Geometría molecular del propano,butano, tolueno,Diesel, gasolina ,metano y agua.
Respuestas a la pregunta
Respuesta:
Explicar la importancia de los hidrocarburos y la razón por su diversidad
Nombrar los hidrocarburos saturados e insaturados y moléculas derivadas de ellos
Describir las reacciones características de los hidrocarburos saturados e insaturados
Identificar los isómeros estructurales y geométricos de los hidrocarburos
La mayor base de datos1 de compuestos orgánicos lista alrededor de 10 millones de sustancias, que incluyen los compuestos que se originan en los organismos vivos y los sintetizados por químicos. El número de compuestos orgánicos potenciales se ha estimado2 en 1060, un número astronómicamente alto. La existencia de tantas moléculas orgánicas es una consecuencia de la capacidad de los átomos de carbono para formar hasta cuatro enlaces fuertes con otros átomos de carbono, lo que resulta en cadenas y anillos de diferentes tamaños, formas y complejidades.
Los compuestos orgánicos más simples contienen solo los elementos carbono e hidrógeno, y se llaman hidrocarburos. Aunque están hechos de solo dos tipos de átomos, existe una extensa variedad de hidrocarburos porque pueden consistir en cadenas de diferentes longitudes y anillos de átomos de carbono, o combinaciones de estas estructuras. Además, los hidrocarburos pueden diferir en los tipos de enlaces carbono-carbono presentes en sus moléculas. Muchos hidrocarburos se encuentran en plantas, animales y sus fósiles; otros hidrocarburos se han preparado en el laboratorio. Usamos hidrocarburos todos los días, principalmente como combustibles, como gas natural, acetileno, propano, butano y los principales componentes de la gasolina, el diesel y el aceite de calefacción. Los plásticos familiares como el polietileno, polipropileno y poliestireno también son hidrocarburos. Podemos distinguir varios tipos de hidrocarburos por las diferencias en los enlaces entre los átomos de carbono. Esto causa diferencias en las geometrías y en la hibridación de los orbitales de carbono.
Los alcanos
Los alcanos, o hidrocarburos saturados, contienen solo enlaces covalentes simples entre átomos de carbono. Cada uno de los átomos de carbono de un alcano tiene orbitales híbridos sp3 y está unido a otros cuatro átomos, cada uno de los cuales es carbono o hidrógeno. Las estructuras de Lewis y los modelos de metano, etano y pentano se ilustran en la Figura 20.2.1 . Las cadenas de carbono generalmente se dibujan como líneas rectas en las estructuras de Lewis, pero hay que recordar que las estructuras de Lewis no se usan para indicar la geometría de las moléculas. Observe que los átomos de carbono en los modelos estructurales (los modelos de bola y palo y de relleno de espacio) de la molécula de pentano no se encuentran en línea recta. Debido a la hibridación sp3, los ángulos de enlace en las cadenas de carbono están cerca de 109.5 °, lo que produce estas cadenas en un alcano una forma de zigzag.
Las estructuras de los alcanos y otras moléculas orgánicas también se pueden representar de una manera menos detallada usando las fórmulas estructurales condensadas (o simplemente fórmulas condensadas). En lugar del formato normal de las fórmulas químicas en las que cada símbolo de elemento aparece una sola vez, se escribe una fórmula condensada para indicar el enlace en la molécula. Estas fórmulas tienen la apariencia de una estructura de Lewis de la que se han eliminado la mayoría o todos los símbolos de enlace. Las fórmulas estructurales condensadas para el etano y pentano se muestran en la parte inferior de la Figura 20.2.1 , y se dan varios ejemplos adicionales en los ejercicios al final de este capítulo.
CNX_Chem_20_01_alkanes.jpg
Figura 20.2.1 : En la imagen se muestran las estructuras de Lewis, los modelos de bolas y palos y los modelos de llenado de espacio para las moléculas de metano, etano y pentano.
Un método común usado por los químicos orgánicos para simplificar los dibujos de moléculas más grandes es usar una estructura esquelética (también llamada una estructura de líneas y ángulos). En este tipo de estructura, los átomos de carbono no están simbolizados con una C, sino que están representados por cada extremo de una línea o curva en una línea. Los átomos de hidrógeno no se dibujan si están unidos a un carbono. Otros átomos además del carbono y el hidrógeno están representados por sus símbolos elementales. La figura 20.2.2 muestra tres formas diferentes de dibujar la misma estructura.
CNX_Chem_20_01_LineStruct1.jpg
Figura 20.2.2 : La misma estructura se puede representar de tres formas diferentes: una fórmula expandida, una fórmula condensada y una estructura esquelética.
Ejemplo 20.2.1
Dibujando estructuras esqueléticas:
Dibuje las estructuras esqueléticas para estas dos moléculas:
Explicación: