Propiedades físicas y químicas de los hidrocarburos

Propiedades físicas y químicas de los hidrocarburos


Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados exclusivamente por carbono e hidrógeno.


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Los hidrocarburos se clasifican en: Hidrocarburos saturados, llamados tambiénalcanos, que presentan enlaces sencillos. Los alquenos, que tienen enlaces dobles y los alquinos, con enlaces triples.
Alcanos: Los átomos de carbono de un alcano pueden ser clasificados como: átomo primario cuando se unen a un carbono, secundario, si se unen a dos carbonos, terciario, si se unen a tres o cuaternario si se unen a cuatro.



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Punto de Ebullición
Propiedades Físicas de los alcanos: 

Punto de ebullición: el punto de ebullición aumenta con el tamaño delalcano porque las fuerzas intermoleculares (fuerzas de Van der Waals y de London), son más efectivas cuando la molécula presenta mayor superficie. Es así, que los puntos de fusión y ebullición van a aumentar a medida que se incrementa el número de átomos de carbono.



Los alcanos que se presentan a la izquierda, tienen el mismo número de carbonos pero sus puntos de ebullición son distintos.Esto se debe a que la superficie efectiva de contacto entre dos moléculas disminuye cuanto más ramificadas sean éstas. Las fuerzas intermoleculares son menores en los alcanos ramificados por ello tienen puntos de ebullición más bajos.

Isomeros C5H12
Puntos de ebullición










Punto de Fusión
Punto de fusión: El punto de fusión también aumenta con el tamaño del alcano por lamisma razón que aumenta el punto de ebullición. Los alcanos con número impar de carbonos se empaquetan en una estructura cristalina y poseen puntos de ebullición un poco menores de lo esperados en los pares.
Densidad: a medida que aumenta el número de carbonos, las fuerzas intermoleculares son mayores y por lo tanto la cohesión intermolecular. Esto da como resultando un aumento de la proximidadmolecular y, por tanto, de la densidad.



Densidad del estado liquido

Solubilidad: Los alcanos por ser compuestos apolares no se disuelven en agua, sino en solventes no polares como el benceno, éter y cloroformo.

A temperatura ambiente es posible encontrar alcanos en diferentes estados físicos así:
De metano a butano son gaseosos.
De pentano a hexadecano son líquidos
De heptadecano enadelante son sólidos.

Propiedades químicas

Oxidación completa (Combustión): los alcanos se oxidan en presencia de aire u oxígeno y el calor de una llama, produciendo dióxido de carbono, luz no muy luminosa y calor. Ese calor emitido puede ser calculado y se denomina calor de combustión.

Consideremos la combustión de gas etano (C2H6). Esta reacción consume oxígeno (O2) y produce agua (H2O) ydioxido de carbono (CO2). La ecuación química es la siguiente: 




Si contamos el número de átomos de cada elementos de los compuestos reaccionantes y de los productos notaremos que en la ecuación hay dos veces más átomos de carbono en los reactivos que en los productos:

Para solucionar y acercarnos teóricamente a lo que sucede en la realidad, debe realizarse el balanceo de la ecuación,esto puede realizarse de la siguiente manera con base en el número de carbonos del alcano:


Ejemplo:


Una vez balanceada la ecuación es posible calcular el calor de combustión  ()  en Kcal/mol de un alcano.

El número de electrones de valencia se calcula sumando los electrones de valencia de los hidrógenos + los electrones de valencia de los carbonos. Así: el hidrógeno tiene 1 electrón devalencia.El carbono tiene 4 electrones de valencia.

Como un alcano tiene n carbonos y su fórmula general es CnH2n+2 :

4 x n x 1 x (2n+2) para luego sumar:
4n + 2n + 2

De la ecuación resulta que el número de electrones de valencia para los alcanos es igual a 6n + 2.

Así para calcular el calor de combustión de un alcano. : cantidad producida al quemar un mol del compuesto, basta...