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Preparación y Propiedades de los Alquenos
Los alcanos son una clase fundamental de hidrocarburos, que son compuestos orgánicos compuestos exclusivamente de átomos de carbono e hidrógeno. Su fórmula general es C n H 2n+2
, donde n
representa el número de átomos de carbono. Los alcanos también se conocen como parafinas y son hidrocarburos saturados porque contienen solo enlaces simples. Este documento explorará varios métodos de preparación de alcanos y discutirá sus propiedades con ejemplos para mejorar la comprensión.
Preparación de alquenos
Existen muchas formas de preparar alcanos. Estos métodos incluyen procesos naturales, químicos y métodos de laboratorio. Los métodos bien conocidos se dan a continuación:
1. Hidrogenación de alquenos
La hidrogenación implica agregar hidrógeno a un alcano para formar un alcano. Por ejemplo, considere la conversión de eteno a etano:
C 2 H 4 + H 2 → C 2 H 6
Esta reacción generalmente requiere un catalizador como platino, paladio o níquel.
Diagrama Visual:
2. Descarboxilación de ácidos carboxílicos
Los alquenos también se pueden preparar por descarboxilación de ácidos carboxílicos. En este proceso, se forma alcano eliminando una molécula de dióxido de carbono del ácido carboxílico.
RCOOH + NaOH → RH + NaCO 3
La descarboxilación se lleva a cabo en presencia de cal sodada.
Ejemplo de respuesta:
CH 3 COONa + NaOH + CaO → CH 4 + Na 2 CO 3
3. Reacción de Wurtz
La reacción de Wurtz es una reacción de acoplamiento en la que dos haluros de alquilo reaccionan en presencia de sodio para formar alquenos más altos. Este mecanismo, usualmente realizado en éter seco, involucra especies radicales.
RX + 2Na + XR' → RR' + 2NaX
Ejemplo:
2CH 3 Cl + 2Na → C 2 H 6 + 2NaCl
4. Electrólisis de Kolbe
Los alquenos pueden formarse al electrolizar una solución acuosa de la sal de sodio o potasio de un ácido carboxílico. Durante la electrólisis, los iones carboxilato se oxidan para formar radicales, que reaccionan bivalentemente para formar alquenos.
Ejemplo:
2 CH 3 COOK → C 2 H 6 + 2 CO 2 + KOH
Propiedades de los Alquenos
Los alcanos se caracterizan por su estructura saturada, compuesta enteramente de enlaces simples entre átomos de carbono. Sus propiedades pueden discutirse en diferentes contextos, como propiedades físicas, químicas y estructurales.
Propiedades físicas
- Estado: Los alcanos más bajos (por ejemplo, metano, etano) son gases a temperatura ambiente, mientras que los alcanos intermedios son líquidos y los alcanos más altos (por ejemplo, octadecano) son sólidos.
- Punto de fusión y ebullición: Los alcanos tienen puntos de fusión y ebullición relativamente bajos, que aumentan con el peso molecular debido al incremento en las fuerzas de Van der Waals.
- Solubilidad: Los alcanos son generalmente apolares e insolubles en agua, pero son solubles en solventes apolares como hexano o benceno.
Propiedades químicas
Los alquenos son menos reactivos debido a sus fuertes enlaces simples carbono-carbono y carbono-hidrógeno. Sin embargo, experimentan tipos específicos de reacciones:
Combustión
Los alcanos arden fácilmente en presencia de oxígeno, produciendo dióxido de carbono, agua y energía.
C n H 2n+2 + (3n+1)/2 O 2 → nCO 2 + (n+1)H 2 O
Reacciones de sustitución
Aunque los alquenos son menos reactivos, pueden experimentar reacciones como halogenación bajo condiciones específicas, especialmente bajo luz UV.
Ejemplo:
CH 4 + Cl 2 → CH 3 Cl + HCl
Propiedades estructurales
La estructura de los alcanos puede ser lineal (cadena recta) o ramificada. Su isomería es principalmente isomería constitucional, ya que la ramificación aumenta con el número de carbonos.
Ejemplo de diferencia estructural:
Butano ( C4H10 ): CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 (n-butano) Isobutano ( C4H10 ) : CH 3 -CH(CH 3 )-CH 3 (2-metilpropano)
En resumen, aunque los alcanos son simples, muestran una notable variedad de métodos de preparación y propiedades. Comprender estos hidrocarburos implica equilibrar una consideración de su estructura química con su comportamiento químico y físico en diversos entornos. Este conocimiento sirve como base fundamental para una exploración más profunda de compuestos orgánicos más complejos en la química.