Los hidrocarburos son compuestos orgánicos del carbono que presentan únicamente enlaces simples y reciben el nombre de Alcanos. El compuesto más sencillo de la serie de los alcanos es el metano, de fórmula CH4, el cual es un combustible gaseoso que constituye el principal componente del gas natural. Además, se incluyen en esta serie el etano (C2H6), propano (C3H8) y butano (C4H10).
La fórmula general de los hidrocarburos saturados es CnH2n+2, donde “n” corresponde al número de átomos de carbono que forman parte del compuesto. Para los compuestos formados con más de cuatro átomos de carbono, se usan los prefijos numéricos griegos penta, hexa, hepta, octa, nona, deca, etc y el sufijo-ano.
Propiedades físicas de los hidrocarburos
Los hidrocarburos como el metano, etano, propano y butano normales son gases a temperatura ambiente; desde el pentano (C5H12) al hexadecano (C16H34) son líquidos; desde el C16H34 (n-hexadecano) en adelante, son sólidos. Los alcanos son incoloros, y, generalmente, sin olor (el metano y algunos compuestos superiores poseen un ligero olor). Son prácticamente insolubles en agua. Los puntos de ebullición, y de fusión, la viscosidad y la densidad, en general aumentan cuando se incrementa la masa molar del compuesto.
Propiedades químicas de los hidrocarburos
Los alcanos arden en el aire con llama no muy luminosa y produciendo dióxido de carbono y agua. Por ejemplo, Alejandro Volta, físico italiano (1745-1827), descubrió el metano en 1778 y Berthelot lo sintetizó a partir de acetileno e hidrógeno en caliente y posteriormente hizo pasar esta mezcla a través de otra mezcla compuesta de sulfuro de hidrógeno y
La química orgánica es la parte de la química que estudia los compuestos del carbono. Inicialmente al hacer referencia de lo inorgánico se decía que tenia procedencia mineral y lo orgánico con procedencia de los seres vivos. En el siglo XVII la teoría vitalista relacionaba los compuestos orgánicos con la energía o fuerza vital y en ese momento no se podían sintetizar por el hombre nuevos compuestos orgánicos.
En 1816 el quimico francés M. Cheureul. estableció que era posible obtener compuestos orgánicos a partir de otros compuestos orgánicos y no había tal fuerza vital, esto lo logró mediante la fabricación de jabón apartir de ácidos grasos de origen vegetal o animal y se obtenía un derivado de esta a la que denominó Glicerina, Por otra parte en 1828 el el químico F. Whöler obtuvo la urea NH2CONH2 un compuesto orgánico a partir de sales inorgánicas como el cianato de amonio (NH4+OCN-).
A partir del carbono como elemento fundamental e hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y en algunos casos, otros elementos, pueden formularse innumerables compuestos químicos presentes en la naturaleza o sintetizados en el laboratorio. Esto se debe a que el carbono que se encuentra en el cuarto grupo de la tabla periódica con un numero atómico Z=6 gracias a la hibridación y excitación de los electrones pasa de ser un elemento divalente a tetravalente.
Para alcanzar la configuración de gas noble la mejor manera que tiene el átomo de carbono para completar su octeto electrónico, es compartiendo sus cuatro electrones más externos con los de otros átomos, y formando enlaces covalentes.
la característica que distingue al átomo de carbono de todos los demás elementos, es la capacidad que presenta para formar cadenas, uniéndose consigo mismo. Además de este enlace intramolecular se pueden dar interacciones entre las moléculas, que son mucho más débiles que los enlaces covalentes, pero que a menudo son las responsables de las propiedades físicas de los compuestos orgánicos. Este tipo de interacciones intermoleculares son de especial importancia en el estado sólido y en el estado líquido, situaciones en las que las moléculas están en íntimo contacto. Los puntos de fusión, de ebullición y las solubilidades de los compuestos orgánicos muestran los efectos de estas fuerzas.
El punto de ebullición de un compuesto depende de la atracción entre las moléculas, si las moléculas se mantienen unidas por interacciones fuertes, se necesitará mucha energía para separar las moléculas unas de otras por lo tanto, el compuesto tendrá un punto de ebullición muy alto. Por otra parte, si las fuerzas intermoleculares son débiles, se necesitará una cantidad de energía relativamente baja para separar las moléculas unas de otras, y el compuesto tendrá un punto de ebullición bajo.
Los alcanos, constituidos por moléculas apolares, tienen puntos de ebullición relativamente bajos porque las atracciones intermoleculares se deben a la interacción entre dipolos inducidos (fuerzas de dispersión de London), y este tipo de interacciones son de carácter débil.
Los puntos de ebullición de los éteres, los haluros de alquilo, y en general de las moléculas con heteroátomos, son más altos que los de los hidrocarburos de similar peso molecular debido a la presencia de interacciones intermoleculares dipolo-dipolo, que son más intensas que las interacciones de London.
En los alcoholes y las aminas, además de las interacciones entre dipolos, intervienen las fuerzas por puente de hidrógeno, mucho más fuertes que las primeras. Por ello, los puntos de ebullición de los alcoholes son más altos que los puntos de ebullición de los éteres de igual peso molecular.
El factor determinante del punto de fusión es el empaquetamiento de las moléculas en la red cristalina: cuanto mejor se ajusten al cristal, mayor será la energía necesaria para romper la red y, por tanto, mayor será el punto de fusión.
