Los hidrocarburos son compuestos de carbono e hidrógeno que, atendiendo a la naturaleza de los enlaces, pueden clasificarse de la siguiente forma: ¦ Saturados ¦ Alcanos ¦ Alifáticos ¦ ¦ ¦ ¦ Alquenos ¦ ¦ Insaturados ¦ Hidrocarburos ¦ ¦ Alquinos ¦ ¦ Aromáticos
ALCANOS
El carbono se enlaza mediante orbitales híbridos sp3 formando 4 enlaces simples en disposición tetraédrica.
Nomenclatura
1.- Cadena más larga: metano, etano, propano, butano, pentano,...
2.- Las ramificaciones como radicales: metil(o), etil(o),...
3.- Se numera para obtener los números más bajos en las ramificaciones.
4.- Se escriben los radicales por orden alfabético y con los prefijos di-, tri-, ... si fuese necesario.
5.- Los hidrocarburos cíclicos anteponen el prefijo ciclo-
Propiedades físicas
Las temperaturas de fusión y ebullición aumentan con el número de carbonos y son mayores para los compuestos lineales pues pueden compactarse mas aumentando las fuerzas intermoleculares. Son menos densos que el agua y solubles en disolventes apolares.
Propiedades químicas
Son bastantes inertes debido a la elevada estabilidad de los enlaces C-C y C-H y a su baja polaridad. No se ven afectados por ácidos o bases fuertes ni por oxidantes como el permanganato. Sin embargo la combustión es muy exotérmica aunque tiene una elevada energía de activación. Las reacciones más características de los alcanos son las de sustitución:
CH4 + Cl2 ----> CH3Cl + HCl
También son importantes las reacciones de isomerización:
AlCl3 CH3CH2CH2CH3 ------> CH3CH(CH3)2
Obtención de alcanos
La fuente más importante es el petróleo y el uso principal la obtención de energía mediante combustión. Algunas reacciones de síntesis a pequeña escala son:
- Hidrogenación de alcanos:
Ni CH3CH=CHCH3 -----> CH3CH2CH2CH3
- Reducción de haluros de alquilo:
Zn 2 CH3CH2CHCH3 ------> 2 CH3CH2CH2CH3 + ZnBr2
ALQUENOS
Los alquenos contienen enlaces dobles C=C. El carbono del doble enlace tiene una hibridación sp2 y estructura trigonal plana. El doble enlace consta de un enlace sigma y otro pi. El enlace doble es una zona de mayor reactividad respecto a los alcanos. Los dobles enlaces son más estables cuanto más sustituidos y la sustitución en trans es más estable que la cis.
Nomenclatura
1.- Seleccionar la cadena principal: mayor número de dobles enlaces y más larga. Sufijo -eno.
2.- Numerar para obtener números menores en los dobles enlaces.
Propiedades físicas
Las temperaturas de fusión son inferiores a las de los alcanos con igual número de carbonos puesto que, la rigidez del doble enlace impide un empaquetamiento compacto. Propiedades químicas
La reacciones más características de los alquenos son las de adición:
CH3-CH=CH-CH3 + XY ------> CH3-CHX-CHY-CH3
entre ellas destacan la hidrogenación, la halogenación, la hidrohalogenación y la hidratación. En estas dos últimas se sigue la regla de Markovnikov y se forman los derivados más sustituidos, debido a que el mecanismo transcurre mediante carbocationes y se forma el carbocatión más estable que es el más sustituido.
Otra reacción importante es la oxidación con MnO4- o OsO4 que en frío da lugar a un diol y en caliente a la ruptura del doble enlace y a la formación de dos ácidos.
Otra característica química importante son las reacciones de polimerización. Mediante ellas se puede obtener una gran variedad de plásticos como el polietileno, el poliestireno, el teflón, el plexiglas, etc. La polimerización de dobles enlaces tiene lugar mediante un mecanismo de radicales libres.
Obtención de alquenos
Se basa en reacciones de eliminación, inversas a las de adición:
CH3-CHX-CHY-CH3 ------> CH3CH=CHCH3 + XY
entre ellas destacan la deshidrogenación, la deshalogenación, la deshidrohalogenación y la deshidratación.
Las deshidratación es un ejemplo interesante, el mecanismo transcurre a traves de un carbocatión y esto hace que la reactividad de los alcoholes sea mayor cuanto más sustituidos.
En algunos casos se producen rearreglos de carbonos para obtener el carbocatión más sustituido que es más estable. De igual modo el alqueno que se produce es el más sustituido pues es el más estable.
Esto provoca en algunos casos la migración de un protón.
ALQUINOS
Se caracterizan por tener enlaces triples. El carbono del enlace triple se enlaza mediante una hibridación sp que da lugar a dos enlaces simples sigma formando 180 grados y dos enlaces pi. El deslocalización de la carga en el triple enlace produce que los hidrógenos unidos a el tengan un carácter ácido y puedan dar lugar a alquiluros. El alquino más característico es el acetileno HCCH, arde con una llama muy caliente ( 2800 oC) debido a que produce menos agua que absorbe menos calor.
