PROPIEDADES DE LOS ALCANOS

Solubilidad y densidad

◦No polares por lo tanto se disuelven en solventes no polares o poco polares

◦ Son hidrofobicos

◦ Buenos lubricantes y protectores de metales

◦Densidades aproximadas a 0.7g/ml (menos que el agua 1.0 g/ml)

Puntos de ebullición

◦ Aumentan ligeramente a medida que aumenta el numero de átomos de C (masas moleculares), el aumento es de aproximadamente 30o entre los primeros diez alcanos y de 20o en alcanos de mas de diez carbonos.

◦ Explicación: Las moléculas más grandes tienen mayores áreas superficiales, por lo que aumenta la atracción intermolecular de Van der Waals la cual debe ser vencida para que se produzca la evaporación y la ebullición.

Gráfica de puntos de ebullición de n-alcanos y alcanos ramificados

Puntos de fusión◦ Al igual que los puntos de ebullición, los puntos de fusión aumentan con el numero

de átomos de C (masa molecular). Pero, los alcanos con numero par de átomos de C se empaquetan mejor en una estructura solida y se requiere altas T para fundirlos y los de numero impar no se empaquetan tan bien y funden a bajas temperaturas. Un alcano ramificado funde a T mas alta que el n-alcano porque el primero tiene una estructura tridimensional solida mas compacta.

◦Grafica de puntos de fusión de n-alcanos de numero par e impar de átomos de C

◦Grafica con forma de sierra: Se uniformiza si se representan líneas separadas (verde y rojo) para los alcanos que tienen un numero de átomos de C par o impar

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS n-ALCANOS Y RAMIFICADOS

APLICACIONES MAS IMPORTANTES DE LOS ALCANOS:

◦ Los primeros cuatro alcanos, son gases a temperatura ambiente y presión atmosférica. El metano y el etano son difíciles de licuar, se manejan como gases comprimidos; sin embargo se pueden licuar a temperaturas muy bajas. (criogenia). El gas natural licuado, constituido principalmente por metano, se transporta mejor en tanques refrigerados especiales como gas comprimido.

◦ El propano y el butano se licuan fácilmente a T ambiente y P moderada. Estos gases se almacenan en cilindros a baja presión constituyendo el Gas licuado del petróleo (GLP). Son buenos combustibles, se usan para calefacción y en motores de combustión interna. En areas agrícolas sustituyen a la gasolina y gasoil de tractores y han reemplazado a los freones en los envases de aerosoles disminuyendo así el daño de la capa de ozono.

◦Del pentano al octano son líquidos volátiles. Los isómeros del pentano, hexano, heptano y octano son los constituyentes principales de la gasolina. Su volatilidad es importante para su uso como combustible en motores de combustión interna porque si la gasolina no se evapora rápidamente, llegaría al cilindro en forma de gotas las cuales no pueden arder como el vapor y el motor generaría humo y con bajo rendimiento de recorrido por litro de gasolina.

◦Del nonano al hexadecano son líquidos de punto de ebullición mas alto y algo viscosos. Forman parte del queroseno (combustible de aviones) y del gasoil (motores diesel). El queroseno, es difícil de encontrar, es menos volátil que la gasolina y menos propenso a formar mezclas explosivas. Se usaba en lámparas de queroseno y estufas de calefacción que utilizaba mechas para permitir que este combustible mas pesado ardiera. En un motor diesel, el gasoil se pulveriza directamente en la parte superior del cilindro, en el momento que se produce la compresión y el aire caliente altamente comprimido hace que el gasoil queme rápidamente fluyendo y evaporándose según se va quemando.

SÍNTESIS DE ALCANOS◦Hidrogenación de alquenos

◦ C2H2n H2/Pt, Pd o Ni CnH2n + 2

◦ Alqueno Alcano

◦Hidrogenación heterogénea: El catalizador es un metal dividido finamente (Pt, Pd o Ni).

◦Procedimiento: Se agita una solución de alqueno bajo una ligera presión de Hidrógeno gaseoso en presencia de una pequeña cantidad de catalizador. Después se filtra la solución del producto saturado del catalizador insoluble.

◦Hidrogenación homogénea: Es mas moderna. Es mas selectiva. Los catalizadores son complejos orgánicos de metales de transición, como rodio o iridio. Ej. El catalizador de Wilkinson (Investigar). Son solubles en disolventes orgánicos efectuándose la hidrogenación en una solución con un solvente de este tipo en una sola fase.

◦ Limitantes del método: Dificultad para separar el catalizador y el producto.

◦Usos de la hidrogenación:

◦ La reacción es cuantitativa y sirve para determinar el numero de dobles enlaces en el compuesto porque es fácil determinar el volumen de hidrógeno consumido.

Caracteristicas generales de la Hidrogenacion:

◦ Es exotérmica. La cantidad de calor desprendida al hidrogenar 1 mol de un compuesto se llama calor de hidrogenación ( H)

Alqueno Calor de hidrogenacion

kcal/molEtileno 32.8

Propileno 30.11-Buteno 30.31-Penteno 30.11-Hepteno 30.1

3-metil-1-buteno 30.33,3-Dimetil-1-buteno 30.34,4-Dimetil-1-penteno 29.5

Cis-2-Buteno 28.6Trans-2-Buteno 27.6

Isobutileno 28.4Cis-2-Penteno 28.6

Trans-2-penteno 27.62-metil-1-buteno 28.5

2,3-dimetil-1-buteno 28.02-metil-2-buteno 26.9

2,3-dimetil-2-buteno 26.6

CALORES DE HIDROGENACION DE ALQUENOS

La función del catalizador es bajar la Energía de activación para que la

reacción proceda rápidamente a

temperatura ambiente por un mecanismo

diferente.

Cambios de la energia potencial durante el avance de la reaccion: efecto del catalizador  

Al disminuir el nivel energético, también se reduce la energía de activación de la reacción inversa aumentando la velocidad de deshidrogenacion, propiedad que se utiliza en el método de aromatización.

Reducción de halogenuros de alquilo

a) Hidrólisis de reactivos de Grignard

R-X + Mg R-MgX H2O R-H

Reactivo de

Grignard

Ejemplo: CH3CH2CHCH3 Mg CH3CH2CHCH3 H2O CH3CH2CHCH3

Br MgBr H

Bromuro de sec-butilo Bromuro de sec-butilmagnesio n-butano

◦ reactivo de Grignard

Ejemplo1: CH3I + Mg éter CH3MgI

Yoduro de Yoduro de metilmagnesio

Metilo

Ejemplo 2: CH3CH2Br + Mg éter CH3CH2MgBr

Bromuro de etilo Bromuro de etilmagnesio

◦ Características del reactivo de Grignard:

◦ 1. Fue descubierto por Victor Grignard y es uno de los reactivos mas útiles y versátiles para el químico orgánico.

◦ 2. Tiene la formula general RMgX y su nombre general es halogenuro de alquilmagnesio.

◦ 3. El enlace C-Mg es covalente, pero muy polar (El C atrae electrones del magnesio) y el enlace Mg-X es iónico R:Mg+:X:- ..

◦ 4. En su formación, el grupo alquilo permanece intacto porque el Mg se une al mismo C que antes tenia el halógeno.

◦ 5. Es el miembro mejor conocido de los compuestos organometalicos que se caracterizan por la unión de C a un metal como Li, K, Na, Zn, Hg, Pb, Ta y casi todo metal conocido..

◦ 6. Cada compuesto organometalico tiene su propio conjunto de propiedades y usos específicos.

◦ 7. El grupo orgánico tiene carácter carbanionico.

◦ 8. Pueden servir de fuente para la transferencia de carbono con sus electrones.

◦ 9. Es muy reactivo: Se combina con numerosas sustancias inorgánicas que incluyen agua, CO 2 y oxigeno y con la mayoría de los compuestos orgánicos.

◦ 10.La reacción con agua para formar un alcano es típica de estos reactivos.

◦ 11.Es la sal magnesica del acido muy débil R-H

◦ R-MgX + HOH R-H + Mg(OH)X

◦ Ácido mas Ácido mas

◦ Fuerte débil

◦ Desplazamiento del acido mas débil de su sal por el acido mas fuerte

◦Reducción con metal y acido

◦Acoplamiento de halogenuros de alquilo con compuestos organometalicos

◦ Fundamento.- Este método sirve para obtener alcanos de mayor numero de carbonos y fue desarrollado en la década de 1960 por E. J. Corey y Herbert House. El acoplamiento se produce en la reacción entre un cuprodialquil-litio, R2CuLi y un halogenuro de alquilo R’-X. Para obtener buenos rendimientos, el R’-X debe ser un halogenuro primario; el grupo R del organometalico puede ser 1º. 2º. 3º.

◦Mecanismo: Se prepara un alquil-litio, Rli a partir de un halogenuro de alquilo, R-X del mismo modo que un reactivo de Grignard, al cual se agrega un halogenuro cuproso, CuX y finalmente un segundo halogenuro de alquilo R’-X. Por ultimo, el alcano se sintetiza a partir de 2 halogenuros de alquilo: R-X y R’-X.