ALCANS I CICLOALCANS

Els hidrocarburs són els compostos orgànics que tenen Carboni i Hidrògen. Es divideixen en:

·Hidrocarburs aromàtics: derivats del benzè (C6H6)

·Hidrocarburs alifàtics:

** alcans

** alquens

** alquins

** cicloalcans

Els alcans són hidrocarburs saturats (CnH2n+2  sent n=nº àtoms de Carboni que conté la molècula).

CH4------>  Metà

C2H6 -----> Età                   La diferència és una unitat -CH2- que s´anomena metilè.

C3H8 -----> Propà

C4H10 ----> Butà

La nomenclatura segons la IUPAC és:

HIDROCARBUR

NOM

RADICAL

NOM RADICAL

CH4

MET-À

CH3-

MET-IL

CH3CH3

ET-À

CH3-CH2-

ET-IL

CH3CH2CH3

PROP-À

CH3-CH2-CH2-

PROP-IL

CH3CH2CH2CH3

BUT-À

CH3CH2CH2CH2-

BUT-IL

Quan hi ha alcans ramificats:

1.Es determina quina és la cadena carbonada contínua més llarga per saber el nom genèric del compost.

 

 

 

 

 

2.Els radicals hidrocarburs que substitueixen a un o més Hidrògens a la cadena carbonada principal, es nombren com a substituents, utilitzant prefixes i nombres que s´anteposen al nom genèric.

Es numera sempre la cadena principal de manera que el substituent tingui el nombre més baix possible. Quan hi ha varis substituents es considera la numeració més baixa la que té el nombre menor quan s´esdevé la primera diferència.

 

 

 

 

 

3.Quan un substituent apareix més d´una vegada a la mateixa o diferent posició, s´utilitzen els prefixes di-, tri-, tetra-...

 

 

 

 

4.Si tenim dos substituents diferents es nombren per ordre alfabètic. Utilitzem sempre un guió per separar les lletres dels números. A l´ordre alfabètic no importen els prefixes.

 

 

Els alcans poden ser linials (n-heptà) o ramificats:

 

 

 

 

Són isòmers constitucionals, és a dir, tenen igual forma molecular però diferent forma estructural. Difereixen en la conectivitat entre els àtoms.

RADICALS SUBSTITUIENTS

 

 

 

 

 

 

Per numerar es comença pel CARBONI que té l´enllaç amb la cadena principal.

 

 

 

 

 

CICLOALCANS

Tenen com a forma molecular CnH2n. És com si hi hagués una insaturació perquè han perdut 2 HIDRÒGENS. Solen ser:

·MONOCÍCLICS (CnH2n)

 

 

 

 

 

Quan hi ha radicals es comencen a contar des del radical per ordre alfabètic, procurant que siguimn els menors nombres.

 

 

D´ON S´EXTREUEN ELS HIDROCARBURS?

´Les fonts més importants dels hidrocarburs són el petroli i el gas natural. El petroli és una mescla de diferents hidrocarburs, la majoria dels quals són alcans i també hi ha hidrocarburs aromàtics. S´han de separa mitjançant la destil·lació fraccionada del petroli que sereix per tenir diferents fraccions per pesos moleculars.

TEMP. EBULLICIÓ

NOMBRE DE CARBONI

EXEMPLES

20ºC<-->100ºC

C1-C7

CH4,CH3CH3GAS I DISSOLVENT

40ºC<-->200º

C5-C10

GASOLINA

175ºC<-->275ºC

C15-C25

QUEROSÉ, GAS-OIL

NO VOLÀTILS

C20-C60

OLIS,ASFALT, LUBRICANTS

A les refineries també es fa el cracking (trencar els enllaços de les fraccions de pes molecular alt per obtenir més quntitat de la fracció C5-C10 i obtenir més benzina.

 

 

 

 

HIDROGENACIÓ D´UN DOBLE ENLLAÇ

 

 

 

 

 

 

PROPIETATS FÍSIQUES

HIDROCARBUR

PUNT D´EBULLICIÓ

CH4       Metà

-161.5 GAS

C2H6             Età

-88.6 GAS

C3H8        Propà

-42.1 GAS

C4H10       Butà

-0.5 GAS

C5H12      Pentà

36.1

C6H14     Hexà

68.7

C7H16      Heptà

98.4

C1-C5 ---> GASOS

C5-C10 --> LÍQUIDS

C11-C20 -->LÍQUIDS VISCOSOS

>C20 -->SÒLIDS

Les forces intermoleculars (forces que hi ha als enllaços) són molt febles i són:

      - Van der Waals (són les més importants: expliquen l´alt punt d´ebullició. Els electrons que formen l´enllaç no es troben quiets i es formen uns dipols per aquest moviment, que indueix un altre dipol en altre molècula i s´exerceixen interaccions). El punt d´ebullició augmenta a mesura que augmenta el pes molecular.

