SEMANA 17 HIDROCARBUROS INSATURADOS QUMICA 2018 1 Semana

SEMANA 17 HIDROCARBUROS INSATURADOS QUÍMICA 2018 1

Semana 17 HIDROCARBUROS INSATURADOS (ALQUENOS Y ALQUINOS) Hidrocarburos insaturados, definición, representación y formula general. Nomenclatura UIQPA: - Alquenos (dienos y trienos), - Alquinos. Nombres comunes de: - Alquenos (etileno, propileno, butileno e isobutileno) y - Alquinos (acetilenos). Propiedades físicas de alquenos. Reacciones químicas de alquenos: Adición de hidrógeno, de halógenos, de H 2 SO 4 , de Agua (aplicando Regla de Markovnikov) y Oxidación con KMn. O 4 Isomería de posición y geométrica Aplicación de los conceptos en la salud y el ambiente Lecturas: En libro de texto del capítulo correspondiente y otras que se informe. Laboratorio: Propiedades químicas de Hidrocarburos 2

ALQUENOS (se identifican por sus nombres terminados en eno) • Otro nombre: OLEFINAS (apariencia aceitosa) • La función química es el doble enlace. • Son hidrocarburos que presentan en su estructura 1 ó más dobles enlaces (C sp 2) -CH 2 -CH = CH-CH 2 - • Fórmula General Cn. H 2 n (isómeros de cicloalcanos Cn. H 2 n) • Son muy reactivos • Sus reacciones son de adición. 3

Importancia • El doble enlace es muy común a nivel molecular de la vida. Por ejemplo, se presentan en lipidos (grasas y aceites) • La sustancia responsable de la maduración de las frutas es el ETENO (común: Etileno), homólogo mas pequeño de la familia de los alquenos. 4

NOMENCLATURA Sistema común Los nombres comunes de los alquenos tienen la terminación ileno. Se puede indicar la posición del doble enlace con letras griegas. 5

Nomenclatura UIQPA (son las reglas básicas de alcanos con algunas modificaciones) 1. Buscar la cadena carbonada más larga que incluya al doble enlace. Este será el alqueno básico. 2. Numerar la cadena empezando en el extremo donde le queden los # más pequeño a los C con doble enlace. 3. Indicar la posición del doble enlace escribiendo el # menor de los dos C=C antes del nombre básico. Nombrar con terminación eno. 4. Si hay otros sustituyentes se nombran siguiendo las reglas ya aprendidas para los alcanos. 6

Ejemplos UIQPA de alquenos lineales con doble enlace entre los carbonos 1 y 2 NOMBRE ESTRUCTURA Eteno Propeno 1 -buteno CH 2=CH 2 1 -penteno 1 -hexeno 1 -hepteno 1 -octeno 1 -noneno 1 -deceno CH 2=CHCH 2 CH 3 CH 2=CHCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 CH 2=CHCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 7

EJEMPLO: 1 Hepteno 2 3 4 5 6 7 3 -DOBLE ENLACE 4 - Etil 6 - Metil 4 -Etil-6 -metil-3 -hepteno 8

Ejercicios : 1. CH 3 -CH=CH-CH 2 -CH 3 2. 5 -etil-4 -metil-1 -hepteno 3. 2, 3 -dimetil-2 -buteno 9

Si hay dos ó más dobles enlaces, usar los prefijos di-, tri-, tetra-, di-, tri-, tetra- antes de la terminación eno. 1) CH 2=CH -CH=CH 2 1, 3 -Butadieno 2) CH 2=CH -CH 2 -CH=CH 2 3) CH 2= CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH 2 4) CH 3 CH 2= C C=CHCH 3 10

Propiedades Físicas de los Alquenos • Los alquenos y los alcanos con el mismo # de Carbonos tienen propiedades físicas muy similares. • Los alquenos son insolubles en H 2 O Son solubles en disolventes orgánicos Son menos densos que el agua. • El punto de ebullición, y fusión aumenta al aumentar el número de Carbonos de la cadena. • Las ramificaciones disminuyen el punto de ebullición. 11

