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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN
UNIVERSITARIANUCLEO COL
CABIMAS, EDO. ZULIA
REALIZADO POR:
GONZALEZ MISLABY C.I. 24.814.562GUTIERREZ LISGIANY C.I. 19.544.231
MAYO MILAGROS C.I. 20.744.210 RINCON SERGIO C.I. 20.742.159
VALBUENA WILLIAN C.I. 19.749.517
PROF. ING. JOSÉ PIÑASección 05
Cabimas, Febrero de 2013
AlquenosAlquenos
INTRODUCCION
Desde el inicio de la civilización, el ser humano ha querido descifrar
los complejos de la naturaleza, y en su camino se ha encontrado con
diversos elementos que ha empezado a utilizar y que han inspirado su
pensamiento racional para crear y mejorar herramientas con el fin de facilitar
su existencia.
“Todo Hombre por Naturaleza desea Saber” Platón
En su carrera por entenderlo todo, se ha topado con cosas
inimaginables (muchas veces por casualidad) que han dado paso a los
mejores descubrimientos y han desembocado en los mejores inventos
(desde Benjamín Franklin, descubridor de la electricidad e inventor del
pararrayos, hasta la compañía Merthyr Tydfil en Gales, donde se descubrió y
se creó el viagra ).
Hoy, los límites que desafían el entendimiento (principalmente
mentales) son muy pocos y cada vez menos; hoy, el tamaño no es excusa
para bloquear el hambre insaciable del Homo sapiens por conocer (q cada
vez es mayor).
Desde el último siglo hemos dejado las grandezas para fijarnos en las
pequeñeces, en la composición elemental-estructural y el estudio de las
partículas que lo conforman todo.
En este trabajo, se resalta el uso de alquenos (C=C) en la producción
de materias primas y productos terminados para el consumo humano.
DEFINICIÓN Y ESTRUCTURA
Alquenos
Son hidrocarburos que presentan uno o más dobles enlaces entre los
átomos de carbono. La fórmula general, para compuestos con un solo doble
enlace, es CNH2N
Ejemplo: CH2=CH–CH2–CH3
Los alquenos son hidrocarburos que tienen un doble enlace carbono-carbono.
La palabra olefina se usa con frecuencia como sinónimo, pero el término
preferido es alquenos. Los alquenos abundan en la naturaleza. Por ejemplo, el
etileno es una hormona vegetal que induce la maduración de las frutas. Sería
imposible la vida sin alquenos como el N-caroteno, compuesto que contiene
once dobles enlaces. Es un pigmento anaranjado que produce el color de las
zanahorias y una valiosa fuente dietética de vitamina A; también se cree que
proporciona cierta protección contra algunos tipos de cáncer.
Debido a su doble enlace un alquenos tiene menos hidrógenos que un
alcano con la misma cantidad de carbonos, CnH2n para el alquenos versus,
CnH2n+2 para el alcano, el alquenos se llama no saturado. Por ejemplo, el
etileno tiene la fórmula C2H4, mientras que la fórmula del etano es C2H6.
En general, cada anillo o doble enlace en una molécula corresponde a una
pérdida de dos hidrógenos respecto a la fórmula de su alcano, CnH2n+2. Si se
conoce esta relación, es posible avanzar hacia atrás, desde una fórmula
molecular, para calcular el grado de instauración de ella, que es la cantidad de
anillos, enlaces múltiples o ambos que contiene.
Los átomos de carbono de un doble enlace tienen hibridación sp 2 y poseen
tres orbitales equivalentes que están en un plano, formando ángulos de 120º.
El cuarto orbital del carbono es un p no híbrido, perpendicular al plano sp2.
Cuando dos de esos átomos de carbono se acercan, forman un enlace s por
traslape de frente de orbitales sp2 y un enlace p por traslape lateral de orbitales
p.
En el lenguaje de orbitales moleculares, la interacción de los orbitales p
produce un orbital molecular de enlace y uno de antienlace. El orbital
molecular de enlace no tiene nodos entre los núcleos y es el resultado de
una combinación aditiva de los lóbulos de orbital p con el mismo signo
algebraico. El orbital molecular de antienlace posee un nodo entre los
núcleos y se produce por la combinación sustractiva de lóbulos con distintos
signos algebraicos.
