alquinos 1

Quimica organica ll

Alcanos

• Los alcanos son compuestos con fórmula molecular CnH2n+2. El hidrocarburo mássimple es el metano CH4 (n=1). Los hidrocarburos de cadena lineal se denominanhidrocarburos normales. Los cuatro primeros miembros de la familia de hidrocarburoslineales son los siguientes:

Alcanos

Existe un único hidrocarburo con la fórmula molecular CH4, uno sólo con la fórmula molecular C2H6 (el etano), uno sólo con la fórmula molecular C3H8 (el propano), pero sin embargo existen dos alcanos con la fórmula molecular C4H10: el butano y el 2-metilpropano:

isomeros

Dos compuestos químicos diferentes con la misma fórmula molecular se denominan isómeros. El número de alcanos isoméricos aumenta al aumentar número de átomos de carbono.

Nº de carbonos Fórmula Nombre Nº total de isómeros p.eb.°C p.f.°C

1 CH4 metano 1 -162 -183

2 C2H6 etano 1 -89 -172

3 C3H8 propano 1 -42 -187

4 C4H10 butano 2 0 -138

5 C5H12 pentano 3 36 -130

6 C6H14 hexano 5 69 -95

7 C7H16 heptano 9 98 -91

8 C8H18 octano 18 126 -57

9 C9H20 nonano 35 151 -54

10 C10H22 decano 75 174 -30

11 C11H24 undecano 196 -26

12 C12H26 dodecano 216 -10

20 C20H42 eicosano 366319 334 +36

30 C30H62 tricontano 4.11x109 446 +66

Hidrocarburos normales (cadena lineal)

Estructura

• El alcano más simple es el metano CH4. Desde el siglo pasado se había demostrado mediante hechos experimentales que la estructura del metano tenía una forma tetraédrica. Sin embargo, la justificación de esta estructura no pudo hallarse hasta el desarrollo de la teoría mecanocuántica entre los años 1920 y 1930.

• Un átomo de carbono en su estado fundamental tiene dos electrones desapareados.

Estructura

• Los orbitales híbridos sp3 dan la mejor explicación para la formación de enlaces en los hidrocarburos saturados porque el átomo de carbono tiene la misma energía, tanto si está hibridizado como si no lo está, pero la configuración hibridizada puede formar enlaces más fuertes.

Estructura

• La geometría tetraédrica tiene una ventaja adicional puesto que permite que los núcleos de hidrógeno estén lo más alejados posible entre sí para una longitud de enlace C-H. Y puesto que estos núcleos están todos cargados positivamente, cuanto más alejados estén, en igualdad de otras condiciones, menor será la energía del sistema.

Estructura

• La molécula del metano es un tetraedro perfecto con ángulos de enlace de 109.5º. La distancia de enlace C-H es de 1.09 Å. La hibridación sp3 en el átomo de carbono explica la estructura del metano.

Nomenclatura de los alcanos.

• Si todos los hidrocarburos saturados fueran alcanos normales (lineales) se podrían nombrar fácilmente por cualquier método que reflejara el número de carbonos de cada uno de ellos. Sin embargo, los alcanos con más de tres átomos de carbono pueden existir como isómeros estructurales. El criterio básico para nombrar unaestructura es elegir el nombre fundamental. Para la nomenclatura de los alcanos ramificados hay que seguir las siguientes reglas:

Nomenclatura de los alcanos

• Identificar la cadena principal (cadena más larga). A ella le corresponderá el nombre del hidrocarburo principal. El nombre se forma a partir de una raíz de origen griego que indica el número de átomos de carbono de la cadena. Por ejemplo, una secuencia de cinco átomos se nombra utilizando el prefijo pent-, mientras que una de diez átomos se nombra mediante el prefijo dec-. Para completar el nombre fundamental de un alcano se añade a la raíz la terminación -ano.

