CAP.

VI
PROPIEDADES FSICAS DE LOS HIDROCABUROS ALIFTICOS
ALCANOS

A temperatura ambiente, los cuatro primeros son gases, del pentano hasta el nonadecano son
lquidos y los alcanos con mayores pesos moleculares son slidos.
Los alcanos son incoloros, prcticamente inodoros
Se les dice hidrofbicos ya que al
ser compuestos no polares, son
bastante insolubles en agua, en
cambio son solubles en solventes
orgnicos no polares como el
ciclohexano y benceno o dbilmente
polares como ter o cloroformo.

Se emplean principalmente como

solventes, combustibles o
lubricantes. Ejm: gasolina, gas
natural, aceite lubricante, la cera o
parfina.
Los alcanos de bajo peso molecular
tienen bajos puntos de ebullicin que
se
explican
por
las
fuerzas
intermoleculares (fuerzas de Van der
Waals) dbiles que presentan estos
compuestos.
Los puntos de fusin no guardan
relacin directa con los puntos de
ebullicin. Dependen no slo de las
fuerzas intermoleculares, sino
tambin de cun bien se adapten
entre s las molculas en la forma
cristalina. Ismeros ms simtricos
tienden a tener puntos de fusin ms
altos
Los puntos de fusin y ebullicin
aumentan con el nmero de tomos
de carbono pero disminuyen con el
nmero de ramificaciones

CH3CH2CH2CH2CH3
Pentano
(n-pentano)
pe: 36.1C
pf: -129.7C

CH3CH2CHCH3
CH3
Metilbutano
(isopentano)
pe: 27.9C
pf: -156.6C

CH3
pe: 9.5C
CH3-C-CH3
pf: -16.6C
CH3
Dimetilpropano
(neopentano)

ALQUENOS
Tienen muchas propiedades fsicas semejantes a las de los alcanos correspondientes; por ejemplo los
puntos de ebullicin del 1-buteno, cis-2-buteno, trans-2-buteno y butano son todos cercanos a 0 oC.
Son insolubles en el agua, pero bastante solubles en disolventes orgnicos no polares tales como el
benceno, hexano, cloroformo y tetracloruro de carbono.
Los alquenos tienen
puntos de ebullicin
cercanos a la de los
alcanos
correspondientes y los
puntos de ebullicin
aumentan de 20 a 30
en cada grupo metileno
(CH2) adicional. Los
ismeros
con
ms
ramificaciones
tienen
menor
punto
de
ebullicin. Son menos
densos que el agua.

1-buteno
1-penteno

3-metil-1-buteno
1-hexeno
1-hepteno
1-octeno

En general, los ismeros trans de los alquenos son ms estables que los ismeros cis. El calor de
reaccin puede servir para predecir la estabilidad de un compuesto, cuanto menor es el calor de
combustin, mayor es la estabilidad

Una diferencia en lo referente a las propiedades fsicas de los alcanos y los alquenos es su polaridad.
En tanto que los alcanos son no polares, los alquenos tienden a ser ligeramente polares, debido a que
los electrones son ms polarizables y la geometra del enlace doble est forzada. Los grupos alquilo
liberan electrones a travs del efecto inductivo: el propeno y el 1-buteno tienen un momento dipolo
pequeo
H

CH3

C= C
H

Dipolo: 0.36 D

CH2-CH3

C= C
H

H
Dipolo: 0.37 D

ALQUINOS
Los alquinos son compuestos relativamente no polares con propiedades fsicas semejantes a la de los
alcanos, cicloalcanos, alquenos y alcadienos correspondientes. Son insolubles en agua, por lo regular,
son solubles en la mayora de los disolventes orgnicos no polares. En general hierven a temperaturas
ms altas que los alcanos y alquenos que contienen el mismo nmero de tomos de carbono

