Alqueno
Els alquenos sónhidrocarburs insaturados que tenen doble enllace carbono-carbono en el seu molècula. Es pot dir que un alqueno és un alcano que ha perdut dos àtoms d'hidrogen produint com resultat un enllaç doble entre dos carbono. Els alquenos cíclicos reben el nom de cicloalquenos. Antigament li'ls denominava com olefina donades les propietats que presentaven els seus representants més simples, principalment el eteno, per a reaccionar en halógenos i produir olis. La Unió Internacional de Química Pura i Aplicada (IUPAC) va recomanar usar el nom "alqueno" només per a hidrocarburs acíclics en un sol doble enllaç; alcadieno, alcatrieno, etc., o polieno per als hidrocarburs acíclics en dos o més dobles enllaços; cicloalqueno, cicloalcadieno, etc. per als cíclico; i "olefina" per a la classe general -cíclica o acíclica, en un o més dobles enllaços.[1][1][2]
Els alquenos acíclics, en un sol doble enllaç i cap atre grup funcional (també coneguts com a mona-enos) formen una série homòloga d'hidrocarburs en la fòrmula general Plantilla:Chem2 en n igual o superior a 2 (és dir, dos hidrogens menys que el alcano corresponent). Quan n és quatre o més, són possibles isòmers, que es distinguixen per la posició i conformació del doble enllaç. Els alquenos són composts generalment incoloros no polars, un poc similars als alcanos pero més reactius. Els primers membres de la série són gasos o líquits a temperatura ambiente. El alqueno més simple, el etileno (Plantilla:Chem2) (o "eteno" en la nomenclatura IUPAC) és el compost orgànic produït a major escala industrialmente.[3]
Els composts aromàtics solen dibuixar-se com alquenos cíclicos, no obstant, la seua estructura i propietats són lo suficientment distintes com per a no classificar-els com alquenos o olefina.[1] Els hidrocarburs en dos dobles enllaços superposts (Plantilla:Chem2) es denominen alenos (el compost més simple d'este tipo es denomina a la seua volta propadieno) i els que tenen tres o més enllaços superposts (Plantilla:Chem2, Plantilla:Chem2, etc.) es denominen cumulenos. Ya que els alquenos són un sinnúmero de propietats
Fòrmula
[editar | editar còdic]La fòrmula general d'un alqueno de cadena oberta en un sol doble enllaç és CnH2n. Per cada doble enllaç adicional hi haurà dos àtoms d'hidrogen menys dels indicats en esta fòrmula.
Noms tradicionals
[editar | editar còdic]De la mateixa manera que ocorre en uns atres composts orgànics, alguns alquenos es coneixen encara pels seus noms no sistemàtics, en el cas dels quals se substituïx la terminació -eno sistemàtica per -ileno, com és el cas del eteno que en ocasions es diu etileno, o propé per propileno.
Nomenclatura sistemàtica (IUPAC)
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Nomenclatura d'hidrocarburs acíclics.
- Artícul principal → Nomenclatura d'hidrocarburs monocíclics.
1. Nomenar a l'hidrocarbur principal: S'ha de trobar la cadena carbonada més llarga que continga l'enllaç doble, no necessàriament la de major tamany, colocant els localizadores que tinguen el menor número en els enllaços dobles, numerant els àtoms de carbono en la cadena començant en l'extrem més propenc a l'enllaç doble. NOTA: Si en enumerar d'esquerra a dreta com de dreta a esquerra, els localizadores de les insaturaciones són iguals, es busca que els dobles enllaços tinga menor posició o localizador més baix.
2. Si la cadena principal té sustituyentes iguals en el mateix àtom de carbono separant per menges els números localizadores que es repetixen en l'àtom, estos se separen per un guion dels prefixos: vaig donar, tri, tetra, etc. Respectivament al número de voltes que es repetixca el sustituyente.
