Alcanos, Alquenos y Alquinos: Definición y estructura

By Aprende Grupo Profesional -

 


Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados únicamente por átomos de carbono (C) e hidrógeno (H). Son la base de la química orgánica, ya que constituyen el esqueleto de muchas otras moléculas orgánicas de interés industrial, ambiental, farmacéutico y energético. Se dividen principalmente en dos grandes grupos: saturados e insaturados. En esta unidad, estudiaremos tres tipos de hidrocarburos alifáticos: alcanos, alquenos y alquinos.

Alcanos, Alquenos y Alquinos: Definición y estructura

Alcanos

Los alcanos son hidrocarburos saturados, es decir, solo contienen enlaces simples (sigma, σ) entre los átomos de carbono. Su fórmula molecular general es CₙH₂ₙ₊₂. Presentan geometría tetraédrica y los carbonos tienen hibridación sp³.

Ejemplos:

  • Metano: CH₄

  • Pentano: C₅H₁₂

Alquenos

Los alquenos son hidrocarburos insaturados que contienen al menos un doble enlace (C=C). Su fórmula general es CₙH₂ₙ. El doble enlace incluye un enlace sigma y uno pi (π), y la geometría alrededor del doble enlace es plana trigonal (hibridación sp²).

Ejemplos:

  • Eteno: C₂H₄

  • Buteno: C₄H₈

Alquinos

Los alquinos son también hidrocarburos insaturados, pero con al menos un triple enlace (C≡C). Su fórmula general es CₙH₂ₙ₋₂. El triple enlace consta de un enlace sigma y dos enlaces pi, con geometría lineal (hibridación sp).

Ejemplos:

  • Etino: C₂H₂

  • Pentino: C₅H₈

Nomenclatura IUPAC

La nomenclatura sistemática establece que los compuestos deben nombrarse considerando:

  • La cadena más larga que contenga el enlace insaturado (si lo hay).

  • La numeración desde el extremo más cercano al enlace múltiple.

  • Los prefijos para el número de carbonos (met-, et-, prop-, but-, etc.).

Ejemplos:

  • CH₄ → metano (alcano)

  • CH₂=CH₂ → eteno (alqueno)

  • CH≡CH → etino (alquino)

Propiedades físicas y químicas

PropiedadAlcanosAlquenosAlquinos
PolaridadNo polarLigeramente polarLigeramente polar
Punto de ebulliciónBajo, aumenta con masa molarSimilar a alcanosLigeramente mayor
Reactividad químicaBajaAltaAlta
CombustibilidadAltaAltaAlta

Reacciones típicas

Alcanos: Combustión y halogenación

a) Combustión: Reacción con O₂ que produce CO₂ y H₂O, liberando energía.

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

b) Halogenación por radicales libres: Reacción con Cl₂ o Br₂ en presencia de luz UV. Ocurre por mecanismo de radicales libres.

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

Alquenos: Adición electrofílica

a) Hidrogenación: CH₂=CH₂ + H₂ → CH₃-CH₃

b) Halogenación: CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br-CH₂Br

c) Hidratación: CH₂=CH₂ + H₂O → CH₃CH₂OH (en presencia de H₂SO₄)

Alquinos: Adiciones sucesivas

a) Hidrogenación completa: C₂H₂ + 2H₂ → C₂H₆

b) Hidrogenación parcial: C₂H₂ + H₂ → CH₂=CH₂ (con catalizador Lindlar)

Ejercicios resueltos

Ejercicio 1: Determina la fórmula molecular del alcano con 5 carbonos.

  • Fórmula general: CₙH₂ₙ₊₂

  • n = 5 → C₅H₁₂

Ejercicio 2: Dibuja la estructura de un alqueno con fórmula C₄H₈.

  • Puede ser 1-buteno: CH₂=CH-CH₂-CH₃

  • O 2-buteno: CH₃-CH=CH-CH₃

Ejercicio 3: ¿Cuántos hidrógenos tiene un alquino con 6 carbonos?

