Hidrocarburo

Algunos hidrocarburos. De arriba a abajo: etano, tolueno, metano, eteno, benceno, ciclohexano y decano.

Los hidrocarburos son compuestos orgánicos, en la tierra, formados únicamente por átomos de carbono e hidrógeno. La estructura molecular consiste en un armazón de átomos de carbono y átomos de hidrógeno. Los hidrocarburos son los compuestos básicos de la Química Orgánica. Las cadenas de átomos de carbono pueden ser lineales o ramificadas, y abiertas o cerradas. Los que tienen en su molécula otros elementos químicos ( heteroátomos) se llaman hidrocarburos sustituidos. El hidrocarburo puede encontrarse también en muchos planetas sin necesidad de que haya habido vida para generar petróleo, como en Júpiter, Saturno, Titán y Neptuno, compuestos parcialmente por hidrocarburos como el metano o el etano.

Los hidrocarburos se pueden clasificar en dos tipos, que son alifáticos y aromáticos. Los alifáticos, a su vez se pueden clasificar en alcanos, alquenos y alquinos según los tipos de enlace que unen entre sí los átomos de carbono. Las fórmulas generales de los alcanos, alquenos y alquinos son CnH2n+2, CnH2n y CnH2n-2, respectivamente.

Hidrocarburos Saturados o Alcanos: Son compuesto formado por carbono e hidrógeno, presentan enlaces sencillos (SP3), presenta una fórmula general (CnH2n+2), donde n es el número de carbono del compuesto y el sufijo o y su terminación es Ano.

CH4→ Metano

C2H6→Etano

C3H8→Propano

C4H10→Butano

C5H12→Pentano

C6H14→ Hexano

C7H16→Heptano

C8H18→Octano

C9H20→Novano

C10H22→Decano.


De acuerdo al tipo de estructuras que pueden formar, los hidrocarburos se pueden clasificar como:

  • Hidrocarburos acíclicos, los cuales presentan sus cadenas abiertas. A su vez se clasifican en:
    • Hidrocarburos lineales a los que carecen de cadenas laterales
    • Hidrocarburos ramificados, los cuales presentan cadenas laterales.
  • Hidrocarburos cíclicos ó cicloalcanos, que se definen como hidrocarburos de cadena cerrada. Estos a su vez se clasifican como:
    • Monocíclicos, que tienen una sola operación de ciclización.
    • Policíclicos, que contienen varias operaciones de ciclización.

Los sistemas policíclicos se pueden clasificar por su complejidad en:

  • Fusionados, cuando al menos dos ciclos comparten un enlace covalente.
Cicloalcano bicíclico de fusión.
  • Espiroalcanos, cuando al menos dos ciclos tienen un solo carbono en común.
Cicloalcano bicíclico espiro.
  • Puentes Estructuras de von Baeyer, cuando una cadena lateral de un ciclo se conecta en un carbono cualquiera. Si se conectara en el carbono de unión del ciclo con la cadena, se tendría un compuesto espiro. Si la conexión fuera sobre el carbono vecinal de unión del ciclo con la cadena, se tendría un compuesto fusionado. Una conexión en otro carbono distinto a los anteriores genera un puente.
Cicloalcanos tipo puente.
  • Agrupaciones, cuando dos ciclos independientes se conectan por medio de un enlace covalente.
Cicloalcanos en agrupaciones.
  • Ciclofanos, cuando a partir de un ciclo dos cadenas se conectan con otro ciclo.
Ciclofanos.

Según los enlaces entre los átomos de carbono, los hidrocarburos se clasifican en:

  • Hidrocarburos alifáticos, los cuales carecen de un anillo aromático, que a su vez se clasifican en:
    • Hidrocarburos saturados, ( alcanos o parafinas), en la que todos sus carbonos tienen cuatro enlaces simples (o más técnicamente, con hibridación sp3).
    • Hidrocarburos no saturados o insaturados, que presentan al menos un enlace doble ( alquenos u olefinas) o triple ( alquino o acetilénico) en sus enlaces de carbono.
  • Hidrocarburos aromáticos, los cuales presentan al menos una estructura que cumple la regla de Hückel (Estructura cíclica, que todos sus carbonos sean de hibridación sp2 y que el número de electrones en resonancia sea par no divisible entre 4).

Los hidrocarburos extraídos directamente de formaciones geológicas en estado líquido se conocen comúnmente con el nombre de petróleo, mientras que los que se encuentran en estado gaseoso se les conoce como gas natural. La explotación comercial de los hidrocarburos constituye una actividad económica de primera importancia, pues forman parte de los principales combustibles fósiles ( petróleo y gas natural), así como de todo tipo de plásticos, ceras y lubricantes.

Según los grados API, se clasifican en:

Si es:

  • > 40 - condensado
  • 30-39,9 - liviano
  • 22-29,9 - mediano
  • 10-21,9 - pesado
  • < 9,9 - extrapesado

Hidrocarburos sustituidos

Los hidrocarburos sustituidos son compuestos que tienen la misma estructura que un hidrocarburo, pero que contienen átomos de otros elementos distintos al hidrógeno y el carbono en lugar de una parte del hidrocarburo. La parte de la molécula que tiene un ordenamiento específico de átomos, que es el responsable del comportamiento químico de la molécula base, recibe el nombre de grupo funcional.

Por ejemplo:

Los compuestos halogenados tienen como grupo funcional los átomos de halógenos. Tienen una alta densidad. Se utilizan en refrigerantes, disolventes, pesticidas, repelentes de polillas, en algunos plásticos y en funciones biológicas: hormonas tiroideas. Por ejemplo: cloroformo, diclorometano, tiroxina, Freón, DDT, PCBs, PVC. La estructura de los compuestos halogenados es: R-X, en donde X es flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br) y yodo (I), y R es un radical de hidrocarburo.

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