3. Els sustituyentes s'escriuen d'acort en l'orde alfabètic en el seu respectiu localizador químic.
4. Si en la cadena principal existixen varis sustituyentes ramificats iguals es coloca el número localizador en la cadena principal separant per un guion, i s'escriu el prefix corresponent al número de voltes que es repetixca en els prefixos: bis, tris, tetraquis, pentaquis, etc. Seguit d'un paréntesis dins del com es nomena al sustituyente complex en la terminació -IL.
5. Realisat tot lo anterior en relació a els sustituyentes, es coloca el número de localizador del doble enllaç en la cadena principal separada d'un guion, seguit del nom d'acort en el número d'àtoms de carbono reemplaçant la terminació -ano pel sufix -eno.
6. Si es presenten més d'un enllaç doble, es nomena indicant la posició de cada u dels dobles enllaços en el seu respectiu número localizador, s'escriu la raïl del nom del alqueno del com prové, seguit d'un prefix de cantitat: vaig donar, tri, tetra, etc. i utilisant el sufix -eno. Ej:-dieno, -trieno i aixina successivament.
7. D'estar el alqueno fòra de la cadena principal, este es nomena com sustituyente en la terminació “-enilo", contant al carbono unit a la cadena principal com el carbono número 1.
| Fòrmula | Recomanacions IUPAC-1979 | Recomanacions IUPAC-1993[4][5] |
|---|---|---|
| localizador - prefix de número àtoms C (acabament en -eno) | prefix de número àtoms C - localizador -eno | |
| CH3-CH2-CH=CH2 | 1-buteno | but-1-eno |
| Fòrmula | Recomanacions IUPAC-1979 | Recomanacions IUPAC-1993 |
|---|---|---|
| localizador - prefix de número àtoms C (acabament en -eno) | prefix de número àtoms C - localizador -eno | |
| 1-penteno |
pent-1-eno |
|
 |
1-ciclohexeno | ciclohex-1-eno |
 |
2-buteno | but-2-eno |
 |
3-hepteno | hept-3-eno |
 |
1,3-butadieno | buta-1,3-dieno |
 |
1,3,6-octatrieno | octa-1,3,6-trieno |
 |
1,3,5,7-ciclooctatetraeno | cicloocta-1,3,5,7-tetraeno |
 |
3-metil-1-buteno | 3-metil -but-1-eno |
Isomeria estructural
[editar | editar còdic]Els alquenos que tenen quatre o més àtoms de carbono poden formar diversos isòmers estructurals. La majoria dels alquenos són també isòmers de cicloalcanos. Els isòmers estructurals d'alquenos acíclics en un sol doble enllaç són els següents:[6]
- Plantilla:Chem2: Només etileno.
- Plantilla:Chem2: propileno solament
- Plantilla:Chem2: 3 isòmers: 1-buteno, 2-buteno, i isobutileno.
- Plantilla:Chem2: 5 isòmers: 1-penteno, 2-penteno, 2-metil-1-buteno, 3-metil-1-buteno, 2-metil-2-buteno.
- Plantilla:Chem2: 13 isòmers: 1-hexeno, 2-hexeno, 3-hexeno, 2-metil-1-penteno, 3-metil-1-penteno, 4-metil-1-penteno, 2-metil-2-penteno, 3-metil-2-penteno, 4-metil-2-penteno, 2,3-dimetil-1-buteno, 3,3-dimetil-1-buteno, 2,3-dimetil-2-buteno, 2-etil-1-buteno. Moltes d'estes molècules presenten cis-trans. També pot haver àtoms de carbono chiral, especialment en les molècules més grans (de Plantilla:Chem2). El número d'isòmers potencials aumenta ràpidament en àtoms de carbono adicionals.
Estructura electrònica de l'enllaç doble C=C
[editar | editar còdic]Utilisarem el eteno com a eixemple de compost en doble enllaç C=C. El doble enllaç té dos components: l'enllaç tipo σ i l'enllaç tipo π. Els dos àtoms de carbono que compartixen l'enllaç tenen una hibridació sp2, hibridació resultant de la mescla d'un orbital 2s i dos orbitals 2p, lo que conduïx a la formació de tres orbitals sp2 de geometria trigonal plana. En combinar-se estos orbitals sp2 els electrons compartits formen un enllaç σ, situat entre abdós carbono.