  • Fórmula: CₙH₂ₙ₋₂

  • n = 6 → C₆H₁₀


El estudio de los hidrocarburos permite comprender la base estructural de la química orgánica. Los alcanos, alquenos y alquinos difieren en el tipo de enlace entre carbonos, lo que condiciona sus propiedades físicas, reactividad y usos industriales. Esta clasificación es esencial para entender desde los combustibles fósiles hasta la síntesis de plásticos, fármacos y materiales modernos.

Texto en inglés

Introduction

Hydrocarbons are organic compounds composed solely of carbon (C) and hydrogen (H) atoms. They are the foundation of organic chemistry, forming the backbone of many other organic molecules of industrial, environmental, pharmaceutical, and energetic interest. They are mainly divided into two major groups: saturated and unsaturated. In this unit, we will study three types of aliphatic hydrocarbons: alkanes, alkenes, and alkynes.


TEXTO EN INGLÉS

Alkanes, Alkenes, and Alkynes: Definition and Structure

Alkanes

Alkanes are saturated hydrocarbons, meaning they contain only single (sigma, σ) bonds between carbon atoms. Their general molecular formula is CₙH₂ₙ₊₂. They have a tetrahedral geometry, and the carbon atoms exhibit sp³ hybridization.

Examples:

  • Methane: CH₄

  • Pentane: C₅H₁₂

Alkenes

Alkenes are unsaturated hydrocarbons that contain at least one double bond (C=C). Their general formula is CₙH₂ₙ. The double bond consists of one sigma and one pi (π) bond, and the geometry around the double bond is trigonal planar (sp² hybridization).

Examples:

  • Ethene: C₂H₄

  • Butene: C₄H₈

Alkynes

Alkynes are also unsaturated hydrocarbons but contain at least one triple bond (C≡C). Their general formula is CₙH₂ₙ₋₂. The triple bond consists of one sigma and two pi bonds, with a linear geometry (sp hybridization).

Examples:

  • Ethyne: C₂H₂

  • Pentyne: C₅H₈

IUPAC Nomenclature

Systematic nomenclature establishes that compounds should be named considering:

  • The longest chain containing the unsaturation (if any).

  • Numbering from the end closest to the multiple bond.

  • Prefixes for the number of carbon atoms (meth-, eth-, prop-, but-, etc.).

Examples:

  • CH₄ → methane (alkane)

  • CH₂=CH₂ → ethene (alkene)

  • CH≡CH → ethyne (alkyne)

Physical and Chemical Properties

PropertyAlkanesAlkenesAlkynes
PolarityNon-polarSlightly polarSlightly polar
Boiling PointLow, increases with molar massSimilar to alkanesSlightly higher
Chemical ReactivityLowHighHigh
CombustibilityHighHighHigh

Typical Reactions

Alkanes: Combustion and Halogenation

a) Combustion: Reaction with O₂ producing CO₂ and H₂O, releasing energy.

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

b) Free radical halogenation: Reaction with Cl₂ or Br₂ in the presence of UV light. It occurs via a free radical mechanism.

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

Alkenes: Electrophilic Addition

a) Hydrogenation: CH₂=CH₂ + H₂ → CH₃-CH₃

b) Halogenation: CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br-CH₂Br

c) Hydration: CH₂=CH₂ + H₂O → CH₃CH₂OH (in the presence of H₂SO₄)

Alkynes: Successive Additions

a) Complete hydrogenation: C₂H₂ + 2H₂ → C₂H₆

b) Partial hydrogenation: C₂H₂ + H₂ → CH₂=CH₂ (with Lindlar catalyst)

Solved Exercises

Exercise 1: Determine the molecular formula of the alkane with 5 carbon atoms.

  • General formula: CₙH₂ₙ₊₂

  • n = 5 → C₅H₁₂

Exercise 2: Draw the structure of an alkene with the formula C₄H₈.

  • It can be 1-butene: CH₂=CH-CH₂-CH₃

  • Or 2-butene: CH₃-CH=CH-CH₃

Exercise 3: How many hydrogen atoms are in an alkyne with 6 carbon atoms?

  • Formula: CₙH₂ₙ₋₂

  • n = 6 → C₆H₁₀

The study of hydrocarbons allows us to understand the structural basis of organic chemistry. Alkanes, alkenes, and alkynes differ in the type of carbon-carbon bonding, which affects their physical properties, reactivity, and industrial applications. This classification is essential to understanding everything from fossil fuels to the synthesis of plastics, pharmaceuticals, and modern materials.