Importancia comercial de los alquinos: El acetileno es el de mayor importancia comercial, su uso

principal es como combustible en sopletes oxiacetilnicos. En el soplete de soldadura se desea
alcanzar la temperatura mxima posible, la flama oxiacetilnica llega a temperaturas de 2800 oC. En
la actualidad, sin embargo, el empleo del soplete oxiacetilnico es para cortar acero o para calentar
aleaciones (como fierro colado) y poder soldarlas con otro proceso. Hoy en da el 95% de los procesos
de soldadura se hace mediante soladura elctrica). Cantidades muy grandes de acetileno son usadas
en la fabricacin de acetaldehdo, acrilonitrilo y polmeros

CICLOALCANOS Y CICLOALQUENOS
Los puntos de fusin, ebullicin y densidades son mayores para los cicloalcanos que para los alcanos
que presentan el mismo nmero de tomos de carbono. Los cicloalcanos son en su mayora no
polares, de manera que se disuelven fcilmente en compuestos orgnicos no polares o dbilmente
polares, pero insolubles en agua. Son buenos disolventes de aceites y grasas.

PROPIEDADES QUMICAS DE LOS HIDROCABUROS ALIFTICOS

ALCANOS
Son muy poco reactivos por lo que se les conoce como PARAFINAS. Resisten el ataque de cidos
fuertes y de agentes oxidantes como permanganato de potasio (KMnO 4) y dicromato de potasio
(K2Cr2O7). Para formar derivados realizan reacciones de sustitucin.

Reaccin de sustitucin
Los alcanos se caracterizan por presentar reacciones de sustitucin, es decir, el reactivo se une
al carbono del alcano en reemplazo de un hidrgeno, el cual sale de la molcula del
hidrocarburo, originndose as un nuevo compuesto.

1) HALOGENACION: Reaccin con Cl2, Br2.

La reaccin necesita de luz (energa)
Luz

CH3CH3 + Cl2

CH3CH2Cl + HCl
CCl4

Br
luz

CH3CHCH2CH3 + Br2

CH3CCH2CH3 + HBr
CCl4

CH3

CH3

En la reaccin de halogenacin se suelen presentar ismeros, ya que el halgeno puede

reemplazar a un hidrgeno de un carbono primario, secundario o terciario. De manera simplificada
podramos decir que la sustitucin se regir por el siguiente orden de prioridad descendente:
Carbono : terciario, secundario, primario
2) PIROLISIS: Del griego pyros (fuego); lysis (rutura), es la descomposicin de un alcano por accin
del calor. En realidad es la prdida o eliminacin de tomos de hidrgeno a partir de los tomos de
carbono adyacentes. En las plantas industriales recibe el nombre de cracking.
500-700C

CH3-CH3

CH2=CH2 + H2
500-700C

CH3-CH2-CH3

CH2=CH2 + CH4

La descomposicin trmica de alcanos ms

complejos da lugar a una mezcla compleja de
productos, alcanos y alquenos de menor masa
molecular.

Se llama descomposicin cataltica al paso de los vapores de hidrocarburos sobre un catalizador

slido de SiO2 y Al2O3, a 450-500C y de 1 a 2 atm de presin.
3) COMBUSTIN: Oxidacin del alcano; la reaccin requiere de energa de activacin (chispa) y los
productos son CO2 y H2O cuando la combustin es completa. La reaccin es exotrmica debido a
que la energa liberada, cuando se rompen los enlaces del alcano, es mayor que la que se necesita
para la formacin de los nuevos enlaces en el CO 2 y el H2O. El uso principal de los alcanos es
como combustible.
C3H8 +

O2

CO2 +

H2O +

CALOR

ALQUENOS
Son ms reactivos que los alcanos debido al doble enlace, producindose reacciones de adicin en las
cuales desaparece el doble enlace

Reaccin de adicin
El reactivo rompe el doble enlace y se
une al carbono de la cadena (no se
sustituye al hidrgeno).
El H+ provoca rompimiento del doble enlace
y la formacin del carbocatin cuya
estabilidad en orden decreciente es:
carbono:
3 2 1

1) HALOGENACION: Reaccin con halgenos Br2, Cl2.

