Departamento de CienciasIng. Leoncio Velasquez Tapia

ALQUENOS

Indicador de Logro

El estudiante serAl finalizar la sesión, el estudiante valora la importancia de los hidrocarburos tales como los alquenos y alquinos, sus usos y aplicaciones industriales. Explica la importancia del petróleo y sus derivados como los riesgos de su empleo para el equilibrio ecológico.

HIDROCARBUROS INSATURADOS

Se caracterizan por presentar doble enlace, son sustancias quimicamente activas.

Forma global Estructura Nomenclatura

CnH2nPrefijo(#C)… eno

Enlace doble

Etileno

ALQUENOS

Alqueno Forma global

Semidesarrollada Desarrollada

Eteno C2H4 CH2 = CH2 C = C

Propeno

Buteno

Penteno

Ejm:

H H

HH

1.Eteno o Etileno : Gas incoloro que al polimerizarse origina el polietileno, polimero empleado para fabricar plastico para envases, bolsas etc.

2.Propeno o Propileno : Se polimeriza en polipropileno, originando otros tipos de plasticos.

3. Butadieno : Su polimerización es empleada en la fabricación de los cauchos sinteticos.

PRINCIPALES ALQUENOS

NOMENCLATURA DE ALQUENOS

Se identifica la cadena del carbono más larga que contenga el enlace doble y se nombra al compuesto con la raíz griega que indica el Nº de carbono y el sufijo -eno.Ejm:

NOMENCLATURA DE ALQUENOS RAMIFICADOS

Se enumera los átomos del carbono en la cadena comenzando en el extremo más cercano al enlace doble, y si es equidistante se comienza en el extremo más cercano al primer punto de ramificación.

Ejm:

NOMENCLATURA DE ALQUENOS RAMIFICADOS

• Se escribe el nombre completo indicando la posición del enlace doble dando el número del primer carbono del alqueno. Si se presentan más de un enlace doble, se debe indicar la posición de cada uno y utilizar los sufijos - dieno, - trieno y así sucesivamente.

Ejm:

CH2 CH CH2 CH CH3

CH3

CICLO ALQUENOS

Hidrocarburos ciclicos que contienen un doble enlace en el ciclo.

Formula general: CnH2n-2

Cuando el ciclo tiene 2 o mas dobles enlaces se les llama ciclopolialquenos.

NOMENCLATURA

1. Se nombran igual que un alqueno, con igual número de atomos de carbono, anteponiendole el término CICLO, así:

2. Si el ciclo contiene 2 o más dobles enlaces se nombra indicando en que carbono se encuentra el doble enlace.

3. Para nombrar a los cicloalquenos ramificados, al doble enlace se numera con 1-2 y a los radicales debe corresponder la menor númeración.

CH3 CH3

C2H5C2H5

4. Si contiene dos o mas dobles enlaces , los números mas bajos deben corresponder a estos, si estan equidistantes, se opta por el sentido que de la menor númeración a los grupos alquilo:

CH3

1

2

3

2 metil- 1, 3 ciclo pentadieno

CH2-CH3

1

2

2 etil- 1, 4 ciclo hexadieno

CH3

CH3

4,5 dimetil ciclohexeno

CH3

CH2 CH3

4 etil – 3 metil - ciclohexeno

CH2 CH3

3 etil – ciclo penteno

Propiedades químicas de los alquenosReacciones de adición

El enlace doble carbono-carbono adiciona H2, Cl2,HX, H2SO4 y H2O y es atacado por agentes oxidantes fuertes.

El hidrógeno se une a un enlace doble y lo satura.

El efecto neto de la hidrogenación se presenta al nivel molecular de la vida.

El cloro y el bromo también se adicionan a los enlaces dobles

El cloruro de hidrógeno, el bromuro de hidrógeno (compuestos tipo HX, “asimétricos”) y el ácido sulfúrico se adicionan fácilmente a los enlaces dobles.

El agua se adiciona al enlace doble para producir alcoholes. Esto ocurre en presencia de un catalizador (ácido o una enzima apropiada).

