineal con ángulos de 180 grados que, en el caso del acetileno o etino se distancian por una longitud de 1,2 y 1,06, los enlaces C-C y C-H respectivamente. De esta manera se puede observar que los enlaces que existen en los alquinos son más cortos que los que existen en los alcanos y alquenos como el etano y el etileno.

Los alquenos y los alquinos presentan enlaces dobles y triples respectivamente, quienes permiten que ocurra la deslocalización de electrones creando polaridades momentáneas en la molécula. Esta momentánea polaridad lleva a que los alquinos sean “parcialmente” solubles en agua, que también es polar.

Los tres primeros alquinos son gases; los demás son líquidos o sólidos. A medida que aumenta el peso molecular, aumentan la densidad, el punto de fusión y el punto de ebullición. Los acetilenos son compuestos de baja polaridad, por lo cual sus propiedades físicas son muy semejantes a la de los alquenos y alcanos. Los puntos de fusión y ebullición aumentan con el peso molar de manera similar a los alcanos y alquenos, pero acá resultan ser ligeramente superiores. El acetileno o etino es el alquino más sencillo. Es un gas, altamente inflamable en presencia de Oxígeno, un poco más ligero que el aire e incoloro. Produce una llama de hasta 3000 °C, una de las temperaturas de combustión más altas conocidas, superada solamente por la del Hidrógeno atómico (3400–4000 °C), el cianógeno (4525 °C) y la del Dicianoacetileno (4987 °C). Usos más reciente de los alquinos, se han utilizado en la estabilización de compuestos y reacciones.

Reacciones de los alquinos

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