Descripción: El trabajo actual pretende explicar la razón por la cual las sustancias, específicamente los hidrocarburos, son solubles en otras. Se har...
8IDROCARBUROS: PROPIEDADES 9 SOLUBILIDAD. O1*'ti3o $ar a conocer las propiedades de los %idrocarburos & e'plicar la solubilidad de los mismos en otras sustancias.
Co%o0imi'%to! pr'3io! 8idro0ar1ro! (a palabra %idrocarburos designa un grupo de compuestos org)nicos constituidos principalmente por )tomos de carbono e %idrógeno. (a con"ormación & estructura de sus mol*culas abarca desde la m)s simple+ el metano ,C-/+ %asta auellas de elevada complejidad como las correspondientes a los %idrocarburos arom)ticos policíclicos. $entro de ellos e'isten "amilias de compuestos agrupadas segn su con"iguración ,estructura molecular/ & propiedades. (os )tomos de carbono se unen entre sí "ormando el esueleto b)sico+ pudiendo %acerlo en estructuras lineales simples &2o rami"icadas o en estructuras cíclicas en "orma de anillos. (os %idrocarburos son compuestos de carbono e %idrógeno ue+ atendiendo a la naturalea de los enlaces+ pueden clasi"icarse de la siguiente "orma4
Po+aridad (a polaridad de un enlace uímico se da cuando e'iste una distribución asim*trica de la nube electrónica de los enlaces en torno a los )tomos ue "orman dic%o enlace. 5sto sucede cuando los )tomos tienen distinta electronegatividad. 6or otro lado+ cuando e'iste un )tomo m)s electronegativo ue otro en un compuesto+ el primero atrae %acia sí los electrones del enlace uímico & la nube electrónica uedar) distribuida de "orma asim*trica. 6or esta distribución asim*trica ueda una densidad de carga negativa sobre el )tomo m)s electronegativo+ lo cual se represente como delta minscula ,7/+ & una densidad de carga positiva sobre el %idrógeno+ representada como delta minscula ,8/. Así+ en los enlaces se genera lo denominado4 dipolo el*ctrico+ debido a ue tiene dos polos de signo contrario. 9n dipolo el*ctrico se caracteria por el llamado momento dipolar. (os alcanos son apolares+ por lo mismo+ no se disuelven en agua+ sino en solventes no polares+ mismos ue pueden ser org)nicos como el benceno+ el *ter & el cloro"ormo. (os %idrocarburos son apolares &a ue presentan :ueras de (ondon+ lo ue propicia la aparición dipolos instant)neos & breves+ por lo tanto+ no presentan "ueras dipolo ; dipolo constantes. 5n estos compuestos no e'iste una acumulación de carga ma&or sobre un lado de una mol*cula ue de otra. Adem)s la apolaridad de estos compuestos se e'plica claramente con la siguiente aseveración4 <5l carbono & el %idrógeno tienen una electronegatividad similar+ .= & .1 respectivamente>.
A+0a%o! (os alcanos son compuestos "ormados por carbono e %idrógeno ue sólo contienen enlaces simples carbono ; carbono. Cumplen la "órmula general Cn-n8+ donde n es el nmero de carbonos de la mol*cula. 6ropiedades "ísicas4
(as temperaturas de "usión & ebullición aumentan con el nmero de carbonos & son ma&ores para los compuestos lineales pues pueden compactarse m)s aumentando las "ueras intermoleculares. ?on menos densos ue el agua & solubles en disolventes apolares. 6ropiedades uímicas4 ?on bastantes inertes debido a la elevada estabilidad de los enlaces C7C & C7- & a su baja polaridad. @o se ven a"ectados por )cidos o bases "uertes ni por o'idantes como el permanganato. ?in embargo la combustión de estos mu& e'ot*rmica. Obtención de alcanos4 (a "uente m)s importante de estos compuestos org)nicos es el petróleo & su uso principal es la obtención de energía mediante la combustión de los mismos.