Estos reactivos son simtricos porque sus molculas no son polares y cada tomo del reactivo se
enlazar a un carbono del doble enlace original.
CH3CH=CH2 + Br2

CH3CH-CH2
CCl4

Br Br
En esta reaccin se suele emplear un solvente orgnico generalmente tetracloruro de carbono. La
reaccin es rpida, a temperatura ambiente y se usa como prueba cualitativa para la presencia del
doble enlace carbono-carbono
2) HIDROGENACION: Adicin de hidrgeno (H2)
El H2 es un reactivo simtrico. Esta reaccin requiere la presencia de un catalizador metlico como
el platino, paladio o niquel, y a veces calor inclusive
CH3CH=CH2 + H2

CH3-CH-CH2
Pt,Ni

3) HIDROHALOGENACION: reaccin con hidruros no metlicos:HBr, HCl (haluros de hidrgeno)

Son reactivos no simtricos, por la naturaleza polar de la molcula; tienen una parte deficiente en
electrones H+ y una parte rica en electrones : Cl- BrRegla de Markovnikov: En la adicin de reactivos no simtricos a alquenos, la parte ms positiva
del reactivo se adiciona al tomo de carbono que tiene ms hidrgenos
CH3

CCl4

H-C = CH2 + HBr

CH2

CH3

CCl4

H- C

CH3 -CH=CH-CH2-CH3 +HCl CH3-CH-CH-CH2-CH3

+
Cl

Br H

El hidrgeno H+ rompe el doble enlace y se

une al carbono que tiene ms H formando
un carbocatin en un carbono secundario
que es ms estable al cual va unido el Br-

Hay un grupo metil unido a uno de los carbonos del doble enlace
y un grupo etil unido al otro. Cuanto ms carbonos tenga el grupo,
mayor ser la entrega de electrones haciendo que el carbono al
cual va unido sea ms negativo, unindose el H y obtenindose
un carbocatin en el otro carbono al cual se une el Cl.

4) HIDRATACIN: reaccin con agua (H2O)

El agua es un reactivo asimtrico con una parte positiva H+ y una negativa OH-. La reaccin debe
ser catalizada con cido acuoso diluido, por ejemplo H2SO4 H+. Se aplica la regla de
Markovnikov.
ALQUENO + H2O
ALCOHOL
CH3-CH=CH2 + H2O

CH3C-CH3

H+

OH
Cuando el grupo hidroxi est enlazado a un
carbono secundario, el alcohol es secundario

CH3
CH3-CH=C

CH3

+ H2O

CH3-CH2-C-CH3

CH3
El grupo OH est enlazado a un carbonoOH
terciario,
entonces es un alcohol terciario

5) REACCIN DE ALQUENOS CON AGENTES OXIDANTES (Prueba de Baeyer)

La reaccin entre un alqueno y ciertos agentes oxidantes, produce un producto en el cual se
adicionan dos grupos oxhidrilo (-OH) al doble enlace. Dos reactivos comunes que logran esta
transformacin son: 1) Permanganato acuoso, KMnO4, en solucin alcalina diluida y 2) Tetrxido
de osmio, OsO4 en presencia de agua. La Prueba de Bayer es la oxidacin con KMnO4
3 CH2 = CH2 + 2 KMnO4 + 2H2O

3 CH2 CH2
OH

+ 2 MnO2 (s) + 2 KOH

OH

1,2-etanodiol
(etilenglicol)

El compuesto principal es conocido como glicol (un diol con grupos OH en carbonos contiguos).
Experimentalmente, la reaccin entre alquenos y KMNO 4 acuoso es muy rpida y fcil de llevar a
acabo; a menudo se emplea para ayudar a determinar la presencia del enlace doble en molculas
desconocidas. Si ha ocurrido la reaccin, desaparece el color morado del in permanganato y es
reemplazado por un precipitado de dixido de manganeso MnO2, de color caf oscuro.
6)

