Describa las propiedades físicas de los alcanos.

1.- Describa las propiedades físicas de los alcanos.

Solubilidad en agua

No forman enlaces de hidrógeno y son insolubles en solventes polares como el agua. Puesto que los enlaces de hidrógeno entre las moléculas individuales de agua están apartados de una molécula de alcano, la coexistencia de un alcano y agua conduce a un incremento en el orden molecular (reducción de entropía). Como no hay enlaces significativos entre las moléculas de agua y las moléculas de alcano, la segunda ley de la termodinámica sugiere que esta reducción en la entropía se minimizaría al minimizar el contacto entre el alcano y el agua: se dice que los alcanos son hidrofóbicos (repelen el agua).

Solubilidad en otros solventes

Su solubilidad en solventes no polares es relativamente buena, una propiedad que se denomina lipofilicidad. Por ejemplo, los diferentes alcanos son miscibles entre sí en todas las demás proporciones.

Punto de ebullición

El punto de ebullición aumenta con el tamaño del alcano porque las fuerzas intermoleculares (fuerzas de Van der Waals y de London), son más efectivas cuando la molécula presenta mayor superficie. Es así, que los puntos de fusión y ebullición van a aumentar a medida que se incrementa el número de átomos de carbono

Punto de fusión

El punto de fusión también aumenta con el tamaño del alcano por la misma razón que aumenta el punto de ebullición. Los alcanos con número impar de carbonos se empaquetan en una estructura cristalina y poseen puntos de ebullición un poco menores de lo esperados en los pares.

Densidad

A medida que aumenta el número de carbonos, las fuerzas intermoleculares son mayores y por lo tanto la cohesión intermolecular. Esto da como resultando un aumento de la proximidad molecular y, por tanto, de la densidad.

2.- Dentro de las propiedades físicas de los alcanos explique como se realiza la combustión.

La reacción de los alcanos con el oxígeno para formar dióxido de carbono, agua y lo más importante calor, es la principal reacción que se desarrolla en una máquina de combustión interna: su tremenda importancia práctica es evidente.

Así el metano combuste según la reacción:

Calor

La reacción de combustión del etano se representa así:

Calor

La energía que se desprende se debe al exceso de ésta durante el rompimiento o formación del enlace.

El mecanismo de esta reacción es muy complicado y aún no se conoce bien. Sin embargo, parece indudable que se trata de una reacción en cadena de radicales libres. Es un proceso exotérmico y, sin embargo, para su iniciación se requiere una temperatura muy elevada, como la de una llama. Como en la cloración, se necesita mucha energía para romper los enlaces que generan las partículas reactivas iníciales; una vez vencida esta barrera energética, los pasos siguientes, propagadores de la cadena, proceden sin dificultad y con la evolución de energía.

Un factor de comprensión más elevado ha hecho el motor de gasolina más eficiente que los antiguos, pero ha creado, al mismo tiempo, un problema: en ciertas condiciones, la explosión suave de la mezcla combustible-aire es reemplazada en el cilindro por un golpeteo que reduce considerablemente la potencia del motor.

El problema del golpeteo ha sido resuelto en forma satisfactoria de dos modos: (a) por adecuada selección de los hidrocarburos que van a ser empleados como combustible, y (b) por adición de tetraetilplomo.

Experimentos con compuestos puros han demostrado que los hidrocarburos de estructuras diferentes difieren ampliamente en su tendencia al golpeteo. La tendencia anti golpe relativa de un combustible se denomina generalmente índice de octano. Se ha establecido una escala arbitraria que le asigna al n-heptano, que golpea muy fuerte, un índice de octano cero y al 2,2,4-trimetilpentano (<<iso-octano>>) un índice 100. Hoy se dispone de combustibles con propiedades anti golpe superiores al iso-octano).

La fracción de gasolina obtenida por destilación directa del petróleo (straighrun) se mejora por adición de compuestos de mayor índice de octano; a veces, incluso, es reemplazada por estos combustibles mejores. Por lo general, los alcanos ramificados, los alquenos y los hidrocarburos aromáticos tienen excelentes cualidades anti golpes y se producen a partir de los hidrocarburos del petróleo por medio del cracking catalítico y la reformación catalítica. Los alcanos muy ramificados se sintetizan de alquenos y alcanos por alquilación.

3.- ¿Cuales son las mayores fuentes de obtención de los alcanos?.

Los alcanos pueden obtenerse de fuentes naturales o de fuentes sintéticas. Como fuentes naturales de hidrocarburos se tiene el petróleo, el gas natural y el gas de hulla. El gas natural está constituido principalmente por metano y etano.