En la primera figura pot observar-se el radical metilo, en un orbital sp2 que enllaça a un àtom d'hidrogen al carbono. En la segona figura s'aprecia la formació de l'enllaç π (llínea de punts); que es forma per mig del solapamiento dels dos orbitals 2p perpendiculars al pla de la molècula. En este tipo d'enllaç els electrons estan deslocalizados al voltant dels carbono, per damunt i per baix del pla molecular.
Estructura i enllace
[editar | editar còdic]Unió
[editar | editar còdic]Un doble enllace carbono-carbono està format per un enllaç sigma i un enllaç pi. Este doble enllaç és més fort que un enllaç covalente senzill (611 kJ/mol per a C=C front a 347 kJ/mol per a C-C), pero no el doble de fort. Els dobles enllaços són més curts que els enllaços simples, en una llongitut d'enllaç mija d'1,33 Å (133 pm) front a 1,53 Å per a un enllaç simple C-C típic.[7]
Cada àtom de carbono del doble enllaç utilisa els seus tres sp2 orbitals híbrits per a formar enllaços sigma en tres àtoms (l'atre àtom de carbono i dos àtoms d'hidrogen). Els orbitals atòmics 2p no hibridados, que es troben perpendicular al pla creat pels eixos dels tres orbitals híbrits sp², es combinen per a formar l'enllaç pi. Este enllaç es troba fòra de l'eix principal C-C, en la mitat de l'enllaç en un costat de la molècula i l'atra mitat en l'atre. En una força de 65 kcal/mol, l'enllaç pi és significativament més dèbil que l'enllaç sigma. La rotació al voltant del doble enllace carbono-carbono està restringida perque trencar l'alliniació dels orbitals ps dels dos àtoms de carbono supon un cost energètic. En conseqüència, els isòmers cis o trans es interconvierten tan llentament que poden manipular-se lliurement en condicions ambientals sense isomerización. Els alquenos més complexos poden nomenar-se en la notació I-Z per a molècules en tres o quatre sustituyentes (grups laterals) diferents. Per eixemple, dels isòmers del buteno, els dos grups metilo del (Z)-but-2-eno (també conegut com cis-2-buteno) apareixen en el mateix costat del doble enllaç, i en el (I)-but-2-eno (també conegut com trans-2-buteno) els grups metilo apareixen en costats oposts. Estos dos isòmers del buteno tenen propietats distintes.
Forma
[editar | editar còdic]Tal i com prediu el model VSEPR de repulsió de parells d'electrons, la geometria molecular dels alquenos inclou ànguls d'enllaç al voltant de cada àtom de carbono en un doble enllaç d'uns 120°. L'àngul pot variar per la tensió estérica introduïda perinteraccions no enlazantes entre grups funcionalss units als àtoms de carbono del doble enllaç. Per eixemple, l'àngul d'enllaç C-C-C en el propileno és de 123,9°. Per als alquenos puenteados, la regla de Bredt establix que un doble enllaç no pot produir-se en el cap de pont d'un sistema d'anells puenteados a menos que els anells siguen lo suficientment grans.[8] Seguint a Fawcett i definint S com el número total d'àtoms sense cap de pont en els anells,[9] els sistemes bicíclicos requerixen S ≥ 7 per a l'estabilitat[8] i els sistemes tricíclicos requerixen S ≥ 11.[10]
Energia d'enllaç
[editar | editar còdic]Energèticament, el doble enllaç es forma per mig de l'edició de dos tipos d'enllaç, el σ i el π. L'energia de dits enllaços s'obté a partir del càlcul del solapamiento dels dos orbitals constituents, i en este cas el solapamiento dels orbitals sp2 és molt major que els orbitals p (el primer crea l'enllaç σ i el segon el π) i per tant la component σ és prou més energètica que la π. La raó d'això és que la densitat dels electrons en l'enllaç π estan més alluntats del núcleu de l'àtom. No obstant, a pesar de que l'enllaç π és més dèbil que el σ, la combinació d'abdós fa que un doble enllaç siga més fort que un enllaç simple.
