Este documento trata sobre alcanos y cicloalcanos. Define alcanos como hidrocarburos que sólo contienen enlaces sencillos y tienen la fórmula general CnH2n+2. Explica las diferentes conformaciones de alcanos como el etano, propano y butano usando proyecciones de Newman y fórmulas de caballete. También describe las energías torsionales de estas moléculas y cómo afectan sus conformaciones. Finalmente, indica que los alcanos superiores adoptan conformaciones anti y oblicua similares al but
El documento presenta información sobre grupos funcionales alcoholes. Explica que los alcoholes contienen un grupo hidroxilo unido a un carbono de una cadena hidrocarbonada. Se describen ejemplos de alcoholes, su clasificación, nomenclatura siguiendo reglas IUPAC y propiedades como su punto de ebullición y solubilidad. También se detallan reacciones características de los alcoholes como su oxidación con permanganato de potasio.
Este documento proporciona información sobre ácidos y bases. Brevemente describe que los ácidos tienen sabor agrio y reaccionan con metales y carbonatos para producir hidrógeno y dióxido de carbono respectivamente. Las bases tienen sabor amargo y muchos jabones contienen bases. También define ácidos y bases de Arrhenius y Brønsted-Lowry y explica las propiedades del agua como ácido-base débil y la relación entre pH, pOH e ionización del agua.
Este documento describe la estructura, clasificación, nomenclatura, fuentes, propiedades físicas y reactividad de los haluros de alquilo. Explica que los haluros de alquilo contienen un átomo de halógeno unido a un grupo alquilo, y que su reactividad depende del efecto inductivo y sustitución del halógeno. También resume sus usos comunes como disolventes, plaguicidas e intermedios de síntesis.
Principios Básicos de la Nomenclatura de Compuestos Orgánicosmaestroparra
Este documento presenta las reglas básicas de la nomenclatura de compuestos orgánicos según la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC). Introduce los principios de nomenclatura para alcanos de cadena continua y ramificados, así como para otros tipos de compuestos orgánicos como cicloalcanos, alquenos, alquinos y compuestos aromáticos. Explica las diferencias entre nombres sistemáticos de la IUPAC y nombres triviales o comunes, y destaca las actualiz
Los anhídridos de ácido son compuestos orgánicos cuya fórmula general es (RCO)2O que se forman por la condensación de dos moléculas de ácido carboxílico con pérdida de una molécula de agua. Pueden ser simples (los ácidos son iguales) o mixtos (los ácidos son diferentes). Se obtienen calentando ácidos carboxílicos o reaccionando haluros de alcanoilo con ácidos. El anhídrido acético es un compuesto importante
Los alcanos son hidrocarburos saturados compuestos únicamente por carbono e hidrógeno. Siguen la fórmula general CnH2n+2, donde "n" representa el número de átomos de carbono. Forman una serie homóloga en la que cada compuesto difiere del siguiente en un grupo metileno (-CH2-). Son combustibles importantes debido a la gran cantidad de calor que liberan al quemarse.
El documento describe los pasos para nombrar un alqueno ramificado. Primero, la cadena principal se selecciona como aquella con más dobles enlaces o más átomos de carbono. Luego, la cadena principal se numerada comenzando por el extremo más cercano a los dobles enlaces. Finalmente, los radicales ramificados se numeran y se nombran, indicando su posición entre paréntesis para diferenciarlos de la cadena principal. El nombre completo del compuesto es 2,4,6-trimetil-4(2-metilbutil)octa-
Las aminas se pueden preparar de varias maneras:
1) Alquilación de amoníaco o aminas con haluros de alquilo produce aminas primarias o secundarias.
2) Reducción de grupos funcionales más oxidados como nitrilos, nitrocompuestos, azidas o amidas genera aminas.
3) Aminación reductiva de aldehídos y cetonas a través de la formación y reducción de iminas intermedias también produce aminas.
El documento presenta información sobre grupos funcionales alcoholes. Explica que los alcoholes contienen un grupo hidroxilo unido a un carbono de una cadena hidrocarbonada. Se describen ejemplos de alcoholes, su clasificación, nomenclatura siguiendo reglas IUPAC y propiedades como su punto de ebullición y solubilidad. También se detallan reacciones características de los alcoholes como su oxidación con permanganato de potasio.
Este documento proporciona información sobre ácidos y bases. Brevemente describe que los ácidos tienen sabor agrio y reaccionan con metales y carbonatos para producir hidrógeno y dióxido de carbono respectivamente. Las bases tienen sabor amargo y muchos jabones contienen bases. También define ácidos y bases de Arrhenius y Brønsted-Lowry y explica las propiedades del agua como ácido-base débil y la relación entre pH, pOH e ionización del agua.
Este documento describe la estructura, clasificación, nomenclatura, fuentes, propiedades físicas y reactividad de los haluros de alquilo. Explica que los haluros de alquilo contienen un átomo de halógeno unido a un grupo alquilo, y que su reactividad depende del efecto inductivo y sustitución del halógeno. También resume sus usos comunes como disolventes, plaguicidas e intermedios de síntesis.
Principios Básicos de la Nomenclatura de Compuestos Orgánicosmaestroparra
Este documento presenta las reglas básicas de la nomenclatura de compuestos orgánicos según la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC). Introduce los principios de nomenclatura para alcanos de cadena continua y ramificados, así como para otros tipos de compuestos orgánicos como cicloalcanos, alquenos, alquinos y compuestos aromáticos. Explica las diferencias entre nombres sistemáticos de la IUPAC y nombres triviales o comunes, y destaca las actualiz
Los anhídridos de ácido son compuestos orgánicos cuya fórmula general es (RCO)2O que se forman por la condensación de dos moléculas de ácido carboxílico con pérdida de una molécula de agua. Pueden ser simples (los ácidos son iguales) o mixtos (los ácidos son diferentes). Se obtienen calentando ácidos carboxílicos o reaccionando haluros de alcanoilo con ácidos. El anhídrido acético es un compuesto importante
Los alcanos son hidrocarburos saturados compuestos únicamente por carbono e hidrógeno. Siguen la fórmula general CnH2n+2, donde "n" representa el número de átomos de carbono. Forman una serie homóloga en la que cada compuesto difiere del siguiente en un grupo metileno (-CH2-). Son combustibles importantes debido a la gran cantidad de calor que liberan al quemarse.
El documento describe los pasos para nombrar un alqueno ramificado. Primero, la cadena principal se selecciona como aquella con más dobles enlaces o más átomos de carbono. Luego, la cadena principal se numerada comenzando por el extremo más cercano a los dobles enlaces. Finalmente, los radicales ramificados se numeran y se nombran, indicando su posición entre paréntesis para diferenciarlos de la cadena principal. El nombre completo del compuesto es 2,4,6-trimetil-4(2-metilbutil)octa-
Las aminas se pueden preparar de varias maneras:
1) Alquilación de amoníaco o aminas con haluros de alquilo produce aminas primarias o secundarias.
2) Reducción de grupos funcionales más oxidados como nitrilos, nitrocompuestos, azidas o amidas genera aminas.
3) Aminación reductiva de aldehídos y cetonas a través de la formación y reducción de iminas intermedias también produce aminas.
Este documento presenta las principales reglas de la nomenclatura IUPAC para compuestos orgánicos. Explica cómo nombrar alcanos lineales, ramificados y cíclicos, así como compuestos con grupos funcionales como alquenos, alquinos, aromáticos, alcoholes, éteres, aldehídos y más. Siguiendo un procedimiento sistemático de identificar la cadena principal, numerar los átomos de carbono y nombrar sustituyentes, se pueden determinar los nombres correctos de acuerdo a las reglas
Las reacciones de eliminación son aquellos en los cuales se separan dos grupos de una molécula, sin que sean reemplazados por otros grupos, con el resultado que se forma un enlace pi.
Este documento presenta un procedimiento para diferenciar aldehídos y cetonas a través de diversas pruebas químicas. Se realizan oxidaciones con KMnO4, pruebas con reactivos de Fehling, Tollens y Schiff, y una prueba de yodoformo. Los resultados permiten distinguir entre compuestos como el benzaldehído, formaldehído, acetona y ciclohexanona. El objetivo es caracterizar las propiedades de aldehídos y cetonas y su reactividad química.
El documento presenta los objetivos y procedimientos de una práctica de laboratorio sobre reacciones químicas no redox. Los objetivos incluyen observar cambios durante reacciones no redox, clasificar especies según su poder oxidante o reductor, y demostrar la utilidad de pares redox en la obtención de corriente eléctrica. El procedimiento describe reacciones de combinación, descomposición y sustitución usando diferentes reactivos como magnesio, carbonato de calcio y sulfato de cobre.
Los alquinos son hidrocarburos insaturados que contienen un enlace triple carbono-carbono. Su fórmula general es CnH2n-2 y tienen geometría lineal. Pueden sintetizarse a partir de acetileno o mediante reacciones de eliminación o alquilación de iones acetiluro. Presentan reacciones de adición similar a los alquenos.
Este documento presenta 4 problemas químicos que involucran reacciones químicas y el concepto de reactivo limitante. Para cada problema, se proporcionan las ecuaciones químicas, las cantidades de reactivos dados y se pide determinar el reactivo limitante, el reactivo en exceso, y calcular la cantidad de producto que puede formarse.
Las amidas son compuestos derivados de los ácidos carboxílicos en los cuales el grupo hidroxilo del ácido carboxílico es sustituido por un grupo amino. Se presentan comúnmente en sustancias como proteínas, aminoácidos, ADN y ARN. Las amidas pueden nombrarse como derivados del ácido del cual provienen reemplazando la terminación del ácido por "-amida".
Este documento trata sobre los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs), que son compuestos químicos que se forman durante la combustión incompleta y contienen dos o más anillos bencénicos fusionados. Los HAPs pueden encontrarse en el aire, el agua y el suelo, y ciertos HAPs se han relacionado con efectos adversos para la salud como cáncer. La exposición a los HAPs puede ocurrir a través de la inhalación de humo o partículas contaminadas, el
Este documento proporciona 46 compuestos orgánicos y solicita determinar la fórmula condensada o esquelética de cada uno. Algunos de los compuestos incluyen aminas, éteres, alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos y ésteres.
Este documento resume los derivados del benceno y sus aplicaciones. Explica que el benceno fue aislado por primera vez en 1825 y que muchos de sus derivados se extraen de fuentes naturales. Luego describe la estructura del benceno y su resonancia. Finalmente, detalla la nomenclatura de los aromáticos y algunos usos comunes de derivados del benceno como antisépticos, medicamentos, polímeros y colorantes.
Este documento trata sobre isomería cis-trans y estereoisomería en compuestos orgánicos. Explica que los compuestos cuyos átomos están conectados en el mismo orden pero difieren en su orientación tridimensional se llaman estereoisómeros. Además, señala que las estructuras cíclicas pueden presentar isomería debido a la posibilidad de tener dos caras, dando lugar a isómeros cis y trans.
identificacion de grupos funcionales organico Eduardo Sosa
Este documento describe un experimento de laboratorio para identificar grupos funcionales orgánicos en diferentes compuestos a través de reacciones químicas. Se analizaron muestras de ácido acético, dietilamina, ácido linoleico, benzaldehído y otros compuestos utilizando indicadores como el permanganato de potasio y la 2,4-dinitrofenilhidracina para observar cambios que revelan la presencia de grupos funcionales como ácidos carboxílicos, aminas, aldehídos y dob
El documento describe los métodos para formar iones alcóxidos utilizando sodio o potasio metálico con alcoholes. El sodio se usa normalmente con alcoholes primarios mientras que el potasio es más reactivo y se usa con alcoholes secundarios y terciarios. Alternativamente, el hidruro de sodio puede usarse para formar alcóxidos incluso con alcoholes impedidos. Los iones alcóxidos luego pueden reaccionar con haluros de alquilo primarios para formar éteres a través de la
Este documento lista los nombres sistemáticos y estructurales de varios ésteres. Los ésteres están organizados por la longitud de su cadena carbonada, desde acetatos hasta butiratos. Para cada uno se proporciona la fórmula estructural condensada y el nombre sistemático.
Los alquenos son hidrocarburos insaturados que contienen al menos un enlace doble carbono-carbono. Tienen la fórmula general CnH2n y estructura planar. Su reactividad se debe al enlace doble, que puede ceder electrones para reacciones de adición. La reacción más importante es la adición electrofílica de hidrógeno o halógenos. El alqueno más útil es el etileno, usado para producir plástico de polietileno.
Este documento describe las propiedades del benceno, un hidrocarburo aromático con fórmula C6H6. Explica que el benceno experimenta reacciones de sustitución más que de adición, y presenta una estructura resonante. También cubre la nomenclatura de derivados del benceno y cómo los grupos sustituyentes afectan su reactividad.
Los ácidos carboxílicos se pueden obtener por oxidación de alcoholes o aldehídos. Son polares y forman puentes de hidrógeno, por lo que tienen puntos de ebullición elevados. Los de bajo peso molecular son solubles en agua, mientras que la solubilidad disminuye con cadenas más largas de carbonos. Pueden reaccionar para formar ésteres, sales, haluros de acilo y otros derivados.
Este documento presenta información sobre tres procedimientos para reconocer hidrocarburos: la prueba de solubilidad, la diferenciación entre alcanos y alquenos mediante la prueba de Baeyer, y la detección de anillos aromáticos. Se describen los tipos de hidrocarburos como alcanos, alquenos y alquinos, y sus características. El documento también detalla los pasos realizados en el laboratorio para aplicar las tres pruebas y reconocer diferentes hidrocarburos.
