Definición de Alcanos

Daniela Nataly Díaz Zepeda
M.C. en Ingeniería y Física Biomédicas

Los alcanos son compuestos orgánicos, pertenecientes a la familia de los hidrocarburos, que se distinguen por formar cadenas de carbonos unidos solamente por enlaces simples, con hidrógenos ocupando los sitios restantes. Estos son el tipo más sencillo dentro de la gran variedad de compuestos orgánicos, pues no contienen otro tipo de átomos (diferentes al carbono e hidrógeno) ni grupos funcionales reactivos.

Dentro de la familia de los hidrocarburos, también se encuentran los alquenos y alquinos, los cuales contienen enlaces dobles y triples. El número de enlaces entre carbonos es lo que da identidad a cada una de las clases de hidrocarburos, y se relaciona con las propiedades físicas y reactividad química de cada uno de ellos.

Los alcanos pueden existir en su forma lineal o ramificada, en cualquier caso, la fórmula molecular, general, para cualquier alcano será C_nH_2n+2, en donde n, es un número entero que representa la cantidad total de carbonos presentes en la cadena. Algunas fórmulas estructurales para alcanos, lineales y ramificados, se presentan en la Figura 1. Como se puede observar, todas las cadenas contienen hidrógenos terminarles en sus extremos, además de los que se encuentran unidos a los carbonos a lo largo de la cadena. Aunado a esto, existe un concepto, manejado dentro de la química orgánica, que se conoce como “saturación” y se refiere a la cantidad máxima de hidrógenos que pueden estar enlazados a un carbono. Los alcanos son hidrocarburos saturados, ya que, a diferencia de los alquenos y alquinos, cada carbono solo comparte uno de sus electrones de valencia con el carbono adyacente, los otros tres electrones forman enlaces con hidrógenos.

Figura 1. Fórmulas estructurales para alcanos lineales, y ramificados (isobutano). Los nombres de estos alcanos están compuestos por un prefijo numérico proveniente del latín y se consideran nombres coloquiales.

Al ser hidrocarburos saturados, los alcanos tienen ciertas propiedades físicas asociadas, por ejemplo, son poco solubles en agua y menos densos que esta, por lo cual, tienden a formar emulsiones. Un ejemplo de esto se da cuando ocurre un derrame de petróleo en el océano, el petróleo, es, en sí, una mezcla de hidrocarburos, muchos de ellos alcanos, y cuando, por desgracia, ocurre un derrame de petróleo en una plataforma marítima, se puede ver que este se expande y flota en la superficie. Otra consecuencia de esta saturación es la baja reactividad de los alcanos, pues es difícil que un hidrógeno se desprenda del carbono al que está unido para dar paso a otro enlace.

Nomenclatura

En cuanto a la nomenclatura de los alcanos, según la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC, por sus siglas en inglés), para nombrar un alcano se deben seguir cuatro reglas:

1. Encontrar la cadena continua de átomos de carbono de mayor tamaño, esta fungirá como nombre base del compuesto.

2. Numerar la cadena más larga, comenzando por el extremo que se encuentre más cerca de una ramificación, de existir ramificaciones.

3. Nombrar las ramificaciones, grupos alquilo (cadenas más cortas que la cadena principal), unidas a la cadena más larga, anteponiendo el número del carbono al que están unidas, separando por un guion medio del nombre de la ramificación.

4. Si existen ramificaciones múltiples de la misma longitud, se deberá agregar un prefijo para indicar multiplicidad.

En la Figura 2, se muestra un ejemplo en donde se nombra un alcano de 8 carbonos en la cadena principal con 4 ramificaciones.

Figura 2. Cadena de ocho carbonos con cuatro ramificaciones. El nombre correcto para nombrar esta estructura, según la IUPAC, es 4-etil-3,5,6-trimetiloctano.

Ejemplos en la aplicación de alcanos acuerdo al número de carbonos que tienen

Las aplicaciones de los alcanos en la vida diaria son variadas. Los alcanos con menor número de carbonos (1-4), como el metano, etano, propano y butano, son gases a temperatura ambiente y presión atmosférica, su aplicación se da normalmente en los hogares, en forma de gas natural que viaja por las tuberías o en tanques de baja presión para ser utilizados como combustibles.

Los alcanos que contienen un número de carbonos de cinco, hasta ocho (pentano, hexano, heptano y octano), se comportan como líquidos volátiles en condiciones ambientales, estos hidrocarburos son los principales componentes de la gasolina. La volatilidad de estos compuestos es sumamente importante para el correcto funcionamiento del sistema de inyección en los vehículos que utilizan gasolina como combustible, pues la presión de vapor aumenta la eficiencia al llegar al cilindro con mayor facilidad.

Los alcanos con cadenas de 9 a 16 carbonos son líquidos con viscosidades relativamente bajas, no presentan volatilidad y sus puntos de ebullición son más elevados que los grupos anteriores. También son utilizados como combustibles, pero en su caso, forman parte del combustible utilizado en aviones y algunos transportes de carga pesada que utilizan diésel. Aquí, a diferencia del caso de la gasolina, la volatilidad no es determinante, ya que los motores de diésel están diseñados de manera que el combustible llega en su fase líquida al cilindro.

Por último, los alcanos con un número de carbonos mayor a 16, son líquidos viscosos, que normalmente se extraen de las “colas” en las torres de fraccionamiento del petróleo, su principal aplicación es como lubricantes o parafinas para la fabricación de velas.

Por: Daniela Nataly Díaz Zepeda. Ingeniera Química, M.C. en Ingeniería y Física Biomédicas. Se desempeña en el estudio y la divulgación científica. Experiencia en el desarrollo de vehículos farmacológicos, y actualmente pertenece al grupo de investigación de biofotónica. Su posgrado le otorgó una formación multidisciplinaria en Física, biología e ingeniería.

Trabajo publicado en: Ene., 2024.

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