capitulo 2 hidrocarburos parte i

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Capítulo 2 Hidrocarburos Parte I

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Enlace, el enlace covalente, hibridación y representaciones de las moleculas orgánicas

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Page 1: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Capítulo 2

HidrocarburosParte I

Page 2: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Contenido

UNIDAD 2. Hidrocarburos PARTE I

Enlace químico en hidrocarburos

Tipos de hibridación

Estructura y representaciones

Nomenclatura de: alcanos, alquenos, alquinos y compuestos

aromáticos

Propiedades físicas.

Page 3: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Enlace químico

EL ENLACE QUÍMICO es la fuerza que mantiene unidos los átomos en las

diferentes sustancias (molécula, cristal, etc)

TIPOS DE ENLACES

• IONICO

• COVALENTE

• METÁLICO

Page 4: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

TIPOS DE ENLACES

IONICOS COVALENTE METALICO

• Sólidos

• Altos puntos de fusión

• Alto punto de ebullición

• Solubles en agua

• Electrolitos

• Sólidos, líquidos, gases

• Bajo puntos de fusión

• Bajo punto de ebullición

• Solubilidad depende de

la polaridad

• No electrolitos

• Sólidos

• Muy altos puntos de

fusión y ebullición

• Conductores del calor

y la corriente eléctrica

Sustancias

moleculares

Sólidos de red

covalente

Page 5: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

FUERZA INTERMOLECULARES

Fuerza entre moléculas responsables de las propiedades físicas de las sustancias

moleculares

Mas débiles que un enlace covalente

Tipos

• Interacciones dipolo-dipolo

• Puentes de hidrógeno

• Fuerzas de London

Page 6: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

FUERZA INTERMOLECULARES

Interacciones dipolo-dipolo

• Se presentan en moléculas polares

• El polo positivo interacciona con el polo negativo

• Estas interacciones son el 1% de un enlace covalente

• Este es uno de los factores que determina el punto de fusión, de ebullición,

calores de fusión, etc

+

-

Page 7: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

FUERZA INTERMOLECULARES

Atracciones puente de hidrógeno

• Es un tipo particular de atracción dipolo-dipolo

• Se presentan en moléculas en las que el H está unido a átomos muy

electronegativos: O, N ó F

• Estas interacciones son el 5-10 % de un enlace covalente (13 a 42 kJ/mol)

• Es el más importante tipo de atracción intermolecular

Page 8: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

FUERZA INTERMOLECULARES

Atracciones puente de hidrógeno: EL AGUA

• Es una molécula fundamental para la vida

• Del latín aqua

• formada por dos átomos de hidrógeno y uno de

oxígeno

• Se presenta en los tres estados:

Sólido: hielo

Líquido: agua

Gas: vapor de agua

Page 9: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

FUERZA INTERMOLECULARES

La molécula del agua

• Oxígeno: hibridación sp3

• Forma: Angular

• Angulo de enlace: 104.5 o

• Punto de fusión: 0 oC

• Punto de ebullición: 100 oC

• Cubre el 71% de la superficie del planeta

Page 10: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

FUERZA INTERMOLECULARES

La molécula del agua

Debido a los puentes de hidrógeno:

• Es agua es líquida a temperatura ambiente

• Forma una estructura cristalina mas abierta en el hielo

por eso es ocupa mas volumen, es menos denso y flota

• Alto punto de fusión, punto de ebullición

Page 11: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

FUERZA INTERMOLECULARESFUERZAS DE LONDON

• Se llaman también dipolos inducidos, se presentan instantáneamente

como resultado de choques entre las partículas

• Su duración es muy corta y son extremadamente débiles

• Se presentan en moléculas no polares y átomos

Page 12: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Hibridación del Carbono

Page 13: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Hibridación del CarbonoHIBRIDACIÓN sp3

Presente en los carbonos de enlaces sencillos

Geometría: tetrahédrica

Angulo: 109.5o

Page 14: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Hibridación del CarbonoHIBRIDACIÓN sp2

Presente en los carbonos de enlaces dobles

Geometría: trigonal plana

Angulo: 120o

Page 15: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Hibridación del CarbonoHIBRIDACIÓN sp

Presente en los carbonos de enlaces triples

Geometría: lineal

Angulo: 180o

Page 16: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Estructura y representaciones

Page 17: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Estructura de Lewis La forma mas sencilla de representar una molécula es mediante las

estructuras de Lewis

Cada electrón de valencia se representa usualmente con un punto

Recordar la REGLA DEL OCTETO

Page 18: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Fórmulas estructurales