      - Dipol-dipol

      - Ponts d´hidrògen

Si comparem el pes molecular:

 

Pes molecular (g/mol)

Punt ebullició (ºC)

Età ......CH3CH3

30

-89

Metanol .......CH3OH

32

66

Quan a  la molècula hi ha un enllaç polar, no hi ha prou amb considerar només les forces de Van der Waals.

 

 

 

El moment dipolar és la suma vectorial de tots els dipols polars.

 

CO2                                                                                               --> geometria linial

El moment dipolar s´escriu amb m                   mCO2 = 0

 

 

 

L´existènica d´aquests moments dipolars dóna lloc a les interaccions dipol-dipol. LA molècula s´orienta de froma que les càrregues diferents es toquin i formarà una força de cohesió que s´hauran de trencar per a canviar d´estat.

 

 

L´ ENLLAÇ PER PONT D´HIDROGEN

Es trobarà quan hi hagi enllaços entre                                                                  , que són enllaços molt polaritzats. L´exemple més habitual és l´aigua a l´estat líquid i sòlid. No són enllaços covalents. Es simbolitza amb una ratlla puntejada.

 

 

 

El CH3OH té un punt d´ebullició tant elevat diferent del C2H6 per les interaccions dipol-dipol i pels ponts d´hidrògen.

 

 

 

 

SOLUBILITAT DELS HIDROCARBURS

Els disolvents polars sempre disolen polars i els disolvents apolars, sempre disolen apolars.

POLAR......... H2O + CH3OH

APOLAR .......BENZÈ + PENTÀ

El benzé  és el disolvent apolar.

El colesterol ha de ser soluble en sang (H2O).

 

 

PROPIETATS QUÍMIQUES

Les propietats químiques en la reactivitat dels hidrocarburs són:

· Inèrcia química d´hidrocarburs saturats. A temperatura ambient, els alcans no reaccionen amb àcids (Hcl, H2SO4). Tampoc no reaccionen amb bases (NaOH, KOH) ni amb reductors (HUESO2).

· Oxidació (combustió): mitjançant O2 i una guspira.

 

 

 

 

 

 

 

· Cloració i bromació: es tracta d´agafar un hidrocarbur (RH) amb Cl i reaccionen sempre i quan fem una irradiació amb una l específica, donant lloc a la substitució de l´H per un clor i a la formació de Hcl.

 

 

 

 

 

 

 

La bromació és el mateix tipus de reacció. Els halurs d´alquil es poden aconseguir mitjançant l´hidrocarbur i el Cl o Br.

 

ISOMERIA CONFORMACIONAL DELS ALCANS

És degut al lliure gir al voltant del enllaç senzill C-C i es comença a veure al primer hidrocarbur.

 

 

 

 

 

 

 

Si mantenim el C de davant en una posició simple es pot aconseguir un gir de 60º dels altres hidrògens.

 

 

 

 

Aquestes diferents configuracions a l´espai degut al gir al voltant de l´enllaç s, reben el nom de conformacions. Es poden dibuixar en perspectiva caballera o en projeccions de Newmann.

El CARBONI de davant és un punt i es pinten els HIDRÒGENS  del CARBONI. El CARBONI del darrera es pinta com una rodona i es col·loquen els HIDRÒGENS del CARBONI de darrera.

Als isòmers constitucionals es trenquen els enllaços, mentres que als isòmers conformacionals només es varien la conformació en l´espai dels àtoms.

 

 

 

 

L´età sempre s´està movent. Els isòmers conformacionals es troben en equilibri dinàmic. Però l´età es trobarà a la posició B perquè els electrons sofriràn menys repulsió amb els altres electrons. Energèticament,

 

 

 

 

 

es troba constantment en un equilibri dinàmic entre les diferents conformacions. Es trobarà en més proporció a la del mínim energètic.

La conformació eclipsada és la que té els enllaços totalment alineats. La conformació extesa o alternada és més estable que l´eclipsada.

Les conformacions exteses són més estables que les eclipsades perquè els impediments esteris (a l´espai) són menors.

