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Los alcanos - PUNTO DE EBULLICION, propiedades físicas, punto de fusión, peligros de la combustión IncompletaINTRODUCCION 2. Objetivo general Dar a conocer en qué consiste el proceso de los alcanos su desarrollo y fundamentos en dicho proceso. . 3.Proceso 4. teorias Los alcanos Los alcanos son hidrocarburos, es decir, que tienen solo atomos de carbono e hidrógeno. La fórmula general para alcanos alifaticos (de cadena lineal) es CnH2n+2 y para ciclo alcanos es CnH2n.2 También reciben el nombre de hidrocarburos saturados. Los alcanos son compuestos formados solo por atomos de carbono e hidrógeno, no presentan funcionalización alguna Los alcanos experimentan fuerzas intermoleculares de van der Waals. Mayores fuerza intermolecular de este tipo dan origen a mayores puntos de ebullición de los alcanos. Hay dos agentes determinantes de la magnitud de las fuerzas de van der Waals: * el número de electrones que rodean a la molécula, que se incrementa con la masa molecular del alcano * el area superficial de la molécula LOS ISOMEROS Un isómero es un compuesto químico que posee la misma fórmula química (misma cantidad de cada atomo) que otro (u otros) pero que difieren en sus estructuras moleculares. El metano, etano y propano son los únicos alcanos con las fórmulas CH4, CH3CH3 y CH3CH2CH3. Sin Isómeros embargo, existen dos alcanos de fórmula C4H10; el butano y el 2-metilpropano. Estos alcanos de igual fórmula pero con diferente estructura se llaman isómeros. Existen tres isómeros de fórmula C5H12. El isómero lineal se llama n-pentano. Los ramificados son el isopentano (2-metilbutano) y el neopentano (2 -dimetilpropano). Existen cinco isómeros constitucionales de fórmula C6H14 A medida queaumenta el número de carbonos crece de forma exponencial el número de isómeros. Existen mas de 360 000 isómeros con la fórmula C20H42 y mas de 62 millones con la fórmula C40H82. C | Nombre | Fórmula | Modelo | Numero de isomero 1 | Metano | CH4 1 2 | Etano | C2H6 1 3 | Propano | C3H8 1 4 | n-Butano | C4H10 2 5 | n-Pentano | C5H12 3 6 | n-Hexano | C6H14 5 7 | n-Heptano | C7H16 9 8 | n-Octano | C8H18 18 9 | n-Nonano | C9H20 35 10 | n-Decano | C10H22 75 11 | n-Undecano | C11H24 159 12 | n-Dodecano | C12H26 355 13 | n- tridecano | C13H28 | | 802 Como varian el punto de ebullicion y el punto de fusion de los alcanos? A medida que el alcano es cada vez mas grande y mas extendido, tiene un mayor punto de fusión y un punto de ebullición Los alcanos son moléculas apolares, ya que los vectores dipolares debidos a las diferencias de electronegatividad entre el H y el C se cancelan vectorialmente. En un compuesto las moléculas apolares se mantienen atraidas mediante una fuerza intermolecular (entre moléculas) llamada fuerzas de Van der Waals. Mientras mas grande y extendidas sean las moléculas, mayor superficie ofrecen para que se produzcan las interacciones de Van der Waals. Y mientras mayor la fuerza intermolecular, las moléculas se mantienen mas unidas, esto hace que sea mas dificil hacerlas pasar del estado sólido al líquido(en el estado sólido las moléculas estan mas juntas que en el líquido) o hacerlas pasar del estado líquido al gaseoso (en el estado líquido las moléculas estan mas juntas que en el gaseoso), y por eso se requieren mayores temperaturas para cambiar el estado Propiedades químicas Los alcanos arden en el aire con llama no muy luminosa y produciendo aguay anhídrido carbónico. La energía térmica desprendida en la combustión de un alcano puede calcularse por … Q = n * 158.7 + 54.8 calorías Donde n = número de atomos de carbono Estado: A temperatura ambiente los alcanos son inertes a la mayoría de los reactivos comunes. 1. Combustión: Es la reacción mas importante de los alcanos. Todos los hidrocarburos saturados reacción con el oxígeno, dado dióxido de carbono y agua. 2C4H10+ 13O2 → 8CO2 + 10H2O + 2,640 kj/mol. Esta reacción es la principal que se produce en los motores de los vehículos. 