A+'%o! (os
aluenos
son
%idrocarburos
ue
contienen
enlaces
dobles
carbonocarbono. ?e emplea "recuentemente la palabra ole"ina como sinónimo. 5l enlace doble es una ona de ma&or reactividad respecto a los alcanos. (os dobles enlaces son m)s estables cuanto m)s sustituidos & la sustitución en es m)s estable ue la . 6ropiedades "ísicas4 (as temperaturas de "usión son in"eriores a las de los alcanos con igual nmero de carbonos puesto ue+ la rigide del doble enlace impide un empauetamiento compacto. 6ropiedades uímicas4 (as reacciones m)s características de los aluenos son las de adición4 C-37C-C-7C-3 8 B 777777D C-37C-B7C-7C-3
5ntre ellas destacan la %idrogenación+ la %alogenación & la %idratación. 5n esta ltima se sigue la regla de MarEovniEov & se "orman los derivados m)s sustituidos+ debido a ue el mecanismo transcurre mediante carbocationes & se "orma el carbocatión m)s estable ue es el m)s sustituido. Otra reacción importante es la o'idación con MnO7 o OsO ue en "río da lugar a un diol & en caliente a la ruptura del doble enlace & a la "ormación de dos )cidos. Otra característica uímica importante son las reacciones de polimeriación. Mediante ellas se puede obtener una gran variedad de pl)sticos como el polietileno+ el poliestireno+ el te"lón+ el ple'iglas+ etc. (a polimeriación de dobles enlaces tiene lugar mediante un mecanismo de radicales libres. Obtención de aluenos4 ?e basa en reacciones de eliminación+ inversas a las de adición4 C-37C-B7C-7C-3 777777D C-3C-C-C-3 8 B 5ntre ellas destacan la des%idrogenación+ la des%alogenación & la des%idratación. (as des%idratación es un ejemplo interesante+ el mecanismo transcurre a trav*s de un carbocatión & esto %ace ue la reactividad de los alco%oles sea ma&or cuanto m)s sustituidos. 5n algunos casos se producen rearreglos de carbonos para obtener el carbocatión m)s sustituido ue es m)s estable. $e igual modo el alueno ue se produce es el m)s sustituido pues es el m)s estable. 5sto provoca en algunos casos la migración de un protón.
A+i%o! (os aluinos son %idrocarburos ue contienen enlaces triples carbono7 carbono. (a "órmula molecular general para aluinos acíclicos es Cn-n7 & su grado de insaturación es dos. 5l acetileno o etino es el aluino m)s simple+ & "ue descubierto por !ert%elot en 1FG.(a deslocaliación de la carga en el triple enlace produce ue los %idrógenos unidos a *l tengan un car)cter )cido & puedan
dar lugar a aluiluros. 5l aluino m)s característico es el etino -7CHC7-+ arde con una llama mu& caliente ,F00 C/ debido a ue produce menos agua ue absorbe menos calor. ?us propiedades "ísicas & uímicas son similares a las de los aluenos. (as reacciones m)s características en estos compuestos son las de adición.
So+1i+idad (a solubilidad es una propiedad intensiva de la materia & se entiende como la m)'ima cantidad de soluto ue se puede disolver en una cantidad dada de disolvente a una temperatura dada. (a sustancia ue se disuelve se conoce como soluto+ mientras ue la sustancia donde se disuelve el soluto recibe el nombre de solvente. (a polaridad de las sustancias tiene una gran in"luencia sobre la capacidad de solubilidad de toda sustancia. (a solubilidad depende tanto de las características del soluto & del solvente como de "actores ambientales4 presión atmos"*rica & temperatura. (a solubilidad es una magnitud ue %ace re"erencia a la ma&or cantidad de soluto ,gramos de sustancia/ ue se puede disolver en 100 gramos de disolvente a una temperatura "ija+ para "ormar una disolución saturada en cierta cantidad de disolvente. Como se mencionó anteriormente+ la solubilidad depende
de
la
temperaturaJ de a%í ue su valor va&a siempre acompaKado por la temperatura de trabajo. 5n la ma&oría de los casos+ la solubilidad crece al aumentar la temperatura. ?e trata de procesos en los ue el sistema absorbe calor para apo&ar con una cantidad de energía e'tra el "enómeno la solvatación+ la cual es la "orma en la ue el agua disuelve a los solutos. 5n otros escenarios+ sin embargo+ la disolución va acompaKada de una liberación de calor & la solubilidad disminu&e al aumentar la temperatura. 9na gran utilidad de la solubilidad es ue permite predecir si se "ormar) un precipitado cuando se meclan dos soluciones o cuando se agrega un soluto a la solución.
