QUÍMICA - LABORATORIO
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La química orgánica es la rama de la química que estudia una clase numerosa de moléculas, que, en su mayoría contienen carbono formando enlaces covalentes: carbono-carbono o carbono-hidrógeno y otros heteroátomos, también conocidos como compuestos orgánicos.
Hoy daremos a conocer las particularidades de la funcion quimica mas comun dentro de las funciones de la quimica organica, esta corresponde a los Hidrocarburos, y los analizaremos desde su clasificacion en Alcanos, Alquenos y Alquinos; conoceremos su formacion, propiedades fisicas y sus aplicaciones.
¿QUE SON LOS HIDROCARBUROS?
- Los hidrocarburos (petróleo y gas natural) se formaron hace millones de años y se encuentran alojados en profundidad en el subsuelo terrestre. Llamados así por su composición molecular de hidrógeno y carbono, son las fuentes de energía no renovables más demandadas en el mundo.
- Los hidrocarburos son diversos tipos de compuestos orgánicos. Pueden tener una mayor o menor complejidad, pero siempre están conformados por un esqueleto de átomos de carbono (C) y de hidrógeno (H), así como de otros eventuales elementos, como por ejemplo el nitrogeno (N).
Caracteristicas de los Hidrocarburos;
Algunas características de los hidrocarburos son:
- Están conformados por carbono e hidrógeno mayormente, y eventuales aditivos de otros elementos o de otros grupos radicales. Mientras sus átomos de carbono conforman la estructura del compuesto, los de hidrógeno en algunos casos sirven de puente para mantenerlos unidos en una configuración determinada.
- En su mayoría son tóxicos, y pueden emanar vapores peligrosos para la salud.
- Son altamente inflamables y poseen una capacidad energética enorme, que los hace una materia prima ideal para la transformación industrial y para la obtención de energía.
- Pueden poseer un armazón de moléculas lineal o ramificado, abierto o cerrado. De su ordenamiento y cantidad de componentes depende que se trate de un hidrocarburo o de otro.
Ventajas
- En general, la tecnología actual ofrece muchas facilidades para su extracción.
- Fuente de energía accesible de forma continuada.
- Las gasolinas y gasóleos son accesibles por doquier para el transporte.
- Muchos de los productos de nuestro entorno provienen del petróleo (plásticos, cables, polímeros, fertilizantes, tejidos, zapatillas, etc.).
- Existencia de gran cantidad de reservas, por lo que es una energía abundante.
Desventajas
- Emisión de gases contaminantes a la atmósfera.
- Reservas. La gran cantidad de reservas existentes son mucho mayores que la capacidad del planeta para absorber las emisiones.
- La quema de petróleo evita la posibilidad de fabricar otros bienes. Coste de oportunidad: en vez de su uso como combustible, se podría utilizar para producir bienes.
- Es una energía importada de terceros países. Hay una gran dependencia de este recurso.
- Precios cambiantes. La inestabilidad es grande y eso produce desequilibrios en la economía y en la sociedad.
Impacto ambiental de los Hidrocarburos
El uso de estos compuestos genera un costo, y el primero de ellos no es el economico si no el ambiental. Los hidrocarburos en general son sustancias toxicas que dañan en considerables porcentajes la naturaleza al ser vertidos en ella, por ejemplo, en el caso del petroleo con los derrames o fugas de crudo, daños que son muy dificiles de reparar y que salen bastante costosos.
Por otro lado, al liberar estos compuestos en forma de gas, se emiten gases de efecto invernadero, es decir gases ricos en carbono que logran almacenarse en la atmosfera, como por ejemplo el metano.
Estos compuestos pueden lograr destruir la capa de ozono del planeta tierra, ademas de bloquear el escape de energia por medio de la atmosfera, de esta manera, contribuyen drasticamente con el calentamiento global y el cambio climatico.
Un ejemplo muy comun del gran impacto que dejan en el ambiente es el de la quema de combustibles fosiles.
Importancia de los Hidrocarburos
Los hidrocarburos son sustancias tremendamente versátiles ya que sirven como materia prima para la obtención de productos muy variados. Además, poseen un gran potencial energético, o sea, su combustión es fácil e intensa, de modo que sostienen energéticamente a un conjunto diverso de industrias, que van desde los materiales, los solventes, los combustibles fósiles, hasta la generación de energía eléctrica.