Bibliografía

  • Bruice, P. Y. (2016). Organic Chemistry (8th ed.). Pearson Education.

  • McMurry, J. (2021). Organic Chemistry (10th ed.). Cengage Learning.

  • Solomons, T. W. G., & Fryhle, C. B. (2017). Organic Chemistry (12th ed.). John Wiley & Sons.

  • Brown, W. H., Iverson, B. L., Anslyn, E. V., & Foote, C. S. (2018). Organic Chemistry (8th ed.). Cengage Learning.

  • Smith, J. G. (2020). Organic Chemistry (6th ed.). McGraw-Hill Education.

Aprende Grupo Profesional, Reflexiones

Comentarios

Publicar un comentario

Entradas populares

La Estructura de la Materia: Evolución Científica de la Teoría Atómica

By Aprende Grupo Profesional -
Imagen
  La Estructura de la Materia: Evolución Científica de la Teoría Atómica Comprender la naturaleza íntima de la materia ha sido uno de los retos intelectuales más antiguos y trascendentales del pensamiento humano. Desde que los filósofos griegos, como Demócrito, postularon la existencia de partículas indivisibles llamadas átomos , la ciencia ha recorrido un extenso camino que ha transformado radicalmente nuestra visión de lo que constituye la realidad material. La teoría atómica ha evolucionado por medio de sucesivos modelos, cada uno fundamentado en los avances experimentales de su época. Estos modelos no se contradicen entre sí, sino que forman una secuencia lógica de refinamiento conceptual. A continuación, se presentan los principales modelos atómicos que han marcado hitos en la historia de la ciencia, desde la propuesta de John Dalton hasta las bases de la mecánica cuántica moderna. Modelo atómico de Dalton (1803) El químico inglés John Dalton fue el primero en estructurar ...
Read more »

El Sol: La estrella que nos da vida bajo la mirada de la ciencia moderna

By Aprende Grupo Profesional -
Imagen
  El Sol: La estrella que nos da vida bajo la mirada de la ciencia moderna El Sol ha sido durante milenios una figura de fascinación, temor y estudio. Para culturas antiguas, fue un dios; para la ciencia contemporánea, es un laboratorio natural de física extrema. Esta estrella, que ocupa el centro de nuestro sistema solar, ha sido objeto de análisis tanto desde la superficie terrestre como desde el espacio exterior, gracias a observaciones astronómicas cada vez más sofisticadas. A través de décadas de investigación impulsada por universidades, agencias como la NASA y la ESA, y observatorios nacionales e internacionales, hoy tenemos un conocimiento sólido —aunque aún incompleto— sobre su estructura, composición, dinámica e impacto en el entorno espacial que habitamos. El Sol no es una esfera perfecta ni una masa homogénea y estática. Su forma presenta un leve achatamiento en los polos debido a su rotación diferencial; es decir, el ecuador solar rota más rápido (aproximadamente cad...
Read more »

Gentrificación: ¿Evolución urbana o retroceso humano?

By Aprende Grupo Profesional -
Imagen
  Gentrificación: ¿Evolución urbana o retroceso humano? “Una ciudad no debería ser solo un lugar donde se vive, sino un espacio donde todos podamos ser.” Vivimos en una era donde la tecnología ha alcanzado niveles inimaginables. Podemos conectarnos en segundos con cualquier parte del mundo, automatizar tareas complejas y resolver problemas con herramientas de inteligencia artificial. Sin embargo, paradójicamente, enfrentamos situaciones sociales que parecieran reflejar una regresión en nuestra conciencia colectiva. Una de estas problemáticas es la gentrificación, un fenómeno que va más allá de lo económico y urbanístico: toca las fibras de nuestra identidad como sociedad. El término gentrificación fue acuñado por primera vez en 1964 por la socióloga Ruth Glass, al observar cómo ciertos barrios obreros de Londres comenzaban a ser ocupados por clases medias y altas, desplazando lentamente a los habitantes originales. El concepto proviene del término inglés gentry , que alude a la ...
Read more »