La !o+1i+idad '% di!o+3'%t'! %o po+ar'! (as mol*culas de soluto con enlaces no polares+ como los %idrocarburos+ no interaccionan con la mol*cula del agua+ el cual es un disolvente polar+ por ello la ma&oría de las mol*culas org)nicas+ como todo derivado del petróleo+ son insolubles en agua. (as mol*culas no polares se disuelven ")cilmente en disolventes con enlaces no polares. (o anterior se puede resumir con la siguiente "rase4 + "rase ue se debe a ue las sustancias son solubles en medios de polaridad semejante. 5'isten unos cuantos solventes apolares ue disuelven a los %idrocarburos+ los principales son4 7!enceno 7Lolueno 7Bileno 7Cetonas 7-e'ano 7Cloro"ormo
E+ a/a: di!o+3'%t' %i3'r!a+ 5l agua es el líuido ue m)s sustancias disuelve+ por eso se conoce tambi*n como disolvente universal. 5sta propiedad+ tal ve es la m)s importante para la vida+ & se debe a su capacidad para "ormar puentes de %idrógeno con otras sustancias ue pueden presentar grupos polares o con carga iónica como lo son los acares con grupos R7O-+ alco%oles+
amino)cidos & proteínas con
grupos ue presentan cargas negativas & positivas+ lo ue da lugar a disoluciones molecularesJ de las sustancias mencionadas previamente+ se e'clu&en la gran ma&oría de los %idrocarburos por tratarse de cadenas apolares. Adem)s+ las
mol*culas de agua pueden disolver a sustancias salinas ue se disocian "ormando disoluciones iónicas.
C+a!i;i0a0i&% d' !!ta%0ia! d' a0'rdo a ! !o+1i+idad (as sustancias pueden clasi"icarse en "unción de su solubilidad+ de manera sencilla en tres categorías4 ?olubles4 ?on las sustancias con una solubilidad ma&or a 0.0 moles de soluto por litro de disolución. (igeramente insolubles4 ?on las sustancias ue tienen una solubilidad apro'imada de 0.0 moles por litro. Insolubles4 ?on las sustancias ue no alcanan una solubilidad de 0.0 moles por litro+ pero dado ue esta solubilidad no es completamente nula+ se suelen conocer como sustancias poco solubles. $i"erencia de solubilidad 6ermite separar sólidos de líuidos o líuidos de líuidos al contacto con un solvente ue selecciona uno de los componentes de la mecla. 5ste componente es soluble en el solvente adecuado & es arrastrado para la separación &a sea por decantación+ "iltración vaporiación+ destilación+ etc.+ dej)ndolo en estado puro. 5s mu& comn en la preparación & an)lisis de productos "armac*uticos.
D'0a%ta0i&% d' +íido! 5ste m*todo se utilia para la separación de dos líuidos no miscibles & de di"erentes densidades+ utiliando un embudo de decantación. 5ste m*todo es aplicado en la e'tracción de petróleo en &acimientos marinos la cual separan el petróleo+ al ser menos denso+ uedando en la parte superior del agua. 5l petróleo se almacena & el agua es devuelta al mar.