Este documento es una práctica calificada de química para estudiantes de 4to grado de secundaria. Contiene 10 preguntas en la sección I y 10 preguntas más en la sección II donde los estudiantes deben identificar el nombre correcto de diferentes compuestos químicos. Al final, la profesora les da ánimos a los estudiantes y les recuerda que con perseverancia y buena disciplina lograrán sus metas.
Este documento describe diferentes métodos de síntesis de heterociclos como furanos, pirroles, tiofenos, indoles y 1,4-dihidropiridinas. Incluye la síntesis de Paal-Knorr para furanos, pirroles y tiofenos, la síntesis de Hantzsch para pirroles, la síntesis de Feist-Benary para pirroles, la síntesis de Fischer para indoles y la síntesis de Hantzsch para 1,4-dihidropiridinas. Explica los productos esperados para cada reacción dependiendo
El documento resume las estructuras y propiedades de los alcanos. Explica que los alcanos son hidrocarburos saturados con enlaces simples de carbono e hidrógeno. Describe la nomenclatura, fórmulas, puntos de ebullición y fusión de los alcanos lineales y ramificados, así como los análisis conformacionales y tensiones de los cicloalcanos.
Este documento trata sobre los alcanos. Explica que los alcanos son compuestos de fórmula CnH2n+2 y que el más simple es el metano CH4. Describe la estructura tetraédrica del metano, explicada por la hibridación sp3 del carbono. También cubre la nomenclatura sistemática de los alcanos, incluyendo alcanos ramificados, así como algunas de sus reacciones como la halogenación.
Este documento presenta las principales reglas de la nomenclatura IUPAC para compuestos orgánicos. Explica cómo nombrar alcanos lineales, ramificados y cíclicos, así como compuestos con grupos funcionales como alquenos, alquinos, aromáticos, alcoholes, éteres, aldehídos y más. Siguiendo un procedimiento sistemático de identificar la cadena principal, numerar los átomos de carbono y nombrar sustituyentes, se pueden determinar los nombres correctos de acuerdo a las reglas
Las reacciones de eliminación son aquellos en los cuales se separan dos grupos de una molécula, sin que sean reemplazados por otros grupos, con el resultado que se forma un enlace pi.
Este documento presenta un procedimiento para diferenciar aldehídos y cetonas a través de diversas pruebas químicas. Se realizan oxidaciones con KMnO4, pruebas con reactivos de Fehling, Tollens y Schiff, y una prueba de yodoformo. Los resultados permiten distinguir entre compuestos como el benzaldehído, formaldehído, acetona y ciclohexanona. El objetivo es caracterizar las propiedades de aldehídos y cetonas y su reactividad química.
El documento presenta los objetivos y procedimientos de una práctica de laboratorio sobre reacciones químicas no redox. Los objetivos incluyen observar cambios durante reacciones no redox, clasificar especies según su poder oxidante o reductor, y demostrar la utilidad de pares redox en la obtención de corriente eléctrica. El procedimiento describe reacciones de combinación, descomposición y sustitución usando diferentes reactivos como magnesio, carbonato de calcio y sulfato de cobre.
Los alquinos son hidrocarburos insaturados que contienen un enlace triple carbono-carbono. Su fórmula general es CnH2n-2 y tienen geometría lineal. Pueden sintetizarse a partir de acetileno o mediante reacciones de eliminación o alquilación de iones acetiluro. Presentan reacciones de adición similar a los alquenos.
Este documento presenta 4 problemas químicos que involucran reacciones químicas y el concepto de reactivo limitante. Para cada problema, se proporcionan las ecuaciones químicas, las cantidades de reactivos dados y se pide determinar el reactivo limitante, el reactivo en exceso, y calcular la cantidad de producto que puede formarse.
Las amidas son compuestos derivados de los ácidos carboxílicos en los cuales el grupo hidroxilo del ácido carboxílico es sustituido por un grupo amino. Se presentan comúnmente en sustancias como proteínas, aminoácidos, ADN y ARN. Las amidas pueden nombrarse como derivados del ácido del cual provienen reemplazando la terminación del ácido por "-amida".
Este documento trata sobre los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs), que son compuestos químicos que se forman durante la combustión incompleta y contienen dos o más anillos bencénicos fusionados. Los HAPs pueden encontrarse en el aire, el agua y el suelo, y ciertos HAPs se han relacionado con efectos adversos para la salud como cáncer. La exposición a los HAPs puede ocurrir a través de la inhalación de humo o partículas contaminadas, el
Este documento proporciona 46 compuestos orgánicos y solicita determinar la fórmula condensada o esquelética de cada uno. Algunos de los compuestos incluyen aminas, éteres, alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos y ésteres.
Este documento resume los derivados del benceno y sus aplicaciones. Explica que el benceno fue aislado por primera vez en 1825 y que muchos de sus derivados se extraen de fuentes naturales. Luego describe la estructura del benceno y su resonancia. Finalmente, detalla la nomenclatura de los aromáticos y algunos usos comunes de derivados del benceno como antisépticos, medicamentos, polímeros y colorantes.
Este documento trata sobre isomería cis-trans y estereoisomería en compuestos orgánicos. Explica que los compuestos cuyos átomos están conectados en el mismo orden pero difieren en su orientación tridimensional se llaman estereoisómeros. Además, señala que las estructuras cíclicas pueden presentar isomería debido a la posibilidad de tener dos caras, dando lugar a isómeros cis y trans.
identificacion de grupos funcionales organico Eduardo Sosa
Este documento describe un experimento de laboratorio para identificar grupos funcionales orgánicos en diferentes compuestos a través de reacciones químicas. Se analizaron muestras de ácido acético, dietilamina, ácido linoleico, benzaldehído y otros compuestos utilizando indicadores como el permanganato de potasio y la 2,4-dinitrofenilhidracina para observar cambios que revelan la presencia de grupos funcionales como ácidos carboxílicos, aminas, aldehídos y dob
El documento describe los métodos para formar iones alcóxidos utilizando sodio o potasio metálico con alcoholes. El sodio se usa normalmente con alcoholes primarios mientras que el potasio es más reactivo y se usa con alcoholes secundarios y terciarios. Alternativamente, el hidruro de sodio puede usarse para formar alcóxidos incluso con alcoholes impedidos. Los iones alcóxidos luego pueden reaccionar con haluros de alquilo primarios para formar éteres a través de la
Este documento lista los nombres sistemáticos y estructurales de varios ésteres. Los ésteres están organizados por la longitud de su cadena carbonada, desde acetatos hasta butiratos. Para cada uno se proporciona la fórmula estructural condensada y el nombre sistemático.
Los alquenos son hidrocarburos insaturados que contienen al menos un enlace doble carbono-carbono. Tienen la fórmula general CnH2n y estructura planar. Su reactividad se debe al enlace doble, que puede ceder electrones para reacciones de adición. La reacción más importante es la adición electrofílica de hidrógeno o halógenos. El alqueno más útil es el etileno, usado para producir plástico de polietileno.
Este documento describe las propiedades del benceno, un hidrocarburo aromático con fórmula C6H6. Explica que el benceno experimenta reacciones de sustitución más que de adición, y presenta una estructura resonante. También cubre la nomenclatura de derivados del benceno y cómo los grupos sustituyentes afectan su reactividad.
Los ácidos carboxílicos se pueden obtener por oxidación de alcoholes o aldehídos. Son polares y forman puentes de hidrógeno, por lo que tienen puntos de ebullición elevados. Los de bajo peso molecular son solubles en agua, mientras que la solubilidad disminuye con cadenas más largas de carbonos. Pueden reaccionar para formar ésteres, sales, haluros de acilo y otros derivados.
Este documento presenta información sobre tres procedimientos para reconocer hidrocarburos: la prueba de solubilidad, la diferenciación entre alcanos y alquenos mediante la prueba de Baeyer, y la detección de anillos aromáticos. Se describen los tipos de hidrocarburos como alcanos, alquenos y alquinos, y sus características. El documento también detalla los pasos realizados en el laboratorio para aplicar las tres pruebas y reconocer diferentes hidrocarburos.
Este documento es una práctica calificada de química para estudiantes de 4to grado de secundaria. Contiene 10 preguntas en la sección I y 10 preguntas más en la sección II donde los estudiantes deben identificar el nombre correcto de diferentes compuestos químicos. Al final, la profesora les da ánimos a los estudiantes y les recuerda que con perseverancia y buena disciplina lograrán sus metas.
Este documento describe diferentes métodos de síntesis de heterociclos como furanos, pirroles, tiofenos, indoles y 1,4-dihidropiridinas. Incluye la síntesis de Paal-Knorr para furanos, pirroles y tiofenos, la síntesis de Hantzsch para pirroles, la síntesis de Feist-Benary para pirroles, la síntesis de Fischer para indoles y la síntesis de Hantzsch para 1,4-dihidropiridinas. Explica los productos esperados para cada reacción dependiendo
El documento resume las estructuras y propiedades de los alcanos. Explica que los alcanos son hidrocarburos saturados con enlaces simples de carbono e hidrógeno. Describe la nomenclatura, fórmulas, puntos de ebullición y fusión de los alcanos lineales y ramificados, así como los análisis conformacionales y tensiones de los cicloalcanos.
Este documento trata sobre los alcanos. Explica que los alcanos son compuestos de fórmula CnH2n+2 y que el más simple es el metano CH4. Describe la estructura tetraédrica del metano, explicada por la hibridación sp3 del carbono. También cubre la nomenclatura sistemática de los alcanos, incluyendo alcanos ramificados, así como algunas de sus reacciones como la halogenación.
El documento describe el análisis conformacional de hidrocarburos. Existen isómeros conformacionales que difieren en la posición relativa de átomos en el espacio tridimensional. El análisis conformacional describe los cambios energéticos durante la rotación de enlaces simples, relacionando las posiciones atómicas con la energía potencial. Se analizan las conformaciones del etano, propano y butano, y cómo la tensión torsional y estérica afectan su estabilidad energética.
La hibridación consiste en la mezcla de orbitales atómicos para formar nuevos orbitales híbridos que permiten la formación de compuestos orgánicos. Existen tres tipos principales de hibridación del carbono: sp3, sp2 y sp. La hibridación sp3 da como resultado geometría tetraédrica y enlaces simples como en los alcanos. La hibridación sp2 produce geometría trigonal plana y enlaces dobles como en los alquenos. La hibridación sp da lugar a geometría lineal y enlaces
El documento habla sobre los alcanos, sus propiedades físicas y su nomenclatura según las reglas de la IUPAC. Explica que los alcanos son hidrocarburos saturados formados solo por carbono e hidrógeno. Su estructura se debe a la hibridación sp3 del carbono, la cual le permite formar enlaces covalentes sigma con otros átomos. También describe las características de los enlaces C-C y C-H y algunas propiedades físicas generales de los alcanos como su densidad e insol
Los isómeros son compuestos químicos con la misma fórmula molecular pero diferente estructura. Existen varios tipos de isomería, incluyendo isomería estructural, conformacional y geométrica. La cantidad de isómeros posibles aumenta exponencialmente con cada adición de un carbono a la cadena hidrocarbonada.
Este documento trata sobre la teoría de los alcanos en química orgánica. Explica que los alcanos son hidrocarburos formados solo por enlaces simples carbono-carbono, y se clasifican en lineales, ramificados, cíclicos y policíclicos. También describe las propiedades físicas de los alcanos, su nomenclatura, los isómeros conformacionales debido a la rotación alrededor de los enlaces carbono-carbono, y la representación de las diferentes conformaciones mediante proyecciones de Newman
El documento trata sobre la química del carbono. Explica que la química orgánica estudia los compuestos de carbono, los cuales tienen al carbono como estructura base. Describe las características del carbono que permiten la gran diversidad de compuestos orgánicos. Explica los diferentes tipos de hibridación del carbono y los enlaces que esto produce. También cubre temas como la formulación y nomenclatura de compuestos orgánicos, así como los principales tipos de compuestos como hidrocarburos, alcoholes
Este documento trata sobre la química del carbono. Explica que la química orgánica estudia los compuestos de carbono, los cuales tienen al carbono como estructura base. Describe las características del carbono que permiten la gran diversidad de compuestos orgánicos. Explica los diferentes tipos de hibridación del carbono y los enlaces que esto produce. También cubre temas como la formulación y nomenclatura de compuestos orgánicos, grupos funcionales, y diferentes tipos de compuestos como hidrocarburos
Este documento trata sobre compuestos insaturados llamados alquenos. Explica su nomenclatura, propiedades, reactividad y mecanismos de formación como la deshidratación de alcoholes. En particular, se detalla que la facilidad de formación de iones carbocationes determina el orden de reactividad de los alcoholes en la deshidratación, siendo más fácil para alcoholes terciarios que secundarios y primarios. También cubre isómeros geométricos y su nomenclatura Z y E.
Los alcanos son hidrocarburos formados solo por átomos de carbono e hidrógeno. Su fórmula general es CnH2n+2 para alcanos lineales y CnH2n para cicloalcanos. Sus puntos de fusión y ebullición aumentan con el número de átomos de carbono y los alcanos ramificados hierven a temperaturas más bajas que sus isómeros lineales debido a menores fuerzas intermoleculares. Las propiedades físicas de los alcanos, como su baja polaridad, solubil
El documento describe los conceptos de hibridación de orbitales, tipos de enlaces químicos y geometrías moleculares. Explica que la hibridación sp, sp2 y sp3 de los orbitales del carbono determina la forma molecular, siendo lineal para sp, planar triangular para sp2 y tetraédrica para sp3. También cubre los enlaces sigma y pi, la teoría de orbitales moleculares y proporciona ejemplos como el metano y eteno.
