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Quimica
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LOS HIDROCARBUROS AROMATICOS Y
ALQUINOS
BENCENO
HIDROCARBUROS AROMÁTICOS
Son aquellos hidrocarburos cíclicos en cuya estructura existe al menos un anillo bencénico, se clasifican en
Monocíclicos si hay un anillo bencénico
Policíclicos 2 más anillos bencénicos respectivamente.
HIDROCARBUROS AROMÁTICOS
El nombre de aromáticos no guarda relación con el olor de estos compuestos esto obedece a una antigua clasificación (siglo XIX), donde se le clasificó como sustancias aromáticas a las sustancias olorosas naturales: resinas vegetales, bálsamos, incienso, etc.
Porque éstas eran contrarias a los compuestos alifáticos, a los cuales pertenecen las grasas y otras sustancias
AROMATICIDAD.
Kekulé fuel el primero en reconocer que estos compuestos aromáticos contenían una unidad de seis carbonos y que retenían dicha unidad durante la mayoría de las transformaciones químicas.
El benceno fue reconocido eventualmente como el compuesto “prototipo” de estas nuevas series.
Requisitos para la aromaticidad
Para que un sistema monocíclico sea aromático, tiene que satisfacer tres criterios:
1. Cada átomo del sistema anular tiene que estar en el estado híbrido sp2 (o sp)
2. El sistema anular debe ser plano
3. Debe haber electrones pi (4n+2) en el sistema anular (regla de Hückel)
Requisitos para la aromaticidad
Generalmente la fórmula de enlaces de valencia de un compuesto aromático muestra un anillo con enlaces simples y dobles alternados.
Hay casos, sin embargo, de compuestos orgánicos cíclicos con enlaces simples y dobles alternados que no son aromáticos.
El ciclooctatetraeno
El ciclooctatetraeno experimenta reacciones de adición con los halogenuros de hidrógeno y con los halógenos.
El ciclooctatetraeno no es plano, sino que tiene forma de tina.
Como se verá más adelante, esta molécula no cumple con la regla de Hückel.
El ciclooctatetraeno
La regla de Hückel
En 1931, el químico alemán Erich Hückel propuso que para ser aromático, un compuesto monocíclico (un anillo) plano debe tener 4n+2 electrones pi, donde n es un número entero.
Según la regla de Hückel, un anillo con 2, 6, 10 ó 14 electrones pi puede ser aromático, pero un anillo con 8 ó 12 electrones pi no puede serlo.
El ciclooctatetraeno (con 8 electrones pi) no se ajusta a la regla de Hückel de aromaticidad.
La regla de Hückel
Para ser aromática, una molécula debe tener todos sus electrones pi apareados.
Este sistema proporciona la máxima y completa superposición que se requiere para la estabilización aromática.
Si algún orbital pi no está completo (es decir, hay electrones p desapareados), la superposición no es máxima y el compuesto no es aromático.
EL BENCENO
El benceno tiene seis electrones p y tres orbitales
pi de enlace. Los tres orbitales pi de enlace están
completos, permitiendo que los seis electrones p estén
apareados, y consecuentemente el benceno es
aromático.
EL BENCENO Y SUS DERIVADOS
El benceno es el hidrocarburo aromático más sencillo fue descubierto por el ingles faraday en 1825,se le conoce como benzol.
CARACTERÍSTICAS FISICO QUÍMICAS
Es un líquido incoloroFórmula global C6 H6Densidad 0.879 g/cm3Punto de ebullición 80.1°cOlor : característicoInsoluble en aguaFácilmente inflamable ardiendo con llama viva y produciendo mucho humo.Es miscible en alcohol, eter, acetona, ácido acético
OBTENCIÓN DEL BENCENO
SE LE OBTIENE A PARTIR DEL PETROLEO
Y DE LA HULLA.
APLICACIONES
Tiene amplio uso industrial como materia prima
en la preparación de muchas sustancias o
orgánicas y tambien como disolvente del yodo,
azúfre, fóforo, resinas, etc.
