El nombre de parafinas

El nombre de parafinas (que hace referencia a su «pereza a reaccionar» [parum: poco, affinis: afinidad], se dio inicialmente a estos compuestos al observar que prácticamente no reaccionaban con los reaccionantes más corrientes: ácidos y bases fuertes o notables agentes oxidantes como el permanganato potásico (MnO4K). Sin embargo, las parafinas son capaces de reaccionar en condiciones experimentales apropiadas.

Todas las parafinas responden a la fórmula general CnH2n+2, por ejemplo, las fórmulas de las parafinas más sencillas serían:

Para n=1: CH4 (metano)

Para n=2: C2H6 (etano)

Para n=3: C3H8 (propano)

Radicales alquílicos

Cuando se separa un átomo de hidrógeno de una parafina resulta un radical alquílico. En estado libre se denominan radicales libres y por tener un electrón desapareado son muy reactivos y su vida libre es muy corta (menos de 0.001 segundos). Se les nombra cambiando por -ilo la terminación -ano de la parafina de que provienen. Veamos algunos ejemplos:

Radical Parafina originaria Nombre radical

—CH3 Metano Metilo

—CH2—CH3 Etano Etilo

—CH2—CH2—CH3 Propano Propilo

Propiedades físicas de las parafinas

Todas las parafinas son incoloras, «huelen a petróleo» y son insolubles en agua (debido a su marcado carácter no polar). Los cuatro primeros miembros de la serie homóloga n-parafinas son gases, desde el n-pentano hasta el n-hexadecano líquidos, y del n-heptadecano en adelante sólidos.

Esta serie homóloga presenta también las siguientes características:

• La volatilidad disminuye al aumentar el peso molecular.

• Los puntos de fusión en general, se elevan al aumentar el peso molecular.

• La densidad es inferior a la del agua y tiende a un valor límite en toda la serie.

Estas tres propiedades no son características sólo de la serie n-parafinas sino que son generales para las distintas series de alcanos.

Los puntos de fusión y los puntos de ebullición dentro de un grupo de parafinas isómeras disminuyen al aumentar la ramificación. El efecto es más intenso en los puntos de fusión que en los de ebullición, ya que cada cadena lateral dificulta mucho la orientación de las moléculas en una red cristalina.

Reacciones de los hidrocarburos parafínicos

Veamos algunos de los procesos más característicos de entre los que sufren las parafinas:

a) Oxidación

A temperatura ordinaria, los oxidantes usuales (oxígeno, ozono, permanganato potásico, óxido de plata, dicromato potásico, etc.) prácticamente no atacan a las parafinas o lo hacen muy lentamente. Aunque no siempre el proceso es directo, los productos finales de la oxidación de todos los hidrocarburos son dióxido de carbono y agua.

Cuando las parafinas se oxidan rápidamente a elevada temperatura bajo la acción del aire entran en combustión y se dice que arden. La combustión no siempre es completa sino que depende de la cantidad de aire que interviene.

b) Isomerización

Las parafinas en presencia de cloruro o bromuro de aluminio (como catalizador) y a una temperatura de 100 a 200 °C sufren un proceso de isomerización generalmente muy complejo, en el que se llega a una situación de equilibrio en la que coexisten varios de los isómeros posibles.

Un ejemplo sencillo sería el de isomerización del n-butano:

(Cl3Al)

200 ºC

c) Descomposición pirolítica

Consiste en la descomposición de una sustancia por la acción del calor.

Puede ocurrir que esta descomposición pirolítica de parafinas sea deseable, como ocurre en la industria del petróleo. En este caso el proceso recibe el nombre de cracking o craqueo.

Dependiendo de las condiciones de la reacción se obtienen distintos productos (según por donde se rompa la molécula).

d) Halogenación

El cloro y el bromo (el iodo no reacciona si no es en presencia de oxidantes), reaccionan con las parafinas sustituyendo átomos de hidrógeno por átomos de halógeno. La reacción con el flúor se produce con efecto violento.

Tanto el cloro como el bromo precisan del concurso de luz ultravioleta o de calor para que la reacción tenga lugar. El resultado de la reacción es una mezcla compleja de productos. Por ejemplo, la cloración del metano:

CH4 + Cl2 luz o calor

ClH + CH3Cl

clorometano

la reacción no se detiene aquí, y el proceso de cloración continúa, obteniéndose los siguientes productos:

CH2Cl2 : diclorometano

CHCl3 : triclorometano (cloroformo)

CCl4 : tetraclorometano (tetracloruro de carbono)

En el caso de parafinas superiores se observa que el hidrógeno unido a carbono terciario es el más rápidamente sustituido; le siguen los unidos a carbono secundario, mientras que los átomos de hidrógeno unidos a carbono primario son los últimos en ser sustituidos.

e) Nitración

El ácido nítrico concentrado en fase de vapor o el ácido nítrico diluido en fase líquida actúan a elevadas temperaturas produciendo en las parafinas la sustitución de un átomo de hidrógeno por un grupo nitro (—NO2). Normalmente sólo se introduce un grupo nitro por molécula de parafina.

R—H + HONO2 R—NO2 + H2O

nitroparafina

Obtención de parafinas

Los hidrocarburos saturados que se consumen en la industria se obtienen generalmente a partir de gas natural o del petróleo, del que pueden separarse mediante cuidadosas destilaciones fraccionadas. No obstante, existen numerosos métodos de laboratorio para la obtención de alcanos:

a) Hidrogenación de hidrocarburos no saturados

Tanto los alquenos como los alquinos pueden adicionar hidrógeno en presencia de catalizadores de platino, paladio o níquel, para formar el alcano con el mismo esqueleto carbonado.

CH3—CH=CH2 + H2 CH3—CH2—CH3

b) Reducción de halogenuros de alquilo

Consiste en la reducción de un halogenuro de alquilo (preferentemente un ioduro) por medio de ioduro de hidrógeno según el proceso:

R—I + IH I2 + R—H

c) Síntesis de Wurtz

Consiste en hacer reaccionar un halogenuro de alquilo (bromuro o ioduro) con sodio metálico:

CH3—I + Na

CH3—I + Na 2 INa + CH3—CH3

En general, a partir de un halogenuro de alquilo con n átomos de carbono, se obtiene una parafina con 2n átomos de carbono.

d) Hidrólisis de reactivos de Grignard

Los reactivos de Grignard, llamados corrientemente magnesianos, son compuestos del tipo:

R—Mg—X

que se hidrolizan fácilmente para dar el alcano correspondiente al radical

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