OZONLISIS
Es una reaccin de ruptura. Es difcil romper el doble enlace carbono-carbono sin afectar otras
partes de la molcula; una forma de hacer esto es utilizando ozono (O3) y la reaccin recibe el
nombre de ozonlisis. Esta reaccin se produce en dos etapas:

C=C

O3

C
O

Zn

O
O

Alqueno

Moloznido
(inestable)

C
O

Oznido

H2O

C=O + O=C
Aldehidos o Cetonas

El ozono ataca al doble enlace formando un producto intermedio inestable seguido por la adicin de
agua y zinc, los cuales finalmente slo favorecen la reaccin. El efecto neto es la ruptura del doble
enlace y la formacin de dos productos nuevos. El enlace doble es reemplazado por dos enlaces
dobles de carbono-oxgeno

CH3

Zn/H2O

CH3

C=CH-CH3 + O3

C=O +

CH3

O = C- CH3
H

CH3

2-metil-2-buteno

propanona

etanal

Zn/H2O

ALQUENO + O2

ALDEHIDOS Y/O CETONAS

7) COMBUSTIN: Oxidacin del alqueno; la reaccin requiere de energa de activacin (chispa) y los
productos son CO2 y H2O cuando la combustin es completa. La reaccin es exotrmica debido a
que la energa liberada, cuando se rompen los enlaces del alqueno, es mayor que la que se
necesita para la formacin de los nuevos enlaces en el CO2 y el H2O.
C3H6 +

O2

CO2 +

H2O +

CALOR

8) POLIMERIZACIN:
Los alquenos y dienos desempean un papel importante en mltiples polmeros naturales y
sintticos.
La polimerizacin involucra la combinacin (en cadena) de alquenos pequeos llamados
monmeros (mono:uno; meros: partes) a fin de formar grandes molculas llamadas polmeros
(poly:muchas) grandes pesos moleculares-.
La polimerizacin puede ser por adicin, en esta reaccin las molculas se unen sin que se pierda
ningn tomo. Puede ser tambin por condensacin: en este caso las molculas se unen con la
eliminacin de molculas sencillas, a menudo agua.
Polietileno: a partir del etileno
.

n CH2=CH2

O2, calor
presin

CH2-CH2
n

Cloruro de polivinilo (PVC): a partir del cloruro de vinilo

Cl
n CH2=CH-Cl

CH2-CH2
n

Politetrafluoretileno (Tefln): a partir del tetrafluoretileno

n CF2=CF2

CF2 - CF2
n

Poliacrilonitrilo (orln): a partir del acrilonitrilo

C=N
n CH2=CH- C= N

CH2-CH2
n

Los polmeros tienen muchas aplicaciones: plsticos, fibras textiles, materiales aislantes,etc

ALQUINOS
Los alquinos experimentan tres tipos de reacciones. Una es la adicin, en este caso primero se rompe
un enlace y despus el otro enlace , originndose diversos compuestos de acuerdo con el alquino y
el reactivo correspondiente. La segunda reaccin es una reaccin de ruptura del triple enlace como en
la oxidacin con permanganato de potasio y ozono. Por ltimo est la reaccin caracterstica de los
alquinos terminales R-C=CH. Para desarrollar las reacciones con reactivo asimtrico sigue siendo
vlida la regla de Markovnikov.

1)

HALOGENACION: Reaccin con halgenos Br2, Cl2.

Sigue la misma trayectoria que la adicin a alquenos, excepto que intervienen los alquenos como
intermediarios
Br Br
CH3C=C-CH3 + 2Br2

CH3 -CC-CH3

2,2,3,3-tetrabromobutano

CCl4

Br Br
La halogenacin de alquinos es utilizada para la obtencin de haluros de alquilo.

