¿Que estudia?

La Química Orgánica o Química del carbono es la rama de la química que estudia una clase numerosa de moléculas que contienen carbonoformando enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno, también conocidos como compuestos orgánicos

¿Propiedades físicas y químicas?

Propiedades físicas

Puntos de ebullición suelen ser bajos y crecen al aumentar la longitud de la cadena. Esto explica que el propano sea gas y el hexano líquido. Los alcanos son insolubles y son gases a temperatura ambiente de bajo peso molecular.

Propiedades Químicas

Los alcanos reaccionan muy poco. La combustión puede ser completa o incompleta.
La combustión es completa cuando el oxígeno es abundante.
La combustión es incompleta cuando el oxígeno es escaso

Compuestos orgánicos

Los hidrocarburos alifáticos son compuestos orgánicos constituídos por Carbono e Hidrógeno, en los cuales los átomos de Carbono forman cadenas abiertas. Los hidrocarburos alifáticos de cadena abierta se clasifican en alcanos, alcenos o alquenos y alcinos o alquinos.

Una cadena alifática alcana es una agrupación hidrocarbonada lineal con la fórmula:

CH₃-(CH₂)_n-CH₃

Si la cadena alifática se cierra formando un anillo, se denomina hidrocarburo alicíclico, hidrocarburo alifático cíclico o Cicloalcano.

Los hidrocarburos alifáticos son compuestos frecuentemente utilizados como disolventes de aceites, grasas,caucho, resinas, etc., en las industrias de obtención y recuperación de aceites, fabricación de pinturas, tintas, colas, adhesivos, así como, materia prima de síntesis orgánica. Por esta razón, resulta de interés disponer de un método ensayado y validado para la determinación de vapores de hidrocarburos alifáticos enaire, con el fin de poder evaluar la exposición laboral a este tipo de compuestos

Son compuestos cíclicos en los que hay al menos un átomo distinto de carbono formando parte de la estructura ciclica. Los átomos distintos de carbono presentes en el ciclo se denominan heteroátomos.

Los ciclos pueden ser de diferente tamaño; los más comunes tienen entre 3 y 6 átomos, pero pueden ser mayores. También pueden contener uno o más heteroátomos diferentes, normalmente oxígeno, nitrógeno o azufre. Pueden ser además aromáticos, insaturados o saturados.

La química de heterociclos tiene una enorme importancia, tanto en la industria química farmaceutica como en la bioquímica y química. Por ejemplo, las bases nitrogenadas del ADN son heterociclos.

Ejemplos: azoles, piridinas, furanos, pirrol, oxiranos, imidazoles,y ptalamos inferiores

Un compuesto organometálico es un compuesto en el que los átomos de carbono forman enlaces covalentes, es decir, comparten electrones, con un átomo metálico. Los compuestos basados en cadenas y anillos de átomos de carbono se llaman orgánicos, y éste es el fundamento del nombre organometálicos. Este grupo incluye un elevado número de compuestos y algunos químicos lo consideran un grupo distinto al de los compuestos orgánicos e inorgánicos.

-de mayor o menor polaridad. Es decir, un compuesto es considerado como organometálico si este contiene al menos un enlace carbono-metald+–CdLa definición formal de los compuestos organometálicos es en la que son definidos como aquellos que poseen de forma directa, enlaces M

Se define como hidrocarburo aromático al polímero cíclico conjugado que cumple la Regla de Hückel, es decir, que tienen un total de 4n+2 electrones pi en el anillo. Los Hidrocarburos Aromáticos pueden ser cancerígenos. Se clasifican como 2A o 2B. Para que se dé la aromaticidad, deben cumplirse ciertas premisas, por ejemplo que los dobles enlaces resonantes de la molécula estén conjugados y que se den al menos dos formas resonantes equivalentes. La estabilidad excepcional de estos compuestos y la explicación de la regla de Hückel han sido explicados cuánticamente, mediante el modelo de "partícula en un anillo".

Químicamente, los hidrocarburos aromáticos son compuestos por regla general bastante inertes a la sustitución electrófila y a lahidrogenación, reacciones que deben llevarse a cabo con ayuda de catalizadores. Esta estabilidad es debida a la presencia de orbitales degenerados (comparando estas moléculas con sus análogos alifáticos) que conllevan una disminución general de la energía total de la molécula.

Entre los hidrocarburos aromáticos más importantes se encuentran todas las hormonas y vitaminas, excepto la vitamina C; prácticamente todos los condimentos, perfumes y tintes orgánicos, tanto sintéticos como naturales; los alcaloides que no son alicíclicos (ciertas bases alifáticas como la putrescina a veces se clasifican incorrectamente como alcaloides), y sustancias como el trinitrotolueno (TNT) y los gases lacrimógenos. Por otra parte los hidrocarburos aromáticos suelen ser nocivos para la salud, como los llamados BTEX, benceno, tolueno,etilbenceno y xileno por estar implicados en numerosos tipos de cáncer o el alfa-benzopireno que se encuentra en el humo del tabaco, extremadamente carcinógenico igualmente, ya que puede producir cáncer de pulmón.

Propiedades de los hidrocarburos saturados e insaturados

Propiedades de los hidrocarburos saturados

Las principales propiedades de los hidrocarburos saturados son:

• Los puntos de fusión y ebullición aumentan con el número de átomos de carbono. Los valores más bajos corresponden a los hidrocarburos de cadena ramificada.

