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alcanos

Introducción

Los alcanos son hidrocarburos que son los compuestos más sencillos porque están formados solo por carbono e hidrogeno.

En esta práctica observaremos reacciones con alcanos y obtendremos gas metano mediante una mezcla de CaO y NaOH para obtener cal sodada a la cual se le agregara acetato de sodio se le aplicara calor para obtener el gas metano.

Objetivos

Generales:

Conocer e identificar los grupos y conocer la importancia de los alcanos y sus reacciones.

Específicos:

Clasificar los compuestos orgánicos en base a su estructura.

Identificar la formula general de los alcanos y la relación de hidrógenos de acuerdo al número de carbonos.

marco teorico

Los alcanos son hidrocarburos donde todos los enlaces carbono-carbono son sencillos. Los alcanos son moléculas orgánicas formadas únicamente por átomos de carbono e hidrógeno, sin funcionalización alguna, es decir, sin la presencia de grupos funcionales como el carbonilo, carboxilo, amida, etc.

Esto hace que su reactividad sea muy reducida en comparación con otros compuestos orgánicos, y es la causa de su nombre no sistemático: parafinas (del latín, poca afinidad). La relación C/H es de CnH2n+2 siendo n el número de átomos de carbono de la molécula (advertir que esta relación sólo se cumple en alcanos lineales o ramificados no cíclicos, por ejemplo el ciclobutano, donde la relación es CnH2n).

Todos los enlaces dentro de las moléculas de alcano son de tipo simple o sigma, es decir, covalentes por compartición de un par de electrones en un orbital s.

El petróleo y la hulla son las fuentes principales de hidrocarburos. Se trata de mezclas complejas literalmente de miles de compuestos, casi todos hidrocarburos, formados por la descomposición y degradación de plantas y animales marinos.

Los hidrocarburos del petróleo se queman como combustible, pero una pequeña porción se convierte en productos petroquímicos como plásticos, fibras, colorantes, detergentes, fármacos, plaguicidas y otros productos. Los alcanos pertenecen a una clase de hidrocarburos saturados, es decir, compuesto con solo enlaces sencillos.

Los alcanos se presentan en estado sólido, líquido o gaseoso según el tamaño de la cadena de carbonos. Hasta 4 carbonos son gases (metano, etano, propano y butano), a partir del pentano hasta el hexadecano (16 carbonos) son líquidos y los compuestos superiores a 16 carbonos se presentan como sólidos aceitosos (parafinas).

Todos los alcanos son combustibles, al ser una forma reducida del carbono, y liberan grandes cantidades de energía durante la combustión.

Los alcanos presentan una propiedad denominada isomería, consistente en las diferentes formas de ordenarse los átomos geométrica y topológicamente dentro de la molécula, de forma que dos moléculas con la misma fórmula pueden presentar estructuras y por tanto propiedades físicas y químicas diferentes.

La isomería puede ser geométrica u óptica, en cuyo caso estamos hablando de enantiómeros (moléculas no superponibles y que son reflejo especular una de la otra) y estereoisómeros.

Solubilidad

Los alcanos son casi totalmente insolubles en agua debido a su baja polaridad y a su incapacidad para formar enlaces con el hidrógeno.

Los alcanos líquidos son miscibles entre sí y generalmente se disuelven en disolventes de baja polaridad. Los buenos disolventes para los alcanos son el benceno, tetracloruro de carbono, cloroformo y otros alcanos.

Efectos biológicos de los alcanos

Debido a su poca reactividad, los alcanos en general no son tóxicos para el organismo, pero se debe evitar su ingestión. Los alcanos líquidos pueden causar daños en los pulmones debido a un proceso físico más que químico.

Debido a que no son compuestos polares, los alcanos líquidos pueden disolver los lípidos en las membranas celulares y causar síntomas semejantes a los de la neumonía. Por esta razón a una persona que ha ingerido un alcano líquido, no se le debe inducir vomitar debido a que el alcano puede pasar a los pulmones.
Igualmente, los alcanos líquidos, por un proceso físico similar, también pueden causar daños a la piel. La piel se mantiene húmeda debido a los aceites naturales del cuerpo.