I%trod00i&% (os %idrocarburos son elementos indispensables para el desarrollo del mundo actual4 centrales productoras de electricidad+ ")bricas de pl)sticos+ estu"as de cocinaJ desde el ve%ículo terrestre %asta el a*reo+ todo lo anterior depende de las valiosas cadenas de carbono e %idrógeno+ provenientes de las variadas etapas de destilación del compuesto org)nico llamado petróleo. 5n base a lo mencionado anteriormente+ se puede a"irmar ue el ser %umano depende altamente de la e'tracción de %idrocarburos para desarrollar miles de actividades & productos propios de la vida moderna ue conoce. 6or otra parte+ el %ombre %a aprovec%ado desde tiempos pasados+ la solubilidad+ la cual es la capacidad de una sustancia para disolverse en otra. 5sta propiedad permite el desarrollo de muc%as otras sustancias de alta utilidad para la vida moderna. (a solubilidad+ es una propiedad de la ue %acemos uso todos los días & de la cual dependemos+ desde la elaboración del ca"* por las maKanas+ %asta el momento en el ue se ingieren medicamentos en polvo disueltos en agua. 6or lo tanto+ en el presente trabajo se e'pone una de las propiedades intensivas m)s importantes de toda materia4 la solubilidad. Al %ablar
de la
propiedad anterior+ se deber %acer mención de la polaridad+ la cual+ juega un papel importante en la solubilidad. 5l trabajo actual pretende e'plicar la raón por la cual las sustancias+ especí"icamente los %idrocarburos+ son solubles en otras. ?e %ar) uso de la vía e'perimental para demostrar los argumentos presentados en la presente investigación. (os %idrocarburos al estar compuestos por carbono e %idrógeno+ presentan una baja polaridad+ causando así por ejemplo+ su insolubilidad en agua+ sustancia polar. 5n las líneas anteriores se muestra el t*rmino insolubilidad+ es decir+ el rec%ao de dos sustancias+ las cuales pueden ser separadas una de la otra mediante t*cnicas de separación ue ser)n e'puestas en el presente & posteriormente demostradas.
Mat'ria+'! vasos de precipitado agitadores de vidrio 1 embudo
R'a0ti3o! asolina Aceite mineral Agua
M'todo+o/ía ,CRO@ORAMA $5 ACLINI$A$5?/. 1. Marue los vasos de precipitado de 1 al . ,?amir/ . A los vasos nmero 1 & + vierta 1=0ml de agua. ,Adri)n/ 3. A los vasos nmero 3 & + vierta 100ml de gasolina & 100ml de aceite mineral respectivamente. ,Andr*s/ . Coloue el reactivo del vaso nmero 1 al vaso nmero 3 & mecle con un agitador. Observa lo ue sucede. ,?amir/ =. Coloue el reactivo del vaso nmero al vaso nmero & mecle con un agitador. Observa lo ue sucede. ,Araceli/ G. 5'plicación de lo ue sucede. ,Adri)n & Araceli/ #. 6ara separar las meclas por medio de la decantación+ vierte la primera en un embudo & permite ue la sustancia ue se encuentra en la base caiga lentamente en el vaso de precipitado nmero 1 poco antes de ue caiga la segunda sustancia. -alo tambi*n con la segunda mecla. ,Ricardo/
Ap+i0a0io%'! 0otidia%a! (os %idrocarburos son "uente de energía para el mundo moderno & tambi*n un recurso para la "abricación de mltiples materiales con los cuales %acemos nuestra
vida
m)s
")cil.
