Hidrocarburos: Clasificación y Propiedades

Los hidrocarburos se clasifican en alcanos, alquenos y alquinos.

Alcanos: Hidrocarburos Saturados

Son hidrocarburos orgánicos del carbono que presentan enlaces simples. El más sencillo es el metano (CH₄), seguido por el etano, propano y butano (los cuales son gases a temperatura ambiente).

• Fórmula General: C_nH_2n+2
• Sufijo: -ano

Estados de Agregación (Según Masa Molar):

• Metano a Butano: Gases (a temperatura ambiente).
• Penta a Hexa: Líquidos.
• Hepta, Octa, Nona, Deca y superiores: Sólidos.

Propiedades Físicas:

Los alcanos son incoloros, sin olor e insolubles en agua. Los puntos de ebullición y fusión, la viscosidad y la densidad aumentan cuando se incrementa la masa molar.

Grupos Alquilo:

Cuando un alcano “pierde” uno de sus átomos de hidrógeno (H), se generan grupos alquilo, reemplazando el sufijo -ano por -ilo (Ej: metilo, etilo, propilo, butilo).

Alquenos: Hidrocarburos Insaturados (Doble Enlace)

Son hidrocarburos insaturados que presentan un doble enlace entre átomos de carbono. Son considerados isómeros de los cicloalcanos.

• Fórmula General: C_nH_2n (pierden 2 átomos de H respecto al alcano correspondiente).
• Sufijo: -eno
• Ejemplos: Eteno, propeno y buteno (gases). Penteno a Pentadoceno (líquidos). Los superiores son sólidos.

Propiedades Físicas de Alquenos:

Son incoloros y ligeramente solubles en agua. El punto de ebullición y fusión, la viscosidad y la densidad aumentan si se incrementa la masa molar.

Alquinos: Hidrocarburos Insaturados (Triple Enlace)

Son hidrocarburos insaturados con triple enlace.

• Fórmula General: C_nH_2n-2 (pierden 2 átomos de H respecto al alqueno correspondiente).
• Nomenclatura: Igual que los alquenos, pero con el sufijo -ino.
• Ejemplos: Etino, propino, butino.

Propiedades Físicas de Alquinos:

Los tres primeros son gases; los demás son líquidos o sólidos. A mayor masa molar, aumenta la densidad, el punto de fusión y el punto de ebullición.

Alcoholes

Son compuestos orgánicos que contienen uno o más grupos hidroxilos (OH). Este es considerado el grupo funcional de los alcoholes.

Nomenclatura y Ejemplos

• Sufijo: -ol
• Ejemplos: Etanol (CH₃CH₂OH), Fenol (C₆H₅OH, un hidrocarburo aromático).

Metanol (Alcohol de Madera)

Fórmula CH₃OH. Es el más simple de los alcoholes. Se preparaba históricamente por destilación destructiva de la madera.

Etanol (Alcohol Etílico)

Conocido como el alcohol de cerveza, fórmula C₂H₅OH.

Reacciones de Síntesis de Alcoholes

Los alcoholes pueden sintetizarse a partir de:

1. Alquenos.
2. Haluros de alquilo.
3. Reducción de compuestos carbonílicos.

Toxicidad de Alcoholes

El metanol es un adulterante común de bebidas alcohólicas, siendo la intoxicación vía oral la más frecuente. El metanol se oxida en el hígado a través de la enzima alcohol deshidrogenasa. La toxicidad se debe a sus metabolitos: formaldehído y ácido fórmico.

Aldehídos y Cetonas: Compuestos Carbonílicos

Síntesis a partir de Alcoholes

Los aldehídos pueden obtenerse por oxidación de alcoholes primarios mediante la acción del dicromato de potasio (K₂Cr₂O₇) en presencia de cobre metálico en caliente. También se obtienen a partir de cloruros de ácidos alifáticos y aromáticos mediante una reducción con hidrógeno.

Las cetonas se preparan mediante diversos tipos de síntesis, siendo las más conocidas la oxidación de alcoholes secundarios y la acilación de Friedel-Crafts.

Aldehídos

Son compuestos orgánicos que presentan el grupo funcional carbonilo en el extremo de la cadena (-CHO), el cual es la base para nombrar el compuesto.

• Nomenclatura: La terminación «o» del alcano se cambia por el sufijo -al.
• Ejemplos: Metanal, etanal, propanal.

Aplicaciones de Aldehídos:

Se utilizan como reactivos y disolventes, así como en la fabricación de telas, perfumes, plásticos y en la medicina. En la naturaleza, se encuentran como proteínas, carbohidratos y ácidos nucleicos.

Cetonas

Son compuestos orgánicos con el grupo funcional carbonilo (C=O) ubicado en el interior de la cadena principal.

• Nomenclatura: La terminación «o» del alcano se cambia por el sufijo -ona.
• Ejemplos: Propanona, 2-butanona, 2-pentanona.

Aplicación Industrial de Cetonas:

La propanona (acetona) se utiliza industrialmente como disolvente para lacas y resinas.

Conceptos Fundamentales de Química

Isómeros

Son compuestos con la misma fórmula molecular pero distinta fórmula estructural.

• Ejemplo: Butano y Metilpropano.

Nomenclatura Oso

La nomenclatura Oso se utiliza cuando el elemento trabaja o reacciona con la menor valencia.

Estructura Atómica Básica

Partículas Subatómicas

• El Electrón: Es una partícula subatómica que tiene carga negativa. Julius Plücker en 1859 realizó experimentos con Rayos Catódicos para su estudio.
• El Protón: Es una partícula cargada positivamente. Eugene Goldstein realizó experimentos con Rayos Catódicos para su estudio.
• El Neutrón: Como su nombre lo indica, es neutro (sin carga).

El Núcleo Atómico

Es la parte central del átomo, cargada positivamente, compuesto por protones y neutrones. Los electrones se mueven alrededor del núcleo. El núcleo contiene la mayor parte de la masa del átomo.

Definiciones Clave

• Número Atómico (Z): Indica el número de protones que tiene un átomo en el núcleo, el cual es igual a la cantidad de electrones en un átomo neutro.
• Número de Masa (A): Es la suma del número de protones y neutrones contenidos en el núcleo.
• Isótopos: Son átomos de un mismo elemento que contienen el mismo número de protones y electrones, pero diferente número de neutrones.
• Masa Atómica: Es la masa de un átomo expresada en relación al átomo de carbono-12 (¹²C).
• Números Cuánticos: Determinan la región del espacio-energía de mayor probabilidad para encontrar a un electrón.