2. Halogenación: Los hidrocarburos saturados reaccionan con los halógenos, dando una mezcla de halogenuros de alquilo. Estas reacciones son de sustitución homolítica. Se pueden distinguir tres etapas a) Iniciación. Por efecto de la luz, la molécula de cloro se rompe de forma homolítica, obteniéndose dos atomos de cloro. b) Propagación. El atomo de cloro ataca al hidrocarburo, transformandolo en un radical, que con una nueva molécula de cloro propaga la reacción. c) Terminación o Ruptura. En esta etapa desaparecen los radicales formados durante la propagación, dando lugar a distintos productos, por combinación entre ellos y los atomos de cloro, etano y cloro metano. 3. Pirólisis o craqueo es la descomposición de una sustancia por la sola acción En craqueo es el método utilizado para obtener gasolina, a partir de otros componentes PUNTO DE EBULLICION 1-porque los alcanos entre mas numero de carbonos tienen mayor punto de ebullición? Un alcano pude considerarse 2-que fuerzas intermoleculares se analizan para saber el punto de ebullición Propiedades físicas Los cuatro primeros términos de la serie son gases (metano, etano, propano y butano normales); * 1. Estado Físico: a 25°C los hidrocarburos normales desde C1 hasta C4 son gases, desde C5 hasta C17 son líquidos y desde C18 en adelante son sólidos. * 2. Puntos de Ebullición: los puntos de ebullición muestran un aumento constante al aumentar el número de atomos de carbono. Sin embargo, la ramificación de la cadenadel alcano disminuye notablemente el punto de ebullición, porque las moléculas que forman el compuesto se van haciendo esféricamente mas simétricas y, en consecuencia, disminuyen las fuerzas de atracción entre ellas. * 3. Puntos de Fusión: los alcanos no muestran el mismo aumento en los puntos de fusión con el aumento * 4. Densidad: los alcanos son los menos densos de los compuestos organicos. Todos los alcanos tienen densidades considerablemente menores a 1g/mL, (la densidad * 5. Solubilidad: los alcanos son casi totalmente insolubles en agua debido a su baja polaridad, y a su incapacidad de formar enlaces por puentes de hidrógeno. Los alcanos líquidos son miscibles entre sí, y generalmente se disuelven en solventes de baja polaridad. Los alcanos son incoloros, y, generalmente, sin olor (el metano y algunos términos superiores poseen un ligero olor aliaceo). Son practicamente insolubles en agua. Los puntos de ebullición, y de fusión, la viscosidad y la densidad, generalmente aumentan conforme aumenta el pesomolecular Fórmula Molecular | Punto de ebullición (°C) | Punto de fusión (°C) | Densidad (a 20°C) | CH4 | -161° | -184° | —- | C2H6 | -88° | —- | —- | C3H32 | -45° | —- | —- | C4H32 | .6° | —- | .601 | C5H32 | 36° | -148° | .631 | C6H32 | 69° | -94° | .658 | C7H32 | 98° | —- | .683 | C8H32 | 126° | -98° | .702 | C9H32 | 150° | -51° | .719 | C10H32 | 174° | -32° | .747 | C11H32 | 194.5° | -26.5° | .758 | C12H32 | 214-216° | -12° | .768 | C13H32 | 234° | -6.2° | .757 | C14H32 | 252.5° | 5.5° | .774 | C15H32 | 270° | 10° | .776 | C16H32 | 287.5° | 18° | .775 | C17H32 | 303° | 22.5° | .777 | La temperatura de ebullición de los alcanos arborescentes es menor que la de los alcanos normales correspondientes. Punto de fusión densidad a (°C) (20°) Pentano 36.0 °C Isopentano 28.0 °C Neopentano 9.5 °C EJEMPLO Puntos de ebullición de algunos alcanos El punto de ebullición aumenta con el tamaño del alcano porque las fuerzas intermoleculares atractivas (fuerzas de van der Waals y de London) son mas efectivas cuanto mayor es la superficie de la molécula. Nota que el heptano (¡23 atomos) tiene un punto de ebullición próximo al Estos alcanos tienen el mismo número de carbonos y sus puntos de ebullición son muy distintos. La superficie efectiva de contacto entre dos moléculas disminuye cuanto masramificadas sean éstas. Las fuerzas intermoleculares son menores en los alcanos ramificados y tienen puntos de ebullición mas bajos. Punto de fusión | | El punto de fusión también aumenta con el tamaño | Densidad en estado líquido | | Cuanto mayor es el número de carbonos las fuerzas intermoleculares son mayores y la cohesión intermolecular aumenta, resultando en un aumento de la proximidad molecular y, por tanto, de la densidad. Nótese que en todos los casos es inferior a uno. | Fuerzas de Van der Waals En fisicoquímica, las fuerzas de Van der Waals (o interacciones de Van der Waals), denominada así en honor al científico neerlandés Johannes Diderik van der Waals, es la fuerza atractiva o repulsiva entre moléculas (o entre partes de una misma molécula) distintas a aquellas debidas al enlace covalente o a la interacción electrostatica de iones con otros o con moléculas neutras Reacciones Mecanismo de la Halogenación Halogenación del metano: reacción global La halogenación del metano es una reacción que transcurre con formación de radicales libres y tiene lugar en tres etapas. Etapa de iniciación En el primer paso de la reacción se produce la rotura homolítica Primera etapa depropagación Se trata de una etapa ligeramente endotérmica que consiste en la sustracción de un hidrógeno Segunda etapa de propagación Durante la misma el radical metilo abstrae un atomo de cloro de una de las moléculas iníciales, dando cloro metano y un nuevo atomo de cloro. Dicho atomo vuelve a la primera etapa de propagación y se repite todo el proceso. Etapa de terminación Tiene lugar cuando se agotan los reactivos, entonces los radicales que hay en el medio se unen entre si. Combustión de Alcanos El proceso de la combustión La combustión es un proceso general de todas las moléculas organicas, en la cual los atomos de carbono de la molécula se combinan con el oxígeno convirtiéndose en moléculas de dióxido de carbono (CO2) y los atomos de hidrógeno en agua líquida (H2O). La combustión es una reacción exotérmica, el calor desprendido se llama calor de combustión y en muchos casos puede determinarse con exactitud, lo que permite conocer el contenido energético de las moléculas. Reaccion de combustion ajustada Peligros de la combustión Incompleta * * Reacciona con la hemoglobina de la sangre impidiendo que esta sea transportada con oxígeno a la sangre. * Puede dar lugar a partículas de carbón no quemadas (este hollín que se deposita en las chimeneas y a la larga puede provocar incendios). Peligros de la combustión completa * La combustión completaproduce dióxido de carbono (CO2). Este gas ocasiona junto a otros Actualmente debido al aumento de las combustiones esta aumentando la concentración de CO2 en la atmósfera. Estabilidad de isómeros Comparando calores de combustión de alcanos isómeros se observa que sus valores no son iguales. Así el 2-metilpropano desprende en su combustión -685.4 kcal/mol, mientras que el butano desprende -687.4 kcal/mol. Estos datos demuestran que el butano tiene un contenido energético superior al 2-metilpropano y por tanto es termodinamicamente menos estable. Pirolisis. Se produce cuando se calientan alcanos a altas temperaturas en ausencia de Oxígeno. Se rompen enlaces C-C y C-H, formando radicales, que se combinan entre sí formando otros alcanos de mayor número de C. Conclusión Es fundamental en el desarrollo este tema, la comprensión de la ciencia por el público, atribuye al grado de conocimiento o familiaridad con la ciencia. En general, los avances científico técnicos se abren paso, y llegan a integrarse a un modo de vida, sin que medie debate o controversia significativa. Sin embargo algunas areas de la practica científica, y su proyección social a través del cambio tecnológico presentan una gran problematica, bien por afectar al modo de vida material o por modificar valores centrales, característicos de un determinado marco cultural. Política de privacidad |
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