Sumado a eso está el hecho de que su formación tomó millones de años de lentos procesos químicos bajo tierra, de modo que constituyen un recurso importante pero no renovable, que algún día habrá de agotarse para siempre (o al menos por una buena cantidad de tiempo). Su utilización debería darse bajo condiciones de extrema responsabilidad.
Clasificacion de los Hidrocarburos:
Existen diferentes grupos de hidrocarburos, por ejemplo:
- Hidrocarburos saturados
- Hidrocarburos insaturados
Hidrocarburos saturados: como vemos en la imagen de referencia, son aquellos compuestos que presentan todos sus enlaces C-C simples, entre ellos encomtramos a los alcanos.
Hidrocarburos insaturados: como logramos ver en la imagen, son aquellos compuestos con uno o mas enlaces C-C dobles o triples, entre ellos estan los alquenos y alquinos.
Veamos una guia rapida por los alcanos, alquenos y alquinos:
Las propiedades fisicas y aplicaciones.
- ALCANOS
Propiedades físicas:
Están en gran medida determinadas por el número de átomos de carbono que contienen en su estructura.
Estado de la materia. los alcanos que tienen entre 1 y 4 átomos de carbono son gases a temperatura ambiente; aquellos que tienen entre 5 y 17 átomos de carbono son líquidos a esa misma temperatura y los que tienen 18 carbonos o más son sólidos a temperatura ambiente.
Escasa solubilidad. En general, los alcanos son poco o nada solubles en agua y, a medida que aumenta el peso molecular, la solubilidad se torna incluso menor. En solventes orgánicos, sin embargo, la solubilidad es alta.
Baja densidad. Su densidad es menor que la del agua, por eso tienden a flotar. Esto se ve muy bien cuando se producen derrames de hidrocarburos en el mar, como por ejemplo, los derrames de petróleo (mezcla de muchos hidrocarburos). Por otro lado, la densidad de los alcanos aumenta a medida que aumenta su masa molecular, es decir, la cantidad de átomos de carbono.
Punto de fusión y ebullición variable. El punto de fusión y de ebullición dependen del número de átomos de carbono (a mayor número, más elevado es el punto de fusión y el de ebullición), pero también de la estructura: las estructuras lineales tienen un punto de fusión y ebullición más alto que las ramificadas. El punto de ebullición de los alcanos aumenta aproximadamente 30 °C cada vez que se agrega un átomo de carbono al compuesto.
Conductividad eléctrica. Por lo general, los alcanos no conducen la electricidad.Propiedades Físicas de Cicloalcanos:
Los cicloalcanos tienen sus moléculas más compactas que las de los hidrocarburos normales, de ahí la variación en sus propiedades físicas.
Punto de Ebullición. Más o menos 10° C superior a los de los n-alcanos.
Punto de Fusión. También de 40° C a 100° C sobre el de los alcanos normales.
Solubilidad. Solubles en disolventes orgánicos, respecto del agua su solubilidad disminuye a medida que aumenta su peso molecular.
Densidad. Mayor a la de los correspondientes alcanos.
Aplicaciones e importancia:
Las aplicaciones de los alcanos pueden ser determinadas bastante bien de acuerdo con el número de átomos de carbono, ademas en ellas se demuestra la importancia no solamente industrial de los alcanos, si no en la vida cotidina ya que son productos que necesitamos y usamos constantemente.
- Los cuatro primeros alcanos son usados principalmente para propósitos de calefacción y cocina, y en algunos países para generación de electricidad. El metano y el etano son los componentes principales del gas natural; son normalmente almacenados como gases bajo presión. Es, sin embargo, más fácil trasportarlos en estado líquido, lo que requiere la compresión y el enfriamiento del gas.
- El propano y el butano pueden ser líquidos a presiones moderadamente bajas y son conocidos como gases licuados del petróleo (GLP).
- El propano se usa en el quemador de gas propano, el butano en los encendedores descartables de cigarrillos. Estos dos alcanos son usados también como propelentes en pulverizadores.
- Los alcanos a partir del hexadecano en adelante constituyen los componentes más importantes del aceite combustible y aceite lubricante. La función de los últimos es también actuar como agentes anticorrosivos. Muchos alcanos sólidos encuentran uso como cera de parafina, por ejemplo en vela.
