Organic Chemistry: Hydrocarbons

Química Orgánica

Es la rama de la química que estudia los compuestos formados principalmente por carbono, junto con hidrógeno y otros elementos como oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo y halógenos. Estos compuestos pueden ser naturales o sintéticos y tienen una gran diversidad de estructuras y funciones.

Hidrocarburos y su Clasificación

Los hidrocarburos son compuestos formados exclusivamente por carbono e hidrógeno. Se clasifican en:

1. Hidrocarburos acíclicos (cadena abierta):
   • Lineales: No tienen ramificaciones.
   • Ramificados: Presentan cadenas laterales.
2. Hidrocarburos cíclicos (cadena cerrada):
   • Monocíclicos: Un solo anillo.
   • Policíclicos: Varios anillos, que pueden ser:
     • Fusionados: Comparten enlaces covalentes.
     • Espiroalcanos: Comparten un solo carbono en común.
3. Hidrocarburos alifáticos: No tienen anillos aromáticos.
   • Saturados (Alcanos): Solo tienen enlaces simples.
   • Insaturados: Tienen enlaces múltiples.
     • Alquenos: Al menos un doble enlace.
     • Alquinos: Al menos un triple enlace.
4. Hidrocarburos aromáticos: Cumplen la regla de Hückel y tienen anillos con electrones en resonancia.

Alcanos

Son hidrocarburos saturados, es decir, contienen solo enlaces simples entre átomos de carbono. Su fórmula general es:

• Alcanos de cadena abierta: CnH2n+2C_nH_{2n+2}Cn​H2n+2​
• Cicloalcanos: CnH2nC_nH_{2n}Cn​H2n​

Nomenclatura de los Alcanos

1. Se nombran con la terminación "-ano".
2. Se identifican las ramificaciones y la cadena más larga.
3. Se numera la cadena desde el extremo más cercano a una ramificación.
4. Las ramificaciones cambian la terminación "-ano" por "-il" (Ejemplo: metano → metil).

Fórmulas de los Alcanos

Existen distintas formas de representar los alcanos:

• Fórmula molecular: Indica solo la cantidad de átomos (ejemplo: C4H10C_4H_{10}C4​H10​).
• Fórmula empírica: Muestra la proporción más simple.
• Fórmula estructural: Puede ser desarrollada (muestra todos los enlaces) o condensada (agrupa los hidrógenos).

Alcanos Ramificados y su Nombramiento

1. Se elige la cadena más larga como base del nombre.
2. Se numera la cadena desde el extremo más cercano a una ramificación.
3. Se nombran las ramificaciones antes de la cadena principal con la terminación "-il".
4. Se usa prefijos "di-", "tri-", "tetra-" si hay varias ramificaciones iguales.
5. Se ordenan las ramificaciones alfabéticamente (ignorando prefijos como di-, tri-).

Ejemplo:

• 2-metilbutano → Un grupo metil en el carbono 2 de un butano.

Alquenos

Son hidrocarburos insaturados que tienen al menos un doble enlace entre carbonos. Su fórmula general es CnH2nC_nH_{2n}Cn​H2n​.

Reglas de Nomenclatura

1. Se elige la cadena más larga que contenga el doble enlace.
2. Se numera la cadena desde el extremo más cercano al doble enlace.
3. Se usa la terminación "-eno".
4. Si hay más de un doble enlace, se usan prefijos: dieno, trieno.

Ejemplo:

• But-2-eno → Un doble enlace en el carbono 2 del butano.

Cicloalcanos

Son hidrocarburos saturados de cadena cerrada. Su fórmula general es CnH2nC_nH_{2n}Cn​H2n​.

Nomenclatura

1. Se añade el prefijo "ciclo-" antes del nombre del alcano correspondiente.
2. Si hay ramificaciones, se numeran los carbonos, dando los números más bajos a los sustituyentes.

Ejemplo:

• Ciclobutano → Cuatro carbonos en un ciclo.
• Metilciclohexano → Un grupo metil unido a un ciclohexano.

Cicloalquenos

Son hidrocarburos cíclicos con uno o más dobles enlaces. Su fórmula molecular es CnH2n−2C_nH_{2n-2}Cn​H2n−2​.

Nomenclatura

1. Se usa el prefijo "ciclo-" seguido del nombre del alqueno.
2. Se numera la cadena empezando por el doble enlace.
3. Si hay más de un doble enlace, se indican sus posiciones.

Ejemplo:

• Ciclohexeno → Un doble enlace en un ciclo de seis carbonos.

Alquinos

Son hidrocarburos insaturados que contienen al menos un triple enlace entre carbonos. Su fórmula general es CnH2n−2C_nH_{2n-2}Cn​H2n−2​.

Reglas de Nomenclatura

1. Se elige la cadena más larga con el triple enlace.
2. Se numera desde el extremo más cercano al triple enlace.
3. Se usa la terminación "-ino".
4. Si hay dobles y triples enlaces, los dobles se nombran primero.

Ejemplo:

• But-2-ino → Un triple enlace en el carbono 2 de un butano.