Aunque es posible la rotación libre en torno a los enlaces , esto no es
válido para los dobles enlaces. Para que haya rotación alrededor de un doble
enlace, se debe romper temporalmente el enlace . Por consiguiente, la
barrera a la rotación del doble enlace debe ser cuando menos tan grande
como la fuerza del mismo enlace
La falta de rotación en torno al enlace carbono-carbono ofrece mayor interés
que sólo el teórico; también tiene consecuencias químicas. Imagine el caso de
un alquenos di sustituido como el 2-buteno. Los dos grupos metilo del 2-
buteno pueden estar del mismo lado del doble enlace o en lados opuestos.
Como el doble enlace no puede girar, los dos 2-butenos no pueden
interconvertirse en forma espontánea; son compuestos distintos que se
pueden aislar. Al igual que en el caso de los cicloalcanos disustituidos, estos
compuestos se llaman estereoisómeros cis-trans.
La isomería cis-trans no se limita a los alquenos disustituidos. Puede
presentarse en cualquier alquenos que tenga los dos carbonos del doble
enlace fijos a dos grupos distintos. Sin embargo, si uno de los carbonos del
doble enlace está fijo a dos grupos idénticos, no es posible que haya isomería
cis-trans.
Los alquenos cis son menos estables que sus isómeros trans, debido a la
tensión estérica (espacial) entre los dos sustituyentes voluminosos del mismo
lado del doble enlace.
Los dobles enlaces se acomodan a anillos de todos los tamaños. El
cicloalqueno más sencillo, el ciclopropeno fue sintetizado por primera vez en
1922.
El ciclopropano está desestabilizado por la tensión angular debido a que su
ángulo de enlace es de 60º, mucho menor que el ángulo que corresponde a un
carbono con hibridación sp 3 . El ciclopropeno está todavía más tensionado, ya
que la desviación respecto al ángulo de enlace de los carbonos doblemente
enlazados con una hibridación sp2 de 120º es todavía mayor. El ciclobuteno
tiene, por supuesto, menor tensión angular que el ciclopropeno, y la tensión
angular del ciclopenteno, ciclohexeno y cicloalquenos superiores es
despreciable.
La estructura molecular de los alcanos afecta directamente sus
características físicas y químicas. Se deriva de la configuración electrónica
del carbono, que tiene cuatro electrones de valencia.
FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA DE ALQUENOS
La fórmula general de un alquenos de cadena abierta con un sólo doble
enlace es CnH2n. Por cada doble enlace adicional habrá dos átomos de
hidrógeno menos de los indicados en dicha fórmula.
*Nombres tradicionales
Al igual que ocurre con otros compuestos orgánicos, algunos alquenos se
conocen todavía por sus nombres no sistemáticos, en cuyo caso se sustituye
la terminación -eno sistemática por -ileno, como es el caso del eteno que en
ocasiones se llama etileno, o propeno por propileno.
*Nomenclatura sistemática (IUPAC)
1. Nombrar al hidrocarburo principal: Se ha de encontrar la cadena
carbonada más larga que contenga el enlace doble, no necesariamente la de
mayor tamaño, colocando los localizadores que tengan el menor número en
los enlaces dobles, numerando los átomos de carbono en la cadena
comenzando en el extremo más cercano al enlace doble. NOTA: Si al
enumerar de izquierda a derecha como de derecha a izquierda, los
localizadores de las insaturaciones son iguales, se busca que los dobles
enlaces tenga menor posición o localizador más bajo.
2. Si la cadena principal tiene sustituyentes iguales en el mismo átomo de
carbono separando por comas los números localizadores que se repiten en
el átomo, estos se separan por un guion de los prefijos: Di, Tri, Tetra, etc.
Respectivamente al número de veces que se repita el sustituyente.
3. Los sustituyentes se escriben de acuerdo al orden alfabético con su
respectivo localizador.
4. Si en la cadena principal existen varios sustituyentes ramificados iguales
se coloca el número localizador en la cadena principal separando por un
guion, y se escribe el prefijo correspondiente al número de veces que se
repita con los prefijos: Bis, Tris, Tetraquis, Pentaquis, etc. Seguido de un
paréntesis dentro de cual se nombra al sustituyente complejo con la
terminación -IL
5. Realizado todo lo anterior con relación a los sustituyentes, se coloca el
número de localizador del doble enlace en la cadena principal separada de
un guion, seguido del nombre de acuerdo al número de átomos de carbono
reemplazando la terminación -ano por el sufijo -eno.
6. Si se presentan más de un enlace doble, se nombra indicando la posición
de cada uno de los dobles enlaces con su respectivo número localizador, se
escribe la raíz del nombre del alqueno del cual proviene, seguido de un
prefijo de cantidad: di, tri, tetra, etc. y utilizando el sufijo -eno. Ej.:-dieno, -
trieno y así sucesivamente.