Nomenclatura de los alcanos• Numerar los átomos de la cadena principal de tal modo que los

localizadores de las cadenas laterales tengan los números más bajos posibles. El compuesto será un alquilalcano. Para nombrar a las cadenas laterales se cambia la terminación -ano, que le correspondería al hidrocarburo, por la terminación -ilo. Por ejemplo, un grupoCH3- unido a la cadena principal se le denomina metilo, un grupo CH3CH2- se denomina etilo y así sucesivamente. A continuación se indica la numeración de lacadena principal y la nomenclatura de un hidrocarburo ramificado.CH3CHCH2CH2CH3 2-metilpentano CH3


• Si hay dos o mas clases distintas de grupos alquilo sus nombres se sitúan, generalmente, por orden alfabético sin tener en cuenta los prefijos separados por un guión (t-, sec-) o los indicadores del número de grupos (di-, tri-, tetra-), que no se alfabetizan. Los prefijos iso y neo (que no se separan con guión) se alfabetizan


• CH3CHCH2CHCH2CH2CH3 CH3 CH3 2,4-dimetilpentano

CH3 • CH3CCH2CH2CHCH2CH3

CH3 CH2CH3 5-etil-2,2-

dimetilheptano

Oxidación de alcanos: Combustión

• La combustión de los alcanos es una de las reacciones orgánicas más importantes si se tiene en cuenta la masa de material que utiliza este proceso. La combustión de gas natural, gasolina y fuel implica en su mayor parte la combustión de alcanos. Sin embargo, esta combustión deja de ser una reacción orgánica típica porque en primer lugar los reactivos de la reacción son en realidad mezclas de alcanos y en segundo lugar porque el producto deseado de la reacción es el calor que desprende y no los productos obtenidos en ella.

Isomería cis-trans.

• Los alquenos son hidrocarburos con enlaces dobles carbono-carbono. Se les denomina también olefinas. El alqueno más simple es el etileno cuya fórmula molecular es C2 H4. El doble enlace se representa, en una estructura de Lewis, mediante dos pares de electrones entre los átomos de carbono. La longitud del enlace C=C en el etileno es de 1.33 Å, mucho más corto que el enlace simple C-C del etano que es de 1.54 Å. La longitud del enlace C-H en el etileno es de 1.08 Å, ligeramente menor que el enlace C-H en el etano que es de 1-09 Å.

alquenos

Estas distancias y ángulos de enlace se pueden explicar admitiendo que los dos átomos de carbono que forman el doble enlace presentan una hidridación sp2 y que el doble enlace está constituido por un enlace s y un enlace p. El enlace s se forma por solapamiento de los orbitales sp2 de cada átomo de carbono. Cada uno de los enlaces

Nomenclatura de los alquenos.

• Para los alquenos más sencillos se emplean casi siempre los nombres vulgares etileno, propileno e isobutileno. Para nombra sistemáticamente a los alquenos hay que seguir una serie de reglas

• 1º. Seleccionar la cadena principal de carbono más larga que contenga el doble enlace (o el mayor número de dobles enlaces). El nombre fundamental del alqueno se

• generará cambiando la terminación –ano, correspondiente al alcano con el mismo número de carbonos, por la terminación –eno (propeno, buteno, octeno, ciclohexeno)

Nomenclatura de los alquenos

• 2º. Numerar la cadena principal empezando por el extremo más próximo al doble

• enlace, e indicar la posición del doble enlace por el número que corresponda al primer

• carbono del mismo (1-penteno, 2-penteno)• CH3CH=CHCH3 CH2=CHCH2CH3• 1 2 3 4 1 2 3 4• 2-buteno 1-buteno


• 3º. Indicar el número de grupos alquilo y su posición de unión a la cadena principal.

• 1 2 3 4 5 6• CH2=CHCHCH2CH2CH3 3-propil-1-hexeno• CH2CH2CH3


• 4º. Si el compuesto tiene dos enlaces dobles será un dieno. Un trieno contiene tres enlaces dobles, un tetraeno cuatro, etc. En alquenos que contienen más de un doble enlace la cadena principal es la que contiene el mayor número de enlaces dobles. La numeración de la cadena se efectúa de manera que a los enlaces dobles

se les asigne los localizadores mas bajos posibles.


• 1 2 3 4 5 6 7• CH2=CHCHCH2CH2CH=CH2

• CH3-C-CH3 CH3

3-t-butil-1,6-heptadieno

alquenos

• La energía de disociación del doble enlace C=C es aproximadamente de 146 kcal/mol y la energía de disociación de un enlace simple C-C es de 83 kcal/mol. Portanto, la energía de disociación del enlace p debe ser de 63 kcal/mol. Los extremos de la molécula de etileno no pueden torcerse entre sí, porque para ello se debería romper el enlace p. A diferencia de lo que ocurre en los enlaces simples, en los enlaces dobles C=C no hay libre rotación. Este es el origen de la isomería cis-trans.

alquinos

• Los alquinos son hidrocarburos que contienen un triple enlace C-C. Se les denomina también hidrocarburos acetilénicos porque derivan del alquino más simple que se llama acetileno. La estructura de Lewis del acetileno muestra tres pares de electrones en la región entre los núcleos de carbono.

alquinos

El triple enlace es relativamente corto debido al solapamiento de los tres pares de electrones y al elevado carácter s de los orbitales hidridos sp (50% de carácter s), lo que aproxima más a los átomos de carbono que forman el enlace σ del acetileno.

Generalización de la aromaticidad

• Durante muchos años se supuso que la gran energía de resonancia del benceno sería común en otros polienos cíclicos con enlaces dobles conjugados. De modo genérico se denominan anulenos todos los polienos cíclicos con enlaces simples y dobles alternados. Por ejemplo, el benceno es el anuleno de seis miembros y por tanto se le puede llamar [6]anuleno. El ciclobutadieno es el [4]anuleno, el ciclooctatetraeno es el [8]anuleno y el ciclopentaeno es el [10]anuleno

Aromaticos

Sin embargo, no todos los polienos conjugados cíclicos gozan de la excepcional estabilidad termodinámica asociada al benceno

Procesos de polimerización

• Existen diversos procesos para unir moléculas pequeñas con otras para formar moléculas grandes. Su clasificación se basa en el mecanismo por el cual se unen estructuras monómeras o en las condiciones experimentales de reacción.

Mecanismos de polimerización Polimerización por adición.• Adición de moléculas pequeñas de un mismo tipo unas a otras por apertura del

doble enlace sin eliminación de ninguna parte de la molécula (polimerización de tipo vinilo.).

• Adición de pequeñas moléculas de un mismo tipo unas a otras por apertura de un anillo sin eliminación de ninguna parte de la molécula (polimerización tipo epóxido.).

• Adición de pequeñas moléculas de un mismo tipo unas a otras por apertura de un doble enlace con eliminación de una parte de la molécula (polimerización alifática del tipo diazo.).

• Adición de pequeñas moléculas unas a otras por ruptura del anillo con eliminación de una parte de la molécula (polimerización del tipo ð -aminocarboxianhidro.).

• Adición de birradicales formados por deshidrogenación (polimerización tipo p-xileno.).

Mecanismos de polimerización Polimerización por condensación.• Formación de poliésteres, poliamidas, poliéteres, polianhidros, etc.,

por eliminación de agua o alcoholes, con moléculas bifuncionales, como ácidos o glicoles, diaminas, diésteres entre otros (polimerización del tipo poliésteres y poliamidas.).

• Formación de polihidrocarburos, por eliminación de halógenos o haluros de hidrógeno, con ayuda de catalizadores metálicos o de haluros metálicos (policondensación del tipo de Friedel-Craffts y Ullmann.).

• Formación de polisulfuros o poli-polisulfuros, por eliminación de cloruro de sodio, con haluros bifuncionales de alquilo o arilo y sulfuros alcalinos o polisulfuros alcalinos o por oxidación de dimercaptanos (policondensación del tipo Thiokol.).

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