2)

HIDROGENACION: Adicin de hidrgeno (H2)

El H2 es un reactivo simtrico. Esta reaccin requiere la presencia de un catalizador metlico como
el platino, paladio o niquel.
H H
CH3C=CH + 2 H2

propano

CH3-C - CH
Pt,Ni

H H
3) HIDROHALOGENACION: reaccin con hidruros no metlicos:HBr, HCl (haluros de hidrgeno)
Son reactivos no simtricos, por la naturaleza polar de la molcula; tienen una parte deficiente en
electrones H+ y una parte rica en electrones : Cl- BrRegla de Markovnikov: En la adicin de reactivos no simtricos a alquinos, la parte ms positiva
del reactivo se adiciona al tomo de carbono que tiene ms hidrgenos
Cl H
CCl4

+
CH3 -C=C-CH
-CH3 + HCl
2

CCl4

CH3-C=C-CH2-CH3 + HCl
Cl H

CH3-C - C-CH2-CH3
Cl H

Los tomos del haluro quedan unidos al mismo carbono. Se puede escribir la reaccin en una sola
etapa escribiendo dos moles del haluro
4) HIDRATACIN: reaccin con agua (H2O)
En la adicin de agua a los alquinos, por cada mol de enlaces triple se agrega 1 mol de agua. Se
adiciona el agua siguiendo la regla de Markovnikov para producir un alcohol vinlico como primer
intermediario pero este alcohol es muy inestable y experimenta una transposicin para formar un
aldehido o cetona. La reaccin requiere de H2SO4 y agua y catalizada por el in Hg+2 (el de uso
ms frecuente), Cu1+, Ni2+

ALQUINO + H2O

ALDEHIDO O CETONA

H+

C =C

+ O3

O-H
C=C

Hg2+

C=C

H
O
H

Propanona
(acetona)

CH3-C=CH + H2O

CH3-C-CH3

O
H

Etanal
(acetaldehdo)

CH =CH + H2O
CH3-CH
Se formarn aldehidos,
si el enlace
triple est en un carbono primario, o cetonas si el enlace triple
est en un carbono secundario
5) REACCIN DE ALQUINOS CON AGENTES OXIDANTES (Prueba de Baeyer)
Los triples enlaces carbono-carbono reaccionan con permanganato de potasio acuoso, KMnO4, en
condiciones bsicas y los productos son sales de cidos carboxlicos
CH3- C= CH + 2 KMnO4

Calor
-

OH-

CH3-COOK + HCOOK + 2 MnO2 (s)

Acetato de
potasio

Formiato de
potasio

Si ha ocurrido la reaccin, desaparece el color morado del in permanganato y es reemplazado

por un precipitado de dixido de manganeso MnO2, de color caf oscuro.
6) OZONLISIS
Es una reaccin de ruptura. La ozonlisis de los alquinos tambin da lugar a la disociacin del
triple enlace y a la formacin de cidos carboxlicos.
O

Zn/H2O

CH3-C=C-CH2-CH3 + O3

CH3-C-OH + HO-C-CH2-CH3
cido
etanoico

2-pentino

Acido
propanoico

7) COMBUSTIN: Oxidacin del alquino; la reaccin requiere de energa de activacin (chispa) y los
productos son CO2 y H2O cuando la combustin es completa. La reaccin es exotrmica debido a
que la energa liberada, cuando se rompen los enlaces del alquino, es mayor que la que se
necesita para la formacin de los nuevos enlaces en el CO2 y el H2O.
C3H6 +

O2

CO2 +

H2O +

CALOR

8) REACCIONES DE ALQUINOS TERMINALES (enlace triple en el extremo de la cadena carbonada)

El hidrgeno terminal de un alquino C=H, es relativamente cido en comparacin con los
hidrgenos en los alcanos o en los alquenos. Como resultado de amplias investigaciones acerca de
la acidez de los enlaces carbono-hidrgeno, el orden de la acidez decreciente se observa que es:
- C =C-H