Este documento describe los diferentes tipos de hibridación del carbono (sp3, sp2, sp), que consiste en la mezcla de orbitales para formar nuevos orbitales híbridos. La hibridación sp3 da como resultado geometría tetraédrica con ángulos de enlace de 109o, sp2 da geometría trigonal plana con ángulos de 120o, y sp da geometría lineal con un ángulo de 180o. Los diferentes tipos de hibridación explican las propiedades de compuestos de carbono como metano, etileno y acetileno
La teoría de orbitales de valencia describe el enlace covalente por superposición(traslape) de dos orbitales formándose hibiridos, el tipo de hibridación determina la geometría molecular existente :lineal (sp), trigonal planar (sp2), piramidal(sp3), angular(sp3), tetraédica(sp3), ....
Los alquenos son hidrocarburos insaturados que contienen uno o más enlaces dobles carbono-carbono. El alqueno más simple es el eteno, también conocido como etileno. Los alquenos se pueden sintetizar mediante reacciones como deshidrohalogenación, deshidratación, deshalogenación o pirólisis y reaccionan mediante adiciones.
El documento describe los orbitales híbridos sp, sp2 y sp3. Explica cómo la hibridización de orbitales atómicos permite formar enlaces covalentes con diferentes geometrías: lineal para BeCl2 (sp), plana triangular para BF3 (sp2) y tetraédrica para CH4 (sp3). Esto se debe a que los orbitales híbridos resultantes maximizan el solapamiento orbital y, por lo tanto, la estabilidad de la molécula.
Este es un archivo para mejorar la calidad de información sobre este tema, acá hay actividades para poder memorizar y aprender todo sobre la química inorganica.
El documento describe los diferentes tipos de enlaces químicos, incluyendo enlaces iónicos, covalentes y metálicos. Explica cómo los átomos y moléculas se unen para alcanzar una configuración de baja energía a través del intercambio y compartición de electrones. También describe las estructuras electrónicas de las moléculas y cómo la geometría molecular depende de los pares de electrones y la hibridación de orbitales.
Resumen general de las bases de estereoisomería en compuestos orgánicos. (No es de mi autoría, fue parte de un Curso de Química Orgánica 1 (E.P.N.) pero lo comparto para su uso gratuito)
El documento describe los escenarios de aprendizaje para una formación multicanal. Define los sistemas multimodales de educación universitaria y los escenarios de aprendizaje como espacios digitales donde participan actores con el objetivo de aprender. Explica la enseñanza multicanal considerando la audiencia, los canales accesibles, el modelo de aprendizaje y evaluación, y el rol de los docentes. Además, describe la evaluación multidimensional y los elementos de un módulo de aprendizaje personalizado e independiente para la formación en línea
Este documento trata sobre la correlación lineal entre variables. Explica los conceptos de correlación, coeficiente de correlación, ecuaciones de regresión, diagrama de dispersión y otros. También presenta ejemplos numéricos y gráficos para ilustrar cómo calcular e interpretar la correlación entre conjuntos de datos.
El documento describe diferentes medidas estadísticas, incluyendo medidas de tendencia central (media, mediana, moda), medidas de posición (percentiles), medidas de dispersión (rango, desviación estándar, varianza), y medidas de apuntamiento (curtosis, simetría). Explica cómo calcular cada medida y provee ejemplos numéricos para ilustrar los cálculos.
Este documento presenta una sesión de clase sobre estadística descriptiva y elementos de estadística aplicada a la investigación. Explica conceptos básicos como población, muestra, variable, parámetro y tipos de estadística. También cubre temas como recolección y procesamiento de datos, representaciones estadísticas como tablas y gráficos, y construcción de distribuciones de frecuencia. El objetivo es presentar herramientas estadísticas básicas para su uso en investigación.
Este documento presenta un libro sobre comunicación y lenguaje desde la perspectiva de la nueva neuropsicología cognitiva. El autor, Miquel Serra, es un catedrático de psicología con experiencia en el campo del lenguaje. El libro analiza la comunicación y el lenguaje desde puntos de vista adaptativo, evolutivo y comparativo, y aborda el procesamiento sensorial y motor para la construcción del significado y el lenguaje. Está concebido en dos volúmenes y pretende convertirse en una referencia para el estudio
El documento proporciona instrucciones para elaborar un mapa mental efectivo, comenzando con la idea central en el centro de la página y generando ideas relacionadas radialmente alrededor de esta. Las ideas deben priorizarse, relacionarse y destacarse visualmente mediante símbolos para clarificar las conexiones y hacer el mapa entretenido y útil.
Este documento describe los conceptos clave de la planificación docente. Explica que la planificación, enseñanza y evaluación son tareas continuas que todo docente realiza. Describe las fases de la planificación estratégica como momentos explicativo, normativo, estratégico y operacional. También cubre temas como los tipos de evaluación, criterios e indicadores, y la importancia de la observación sistemática en el proceso de evaluación. El objetivo general es guiar a los docentes en el proceso de planificación para optimizar la enseñanza.
Este documento describe los conceptos de población, muestra, técnicas e instrumentos de recolección de datos en diferentes diseños de investigación. Explica que la población son los sujetos de estudio y la muestra es una porción de la población. Detalla las técnicas e instrumentos para diseños documentales, de campo y experimentales. Además, cubre la validez, confiabilidad y técnicas de procesamiento y análisis de datos.
UNIDAD 2 FASE PLANTEAMIENTO ANTECEDENTES Y BASES TEORICAS.pptSistemadeEstudiosMed
Este documento presenta las secciones clave para elaborar un seminario de trabajo de grado, incluyendo la identificación y descripción del problema de investigación, los objetivos general y específicos, la justificación, delimitación e identificación de variables. Además, explica el marco referencial con antecedentes, bases teóricas, legales y definición de términos, y el sistema de variables con su conceptualización, dimensiones, indicadores e items.
Este documento presenta información sobre metodologías de investigación. Expone los paradigmas cuantitativo y cualitativo, así como diferentes métodos como la investigación empírico-analítica, etnografía, fenomenología e investigación-acción. También describe aspectos metodológicos como población y muestra, técnicas de recolección y análisis de datos, y validación de instrumentos. El documento provee una guía general sobre el diseño y desarrollo de proyectos y trabajos de investigación.
Este documento proporciona lineamientos para la elaboración de proyectos y trabajos de grado en la Universidad Nacional Experimental "Francisco de Miranda" de acuerdo con las normas APA. Incluye instrucciones sobre aspectos formales como el formato, estilo, estructura, citas y referencias. El objetivo es promover la uniformidad y calidad en la presentación de estos trabajos académicos.
Este documento describe una unidad quirúrgica, incluyendo la clasificación de sus zonas, características de los quirófanos, equipos, mobiliario, personal e indumentaria. Explica que una unidad quirúrgica consta de salas de operaciones diseñadas para procedimientos quirúrgicos y puede incluir servicios auxiliares. Describe las zonas blanca, gris y negra, y proporciona detalles sobre el quirófano, equipos, roles del personal quirúrgico e indumentaria requerida.
El documento describe las tres fases del periodo perioperatorio: preoperatoria, transoperatoria y postoperatoria. Se enfoca en la fase preoperatoria, explicando que comienza con la decisión de realizar la cirugía y termina con el traslado al quirófano. Detalla los objetivos y las actividades de enfermería en esta fase, incluyendo la valoración inicial del paciente, la preparación en la unidad clínica, el traslado al área quirúrgica y la recepción en el área preoperatoria, con énfasis en el
La cirugía es una rama de la medicina que comprende la preparación, las decisiones, el manejo intraoperatorio y los cuidados post-operatorios del paciente quirúrgico. Se clasifica según el tipo de cirugía (ambulatoria u hospitalaria), la causa (diagnóstica, curativa, reparadora o múltiples) y la urgencia (inmediata, necesaria, electiva u opcional). Existen factores de riesgo sistémicos como enfermedades cardiopulmonares, hepatopatías, embarazo, nefropatías
Este documento describe el proceso de cirugía ambulatoria, incluyendo las fases pre-operatoria, intra-operatoria y post-operatoria. En la fase pre-operatoria, se selecciona al paciente adecuado y se le dan instrucciones sobre la preparación y recuperación. Durante la fase intra-operatoria, se realiza la evaluación, anestesia, monitoreo y apoyo al paciente. En la fase post-operatoria, se supervisa la recuperación del paciente y se evalúan los criterios para el alta. Finalmente, se mencionan
La energía radiante es una forma de energía que
se transmite en forma de ondas
electromagnéticas esta energía se propaga a
través del vacío y de ciertos medios materiales y
es fundamental en una variedad naturales y
tecnológicos
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Alcanos y Cicloalcanos
1. UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
FRANCISCO DE MIRANDA
ÁREA DE TECNOLOGÍA
PROGRAMA INGENIERÍA QUÍMICA
UNIDAD CURRICULAR: QUÍMICA ORGÁNICA I
UNIDAD III
ALCANOS Y CICLOALCANOS
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
Ingº Esp. Beatriz M. Colmenares Z.
PUNTO FIJO; MAYO DEL 2003
2.
3. UNIDAD III
ALCANOS Y CICLOALCANOS
OBJETIVO TERMINAL
Caracterizar la familia de los alcanos y cicloalcanos con base en su estructura,
reacciones típicas y comportamiento ante ciertos reactivos
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Representar gráficamente las diferentes conformaciones de los alcanos,
utilizando fórmulas tridimensionales.
• Caracterizar la familia de los alcanos de acuerdo con sus propiedades
físicas y geometría.
• Indicar la obtención industrial de los alcanos y, su utilización con base en
sus propiedades físicas.
• Representar mediante ecuaciones, los métodos de preparación y
reacciones de los alcanos.
• Aplicar los métodos de preparación y reactividad de alcanos en la
solución de problemas.
• Determinar si una reacción química sucederá, con base en los cambios
energéticos y velocidad de reacción.
• Caracterizar la reactividad de los alcanos según su comportamiento ante
ciertos reactivos.
• Identificar uno de los miembros de la familia de los hidrocarburos
alicíclicos, los cicloalcanos, con base en su geometría y propiedades
físicas
• Indicar la obtención industrial de los cicloalcanos.
• Representar mediante ecuaciones los métodos de preparación y
reacciones de los cicloalcanos.
• Aplicar los métodos de preparación y reactividad de los cicloalcanos en la
solución de problemas.
• Caracterizar la reactividad de los cicloalcanos según su comportamiento
ante ciertos reactivos.
4. 2
ALCANOS Y CICLOALCANOS
I. ALCANOS
1. DEFINICIÓN
Son hidrocarburos que sólo contienen enlaces sencillos. Constituyen la clase
más simple y menos reactiva de los compuestos orgánicos, porque sólo contienen
carbono e hidrógeno y no tienen grupos funcionales reactivos. Por poseer sólo
enlaces sencillos se dice que son saturados y tienen la fórmula general CnH2n+2.
2. CONFORMACIONES DE LOS ALCANOS
A los diferentes arreglos obtenidos por las rotaciones alrededor de un enlace
sencillo se les llama Conformaciones. Éstos no se pueden aislar en la mayor
parte de los casos, porque las moléculas están en constante rotación generando
todas las conformaciones posibles.
Para representar las diferentes conformaciones se utilizan fórmulas
tridimensionales, éstas son: Proyecciones de Newman y Fórmulas de Caballete.
Las Proyecciones de Newman son formas de representar una molécula viendo
directamente a lo largo del enlace que conecta los átomos de carbono, mientras
que las Fórmulas de Caballete representan la molécula vista desde cierto ángulo,
hacia el enlace carbono – carbono.
A continuación se encuentran las diferentes conformaciones de los alcanos
inferiores: etano, propano, butano; así como la generalización para alcanos
superiores.
2.1. CONFORMACIONES DE ALCANOS INFERIORES: ETANO, PROPANO,
n -BUTANO.
• Conformaciones del etano: El etano, alcano de dos átomos de carbono,
está constituido por dos grupos metilo, con orbitales sp3
superpuestos,
formando entre ellos un enlace sigma. Los dos grupos metilo no están
fijos a una posición determinada, sino que pueden girar con relativa libertad
alrededor del enlace sigma que contiene los dos átomos de carbono. El
enlace mantiene su superposición lineal de enlace cuando giran los átomos
de carbono.
Las diferentes conformaciones del etano representadas con los dos tipos
de fórmulas tridimensionales: Newman y Fórmulas de caballete, son los
siguientes:
a) Proyecciones de Newman: Mirando directamente la molécula a lo largo
del enlace que conecta los dos átomos de carbono, se tienen: un
átomo de carbono delantero, representado por tres líneas (tres enlaces)
que se unen en forma de Y, y un átomo de carbono trasero
5. 3
representado mediante un círculo con tres enlaces apuntado hacia
afuera, tal como se muestra en la Figura 4.1.
C C
H
H
H
H
H
H
=
H
H
H
H
H
H
carbono
trasero
carbono
delantero
Visión desde Dibujo en perspectiva Proyección
el extremo de Newman
Conformaciones del Newman
Existe un número infinito de conformaciones posibles para el etano,
porque el ángulo entre los átomos de hidrógeno, de los átomos de
carbono delantero y trasero puede tomar un número infinito de valores;
sin embargo, para el etano existen dos conformaciones con nombres
especiales (Figura 4.2), las cuales se especifican de acuerdo con el
valor de este ángulo, llamado ángulo diedro (θ) . Estas conformaciones
son:
Conformación eclipsada: Se denomina de esta manera debido a que
muestra los átomos de hidrógeno (H) del átomo de carbono trasero en
forma eclipsado o escondido por los átomos de hidrógeno del carbono
delantero, por tanto el ángulo diedro entre los átomos de hidrógeno (θ )= 0º.
