Propiedades físicas de los alcoholes

Los primeros términos de la serie homóloga son líquidos y los alcoholes superiores son sólidos. Son menos densos que el agua y la densidad aumenta con el número de átomos de carbono.

El agua, los alcoholes y otras sustancias presentan un punto de ebullición anormalmente alto con relación a sus peso molecular.

Si se comparan los puntos de ebullición de los alcoholes con los de los alcanos de igual número de átomos de carbono, también se observa una notable diferencia

 

	Punto de ebullición (°C)	Peso molecular
metano CH4	-161,5	16
metanol CH3OH	65,0	32
etano CH3-CH3	-88,6	30
etanol CH3-CH2OH	78,0	46

El aumento del peso molecular del alcohol con respecto al alcano no es tan grande como para justificar estas diferencias, que se pueden explicar por la unión puente de hidrógeno entre las moléculas de alcohol, similar a la que ocurre entre las moléculas de agua. Parte de la energía calorífica que se les entrega se emplea en la rotura de los puentes de hidrógeno.

Alcohol	Fórmula	p. f.	p. e.	Densidad
metílico etílico n-propílico iso-propílico n-butílico sec-butílico	CH3OH C2H5OH CH3-CH2-CH2OH (CH3)2CHOH CH3(CH2)2CH2OH CH3CH2-CHOH-CH3	-  97,8 -117,3 -127,0 -  85,8 -  89,8	64,5   78,5   97,8   82,3 117,7   99,5	0,792 0,789 0,804 0,786 0,810 0,808

Como se puede observar en la tabla, el punto de ebullición de los alcoholes secundarios es menor que el de los primarios correspondientes; el punto de fusión resulta mayor, y la densidad, semejante.
Los alcoholes terciarios son todos sólidos.

Ejercicios de repaso:
Esquematizar las fórmulas de los alcoholes del cuadro precedente.
Escribir las estructuras de los ocho alcoholes de fórmula molecular C₅H₁₂O. Nombrarlos según la nomenclatura IUPAC y clasificarlos como primarios, secundarios o terciarios.

Funciones orgánicas oxigenadas

Ya hemos hablado de la halogenación de los hidrocarburos en otra publicación, ahora nos referimos a las que en su función incluyen al elemento oxígeno.

Función alcohol
Los alcoholes son sustancias que tienen un grupo oxhidrilo (OH) unido a un carbono en una cadena hidrocarbonada. Se pueden considerar pues, como derivados de la sustitución, en un hidrocarburo, de un átomo de hidrógeno por un oxhidrilo.
Ejemplos:

 

Los alcoholes se clasifican en primarios, secundarios y terciarios, si se tiene en cuenta la posición del grupo OH.
Cuando este grupo está ubicado en un carbono primario, el alcohol será primario. Ejemplos [1], [2] y [4].
Si reemplazamos por R todo el radical unido al carbono que lleva el oxhidrilo, podemos representar un alcohol primario por R - CH₂OH.
En el alcohol secundario, el oxhidrilo está ubicado en un carbono secundario (unido a dos carbonos). Así ocurre en la fórmula [5], que se puede esquematizar de este modo:

H

|

R - C - R

|

OH

Los alcoholes terciarios contienen el oxhidrilo en un carbono terciario, es decir unido a otros tres carbonos. Esta situación se presenta únicamente en un carbono ramificado, como sucede en la fórmula [3]. Si representamos por R a los grupos unidos a ese carbono, queda como expresión general de un alcohol terciario:

R

|

R - C-OH

|

R

Los grupos en color rojo, en cada fórmula, característicos de cada uno de los tres tipos de alcoholes, son sus grupos funcionales.

 

Ejercicios:

Teniendo en cuenta la nomenclatura (ya conocida) de la IUPAC en los hidrocarburos y agregando una "ele" en la terminación, nombrar las moléculas que faltan:

• CH₃OH (ver [1]): metanol ó alcohol metílico (primario)
• CH₃ - CH₂OH (ver [2]): ______________________ (primario)
• CH₃ - CHOH - CH₃ (ver [5]): 2 propanol (secundario)
• (ver [3]): ________________________ (terciario)

Saludos.

