Práctica de Laboratorio: Propiedades físicas y químicas de los hidrocarburos

 

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.