naturaleza


Concepto

Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados únicamente por átomos de carbono e hidrógeno. La estructura molecular consiste en un armazón de átomos de carbono a los que se unen los átomos de hidrógeno. Los hidrocarburos son los compuestos básicos de la Química Orgánica. Las cadenas de átomos de carbono pueden ser lineales o ramificadas y abiertas o cerradas. Los que tienenen su molécula otros elementos químicos (heteroátomos),se denominan hidrocarburos sustituidos.
Los hidrocarburos se pueden clasificar en dos tipos, que son alifáticos y aromáticos. Los alifáticos, a su vez se pueden clasificar enalcanos, alquenos y alquinos según los tipos de enlace que unen entre sí los átomos de carbono. Las fórmulas generales de los alcanos, alquenos y alquinos son CnH2n+2,CnH2n y CnH2n-2, respectivamente.

Hidrocarburos

Ciertos compuestos orgánicos sólo contienen dos elementos, hidrógeno y carbono, por lo que se conocen como hidrocarburos. Partiendo de su estructura, se dividen en dos clases principales: alifáticos y aromáticos. Los primeros se subdividen en familias: alcanos, alquenos, alquinos y sus análogos cíclicos (cicloalcanos, etc.)

Hidrocarburos__________________½_______________
½                                                                  ½
Alifáticos                                                  Aromáticos
____ ___________½_____________________
½                  ½                                ½                   ½
Alcanos     Alquenos                   Alquinos             Alifáticos
cíclicos

El miembro más simple de lafamilia de los alcanos, y de hecho uno de los compuestos orgánicos más simples, es el metano, CH4. Sólo estudiaremos este compuesto con algún detalle, ya que todo lo que aprendemos acerca de él puede aplicarse, con ligeras modificaciones, a cualquier alcano.

Estructura del metano

Como ya estudiamos  anteriormente (sec. 1.11), cada uno de los cuatro átomos de hidrógeno está unido al decarbono por un enlace covalente, es  decir, compartiendo un par de electrones. Cuando el carbono está unido a otros cuatro átomos, sus orbitales enlazantes (orbitales sp3, formados por mezcla de un orbital s y tres p) se dirigen hacia los vértices de un tetraedro (Fig. 2.1a). Esta disposición tetraédrica es lo que permite a los orbitales estar separados al máximo. Para que cada uno de estos  orbitalessolape al orbital esférico s de un átomo de hidrógeno con efectividad máxima, formando así un enlace más fuerte, cada núcleo de hidrógeno debe ubicarse en un vértice de este tetraedro (Fig. 2.1b).

La estructura tetraédrica del metano ha sido verificada por difracción de electrones (Figura 2.1c), lo  que muestra fuera de toda duda la disposición de los átomos en moléculas tan simples. Másadelante analizaremos  algunas  de las pruebas que permitieron la mecánica cuántica o la difracción de electrones.
Normalmente, representaremos al metano con una raya por cada par de electrones compartido por el carbono y el hidrógeno (I). Para concentrar nuestra atención sobre electrones individuales, indicaremos algunas veces un par por dos puntos (II); finalmente, para representar la forma verdaderade la molécula, emplearemos una fórmula tridimensional simple como  III o IV.

En las fórmulas tridimensionales de este tipo, una cuña negra representa un enlace que sale del plano del papel hacia nosotros; una cuña de puntos, un enlace en que se aleja de nosotros por detrás del plano del papel, y una línea normal, un enlace en el plano del papel. Por consiguiente, las fórmulas II y IVrepresentan al metano, como en las figuras 2.2a y 2.2b, respectivamente.

Propiedades físicas

Como vimos en el capítulo anterior (Sec. 1.18), la unidad de un compuesto no iónico, sea sólido, líquido o gaseoso, es la molécula. Como la molécula de metano es muy simétrica, las polaridades de los enlaces carbono-hidrógeno individuales se anulan, de lo que resulta que la molécula en sí no es polar.
La...