Hidrocarburos: Alcanos, Cicloalcanos y Alquenos - Estructura y Propiedades Químicas

Alcanos (Hidrocarburos Saturados)

Los alcanos son hidrocarburos que contienen únicamente enlaces simples carbono-carbono y carbono-hidrógeno. Son la clase más simple de compuestos orgánicos.

Características Generales de los Alcanos

• Enlaces: Solo enlaces simples entre carbonos (C–C).
• Fórmula General: C_nH_2n+2.
• Nomenclatura: Se nombran utilizando un prefijo que indica la cantidad de carbonos, seguido del sufijo -ano (ej: metano, etano, butano).

Ejemplos de Alcanos Lineales

• Metano: 1 carbono
• Etano: 2 carbonos
• Propano: 3 carbonos

Alcanos Ramificados

Se nombran seleccionando la cadena más larga como base. Los grupos que se desprenden de esta cadena principal se consideran sustituyentes (ramas) y se nombran como metil, etil, etc., indicando su posición con un número.

• Ejemplo: 4-etil-2,3-dimetilpentano

Propiedades Físicas de los Alcanos

• Son compuestos apolares, por lo que no se disuelven en agua.
• Su estado físico varía con el número de carbonos: son gases (hasta C₄), líquidos (C₅–C₁₇) o sólidos (más grandes).
• El punto de ebullición es bajo, pero aumenta con el número de carbonos y disminuye si hay ramificaciones.

Propiedades Químicas de los Alcanos

• La reacción más importante es la combustión (proceso de oxidación rápida, como en un encendedor).
• Con suficiente O₂: CO₂ + H₂O + gran liberación de calor.
• Con poco O₂: CO + C (hollín) + H₂O.
• Son poco reactivos en general, requiriendo una chispa para iniciar la combustión.

Cicloalcanos (Hidrocarburos Saturados Cíclicos)

Los cicloalcanos son hidrocarburos saturados donde los átomos de carbono están unidos formando una estructura de anillo.

Características Generales de los Cicloalcanos

• Enlaces: Solo enlaces simples, formando una estructura cíclica (cerrada).
• Fórmula General: C_nH_2n.
• Nomenclatura: Se nombran añadiendo el prefijo ciclo- al nombre del alcano lineal con el mismo número de carbonos (ej: ciclohexano, ciclopentano).

Cicloalcanos Sustituidos

• Si hay un solo sustituyente, no es necesario numerarlo (ej: metilciclohexano).
• Si hay más de uno, se numeran los carbonos del anillo para que los sustituyentes tengan las posiciones más bajas posibles.
• Los sustituyentes se ordenan alfabéticamente (ej: etil antes que metil).

Propiedades Físicas de los Cicloalcanos

• El ciclopropano es un gas.
• Los demás cicloalcanos son líquidos a temperatura ambiente.
• Son menos densos que el agua.
• Generalmente más densos que los alcanos de masa molecular similar.
• No se disuelven en agua, pero sí en solventes orgánicos.
• Presentan un punto de ebullición más alto que los alcanos del mismo tamaño.

Alquenos (Hidrocarburos Insaturados)

Los alquenos son hidrocarburos que contienen al menos un doble enlace carbono-carbono (C=C).

Características Generales de los Alquenos

• Enlaces: Contienen al menos un doble enlace carbono-carbono (C=C).
• Fórmula General: C_nH_2n.
• Nomenclatura: Se nombran utilizando un prefijo según el número de carbonos, seguido del sufijo -eno (ej: eteno, propeno).
• Si hay más de un doble enlace, se utilizan sufijos como -dieno, -trieno, etc.
• La cadena se numera desde el extremo más cercano al doble enlace.
• En caso de empate, se elige el lado que dé la numeración más baja a los sustituyentes.

Ejemplo de Nomenclatura de Alquenos

• 2-buteno → doble enlace en el carbono 2.

Propiedades Físicas de los Alquenos

• Los alquenos de C₂ a C₄ son gases.
• Los de C₅ a C₁₈ son líquidos.
• A partir de C₁₉, son sólidos.
• Punto de ebullición generalmente menor que los alcanos de masa molecular similar.
• Solubles en disolventes apolares, pero insolubles en agua.

Propiedades Químicas de los Alquenos

Son muy reactivos, participando en reacciones de adición debido a la presencia del doble enlace:

• Hidrogenación: Adición de hidrógeno (H₂).
• Halogenación: Adición de halógenos (Cl₂, Br₂).
• Polimerización: Formación de polímeros (plásticos).
• Combustión: También producen CO₂ y H₂O, pero con una llama más luminosa y amarillenta que los alcanos.

Isomería en Alquenos

Los alquenos pueden presentar varios tipos de isomería:

• Isomería de Cadena: Variación en la estructura del esqueleto carbonado.
• Isomería de Posición: El doble enlace se encuentra en diferentes posiciones dentro de la cadena.
• Isomería de Función: El isómero pertenece a una función química diferente (ej: un alqueno puede ser isómero de un cicloalcano).
• Isomería Geométrica (cis/trans): Debido a la restricción de rotación alrededor del doble enlace.
  • Cis: Los grupos sustituyentes principales se encuentran del mismo lado del doble enlace.
  • Trans: Los grupos sustituyentes principales se encuentran en lados opuestos del doble enlace.