¿Qué son los
alcanos?
Los alcanos
son compuestos formados exclusivamente por carbono e hidrógeno (hidrocarburos),
que solo contienen enlaces simples carbono-carbono.
La familia
de alcanos lineales es un ejemplo de serie homóloga. Serie homóloga
de compuestos es una en la cual sucesivos miembros difieren en un grupo
metileno (CH2). La fórmula general para alcanos homólogos es CH3(CH2)nCH3.
Propano (CH3CH2CH3, con n=1) y butano (CH3CH2CH2CH3,
con n=2) son homólogos.
Son compuestos
saturados, debido a que sólo presentan ligaduras o covalencias sencillas, y también
se les conoce como parafinas. Estos compuestos junto con los alquenos y los alquinos
son parte de la clasificación de los hidrocarburos.
La nomenclatura de los alcanos, se obtiene a
partir de cuatro
Metano: es el que en su existencia solo hay un
carbono
Etano: donde ya existe un
enlace o radical.
Propano: donde existen 3
carbonos primarios y 1 secundario.
Butano: cuando existen 3
enlaces y hay un radical.
Para enlaces donde solo hay un
enlace simple se pone la terminación ano, anteponiendo el nuero de átomos que
lo soportan.
Tipos de alcanos
Los alcanos
se clasifican en lineales, ramificados, cíclicos y poli cíclicos.
Nomenclatura de alcanos
Los alcanos
se nombran terminando en -ano el prefijo que indica el número de carbonos de la
molécula (metano, etano, propano...)
Propiedades físicas de los alcanos
Los puntos
de fusión y ebullición de alcanos son bajos y aumentan a medida que crece el
número de carbonos debido a interacciones entre moléculas por fuerzas de
London. Los alcanos lineales tienen puntos de ebullición más elevados que sus
isómeros ramificados.
USOS DE LOS ALCANOS
El
propano y el butano pueden ser líquidos a presiones
moderadamente bajas y son conocidos como gases licuados. Estos dos alcanos
son usados también como repelentes en pulverizadores.
Desde el pentano hasta el octano los
alcanos son líquidos razonablemente volátiles. Se
usan como combustibles en motores de combustión interna. Además
de su uso como combustibles, los alcanos medios son buenos solventes para
las sustancias no polares.
Los hidrocarburos de 9 a
16 átomos de carbono son líquidos de alta viscosidad y
forman parte de los aceites lubricantes. Los alcanos con una longitud de
cadena de cadena de aproximadamente 35 o un poco más átomos de
carbono se encuentran en el betún y tienen poco valor
Los cuatro primeros alcanos son usados
principalmente para propósitos de calefacción y cocina. El metano y el etano
son los principales componentes del gas natural
Los hidrocarburos de 9 a 16 átomos de
carbono son líquidos de alta viscosidad y forman parte del diésel y combustible
de aviones.
Los alcanos a partir del hexadecano en
adelante constituyen los componentes más importantes de los aceites
lubricantes.
Los alcanos con una longitud de cadena
de aproximadamente 35 o más átomos de carbono se encuentran en el betún y
tienen poco valor.
Las reacciones más importantes de los
alcanos son la pirolisis, la combustión y la halogenación.
La pirolisis
se puede definir como la descomposición térmica de un material en ausencia de
oxígeno o cualquier otro reactante. Esta descomposición se produce a través de
una serie compleja de reacciones químicas y de procesos de
transferencia de materia y calor. La pirolisis también aparece como paso
previo a la gasificación y la combustión. La pirolisis extrema, que sólo deja carbono como
residuo, se llama carbonización. La pirolisis es un caso especial de
termólisis. Un ejemplo de pirolisis es la destrucción de neumáticos usados. En
este contexto, la pirolisis es la degradación del caucho de la rueda
mediante el calor en ausencia de oxígeno. Se puede considerar que la pirolisis
comienza en torno a los 250 °C, llegando a ser prácticamente completa en torno
a los 500°C, aunque esto está en función del tiempo de residencia del residuo
en el reactor. A partir de la pirolisis pueden obtenerse diferentes productos
secundarios útiles en función de la tecnología de tratamiento que se utilice.
Productos
Los productos primarios formados son
los siguientes en diferentes proporciones según el proceso empleado:
- Gases: Compuestos
principalmente de CO (Monóxido de Carbono), CO2 (Dióxido de carbono), CH4
(Metano), C2H6 (Etano) y pequeñas cantidades de hidrocarburos ligeros.
