Hidrocarburos saturados alcanos y cicloalcanos

PRÁCTICA Nº 9

HIDROCARBUROS SATURADOS ALCANOS Y CICLOALCANOS

9.1 OBJETIVO

 Evaluar las propiedades físicas y químicas de los alcanos.

9.2 PROCEDIMIENTO

Obtención del metano

Por reducción del cloroformo

Se introdujo 5.0169 g de Zinc en polvo, 3 mL de cloroformo, 1 mL de sulfato cúprico al 20% y 20 mL de una mezcla etanol-H2O (1:1) en un balón de destilación de 100 mL. Se tapó el balón con un tapón de caucho, se esperó que se iniciara la reacción (ecuación 9.6), se permitió que el aire fuera desplazado del interior del sistema y se recogió el metano sobre agua.

Análisis de datos

Al terminar la reacción se obtuvo 110 ml una alta cantidad de gas al cabo de la realización de la práctica, el cual se depositó en una probeta.

El método empleado para la obtención de metano fue eficiente, pues se consiguió una alta cantidad del gas en el tiempo empleado para la reacción

El metano más sencillo de todos los compuestos orgánicos es en primer término de la serie de los hidrocarburos saturados también llamados parafinas o alcanos.

El metano constituye del 50 al 75% del gas natural y se forma de la naturaleza por descomposición bacteriana anaerobia. Las propiedades químicas que se observan en el metano durante esta práctica, son características de todos los alcanos.

El metano es uno de los compuestos orgánicos más importantes que se hallan, desde el punto de vista industrial; debido a la gran cantidad de compuestos que se pueden sintetizar. Las principales fuentes de obtención del metano son: gases residuales del refinado de petróleo, gas natural, gases de hornos de coque, y biogás, resultado de la fermentación anaerobia de desechos orgánicos. Sin embargo su preparación, a partir de otros compuestos, generalmente no se considera muy rentable, sino más bien se la realiza con fines experimentales. La síntesis de metano puede darse de varias formas, mediante la reacción de compuestos orgánicos e inorgánicos; así como por la unión directa de sus componentes en el arco voltaico, siendo el rendimiento bajo en este caso

9.3 Propiedades físicas de los alcanos

Solubilidad

Se depositó en un tubo de ensayo 1 mL de cada uno de los solventes indicados en la tabla 9.4, posteriormente se adiciono 0,5 mL del alcano, agitar, observar y tomar los datos correspondientes.

TABLA 9.4 Solubilidad de los Alcanos o mezcla de alcanos.

Solvente 1

SUSTRATO EtOAc EtOH Me2CO Tol H2O EtGol H2SO4 5% NaOH 5%

Ciclohexano Si No No Si No Si No No

Eter de petróleo Si Si Si Si No No No No

Heptano Si No Si Si No No No No

Hexanos Si Si Si Si No No No No

Parafina Si No No Si No No No No

Vaselina No No Si Si No No No No

EtOAc= Acetato de etilo, EtOH= Etanol, Me2CO= Acetona, Tol= Tolueno, H2O= Agua, EtGol= etilenglicol.

Análisis de datos

Los alcanos son casi totalmente insolubles en agua debido a su baja polaridad y a su incapacidad para formar enlaces con el hidrógeno.

Los alcanos líquidos son miscibles entre sí y generalmente se disuelven en disolventes de baja polaridad. Los buenos disolventes para los alcanos son el benceno, tetracloruro de carbono, cloroformo y otros alcanos.

Solubilidad en agua

No forman enlaces de hidrógeno y son insolubles en solventes polares como el agua. Puesto que los enlaces de hidrógeno entre las moléculas individuales de agua están apartados de una molécula de alcano, la coexistencia de un alcano y agua conduce a un incremento en el orden molecular (reducción de entropía). Como no hay enlaces significativos entre las moléculas de agua y las moléculas de alcano, la segunda ley de la termodinámica sugiere que esta reducción en la entropía se minimizaría al minimizar el contacto entre el alcano y el agua: se dice que los alcanos son hidrofóbicos (repelen el agua).

Solubilidad en otros solventes

Su solubilidad en solventes no polares es relativamente buena, una propiedad que se denomina lipofilicidad. Por ejemplo, los diferentes alcanos son miscibles entre sí en todas las demás proporciones.

9.4 Propiedades químicas de los alcanos

Reacción de Combustión.

Los alcanos son muy combustibles y arden en presencia del oxígeno del aire, con llama más o menos luminosa según la proporción de carbonos que tenga. Los productos de combustión total son agua y dióxido de carbono.

En una cápsula de porcelana se colocó cinco gotas de hexanos, se acercó un fósforo encendido y se observaron las características de la llama. Se realizo el mismo procedimiento para los alcanos líquidos a evaluar de la tabla 9.1. En el caso del metano, acercar un fósforo a la boca del frasco plástico que contenga dicho gas.

Alcano Descripción de la llama

Ciclo hexano Una llama normal amarilla, muy leve.

Éter de petróleo Una llama amarilla más intensa.

Heptanos Una llama normal pero de combustión lenta (se demoró en apagar)

Hexanos Llama intensa, alta y de lenta reacción de combustión

Parafina Se extiende la combustión, de llama baja.

Vaselina Una llama leve y la combustión es muy rápida

Análisis de datos

Combustión: Es la reacción más importante de los alcanos. Todos los hidrocarburos saturados reacción con el oxígeno, dado dióxido de carbono y agua. Para que las reacciones de combustión de los alcanos comiencen, hay que alcanzar una alta temperatura de ignición, debido a la gran energía de activación que presentan, manteniéndose después con el calor que liberan

La Combustión de todos los alcanos fue completa aunque la de algunos compuestos fue más lenta.

Una reacción de combustión es un cambio químico en el cual un compuesto se combina con oxígeno (O2) para producir calor, luz y productos gaseosos.

Si la combustión de los alcanos tiene lugar en un ambiente bajo en oxígeno, se produce un grupo diferente de compuestos. Además del CO2 y del H2O potencialmente se puede formar carbón (carbono puro) y monóxido de carbono CO. Los productos de la reacción dependen del alcano en combustión y de la cantidad de O2 disponible. La combustión en un ambiente bajo en oxígeno se denomina combustión incompleta. La combustión en un ambiente rico en oxígeno se denomina combustión completa.

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