¿Qué son los hidrocarburos alifáticos?

Los hidrocarburos son los compuestos orgánicos más sencillos que existen, ya que sólo están compuestos por hidrógeno y carbono, de allí su nombre que deriva de hidrógeno y carbono. Se clasifican en alifáticos y aromáticos. En este artículo definiremos a los hidrocarburos alifáticos: alcanos, alquenos y alquinos, su nomenclatura y su importancia.   

Los hidrocarburos son vitales para la industria del combustible
Los hidrocarburos son compuestos orgánicos vitales para la industria del combustible. Imagen de amac

Tabla de contenidos
  1. ¿Qué son los hidrocarburos?
    1. Clasificación de los hidrocarburos
      1. Clasificación de los hidrocarburos según el tipo de estructura
      2. Clasificación de los hidrocarburos según el tipo de enlace
  2. Hidrocarburos alifáticos
    1. Hidrocarburos saturados o alcanos
    2. Hidrocarburos no saturados (alquenos y alquinos)
      1. Alquenos
      2. Alquinos
  3. Importancia de los hidrocarburos


¿Qué son los hidrocarburos?

Antes de referirnos a los hidrocarburos alifáticos, los definiremos como:

Un hidrocarburo es un compuesto de origen orgánico que surge de la combinación de átomos de carbono con átomos de hidrógeno. Estos compuestos forman estructuras moleculares muy diversas, creándose cadenas que enlazan a los átomos que los conforman. Estas cadenas pueden ser abiertas, lineales, cerradas o ramificadas.


Los hidrocarburos pueden ser representados mediante una fórmula básica, que veremos a continuación:

Fórmula general para un hidrocarburo

Los hidrocarburos pueden presentarse en diversos estados de la materia, como sólido, líquido y gaseoso. Las mezclas de hidrocarburos más comunes son el petróleo (líquido) y el gas natural (gaseoso). Cabe destacar, que estas mezclas son materias primas fundamentales para la generación de diferentes productos químicos y combustibles fósiles.

Las principales características de los hidrocarburos son las siguientes:

  1. Se encuentran formados únicamente por átomos de hidrógeno y carbono.
  2. No suelen ser biodegradables.
  3. Son compuestos insolubles en agua (hidrofóbicos).
  4. Son solubles en disolventes orgánicos (lipofílicos).
  5. Generan agua y dióxido de carbono cuando su combustión es completa.
  6. Si la combustión es incompleta, producen agua y monóxido de carbono.

Clasificación de los hidrocarburos

Existen dos clasificaciones principales para los hidrocarburos, la primera, según el tipo de estructura que poseen, y la segunda, según el tipo de enlace que hay entre sus átomos. Ambas clasificaciones las describiremos a continuación:

Clasificación de los hidrocarburos según el tipo de estructura

Según la estructura que estos compuestos orgánicos pueden presentar, se clasifican en: Acíclicos y cíclicos.

Acíclicos

Son hidrocarburos que presentan cadenas carbonadas (esqueleto estructural) abiertas. Pueden clasificarse a su vez en:

  • Lineales: Como su nombre lo indica, tienen estructura de línea recta, careciendo de cadenas laterales.
  • Ramificados: Estos hidrocarburos sí presentan cadenas laterales, creando estructuras parecidas a ramas.

Cíclicos

También son conocidos como cicloalcanos. Estos hidrocarburos cuentan con cadenas cerradas similares a un anillo (ciclo) y se clasifican en:

  • Monocíclicos: Como su nombre lo indica, poseen un solo ciclo.
  • Policíclicos: Poseen más de un ciclo en su estructura, y pueden clasificarse a su vez en: Fusionados, espiroalcanos, puentes estructuras de Von Baeyer, agrupaciones y ciclofanos.




Clasificación de los hidrocarburos según el tipo de enlace

Esta clasificación se basa en el tipo de enlace químico que une a los átomos de hidrocarburos, y es la siguiente:

  • Hidrocarburos alifáticos: Carecen de anillos aromáticos
  • Hidrocarburos aromáticos: Poseen un núcleo cíclico común conocido como benceno que cumple con la regla de Hückel.

Hidrocarburos alifáticos

Ahora ya entramos en materia, ya que la idea del artículo es describir a los hidrocarburos alifáticos:

Los hidrocarburos alifáticos son compuestos orgánicos que no contienen carácter aromático. Poseen cadenas carbonadas abiertas, las cuales pueden ser lineales o ramificadas. Se clasifican en dos grandes grupos: Saturados e insaturados (no saturados).


Hidrocarburos saturados o alcanos

Algunas fórmulas de alcanos
Algunos alcanos. Imagen de saylordotorg

Los hidrocarburos saturados o alcanos, como también se les conoce, son cadenas carbonadas alifáticas, las cuales se encuentran unidas entre sí mediante enlaces sencillos del tipo sigma, es decir, por enlaces covalentes que comparten un par de electrones.


