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Propiedades físicas de los Alcanos

1.- ¿Qué son los alcanos?-

Los alcanos; también llamados hidrocarburos saturados, son moléculas

orgánicas formadas únicamente por átomos de carbono e hidrógeno, sin

funcionalización alguna, es decir, sin la presencia de grupos funcionales como el

carbonilo, carboxilo, amida, etc. Esto hace que su reactividad sea muy reducida en

comparación con otros compuestos orgánicos, y es la causa de su nombre no

sistemático: parafinas (del latín, poca afinidad). La relación C/H es de CnH2n+2 para

los alcanos lineales (alifáticos) y CnH2n para los cicloalcanos, siendo n el número

de átomos de carbono de la molécula. Todos los enlaces dentro de las moléculas

de alcano son de tipo simple o sigma, es decir, covalentes por compartición de unpar de electrones en un orbital s, por lo cual la estructura de un alcano sería de la

forma:

H H H H| | | |

H - C - C –H ... H- C - C - H| | | |

H H H H

donde cada línea representa un enlace covalente.

2.- Propiedades físicas de los alcanos.-

Las propiedades físicas son aquellas que describen un compuesto de

acuerdo a parámetros completamente físicos; si atender los resultados químicos

consecuentes. A continuación se describen las propiedades físicas de los alcanos:

 

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Propiedades físicas de los Alcanos

• Color y olor:

Los alcanos son incoloros y por lo general inodoros, aunque algunos como

el metano, pueden presentar un ligero olor aliáceo.

• Estado físico:

Los alcanos se presentan en estado sólido, líquido o gaseoso según el

tamaño de la cadena de carbonos. Hasta 4 carbonos son gases (metano,

etano, propano y butano), a partir del pentano hasta el hexadecano (16

carbonos) son líquidos y los compuestos superiores a 16 carbonos se

presentan como sólidos aceitosos (parafinas).

• Densidad:

La densidad de los alcanos es en promedio 0,6gr/ml, lo cual los hace

menos densos que el agua, cuya densidad es de 1gr/ml. Cuanto mayor es

el número de carbonos las fuerzas intermoleculares son mayores y la

cohesión intermolecular aumenta, resultando en un aumento de la

proximidad molecular y, por tanto, de la densidad.

• Punto de ebullición:

Los alcanos presentan un incremento regular en el punto de ebullición

como en el de fusión conforme aumenta el peso molecular, una regularidad

que también se refleja en otras propiedades, esto se debe a que las fuerzas

intramoleculares atractivas son más efectivas cuanto mayor es la superficie

de la molécula. Las moléculas no polares, como las de los alcanos, se

atraen débilmente entre sí por efecto de fuerzas intermoleculares de van

der Waals.

•

Punto de fusión:Al igual que en el punto de ebullición, este aumenta a medida que crece la

cadena de carbonos, debido a que se necesita más energía para lograr el

estado líquido del compuesto.

 

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Propiedades físicas de los Alcanos

Las fuerzas de Van der Waals, que actúan sólo a distancias muy cortas,

resultan de la polarización inducida de las nubes electrónicas en las moléculas.

Aunque la distribución electrónica en una molécula es uniforme en promedio

durante un periodo, la distribución en un instante dado cualquiera no es uniforme.

Un lado de la molécula puede por casualidad, tener un ligero exceso de electrones

en relación con el lado opuesto. Cuando esto ocurre, la molécula posee un

momento dipolar temporal y puede provocar que otra molécula cercana adopte

temporalmente un dipolo opuesto, lo cual como resultado induce una ligera

atracción entre las dos moléculas. Como podría esperarse, las fuerzas de van der 

Waals aumentan con el tamaño de la molécula. si bien participan otros factores, al

menos parte del incremento en el punto de ebullición observado al aumentar el

número de carbonos en la serie de los alcanos se debe al incremento en las

fuerzas de van der Waals. El efecto de la ramificación en los puntos de ebullición

también puede explicarse recurriendo a las fuerzas de van der Waals. Los alcanos

ramificados tienen una forma más esférica que los alcanos de cadena lineal; como

resultado, tienen menor área superficial, menos fuerzas de van der Waals, y

consecuentemente puntos de ebullición y fusión más bajos.

Valga decir que la variación uniforme de los puntos de ebullición y de

fusión, así como la densidad de los alcanos, es válida únicamente para alcanos no

ramificados. Obsérvese lo siguiente:

Puntos

de

Fusión

-

129.

 

7

-

159.9

-

16.5

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Propiedades físicas de los Alcanos

Estos alcanos tienen el mismo número de carbonos y sus puntos de ebullición son

muy distintos. La superficie efectiva de contacto entre dos moléculas disminuye

cuanto más ramificadas sean éstas. Las fuerzas intermoleculares son menores en

los alcanos ramificados y tienen puntos de ebullición más bajos.

Número decarbonos

 Alcano Punto de fusión(ºC)

Punto de ebullición(ºC)

Densidad (g/mL)

1 Metano -182.5 -164.0 0.5547

2 Etano -183.3 -88.6 0.509

3 Propano -189.7 -42.1 0.5005

4 Butano -138.3 -0.5 0.5788

5 Pentano -129.7 36.1 0.6262

6 Hexano -95.0 68.9 0.66037 Heptano -90.6 98.4 0.6837

8 Octano -56.8 125.7 0.7025

9 Nonano -51.0 150.8 0.7176

10 Decano -29.7 174.1 0.7300

20 Eicosano -36.8 343.0 0.7886

30 Triacontano -65.8 450.0 0.8097

4 Isobutano -159.4 -11.7 0.579

5 Isopentano -159.9 27.85 0.6201

5 Neopentano -16.5 9.5 0.6135

8 Isooctano -107.4 99.3 0.6919

 

Punto de ebullición

 

Punto de ebullición

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Propiedades físicas de los Alcanos

 

Punto de fusión

Densidad en estado líquido