Conformación escalonada: Se denomina de esta manera debido a
que muestra los átomos de hidrógeno (H) del átomo de carbono trasero
en forma escalonada entre los átomos de hidrógeno del carbono
delantero, el ángulo diedro entre los átomos de hidrógeno (θ )= 60º.
A cualquier otra conformación intermedia se le llama conformación
sesgada.
Las conformaciones del etano con nombres especiales se muestran a
continuación:
Θ = 0º θ = 60º θ
H
H
HH
HH
H
H
H
H
H H
H
H
H
H
H
H
Eclipsada Escalonada Sesgada
Figura 4.2. Conformaciones del etano con nombres especiales
6. 4
A temperatura ambiente, todas las conformaciones posibles pueden
coexistir, en ellas se encuentran girando los dos átomos de carbono sobre
el eje de los enlaces sigma, cambiando constantemente. Sin embargo,
ciertas propiedades físicas indican que la rotación no es enteramente libre:
hay un barrera de 3 kcal/mol.
Al estudio de la energía de diversas conformaciones se le llama
análisis conformacional. La energía requerida para rotar los grupos metilo
de la molécula en torno al enlace C – C se llama energía torcional, y la
resistencia a la torsión se le llama tensión torsional.
En la Figura 4.3 se muestra la gráfica de la energía torcional del
etano, el eje x corresponde al ángulo diedro (θ), que aumenta de 0º
(eclipsada) a 60º (escalonada), y así sucesivamente, pasando por cada una
de las conformaciones a medida que el ángulo diedro sigue aumentando;
el eje y corresponde a la energía potencial, la cual varía a medida que
gira el enlace carbono – carbono.
60º 120º 180º
0º
Energía
potencial
3 kcal/mol
eclipsada escalonada eclipsada escalonada Ángulo diedro ( )
Figura 4.3. Energía torcional del etano
De la Figura 4.3. se observa que la energía potencial de la
molécula es mínima para la conformación escalonada, aumenta con la
rotación, y alcanza un máximo para la conformación eclipsada,
aproximadamente 3 kcal/mol más de energía. La mayoría de las moléculas
existen en la conformación más estable: la escalonada.
b) Proyecciones en Caballete: Representan la molécula vista desde cierto
ángulo, hacia el enlace carbono-carbono (Figura 4.4). En este tipo de
representación las conformaciones también reciben nombres especiales,
especificándose igualmente por el valor del ángulo diedro. Por lo
general son menos utilizadas, porque esta proyección depende de la
óptica del observador.
θ
7. 5
H
H
H
H
H
H H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
Eclipsada, θ = 0º Escalonada,θ = 60º Sesgada, θ
Figura 4.4. Proyecciones en caballete del etano
• Conformaciones del propano: El propano contiene tres átomos de
carbono, su representación tridimensional y mediante Proyección de Newman
se muestra en la Figura 4.5.
C C
H
H
H
H
H
C
H
H
H
=
H
H
H
CH
H
H
3
Visión desde Dibujo en perspectiva Proyección
el extremo de Newman
Figura 4.5. Proyección de Newman para el propano
Para el propano, la rotación puede realizarse en torno a dos enlaces C –
C, y es esencialmente libre.
En las representaciones mediante las Proyecciones de Newman (Figura 4.6),
el ángulo diedro se mide entre el hidrógeno del carbono delantero y un
grupo metilo del carbono trasero, encontrándose dos representaciones
eclipsadas, una H – CH3 con un valor de θ = 0º y la otra representación
con un valor de θ = 120 º ; por otra parte, está la representación
escalonada, con un ángulo diedro de 60º.
H
H
H
H
H
CH3
H
H
H
H
H
CH3
H
H
H
H
H
CH3
Eclipsada, θ = 0º Escalonada, θ = 60º Eclipsada, θ = 120º
Figura 4.6. Conformaciones del propano
8. 6
Al igual que el etano, las conformaciones escalonada y eclipsada del
propano, corresponden a un mínimo y a un máximo de energía potencial.
La Figura 4.7 muestra la gráfica de la energía torcional del propano; se
observa que la conformación eclipsada requiere aproximadamente 3.3
kcal/mol más de energía que la escalonada.
60º 120º
0º
3.3 kcal/mol
Ángulo diedro ( )
eclipsada escalonada eclipsada
Figura 4.7. Energía torcional del propano
Para girar el enlace carbono-carbono, en la conformación eclipsada se
requieren 0.3 kcal/mol adicionales con respecto al etano, y de esta manera
poder eclipsar los enlaces carbono-hidrógeno y carbono-metilo.
• Conformaciones del n - butano: El n - butano contiene cuatro átomos de
carbono, los cuales pueden rotar libremente a través de cualquiera de sus
enlaces C – C. En la Figura 4.8 que se encuentra a continuación, muestra
las Proyecciones de Newman viendo a lo largo del eje central C2 – C3, de
sus cuatro configuraciones. Allí el ángulo diedro se define como el ángulo
entre dos grupos metilo de los extremos.
C C
H
H
H H
CH3
H3C
C C
H
H
CH3
H
H3C
H
C C
H
H3C H
CH3
H
H
C C
H
H
CH3
H
H
H3C
2 3
Figura 4.8. Dibujos en perspectiva del n - butano
θ
9. 7
A tres de las conformaciones del n – butano que se muestran en la Figura
4.9, se les asignan nombres especiales:
60º
H
H
H
H
H
HH
H
H
H
H
H
CH3
H
H
H
H
H
0º
120º
180º
H
CH3
H
CH3
H
CH3
H
CH3
H
CH3
H
CH3
H
CH3
Totalmente Oblicua (60º) Eclipsado (120º) Anti (180º)
eclipsado (0º) (escalonada) (escalonada)
Figura 4.9. Conformaciones del n - butano
Totalmente eclipsada: Cuando los grupos metilo apuntan en la misma
dirección (θ = 0º), se eclipsan entre sí.
Eclipsada: Los grupos metilo no se eclipsan entre sí, el ángulo entre
ellos es de 120º.
Oblicua: La molécula está escalonada y los grupos metilo están hacia la
izquierda y derecha entre sí, el ángulo entre ellos es de 60º.
Anti: Los grupos metilo apuntan en direcciones opuestas, el ángulo entre
ellos es de 180º. Es otra de las conformaciones escalonada.
En la Figura 4.10 se muestra la gráfica de las energías de torsión
relativas de las conformaciones del n - butano. Las conformaciones oblicuas
tienen 0.9 kcal/mol más de energía que la conformación anti, mientras que
las conformaciones eclipsada 3.6 kcal/mol y la totalmente eclipsada
aproximadamente 5 kcal/mol.
La conformación totalmente eclipsada es la de máxima energía y la
conformación anti es la de energía mínima, porque coloca a los
voluminosos grupos metilo lo más alejados posible. La conformaciones
escalonadas (anti y oblicua) son las de menor energía, por lo tanto son las
más estables.
10. 8
300º
60º 120 180º 240º
0 360º
Ángulo diedro ( )
3.3 kcal/mol
5 kcal/mol
eclipsada eclipsada
anti
oblicua oblicua
totalmente
eclipsada
totalmente
eclipsada
0.9 kcal/mol
Figura 4.10. Energía torcional del n - butano
2.2. Conformaciones de alcanos superiores
Los alcanos superiores se asemejan al n - butano porque prevalecen las
conformaciones anti y oblicua con respecto a los enlaces C – C (Figura 4.11). A
temperatura ambiente, estos enlaces sufren rotación y la conformación de energía
mínima para cualquier alcano de cadena recta es la que tiene todos los enlaces
internos C – C en sus conformaciones anti. Estas conformaciones anti dan a la
cadena de alcano una forma zigzag.
H
C
C
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
C
H
H
H H
H
H
H
H
H
180º
R
R
60º
H
H
H
H
R
R
Octano, dibujo en perspectiva Conformación Conformación
todo en conformación anti anti (180º) oblicua (60º)
Figura 4.11. Conformaciones de alcanos superiores
3. PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS ALCANOS
• Polaridad: Los alcanos presentan enlaces covalentes de átomos cuyas
electronegatividades (C - H) difieren muy poco. Por su estructura tetraédrica,
las polaridades débiles entre sus enlaces se anulan, como resultado, un
alcano como el metano es no polar, o ligeramente polar en el caso de
alcanos superiores, donde la densidad de carga no es importante.
θ
11. 9
• Fuerzas Intermoleculares: Las fuerzas que mantienen unidas a las
moléculas no polares son las Fuerzas de Van der Waals; son fuerzas
débiles y de un alcance limitado. Sin embargo, cuanto mayor es una
molécula, es decir su área superficial, más intensas son las fuerzas
intermoleculares.
• Puntos de ebullición: Aumentan a medida que aumenta el número de
átomos de carbono y la masa molar del alcano. Excepto para los alcanos
inferiores, el punto de ebullición aumenta de 20º a 30º por cada átomo de
carbono que se agrega a la cadena; este incremento no sólo se cumple
para los alcanos, sino también para todos las series homólogas que se
estudiarán en este curso.
Para los isómeros de los alcanos, las diferencias en los puntos de
ebullición son algo menores. La Tabla 4.1 muestra las Propiedades Físicas
de los alcanos, allí están liustados los puntos de ebullición para los
butanos, pentanos y hexanos isómeros; se aprecia que, en cada caso, un
isómero ramificado tiene un punto de ebullición más bajo que uno de
cadena recta y, además, cuanto más numerosas son las ramificaciones,
menor es el punto de ebullición correspondiente.. Esto se debe a que una
molécula ramificada tiene una forma aproximada a la de una esfera, lo cual
disminuye su área superficial y por lo tanto, debilita las fuerzas
intermoleculares que pueden ser superadas más fácilmente. Este efecto se
observa también en todas las familias de compuestos orgánicos.
• Punto de Fusión: Similar al punto de ebullición; éste incrementa con el
aumento de los átomos de carbono y la masa molar. Sin embargo, no es
tan regular debido a que en un cristal las fuerzas intermoleculares no sólo
dependen del tamaño de las moléculas sino de su ajuste en el retículo
cristalino (ver Tabla 4.1).
Los alcanos con un número par de átomos de carbono se empacan mejor
en una estructura sólida, incrementando sus temperaturas de fusión; en el
caso que posean un número similar pero impar de átomos de carbono, no
se compactarán perfectamente, por lo que fundirán a menores temperaturas.
Las cadenas ramificadas afectan el punto de fusión: Si está ramificado,
funde generalmente a mayor temperatura que el alcano normal con el
mismo número de átomos de carbono. La ramificación da una estructura
tridimensional más compacta, se empaca más fácilmente en una estructura
sólida y aumenta su punto de fusión.
De acuerdo con los puntos de fusión y ebullición, los cuatro primeros n -
alcanos (C1 – C4) son gases. Como resultado del aumento de los puntos de
fusión y ebullición debido a la longitud creciente de la cadena, los trece
12. 10
(13) siguientes (C5 – C17) son líquidos, y los de dieciocho (18) átomos de
carbono o más, son sólidos.
• Solubilidad: De acuerdo con la regla “similar disuelve lo similar”, los
alcanos son solubles en disolventes no polares como benceno, éter y
cloroformo, e insolubles en agua y otros disolventes polares.
• Densidad: Tal como se muestra en la Tabla 4.1, ésta aumenta en función
del tamaño hasta un máximo de 0.8 g/mL, de modo que todos son
menos densos que el agua ( menos de 1 g/mL, densidad del agua a
4ºC). Esto se debe a que no contienen átomos pesados, sólo carbono e
hidrógeno.
Tabla 4.1. Fórmulas y propiedades físicas de alcanos
Nombre Fórmula P.f., ºC P.e., ºC Dens. rel. (20ºC)
Cadena recta:
Metano CH4 -183 -162
Etano CH3CH3 -172 - 88.5
Propano CH3CH2CH3 -187 - 42
n-Butano CH3(CH2)2CH3 -138 0
n-Pentano CH3(CH2)3CH3 -130 36 0.626
n-Hexano CH3(CH2)4CH3 - 95 69 0.659
n-Heptano CH3(CH2)5CH3 - 90.5 98 0.684
n-Octano CH3(CH2)6CH3 - 57 126 0.703
n-Nonano CH3(CH2)7CH3 - 54 151 0.718
n-Decano CH3(CH2)8CH3 - 30 174 0.730
n-Undecano CH3(CH2)9CH3 - 26 196 0.740
n-Dodecano CH3(CH2)10CH3 - 10 216 0.749
n-Tridecano CH3(CH2)11CH3 - 6 234 0.757
n-Tetradecano CH3(CH2)12CH3 5.5 252 0.764
n-Pentadecano CH3(CH2)13CH3 10 266 0.769
n-Hexadecano CH3(CH2)14CH3 18 280 0.775
n-Heptadecano CH3(CH2)15CH3 22 292
n-Octadecano CH3(CH2)16CH3 28 308
n-Nonadecano CH3(CH2)17CH3 32 320
n-Eicosano CH3(CH2)18CH3 36
Isómeros ramificados:
Isobutano (CH3)2CHCH3 -159 - 12
Isopentano (CH3)2CHCH2CH3 -160 28
Neopentano (CH3)4C - 17 9.5 0.620
2,2 - dimetilbutano (CH3)3CCH2CH3 - 98 50 0.649
2,3 - dimetilbutano (CH3)2CHCH(CH3)2 -129 58 0.668
2 - metilbutano (CH3)2CH(CH2)2CH3 -154 60
13. 11
4. FUENTE Y USOS DE LOS ALCANOS
La fuente principal, en forma natural, de los alcanos es el petróleo y el gas
natural que le acompaña. El gas natural es fuente de alcanos de baja masa molar
(volátiles), principalmente de C1 a C8, aunque su composición puede variar
dependiendo del yacimiento de origen, mientras que el petróleo es una mezcla
compleja de compuestos orgánicos, la mayoría de los cuales son alcanos e
hidrocarburos aromáticos. Desde ambas fuentes pueden venir acompañados de
impurezas tales como compuestos que contienen oxígeno, nitrógeno y azufre.