CH2=CH2 + Cl2 CH2Cl – CH2Cl

El enlace doble carbono-carbono hace que la molécula sea suceptible al ataque de agentes oxidantes fuertes.

Los productos de oxidación pueden ser cetonas, ácidos carboxílicos, dióxido de carbono o mezclas de ellos. (Los alcanos son inertes a los agentes oxidantes).

ALQUINOS ó ACETILENICOS

Forma global Estructura Nomenclatura

CnH2n-2Prefijo(#C)… inoEnlace triple

Compuestos insaturados que en su estructura presentan al menos un triple enlace.

Alquino Forma global

Semidesarrollada Desarrollada

Etino C2H2 CH = CH

Propino

Butino

Pentino

Ejm:

Principal alquino:

Etino o Acetileno : Se le considera como materia clave en la sintesis orgánica . Es un gas incoloro, poco soluble en agua. En la naturaleza se le encuentra en la hulla y el petroleo.

El acetileno es empleado en soldadura “oxacietilenica”obteniendose mediante su combustión una temperatura de 3000 0C empleada para fundir o soldar metales.

NOMENCLATURA DE ALQUINOS RAMIFICADOS

Se aplica la nomenclatura similar a la forma como se nombran los alquenos.Quiere decir que el enlace triple debe estar en la cadena principal y la numeración se debe iniciar del extremo más próximo a este enlace. Si existen dos triples enlaces su terminación será diino, 3 triples enlaces será triino ….

Ejm:CH3 CH2 C C CH3

CH3 CH CH C C CH3

CH3

CH3

CH C CH CH3

CH3

ENLACES MIXTOS

Cantidad (%Volumen)

Punto de ebullición

(0C)

Atomos de carbono Productos

1-2 <30 1-4 Gas natural, metano, propano, butano, gas licuado

15-30 30-200 4-12Eter de petróleo (C5,6), ligroína

(C7), nafta, gasolina cruda

5-20 200-300 12-15 Queroseno

10-40 300-400 15-25 Gas-oil, Fuel-oil, aceites lubricantes, ceras, asfaltos

8-69 >400 >25 Aceite residual, parafinas, brea

PETRÓLEOPETRÓLEO

El craqueo es el proceso por el que se rompen químicamente las moléculas de hidrocarburo más grandes y complejas en otras más pequeñas y simples, para incrementar el rendimiento de obtención de gasolina a partir del petróleo. El craqueo se realiza mediante la aplicación de calor y presión y, más modernamente, mediante el uso de catalizadores apropiados (zeolitas, etc.)

Craking catalítico zeolitas

Craking térmico

450-750 ºC

70 atm

El reforming es un proceso por el que las moléculas lineales de hidrocarburos se ciclan pudiendo llegar a convertirse en hidrocarburos aromáticos

El objetivo es aumentar el índice de octanos de la gasolina

Hexano 25

Ciclohexano 83

Benceno 106

El proceso tiene lugar a 500ºC y 20 atm con un catalizador de platino finamente dividido sobre óxido de alumninio

El índice de octano marca la capacidad de autoignición de la gasolina bajo presión. Cuanto mayor índice más díficil es la autoignición

Puede subirse el octanaje de una mezcla de alcanos mediante el uso de aditivos que impidan su autoignición prematura en el ciclo de explosión de un motor

Petróleo bruto

Gas natural

AplicacionesAbonos nitrogenados

Materias plásticas Disolventes

Fibras sintéticas Fibras artificiales Anticongelantes

Cauchos sintéticos Detergentes Plastificantes Insecticidas Colorantes Explosivos

Resinas

Fracciones Gaseosas

Metano Etano

Propano Butano Etileno

Propileno Butilenos

Butadieno

Fracciones Líquidas y

SólidasBenceno Tolueno Xileno

Gasolina ligera Fracciones

aromáticas pesadas

Parafinas Productos de transformación Acetileno

Acetaldehído Acetona

Acrilonitrilo ALcohol butílico Alcohol etílico

Alcohol isopropílico Alcohol metílico

Alcoholes de síntesis Cloruro de vinilo

Dicloroetano Etilenglicol Etilbenceno

Estireno Fenol

Formaldehído Glicerol Isopreno

Óxido de etileno Propileno-glicol

Tripropileno Tetrapropileno

Productos de transformación Etilbenceno

Estireno Fenol

Ciclohexano Ácido adípico

Dodecilbenceno Ácidos sulfónicos

Toluendiisociantao T.N.T.

