Reacciones Con Alcanos

Reacciones de Alcanos. Las reacciones más comunes de los alcanos son: Oxidación y Halogenación. También se encuentra la Pirólisis.

- Oxidación o Combustión. Una de las reacciones más frecuentes e importantes de los alcanos es su combustión en presencia del oxígeno del aire y por la acción de una llama o chispa, produciendo dióxido de carbono, agua y liberando energía (calor de combustión). Lacombustión es una oxidación (reacción con oxígeno) rápida, que tiene lugar a altas temperaturas. Es un proceso exotérmico, aunque se inicia aplicando elevadas temperaturas (una llama), una vez vencida la barrera energética, los pasos propagadores de la cadena proceden sin dificultad y con evolución de energía.
Su mecanismo es tan complejo que cae fuera de la intención de estos apuntes, sinembargo se supone una reacción en cadena de radicales libres. Los motores de combustión de los automóviles funcionan gracias a esta reacción química.
Si, por ejemplo, un alcano (kerosén, gas licuado o gasolina) es quemado en una estufa, o en el interior de un pistón de un motor de automóvil, entonces puede haber dos alternativas:

- Oxidación completa.

CnH2n+2 + (3n+1)/2 O2 n CO2 +(n+1) H2O + calor

- Oxidación incompleta.

CnH2n+2 + (2n+1)/2 O2 n CO + (n+1) H2O + calor

Estas reacciones producen gran cantidad de agua y otros gases entre los cuales el CO es el más peligroso. Por inhalación de este gas, que se llama monóxido de carbono, producto de una combustión incompleta en estufas y calefones, han muerto numerosas personas.

- Pirólisis. En estareacción, se descomponen sustancias por la acción del calor.

Reacción General.
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La pirólisis de los alcanos, en particular lo que concierne al petróleo, se conoce como cracking o desintegración. El proceso de desintegración puede ser: térmico, catalítico y mediante tratamiento con hidrógeno.
En la desintegración térmica, los alcanos pesados se someten a altas temperaturas, produciendohidrocarburos de menor masa molar: alcanos livianos, alquenos y algo de hidrógeno. En este proceso se obtiene principalmente etileno (C2H4), y se opera bajo condiciones que ofrezcan los máximos rendimientos de los productos necesarios para la fabricación de la gasolina.
En la desintegración catalítica (craqueo catalítico), las fracciones pesadas del petróleo (gasóleo) se ponen en contacto con uncatalizador de sílice-alúmina a 450 – 550 ºC y bajo una ligera presión. Estas unidades rompen las moléculas pesadas en compuestos que hierven en el intervalo de la gasolina y del destilado combustible. Este proceso no sólo aumenta la producción de gasolina sino que mejora su calidad.

Halogenación.
Es la reacción de un alcano con un halógeno, donde un átomo de halógeno sustituye a uno o más átomos dehidrógeno del alcano dando origen a alcanos halogenados y halogenuros de hidrógeno.
En condiciones de temperaturas elevadas (250º – 400ºC), o bajo la acción de luz ultravioleta (u.v), los alcanos reaccionan con los halógenos: cloro y bromo (el flúor es tan reactivo que es muy vigorosa la reacción, por tanto no se puede controlar; el yodo es muy poco reactivo, por lo que la reacción es demasiadolenta).

Reacción General.




Ejemplo. Cloración del Metano.
La reacción del metano con el cloro, en presencia de calor (300ºC) o luz ultravioleta (u.v.), produce una mezcla de productos clorados, esto sucede porque todos los átomos de hidrógeno unidos al carbono son capaces de ser sustituidos por los halógenos. Al iniciar la reacción, a las condiciones descritas, los compuestos presentesen la mezcla son el halógeno y el metano, generándose el halometano y el halogenuro de hidrógeno. Sin embargo, a medida que la reacción progresa, la concentración del halometano en la mezcla aumenta y empieza a producirse una segunda reacción de sustitución. El halometano reacciona con el halógeno para producir dihalometano y así sucesivamente, hasta que se sustituyan todos los hidrógenos. En...