La obtención industrial se realiza principalmente por la destilación del petróleo,
destilación del gas natural, e hidrogenación del carbón (proceso Bergius).
De la destilación del petróleo se obtienen diversas fracciones o cortes, cuyos
nombres, composición y usos se presentan en el Esquema 4.1.
Fracción Composición Usos
< 20º C C1 a C4 Materias primas para
Gases petroquímica, calefacción
20 - 150 ºC
Nafta liviana C4 a C10
(gasolina directa) Alifáticos, Combustibles, reactivos
cicloalifáticos,
150 - 200 ºC aromáticos
Nafta pesada
175 - 275 ºC C9 a C15 Combustible para aviación,
Queroseno calefacción (fuel-oil), moto -
res de reactores y tractores
200 - 400 ºC C15 a C25 Combustible diesel y
Gas - oil materia prima para Craqueo
catálitico o hidrocraqueo
< 350 ºC C20 + Lubricación y materia prima
Aceite lubricante para Craqueo catalítico
> 400 ºC (vacío) C15 a C40
Aceite lubricante (líquidos no volátiles) Materia prima para
Pesado Craqueo catalítico
(fuel-oil pesado)
Residuo: Pavimentación,
Asfalto, C15 a C40 impermeabilización,
Coque (sólidos no volátiles) manufactura de electrodos
de carbono, coquizador
Esquema 4.1. Destilación del petróleo
14. 12
En la columna donde se muestra el uso de las fracciones, se indica además,
en algunos casos, las unidades donde serán procesadas posteriormente para
obtener otros compuestos orgánicos para satisfacer principalmente la demanda de
gasolina. Los procesos de transformación química o proceso de refinación de las
fracciones pesadas o menos volátiles son: craqueo térmico o catalítico,
reformación, alquilación e isomerización (la química de los procesos es estudiado
en el Capítulo 7).
El craqueo térmico (850 – 950 ºC) o catalítico (silica o alúminas) convierte
alcanos superiores en inferiores y en alquenos, con lo que aumenta el rendimiento
de la gasolina; la reformación convierte catalíticamente (Pt / Al2O3) alcanos y
cicloalcanos en hidrocarburos aromáticos; la alquilación combina un alcano con un
alqueno catalíticamente (H2SO4 o HF) para dar hidrocarburos ramificados, con lo
que se aumenta el octanaje de la gasolina; finalmente la isomerización se emplea
para transformar hidrocarburos de cadena lineal en ramificada.
5. PREPARACIÓN DE ALCANOS
Los alcanos se pueden preparar en el laboratorio por diversos métodos; en
este curso se exponen las síntesis a partir de alquenos, halogenuros de alquilo y
compuestos organometálicos. Éstos se pueden dividir en dos grupos:
5.1. REACCIONES QUE NO ALTERAN EL ESQUELETO CARBONADO
Las siguientes síntesis no alteran el esqueleto carbonado, es decir el producto
va a contener el mismo número de átomos de carbono que el compuesto orgánico
de partida.
5.1.1. HIDROGENACIÓN DE ALQUENOS: Es el método que ofrece mayor
rendimiento debido a su sencillez, consiste en adicionar hidrógeno al alqueno de
manera cuantitativa en presencia de catalizadores tales como platino (Pt), paladio
(Pd) o níquel (Ni) en polvo, formando el respectivo alcano.
Reacción:
Pt, Pd o Ni
CnH 2n + H2 CnH 2n+2
Alqueno Alcano
Ejemplo:
CH3 CH3
| Pt |
CH3 – C = CH2 + H2 CH3 – CH – CH3
Isobuteno Isobutano
15. 13
5.1.2. REDUCCIÓN DE HALOGENUROS DE ALQUILO: Puede realizarse por
medio de un Reactivo de Grignard o directamente con metal y ácido, consisten
básicamente en reemplazar un átomo de halógeno por uno de hidrógeno.
5.1.2.1. HIDRÓLISIS DE REACTIVOS ORGANOMETÁLICOS: REACTIVOS DE
GRIGNARD: Los reactivos organometálicos como el Reactivo de Grignard,
reaccionan con compuestos que poseen hidrógenos ácidos como agua, alcoholes,
aminas, etc., para producir hidrocarburos y sales metálicas.
El Reactivo de Grignard es un compuesto organometálico (caracterizado por
la unión de un carbono a un metal), resulta de hacer reaccionar una solución de
un halogenuro de alquilo (R – X) con virutas de magnesio (Mg) metálico en
solución de éter dietílico seco o anhidro [(C2H5)2O]. Tiene fórmula general RMgX, y
su nombre general es halogenuro de alquilmagnesio.
R : Mg +
: X –
El magnesio se une al mismo carbono al cual estaba enlazado el
halógeno, el grupo alquilo permanece intacto durante la preparación del reactivo.
Reacción:
(C2H5)2O
R – X + Mg R – Mg – X , X = Cl, Br, I
Halogenuro seco Halogenuro de
de alquilo alquilmagnesio
(Reactivo de Grignard)
Ejemplo:
(C2H5)2O
CH3CH2CH2Cl + Mg CH3CH2CH2 Mg Cl
Cloruro seco cloruro de n - propilmagnesio
de n – propilo (Reactivo de Grignard)
Por hidrólisis de los reactivos de Grignard, se obtienen los respectivos
alcanos:
Reacción:
R – Mg – X + H – OH R – H + MgX(OH)
Reactivo de Grignard Alcano
Ejemplo:
CH3CH2CH2 Mg Cl + H2O CH3CH2CH3 + MgCl(OH)
cloruro de n – propilmagnesio n - propano
Además de agua, se puede utilizar también amoníaco (NH3) o alcohol
metílico (CH3OH); el agua es más utilizada por su accesibilidad.
16. 14
5.1.2.2. REDUCCIÓN DE HALOGENUROS DE ALQUILO CON METAL Y ÁCIDO:
Un halogenuro de alquilo se puede reducir directamente a alcano con hidrógeno,
mediante una reacción entre ácido clorhídrico o ácido acético y zinc o alcohol y
sodio, o agua y amalgama de sodio (NaHg).
Reacción:
H
+
R – X + Zn RH + Zn +2
+ X –
Halogenuro de Alcano
alquilo
Ejemplo:
H
+
CH3CH2CH2Br + Zn CH3CH2CH3
Bromuro de n – propilo n - propano
5.2. REACCIONES QUE ALTERAN EL ESQUELETO CARBONADO
Las siguientes síntesis alteran el esqueleto carbonado, es decir, el producto
va a contener un número mayor de átomos de carbono que el compuesto
orgánico de partida.
5.2.1. ACOPLAMIENTO DE HALOGENUROS DE ALQUILO CON COMPUESTOS
ORGANOMETÁLICOS (REACCIÓN DE COREY – HOUSE): Se utiliza para obtener
alcanos no simétricos, consiste en acoplar dos grupos alquilo necesarios para
formar el enlace C – C .
Esta síntesis emplea un reactivo organometálico, un cuprodialquil – litio
(R2CuLi), el cual se acopla a un halogenuro de alquilo, preferiblemente primario (R’ – X )
para mejores rendimientos (R’ significa que puede ser igual o diferente de R).
El alquil – litio (R – Li) se obtiene a partir de un halogenuro de alquilo (R – X),
el cual puede ser primario, secundario o terciario, al cual se agrega litio, en
segundo lugar un yoduro cuproso (CuI) para formar el cuprodialquil – litio (se
duplica la estructura del grupo alquilo) y finalmente, se acopla a un segundo
halogenuro de alquilo R’ – X para sintetizar el alcano respectivo.
Reacción:
R – X + Li R – Li + CuI R2CuLi
Halogenuro de alquil - litio ioduro Cuprodialquil - litio
Alquilo (1º, 2º, ó 3º) cuproso R - R’ + RCu + LiX
alcano
R’ – X (debe ser 1º) producto productos
principal secundarios
17. 15
Ejemplo: Sintetizar n – nonano a partir de cloruro de etilo.
CH3CH2 - Cl + Li CH3CH2 - Li + CuI (CH3CH2 –)2 CuLi
Cloruro de etil–litio Cuprodietil–litio
etilo
(CH3CH2 –)2 CuLi + CH3(CH2)5CH2Br CH3CH2 – CH2(CH2)5CH3 +
Cuprodietil–litio Bromuro de n - heptilo n – nonano (producto principal)
+ CH3CH2Cu + LiCl
(productos secundarios)
RESÚMEN DE LAS REACCIONES SOBRE PREPARACIÓN DE ALCANOS
5.1. REACCIONES QUE NO ALTERAN EL ESQUELETO CARBONADO
5.1.1. Hidrogenación de alquenos:
Reacción:
Pt, Pd o Ni
CnH 2n + H2 CnH 2n+2
Alqueno Alcano
5.1.2. Reducción de Halogenuros de Alquilo
5.1.2.1. Hidrólisis de Reactivos Organometálicos: Reactivos de Grignard
Reacción:
(C2H5)2O
R – X + Mg R – Mg – X + H2O R – X + Mg(OH)X
Halogenuro seco Halogenuro de Alcano
de alquilo alquilmagnesio
(Reactivo de Grignard)
5.1.2.2. Reducción de Halogenuros de Alquilo con metal y ácido:
Reacción:
H
+
R – X + Zn RH + Zn +2
+ X –
Halogenuro de Alcano
alquilo
5.2. REACCIONES QUE ALTERAN EL ESQUELETO CARBONADO
5.2.1. Acoplamiento de halogenuros de alquilo con compuestos
organometálicos (Reacción de Corey – House).
Reacción:
R – X + Li R – Li + CuI R2CuLi
Halogenuro de alquil-litio ioduro Cuprodialquil - litio
Alquilo (1º, 2º, ó 3º) cuproso R - R’ + RCu + LiX
Alcano
R’ – X (debe ser 1º)
18. 16
6. REACCIONES DE LOS ALCANOS
En condiciones ambientales, los alcanos son inertes a muchos reactivos
orgánicos comunes, lo cual se debe al hecho de no poseer electrones sin
compartir y su baja polaridad. Por lo tanto, no pueden ser atacados por ácidos
(HF ó H2SO4 concentrados), bases (NaOH concentrado), ni agentes oxidantes
fuertes (KMnO4) ó los agentes reductores fuertes como los hidruros (H4LiAl).
La baja reactividad de los alcanos explica el hecho de que se les conozca
como parafinas, cuyo significado es poca afinidad o reactividad.
Los alcanos sólo pueden reaccionar en condiciones muy severas, éstas
implican reacciones de radicales libres y dan generalmente una mezcla de
productos.
6.1. HALOGENACIÓN
La reacción de un alcano con un halógeno se llama halogenación; en estas
reacciones un átomo de halógeno sustituye a uno o más átomos de hidrógeno del
alcano dando origen a alcanos halogenados y halogenuros de hidrógeno.
En condiciones de temperaturas elevadas (250º – 400ºC), o en presencia de
luz ultravioleta, los alcanos reaccionan principalmente con los halógenos: cloro y
bromo; con el flúor la reacción es muy vigorosa aún en la oscuridad y a
temperatura ambiente, con el yodo no reacciona apreciablemente. La reactividad
de los halógenos es: F2 > Cl2 > Br ( > I2 ).
Cuando se comparan reactividades debe entenderse que se comparan
velocidades de reacción. Cuando se dice que el cloro es más reactivo que el
bromo, se entiende que, en las mismas condiciones de concentración, temperatura,
etc., el cloro reacciona más rápidamente con el alcano que el bromo. Desde otro
punto de vista, significa que la reacción con bromo debe realizarse en condiciones
más vigorosas (concentración o temperaturas muy elevadas) para que proceda a la
misma velocidad que la cloración. Cuando se dice que el alcano y el yodo no
reaccionan, debe entenderse que la reacción es demasiado lenta como para que
sea significativa.
6.1.1. HALOGENACIÓN DEL METANO
Con el metano, la reacción produce una mezcla de halometanos y un
halogenuro de hidrógeno:
HX HX HX HX
→
→
2
2
3
4
X
X
X
CH
CH 3
2
2
2
CHX
X
CH X
→
→
2
X
4
CX
Metano Halometano Dihalometano Trihalometano Tetrahalometano
+ + +
+
19. 17
Esto sucede porque todos los átomos de hidrógeno unidos al carbono son
capaces de reaccionar con los halógenos (flúor, cloro y bromo). Al iniciar la
reacción, a las condiciones descritas, los compuestos presentes en 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 cada ocasión que se sustituye un -H por un -X, se forma una molécula de
H – X.
6.1.2. HALOGENACIÓN DE ALCANOS SUPERIORES. SELECTIVIDAD
La halogenación de alcanos superiores es esencialmente igual a la del
metano, pero en este caso se produce una mezcla de isómeros.
