Este documento describe las propiedades y usos de los alcanos, alquenos y alquinos. Explica que los alcanos de bajo peso molecular son gases que se usan como combustibles, mientras que los alcanos más pesados son líquidos que se usan en gasolina, queroseno y lubricantes. Los alquenos como el etileno y el propileno se usan ampliamente en la producción de plásticos y otros productos químicos. El acetileno es el alquino más importante comercialmente y se usa como combustible en sopletes.

1. Alcanos, alquenos y alquinos

2. Alcanos

4. Principales usos de los alcanos
C-1-C2 El metano y el etano son gases a temperatura ambiente y presión atmosférica. Son difíciles de licuar, por
lo que generalmente se manejan como gases comprimidos. Sin embargo, después de enfriarlos hasta
temperaturas criogénicas (muy bajas) se vuelven líquidos. El gas natural licuado, constituido principalmente de
metano, puede transportarse más fácilmente en camiones refrigerados tipo cisterna, que como gas
comprimido.
C 3- C 4 El propano y el butano también son gases a temperatura y presión ambiente, pero se licúan fácilmente
a esta temperatura y a presiones moderadas. Estos gases, con frecuencia obtenidos junto con el petróleo
líquido, se almacenan en cilindros a baja presión, y es lo que conocemos como gas licuado de petróleo (GLP). El
propano y el butano son buenos combustibles, tanto para calefacción como para motores de combustión
interna. El propano y el butano han reemplazado de forma importante a los Freones como propelentes en las
latas de aerosoles. A diferencia de los alcanos, los propelentes Freon®, compuestos por clorofluorocarbonos,
dañan la capa de ozono que protege la Tierra.
C5-C8 Los siguientes cuatro alcanos son líquidos volátiles que fluyen libremente. Los isómeros del pentano,
hexano, heptano y octano son los compuestos principales de la gasolina. Su volatilidad es muy importante para
este uso, debido a que los sistemas de inyección simplemente arrojan un chorro de gasolina en la válvula de
admisión de aire mientras éste entra. Si la gasolina no se evaporara con facilidad, llegarían gotas al cilindro. La
combustión de gotas no es tan eficiente como en el caso del vapor, por lo que el motor produciría humo por
combustión incompleta y duraría poco.

5. Además de ser volátil, la gasolina debe resistir la combustión explosiva, potencialmente dañina,
conocida como detonación. Las propiedades antidetonantes de la gasolina se miden por el número de
octano, el cual se asigna comparando la gasolina con una mezcla de n-heptano (mal detonante) e
isooctano (2,2,4-trimetilpentano, que no tiende a detonar).
C9—C 16 Desde los nonanos (C9) hasta los hexadecanos (C16) son líquidos parcialmente viscosos con puntos
de ebullición más elevados. Estos alcanos se utilizan en el queroseno, combustible para aviones y diesel. El
queroseno, de estos combustibles el de punto de ebullición más bajo, alguna vez fue abundante, pero ahora es
difícil de encontrar; es menos volátil que la gasolina y tiene menos tendencia a formar mezclas explosivas. El
queroseno se utilizaba en lámparas y calentadores, los cuales usaban mechas para permitir la combustión de
esta mezcla de hidrocarburos pesados. El combustible para aviones es parecido al queroseno, pero es mucho
más refinado y huele menos.
C -16 y superiores Los alcanos con más de 16 átomos de carbono se utilizan con mayor frecuencia como
lubricantes y combustibles para calefacción. A éstos algunas veces se les llama “minerales” combustibles
porque provienen del petróleo, al cual en alguna época se le consideraba un mineral.
La “cera” de parafina no es una verdadera cera, sino una mezcla purificada de alcanos de alta masa molecular
con puntos de fusión muy superiores a la temperatura ambiente. Las ceras reales son ésteres de cadena larga.

6. Los alcanos se derivan principalmente del petróleo y de sus subproductos. El petróleo, en ocasiones llamado crudo,
se extrae de los pozos que llegan a los yacimientos que contienen restos de plantas prehistóricas.
El primer paso en la refinación de petróleo es una cuidadosa destilación fraccionada. Los
productos de esa destilación no son alcanos puros, sino mezclas de alcanos útiles con diversos puntos de ebullición.
Después de la destilación, el craqueo catalítico convierte algunas de las fracciones menos
valiosas en productos más útiles. El craqueo catalítico involucra el calentamiento de los alcanos en presencia de
materiales que catalizan la división de moléculas grandes para obtener unas más pequeñas. El craqueo se utiliza con
frecuencia para convertir fracciones con puntos de ebullición más elevados en mezclas de alcanos que pueden
combinarse con gasolina.