- Algunos polímeros sintéticos tales como el polietileno y el polipropileno son alcanos con cadenas que contienen cientos de miles de átomos de carbono. Estos materiales se usan en innumerables aplicaciones, y se fabrican y usan millones de toneladas de estos materiales al año.
- ALQUENOS
Propiedades físicas:
La presencia del doble enlace modifica ligeramente las propiedades físicas de los alquenos frente a los alcanos.
Generalidades. son incoloros, no polares y combustibles
Estado físico. depende de la masa molecular, al igual que los hidrocarburos saturados correspondientes, los alquenos más simples (etileno, propileno y buteno) son gases a temperatura ambiente.
Olor. Los alquenos suelen tener olores más fuertes que sus correspondientes alcanos.
Solubilidad. Son insolubles en agua pero solubles en éter, cloroformo o benceno.
Dendiad. Son menos densos que el agua.
Polaridad. Presentan cierta polaridad molecular o ninguna dependiendo de la geometría de cada molécula alrededor del doble enlace.
Acidez. Tienen una mayor acidez que los alcanos correspondientes, producto de la polaridad del enlace.
Punto de fusion y ebullicion. Su punto de ebullición y de fusión no varía mucho respecto a los alcanos correspondientes (igual numero de carbonos). Aumenta según aumente el numero de átomos de carbono en la cadena.
Aplicaciones e importancia:
La mayor importancia de estos compuestos radica en que son usados como materia prima para la fabricacion de otros tipo de compuestos o productos, tales como los polímeros que se utilizan para la fabricación de plásticos, poliésteres, polipropileno, cloruro de polivinilo, poliuretanos, polietileno, nylon, etc.
Otras de sus aplicaciones son las siguientes:
- El uso mas importante de los alquenos es como materia prima para la elaboración de plásticos.
- El polietileno es un compuestos utilizando en la fabricación de envolturas, recipiente, fibras, moldes, etc.
- El etileno es utilizado en la maduración de frutos verdes como piñas y tomates. En la antigüedad se utilizo como anestésico (mezclado con oxigeno) y en la fabricación del gas mostaza (utilizado como gas de combate).
- El propeno (nombre común propileno), se utiliza para elaborar polipropileno y otros plásticos, alcohol isopropílico (utilizado para fricciones) y otros productos químicos.
- Varias feromonas u hormonas sexuales de insectos, son alquenos.
- Los carotenos y la vitamina A,
constituyentes de los vegetales amarillos como la zanahoria, y que son
utilizados por los bastoncillos visuales de los ojos, también son alquenos
- ALQUINOS
Propiedades físicas:
Generalidades. Las propiedades físicas de los alquinos son muy similares a las de los alcanos y los alquenos de masas moleculares parecidas.
Estado fisico. Al igual que con los alcanos y alquenos, el estado de agregación de los alquinos dependerá del número de átomos de carbono presentes en la molécula.
Punto de fusion y ebullicion. Sus puntos de ebullición y fusión son semejantes a los de los alcanos y alquenos correspondientes por lo que los alquinos de cinco átomos de carbono hasta quince átomos de carbono son líquidos y los alquinos mayores de quince átomos de carbono se presentan en estado sólido.
Solubilidad. Los alquinos son hidrocarburos no polares, lo que significa que tienen baja solubilidad en agua.
Densidad. La densidad de los alquinos es menor que la del agua.
Aplicaciones e importancia:
- Los alquinos son utilizados principalmente como combustibles, el alquino de mayor importancia comercial es el acetileno o etino.
- Ciertas plantas producen alquinos como agentes de protección contra depredadores (cicutoxina).
- Esta presente en fármacos, como por ejemplo, en las píldoras anticonceptivas esta el etinil-estradiol (una hormona femenina sintética).
- Se utiliza también en la síntesis del PVC, (polímero de nombre policloruro de vinilo), aunque ha sido desplazarlo por el eteno o el etileno en la síntesis del mismo.
- También sirven como materia prima en la obtención del metilacetileno que se utiliza en los sopletes ya que no se descompone tan fácilmente como el acetileno y pueden alcanzarse temperaturas más altas; también se utiliza como combustible de cohetes.
- Cortar metales y soldarlos.
Laboratorio
MARIA RODRIGUEZ GONZALEZ - 1103