La reacción con el cloro o bromo debe realizarse a temperaturas elevadas
o bajo la influencia de luz ultravioleta, formándose cloruros o bromuros de alquilo
y una cantidad equivalente de cloruro o bromuro de hidrógeno. Con el flúor la
reacción es vigorosa y con el yodo no tiene lugar.
Experimentalmente se ha comprobado que en la halogenación se forma una
mezcla de todos los productos isómeros posibles, dependiendo del átomo de
hidrógeno reemplazado, lo que indica que todos los átomos de hidrógeno del
alcano son susceptibles al reemplazo.
Tanto en la cloración como en la bromación dan mezclas de isómeros, las
cantidades relativas de productos isómeros difieren mucho, dependiendo del
halógeno utilizado. En la cloración ningún isómero predomina notoriamente; en
cambio en la bromación puede prevalecer un isómero hasta el punto de constituir
el único producto, con un 97 – 99% del total de la mezcla.
El cloro es relativamente no selectivo, es decir no discrimina entre los
diferentes tipos de átomos de hidrógeno (1º, 2º ó 3º) en un alcano. El bromo es
menos reactivo que el cloro, pero es más selectivo en el punto de ataque,
discrimina en el tipo de hidrógeno y de preferencia sustituye a los átomos de
hidrógeno terciarios. A continuación los ejemplos:
Ejemplos de Halogenación:
En las siguientes reacciones, se obtienen los haloalcanos como productos
principales (RX) y el halogenuro de hidrógeno (HX) como producto secundario. No
se mostrarán las reacciones balanceadas.
Los porcentajes que se indican, se basan en el número total de productos
monohalogenados que se forman en cada reacción.
21. 19
luz, 127ºC
CH3CH2CH3 + Br2 CH3CH2CH2 – Br + CH3CHCH2 + HBr
|
Br
Propano 1 – Bromopropano 2 - Bromopropano
(Bromuro de n – propilo) (Bromuro de iso – propilo)
p.e. 71 ºC p.e. 60 ºC
(3%) (97%)
luz, 127ºC
CH3CH2CH2CH3 + Br2 CH3CH2CH2CH2 – Br + CH3CH2CHCH2 + HBr
|
Br
n - Butano 1 – Bromobutano 2 - Bromobutano
(Brpomuro de n – butilo) (Bromuro de sec–butilo)
p.e. 78.5 ºC p.e. 68 ºC
(2%) (98%)
CH3 CH3 CH3
| luz, 127ºC | |
CH3CHCH3 + Br2 CH3CHCH2 – Br + CH3CCH3 + HBr
|
Br
Isobutano 1 – Bromo – 2 – 2 – Bromo – 2 –
metilpropano metilpropano
(Bromuro de iso – butilo) (Bromuro de t – butilo)
p.e. 91 ºC p.e. 73 ºC
(trazas) (sobre 99%)
6.1.3. MECANISMO DE LA HALOGENACIÓN. HOMÓLISIS. RADICAL LIBRE
A continuación se indicará el mecanismo de reacción en cadena para
explicar la halogenación. Hay ciertos puntos que considerar: 1) en la oscuridad y
temperatura ambiente, no hay reacción; 2) a temperaturas mayores de 250 ºC, la
reacción procede sin dificultad en la oscuridad o a temperatura ambiente por
influencia de la luz ultravioleta; 3) el oxígeno es un inhibidor de la reacción, la
presencia de una pequeña cantidad de éste, frena la reacción por un período de
tiempo, después del cual procede normalmente.
22. 20
Mecanismo:
Paso iniciador de la cadena:
Paso 1: X2
250 – 400°
C
2X •
o luz ultravioleta
Pasos propagadores de la cadena:
Paso 2 - Primer paso propagador: RH + X • R • + HX
Paso 3 - Segundo paso propagador: R • + X2 RX + X •
Luego, se repiten los pasos 2, 3, 2, 3, hasta que finalmente se interrumpe la
cadena.
Pasos finalizadores de la cadena: X • + X • X2
R • + R • RR
R • + X • RX
Explicación:
Paso iniciador: Se absorbe energía en forma de luz o calor y se genera
una partícula reactiva; en esta reacción ocurre la ruptura del halógeno en átomos,
la cual necesita energía, la energía de disociación de enlace.
La molécula de halógeno sufre homólisis, es decir, la ruptura del enlace
se produce simétricamente, de modo que cada átomo retiene un electrón del par
que constituía el enlace covalente. Un átomo o grupo de de átomos que posee
un electrón impar (no apareado), se denomina radical libre. El símbolo de este
radical es un punto para representar al electrón impar (X •).
Reacción:
Energía + X X X + X
Pasos propagadores: En cada uno se consume una partícula reactiva y
se genera otra. Un átomo de halógeno separa un hidrógeno del alcano (RH) para
formar un radical alquilo (R •), el cual a su vez, quita un átomo de halógeno de
una molécula para dar el halogenuro de alquilo (RX).
23. 21
Ejemplo: En la halogenación del etano, éste reacciona con el halógeno
para producir el halogenuro de etilo, el mecanismo es el siguiente:
Paso 2:
CH3CH2 H + X CH3CH2 + H X
Etano radical etilo
Paso 3:
CH3CH2 + X X CH3CH2 X + X
halogenuro de etilo
El halogenuro de alquilo que se obtenga depende del radical alquilo
formado.
Pasos finalizadores: Se consumen las partículas reactivas, pero no se
generan otras. Es decir, se unen dos partículas reactivas o es capturada una de
ellas por las paredes del recipiente.
Para la halogenación del etano:
CH3CH2 + X CH3CH2 X
CH3CH2 + CH2CH3 CH3CH2 CH2CH3
X + X X X
6.1.4. REACTIVIDAD EN LA HALOGENACIÓN
Está determinada por las reactividades relativas de los átomos de
hidrógeno; es decir, se comparan las velocidades de separación de los
hidrógenos (1º , 2º ó 3º) para establecerla. La velocidad depende de dos
factores: la frecuencia de colisiones o choques de las partículas y el factor
24. 22
probabilidad, es decir que el hidrógeno debe tener una orientación apropiada en
el instante de la colisión. Experimentalmente se ha determinado que las colisiones
de un hidrógeno terciario (H3º) son más exitosas comparadas con las de un
hidrógeno primario (H1º).
Tanto para la cloración como la bromación estos resultados son típicos. Se
ha establecido que la velocidad de separación de átomos de hidrógeno sigue la
secuencia: H3º > H2º > H1º.
Para la cloración, a temperatura ambiente, la velocidad relativa para los
átomos de hidrógeno es: H3º > H2º > H1º.
5.0 > 3.8 > 1.0.
Para la bromación, a 127 ºC, la velocidad relativa para los átomos de
hidrógeno es: H3º > H2º > H1º.
1600 > 32 > 1.
6.1.5. ESTABILIDAD Y FACILIDAD DE FORMACIÓN DEL RADICAL LIBRE
Se ha establecido que la orientación y reactividad en la halogenación lo
determina la facilidad de separación de los hidrógenos que posee el alcano en
particular. El hidrógeno que se separa y el radical alquilo que se forman
pertenecen al mismo tipo, por tanto la facilidad de formación del radical tiene
la misma secuencia: 3º > 2º > 1º > CH3 •
Ejemplo:
CH3CH2CH2 – H + Br • H – Br + CH3CH2CH2 •
Hidrógeno 1º Radical 1º
La energía de disociación homolítica de enlace (definida como la
cantidad de energía requerida para convertir un mol de alcano en radicales y
átomos de hidrógeno) para las uniones R – H, tomados de las tablas de textos,
muestran que esta energía decrece en el orden CH3• > 1º > 2º > 3º.
R – H R • + H • ∆H = energía de disociación homolítca de enlace
Un radical que contiene menos energía es más estable, y cuanto más
estable sea un radical libre, más fácil se forma.
De lo anterior, el orden de estabilidad y al mismo tiempo la facilidad de
formación del radical tienen el mismo orden: 3º > 2º > 1º > CH3 • , por lo tanto los
radicales 3º son más estables y se forman más fácilmente que los 2º ó los 1º.
25. 23
6.1.6. CALOR DE REACCIÓN (∆H)
En las reacciones es importante considerar los cambios energéticos
involucrados. Éstos determinan su velocidad y por tanto indican si la reacción
procede.
Se analizarán los cambios energéticos que ocurren para la cloración del
metano, en función de las energías de disociación homolítica de dos maneras: a)
Reacción total y b) Reacción por pasos:
a) Reacción total:
CH3 – H + Cl – Cl CH3 – Cl + H – Cl
104 kcal 58 kcal 84 kcal 103 kcal
162 kcal 187 kcal ∆H = - 25 kcal / mol
Al analizar la reacción, se observa la ruptura de dos enlaces de la parte
reactiva con un consumo de (104 + 58) kcal / mol = 162 kcal / mol, al mismo tiempo,
se forman dos enlaces en la parte de los productos con una liberación de (84 +
103) kcal / mol = 187 kcal / mol. El cambio de contenido calórico o cambio de
entalpía ∆H = ( HReactivos – Hproductos) = - 25 kcal / mol. El signo negativo indica
que es una reacción exotérmica por tanto, hay una liberación de energía, y según
este resultado la reacción procede sin dificultad.
b) Reacción por pasos:
∆H (kcal / mol)
Paso iniciador:
Cl – Cl 2 Cl •
58 58
Pasos propagadores:
Cl • + CH3 – H CH3 • + H – Cl
104 103 + 1
CH3 • + Cl – Cl CH3 – Cl + Cl •
58 84 - 26
El paso iniciador de la cadena, en el cual ocurre la ruptura del átomo
de cloro es muy endotérmico, según esto, la reacción sólo procederá a
temperatura muy elevada (si hay ausencia de luz). Una vez que se supera esta
barrera energética para que la reacción se inicie, los siguientes pasos
propagadores son uno ligeramente endotérmico y el otro exotérmico, la reacción
puede llevarse a cabo sin dificultad.
Por lo tanto, las reacciones exotérmicas proceden sin dificultad, es decir a
temperaturas ordinarias son rápidas; mientras que las reacciones endotérmicas son
lentas, salvo a temperaturas elevadas. Esta conclusión es una regla útil si no se
tiene otra información. Existe otro concepto que es el de Energía de Activación,
el cual está más relacionado con la velocidad de la reacción y se estudiará a
continuación.
26. 24
6.1.7. ENERGÍA DE ACTIVACIÓN (Eact)
Es la mínima energía que debe adquirir una partícula, molécula, etc, para
poder reaccionar; dicha energía es proporcionada por las colisiones o choques
entre ellas, cuya fuente es la energía cinética de las partículas en movimiento. Si
este valor es muy alto, sólo una fracción muy pequeña de todas las colisiones
entre los átomos serán energéticamente efectivas y la reacción no tiene lugar.
La Eact no se puede medir en forma directa, se calcula a partir de datos
experimentales
Retomando el ejemplo de la cloración del metano, al cual se anexa los
valores de la energía de activación:
Paso iniciador:
∆H (kcal / mol) Eact (kcal / mol)
Cl2 2 Cl • + 58 + 58
Pasos propagadores:
Cl • + CH4 CH3 • + HCl + 1 + 4
CH3 • + Cl2 CH3 – Cl + Cl • - 26 ~ 2
El paso iniciador de la cloración del metano es muy endotérmica, y por lo
tanto tiene una elevada energía de activación. Sin embargo, este paso no es
determinante en la ocurrencia de la reacción y no impide la reacción. En
contraste, los pasos propagadores tienen energías de activación pequeñas, esto
permite que haya una fracción relativamente alta de choques con energía favorable
y la reacción puede llevarse a cabo sin dificultad.
Por tanto, cuanto menor es la Eact en los pasos propagadores, mayor es
la probabilidad de que ocurra la reacción.
6.1.8. VELOCIDAD DE REACCIÓN
Una reacción química es el resultado de colisiones entre partículas,
suficientemente energéticas, adecuadamente orientadas y con una energía de
activación adecuada.
La velocidad de reacción se refiere a qué tan rápido aparecen los productos y
desaparecen los reactivos, por lo que dependen en gran parte de las
concentraciones de los reactivos.
En consecuencia, la velocidad de reacción se puede expresar como el producto
de tres factores:
27. 25
Velocidad = frecuencia de colisiones x factor energía x factor probabilidad
(concentración) (Eact) (orientación)
En las reacciones que se realizan por pasos, como por ejemplo la cloración
del metano, cada paso tiene su velocidad característica. Sin embargo, sólo puede
haber una velocidad general de reacción, que está determinada por el paso más
lento de la velocidad, el cual constituye el paso determinante de la velocidad.
Experimentalmente se ha obtenido que el paso que determina la
velocidad de una reacción es el primer paso propagador, es decir, donde la
molécula de metano reacciona con el radical cloro (o la etapa de la sustracción
del átomo de hidrógeno), existiendo en este punto un paso de energía máxima.
Por tanto, la velocidad de toda la reacción será la velocidad de este paso
propagador.
6.2. COMBUSTIÓN
Es una oxidación (reacción con oxígeno) rápida, que tiene lugar a altas
temperaturas y que convierte a los alcanos en bióxido de carbono, agua y calor.
Es un proceso exotérmico, aunque para su iniciación se requiere de mucha
energía como elevadas temperaturas, por ejemplo, una llama. Una vez vencida la
barrera energética, los pasos siguientes, propagadores de la cadena, proceden sin
dificultad y con evolución de energía.
Reacción:
calor
CnH2n+2 + exceso de O2 nCO2 + (n+1)H2O + calor
6.3. PIRÓLISIS: CRACKING (DESINTEGRACIÓN)
La descomposición de una sustancia por la acción del calor, se denomina
pirólisis.