FórmulaRecomendaciones IUPAC-
1979
Recomendaciones
IUPAC-19931 2
localizador - prefijo de número
átomos C (acabado en -eno)
prefijo de número átomos
C - localizador -eno
CH3-CH2-
CH=CH2
1-buteno but-1-eno
PROPIEDADES FÍSICAS
La presencia del doble enlace modifica ligeramente las propiedades físicas
de los alquenos frente a los alcanos. De ellas, la temperatura de ebullición es
la que menos se modifica. La presencia del doble enlace se nota más en
aspectos como la polaridad y la acidez.
*Polaridad
Dependiendo de la estructura, puede aparecer un momento dipolar débil.
El enlace alquilo-alquenilo está polarizado en la dirección del átomo con
orbital sp2, ya que la componente s de un orbital sp2 es mayor que en un sp3
(esto podría interpretarse como la proporción de s a p en la molécula, siendo
1:2 en sp2 y 1:3 en sp3, aunque dicha idea es simplemente intuitiva). Esto es
debido a que los electrones situados en orbitales híbridos con mayor
componente s están más ligados al núcleo que los p, por tanto el orbital sp2
es ligeramente atrayente de electrones y aparece una polarización neta hacia
él. Una vez que tenemos polaridad en el enlace neta, la geometría de la
molécula debe permitir que aparezca un momento dipolar neto en la
molécula, como se aprecia en la figura inferior.
La primera molécula' es cis y tenemos un momento dipolar neto, pero la
segunda trans, pese a tener dos enlaces ligeramente polarizados el
momento dipolar neto es nulo al anularse ambos momentos dipolares.
*Acidez
El carbono alquenílico tiene mayor acidez frente a los alcanos, debido
también a la polaridad del enlace. Así, el etano (alcano) tiene un pKa de 50 (ó
un Ka de 10-50) frente al pKa = 44 del eteno. Este hecho se explica fácilmente
considerando que, al desprenderse un electrón de la molécula, queda una
carga negativa remanente que en el caso del eteno se deslocaliza más
fácilmente en el enlace π y σ que en el enlace σ simple que existe en un
alcano. De todas formas, su acidez es menor que la de los alcoholes o los
ácidos carboxílicos.
PROPIEDADES QUIMICAS DE LOS ALQUENOS:
Los alquenos presentan una gran variedad de reacciones químicas
mediante las cuales se producen otros grupos funcionales, por este motivo
son muy importantes en síntesis orgánica. algunas de las principales
reacciones se presentan a conticuación, todas relacionadas con la gran
variedad del enlace doble:
HIROGENACIÓN
Mediante un proceso, cuando los alquenos se tratan con H2 adicionan a su
estructura dos átomos de hidrógeno al enlace doble, en presencia de paladio
(Pd), platino (Pt) o niquel (Ni) como catalizadores. las reacciones general y
particular son:
R-CH=CH2-------->R-CH2-CH3
Ejemplo
HALOGENACIÓN:
Con cloro y bromo los alquenos incorporan dos átomos del halógeno dando
los dihalogenuros vecinales. con el yodo no reaccionan. por ejemplo
halogenacion con bromo:
OZONÓLISIS
Es la reacción de los alquenos con el ozono y la posterior hidrólisis. La
molécula del alqueno se rompe en dos partes por el enlace doble formando
aldehidós y cetonas:
OXIDACION:
La reacción con KMnO4 diluido y en frio conduce a la formación de dioles o
glicoles:
Una oxidación fuerte con K2Cr2O7 o KMnO4 concentrado y caliente, en
presencia de un ácido o una base fuerte hace que se rompa el enlace doble
y produzca ácidos carboxílicos, o ácidos y cetonas, dependiendo de la
estructura del alqueno:
ADICIÓN DE ÁCIDOS HALOGENADOS:
La adición de ácidos clorhídrico, bromhídrico o yodhídrico a un alqueno
asimétrico cumple la regla Markownikoff, según la cual el hidrogeno del HX
se une al carbono del enlace doble que tiene el mayor número de
hidrógenos:
CH3 – CH2 - CH - = CH2 + HCL ------------> CH3 – CH2 - CH – CH3
lCL1 – buteno 2 – clorobutano
La experiencia muestra que se forma principalmente el 2 - clorobutano.