7. Reacciones de los alcanos
Los alcanos forman la clase menos reactiva de los compuestos orgánicos.
La combustión es una oxidación rápida que ocurre a temperaturas elevadas, en la cual los alcanos
se convierten en dióxido de carbono y agua. Casi no es posible controlar la reacción, salvo al
moderar la temperatura y controlar la proporción combustible/aire para lograr una combustión
eficiente.
El craqueo catalítico de hidrocarburos de cadena
larga, a temperaturas elevadas, produce
hidrocarburos más pequeños. En el caso del
hidrocraqueo, se agrega hidrógeno para producir
hidrocarburos saturados; el craqueo sin hidrógeno
da como resultado mezclas de alcanos y alquenos.

8. Los alcanos pueden reaccionar con los halógenos (F2, CI2, Br2, I2) para formar haluros de
alquilo. Por ejemplo, el metano reacciona con cloro (CI2) para formar clorometano (cloruro
de metilo), diclorometano (cloruro de metileno), triclorometano (cloroformo) y
tetraclorometano (tetracloruro de carbono).
Se necesita calor o luz ultravioleta para iniciar esta halogenación.
Reacción en cadena de radicales libres
1. Paso de iniciación, el cual genera como producto un intermediario reactivo.
2. Pasos de propagación, en los cuales el intermediario reactivo reacciona con una molécula
estable para formar un producto y otro intermediario reactivo, lo que permite continuar la
cadena hasta que se agota el abasto de reactivos o se destruye el intermediario
reactivo.
3. Pasos de terminación, en los cuales las reacciones colaterales destruyen a los
intermediarios reactivos y tienden a disminuir o a detener la reacción.

9. • Paso de iniciación: generación de radicales. La separación de una molécula de CI2 es un paso de iniciación
que produce dos átomos de cloro altamente activos. Un átomo de cloro es un ejemplo de un intermediario
reactivo, una especie con un tiempo de vida media muy corta que nunca está presente en grandes
concentraciones, ya que reacciona tan rápidamente como se forma. Cada átomo Cl* tiene unnúmero
impar de electrones de valencia (siete), uno de los cuales está desapareado. Este electrón desapareado se
conoce como electrón impar o electrón radical. A las especies con electrones desapareados se les llama
radicales o radicales libres. Los radicales son deficientes en electrones, porque carecen de un octeto. El
electrón impar se combina rápidamente con un electrón de otro átomo para completar un octeto y formar
un enlace.
• Paso de propagación: el primer paso de propagación comienza con un radical libre (el átomo de cloro), y
produce otro radical libre (el radical metilo). La regeneración de un radical libre es característica de un
paso de propagación de una reacción en cadena. La reacción puede continuar porque se produce otro
intermediario reactivo. En el segundo paso de propagación, el radial metilo reacciona con una molécula de
cloro para formar clorometano. El electrón impar del radical metilo se combina con uno de los dos
electrones del enlace Cl— Cl para formar el enlace Cl— CH3 y el átomo de cloro se queda con el electrón
impar.

10. • Reacciones de terminación: si algo sucede
para que se consuman algunos de los
radicales libres intermediarios sin generar
otros nuevos, la reacción en cadena
disminuirá o se detendrá. Dicha reacción
colateral se conoce como reacción de
terminación (o terminal): un paso que
produce menos intermediarios reactivos
(radicales libres) de los que consume. Las
siguientes son algunas de las reacciones
de terminación posibles en el caso de la
cloración del metano.

11. Alquenos
Debido a que un enlace doble carbono-carbono es relativamente reactivo, se le
considera como un grupo funcional, y los alquenos se caracterizan por las reacciones de
sus enlaces dobles.

12. Debido a que el enlace doble carbono-carbono se convierte fácilmente en otros grupos funcionales, los
alquenos son intermediarios importantes en la síntesis de polímeros, medicamentos, pesticidas y otros
productos químicos valiosos.
El etileno es el compuesto orgánico que se produce en mayor volumen, aproximadamente 160 mil millones de
libras por año a nivel mundial. La mayor parte de este etileno se polimeriza para producir cada año alrededor
de 90 mil millones de libras de polietileno. El resto se utiliza para sintetizar una gran variedad de productos
químicos orgánicos, incluidos el etanol, ácido acético, etilenglicol y cloruro de vinilo. El etileno también sirve
como hormona vegetal para acelerar la maduración de los frutos. Por ejemplo, los tomates se cosechan y se
embarcan mientras están verdes, luego se tratan con etileno para hacerlos madurar y se pongan rojos
justamente antes de ponerlos a la venta.