Nombre	Punto de fusión (ºC)	Punto de ebullición (ºC)
Metano	?184	?164
n-Butano	?138	?0,5
Metilpropano	?145	?11
n-Pentano	?130	36
n-Hexano	?94	69
2,2,4-Trimetilpentano (isooctano)	?109	99
n-Decano	?30	174

Son insolubles en agua pero se disuelven en disolventes organicos tales como el eter, benceno o sulfuro de carbono.

• Su reactividad química es pequeña (de ahí el nombre de parafinas), debido a la alta estabilidad del enlace C-H. En condiciones adecuadas se producen las reacciones de:

• Combustión: es la reacción más importante. Es el fundamento del uso de los hidrocarburos como combustibles al desprender una gran cantidad de energía. En todos los casos se desprende dióxido de carbono y agua. La reacción del butano es:

2 C₄H₁₀ + 13 O₂ ® 8 CO₂ + 10 H₂O + 2.640 kJ/mol

• Craqueo: es la descomposición de los hidrocarburos en otros hidrocarburos de menor número de átomos de carbono. Cuando se realiza con calor se denomina craqueo térmico. Si tiene lugar mediante catalizadores es el craqueo catalítico. Esta reacción se utiliza para obtener gasolinas a partir de otras fracciones petrolíferas más pesadas.
• Halogenación: procede de sustituir un hidrógeno del hidrocarburo por un halógeno. Para ello hay que irradiar adecuadamente la mezcla hidrocarburo-halógeno. La reacción transcurre mediante radicales libres.

Los hidrocarburos insaturados pueden ser de dos tipos: alquenos (con dobles enlaces) y alquinos (con triples enlaces). Todos ellos hidrocarburos lineales no cíclicos. Hidrocarburo insaturado + O2 ----> CO2 + H2O

H - C = C - CH2 - CH3 CH3 /........\ H

Los dos radicales volminosos están en forma opuesta

Nonadieno significa que hay dos dobles enlaces, pero debe especificar en que carbonos de la cadena están situados.

Alquenos [editar]

Tienen al menos un enlace doble entre dos átomos de carbono. El caso más simple es el eteno o etileno, CH2=CH2. El siguiente será el propeno, CH3-CH=CH2, con dos átomos de carbono unidos mediante un enlace doble y el otro con enlace simple, como puedes ver bajo estas líneas. Observa que los carbonos e hidrógenos implicados en el doble enlace están en el mismo plano.

Estos hidrocarburos se nombran de igual forma que los alcanos pero con la terminación -eno. El siguiente alqueno es el buteno. A partir precisamente del buteno será necesario precisar la posición del doble enlace numerando la cadena, ya que existen dos butenos con propiedades diferentes, que son el 1-buteno, C4H3-C3H2-C2H=C1H2, y el 2-buteno, C4H3-C3H=C2H-C1H3

Estos compuestos son isómeros, pues tienen la misma fórmula molecular (C4H8) y se llaman isómeros de posición. Los alquenos pueden ramificarse, al igual que los alcanos. A continuación tienes un ejemplo de alqueno ramificado: el 2-metil-2-penteno.

Alquinos [editar]

Los hidrocarburos lineales que tienen al menos un enlace triple. Se nombran de forma similar a los alcanos adoptando la terminación -ino. Al igual que en los alquenos, a partir del butino hay que numerar la posición del triple enlace, y aparecen isómeros de posición. Además, los alquinos pueden ramificarse igual que los alcanos y alquenos, dando lugar a isómeros de cadena. El más simple de ellos es el acetileno o etino, y el siguiente de la serie es el propino, que tienes bajo estas líneas:

Propiedades de los hidrocarburos y usos de los alcanos, alquenos, alquinos

Los alcanos son hidrocarburos, es decir que tienen sólo átomos de carbono e hidrógeno. La fórmula general para alcanos alifáticos (de cadena lineal) es C_nH_2n+2, y para cicloalcanos es C_nH_2n. También reciben el nombre de hidrocarburos saturados.

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 (-CO), carboxilo (-COOH), amida (-CON=), 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 C_nH_2n+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 C_nH_2n). 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, por lo cual la estructura de un alcano sería de la forma:

La fórmula general es C_nH_2n. Se puede decir que un alqueno no es más que un alcano que ha perdido dos átomos de hidrógeno produciendo como resultado un enlace doble entre dos carbonos.

Al igual que ocurre con otros compuestos orgánicos, algunos alquenos se conocen todavía por sus nombres no sistemáticos, en cuyo caso se sustituye la terminación -eno sistemática por -ileno, como es el caso del eteno que en ocasiones se llama etileno, o propeno por propileno. Los alquenos cíclicos reciben el nombre de cicloalquenos. Ver también la Producción de Olefinas a nivel industrial.

Los alquinos son hidrocarburos alifáticos con al menos un triple enlace entre dos átomos de carbono. Se trata de compuestos metaestables debido a la alta energía del triple enlace carbono-carbono. Su fórmula general es C_nH_2n-2

Son insolubles en agua, pero bastante solubles en disolventes orgánicos usuales y de baja polaridad: ligroína, éter, benceno, tetracloruro de carbono. Son menos densos que el agua y sus puntos de ebullición muestran el aumento usual con el incremento del número de carbonos y el efecto habitual de ramificación de las cadenas. Los puntos de ebullición son casi los mismos que para los alcanos o alquenos con el mismo esqueleto carbonado.