El petróleo es una mezcla muy compleja de hidrocarburos sólidos , líquidos y gaseosos. Esta es la fuente más importante y su uso principal es la obtención de energía mediante combustión.

Algunas reacciones de síntesis a pequeña escala son:

- Hidrogenación de alcanos:

Ni

CH3CH=CHCH3 -----> CH3CH2CH2CH3

- Reducción de haluros de alquilo:

Zn

2 CH3CH2CHCH3 ------> 2 CH3CH2CH2CH3 + ZnBr2

Aunque los alcanos pocas veces se sintetizan, pueden obtenerse en el laboratorio por métodos químicos.

4.-¿Cual es la diferencia entre el gas natural y el gas licuado de petróleo?.

El GLP (abreviatura de Gas Licuado de Petróleo) contiene principalmente propano (C3H8 ) y butano (C4H10), y se emplea principalmente para uso doméstico y comercial (incluyendo su uso como combustible para vehículos). El GLP permanece en estado líquido mediante su conservación a gran presión.

Esto contrasta con el GNL que se licúa a presión atmosférica pero a una muy baja temperatura (aprox. –162 °C). Las propiedades del GLP también son completamente diferentes a las del GNL: el gas natural es más ligero que el aire así que se dispersa rápidamente y se diluye en el aire, en contraste con los componentes del GLP que son más pesados que el aire. El almacenamiento del GLP bajo presión, frente al almacenamiento de GNL a muy baja temperatura, requiere el uso de materiales completamente diferentes (diferentes propiedades materiales, espesor, material aislante) y estándares.

5.-Describa al metano; ¿Como se puede obtener?.

Compuesto de carbono e hidrógeno, de fórmula CH4, es un hidrocarburo, el primer miembro de la serie de los alcanos. Es más ligero que el aire, incoloro, inodoro e inflamable. Se encuentra en el gas natural (entre un 75% y un 90%), como en el gas grisú de las minas de carbón, en los procesos de las refinerías de petróleo, y como producto de la descomposición de la materia en los pantanos. Es uno de los principales componentes de la atmósfera de los planetas Saturno, Urano y Neptuno. El metano puede obtenerse mediante la hidrogenación de carbono o dióxido de carbono, por la acción del agua con carburo de aluminio o también al calentar etanoato de sodio con álcali. El metano es apreciado como combustible y para producir cloruro de hidrógeno, amoníaco, etino y formaldehido.

El metano es el hidrocarburo alcano más sencillo, es un gas.

Cada uno de los átomos de hidrógeno está unido al carbono por medio de un enlace covalente. Es una sustancia no polar que se presenta en forma de gas a temperaturas y presiones ordinarias. Apenas es soluble en agua en su fase líquida.

Las termitas constituyen una fuente bastante grande para la producción del metano. Cuando estos voraces insectos consumen madera, los microorganismos que habitan en su sistema digestivo de carbono y otros compuestos. Se calcula que las termitas producen anualmente 170, 000,000 de toneladas de metano. También se produce en algunos procesos de tratamiento de desechos. A escala comercial el metano se obtiene del gas natural.

El gas natural es una mezcla de metano, etano y una pequeña cantidad de propano.

En la naturaleza se produce como producto final de la putrefacción anaeróbica de las plantas, este proceso natural se puede aprovechar para producir biogás. Puede constituir hasta el 97% del gas natural. En las minas de carbón se le denomina grisú y es muy peligroso por su facilidad para inflamarse.

El metano es el punto de partida de de la producción comercial de diverso productos químicos, como el hidrógeno, el monóxido de carbono y el cianido de hidrógeno. El metano constituye gran parte de la atmósfera de los grandes planetas Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

Fuentes de metano

Los orígenes principales de metano son:

• Descomposición de los residuos orgánicos 28%

• Fuentes naturales (pantanos): 23%

• Extracción de combustibles fósiles: 20% (El metano tradicionalmente se quemaba y emitía directamente. Hoy día se intenta almacenar en lo posible para reaprovecharlo formando el llamado gas natural).

• Los procesos en la digestión y defecación de animales. 17%. (Especialmente del ganado).

• Las bacterias en plantaciones de arroz: 12%

Combustión anaeróbica de la biomasa

6.-¿Que es el petróleo químicamente y como se forma en la corteza terrestre?.

El análisis químico revela que el petróleo está casi exclusivamente constituido por hidrocarburos, compuestos formados por dos elementos: carbono e hidrógeno. Esta

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