Los alcanos y cicloalcanos son hidrocarburos sin grupos funcionales de doble o triple enlace, dependiendo de si los átomos de carbono de la molécula están organizados en strings o anillos. Los alquenos y los alquinos son hidrocarburos con enlaces dobles o triples, respectivamente. A continuación se mencionan las reglas para la denominación de los hidrocarburos. Los isómeros son moléculas químicas con la misma fórmula molecular pero estructuras distintas. Los isómeros se discutirán con mayor profundidad más adelante. Además, repasaremos las series homólogas con más detalle.
Denominación de Hidrocarburos
La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) estableció los nombres oficiales o nombres sistemáticos de los compuestos orgánicos en 1958, y se conocen como nombres IUPAC o nomenclatura IUPAC. Los siguientes puntos deben tenerse en cuenta al usar el método IUPAC para nombrar hidrocarburos.
- El número de átomos de carbono en un hidrocarburo está representado por el tallo a continuación.
| un átomo de carbono | metanfetamina |
| Dos átomos de carbono | Eth |
| Tres átomos de carbono | Apuntalar |
| Cuatro átomos de carbono | Pero |
| Cinco átomos de carbono | Encerrado |
| Seis átomos de carbono | Maleficio |
| Siete átomos de carbono | Hept |
| Ocho átomos de carbono | Oct |
| Nueve átomos de carbono | No |
| Diez átomos de carbono | Dic |
- El término ‘ano’ se escribe después de la raíz para indicar un hidrocarburo saturado con enlaces simples.
- El término ‘eno’ se escribe después de la raíz para indicar un hidrocarburo insaturado con dobles enlaces.
- La palabra ‘yne’ se escribe después de la raíz para indicar un hidrocarburo insaturado con enlaces triples.
Denominación de Hidrocarburos Saturados
- El nombre de CH 4 : esta sustancia química tiene un átomo de carbono, que se denota como ‘meth’. Está saturado ya que está compuesto en su totalidad por enlaces simples. El ‘ano’ al final denota un hidrocarburo saturado. Cuando se combinan ‘meth’ y ‘ane’, la nomenclatura de la IUPAC para esta sustancia es ‘metano’ (metano+metano=metano). Metano es el nombre IUPAC así como el nombre común del hidrocarburo CH 4 .
Estructura del metano CH 4
- La denominación de C 2 H 6 – La letra ‘eth’ denota la presencia de dos átomos de carbono en esta molécula. Está saturado ya que está compuesto en su totalidad por enlaces simples. El ‘ano’ al final denota un hidrocarburo saturado. Cuando se combinan ‘eth’ y ‘ane’, el nombre IUPAC para esta combinación es ‘etano’ (eth+ane=etano). Los nombres IUPAC y comunes para el hidrocarburo C 2 H 6 son idénticos, etano.
Estructura del Etano C 2 H 6
Nomenclatura IUPAC para hidrocarburos saturados de string ramificada
Las siguientes reglas deben tenerse en cuenta cuando se utiliza la técnica IUPAC para nombrar hidrocarburos saturados con strings ramificadas.
- En la estructura del compuesto a nombrar, la string más larga de átomos de carbono se ubica primero. El compuesto se clasifica entonces como un derivado del hidrocarburo alcano, que es la string de átomos de carbono de mayor longitud. Esto se conoce como «hidrocarburo principal».
- Los grupos alquilo que se encuentran como strings laterales (ramificaciones) se denominan sustituyentes y se indican como metilo (CH 3 -) y etilo (C 2 H 5 -), respectivamente.
- Los átomos de carbono de la string de carbono más larga se numeran de tal manera que los grupos alquilo (sustituyentes) reciben el número más bajo posible.
- El número del átomo de carbono al que está unido el grupo alquilo se utiliza para indicar su posición.
- Escribir la ‘posición y el nombre del grupo alquilo’ exactamente antes del nombre del ‘hidrocarburo principal’ produce el nombre IUPAC del compuesto.
Denominación de Hidrocarburos Insaturados con Doble Enlace
- La denominación de C 2 H 4 – La letra ‘eth’ denota la existencia de dos átomos de carbono en esta molécula. Este hidrocarburo es insaturado porque tiene un doble enlace carbono-carbono. El ‘ene’ al final se usa para denotar un doble enlace. Cuando se combinan las letras ‘eth’ y ‘ene’, el nombre IUPAC para esta combinación es ‘ethene’ (eth+ene=ethene). El eteno tiene un nombre común conocido como etileno.
Estructura del eteno C 2 H 4
- La denominación de C 3 H 6 – La letra ‘prop’ denota la presencia de tres átomos de carbono en esta molécula. Este hidrocarburo es insaturado porque tiene un doble enlace carbono-carbono. El ‘ene’ al final se usa para denotar un doble enlace. Cuando se combinan las letras ‘prop’ y ‘ene’, la nomenclatura de la IUPAC para esta combinación es ‘propene’ (prop+ene=propene). El propano tiene un nombre común conocido como propileno.
Estructura del Propeno, C 3 H 6
Denominación de Hidrocarburos Insaturados con Triple Enlace
- La denominación de C 2 H 2 – La letra ‘eth’ denota la presencia de dos átomos de carbono en esta molécula. Este hidrocarburo es insaturado porque tiene un triple enlace carbono-carbono. El ‘yne’ al final se usa para denotar un triple enlace. Cuando se combinan las letras ‘eth’ e ‘yne’, el nombre IUPAC para esta combinación es ‘ethyne’ (eth+yne=ethyne). Acetileno es el término común para etino.
Estructura del etino, C 2 H 2
- La denominación de C 3 H 4 – La letra ‘prop’ denota la presencia de tres átomos de carbono en esta molécula. Este hidrocarburo es insaturado porque tiene un triple enlace carbono-carbono. El ‘yne’ al final se usa para denotar un triple enlace. Cuando se combinan las letras ‘prop’ e ‘yne’, la nomenclatura de la IUPAC para esta combinación es ‘propyne’ (prop+yne=propyne). El propino tiene un nombre común conocido como metil-acetileno.
Estructura de Propino, C 3 H 4
¿Qué son los isómeros?
Una fórmula molecular representa solo una sustancia en química inorgánica. Por ejemplo, HSO significa ácido sulfúrico, que es un solo compuesto. Sin embargo, en química orgánica, se puede usar una sola fórmula molecular para representar dos o más moléculas distintas. Esto se debe a que los átomos de carbono idénticos en las moléculas orgánicas se pueden organizar de diversas maneras para producir estructuras distintas y, por lo tanto, compuestos diferentes. En química orgánica, por ejemplo, la misma fórmula química C 4 H 10 puede representar dos compuestos diferentes: butano normal e isobutano. El siguiente ejemplo ayudará a aclarar este tema.
- Considere la molécula química butano (C 4 H 10 ). Este químico tiene cuatro átomos de carbono que se pueden unir de dos maneras para crear dos estructuras diferentes. Para comenzar, los cuatro átomos de carbono están conectados en una string lineal continua para formar la estructura que se ve a continuación. El butano normal compuesto, abreviado como n-butano, está representado por esta estructura.
- En el segundo caso, tres átomos de carbono se pueden combinar en una string lineal y el cuarto átomo de carbono se puede unir en una string lateral, dando como resultado la estructura que se ilustra a continuación. El isobutano es el químico que tiene esta estructura.
Aunque el n-butano y el isobutano tienen la misma fórmula química (C 4 H 10 ), sus estructuras son distintas. Se conocen como isómeros. Los isómeros son moléculas químicas con la misma fórmula molecular pero estructuras distintas. En otras palabras, los isómeros son moléculas orgánicas que tienen la misma fórmula química pero difieren en la configuración de sus átomos de carbono. Los isómeros incluyen butano e isobutano normales, que tienen la misma fórmula química pero estructuras o arreglos de átomos de carbono distintos. El isobutano tiene una estructura de string ramificada, mientras que el butano normal tiene una estructura de string lineal. También vale la pena señalar que los nombres de la IUPAC para el n-butano y el isobutano son 2-metilpropano o simplemente metilpropano.
La isomería se refiere a la existencia de dos o más moléculas químicas distintas con la misma fórmula molecular pero estructuras diferentes. Solo los hidrocarburos con cuatro o más átomos de carbono pueden tener dos o más configuraciones distintas de átomos de carbono, lo que hace posible la isomería. Dado que solo se permite una disposición de átomos de carbono en hidrocarburos con 1, 2 o 3 átomos de carbono por molécula, no es posible la isomería.
Por ejemplo, no es posible ninguna isomería en metano, etano o propano, ya que contienen solo uno, dos o tres átomos de carbono, respectivamente, y varias configuraciones de átomos de carbono no son posibles con solo 1, 2 o 3 átomos de carbono. El butano químico (C 4 H 10 ) puede tener dos isómeros. Ya se han discutido los dos isómeros del butano. Hay tres isómeros del químico pentano (C 5 H 12 ) y cinco isómeros del compuesto hexano (C 6 H 14 ). El número de isómeros potenciales aumenta rápidamente a medida que aumenta el número de átomos de carbono en una molécula de alcano.
¿Qué son las series homólogas?
De la misma manera que todos los elementos con estructuras electrónicas similares tienen propiedades químicas similares y se agrupan en el mismo grupo de la tabla periódica, todos los compuestos orgánicos con estructuras similares tienen propiedades similares y se agrupan en el mismo grupo o serie. Los compuestos orgánicos se organizan entonces en orden creciente de masa molecular.
Una serie homóloga es una colección de compuestos orgánicos con estructuras y características químicas idénticas que difieren solo en el grupo CH 2 entre ellos. Homólogo se refiere a las diferentes moléculas químicas que componen una serie homóloga. Las dos moléculas vecinas están claramente separadas por un átomo de carbono y dos átomos de hidrógeno (o grupo CH 2 ).
Serie homóloga de alcanos: dado que todos los alcanos tienen estructuras idénticas con enlaces covalentes simples y características químicas, se pueden clasificar juntos en una serie homóloga. Los primeros cinco alcanos de la serie homóloga se enumeran a continuación.
| alcanos | Fórmula molecular |
| Metano | Canal 4 |
| etano | C 2 H 6 |
| Propano | C 3 H 8 |
| Butano | C 4 H 10 |
| pentano | C 5 H 12 |
Las series homólogas de alcanos tienen la fórmula general C n H 2n+2 , donde n es el número de átomos de carbono en una molécula de alcano. Un átomo de carbono constituye el primer miembro de la serie de los alcanos. El segundo miembro de la serie de alcanos tiene dos átomos de carbono. El tercer miembro de la serie de alcanos tiene tres átomos de carbono. El cuarto miembro de la serie alcano tiene cuatro átomos de carbono, mientras que el quinto miembro de la serie alcano tiene cinco átomos de carbono.
Serie homóloga de alquenos- La serie homóloga de alquenos tiene la fórmula general C n H 2n , donde n es el número de átomos de carbono en una molécula de alqueno. Los primeros cinco alquenos de la serie homóloga se enumeran a continuación.
| alquenos | Fórmula molecular |
| eteno | C 2 H 4 |
| Propeno | C 3 H 6 |
| buteno | C 4 H 8 |
| Penteno | C 5 H 10 |
| hexeno | C 6 H 12 |
La serie de alquenos comienza con el primer miembro, que tiene dos átomos de carbono. El segundo miembro de la serie de alquenos tiene tres átomos de carbono. El tercer miembro de la serie de alquenos tiene cuatro átomos de carbono. El cuarto miembro de la serie de alquenos tiene 5 átomos de carbono, mientras que el quinto miembro tiene 6 átomos de carbono.
