Propiedades físicas y químicas de los hidrocarburos
Introducción
Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados
exclusivamente por átomos de carbono e hidrógeno. Se clasifican en saturados
(alcanos), insaturados (alquenos y alquinos) y aromáticos (como el benceno y
sus derivados). Estas diferencias estructurales determinan propiedades físicas
como densidad, solubilidad e inflamabilidad, y propiedades químicas como
combustión, halogenación y reacciones de adición.
El propósito de esta práctica es comparar las propiedades físicas y químicas de
distintos hidrocarburos representativos de cada grupo, analizando cómo la
estructura molecular influye en su comportamiento observable.
Objetivos
General
Estudiar las propiedades físicas (densidad, solubilidad y
punto de inflamación) y químicas (combustión, halogenación y reacciones de
adición) de hidrocarburos saturados, insaturados y aromáticos.
Específicos
- Observar y medir las propiedades físicas de diversos
hidrocarburos.
- Analizar las reacciones químicas características de
alcanos, alquenos, alquinos y compuestos aromáticos.
- Relacionar la estructura molecular con las propiedades
observadas.
Fundamentos teóricos
Estructura de los hidrocarburos
- Alcanos: Hidrocarburos saturados con enlaces simples
(C–C).
- Alquenos: Contienen uno o más dobles enlaces (C=C).
- Alquinos: Presentan enlaces triples (C≡C).
- Aromáticos: Estructuras cíclicas con enlaces
conjugados, como el benceno (C₆H₆).
Propiedades físicas
- Densidad: Generalmente menor que la del agua.
- Solubilidad: Insolubles en agua debido a su naturaleza
no polar; solubles en disolventes orgánicos.
- Inflamabilidad: Varía según el tipo y tamaño de la
molécula; todos los hidrocarburos son inflamables.
Propiedades químicas
Combustión completa: Produce dióxido de carbono y agua.
Ejemplo: Combustión del propano:
C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O
Halogenación: Reacción de adición con halógenos en
alquenos y alquinos.
Ejemplo: Halogenación del eteno con cloro:
C₂H₄ + Cl₂ → C₂H₄Cl₂
Reacciones de adición: Ocurren en compuestos insaturados,
rompiendo enlaces múltiples para añadir átomos o grupos.
Materiales y reactivos
- Tubos de ensayo
- Gradilla
- Termómetros
- Balanza
- Pipetas
- Agua destilada
- Acetona
- Hexano (C₆H₁₄)
- Octano (C₈H₁₈)
- Benceno (C₆H₆)
- Tolueno (C₇H₈)
- Butano (C₄H₁₀)
- Propano (C₃H₈)
- Eteno (C₂H₄)
- Cloro (disolución acuosa o gas)
- Mechero Bunsen o fuente de calor
Procedimiento experimental
1. Estudio de propiedades físicas
a) Densidad:
1. Medir una masa conocida (m) de cada hidrocarburo.
2. Determinar el volumen (V).
3. Calcular la densidad: ρ = m/V
b) Solubilidad:
1. Añadir 1 mL de butano en agua destilada y agitar.
2. Repetir con acetona.
3. Observar si ocurre disolución.
c) Inflamabilidad:
1. Colocar propano en recipiente abierto.
2. Acercar llama y observar tipo de combustión.
2. Estudio de propiedades químicas
a) Reacción de combustión:
C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O
b) Reacción de halogenación:
C₂H₄ + Cl₂ → C₂H₄Cl₂
Resultados esperados
- Densidad: Menor que 1 g/mL.
- Solubilidad: Insolubles en agua, solubles en acetona.
- Inflamabilidad: Llama azul.
- Combustión: CO₂ y H₂O.
- Halogenación: Decoloración del cloro.
Análisis y discusión
- Explica la insolubilidad en agua por la no polaridad.
- Relaciona densidad con masa molar y tipo de enlace.
- Discute reactividad de enlaces múltiples.- Compara
reactividad entre diferentes tipos de hidrocarburos.
Conclusiones
- Las propiedades físicas dependen de polaridad y
estructura.
- Las propiedades químicas se relacionan con enlaces
múltiples.
- Se evidenció diferencia entre hidrocarburos saturados,
insaturados y aromáticos.
Cuestionario
1. ¿Por qué los hidrocarburos como el octano no se
disuelven en agua?
2. ¿Qué explica que la densidad de los hidrocarburos sea
menor que la del agua?
3. ¿Qué observaste en la prueba de inflamabilidad del
propano? ¿Qué productos se generaron?
4. ¿Cómo cambia la estructura del eteno al reaccionar con
cloro? ¿Qué tipo de reacción es?
Referencias bibliográficas
Jones, M. (2019). Química Orgánica. Editorial
Universitaria.
Smith, J., & Johnson, L. (2017). Fundamentos de los
hidrocarburos y sus reacciones. Cambridge University
Press.
Solomons,
T. W. G., & Fryhle, C. B. (2017). Organic Chemistry. Wiley.
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