Debe tenerse mucho cuidado al utilizarlo ya
que produce vapores tóxicos si se respiran por
mucho tiempo
RESONANCIA DEL BENCENO
El alemán kekulé ,establece en 1865 que la molécula de benceno se halla formada por 6 átomos de carbono dispuestos en una cadena cíclica, unidos alternadamente por tres enlaces dobles y tres simples, además cada carbono se halla enlazado a un hidrógeno.
.
1,3,5-ciclohexatrieno.
RESONANCIA DEL BENCENO
El benceno presenta el fenómeno de la resonancia, consistente en que los enlaces no son estáticos, sino que se hallan cambiando de posición fugazmente.
RESONANCIA DEL BENCENOLa molécula de benceno se debe representar al
mismo tiempo por dos estructuras o formas
resonantes, y se resume representando al
benceno mediante un hexágono regular en cuyo
interior hay una circunferencia que se denomina
anillo bencénico
Los seis átomos de carbono ,resultan equivalentes ,lo que significa que cualquier compuesto donde se ha sustituido un hidrógeno por otro grupo, este debe hallarse unido a cualquiera de los carbonos; así las estructuras a continuación pertenecen a un mismo
compuesto.CI
CI
Cl
CI
RESONANCIA DEL BENCENO
Reacción de Halogenación
El producto de la reacción no es el producto de adición de los dos átomos de bromo, sino un compuesto en el que se ha sustituido un átomo de hidrógeno por un átomo de bromo, formándose además HBr como subproducto.
Reacción de Halogenación
Nitración del benceno
Introducción de grupos nitros en el anillo La nitración utiliza como reactivo una
mezcla de ácido nítrico y sulfúrico. El ácido sulfúrico protona el -OH del ácido
nítrico que se va en forma de agua generando el catión nitronio, NO2+
Derivados monosustituidos del benceno
Se nombran de la misma forma que otros
hidrocarburos pero usando benceno como nombre
principal.
Los Bencenos sustituidos por grupos alquilo se
nombran de dos formas diferentes dependiendo
del tamaño del grupo alquilo. .
Derivados monosustituidos del bencenoSi el sustituyente es pequeño (seis átomos de carbono o
menos) el compuesto se nombra como un benceno
sustituido por el grupo alquilo, por ejemplo,pentilbenceno.
Derivados monosustituidos del benceno
Si el sustituyente tiene más de 6 carbonos, el compuesto
se nombra como un alquilo sustituido por el benceno,
por Ejemplo: 2-fenildecano.
Cuando el benceno se considera un sustituyente, se utiliza
el nombre fenil en el nombre del compuesto
Derivados monosustituidos del benceno
Existen también muchos otros compuestos con nombres comunes que son aceptados por la IUPAC.
Bencenos disustituidos
Se nombran utilizando los prefijos orto-,
meta- y para- o simplemente o-, m- y p-
Bencenos con más de dos sustituyentes
Se nombran numerando la posición de cada sustituyente del anillo de tal forma que resulten losnúmeros más bajos posibles. Los sustituyentes se listan alfabéticamente en el nombre del compuesto. También se puede usar como nombre principal del compuesto el nombre común de un benceno monosustituido (tolueno, fenol, anilina, etc.).
Bencenos con más de dos sustituyentes
En este caso, el sustituyente principal es el que
le da el nombre característico al compuesto;
como -OH para el fenol y -NH2 para la anilina, y
siempre recibe el índice 1.
Nombres como bromobenceno y nitrobenceno
(terminados en benceno) no se pueden usar de esta manera.
Compuestos Aromáticos Policíclicos
ALQUINOS
NOMENCLATURA
REACCIONES
OBTENCION
ACETILENO
Alquinos
Nomenclatura de alquinos El grupo funcional característico de los
alquinos es el triple enlace carbono-carbono. La IUPAC nombra los alquinos cambiando la terminación -ano de los alcanos por -ino.