13. El propileno se produce a una proporción de aproximadamente 90 mil millones de libras por año a
nivel mundial, y gran parte de esta cantidad sirve para producir 40 mil millones de libras de
polipropileno. El resto se utiliza para generar propilenglicol, acetona, alcohol isopropílico y una
variedad de compuestos químicos orgánicos útiles.
Muchos polímeros comunes se producen mediante la polimerización de alquenos. Estos polimeros se
utilizan en productos de consumo, desde zapatos y bolsas de plástico, hasta parachoques de
automóviles. Un polímero (del griego poly,“mucho,” y meros,“partes”) es una molécula larga formada
por muchos monómeros (del griego, mono, “uno”). Un alqueno monómero puede polimerizarse a
través de una reacción en cadena, durante la cual se unen otras moléculas de alqueno al extremo de
la cadena creciente del polímero. Debido a que estos polímeros resultan de la adición de muchas
unidades individuales de alquenos, éstos se conocen como polímeros de adición. Las poliolefinas son
polímeros producidos a partir de alquenos monofuncionales (con un solo grupo funcional), como el
etileno y el propileno.

15. Regla de Zaisev

17. Propiedades de alquenos

18. Como los alcanos, los alquenos son relativamente no polares. Son insolubles en agua, pero solubles en
disolventes no polares como el hexano, gasolina, disolventes halogenados y éteres. Sin embargo, los alquenos
tienden a ser ligeramente más polares que los alcanos por dos razones: entre más débilmente retienen a los
electrones del enlace pi, son más polarizables (contribuyendo a un momento dipolar instantáneo), y los enlaces
vinílicos tienden a ser un poco polares (contribuyendo a un momento dipolar permanente). Los grupos alquilo
son, en cierta medida, donadores de densidad electrónica frente a un enlace doble, lo que ayuda a
estabilizarlo. Esta donación polariza ligeramente al enlace vinílico con una pequeña carga parcial positiva sobre
el grupo alquilo y una pequeña carga negativa sobre el átomo de carbono que tiene el enlace doble. Por
ejemplo, el propeno tiene un momento dipolar pequeño de 0,35 D.

19. Síntesis de alquenos
• Deshidrohalogenacion
• Desbromación de los dibromuros vecinales

20. • Deshidratación de alcoholes La deshidratación de
alcoholes sigue un orden
de reactividad que refleja
la estabilidad del
carbocatión: los alcoholes
3° reaccionan de una
manera más rápida que los
alcoholes 2°, y los 1° son
los menos reactivos. Los
reordenamientos de los
carbocationes
intermediarios son
comunes durante la
deshidratación de
alcoholes. En la mayoría de
los casos se aplica la regla
de Zaitsev: el producto
principal en general es
aquel que tiene el enlace
doble más sustituido.

21. • Craqueo catalítico de los alcanos. La forma más económica de producir alquenos a gran
escala es mediante el craqueo catalítico del petróleo: calentamiento de una mezcla de
alcanos en presencia de un catalizador (por lo general de aluminosilicatos). Los alquenos se
forman por medio de la fragmentación de enlaces para generar un alqueno y un alcano más
corto.

22. Reacciones de los alquenos
Debido a que los enlaces sencillos (sigma) son más estables que los enlaces pi, las
reacciones más comunes de los enlaces dobles transforman el enlace pi en uno sigma.
Por ejemplo, la hidrogenación catalítica convierte el enlace pi C = C y el enlace sigma
H— H en dos enlaces sigma C— H
Nucleófilo (amante de núcleos): es una especie que reacciona cediendo un par de electrones
libres a otra especie. Puede ser un anión o una molécula neutra con un par de electrones
libres.
Electrófilo (amante de los electrones): es una especie química atraída hacia zonas ricas
en electrones. Participa en una reacción aceptando un par de electrones y formando un
enlace con un nucleófilo. La mayoría de los electrófilos están cargados positivamente, tienen
un átomo que lleva una carga positiva parcial.

23. Adición electrofílica

25. Adición de haluros de hidrogeno a
alquenos

27. Adición por radicales libres antiMarkovnikov

29. Hidratación de un
alqueno catalizada por
ácido

30. Adición de halógenos a alquenos

31. Hidrogenación catalítica de los alquenos

32. Ruptura oxidativa de los alquenos

33. Alquinos
El acetileno es, por mucho, el
alquino comercial más importante.
Éste es una materia prima
importante, pero su principal función es como
combustible de sopletes de acetileno/oxígeno.
El acetileno es un gas incoloro con un olor muy
desagradable, el cual arde en presencia de aire con
una flama amarilla negruzca. Sin embargo, cuando la
flama es alimentada con oxígeno puro, el color se
vuelve azul claro, y su temperatura aumenta de
manera drástica.