La hidrólisis de los alquenos c umple también esta regla, así la hidrolisis del 1
– buteno condice a la formación del : 2 - butanol:
H3O+CH3 – CH2 - CH = CH2 + H2O -----------------> CH3- CH2 –CH- CH3
lOH1 - buteno 2- butanol
POLIMERIZACIÓN:
Los alcanos tienen la propiedad de polimerizarse para producir una variedad
de productos como cauchos, plásticos, pinturas, barnices y fibra. Los
polímeros se producen industrialmente uniendo en forma covalente muchas
unidades individuales denominados: monómeros. Estos polímeros se llaman
macromoléculas debido a su gran tamaño y elevado peso molecular. Algunos
polímeros de los alquenos son:
EL POLIETILENO: Se obtiene por unión de muchas moléculas de etileno,
con el cual se producen utensilios plásticos domésticos de bajo costo.
Existen polietilenos de baja y alta densidad.
CLORURO DE POL IVINILO: es otro polímero importante que se usa para la
fabricación de tubos para agua y sanitarios, así como también para
aisladores eléctricos.
POLIESTIRENO: se obtiene a partir del estireno y es un material de bajo
costo empleado para producir recipientes para jugos bebidas y productos de
decoración como los árboles de navidad entre otros.
FUENTES
Los alquenos se obtienen mediante reacciones de eliminación a partir
de haloalcanos y mediante deshidratación de alcoholes.
Los alquenos no abundan en las fuentes naturales como los alcanos,
aunque hay alquenos en los petróleos naturales, son de hecho componentes
minoritarios. La principal fuente para la industria son los procesos de
"craking" del petróleo natural.
En la destilación destructiva de sustancias naturales complejas, como
el carbón, y en grandes cantidades en las refinerías de petróleo,
especialmente en el proceso de craqueo
A partir del petróleo, por destilación industrial en refinerías, también es
muy importante la producción de olefinas a nivel industrial.
APLICACIONES INDUSTRIALES
Uno de los principales compuestos de los alquenos es
el eteno CH2=CH2 y se encuentra en los gases procedentes del cracking de
la gasolina (la gasolina es una mezcla de hidrocarburos). Además de los
alcanos, la gasolina contiene algunos alquenos, los cuales se queman de
manera más uniforme aumentando el índice de octano en la gasolina.
También se emplea como anestésico general y como catalizador acelerando
la maduración de los plátanos, naranjas, papas, limones y otros.
Un polímero es una molécula gigante compuesta por una unidad
estructural repetitiva llamada monómero.
Un polímero muy importante es el polietileno que surge por
polimerización del etileno, el cual es un material muy útil en la actualidad.
Puede ser un plástico fuerte que se usa en tambores grandes, tubos, hasta
biberones y también puede ser suave que se usa desde embalaje de
alimentos hasta pañales desechables.
El polipropileno, es un polímero que se usa en aparatos, equipaje,
piezas de automóviles, etc.
Poliestireno es un polímero en espuma que se usa en vasos
desechables, y como aislamiento térmico, etc. También puede ser sólido y se
usa en juguetes, utensilios de plásticos para día de campo.
El propeno se usa en la obtención de propenonitrilo que al
polimerizarce forma una fibra llamada orlón. También sirve para la obtención
de poliuretano.
El orlón es un polímero que se usa en prendas de vestir, cobertores y
alfombras.
Por polimerización del cloruro de etileno se obtiene el cloruro de
polivinilocomúnmente llamado PVC y el cual es un producto que se ha
hecho indispensable y se usa en tubos para electricidad, agua y drenaje,
trampas para lavabo, tarjetas de crédito, juguetes, tapetes, y tapicería de
automóviles, etc.
El teflón es un polímero que se usa como recubrimiento antiadhesivo
de superficies en utensilios de cocina, válvulas y juntas.
El polimetacrilato de metilo también llamado lucite o plexiglás el
cual es un vidrio de seguridad para parabrisas de automóviles. Este polímero
se usa en lentes de contactos, duros y blandos.
El cloruro de polivinilideno o serán, es una película para
empaquetado de alimento.
Los insectos expelen cantidades muy pequeñas de alquenos que se
denominan feromonas y se utilizan para comunicarse con otros miembros
de la especie. Hay feromonas que indican peligro, o que son una llamada
para defenderse y otras constituyen un rastro o son atrayentes sexuales.
Actualmente se buscan nuevas maneras para usar estas moléculas como
alternativas a los pesticidas. Por ejemplo podrían emplearse cantidades muy
pequeñas del atrayente sexual de determinado insecto para atrapar y
eliminar a esa especie de un área agrícola.
NOTA: existen otro tipo de polímeros muy conocidos ( poliamida y
poliéster) como nylon, Dacrón, cinta Mylar.