Esta terminación está precedida de un localizador que indica la posición del triple enlace dentro de la cadena.
Nomenclatura
Para denotar un alquino, el sufijo ano es sustituido por ino en el nombre del compuesto.
La posición del triple enlace se indica con su número en la cadena.
La numeración empieza por el extremo de la cadena más cercano al triple enlace.
Nomenclatura
Los compuestos que contienen enlaces dobles y triples se llaman eninos ( y no inenos).
En este caso la cadena se empieza a numerar desde el extremo más cercano al primer enlace múltiple ya sea este doble o triple.
Sin embargo, cuando son posibles dos formas alternas de numeración, se escoge la que asigne a los enlaces dobles números más bajos que a los triples.
Ejemplo: 1-hepten-6-ino.
Nomenclatura
. Si hay dos o más cadenas con igual número de insaturaciones la cadena principal es la que contiene el mayor número de átomos de carbono:
Nomenclatura
4º. Si hay dos o más cadenas con igual número de insaturaciones e igual número de átomos de carbono la cadena principal es la que contiene el mayor número de enlaces dobles:
Nomenclatura Cuando hay un doble y un triple enlace se numera
empezando por el extremo más próximo a cualquiera de los grupos funcionales.
Si están a la misma distancia de los extremos se numera empezando por el doble enlace.
Los grupos funcionales (-OH), tienen preferencia sobre los triples enlaces y se les asigna el localizador más bajo.
Adición de halógenos
El bromo y el cloro se adicionan al triple enlace
exactamente igual como lo hacen con los alquenos.
Si se agrega 1 equivalente de halógeno se produce un
dihaloalqueno.
Los productos pueden ser alquenos cis o trans.
Adición de halógenos
Si se agregan 2 equivalentes de halógeno se obtiene el derivado tetrahalogenado.
Propiedades físicas de alquinos Al ser compuestos de baja polaridad, las
propiedades físicas de los alquinos son, en esencia, las mismas que las de los alcanos y alquenos.
Son insolubles en agua, pero bastante solubles en disolventes orgánicos usuales y de baja polaridad: éter, benceno, tetracloruro de carbono.
Propiedades físicas de alquinos
Son menos densos que el agua y sus puntos de ebullición muestran el aumento usual con el incremento del número de carbonos y el efecto habitual de ramificación de las cadenas.
Los puntos de ebullición son casi los mismos que para los alcanos o alquenos con el mismo esqueleto carbonado.
El Acetileno
El alquino industrial más importante es el miembro más simple de la familia, el acetileno.
Es un gas incoloro e inodoro cuando está puro, su olor desagradable es por las impurezas que contiene.
Es muy poco soluble en agua y muy soluble en acetona.
El acetileno arde con el aire con una llama muy luminosa y forma mezclas explosivas.
Reacción de Combustión completa e incompleta y con carbon nativo
H-C ≡ C-H + O2 CO2 + CO + C + H2O.
Obtención del acetileno
Tradicionalmente, se ha preparado por la acción del agua sobre carburo de calcio, CaC2, que se obtiene, a su vez, por reacción entre el óxido de calcio y el coque, a las altísimas temperaturas del horno eléctrico.
Por su parte, el óxido de calcio y el coque se consiguen de la caliza y del carbón, respectivamente
Carbón Coque
Caliza CaO2000 ºC
CaC2H2O
H C C H
En las minas el fuego es generado por los llamados "carbureros", es decir, generadores o reactores de acetileno que funcionan a base de carburo de calcio (C2 Ca) para producir una llama quemando este gas (acetileno) que se genera al mojar el carburo
Síntesis alternativa
Utilizando el petróleo, está desplazando al proceso del carburo.
Implica una oxidación parcial, controlada y a temperatura elevada, del metano.
6CH4 + O2 2 HC CH1500ºC
+ 2CO + 10H2