Los alcanos carecen de grupos funcionales y todos sus carbonos presentan una hibridación sp3. La fórmula general para los hidrocarburos saturados alifáticos (alcanos) es la siguiente:

Fórmula general para los hidrocarburos saturados (alcanos)

Donde n, representa el número de átomos de carbono en la molécula. La reactividad de los alcanos es bastante reducida en comparación con otros compuestos orgánicos.

Nomenclatura de los alcanos

Para nombrar a los alcanos utilizamos prefijos para especificar el número de átomos de carbono que se presentan en el hidrocarburo, los cuales pueden ser los siguientes:
 

Número de átomos de carbono

Prefijo

1

Met

2

Et

3

Prop

4

But

5

Pent

6

Hex

7

Hept

8

Oct

9

Non

10

Dec


Para finalizar el nombre del alcano se le adiciona el sufijo “ano” después del prefijo que denota la cantidad de átomos de carbono del hidrocarburo saturado. Como ejemplo, veremos a continuación una tabla con el nombre de los alcanos hasta con 10 átomos de carbono:

Número de átomos de carbono

Alcano

1

Metano

2

Etano

3

Propano

4

Butano

5

Pentano

6

Hexano

7

Heptano

8

Octano

9

Nonano

10

Decano



Hidrocarburos no saturados (alquenos y alquinos)

Los hidrocarburos no saturados son aquellos que presentan enlaces dobles o triples carbono-carbono, los cuales pueden clasificarse en alquenos y alquinos.

Alquenos

Fórmulas de alquenos
Algunos alquenos. Imagen de alevelchemestry

También conocidos como olefinas, son hidrocarburos que poseen un doble enlace sencillo carbono-carbono.

Enlace doble característico de los alquenos

Estos dobles enlaces se forman por la pérdida de hidrógenos por parte de la molécula. Para compensar dicha pérdida y restaurar el equilibrio energético, se establecen dobles enlaces de carbono. Los alquenos son muy comunes y abundantes en la naturaleza como los b-carotenos (pigmentación vegetal de la zanahoria) y el etileno (hormona vegetal).

Nomenclatura de los alquenos

Al igual que los alcanos, mantienen la misma regla para los prefijos utilizados para nombrar la cantidad de átomos de carbono del alqueno. Utilizan el sufijo “eno” para finalizar el nombre de este hidrocarburo no saturado (insaturado). A continuación, veremos una tabla con los alquenos con el número de átomos de carbono del 1 al 10, como ejemplo:

Número de átomos de carbono

Alqueno

1

Meteno

2

Eteno

3

Propeno

4

Buteno

5

Penteno

6

Hexeno

7

Hepteno

8

Octeno

9

Noneno

10

Deceno


Los alquenos poseen el doble de átomos de hidrógeno en relación a los átomos de carbono. Por ejemplo, CH2 (meteno), C4H8 (buteno), C8H16 (octeno), etc. Su fórmula general es:

Fórmula general para los alquenos

Donde n, representa el número de átomos de carbono en la molécula.

Alquinos

Los alquinos y su nomenclatura
Los alquinos y su nomenclatura. Imagen de slideplayer

Los alquinos o acetilenos, son hidrocarburos insaturados que presentan al menos un enlace triple simple carbono-carbono.

Triple enlace de carbono de los alquinos

Los alquinos son compuestos meta estables debido a la gran cantidad de energía que contiene el triple enlace carbono-carbono. Los triples enlaces tienden a formarse cuando se deshidrogenan dos átomos de carbono que se encontraban previamente enlazados uno al otro, mediante un doble enlace. Los alquinos que cuentan con un triple enlace en un extremo de su cadena carbonada son conocidos como alquinos terminales.

Nomenclatura de los alquinos

Al igual que los alcanos, los alquinos mantienen la misma regla para los prefijos utilizados para nombrar la cantidad de átomos de carbono. Utilizan el sufijo “ino” para finalizar el nombre de este hidrocarburo no saturado (insaturado). Como ejemplo, veremos a continuación una tabla con el nombre de los alquinos hasta con 10 átomos de carbono:

Número de átomos de carbono

Alqueno

1

Metino

2

Etino (Acetileno)

3

Propino

4

Butino

5

Pentino

6

Hexino

7

Heptino

8

Octino

9

Nonino

10

Decino


Importancia de los hidrocarburos

Los hidrocarburos son muy importantes para la industria, ya que son utilizados como materia prima para una gran cantidad de productos entre los cuales podemos destacar:

  • Textiles.
  • Plásticos.
  • Insecticidas.
  • Tintes.
  • Elastómeros.
  • Productos petroquímicos en general.

Además son la base de la industria del combustible, ya sea para vehículos de transporte, de carga, aeronaves, barcos, vehículos personales, generación de electricidad, etc. Asimismo, los hidrocarburos se encuentran presentes en múltiples productos de uso diario, como las grasas, los lubricantes, entre otros, siendo de vital importancia para la industria en todo el mundo.


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