¿Cuáles son las propiedades de los alcanos?

Este artículo presenta al lector una respuesta completa a la pregunta de cuáles son las propiedades de los alcanos. Da la descripción de las propiedades químicas y físicas de los alcanos. Los alcanos varían con el peso molecular y la estructura molecular. Hay dos arreglos moleculares principales en los alcanos; a saber, alcanos aciclicos (DO_norteH_{2n + 2}) y alcanos cíclicos (DO_norteH_2n). Este artículo se centra principalmente en los alcanos acíclicos y sus propiedades, y explica las diferencias en las propiedades de los alcanos ramificados y no ramificados. Los alcanos ramificados y los alcanos no ramificados poseen diferentes propiedades químicas y físicas que describen su reactividad química, la naturaleza de la unión, la densidad y la solubilidad, razones de las variaciones en el punto de ebullición y el punto de fusión. En general, este artículo responde "cómo" y "por qué" las propiedades físicas de los alcanos cambian a lo largo de la serie de alcanos.

Que son los alkanes

Los alcanos contienen únicamente átomos de carbono e hidrógeno. Solo tienen enlaces simples entre los átomos de carbono (enlaces C-C). Se llaman "hidrocarburos saturados". Las moléculas orgánicas que se forman solo con átomos de carbono e hidrógeno se denominan "hidrocarburos". Según el modelo de hibridación orbital, todos los átomos de carbono en los alcanos tienen la hibridación SP3. Forman enlaces sigma con átomos de hidrógeno que dan como resultado la geometría molecular como un tetraedro..

Fórmula molecular general de los alcanos.

Los alcanos tienen la fórmula molecular general CnH2n + 2. El alcano más pequeño es el metano (CH4).

Estructura molecular de los alcanos.

Alcanos acíclicos: No hay formación de anillos en la estructura. Sin embargo, puede tener arreglos moleculares ramificados o no ramificados. Los alcanos no ramificados a veces se llaman n-alcanos.

Cicloalcanos: Hay una disposición molecular circular en la estructura. Los cicloalcanos tienen la fórmula general C_norteH_2n.

Propiedades quimicas de los alcanos.

Reactividad

Los alcanos son inertes a muchos reactivos químicos. "Parafina" es un nombre antiguo para los hidrocarburos. Se deriva de la palabra latina "parumaffinis", que significa "con poca afinidad". La razón es que los enlaces carbono-carbono (C-C) y carbono-hidrógeno (C-H) son bastante fuertes. Es muy difícil romper sus enlaces a menos que los alcanos se calienten a temperaturas bastante altas. Los enlaces C-H también son fuertes, porque los átomos de carbono e hidrógeno tienen casi los mismos valores de electronegatividad.

Combustión

Los alcanos pueden arder fácilmente en el aire. La reacción entre los alcanos con exceso de oxígeno se denomina “combustión”. En esta reacción, los alcanos se convierten en dióxido de carbono (CO).₂) y agua.

Las reacciones de combustión son exotérmicas, lo que significa que emiten calor. Por lo tanto, los alcanos pueden ser utilizados como fuente de energía..

Propiedades físicas de los alcanos.

Los alcanos existen en las tres formas: como gases, líquidos y sólidos. El metano, el etano, el propano y el butano son gases a temperatura ambiente. Las estructuras no ramificadas de pentano, hexano y heptano son líquidos. Los alcanos con mayor peso molecular son sólidos.

CH₄ do₄H₁₀                                                                       Gases

do₅H₁₂ do₁₇H₃₆                                                                  Liquidos

Alcanos con mayor peso molecular Sólidos blandos.

Solubilidad

Los alcanos son un compuesto orgánico no polar. El agua es un disolvente polar, por lo que los alcanos no se disuelven en el agua. Se dice que son compuestos "hidrófobos" (significa "que odia el agua"). Se disuelven en disolventes orgánicos no polares o débilmente polares. Los alcanos se utilizan como buenos lubricantes y conservantes para los metales porque protegen la superficie del metal para que no llegue al agua; previene la corrosión.

Densidad

Las densidades de los alcanos son más bajas que la densidad del agua. Su valor de densidad es de casi 0.7 g mL^-1, considerando la densidad del agua como 1.0 g mL^-1. Por ejemplo, si mezclamos un Alkane con agua, la capa de Alkane se separa en la parte superior del agua, ya que los Alkanes son menos densos en comparación con el agua y son insolubles en agua..

Puntos de ebullición

Para alcanos no ramificados, el punto de ebullición aumenta suavemente a medida que aumenta el número de átomos de carbono y el peso molecular. Las moléculas más grandes tienen un área de superficie más grande que proporciona una mayor capacidad para formar interacciones de van der waals (interacciones de la fuerza de Londres). Aunque estas son fuerzas intermoleculares débiles, elevan los puntos de ebullición y, por lo tanto, evitan la vaporización..

En general, los alcanos ramificados tienen puntos de ebullición más bajos en comparación con los mismos alcanos no ramificados, que tienen el mismo número de átomos de carbono. Las diferencias en los puntos de ebullición surgen debido a que los alcanos ramificados son más compactos en un área de superficie pequeña, y por lo tanto facilitan menos área de superficie para las interacciones de la fuerza de Londres. Esto disminuye los puntos de ebullición en los alcanos ramificados..

Puntos de fusión

Para los alcanos n, esto sigue la misma variación que los puntos de fusión; El punto de fusión aumenta con el peso molecular. Sin embargo, hay una ligera diferencia en los puntos de fusión entre los alcanos con un número par de átomos de carbono y un número impar de átomos de carbono. Los alcanos con un número par de átomos de carbono tienen puntos de fusión más altos, porque están bien agrupados en una estructura sólida. Por lo tanto, se requiere una temperatura más alta a lo largo de la serie de alcanos para fundirlos. Por lo tanto, la variación de los puntos de fusión no muestra una curva suave a lo largo de la serie de alcanos.

En general, los alcanos ramificados tienen puntos de fusión más altos que el n-alcano con el mismo número de átomos de carbono. La estructura ramificada da una estructura 3D más compacta. Se empaqueta fácilmente en una estructura sólida con un alto punto de fusión.

Propiedades de los alcanos - Resumen

Los alcanos son hidrocarburos con la fórmula química C_norteH_{2n + 2}. Todos los átomos de carbono están hibridados en SP3 y forman enlaces sigma que se dirigen hacia las esquinas de un tetraedro. Tanto el punto de ebullición como el punto de fusión aumentan con el peso molecular. La ramificación de la cadena tiene un gran efecto para ambos, el punto de fusión y el punto de ebullición, pero en formas opuestas. La ramificación de alcanos disminuye el punto de ebullición, mientras que la ramificación de alcanos eleva el punto de fusión. Para una serie de n-alcanos, la variación del punto de ebullición y del punto de fusión muestra un gráfico de tendencia ascendente. Sin embargo, la gráfica para los puntos de fusión, no tiene una forma suave..

Los alcanos son químicamente estables y por lo general no implican reacciones químicas. Son insolubles en solventes polares y solubles en solventes orgánicos no polares o débilmente polares. Los alcanos son menos densos que el agua..

Los alcanos muestran isomería; Hay varias estructuras moleculares para una fórmula molecular. Sus propiedades físicas y químicas cambian con la estructura..

¿CUÁLES SON LAS PROPIEDADES DE LOS ALKENES?