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, produciendo hidrocarburos 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.
28. 26
En la desintegración catalítica (craqueo catalítico), las fracciones pesadas
del petróleo (gasóleo) se ponen en contacto con un catalizador 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.
La hidrodesintegración o hidrocracking, se desarrolla en presencia de
hidrógeno a alta presión y temperaturas más bajas 250 – 450 ºC, para dar
hidrocarburos saturados. Este proceso mejora el rendimiento de la gasolina y la
calidad del número de octano de la gasolina.
RESÚMEN REACCIONES DE LOS ALCANOS
6.1. HALOGENACIÓN
6.1.1. Halogenación del Metano
HX HX HX HX
→
→
2
2
3
4
X
X
X
CH
CH 3
2
2
2
CHX
X
CH X
→
→
2
X
4
CX
Metano Halometano Dihalometano Trihalometano Tetrahalometano
•
•
•
• Se requiere calor o luz.
•
•
•
• X2 = Halógeno, HX = Haluro de hidrógeno.
•
•
•
• Reactividad de X2: F2 > Cl2 > Br2 (>I2, no reactivo)
6.1.2. Halogenación de Alcanos Superiores
| |
– C – H + X2
250 – 400°C, o luz u.v.
– C – X + HX
| |
Generalmente
una mezcla
Reactividad H: 3° > 2° > 1° > CH 3 – H
X2: Cl2 > Br2
6.2. COMBUSTIÓN
llama
CnH2n+2 + exceso O2 nCO2 + (n + 1)H2O
∆H = calor de combustión
6.3. PIRÓLISIS (CRACKING)
Alcano
400 – 600°C con o sin
H2 + alcanos menores + alquenos
catalizadores
+ + +
+
29. 27
7. CARACTERIZACIÓN DE ALCANOS
Los alcanos son inertes a las pruebas químicas simples: son insolubles en
agua y en ácido sulfúrico concentrado y frío, no reaccionan con bromo a menos
que la mezcla reaccionante se caliente o se exponga a una radiación fuerte, no
reaccionan con permanganato de potasio diluido y frío (Reactivo de Baeyer).
El análisis elemental cualitativo da resultados negativos para todos los
elementos, excepto el carbono e hidrógeno. Una combustión cuantitativa, puede
demostrar la ausencia de oxígeno.
8. EJEMPLOS VARIOS
1. Ordenar los siguientes hidrocarburos de acuerdo con sus puntos de
ebullición decreciente, sin hacer referencia a las tablas.
a) Neopentano c) n – pentano
b) isohexano d) CH3(CH2)15CH3
Solución. Según la Sección 3:
CH3
|
a) CH3 – C – CH3 b) CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3
|
CH3
Neopentano n – pentano
CH3
|
c) CH3 - CH2 - CH2 - CH - CH3 d) CH3(CH2)15CH3
isohexano heptadecano
Orden decreciente: d > c > b > a
2. Completar las reacciones e indicar el nombre de los productos:
a) bromuro de isopentilo + Mg / éter
b) producto de (a) + agua
c) producto de (b) + ácido sulfúrico (concentrado, frío)
d) cloruro de sec-butilo + Li, luego CuI
e) producto de (d) + bromuro de metilo
f) producto de (e) + permanganato de potasio (concentrado, frío)
30. 28
Solución:
a) bromuro de isopentilo + Mg / éter
(C2H5)2O
CH3CHCH2CH2Br + Mg CH3CHCH2CH2MgBr
| |
CH3 CH3
bromuro de isopentilo bromuro de isopentilmagnesio
b) producto de (a) + agua
CH3CHCH2CH3MgBr + H2O CH3CHCH2CH3
| |
CH3 CH3
bromuro de isopentilmagnesio Isopentano
c) producto de (b) + ácido sulfúrico (concentrado, frío)
CH3CHCH2CH3 + H2SO4 (concentrado, frío) no hay reacción
|
CH3
d) cloruro de sec-butilo + Li, luego CuI
CH3CH2CHCH3 + Li CH3CH2CHCH3 + CuI CH3CH2CH – CuLi
| | |
Cl Li CH3 2
Cloruro de secbutilo secbutil – litio Cuprodisecbutillitio
e) producto de (d) + bromuro de n – propilo
CH3CH2CH – CuLi + CH3CH2CH2Br CH3CH2CH – CH2CH2CH3
| |
CH3 2 bromuro de CH3
Cuprodisecbutillitio n - propilo 3 – metilhexano
f) producto de (e) + permanganato de potasio (concentrado, frío)
CH3CH2CH – CH2CH2CH3 + KMnO4 (concentrado, frío) no hay reacción
|
CH3
3 – metilhexano
31. 29
3. Escribir las estructuras para todos los productos que puedan obtenerse por
monocloración a temperatura ambiente del 2, 2, 4 – trimetilpentano.
Solución: Se forma una mezcla de isómeros, todos los átomos de hidrógeno
son susceptibles al reemplazo.
REACCIÓN:
CH3 CH3
| | Cl2
CH3 – CH – CH2 – C – CH3
| 25º C, ó luz u.v.
CH3
2, 2, 4 – trimetilpentano
Estructuras Nombre IUPAC
CH3 CH3
| |
CH3 – CH – CH2 – C – CH2Cl 1 – cloro – 2, 2, 4 – trimetilpentano
|
CH3
CH3 CH3
| |
CH3 – CH – CH – C – CH3 3 – cloro – 2, 2, 4 – trimetilpentano
| |
Cl CH3
CH3 CH3
| |
CH3 – C – CH2 – C – CH3 2 – cloro – 2, 4, 4 – trimetilpentano
| |
Cl CH3
CH3 CH3
| |
CH2 – CH – CH2 – C – CH3 1 – cloro – 2, 4, 4 – trimetilpentano
| |
Cl CH3
Se forma una mezcla de estos cuatro productos isómeros, los grupos metilo son
equivalentes.
32. 30
4. Escribir las estructuras para todos los productos dicloroderivados y sus
nombres IUPAC del isobutano:
Solución:
CH3
|
CH3 – CH – CH3
Estructura Nombre
CH3
|
CH3 – CH – CH – Cl 1, 1 – dicloro – 2 – metil propano
|
Cl
CH3
|
CH3 – C – CH2 1, 2 – dicloro – 2 – metil propano
| |
Cl Cl
CH3
|
CH2 – CH – CH2 1, 3 – dicloro – 2 – metil propano
| |
Cl Cl
5. ¿A partir de cuántos bromuros de alquilo se podrá sintetizar el n -
pentano, utilizando el método de Reducción de Halogenuros de Alquilo,
mediante Reactivos de Grignard?. Mostrar solamente el esqueleto
carbonado.
Solución:
Todos los que tengan el esqueleto carbonado del n – pentano, en vista que
mediante este método no se altera el esqueleto carbonado.
n – pentano: C – C – C – C – C
C – C – C – C – C C – C – C – C – C C – C – C – C – C
| | |
Br Br Br
1 – bromopentano 2 – bromopentano 3 – bromopentano
33. 31
6. Sugiera una síntesis para el 3 – metilhexano, partiendo del 1 – bromo – 2 –
metilbutano y otro compuesto de ser necesario.
Solución:
Planteamiento del problema
CH3 Br ? CH3
| | |
CH3 – CH2 – CH – CH2 CH3 – CH2 – CH – CH2 – CH2 – CH3
1 – bromo – 2 – metilbutano 3 – metilhexano
El producto contiene mayor cantidad de átomos de carbono que el reactivo,
por lo tanto, se utiliza el método de acoplamiento de halogenuros de alquilo
con compuestos organometálicos.
CH3 Br CH3
| | |
CH3 – CH2 – CH – CH2 + Li CH3 – CH2 – CH – CH2 Li
1 – bromo – 2 – metilbutano 2 – metilbutil - litio
CH3 CH3
| |
CH3 – CH2 – CH – CH2 Li + CuI CH3 – CH2 – CH – CH2 – CuLi
2
2 – metilbutil – litio cuprodi (2 – metilbutil) - litio
Hasta este momento el compuesto contiene cuatro átomos de carbono en su
cadena lineal y una ramificación monocarbonada, que es lo que se desea del
producto. Como se observa en el planteamiento, le hace falta reaccionar con
un halogenuro de alquilo 1º , que contenga dos átomos de carbono para
completar el producto deseado que contiene seis átomos de carbono en su
cadena lineal y una ramificación monocarbonada. El halogenuro de alquilo
adecuado es el bromuro de etilo.
CH3
| CuLi + CH3 – CH2 – Br
CH3 – CH2 – CH – CH2 – 2
cuprodi(2 – metilbutil) - litio Bromuro de etilo
CH3
|
CH3 – CH2 – CH – CH2 – CH2 – CH3
3 – metilhexano
34. 32
7. Escriba el mecanismo para la bromación del metano y calcular:
a) El valor de ∆
∆
∆
∆H para cada paso, b) el valor de ∆
∆
∆
∆H total, c) Explique porqué
la velocidad de la reacción de bromación del metano es mayor que la
yodación. Razone su respuesta.
Solución:
a) Reacción por pasos:
Paso iniciador:
∆H (kcal / mol)
Br – Br 2 Br • + 46
(46 kcal)
Pasos propagadores:
Br • + CH3 – H CH3 • + H – Br + 16
(104 kcal) (88 kcal)
CH3 • + Br – Br CH3 – Br + Br • – 24
(46 kcal) (70 kcal)
El paso iniciador de la cadena es muy endotérmico, tiene un ∆H = + 46
kcal/mol, por lo que esta sólo puede ocurrir (con velocidad suficiente) a
temperatura alta; el primer paso propagador es aún endotérmico, tiene un ∆H
= + 16 kcal / mol, por lo que la Eact ~ +16 kcal / mol, el cual es alto, ya que la
Eact es la energía cinética mínima que deben poseer las moléculas para
vencer las repulsiones entre sus nubes electrónicas cuando chocan; por lo
tanto, las colisiones no deben ser tan efectivas, y la reacción es lenta, a
menos que se le suministre calor a los reactivos. En el segundo paso
propagador se observa que la reacción es exotérmica y sucede sin dificultad,
es decir es rápida a temperatura ordinaria.
b) Reacción total
CH3 – H + Br – Br CH3 – Br + H – Br
(104 kcal) (46 kcal) (70 kcal) (88 kcal)
150 kcal 158 kcal ∆H T = – 8 kcal / mol
Se liberan 8 kcal por cada mol de CH4 convertido en CH3Br, la reacción
es exotérmica.
c) El paso determinante de la velocidad es el primer paso propagador, por lo
tanto, para la yodación:
I • + CH3 – H CH3 • + H – I ∆H = + 33 kcal / mol
(104 kcal) (71 kcal)
La Eact ~ ∆H = +33 kcal/mol es alta, significa que los choques entre los
átomos de yodo y la molécula de metano no son lo suficientemente
energéticas para producir reacciones, en cambio, para la bromación la Eact ~
∆H = +16 kcal/mol, mucho menor que la de yodación, significa que hay una
mayor cantidad de colisiones que son suficientemente energéticas por lo tanto
la reacción de bromación es más rápida. La reacción de menor Eact es la
que sucede.
35. 33
II. CICLOALCANOS
1. DEFINICION
Los Cicloalcanos son alcanos en donde los átomos de carbono están
ordenados en un anillo. En la industria petrolera se les conoce como naftenos.
2. CONFORMACIONES DE LOS CICLOALCANOS
Debido a su estructura en forma de anillos, los átomos de carbono en los
cicloalcanos carecen de rotación libre alrededor del enlace carbono - carbono, es
decir poseen rotación impedida o restrigida.
En los cicloalcanos pequeños de tres y cuatro átomos de carbono que
corresponde al ciclopropano y ciclobutano, los ángulos de enlace son menores a
los tetraédricos (60º y 90º) respectivamente. Esta desviación del ángulo normal de
enlace (109.5º), origina tensión angular y hace que sean inestables (altamente
reactivos); siendo esta tensión menor para el ciclobutano (109.5º - 90º = 19.5º) que
para el ciclopropano (109.5º - 60º = 49.5º).
Los anillos de más de cuatro átomos de carbono están libres de tensión
angular, debido a que no adoptan estructuras geométricas planas sino plegadas,
originando conformaciones particulares para estas estructuras.
El caso más sencillo, lo constituye el ciclohexano, el cual puede adoptar varias
conformaciones entre las que destacan: silla, bote y twist (bote retorcido), las
cuales son entre sí isómeros conformacionales; siendo la de silla la más estable,
se muestran en la Figura 4.11.
Conformación de silla Conformación de bote Conformación de twist
Figura 4.11. Conformaciones del ciclohexano
En la conformación silla, todos los átomos de carbono son equivalentes, y
existen dos tipos equivalentes de átomos de hidrógeno, los cuales, se denominan
ecuatoriales (e) y axiales (a). Cada átomo de carbono posee un enlace ecuatorial
y uno axial. Los enlaces C – H ecuatoriales, se encuentran en el plano, alrededor
del ecuador del anillo formado por los seis átomos de carbono, mientras que los
axiales se sitúan por encima y por debajo, perpendiculares a este plano. Estos
hidrógenos se muestran en la Figura 4.12.
36. 34
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H H
Enlaces ecuatoriales Enlaces axiales
Figura 4.12. Tipos equivalentes de átomos de hidrógeno: ecuatoriales y axiales.
