Hidrocarburos
Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados solo por carbono e hidrógeno, base del petróleo, el gas natural y la petroquímica.
Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados únicamente por átomos de carbono e hidrógeno. Constituyen la familia más sencilla de la química orgánica, son la base del petróleo y del gas natural y, por tanto, de los combustibles y de buena parte de los plásticos que usamos a diario.
¿Qué son los hidrocarburos?
El nombre procede de sus dos únicos elementos: hidro (hidrógeno) y carburo (carbono). Gracias a la capacidad del carbono para formar cuatro enlaces y unirse consigo mismo, pueden presentarse como cadenas lineales o ramificadas, anillos y estructuras mixtas. Son compuestos apolares, insolubles en agua, menos densos que ella y, en general, inflamables.
Clasificación de los hidrocarburos
| Grupo | Subtipo | Enlaces C–C | Fórmula general | Ejemplo |
|---|---|---|---|---|
| Alifáticos (cadena abierta) | Alcanos (saturados) | Simples | CₙH₂ₙ₊₂ | Metano CH₄ |
| Alquenos | Al menos un doble enlace | CₙH₂ₙ | Eteno C₂H₄ | |
| Alquinos | Al menos un triple enlace | CₙH₂ₙ₋₂ | Etino C₂H₂ | |
| Cíclicos | Cicloalcanos | Simples en anillo | CₙH₂ₙ | Ciclohexano C₆H₁₂ |
| Aromáticos | Derivados del benceno | Anillo con electrones deslocalizados | — | Benceno C₆H₆ |
Alcanos
Son hidrocarburos saturados: todos sus enlaces carbono-carbono son sencillos. Los cuatro primeros son gases (metano, etano, propano y butano) y, a medida que crece la cadena, pasan a líquidos y sólidos. Son poco reactivos, pero arden con facilidad. Su nombre usa los sufijos -ano y prefijos numéricos: met-, et-, prop-, but-, pent-, hex-, hept-, oct-, non-, dec-.
Alquenos y alquinos
Son insaturados. El doble enlace de los alquenos y el triple de los alquinos los vuelve más reactivos, sobre todo ante reacciones de adición. El eteno (etileno) es la materia prima del polietileno, y el etino (acetileno) se emplea en soldadura oxiacetilénica.
Hidrocarburos aromáticos
Contienen anillos como el del benceno, estabilizados por la deslocalización de seis electrones π. Se emplean como disolventes y como punto de partida para fabricar colorantes, fármacos y polímeros, aunque el benceno es tóxico y cancerígeno.
Propiedades generales
- Puntos de fusión y ebullición: crecen con la longitud de la cadena, por el aumento de las fuerzas de dispersión (fuerzas de Van der Waals). El metano hierve a unos −162 °C y el octano, a unos 126 °C.
- Solubilidad: son apolares, por lo que no se mezclan con el agua, pero sí con otros disolventes apolares.
- Combustión: con oxígeno suficiente se obtienen dióxido de carbono y agua, con gran liberación de energía.
- Isomería: a partir de cuatro carbonos existen isómeros con la misma fórmula y distinta estructura (butano e isobutano).
Reacciones características
Origen y aplicaciones
Los hidrocarburos se extraen sobre todo de los combustibles fósiles: petróleo y gas natural. En las refinerías se separan mediante destilación fraccionada.
- Combustibles: gas natural, butano, propano, gasolina, gasóleo y queroseno.
- Petroquímica: plásticos, fibras sintéticas, caucho, disolventes, pinturas y detergentes.
- Lubricantes y asfaltos procedentes de las fracciones pesadas.
- Industria y laboratorio: disolventes apolares y reactivos de partida.
Su principal inconveniente es ambiental: la combustión emite CO₂ y, si es incompleta, monóxido de carbono y hollín, y los vertidos contaminan suelos y aguas.
Ejercicios resueltos
1. Escribe la fórmula molecular del alcano de 7 átomos de carbono y nómbralo.
Con CₙH₂ₙ₊₂ y n = 7: C₇H₁₆. Es el heptano.
2. Ajusta la combustión completa del propano: C₃H₈ + O₂ → CO₂ + H₂O.
Carbono: 3 CO₂. Hidrógeno: 4 H₂O. Oxígeno en productos: 6 + 4 = 10 átomos, por tanto 5 O₂. Ecuación: C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O.
3. ¿Qué masa de CO₂ se produce al quemar 44 g de propano? (M del C₃H₈ = 44 g/mol; M del CO₂ = 44 g/mol)
44 g de propano son 1 mol, que producen 3 mol de CO₂ según la ecuación. Masa: 3 · 44 = 132 g de CO₂.
4. ¿A qué familia pertenece el compuesto C₅H₁₀ si tiene un doble enlace y es de cadena abierta?
Cumple CₙH₂ₙ con n = 5 y cadena abierta: es un alqueno (penteno).
Preguntas frecuentes
¿Cuál es el hidrocarburo más simple?
El metano (CH₄), un alcano con un solo átomo de carbono. Es el componente principal del gas natural.
¿Qué diferencia hay entre hidrocarburos saturados e insaturados?
Los saturados (alcanos) solo tienen enlaces simples entre carbonos. Los insaturados (alquenos y alquinos) tienen dobles o triples enlaces y, por eso, son más reactivos.
¿Por qué los hidrocarburos no se disuelven en agua?
Porque son apolares y el agua es polar. Las moléculas de agua se atraen entre sí con más fuerza que a los hidrocarburos, que quedan separados y suelen flotar por su menor densidad.
¿Por qué son tan buenos combustibles?
Porque sus enlaces C–H y C–C, al oxidarse hasta formar CO₂ y H₂O, liberan mucha más energía de la que cuesta romperlos. Se aprovecha en la combustión.
Referencias
- McMurry, J. Química orgánica. Cengage Learning.
- Wade, L. G. Química orgánica. Pearson.
- Morrison, R. T., y Boyd, R. N. Química orgánica. Addison-Wesley.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2024). «Hidrocarburos». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/quimica/hidrocarburos/