ISOMERIA CONFORMACIONAL DELS CICLOALCANS

CICLOPROPÀ

 

 

Hauria de tenitr 109º, però no els tenen. Té els CARBONIS  en el plà però es formen angles de 60º i els enllaços són febles i es formen uns enllaços d´anell i la molècula és molt poc estable i molt reactiva a causa de la tensió d´anell.

CICLOBUTÀ

 

 

 

Forma angles de 90º i també té una tensió d´anell. Els enllaços C-H són paral·lels i estan eclipsats. Tenen impediments de tipus esteri.

No es manté en un pla recte. Augmenta una punta 20º i no té impediments esteris perquè els Hidrògens no estàn eclipsats. Encara que un CARBONI surti del plà, també té tensió d´anell.

CICLOPENTÀ

 

 

 

Tots els enllaços C-H es troben alineats i són paral·lels. Això provoca l´impediment esteri. Per això, també aixeca un CARBONI respecte el plà. D´aquesta manera els enllaços C-H no són alineats i no hi ha impediments esteris. Es diu que es troba en forma de sobre.

CICLOHEXÀ

 

 

 

 

Si es posa plà, els sis enllaços C-H són paral·lels i els impediments esteris són importants. El 1969, el premi Nobel de Química, va donar-se a Barton i Hassel per trobar la no configuració plana del ciclohexà. Per evitar els impediments esteris es col·loca en forma de cadira.

El ciclohexà està contínuament en un equilibri dinàmic. El flipping del ciclohexà és el canvi de cadira.

Els HIDRÒGENS AXIALS són els que van un amunt i un avall. Se sitúen en un pla perpendicular respectee dels CARBONIS.

 

 

 

Quan es fa el flipping de l´anell, els HIDRÒGENS AXIALS passen a ser EQUATORIALS. Els altres HIDRÒGENS es troben en la posició oposada. Les puntes indiquen si l´HIDRÒGEN va cap amunt o cap avall. La nau és inestable a causa dels dos HIDRÒGENS de les puntes, que gairebé es toquen.

 

 

 

 

 

 

 

 

METILCICLOHEXÀ

El metil es pot col·locar a una posició axial o equatorial. Hi ha diferències entre el metil axial i l´equatorial. La forma més estable és la que té el metil en posició equatorial.

 

Si es troba en la posició axial hi ha un impediment esteri entre els HIDRÒGENS. S´anomenen interacciones 1,3-diaxials i es donen entre el metil i l´HIDRÒGEN del CARBONI número 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

La cadira és un  mínim energètic. A temperatura ambient, el 99% de molècules són cadires i les molècules tenen energia suficient per fer 1 milió d´interconversions cada segon.

 

 

 

 

A temperatura de 25ºC, un 95% de les molècules de cadira tenen una conformació en equatorila del metil.

A mesura que augmenti el tamany del substituient, augmenta la posició del substituient en posició equatorial.

 

 

 

 

 

 

ISOMERIA

·CONSTITUCIONAL O ESTRUCTURAL: Degut a la diferent conectivitat entre els àtoms.

 

 

 

·CONFORMACIONAL: Degut a diferències espaials

 

 

 

 

 

· CONFIGURACIONAL O ESTEREOISOMERIA : Difereixen en la orientació espaila dels àtoms que tenen la mateixa constitució. GEOMÈTRICA CIS/TRANS:Només en cicloalcans

Els isòmers geomètrics només existeixen quan hi ha dos substituients en el cicloalcà.

 

 

La forma CIS: Té els dos substituients cap al mateix cantó.

La forma TRANS: Té un substituient cap amunt i altre cap abaix.

Al ciclohexà s´ha de considerar el flipping de l´anell.

 

 

 

Per comprovar les propietats físiques dels isòmers geomètrics del ciclohexà:

 

ISÒMER

PUNT EBULLICIÓ (ºC)

1,2-DIMETIL CIC.

CIS

130.04

1,2-DIMETIL CIC.

TRANS

123.7

1,3-DIMETIL CIC.

CIS

120.1

1,3-DIMETIL CIC.

TRANS

123.5

 

 

 

 

 

 

Els ciclohexans tenen flipping i donen  lloc a isòmers conformacionals.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aquests isòmers són més estables amb els substituients a equatorial per a que no hi hagin interaccions.

Els substituients més voluminosos sempre estaràn més còmodes en posició equatorial perquè tindrà menys interaccions.

 

 

 

 

Actualizado el Jueves, 3 Octubre, 2002 20:24

E-VETERINARIOInicio.

VETERINARIOS@OLE.COM