Todas las conformaciones existen en equilibrio dinámico, interconvirtiéndose
unas en otras al vencer las barreras energéticas que las separan, las cuales no
son muy grandes; esto origina que existan dos formas de bote retorcido y de silla.
También puede existir la interconversión de los enlaces ecuatoriales en axiales y
viceversa.
Otros cicloalcanos mayores al ciclohexano pueden existir en conformaciones
equivalentes a la forma de silla y de bote.
3. PROPIEDADES FÍSICAS
• Polaridad: son no polares, al igual que los alcanos.
• Temperaturas de ebullición y fusión: Tienen temperaturas de ebullición y
fusión más altas que los alcanos no ramificados con el mismo número de
átomos de carbono, e igualmente depende de sus masas molares. Debido a
su estructura cíclica más compacta, sus propiedades son semejantes a los
alcanos compactos, es decir a los ramificados. Los valores se muestran en
la Tabla 4.2 de Propiedades Físicas que se muestra a continuación
• Solubilidad: son insolubles en agua, y solubles en solventes de baja
polaridad.
• Densidad: son menos densos que el agua.
Tabla 4.2
Fórmulas y propiedades físicas de cicloalcanos simples
Nombre Fórmula P.e., ºC P.f.ºC Dens. (g/mL)
Ciclopropano C3H6 – 33 – 128 0.72
Ciclobutano C4H8 – 12 – 50 0.75
Ciclopentano C5H10 49 – 94 0.74
Ciclohexano C6H12 81 7 0.78
Cicloheptano C7H14 118 – 12 0.81
Ciclooctano C8H16 148 14 0.83
37. 35
4. FUENTE
Se encuentran en gran cantidad en el petróleo de ciertos lugares. Entre ellos
están: ciclohexano, metilciclohexano, metilciclopentano y el 1, 2 – dimetilciclopentano.
Estos cicloalcanos se convierten en hidrocarburos aromáticos por reformación
catalítica, en cuya reacción hay eliminación de hidrógeno.
5. PREPARACIÓN
Los métodos de preparación en el laboratorio son:
5.1. A PARTIR DE COMPUESTOS CÍCLICOS
El reactivo contiene un anillo del mismo tamaño que el compuesto a sintetizar,
se tienen dos procedimientos:
5.1.1. Hidrogenación de compuestos aromáticos: Bajo determinadas
condiciones, el benceno y sus derivados pueden sufrir reacciones de adición de
hidrógeno (hidrogenación) para producir el correspondiente compuesto saturado.
Ejemplo:
Ni, 200ºC, 20 atm
+ 3H2
Benceno Ciclohexano
5.1.2. Hidrogenación de compuestos cíclicos insaturados: A partir de
cicloalquenos se obtiene por hidrogenación (reducción) y en presencia de
catalizadores adecuados, el compuesto cíclico saturado, sustituido o no,
dependiendo del compuesto original.
Ejemplo:
Ni o Pt
+ H2
EtOH, 25ºC, 1 atm
Ciclohexeno Ciclohexano
CH3 CH3
Ni
+ H2
Metilciclohexeno Metilciclohexano
38. 36
5.2. POR CICLACIÓN
Consiste en obtener un compuesto cíclico a partir de otro de cadena abierta;
este método se utiliza exclusivamente en la preparación comercial del ciclopropano,
sustituido o no, con altos rendimientos. Este método llamado Reacción de Wurtz
consiste en hacer reaccionar un dihalogenuro de alquilo de tres átomos de carbono
(1, 3 – dicloro ó dibromopropano) con cinc (Zn) en polvo y yoduro de sodio (NaI)
acuoso como catalizador (también se puede utilizar etanol), produciéndose el cierre
del anillo y la obtención del ciclopropano. No es aplicable para anillos de mayor
tamaño, por no ofrecer buen rendimiento.
Reacción:
NaI
ClCH2 – CH2 – CH2Cl + Zn + ZnCl2
acuoso
1, 3 – dicloropropano Ciclopropano
5.3. HIDRÓLISIS DE LOS REACTIVOS DE GRIGNARD
Al igual que los alcanos, por hidrólisis de los Reactivos de Grignard se
obtienen los cicloalcanos.
Ejemplo:
I (C2H5)2O MgI
+ Mg + H2O + Mg(OH)I
Yoduro Yoduro Ciclobutano
de ciclobutilo de ciclobutilmagnesio
6. REACCIONES
Al igual que los alcanos, la baja polaridad del enlace C – H, y la ausencia de
electrones no-compartidos, hace que los cicloalcanos sean muy poco reactivos
(excepto el ciclopropano y el ciclobutano), frente a ácidos (H2SO4 conc.), bases
(NaOH conc.), agentes oxidantes (KMnO4) y reductores (H4LiAl). La falta de
reactividad hace que se les conozca como cicloparafinas.
El ciclopropano es muy reactivo y sufre reacciones de adición con apertura
del anillo; el ciclobutano necesita condiciones más severas para sufrir las
reacciones de adición y los cicloalcanos de más de 5 átomos de carbono se
comportan en forma semejante a los alcanos correspondientes en cuanto a sus
propiedades químicas. Bajo condiciones rigurosas sufren principalmente
hidrogenación (reacciones de adición) y halogenación (por adición ó sustitución por
radicales libres).
39. 37
6.1. HIDROGENACIÓN
Los cicloalcanos adicionan una molécula de hidrógeno en forma cuantitativa en
presencia de un catalizador y elevadas temperaturas, obteniéndose el alcano
correspondiente. A medida que aumenta el número de átomos de carbono en el
anillo, se requieren condiciones más severas para romper el enlace C – C.
Ejemplo:
+ H2 Ni, 100ºC CH3CH2CH3
Ciclopropano n – propano
+ H2 Ni, 250ºC CH3CH2CH2CH3
Ciclobutano n – butano
Ni, 250ºC
+ H2 CH3CH2CH2CH2CH3
Ciclopentano n – pentano
El ciclohexano es estable, por lo tanto resistente a la ruptura.
6.2. HALOGENACIÓN
En el ciclopropano y ciclobutano, la halogenación puede ocurrir mediante
dos mecanismos: por adición con apertura del anillo y sustitución por radicales
libres, al igual que los alcanos.
Ejemplo:
Cl
+ Cl2 luz
Ciclopropano Clorociclopropano
40. 38
Para cicloalcanos con anillos de más de cinco átomos de carbono, la
halogenación ocurre mediante reacciones de sustitución por radicales libres, de
forma similar a los alcanos.
Ejemplo:
Br
+ Br2 luz o calor
En los cicloalcanos sustituidos, la reacción de halogenación es similar a
los alcanos, es decir, todos los hidrógenos son reemplazables.
Ejemplo:
CH3
+ Br
luz o calor
CH3
Br
+
CH3
Br
Metilciclobutano 1 - bromo - 1- metil 1 - bromo - 2 - metil
ciclobutano ciclobutano (cis /trans)
(C-3º, P.P.) (C-2º)
CH3
Br
+
CH2Br
+
1 - bromo - 3- metil 1 - bromo - metilen
ciclobutano (cis /trans) ciclobutano
(C-2º) (C-1º)
De lo anterior, se deduce que la halogenación fotoquímica de alcanos y
cicloalcanos no es el mejor método para obtener halogenuros de alquilo o
cicloalquilo, debido a la formación de mezclas de isómeros, difíciles de separar
entre sí, y por su bajo rendimiento.
41. 39
6.3. REACCIONES DE APERTURA EN EL ANILLO DEL CICLOPROPANO
En las reacciones de adición en el ciclopropano, se abre el anillo y los
átomos del reactivo se ubican en los extremos de la cadena, con lo cual se
originan productos de cadena abierta. El ciclobutano también lo experimenta pero
con menor reactividad.
Ejemplo:
Ni
+ H2 CH3 – CH2 – CH3
80ºC n - propano
FeCl3
apertura + Cl2 CH2Cl – CH2 – CH2Cl
del anillo 1, 3 – docloropropano
Ciclopropano
+ H2SO4 concentrado CH3 – CH2 – CH2OH
Alcohol n - propílico
7. CARACTERIZACIÓN DE CICLOALCANOS
Los cicloalcanos se caracterizan de forma similar a los alcanos, debido a que
presentan las mismas propiedades, es decir son inertes ante las pruebas químicas
simples; la excepción es el ciclopropano, que reacciona con facilidad en H2SO4
(concentrado) pero no con KMnO4 (diluido y frío).
Con el análisis elemental, fórmula molecular y determinación de propiedades
físicas, se comprobará que se trata de un cicloalcano determinado.
8. AUTOEVALUACIÓN ALCANOS Y CICLOALCANOS
1. Escribir las estructuras de los compuestos siguientes:
a) 3 – etil – 3 – metilpentano c) 3 – metil – 5 – propilnonano
b) 4 – t – butil – 2 – metilheptano d) 5 – isopropil - 3,3,4 - trimetiloctano
2. Sin consultar las tablas, indique cuál miembro de cada uno de los
siguientes pares tiene la mayor temperatura de ebullición. Explique sus
respuestas.
a) Hexano o isohexano c) Etano o cloroetano
b) Hexano o pentano d) Propano o alcohol etílico
42. 40
3. Por reducción de halogenuros de alquilo, mediante Reactivos de Grignard,
seguida del tratamiento con agua, indique cómo se puede preparar:
a) 2 - metilbutano; b) 2,3 - dimetilbutano; c) neopentano.
Escriba las estructuras y reacciones para cada caso.
4. Sugiera una síntesis para:
a) Isobutano a partir de cloruro de isobutilo; c) 2 - etilciclobutano
b) 3-metilhexano a partir de 1-bromo-2-metilbutano; d) Ciclopentano
5. Los alcanos se caracterizan por ser inertes a muchos reactivos químicos, esta
baja reactividad explica el hecho de que en un inicio se llamaron parafinas (lo
cual significa poca afinidad).
a) ¿Cómo se explica esta baja reactividad?.
b) El término parafina no es probablemente el más adecuado, explique
brevemente.
6. Complete las siguientes reacciones indicando productos, nombre de la reacción
y condiciones, de ser necesario:
a) etano + fluor d) ciclopropano + bromuro de hidrógeno
b) isopentano + oxígeno e) isopropano + Br/CCl4
c) ciclopentano + NaOH (concentrado) f) n-heptano para obtener n - propano +
1-buteno
7. Escriba las fórmulas estructurales e indique los nombres IUPAC y nombres
comunes (si aplica) de los cloropentanos (8) isómeros. Mostrar solamente el
esqueleto carbonado y los átomos del halógeno. Resolver en la siguiente tabla.
Estructura Nombre IUPAC Nombre Común
8. Cuando el propano reacciona con cloro la reacción produce (además de otros
compuestos muy clorados) dos compuestos cuya fórmula molecular es C3H7Cl.
Uno de los compuestos tiene una temperatura de ebullición de 46.6 °
C, el otro
una temperatura de ebullición de 36.5°
C.
a) Escriba las posibles fórmulas estructurales de estos compuestos e indique a
cuál corresponde cada uno?.
b) Cuando el compuesto con temperatura de ebullición de 46.6 °
C reacciona
con cloro, la reacción forma tres compuestos de fórmula molecular C3H6Cl2
(además de otros compuestos muy clorados), escriba la reacción
correspondiente e indique los nombres de los productos.
c) Cuando el compuesto con temperatura de ebullición 36.5 °
C reacciona con
cloro, sólo se producen dos isómeros de fórmulas C3H6Cl2, escriba la
reacción correspondiente e indique los nombres de los productos.
43. 41
d) Explique cómo esta información permite asignar fórmulas estructurales a
todos los compuestos.
9. Escriba las estructuras de: a) los tres monocloroderivados del n-pentano; b) los
cuatro monocloroderivados del isopentano.
10. En la bromación del isobutano, predecir las estructuras de los productos que
se podrían obtener. ¿Cuáles se formarán preferiblemente y porqué?.
Sugerencia: Predecir con base en la selectividad, la reactividad en la
halogenación, la estabilidad y la facilidad de formación de radicales libres.
Puede utilizar la tabla de las energías de disociación homolíticas.
11. Con los valores de las energías de disociación de enlace, calcular el valor del
calor de reacción y analizar el mecanismo de la fluoración del metano para: a)
cada paso, b) la reacción total, c) sin realizar cálculos, y con base en los
resultados de las secciones anteriores a y b; explicar por qué se establece que
la reactividad de los halógenos es: F2 > Cl2 > Br2 > I2.
12. A partir de cada uno de los siguientes compuestos: a) 2,3 - dimetilbutano, b)
metilciclopropano, desarrolle lo siguiente:
1. Represente todos los productos que pueden formarse por monobromación
fotoquímica de cada uno de ellos.
2. Escriba los nombres según el Sistema IUPAC.
3. Señale el producto principal que se forma en cada caso.
4. Represente el mecanismo de reacción por pasos de la monohalogenación
para el producto principal en (a). (NO INDICAR ∆H DE REACCION).
13. Un mecanismo concebible para la cloración del metano implica las etapas:
1) Cl2 2 Cl •
2) Cl • + CH4 CH3Cl + H •
3) H • + Cl2 HCl + Cl •
Luego 2), 3), 2), 3), etc.
a) Calcular ∆H para cada una de estas etapas.
b) ¿Porqué este mecanismo parece menos probable que el aceptado?.
(Sugerencia: para la parte b, desarrollar el mecanismo aceptado por pasos
y comparar).
14. ¿Cómo se puede diferenciar en el laboratorio?:
a) ciclopropano de propano
b) 1, 2 – dimetilciclopropano de ciclopentano
c) ciclobutano de 1 – buteno
d) ciclopentano de ciclopenteno