Síntesis
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Síntesis d'alquenos.
Els alquenos es produïxen per cracking d'hidrocarburs. Les matèries primeres són principalment components del condensado de gas natural (principalment etano i propà) en EE. UU. i Orient Mig i nafta en Europa i Àsia. Els alcanos es trenquen a altes temperatures, a sovint en presència d'un catalisador de zeolita, per a produir una mescla d'alquenos principalment alifáticos i alcanos de menor pes molecular. La mescla depén de la matèria primera i de la temperatura, i se separa per mig de destilació fraccionada. Açò s'utilisa principalment per a la fabricació de chicotets alquenos (fins a sis carbono).[11]
En relació en açò està la deshidrogenació catalítica, en la que un alcano pert hidrogen a altes temperatures per a produir un alqueno corresponent. És l'inversa de la hidrogenació catalítica d'alquenos.
. Este procés també es coneix com reformat. Abdós processos són endotèrmics i són impulsats cap al alqueno a altes temperatures per la entropía. La síntesis catalítica de α-alquenos superiors (del tipo RCH=CH2) també pot conseguir-se per mig d'una reacció del etileno en el compost organometálico trietiluminio. trietiluminio en presència de níquel, cobalt o platí. Els alquenos es poden sintetisar per mig de les següents reaccions:
- Per canvi de grup funcional
- Deshidrohalogenación
- Deshidratació
- L'eliminació d'aigua a partir d'alcohols, per eixemple:
- CH3CH2OH + H2BAIX4 → CH3CH2ORSO3H + H2O → H2C=CH2 + H2BAIX4 + H2O
- També per la reacció de Chugaev i la reacció de Grieco.
- Deshalogenación
- BrCH2CH2Br + Zn → CH2=CH2 + ZnBr2
- Pirólisis (en calor)
- CH3(CH2)4CH3 → CH2=CH2 + CH3CH2CH2CH3
- Per formació d'enllaços carbono-carbono
- Per reaccions d'acoplament en metals:
Propietats físiques
[editar | editar còdic]La presència del doble enllaç modifica llaugerament les propietats físiques dels alquenos front als alcanos. D'elles, la temperatura d'ebullició és la que menys es modifica. La presència del doble enllaç es nota més en aspectes com la polaridad i l'acidea. Moltes de les propietats físiques dels alquenos i alcanos són similars: són incoloros, no polars i combustibles. El estat físic depén de la massa molecular: de la mateixa manera que els hidrocarburs saturats corresponents, els alquenos més simples (etileno, propileno i buteno) són gasos a temperatura ambiente. Els alquenos llineals d'aproximadament cinc a setze àtoms de carbono són líquits, i els alquenos superiors són sòlits cerosos. El punt de fusió dels sòlits també aumenta en l'increment de la massa molecular. Els alquenos solen tindre olors més fortes que els seus corresponents alcanos. El etileno té una olor dolça i ranci. Els alquenos colats, en particular, com el norborneno i el trans-cicloocteno són coneguts per tindre olors fortes i desagradables, un fet coherent en els complexos π més forts que formen en ions metàlics, inclós el coure.[12]
Polaridad
[editar | editar còdic]Depenent de l'estructura, pot aparéixer un moment dipolar dèbil. L'enllaç llogue-alquenilo està polarisat en la direcció de l'àtom en orbital sp2, ya que la component s d'un orbital sp2 és major que en un sp3 (açò podria interpretar-se com la proporció de s a p en la molècula, sent 1:2 en sp2 i 1:3 en sp3, encara que dita idea és simplement intuïtiva). Açò es deu a que els electrons situats en orbitals híbrits en major component s estan més lligats al núcleu que els p, per tant el orbital sp2 és llaugerament atrayente d'electrons i apareix una polarisació neta cap a ell. Una volta que tenim polaridad en l'enllaç neta, la geometria de la molècula deu permetre que aparega un moment dipolar net en la molècula, com s'aprecia en la figura inferior. La primera molècula és cis i tenim un moment dipolar net, pero la segona trans, pese a tindre dos enllaços llaugerament polarisats el moment dipolar net és nul en anular-se abdós moments dipolares.