Hidrocarburos de cadena cerrada

Comprenden dos subgrupos:
1) alicíclicos; 2) aromáticos o bencénicos

Hidrocarburos alicíclicos
Tienen la cadena de carbonos en forma de anillo y las uniones entre ellos son generalmente simples. Por parecerse sus uniones a las de los alcanos, también se los llama cicloalcanos.
La serie comienza con el hidrocarburo de 3 carbonos denominado ciclopropano (C₃H₆).
Se conocen ciclos de 4, 5, 6, 7, 8 y más átomos de carbono, pero los más frecuentes e importantes son los de 5 y 6 carbonos. Sus fórmulas son: C₄H₈, C₅H₁₀, C₆H₁₂ y sus estructuras las siguientes:

cilopropano                                           ciclohexano

Muchas veces se esquematizan representando solamente el anillo (arriba) sobreentendiendose que los lados de la figura son las valencias de unión, y que en la interesección de dos valencias está el carbono con el número de hidrógenos que le conrresponda.

A veces estos hidrocarburos presentan algún enlace doble; entonces cambian la terminación de su nombre por eno:

cilopenteno            1,3 ciclohexadieno



Hidrocarburos aromáticos
Forman un grupo de sustancias que tienen como característica estructural la presencia de uno o más anillos de seis átomos de carbono con tres enlaces dobles y otros tres simples en forma alternadas, distribución que se llama sistema de dobles enlaces conjugados.
El hidrocarburo más importante de esta familia es el benceno (ciclohexatrieno):

y por esta razón todos los representantes de esta serie se llaman también hidrocarburos bencénicos.

Isomería de alquenos

Presentan, al igual que los alcanos, isomería de cadena o ramificación:



2 penteno                              3 metil 1 buteno



Además, presentan otro tipo de isómeros, caracterizados por tener la misma fórmula molecular e idéntica cadena hidrocarbonatada pero distinta ubicación del doble enlace. Se llaman isómeros de posición:



1 hexeno; 2 hexeno; 3 hexeno respectivamente.

Ejercicio:

Escribir todas las estructuras posibles de un alqueno de fórmula C₅H₁₀. Nombrarlos según las reglas de la IUPAC.

Reacciones de sustitución - Halogenación

Las uniones C-C y C-H son estructuras muy estables, pero en condiciones apropiadas, con reactivos enérgicos y a temperaturas y presiones elevadas y la presencia de catalizadores, originan reacciones en las que los hidrógenos del alcano se sustituyen por algún otro átomo o grupo atómico.

Halogenación
Los alcanos reaccionan con los halógenos, formando compuestos de sustitución. La sustitución de uno o más átomos de hidrógeno por un halógeno ocurre lentamente en la oscuridad, pero más rápidamente en presencia de luz solar (reacción fotoquímica).
La cloración del metano da lugar a la formación de los siguientes compuestos:
      H                                                                     Cl
       |                                                                       |
H - C - H   +   Cl₂               --->            HCl   +   H - C - H
       |                                                                       |
      H                                                                     H

clorometano o cloruro de metilo



      Cl                                                                    Cl
       |                                                                       |
H - C - H   +   Cl₂               --->            HCl   +   H - C - Cl   
       |                                                                       |
      H                                                                     H

diclorometano o cloruro de metileno

      Cl                                                                    Cl
       |                                                                       |
H - C - Cl   +   Cl₂              --->            HCl   +   H - C - Cl   
       |                                                                       |
      H                                                                     Cl

triclorometano o cloroformo



      Cl                                                                    Cl

       |                                                                       |

H - C - Cl   +   Cl₂              --->           HCl   +   Cl - C - Cl     

       |                                                                       |

      Cl                                                                    Cl

tetraclorometano o tetracloruro de carbono

La reactividad de los alcanos con los halógenos decrece del flúor al yodo.