Serie homóloga de alquinos : la serie homóloga de alquinos tiene la fórmula general C n H 2n-2 , donde n es el número de átomos de carbono en una molécula de alquino. Los primeros cinco alquinos en la secuencia homóloga se enumeran a continuación.
| alquinos | Fórmula molecular |
| etino | C 2 H 2 |
| propino | C 3 H 4 |
| butino | C 4 H 6 |
| pentino | C 5 H 8 |
| Hexina | C 6 H 10 |
La serie de alquinos comienza con el primer miembro, que tiene dos átomos de carbono. El segundo miembro de la serie de los alquinos tiene tres átomos de carbono. El tercer miembro de la serie de los alquinos tiene cuatro átomos de carbono. El cuarto miembro de la serie de alquinos tiene cada uno 5 átomos de carbono, mientras que el quinto miembro tiene 6 átomos de carbono.
Característica de la serie homóloga
Las siguientes son las propiedades de la serie homóloga.
- Las características químicas de todas las sustancias de una serie homóloga son similares. Todas las moléculas de la serie de los alcanos, como el metano, el etano, el propano y otros, experimentan reacciones de sustitución con el cloro.
- Los miembros de una serie homóloga pueden estar todos representados por la misma fórmula general.
- En sus fórmulas moleculares, dos homólogos vecinos cualesquiera difieren en un átomo de carbono y dos átomos de hidrógeno.
- Con el aumento de la masa molecular, los miembros de una serie homóloga muestran un cambio constante en sus propiedades físicas.
- Cualesquiera dos moléculas homólogas vecinas tienen una diferencia de masa molecular de 14u.
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: ¿Son posibles los isómeros de C 3 H 8 ?
Responder:
Para el compuesto C 3 H 8 dado , hay 3 átomos de carbono. Dado que solo se permite una disposición de átomos de carbono en un hidrocarburo con tres átomos de carbono, no es posible la isomería. Por tanto, los isómeros de C 3 H 8 no son posibles.
Pregunta 2: ¿Los compuestos dados, C 3 H 8 , C 4 H 10 son los compuestos vecinos de la misma serie homóloga o no?
Responder:
Los dos compuestos vecinos de la misma serie homóloga están separados por un átomo de carbono y dos átomos de hidrógeno. Dado que los compuestos dados difieren en un átomo de carbono y dos átomos de hidrógeno, es decir, el grupo CH 2 . Entonces estos compuestos son los compuestos vecinos de la misma serie homóloga.
Pregunta 3: ¿El nombre del hidrocarburo CH 2 =CH 2 es etano o no?
Responder:
En el compuesto dado, hay dos átomos de carbono, por lo que ‘eth’ denota la existencia de dos átomos de carbono. Hay un doble enlace entre los átomos de carbono de carbono, que se indica con ‘eno’ al final. Entonces, el nombre del compuesto dado debe ser eteno. Pero al final del nombre de pila ‘etano’ hay ‘ano’ que indica un enlace sencillo. Por lo tanto, etano no es el nombre de CH 2 =CH 2 .
Pregunta 4: Nombre un hidrocarburo que no sea pentano, que tenga más de tres isómeros.
Responder:
Un hidrocarburo que tiene más de tres isómeros es el hexano, C 6 H 14 .
Pregunta 5: Un alqueno tiene 34 átomos de carbono en su molécula. ¿Cuántos átomos de hidrógeno tiene esta molécula?
Responder:
La fórmula general C n H 2n , donde n es el número de átomos de carbono en una molécula de alqueno. Como se da que hay 34 átomos de carbono, entonces n=34. Poniendo el valor de n en la fórmula anterior, obtenemos C 34 H 2(34) , o C 34 H 68 . Así que hay 68 átomos de hidrógeno en esta molécula.