Fundamentos de Química Orgánica: Reacciones y Propiedades de Hidrocarburos

Reacciones de Compuestos Orgánicos

Las reacciones fundamentales en química orgánica se clasifican en:

• Adición: Se da en compuestos insaturados, que convierten sus enlaces múltiples en simples al añadir más átomos.
• Sustitución: Un átomo o grupo suministrado por un reactivo reemplaza a un átomo o grupo de la molécula reactante. Pueden ocurrir sobre átomos saturados o insaturados.
• Eliminación: Contraria a la reacción de adición, se eliminan átomos para producir enlaces múltiples o anillos.
• Transposición: Un átomo o grupo cambia de posición dentro de la molécula.

Clases de Hidrocarburos

Hidrocarburos Alifáticos

Se caracterizan por no contener el anillo de benceno.

• Acíclicos: Cadenas de átomos de Carbono (C) lineales o ramificadas (alcanos, alquenos, alquinos).
• Alicíclicos: Cadenas de átomos de C cerradas formando ciclos (cicloalcanos, cicloalquenos, cicloalquinos).

Hidrocarburos Aromáticos

Compuestos cíclicos que suelen tener anillos de 6 miembros con enlaces simples y dobles alternados (ej. benceno).

Propiedades Físicas de los Hidrocarburos Alifáticos

En los alcanos, los enlaces son apolares y débiles, por lo que los puntos de fusión y ebullición son bajos y aumentan con el número de Carbonos (C) que haya en la cadena. En condiciones ambientales, el estado de agregación de los alcanos es:

• Gases: Metano, etano, propano, butano.
• Líquido: Pentano hasta C16.
• Sólido: C17 en adelante.

Los alcanos son solubles en disolventes no polares e insolubles en agua.

Hidratos de Gas Natural

Los hidrocarburos ligeros, en presencia de agua, alta presión y baja temperatura, pueden formar compuestos sólidos. No es un compuesto químico, sino una inclusión de gas natural en una jaula cristalina formada por moléculas de agua. Parecen hielo grisáceo y son capaces de arder. Nota: Pueden causar problemas en filtros y válvulas.

En los alquenos y alquinos, las propiedades físicas son similares a las de los alcanos.

Propiedades Químicas de los Hidrocarburos Alifáticos

Alcanos: Baja Reactividad

Los enlaces son difíciles de romper, por lo que los alcanos son poco reactivos. Las reacciones comunes incluyen:

1. Halogenación de alcanos: Se rompe el enlace mediante radicales libres activos. Los halógenos pueden formar estos radicales a alta temperatura o con radiación de luz.
2. Combustión: Aplicando energía de activación, se produce la oxidación altamente exotérmica y capaz de automantenerse.

Alquenos: Reacciones de Adición

Son insaturados y pueden adicionar átomos o grupos si el doble enlace se rompe para transformarse en enlaces sencillos. También pueden adicionarse a moléculas formando polímeros. Además, pueden sufrir rupturas totales del doble enlace y combustiones.

Alquinos: El Acetileno

El más usado es el etino o acetileno, que genera mucho calor en su combustión. Para transportarlo sin que explote, debe llevarse licuado con un disolvente inerte como la acetona a presión moderada.