Fórmulas

estructurales

Fórmulas estructural

desarrollada ó de

Lewis

Fórmulas estructural

condensada

Page 19: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Estructura de LewisCada par de electrones se puede sustituir por un linea

Metano

Etano

Page 20: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Estructuras de LewisEn el caso de dobles o triples enlaces se colocan dos ño tres lienas

según el caso

Los pares de electrones libres se representan como puntos

Eteno

H:C:::C:HEtino

Metanol

Page 21: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Fórmula estructural condensada Se representan sin mostrar todos los enlaces individuales

Cada átomo central se representa junto a los átomos a los que está

unido

Usualmente se prefiere CH3CH3 en lugar de CH3-CH3

Grupos idénticos (dos ó mas) se pueden resumir mediante un

paréntesis y un subíndice

Metano

Etano

CH4

CH3CH3

Propano CH3CH2CH3

Butano CH3CH2CH2CH3 CH3(CH2)2CH3

Page 22: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Fórmulas lineoangulares ó zig zag Los enlaces se representan por líneas

Los átomos vienen dados en los vértices ó extremos de cada linea

El nitrógeno, oxígeno, y halógenos se escriben con su símbolo

Los hidrógenos NO se simbolizan a excepción que estén unidos a

elementos simbolizados

Hexano CH3(CH2)4CH3

Ciclopentanol

Page 23: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Fórmulas molecular Indica el numero de átomos de cada elemento

Hexano CH3(CH2)4CH3

Ciclopentanol

C6H14

C5H10O

Page 24: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Nomenclatura de Hidrocarburos:Alcanos, alquenos, alquinos y compuestos

aromáticos

Page 25: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Hidrocarburos Son compuestos orgánicos que SÓLO contienen C e H

Los principales son:

Hidrocarburo Enlace Hibridación Nombre

comun

Alcanos Sencillo sp3 Parafinas

Alquenos Doble sp2 Olefina

Alquinos Triple sp Acetilenos

Aromáticos Conjugado sp2 Arenos

Page 26: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

ALCANOS Hidrocarburos que solo contienen enlaces sencillos

Su nombre termina en ANO

Un prefijo indica el número de carbonos

Carbonos Prefijo

1 met

2 et

3 prop

4 but

5 pent

Carbonos Prefijo

6 hex

7 hept

8 oct

9 non

10 dec

Carbonos Prefijo

11 undec

12 dodec

20 eicos

21 Uneicos

30 triacont

Page 27: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

ALCANOS

FM FC FC FL

CH4

C2H6 CH3CH3

C3H8 CH3CH2CH3

C4H10 CH3CH2CH2CH3 CH3(CH2)2CH3

C5H12 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3(CH2)3CH3

Page 28: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

ALCANOS RAMIFICADOS Se escoge la cadena continua mas larga: CADENA PRINCIPAL

Todos los grupos que quedan por fuera se llaman: RADICALES,

terminan en il

Se numera la cadena principal de forma que el (o los) sustituyentes

tengan los números mas bajos

Se nombran los sustituyentes alfabéticamente

Ejemplo:

2-metilpentano

Page 29: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

12

34567

8

Grupos metilo: 2

Prefijo mutltiplicativo di

Posiciones: 2,6

2,6-dimetiloctano

Ejemplo:

Page 30: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

12

3456

7

8

Grupos metilo: 1 Posición: 2

Grupos etilo: 1 Posición: 6

6-etil-2-metilnonano

Ejemplo:

9

Se nombran los sustituyentes alfabéticamente

Page 31: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Ejercicios:

Page 32: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

CICLOALCANOS Son alcanos cíclicos: forman anillos, generalmente corresponde al

a la CADENA PRINCIPAL

Se añade antes del nombre la palabra CICLO

Ejemplo:

Ciclopropano Ciclobutano

Ciclopentano Ciclohexano

Page 33: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

CICLOALCANOS CON

SUSTITUYENTES Si tiene un único sustituyente NO SE NUMERA el grupo radical

Si tiene varios sustituyente se numera de forma que tenga el

número mas bajo posible

Ejemplo:

metilciclopentano 1,2-dimetilciclopentano

Page 34: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

ALQUENOS Contiene uno ó varios dobles enlaces

El criterio de numeración es la posición del doble enlace: Se

numera la cadena principal de forma que el (o los) dobles enlaces

tengan los números mas bajos

NO siempre la cadena principal va a ser la mas larga

2-metil-2-hexeno

Ejemplo:

La isomeria geométrica se estudiará mas adelante

Page 35: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

2-etil-5-metil-1,5-hexadieno

ALQUENOS

Page 36: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

CICLOALQUENOS

El ó los dobles enlaces están incluidos dentro de un anillo

Se numera de forma que los números de los dobles enlaces sea

el mas bajo

3-metilciclohexeno

Observe que en estos casos NO ES NECESARIO indicar la posición del

doble enlace: 3-metilciclohexeno

Page 37: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Ejercicios:

Page 38: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

ALQUINOS Contiene uno ó varios triples enlaces

El criterio de numeración es la posición del triple enlace: Se

numera la cadena principal de forma que el (o los) triples enlaces

tengan los números mas bajos

La forma correcta de dibujar esta relacionada con la hibridación de

los carbonos sp: LINEAL

Ejemplo:

2-hexinoREPRESENTACION

INCORRECTA

Page 39: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Ejercicios:

1-pentino 1,3-octadiino

Los triples enlaces se encuentran solo en anillos grandes mas de 8

miembros

Page 40: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

HIDROCARBUROS AROMATICOS Es un tipo particular de hidrocarburos

Muchos de ellos derivados del benceno (El principal compuesto

aromático)

Benceno

Page 41: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

HIDROCARBUROS AROMATICOS Los hidrocarburos aromáticos pueden tener diferentes grados de

sustitución, los hidrógenos pueden cambiarse por grupos alquilo,

átomos ó grupos funcionales

Hidrocarburos monosustituidos Un átomo de hidrógeno ha sido reemplazado por algún grupo

Page 42: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Hidrocarburos monosustituidos Al igual que en los cicloalcanos monosustituidos NO se requiere

indicar la posición del grupo sustituyente

Nombre del sustituyente + benceno

metilbenceno isopropilbenceno clorobenceno

tolueno cumenoNombre común

Page 43: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Hidrocarburos disustituidos Dos hidrógenos se han reemplazado por dos grupos iguales o

diferentes

Se pueden generar tres isómeros

1,2- 1,3- 1,4-

orto- meta- para-

Page 44: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Hidrocarburos disustituidos

1,2-dimetilbenceno 1,3-dimetilbenceno 1,4-dimetilbenceno

orto-xileno meta-xileno para-xileno

o-xileno m-xileno p-xileno

Page 45: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Hidrocarburos disustituidos

1,2-diclorobenceno Acido 3-clorobenzoico 4-nitrofenol

orto-diclorobenceno p-nitrofenolAcido m-clorobenzoico

Estas recomendaciones se aplican a compuestos diferentes a los

hidrocarburos

Page 46: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Hidrocarburos polisustituidos

1,2,3-trinitrobenceno 1,2,3-trimetilnenceno 2,4-dinitrofenol

mesitileno

Cuando tres ó mas sustituyentes se debe numerar de forma que los

sustituyentes tengan los números mas bajos posibles

Page 47: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Hidrocarburos aromáticos polinucleares

naftaleno

Benzo[a]pireno

Son hidrocarburos formados por la fusión de dos ó mas anillos

bencénicos

antraceno fenantreno

pireno dibenzopireno

Page 48: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Radicales aromáticos Son hidrocarburos formados por la fusión de dos ó mas anillos

bencénicos

Page 49: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Propiedades físicas Se encuentran en los tres estados: Sólidos, líquidos y gases

Moléculas poco polares las fuerzas se limitan a las de Van der

Waals

Solubilidad: disolventes no polares (Hidrófobos)

Densidad: 0.7 g/mL menor que la del agua

Page 50: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Propiedades físicas Puntos de ebullición son bajos y

aumentan ligeramente a medida

que aumenta el numero de

carbonos (por tanto las masas

moleculares)

Las moléculas mas grandes

tienen mayores áreas

superficiales por lo que aumenta

la atracción intermolecular de

van de Waals

Page 51: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Propiedades físicas Los puntos de fusión aumentan al

aumentar la masa molecular

Los alcanos con un número par de

átomos de carbono se empaquetan

mejor en una estructura sólida

Los alcanos con un número impar

de átomos de carbono no se

empaquetan bien y funden a

temperaturas mas bajas

Page 52: Capitulo 2 hidrocarburos parte I

Propiedades físicas El hecho de quena cadena esté ramificada afecta el pf

Un alcanos ramificado funde a una temperatura mas alta que la del n-

alcano

La ramificación de un alcano da lugar a una estructura tridimensional

más compacta en la que las moléculas pueden empaquetarse mas

fácilmente, aumenta el pf