- Líquidos: Compuesto por una
gran mezcla de distintos productos como pueden ser: cetonas, ácido
acético, compuestos aromáticos, y
otras fracciones más pesadas.
- Sólidos: El producto sólido
de la pirolisis es un residuo carbonoso chal que puede ser utilizado como
combustible o para la producción de carbón activo.
La
combustión es un proceso muy importante en nuestras vidas pues los
combustibles se usan como fuente de energía, gasolina, gas, etc., en los medios
de transportes, coches, aviones o en los hogares o industrias. Aunque hoy en
día el proceso de la combustión esta bien entendido este proceso ha sido uno de
los grandes enigmas desde los tiempos antiguos hasta finales del siglo
XVIII en que Lavoisier (1743–-1794) consiguió
dilucidar su
naturaleza química.
De acuerdo con el pensamiento griego todo aquello que
puede arder contiene lo que denominaban el elemento fuego. Fue el químico y
físico alemán Georg Ernest Stahl (1660- 1734), quien, recogiendo una idea de J.
J. Becher, propuso en 1702 el nombre de flogisto (del griego phlogistos,
que significa inflamable) para caracterizar el principio de inflamabilidad.
La teoría de la combustión de Stahl establecía que cuanto
más flogisto tenía una sustancia más combustible era. Así, por ejemplo, un
papel arde porque contiene flogisto, sin embargo sus cenizas desprovistas de
dicha sustancia no pueden arder. En este esquema la combustión de una sustancia
suponía la perdida de flogisto que se transfería al aire. Cuanto más flogisto
tuviese una sustancia mejor ardía.
La teoría del flogisto ganaba adeptos y hacia mediados
del siglo XVIII era ampliamente aceptada por los químicos, sin embargo había
una dificultad que tanto Stahl como sus discípulos no pudieron explicar. La
combustión de la madera, con la subsiguiente perdida de
flogisto, producía en cenizas de peso inferior a aquella; Sin embargo, la
calcinación —hoy podríamos decir la oxidación— de los metales dando lugar a la
formación de la correspondiente cal –que análogamente
Stahl interpretaba como una pérdida de flogisto —resultaba en un aumento de peso—. ¿Había entonces dos tipos de flogisto:
el de la madera y sustancias afines, cuyo
peso era positivo, y el de los metales, cuyo peso era negativo? Como veremos
más adelante, fue Lavoisier, –el padre de la Química
Moderna, quien demostró que la teoría del flogisto no era verdadera y
que el flogisto no existía.
El petróleo
El producto es un compuesto
químico complejo en el que coexisten partes sólidas, líquidas y gaseosas. Lo
forman, por una parte, unos compuestos denominados hidrocarburos ,
formados por átomos de carbono e hidrógeno y, por otra,
pequeñas proporciones de nitrógeno,
azufre, oxígeno y
algunos metales. Se presenta de forma natural en depósitos de roca
sedimentaria y sólo en lugares en los que hubo mar. Su color es variable,
entre el ámbar y el negro y el significado etimológico de la palabra petróleo
es aceite de piedra, por
tener la textura de un aceite y encontrarse en yacimientos de roca sedimentaria.
El petróleo es un recurso que nos
brinda la naturaleza. Es un líquido oleoso bituminoso de origen natural
compuesto por diferentes sustancias orgánicas. También recibe los nombres de
petróleo crudo, crudo petrolífero o simplemente `crudo'. Se encuentra en
grandes cantidades bajo la superficie terrestre y se emplea como combustible y materia
prima para la industria química. Las sociedades industriales
modernas lo utilizan sobre todo para lograr un grado de movilidad por tierra,
mar y aire impensable hace sólo 100 años. Además, el petróleo y sus derivados
se emplean para fabricar medicinas, fertilizantes, productos alimenticios,
objetos de plástico, materiales de construcción, pinturas y
textiles, y para generar electricidad.
En la actualidad, los distintos países
dependen del petróleo y sus productos; la estructura física y la
forma de vida de las aglomeraciones periféricas que rodean las grandes ciudades
son posibles gracias a un suministro de petróleo abundante y barato. Sin
embargo, en los últimos años ha descendido la disponibilidad mundial de esta materia,
y su costo relativo ha aumentado.
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