Alcanos, alquenos, alquinos
La mayor base de datos1 de compuestos orgánicos recoge unos 10 millones de sustancias, entre las que se encuentran los compuestos procedentes de organismos vivos y los sintetizados por los químicos. El número de compuestos orgánicos potenciales se ha estimado2 en 1060, una cifra astronómicamente alta. La existencia de tantas moléculas orgánicas es consecuencia de la capacidad de los átomos de carbono de formar hasta cuatro enlaces fuertes con otros átomos de carbono, lo que da lugar a cadenas y anillos de muy diversos tamaños, formas y complejidades.
Los alcanos, o hidrocarburos saturados, sólo contienen enlaces covalentes simples entre los átomos de carbono. Cada uno de los átomos de carbono de un alcano tiene orbitales híbridos sp3 y está unido a otros cuatro átomos, cada uno de los cuales es carbono o hidrógeno. Las estructuras y los modelos de Lewis del metano, el etano y el pentano se ilustran en la Figura \ (\PageIndex{1}). Las cadenas de carbono suelen dibujarse como líneas rectas en las estructuras de Lewis, pero hay que recordar que las estructuras de Lewis no pretenden indicar la geometría de las moléculas. Obsérvese que los átomos de carbono en los modelos estructurales (los modelos de bola y palo y de llenado de espacio) de la molécula de pentano no se encuentran en línea recta. Debido a la hibridación sp3, los ángulos de enlace en las cadenas de carbono son cercanos a 109,5°, lo que da a dichas cadenas en un alcano una forma de zigzag.
Usos de los alcanos
La polimerización por adición se produce cuando una molécula de monómero contiene alquenos o alquinos. Aprenda sobre la polimerización del poli(alqueno), el poli(eteno) y el poli(propeno) y cómo eliminarlos adecuadamente para ayudar al medio ambiente.
Poli(alqueno)En condiciones adecuadas, normalmente se unen entre 2.000 y 100.000 monómeros de alqueno para hacer una variedad de polímeros de adición. Durante el proceso de polimerización por adición, los enlaces pi de los dobles enlaces de cada molécula de alqueno se rompen, permitiendo así que los enlaces libres se unan entre sí para formar una cadena conocida como poli(alqueno) o politeno. Esta cadena contiene unidades que se repiten, conocidas como unidades repetitivas.
La polimerización por adición da lugar a la formación de poli(alquenos) que contienen enlaces simples que mantienen el carbono. Esto hace que, en general, no sean reactivos y sean químicamente inertes. Estas propiedades hacen que su uso sea seguro y duradero, pero esta durabilidad también significa que no son biodegradables cuando se dejan en el medio ambiente. Esto los convierte en un peligro de contaminación. Ahora pasamos a los polímeros de adición más específicos, el poli(etileno) y el poli(propeno). Durante la polimerización del eteno, miles de moléculas de eteno se unen para formar el poli(eteno) (también conocido como polietileno o politeno). El poli(etileno) es, con mucho, el polímero de adición más popular.
Ejemplos de polímeros de alqueno
Los plásticos pueden ser “sintéticos” o “de base biológica”. Los plásticos sintéticos se obtienen a partir de petróleo crudo, gas natural o carbón. Mientras que los plásticos de base biológica proceden de productos renovables como los carbohidratos, el almidón, las grasas y aceites vegetales, las bacterias y otras sustancias biológicas.
La gran mayoría de los plásticos que se utilizan hoy en día son sintéticos debido a la facilidad de los métodos de fabricación que implica el procesamiento del petróleo crudo. Sin embargo, la creciente demanda de las limitadas reservas de petróleo está impulsando la necesidad de nuevos plásticos a partir de recursos renovables, como la biomasa de desecho o los productos de desecho animal de la industria.
En Europa, sólo una pequeña proporción (entre el 4 y el 6%) de nuestras reservas de petróleo y gas se destina a la producción de plásticos, y el resto se utiliza para el transporte, la electricidad, la calefacción y otras aplicaciones (Ref)
2. El proceso de refinado transforma el petróleo crudo en diferentes productos petrolíferos, que se convierten en productos químicos útiles, incluidos los “monómeros” (una molécula que constituye los componentes básicos de los polímeros). En el proceso de refinado, el petróleo crudo se calienta en un horno y luego se envía a la unidad de destilación, donde el crudo pesado se separa en componentes más ligeros llamados fracciones. Una de ellas, llamada nafta, es el compuesto crucial para fabricar una gran cantidad de plástico. Sin embargo, existen otros medios, como el uso de gas.
Alcanos, alquenos y alcoholes
Los polímeros pueden definirse como moléculas grandes, normalmente en forma de cadena, compuestas por numerosas unidades repetitivas más pequeñas conocidas como monómeros. Existen numerosas variedades de monómeros y, dado que éstos pueden combinarse de diferentes maneras para formar polímeros, hay aún más de estos últimos.
El nombre “polímero” no define por sí mismo los materiales que contienen los polímeros. Un puñado de polímeros, como la arena natural o los aceites y cauchos sintéticos de silicona, están construidos en torno al silicio. Sin embargo, la gran mayoría de los polímeros se centran en un elemento que ocupa una posición justo por encima del silicio en la tabla periódica: el carbono.
Las similitudes entre ambos son tan grandes, de hecho, que algunos químicos hablan del Grupo 4 (Grupo 14 en el sistema de la IUPAC) de la tabla periódica como la “familia del carbono”. Tanto el carbono como el silicio tienen la capacidad de formar largas cadenas de átomos que incluyen enlaces con otros elementos. Sin embargo, los elementos más pesados de esta “familia” (sobre todo el plomo) están formados por átomos demasiado grandes para formar la gran variedad de cadenas y compuestos por los que destacan el silicio y el carbono.