EL PUNTO DE EBULLICIÓN Y FUSIÓN EN HIDROCARBUROS LINEALES AUMENTA CON EL NUMERO DE CARBONOS DE LA CADENA EL PUNTO DE EBULLICIÓN Y FUSIÓN EN HIDROCARBUROS RAMIFICADOS ES MENOR QUE EN LOS LINEALES Y DISMINUYE MÁS AL AUMENTAR LAS RAMIFICACIONES. 12

Propiedades Químicas Los alquenos experimentan reacciones de ADICIÓN, significa que se rompe el doble enlace y en esos enlaces libres se enlazan o adicionan los reactivos. Algunas reacciones que revisaremos: Reacciones de los Alquenos: Hidrogenación Halogenación Adición de Agua (Hidratación) Con H 2 SO 4 Oxidación con KMn. O 4 (Test de Baeyer) 13

HIDROGENACIÓN Al hidrogenar un alqueno se forma el alcano correspondiente (necesita catalítico que puede ser: Pd, Pt o Ni ) A cada doble enlace se adiciona una molécula de H 2. Se satura y forma un Alcanos de igual numero de carbonos. H H R- C = CH + H: H CH 2 = CHCH 3 + H 2 Propeno Pt , Ni o Pd Pt, Ni o Pd H H R–C–C-H H H CH 3 -CH 2 CH 3 Propano 14

HALOGENACIÓN Es la adición de Cloro, Cloro Bromo, Bromo Yodo y Flúor al doble enlace. Se adiciona una molécula de halógeno (F 2, Cl 2, I 2, Br 2) por cada doble enlace (no necesita catalítico). Se forman derivados dihalogenados. La manifestación de la reacción es DECOLORACIÓN. C=C + X-X Ej: CH 3 CH=CHCH 3 + Cl 2 2 -buteno -C-CX X CH 3 CHCHCH 3 Cl Cl 2, 3 -diclorobutano 15

Al Alcano se le agrega Iodo y queda color ambar. Alcano incoloro REACCIÓN NEGATIVA (-)

Al ALQUENO se le agrega Iodo (color ambar) Se pierde el color del Iodo (se decolora) REACCIÓN POSITIVA (+)

Adición de Agua ó Hidratación (H 2 O ó H-OH) Cuando se hidrata un alqueno se forma un alcohol (necesita un catalítico ácido (H 2 SO 4). C = C +H 2 O CH 2= CH 2 + H 2 O ETENO H 2 SO 4 C–CH OH CH 2 -CH 2 H OH ETANOL 18

Si los carbonos del doble enlace tiene diferente numero de Hidrógenos, debe aplicarse la Regla de Markovnikov: REGLA DE MARKOVNIKOV: El H del reactivo se une al Carbono del doble enlace que presenta más hidrógenos. Y la otra parte del reactivo se une al Carbono con menos hidrógenos del doble enlace. alqueno (asimétrico) CH 3 CH=CH 2 + H 2 O PROPENO H 2 SO 4 CH 3 – CH - CH 2 OH H 2 -PROPANOL 19

Ejemplos : CH 3 CH=CH 2 + H 2 O H 2 SO 4 CH 3 – CH 3 OH H 2 SO 4 CH 3 C= CH-CH 2 CH 3 + H 2 O CH 3 OH CH 3 -C-CH 2 CH 3 Complete la siguiente ecuación: H 2 SO 4 2 -metil-2 -buteno + H 2 O 20

Reacción de Alquenos con Acido Sulfúrico (H 2 SO 4) Un alqueno reacciona con ácido sulfúrico y produce sulfato ácido de alquilo. (La manifestación de la reacción positiva es una coloración naranja-café). No necesita catalizador. (H-OSO 3 H) Sulfato ácido de alquilo (coloración naranja-café) 21

OXIDACION CON KMn. O 4 (test de Bayer ) Los alquenos reaccionan con KMn. O 4 y se oxidan a glicoles (alcoholes polihidroxilados que tienen dos radicales –OH en carbonos vecinos). (La manifestación de la reacción positiva es un color y precipitado café por la formación de Mn. O 2). La reacción no necesita catalítico. C=C + KMn. O 4 -C - COH OH Ejemplo: glicol CH 3 CH=CHCH 3 + KMn. O 4 CH 3 CH-CHCH 3 + Mn. O 2 + KOH OH OH prec. café 22

