Alcanos: Estructura y Propiedades

Alcanos

Estructura Molecular

• Definición: Hidrocarburos saturados compuestos únicamente de carbono (C) e hidrógeno (H).
• Fórmula general: CₙH₂ₙ₊₂, donde n = número de átomos de carbono.
• Estructura:
  • Cadenas lineales o ramificadas.
  • Cada carbono forma cuatro enlaces covalentes.
  • Pueden presentarse como isómeros (mismas fórmulas, diferentes estructuras).

Propiedades Físicas

• Estado físico:
  • Gases (C₁ a C₄) a temperatura ambiente.
  • Líquidos (C₅ a C₁₈) y sólidos (C₁₉ y superiores).
• Punto de ebullición: Aumenta con el número de carbonos debido a fuerzas de Van der Waals.
• Densidad: Generalmente menor que 1 g/cm³ (flotan en agua).
• Solubilidad: Insolubles en agua; solubles en disolventes orgánicos.

Reacciones Químicas

• Combustión:
  • Reacción con oxígeno para producir CO₂ y H₂O.
  • Exotérmica, libera energía.
• Halogenación:
  • Sustitución de hidrógenos por halógenos (Cl, Br, I).
  • Puede ser fotoquímica (con luz) o térmica (calor).
• Cracking:
  • Proceso de rompimiento de cadenas largas en cadenas más cortas.
  • Método utilizado en la industria del petróleo.

Nomenclatura

• Reglas básicas:
  • Prefijo indica el número de carbonos (met-, et-, prop-, but-, etc.).
  • Sufijo "-ano" indica que son alcanos.
• Ejemplos:
  • Metano (C₁H₄)
  • Etano (C₂H₆)
  • Propano (C₃H₈)
  • Butano (C₄H₁₀)
• Cadenas ramificadas:
  • Nombrar la cadena más larga.
  • Indicar la posición y tipo de ramificaciones (ej. 2-metilpropano).

Estructura Molecular

• Los alcanos son hidrocarburos saturados compuestos solo de carbono e hidrógeno.
• Tienen una fórmula general de CₙH₂ₙ₊₂, donde n representa el número de átomos de carbono.
• Su estructura puede ser lineal o ramificada, con cada carbono formando cuatro enlaces covalentes.
• Existen isómeros, que son compuestos con la misma fórmula pero diferentes estructuras.

Propiedades Físicas

• Los alcanos más ligeros (C₁ a C₄) son gases a temperatura ambiente, mientras que los de C₅ a C₁₈ son líquidos y los de C₁₉ en adelante son sólidos.
• El punto de ebullición de los alcanos aumenta con el número de carbonos, debido a las fuerzas de Van der Waals.
• La densidad de los alcanos suele ser menor que 1 g/cm³, lo que les permite flotar en agua.
• Son insolubles en agua, pero solubles en disolventes orgánicos.

Reacciones Químicas

• La combustión de los alcanos implica su reacción con oxígeno para generar dióxido de carbono y agua, siendo un proceso exotérmico que libera energía.
• La halogenación consiste en sustituir átomos de hidrógeno por halógenos (como Cl, Br, I), pudiendo ser fotoquímica o térmica.
• El cracking es un proceso que fractura cadenas largas de hidrocarburos en otras más cortas y es esencial en la industria del petróleo.

Nomenclatura

• La nomenclatura de los alcanos se basa en el número de carbonos indicado por prefijos como met-, et-, prop-, but-, entre otros.
• El sufijo "-ano" denota que el compuesto es un alcano.
• Ejemplos de alcanos incluyen metano (C₁H₄), etano (C₂H₆), propano (C₃H₈) y butano (C₄H₁₀).
• Para cadenas ramificadas, es fundamental identificar la cadena más larga y especificar la posición y tipo de las ramificaciones, como en el caso del 2-metilpropano.