Como productos energ*ticos+ los %idrocarburos %acen andar al mundo a trav*s de su uso como combustible en los di"erentes ve%ículos. (a industria de la petrouímica+ %a multiplicado el uso del petróleo en la "abricación de di"erentes objetos "abricados con pl)sticos & "ibras sint*ticas. Muc%as cosas ue nos rodean como lapiceros+ la tela de la ropa de baKo+ las cremas+ las pinturas+ los insecticidas+ muc%as partes de las m)uinas & de los electrodom*sticos+ & an las botellas de gaseosa reuieren de la petrouímica para vivir. Los "id!oca!#u!os conigo en e$ %e!ano:
Co%0+!io%'!. 5n el presente trabajo se pudieron visualiar puntos importantes re"erentes a unas de las características m)s destacadas de los %idrocarburos+ la polaridad & como consecuencia directa de esta ltima4 la solubilidad. 5s necesario reiterar ue la solubilidad es la cantidad de soluto e'istente en 100 gramos de disolvente. Asimismo esta propiedad depende de "actores como el estado de agregación+ la temperatura+ la polaridad de las sustancias+ entre otros. (as pr)cticas & la in"ormación presentadas en este trabajo demuestran ue la solubilidad es una de las características ue distinguen al agua de otros compuestos+ por eso es considerado el solvente universal+ puesto ue disuelve casi cualuier sustancia. A pesar de lo dic%o previamente+ se vio claramente ue los %idrocarburos uedan e'cluidos de las sustancias ue se disuelven en agua por la apolaridad de sus cadenas. 6or otro lado+ el tipo de vida ue ejerce el ser %umano+ lo %a convertido en un ente dependiente de la e'tracción de %idrocarburos+ & esto mismo+ lo %a llevado al estudio detallado de los compuestos ue derivan del oro negro. 5l %ombre %a sabido aprovec%ar las bondades ue brindan los compuestos org)nicos+ %aciendo uso de las propiedades nicas ue poseen. ?in embargo+ esto %a ocasionado una sobree'plotación del recurso no renovable tan valorado. 6or lo mismo+ es necesario encontrar alternativas ue o"recan bene"icios similares+ a un menor costo & ue producan menos daKo al medio ambiente. Adrián A. Alcocer Escalante.
6ara comenar mi conclusión debemos saber algunos t*rminos t*cnicos como Pu* es un %idrocarburoQ Pu* es un alcanoQ 6ero eso &a lo vimos auí en este trabajoJ un %idrocarburo como su nombre lo dice es un compuesto con"ormado por -idrógeno ,-/ & Carbono ,C/ mientras ue los alcanos son %idrocarburos saturados+ est)n "ormados e'clusivamente por carbono e %idrógeno & nicamente %a& enlaces sencillos en su estructura. Algunas de sus propiedades son4 ue tienen una baja reactividad por cuanto sus enlaces son estables+ no se
rompen con "acilidad & ue reaccionan con los %alógenos & con el o'ígeno en una combustión sin %umo. 6ero en este trabajo nos centramos en algo m)s particular+ su solubilidad "rente a otros elementos & compuestos. ?u solubilidad "rente al agua es rara porue no "orman enlaces de %idrógeno & son insolubles en solventes polares como el agua. 6uesto ue los enlaces de %idrógeno entre las mol*culas individuales de agua est)n apartados de una mol*cula de alcano+ la coe'istencia de un alcano & agua conduce a un incremento en el orden molecular. Como no %a& enlaces signi"icativos entre las mol*culas de agua & las mol*culas de alcano+ esta reducción en la entropía se minimiaría al minimiar el contacto entre el alcano & el agua. Lambi*n se dice ue los alcanos son -idro"óbicos. Lodo esto ue acabo de decir es b)sicamente en palabras m)s colouiales es b)sicamente4 ue los alcanos son casi totalmente insolubles en agua debido a su baja polaridad & a su incapacidad para "ormar enlaces con el %idrógeno. (os alcanos líuidos son miscibles entre sí & generalmente se disuelven en disolventes de baja polaridad. (os buenos disolventes para los alcanos son el benceno+ tetracloruro de carbono+ cloro"ormo & otros alcanos. 5speramos ue el pro&ecto %a&a sido de su agrado+ muc%as gracias. raduación de segundo semestre por "in. 4$ Samir Rajsaid Jiménez Vivas.