Ejemplos : CH 2=CH(CH 2)5 CH 3 + KMn. O 4 CH 2 CH(CH 2)5 CH 3 + Mn. O 2 + KOH + H 2 O OH OH 1. 2 -octanodiol Complete las siguientes reacciones: a) CH 3 CH=CHCH 2 CH 3 + KMn. O 4 b) __________+ KMn. O 4 2, 3 -pentanodiol + Mn. O 2 +KOH 23

ISOMERIA en los alquenos (de posición y geométrica) ISOMEROS DE POSICIÓN: Igual formula molecular y diferente posición del doble enlace. Ej: C 4 H 8 CH 2=CHCH 2 CH 3 CH=CHCH 3 1 -BUTENO 24

Isomería Geométrica: cis-trans El enlace covalente doble es rígido, no tiene rotación como el enlace covalente simple. En los alquenos, los átomos ó sustutuyentes que están unidos a los carbonos del doble enlace, pueden quedar arriba o abajo del doble enlace. Esto dará lugar a la formación de isómeros cis o trans. El isómero cis contiene los dos sustituyentes del mismo lado del doble enlace (los dos arriba o los dos abajo del doble enlace). El isómero trans contiene los dos sustituyente en lados opuestos del doble enlace (uno arriba y el otro abajo del doble enlace). Para identificar los isómeros cis y trans debe utilizarse una fórmula que presente la orientación de los sustituyentes unidos a los carbonos del doble enlace. Ej: 2 -buteno CH 3 CH=CHCH 3 25

Ej: CH 3 CH=CHCH 3 C=C H H cis-2 -buteno H CH 3 C=C H 3 C H trans-2 -buteno Escriba los isómeros cis y trans del 3 -penteno. 26

Otro ejemplo de isomería geométrica cis-trans: CH 3 H C=C H Cl trans-1 -cloro-1 -propeno CH 3 Cl C=C H H cis-1 -cloro-1 -propeno 27

ALQUINOS Son hidrocarburo que presentan 1 o más triples enlaces en su estructura. (C sp) El alquino mas sencillo es el CHΞCH acetileno (común) o etino (UIQPA) REPRESENTACIÓN GENERAL -C ΞC- FORMULA GENERAL Cn. H 2 n-2 28

NOMENCLATURA sistema común Los alquinos se nombran como derivados del alquino más sencillo , el acetileno. Se mencionan en orden alfabético los radicales unidos a cada lado del triple enlace y se termina el nombre con la palabra acetileno. Si el mismo radical se repite se usan prefijos di, tri, etc. HCΞCH CH 3 CH 2 C ΞCH CH 3 CΞCCH 3 CH 2 CΞCH CH 3 CH 2 CΞCCH 3 Acetileno Metilacetileno Etilacetileno Dimetilacetileno n-propilacetileno etilmetilacetileno 29

Sistema UIQPA El procedimiento para dar nombre a los alquinos es igual al que se utiliza para los alquenos. El nombre básico lleva la terminación ino que indica la presencia del triple enlace en el compuesto. 30

Nombre común Nombre UIQPA HC ΞCH Acetileno Etino CH 3 C ΞCH Metilacetileno Propino CH 3 CH 2 C ΞCH Etilacetileno 1 -butino CH 3 C ΞCCH 3 dimetilacetileno 2 -butino CH 3 CH 2 CΞCH n-propilacetileno 1 -pentino CH 3 CH 2 CΞCCH 3 etilmetilacetileno 2 -pentino CH 3 CHCΞCH CH 3 Isopropilacetileno 3 -metil-1 -butino 31

Ejercicios: nombre o escriba las estructuras 4. CH 3 1. CH 3 CH 2 CΞCCH 3 CH 2 CH 3 2. CH 3 CH 2 CΞCCH 3 5. 6. 3. 4 -etil-2 -heptino 32