C =C
H

C C -H

Una consecuencia de la acidez de este tomo de hidrgeno es que puede ser eliminado por
=
diversos reactivos:
a)

H-C = C-H + Nao

H-C = C-Na

H2 (g)

acetiluro de sodio

b) El anin alquinilo R-C=C:- reacciona con diversos cationes metlicos como Ag +, Cu+, Na+ , para
formar sales metlicas insolubles. Tales reacciones normalmente se llevan a cabo en amoniaco
acuoso (hidrxido de amonio); en estas condiciones los iones de plata y cobre se presentan en
forma del complejo de amoniaco de plata, Ag(NH 3)2+ y el complejo de amoniaco de cobre
Cu(NH3)2+.
R-C=C-H

Ag(NH3)2+

Alquilo

CH3CH2 -C=CH + Ag(NH3)2 +

1-butino

R-C= C-Ag

(s)

+ NH3 + NH4+

Alquinuro de plata
(precipitado color claro)

CH3-CH2-C=C-Ag + NH4 + + NH3

butiluro de plata

Primero se prepara el amiduro de sodio (sodamida) Na + NH3 NaNH2 + H

H-C C-H + NaNH2

H-C C-Na + NH3 (g)

Acetiluro de sodio

General

CICLOALCANOS
Las reacciones de los cicloalcanos son muy parecidas a la de los alcanos con la diferencia que
1) REACCIONES DE ADICIN
Los anillos de 3 o 4 carbonos dan lugar a reacciones de adicin o de ruptura del ciclo con
halgenos (Cl2, Br2) o hidrgeno (H2)
CH2

CCl4

CH2 + Br2

CH2 CH2 CH2

CH2

AlCl3

Br

Br

2) REACCIONES DE SUSTITUCIN
Con halgenos o Hidrgeno
Br

+ Brr
Br
3) COMBUSTIN

CH3 + 9 O2

6 CO2 + 6 H2O

CICLOALQUENOS
Las reacciones son similares que las reacciones de alquenos. Escribiremos algunas como ejemplos
HIDRATACIN
H+

CH3

CH3

+ H2O
OH

HIDROHALOGENACIN

CH3
+

HBr

CH3
Br

OZONLISIS

O3

Zn/H2O

CHO-CH2-CH2-CH2-CH2-CHO

PRUEBA DE BAEYER
HALOGENACIN
COMBUSTIN

CALOR DE REACCIN
Rompimiento y formacin de enlaces: Energia de enlace
En reacciones que involucran el rompimiento y formacin de enlaces, los cambios predominantes de
energa resultan de la energa consumida en el rompimiento del enlace (reactivos) o emitida al
formarse este (productos).
La fuerza del enlace se mide generalmente en kilocaloras por mol (kcal/mol) o en kilojoules por mol
(kJ/mol) y se denomina energa de disociacin de enlace
Enlace
C-C
C=C
CC
C-H
C-O
C=O
C-F
C-Cl
C-Br
O=O

Energa de disociacin de enlace

Kcal/mol
KJ/mol
82
343
178
803
200
837
98
410
83
347
192
803
116
385
80
334.5
64
268
118
493

Enlace
H-H
H-O
H-F
H-Cl
H-Br
H-I
F-F
Cl-Cl
Br-Br
I-I

Energa de disociacin de enlace

Kcal/mol
KJ/mol
104
436
111
464
136
568.5
103
431
88
368
71
297
38
159
58
242.5
46
192.3
36
150.5

El calor de reaccin se puede calcular restando la energa requerida con la energa liberada. Calor de
reaccin = QR = Hr

QR = energa de enlace de reactivos - energa de enlace de productos

Si QR es (-), la reaccin libera calor y se denomina
Si QR es (+), la reaccin consume calor y se denomina

EXOTRMICA
ENDOTRMICA