explicar y predecir las propiedades físicas de los alcanos incluyendo pb relativo y solubilidad en una mezcla
Descripción general
Los alcanos no son muy reactivos y tienen poca actividad biológica; todos los alcanos son compuestos no polares incoloros e inodoros. Las fuerzas de dispersión de Londres relativamente débiles de alcanos dan como resultado sustancias gaseosas para cadenas cortas de carbono, líquidos volátiles con densidades alrededor de 0.7 g/ml para cadenas de carbono moderadas y sólidos para cadenas largas de carbono. Las diferencias en los estados físicos ocurren porque existe una relación directa entre el tamaño y la forma de las moléculas y la fuerza de las fuerzas intermoleculares (IMF).
Debido a que los alcanos tienen propiedades físicas relativamente predecibles y experimentan relativamente pocas reacciones químicas distintas a la combustión, sirven como base de comparación para las propiedades de muchas otras familias de compuestos orgánicos. Consideremos primero sus propiedades físicas.
Puntos de ebullición
En la tabla\(\PageIndex{1}\) se describen algunas de las propiedades de algunos de los primeros 10 alcanos de cadena lineal. Debido a que las moléculas de alcano son no polares, son insolubles en agua, que es un disolvente polar, pero son solubles en disolventes no polares y ligeramente polares. En consecuencia, los propios alcanos son comúnmente utilizados como solventes para sustancias orgánicas de baja polaridad, como grasas, aceites y ceras. Casi todos los alcanos tienen densidades inferiores a 1.0 g/mL y por lo tanto son menos densos que el agua (la densidad de H 2 O es 1.00 g/mL a 20°C). Estas propiedades explican por qué el aceite y la grasa no se mezclan con el agua sino que flotan en su superficie.
Tabla\(\PageIndex{1}\): Propiedades físicas de algunos alcanos
Nombre Molecular
Fórmula
Punto de fusión (°C)
Punto de ebullición (°C)
Densidad (20°C) *
Estado físico (a 20°C)
metano
CH 4
—182
—164
0.668 g/L
gas
etano
C 2 H 6
—183
—89
1.265 g/L
gas
propano
C 3 H 8
—190
—42
1.867 g/L
gas
butano
C 4 H 10
—138
—1
2.493 g/L
gas
pentano
C 5 H 12
—130
36
0.626 g/mL
líquido
hexano
C 6 H 14
—95
69
0.659 g/mL
líquido
octano
C 8 H 18
—57
125
0.703 g/mL
líquido
decano
C 10 H 22
—30
174
0.730 g mL
líquido
*Anote el cambio en unidades que van de gases (gramos por litro) a líquidos (gramos por mililitro). Las densidades de gas están a 1 atm de presión.
Se muestra que los puntos de ebullición para los isómeros de “cadena lineal” y los isómeros de isoalcanos demuestran que la ramificación disminuye el área superficial, debilita los IMF y disminuye el punto de ebullición.
En los siguientes diagramas se resumen los estados físicos de los primeros seis alcanos. Los primeros cuatro alcanos son gases a temperatura ambiente, y los sólidos no comienzan a aparecer hasta aproximadamente\(C_{17}H_{36}\), pero esto es impreciso porque los diferentes isómeros suelen tener diferentes puntos de fusión y ebullición. Para cuando consigues 17 carbonos en un alcano, ¡hay un número increíble de isómeros!