Ortoxileno Anhídrido ftálico

Xilenos Ácido tereftálico

Ácido acético Negro de carbono

Resinas de petróleo Olefinas superiores

Aditivos Parafinas cloradas

5.- CONFORMACIONES (ANÁLISIS CONFORMACIONAL)

El enlace C-C simple tiene libertad de giro a lo largo de su eje. Eso provoca diferentes conformaciones en la molécula del alcano

Conformación Vista lateral Vista frontal

Alternada

                                                                    

                                     

           

Eclipsada

                                                                  

                                     

                    

Nota:

No son isómeros, porque a temperatura ambiente se convierten con mucha facilidad

5.1 ANÁLISIS CONFORMACIONAL DEL ETANO

Representación Alternadas Eclipsadas Alternadas

Líneas y cuñas

                                         

                           

              

                              

           

Caballete

                                   

                           

      

                              

     

Newman

                                       

                           

              

                              

           

El giro en torno al enlace simple C-C provoca acercamientos entre otros orbitales. Eso tiene repercusión en el contenido energético de la molécula

¿Por qué la conformación eclipsada es menos estable que la alternada?

Dos hidrógenos eclipsados están a 2.3 A mientras que los alternados están a 2.5 A. Aunque las distancias son muy similares, la interacción es muy sensible y la diferencia de energía es importante.

La gráfica muestra la evolución de la energía a medida que los hidrógenos no enlazados se acercan. A distancias cortas existe una fuerte repulsión entre las nubes electrónicas, que disminuye rápidamente a medida que los hidrógenos se alejan

6.- PREPARACIÓNHidrogenación de alquenos y alquinos

                                                                          

                                                          

Los alquenos reaccionan con hidrógeno, en la superficie porosa de un metal de transición, para dar

alcanos. La nube del doble enlace interacciona con el

hidrógeno dando lugar a dos nuevos enlaces C-H.

                                                                     

                                      

Los alquinos también reaccionan con hidrógeno (2 moles), de una

forma análoga a los alquenos, para dar alcanos. Las dos nubes del

triple enlace interaccionan con sendas moléculas de hidrógeno,

dando lugar a cuatro nuevos enlaces C-H.

6.3 Alquilación de alquinos terminales

El hidrógeno terminal de un alquino es débilmente ácido. El anión pentinuro resultante de extraer el protón con una base fuerte, como el amiduro sódico NaNH2, reside en un orbital híbrido sp. El gran caracter s del orbital estabiliza relativamente la carga negativa. Por ello el alquino terminal tiene cierta acidez. El carbono aniónico, con exceso de densidad electrónica, ataca al 2-bromopropano en el carbono unido al Br con deficiencia electrónica. Se forma un nuevo enlace C-C. La hidrogenación del alquino dará lugar al alcano deseado.

Proceso de gran interés para alargar cadenas carbonadas

A continuación el alquino “alargado” obtenido puede ser hidrogenado

Mecanismo de la hidrogenación catalítica de alquenos y alquinos.

Una cara del alqueno se enlaza con el catalizador que contiene hidrógeno adsorbido en su superficie. El hidrógeno se inserta en el enlace π y el producto de la hidrogenación se libera del catalizador. Ambos átomos de hidrógeno se agregan a la cara del doble enlace que está complejada con el catalizador. La adición de H2

es sin.

Hidrogenolisis de haluros de alquilo

                                                       

       

En un haluro de alquilo el C unido al Br tiene una densidad electrónica baja por el efecto de la mayor electronegatividad del

halógeno. El metal Zn, muy rico en electrones apantallados y fáciles de ceder

(características típicas de un reductor), dona  dos electrones al carbono  con lo

que se forma Zn2+ (el metal se oxida) y se rompe el enlace C-Br. El carbono que ha recibido electrones (se ha reducido) los

comparte con el protón del HBr, formandose ZnBr2 como subproducto.