(uego de %aber con"eccionado el presente trabajo+ estamos en condiciones de apreciar ue los polímeros son un material imprescindible en nuestra vida+ el cual se encuentra presente en un sin"ín de objetos de uso cotidiano. 6or sus características & su bajo costo+ podríamos decir ue es un material pr)cticamente irremplaable+ del cual di"ícilmente podríamos prescindir. 5n la *poca actual resultaría di"ícil imaginar ue alguno de los sectores de nuestra vida diaria+ de la economía o de la t*cnica+ pudiera prescindir de los pl)sticos. ?ólo basta con observar a nuestro alrededor & analiar cu)ntos objetos son de pl)stico para visualiar la importancia económica ue tienen estos materiales.
$ic%a importancia se re"leja en los índices de crecimiento ue+ mantenidos a lo largo de algunos aKos desde principios de siglo+ superan a casi todas las dem)s actividades industriales & grupos de materiales. 5l consumo de pl)sticos sólo se encuentra por abajo del consumo del %ierro & acero+ pero debe tomarse en cuenta ue estos tienen una densidad entre seis & sietes veces ma&or a la de los pl)sticos. 6or esta raón+ el volumen producido de pl)sticos "ue ma&or al del acero. (os pl)sticos seguir)n creciendo en consumo pues abarcando mercado del vidrio+ papel & metales debido a sus buenas propiedades & su relación costo7 bene"icio. Andrés Miguel Perera Sánchez.
(os %idrocarburos son compuestos org)nicos ue contienen carbono e %idrógeno+ present)ndose en la naturalea como gases+ líuidos+ grasas &+ a veces+ sólidos. 5l petróleo crudo+ en cualuiera de sus "ormas+ & el gas natural son una combinación de di"erentes %idrocarburos. 5n este trabajo se mencionaron dos conceptos claves4 la polaridad & la solubilidad de los %idrocarburos+ aunue tambi*n es importante la densidad &a ue con ella podemos realiar di"erentes m*todos de separación como la decantación. Conocer la polaridad de una sustancia "ue vital para el *'ito de este trabajo & para cualuier otro &a ue va de la mano para saber si una sustancia es soluble o no en otra. (os %idrocarburos son sustancias apolares por sus enlaces & el agua es un disolvente universal polar por lo tanto es insoluble+ de acuerdo a la siguiente "rase4 + porue como nos pudimos dar cuenta+ no son semejantes. (os %idrocarburos son una "uente importante de generación de energía para las industrias+ para nuestros %ogares & para el desarrollo de nuestra vida diaria.
6ero no son sólo combustibles+ sino ue a trav*s de procesos m)s avanados se separan sus elementos & se logra su aprovec%amiento a trav*s de la industria petrouímica. 5n este trabajo tambi*n se utilió un tipo de separación de meclas+ el cual "ue la decantación+ lo cual "ue apropiado &a ue las sustancias tenían di"erentes densidades & no podían disolverse. 6ara terminar con mi conclusión+ solo me ueda reiterar ue la uímica b)sica+ org)nica+ etc. es mu& necesaria e importante para poder comprender lo ue nos rodea & para a&udar a mejorar nuestro entorno. Araceli Baluena !orona.
5ste trabajo nos %a a&udado a entender la importancia de los %idrocarburos+ pero &o uiero empear mi conclusión con algo de muc%a relevancia Pu* es un %idrocarburoQ (os %idrocarburos son compuestos org)nicos "ormados nicamente por )tomos de carbono e %idrógeno. 9no de los %idrocarburos ue se %a vuelto mu& indispensable para el %ombre es el petróleo & si ue se %a sabido aprovec%arlo+ pero la desventaja es ue est) en constante e'plotación. $el petróleo salen productos como el cauc%o & el pl)stico. racias a este el %ombre se %a abastecido de una buena economía+ pero en realidad nos %emos puesto a pensar Pu* es lo ue pasaría cuando el petróleo se agoteQ 6or eso %emos investigado & preparado esta in"ormación para ue primero conocan de los %idrocarburos & su importancia tanto en la uímica como en nuestra vida cotidiana. 5spero pueda servirles de muc%o esta in"ormación & ue puedan aprender de esta. Ricardo Echeverr"a Rodr"guez.