Los alcanos líquidos pueden disolver estos aceites y hacer que la piel se reseque. Sin embargo, mezclas de alcanos líquidos de alto peso molecular, vendidos en las farmacias con el nombre de aceite mineral, suavizan y mantienen húmeda la piel.

La jalea de petróleo (Vaselina es su nombre comercial) es una mezcla de hidrocarburos sólidos y líquidos que también se utiliza para proteger la piel.

Debido a que los alcanos no son solubles en agua, la jalea de petróleo protege a la piel con una capa protectora que evita que la piel se ponga en contacto con el agua.
Por ejemplo, puede proteger a los bebes de las irritaciones causadas por el contacto de la piel con la orina y el pañal.

Procedimiento

1.- Solubilidad

Colocar en tres tubos de ensayo tres goteros de agua. Luego añada en uno de los tubos dos goteros de gasolina, al siguiente aceite vegetal, y al tercero hexano. Después repita el mismo procedimiento solo se sustituye el agua por el tetracloruro de carbono.

2.- Inflamabilidad

Utilizar tres vidrios de reloj. Añadir a cada uno de tres goteros de las siguientes sustancias, en el primero gasolina, el segundo aceite vegetal y al tercero hexano.

3.- Obtención del Metano

Pesar 5g de Cao
Pesar 5g de NaOH
Pesar 2g de acetato de sodio
Mezclar el CaO y NaOH para obtener la cal sodada.
Mezclar la cal sodada con el acetato de sodio
Introducir la mezcla en un tubo de desprendimiento
Armar el montaje para la obtención del metano
En el tubo de recolección del gas metano, encender un fosforo y acercarlo a boca del tubo.

Resultados

I. Solubilidad

Sustancia Agua CCl4
Aceite Insoluble Soluble
Gasolina Insoluble Soluble
Heptano Insoluble Soluble

II. Inflamabilidad

Gasolina: es inflamable, deja residuos, produce hollín negro, se consume rápido.
Aceite: no es inflamable, no produce ninguna reacción.
Heptano: es inflamable, no deja residuos, se consume lentamente.

III.

La cal sodada no permite reacción con el vidrio ósea que no se desquebraje.
El metano burbujea dentro del tubo de ensayo.

Cuestionario

¿Cuál es el estado físico que poseen los hidrocarburos en relación al número de átomos de carbono que lo forman?

R/ los primeros cuatro alcanos son gases, del carbono cinco al diecisiete son líquidos y del carbono dieciocho en adelante son sólidos.

Explique a que se debe la poca reactividad de los alcanos.

R/ porque tienen hibridaciones sp3, ósea que consta de enlaces sencillos, no son atacados por ácidos o bases fuertes, tampoco por agentes oxidantes o reductores. Ya que no son pocos reactivos químicos, sin embargo las reacciones ocurren en condiciones severas y sus dos reacciones más importantes son la halogenación y la combustión.

¿A que se le llama gas de los pantanos y porque?

R/ cuando una mezcla de gases se produce de forma natural, esto se le denomina gas de los pantanos; fue descubierto y reportado por Shirley en 1667.

A medida que aumenta la cadena de carbonos que ocurre con la solubilidad

R/ la solubilidad disminuye a medida que aumenta el número de carbonos.

Escriba todas las reacciones que ocurren en toda la práctica.

R/

¿Porque el gas desplaza el liquido dentro del tubo de ensayo?

R/ porque es menos denso por tanto sube, ya que dos materias no pueden estar en el mismo lugar el líquido baja.

Conclusiones

General:

Los alcanos son importantes sustancias puras de la industria química y también los combustibles más importantes de la economía mundial.

Específicos:
Como conclusión se puede decir que los alcanos se caracterizan por tener enlaces sencillos entre los átomos de carbono, lo que determina su escasa reactividad. Las fuentes naturales de los alcanos son el petróleo y el gas natural.
Los alcanos pueden producirse a partir de la descomposición de otras sales orgánicas.

Bibliografía

Bailey S. Philip Jr.
Bailey A. Christina

Química orgánica conceptos y aplicaciones
38-40 págs.
Quinta Edición.