Acidea
[editar | editar còdic]El carbono alquenílico té major acidea front als alcanos, degut també a la polaridad de l'enllaç. Aixina, el etano (alcano) té un pKa de 50 (o un Ka de 10-50) front al pKa = 44 del eteno. Este fet s'explica fàcilment considerant que, en desprendre's un protón de la molècula, queda una càrrega negativa remanente que en el cas del eteno es deslocaliza més fàcilment en l'enllaç π i σ que en l'enllaç σ simple que existix en un alcano. De totes formes, la seua acidea és menor que la dels alcohols o els àcit carboxílics.
Reaccions
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Reaccions químiques d'alquenos.
Els alquenos són més reactius que els alcanos. Les seues reaccions característiques són les d'adició d'atres molècules, com halurs d'hidrogen, hidrogen i halógenos. També sofrixen reaccions de polimerisació, molt importants industrialmente.
- Hidrohalogenación: es referix a la reacció en halurs d'hidrogen formant alcanos halogenados del modo CH3-CH2=CH2 + HX → CH3CHXCH3. Per eixemple, halogenación en el àcit HBr: Erro al crear miniatura:
Estes reaccions deuen seguir la Regla de Markovnikov d'enllaços dobles.
- Hidrogenació: es referix a l'hidrogenació catalítica (usant Pt, Pd, o Ni) formant alcanos del modo CH2=CH2 + H2 → CH3CH3.
- Halogenación: es referix a la reacció en halógenos (representats per la X) del modo CH2=CH2 + X2 → XCH2CH2X. Per eixemple, halogenación en bromo:
- Polimerisació: Formen polímers del modo n CH2=CH2 → (-CH2-CH2-)n polímer, (polietileno en este cas).
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]- ↑ 1,0 1,1 1,2 IUPAC. "alkenes". Compendium of Chemical Terminology (Gold Book). Versió en línia (en anglés). Erro en la cita: L'element
<ref>no és vàlit; noms de paràmetros no vàlits - ↑ “Glossari de noms de classes de composts orgànics i intermediaris reactius basat en l'estructura (Recomanacions de la IUPAC 1995)” . Pure and Applied Chemistry (8-9).
- ↑ “Producció: El creiximent és la norma” . Chemical and Engineering News 84 (28): 59-236.
- ↑ Apunts de formulació orgànica [1] archivat en Wayback Machine.. Grup Lentiscal.
- ↑ Introducció a la nomenclatura IUPAC de composts orgànics. Eugenio Alvarado. Universitat de Costa Rica.
- ↑ Error de {{Cite news}}: le parametro title es obligatori.
- ↑ Smith, Michael B.; March, Jerry (2007), Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (6th ed.), New York: Wiley-Interscience, p. 23, ISBN 978-0-471-72091-1
- ↑ 8,0 8,1 Bansal, Raj K. (1998). «Regla de Bredt», Mecanismes de Reacció Orgànica, 3ª edició, McGraw-Hill Education, pp. 14-16. ISBN 978-0-07-462083-0.
- ↑ Fawcett, Frank S. (1950). “Regla de Bredt dels dobles enllaços en estructures d'anells en ponts atòmics”. Chem. Rev. 47 (2): 219-274. doi:. PMID 24538877.
- ↑ (2010) «Regla de Bredt», Reaccions i reactius orgànics complets (vol. 116), pp. 525-528. doi:conrr116 10.1002/9780470638859. conrr116. ISBN 978-0-470-63885-9.
- ↑ Wade, L. G. (2006). Química Orgànica, 6ª edició, Pearson Prentice Hall, pp. 309. ISBN 978-1-4058-5345-3.
- ↑ Plantilla:Cite journalast1=Duan
Enllaços externs
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Alqueno» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.