El nylon es una de las fibras sintética que presenta múltiples usos
como por ejemplo en la elaboración de ropa , vela de embarcaciones, bikini,
medias, paracaídas, sedal para pescar, cepillos, peines, engranes, alfombras
y empaques.
El Dacrón es un poliéster el cual se usa en textiles.
La cinta Mylar se usa en las cintas de video.
Alquenos con un solo enlace doble.
Se nombran con las siguientes normas:
* Se elige la cadena más larga que contiene el doble enlace y se sustitu–
ye la terminación –ano del alcano correspondiente, por –eno .
* Se numera la cadena a partir del extremo más cercano al doble enlace.
El localizador de éste es el menor de los dos números de los carbonos que lo
soportan.
* La posición del doble enlace se indica mediante el número localizador,
que se coloca delante del nombre. Ejemplo:
1 2 3 4 5
CH3 –CH=CH–CH2–CH3 2–penteno
* Si es ramificado, se toma como cadena principal la más larga de las que
contienen el doble enlace. Se numera de forma que al doble enlace le
corresponda el localizador más bajo posible. Los radicales se nombran como
en los alcanos.
Ejemplos:
CH3
1 2 3 4| 5 6
CH3 –CH=CH–CH–CH–CH3 4,5–dimetil–2–hexeno
|
CH3
CH3
|
CH3 –CH=C––CH––CH3 3,4–dimetil–2–hexeno
|
CH2–CH3
CH3 CH3
| |
CH3 –CH=CH–CH––CH––C–CH3 4–etil–5,6,6–trimetil–2–hepteno
| |
CH2 CH3
|
CH3
Alquenos con varios dobles enlaces.
Cuando un hidrocarburo contiene más de un doble enlace, se utilizan para
nombrarlos las terminaciones: –adieno, –atrieno, etc., en lugar de –eno. Se
numera la cadena de forma que los dobles enlaces tengan los localizadores
más bajos posible.
Ejemplo:
1 2 3 4 5 6 7
CH3 –CH=CH–CH=CH–CH2–CH3 2,4–heptadieno
Si el compuesto tiene ramificaciones, se nombran como en los alcanos,
pero eligiendo como cadena principal la que contenga el mayor número de
dobles enlaces, aunque no sea la más larga.
Ejemplo:
CH3
|
CH3 –CH=C=C––C=CH2 2–etil–3–metil–1,3,4–hexatrieno
|
CH2–CH3
Radicales univalentes de los alquenos lineales.
Se obtienen a partir de los alquenos, quitandoles un hidrógeno de un
carbono terminal. Al numerar la cadena el carbono con la valencia libre
recibe el número 1. Se nombran acabando en –enilo.
Ejemplos:
CH2=CH– etenilo o vinilo
CH3 –CH=CH– 1–propenilo
CH3 –CH=CH–CH2– 2–butenilo
CH3 –CH=CH–CH=CH– 1,3–pentadienilo
SINTESIS O METODOS DE PREPARACIÓN DE LOS ALQUENOS
1. Deshidrohalogenación E2 (-HX)
Producto Hofmann
Estereoquimica de la reacción E2
Reacciones E2 en sistemas con ciclohexano
2. Deshidrohalogenación E1 (-HX)
3. Deshidratación de alcoholes (-H2O)
Hidrogenacion de alquinos
Metodos de los Alquenos
CONCLUSIONES
Los alquenos son hidrocarburos insaturados que contienen uno o más
dobles enlaces C = C. Aunque muchos se obtienen a partir del petróleo, por
destilación industrial en refinerías, también es muy importante la producción
de olefinas a nivel industrial.
Los alquinos tienen unas propiedades físicas similares a los alcanos y
alquenos. Son poco solubles en agua, tienen una baja densidad y presentan
bajos puntos de ebullición. El acetileno o etino es el alquino más simple. Los
alquenos como los alquinos son muy importantes por lo utilizamos como por
ejemplo en bolsas, plásticos, hules, fármacos, silicones, etc.
BIBLIOGRAFIA
Libro de Química Orgánica
L.G.Wade,Organic Chemistry, 6ªEd.PearsonInternational, 2005
K.P.C. Vollhardt, Organic Chemistry, 4ªEd, Freeman 2003
EJERCICIOS
BUTENO
2-penteno
1,3-butadieno
1,2,3-butatrieno
1,3,6-butatrieno
4-metil-1-penteno
2-metil-2,4-heptadieno
2,5-dimetil-1,3-heptadieno
6,6-dimetil-1,4-heptadieno
2,6-dimetil-3,4,5-octatrieno
Data sheetData sheet