Sus propiedades físicas y químicas son similares a las de los alquenos. Las reacciones más características son las de adición.
Nomenclatura
1.- Se consideran como dobles enlaces al elegir la cadena principal.
2.- Se numera dando preferencia a los dobles enlaces.
El craqueo o”cracking” se puede definir como el proceso químico por el cual un compuesto químico (normalmente orgánico) que se descompone o fracciona en compuestos más simples.El craqueo es llevado a cabo por métodos térmico, catalítico, o hidrocracking.
Se suele utilizar en el petróleo .Aquí pueden ver una imagen que muestra los compuestos que se pueden formar mediante el cracking del petróleo.
Hay diferentes tipos de craqueo:
-Craqueo térmico: Es un proceso en el cual los enlaces carbono-carbono son rotos por la acción del calor.Hay un número de procesos de refinería basados primordialmente en la reacción termica de craqueo. Difieren primordialmente en la intensidad de las condiciones termicas y la alimentación manipulada.
*Química del craqueo térmico:La reacción principal en craqueo térmico es todo lo contrario a la polimerización de radicales libres en lugar de que compuestos pequeños con uniones covalentes de carbono-carbono se combinen para formar una cadena larga.
*La coquización: Es una forma enérgica de craqueo térmico utilizada para obtener gasolina de destilación directa. Hay dos tipos:
• Coquización retardada.
• Coquización continua.
Los primeros registros históricos de la existencia de petróleo en Colombia se remontan a la conquista española, cuando las tropas de Gonzalo Jiménez de Quesada llegaron por el río Magdalena a La Tora, un caserío de los yariguíes situado en lo que hoy es Barrancabermeja.
En los alrededores encontraron lugares donde manaba un líquido negro y aceitoso que los yariguíes utilizaban como reconfortante corporal, entre otros usos. Los españoles lo usaron a su vez para impermeabilizar las embarcaciones. Siglos después ese aceite vendría a ser la base de lo que hoy es la industria colombiana del petróleo.
1. Ecopetrol
2. Meta Petroleum Limited (Pacific)
3. Occidental de Colombia
4. Mansarovar Energy
5. Equion Energía
6. Petrominerales Colombia
7. Hocol
8. Petrobras Colombia Limited
9. Perenco Colombia Limited
10. Canacol Energy
La crisis que desata el petróleo denota en todos los ámbitos de la economía, lo que conlleva a pensar que dicho recurso se está agotando cada día más y los procesos de extracción requieren más recursos, por tal razón su costo es más elevado, además de esto la demanda que tiene es cada vez más alta.
Cabe destacar que el acuerdo con Petrocaribe asegura la coordinación y articulación de las políticas de energía; incluyendo petróleo y sus derivados, gas, electricidad, uso eficiente de la misma, cooperación tecnológica, capacitación, desarrollo de infraestructura energética, así como el aprovechamiento de fuentes alternas, tales como la energía solar, eólica, solar y otras aportándoles facilidades al momento de la compra del petróleo, un pago de un 60% en efectivo y un restante 40%, los cómodos y largos plazos a un 1% de interés anual
El consumo energético se ha triplicado en los últimos 60 años. El ser humano está acabando con los recursos que posee, que en su mayoría son muy contaminantes y no renovables.
Es curioso que los hidrocarburos, el carbón, el gas y el petróleo contienen energía solar, que las plantas atraparon hace miles de años, y que cada día el hombre queme lo que se tardó en generar un millón de años.
Los diversos ecosistemas reciben petróleo e hidrocarburos, en cantidades diversas, de forma natural desde hace millones de años. Por ello, muchos microorganismos han desarrollado la capacidad de metabolizar el petróleo y eliminarlo de la cadena alimenticia.
Las propiedades del petróleo que lo hacen muy dañino para el medioambiente son:
• Es tóxico: perjudica animales y plantas que entran en contacto
• Es soluble: se disuelve con facilidad en el agua
• Es carcinógeno: la combustión de combustibles fósiles como el carbón y el petróleo producen una variedad de hidrocarburo aromático catalogado como uno de los más potentes contaminantes químicos.
Un gran número de contaminaciones por petróleo provienen de fugas en buques o tanques de trasporte, de los equipos de perforación submarina y de accidentes en tierra firme.
Los daños ocasionados por un vertido de petróleo dependen:
• del lugar donde ha sucedido
• del momento del año
• del viento
• de la temperatura del agua
• de las corrientes oceánicas
• del tipo de hidrocarburo
Consecuencias de la contaminación petrolífera
El petróleo penetra en los organismos vivos provocando inhibición de sus metabolismos y una gran acumulación de tóxicos, afectando de forma grave a su salud. El ecosistema también se ve afectado porque este hidrocarburo desoxigena el agua destruyendo toda la vida marina.
La contaminación por petróleo en el mar impide que muchas plantas acuáticas y el plancton realicen la fotosíntesis. El fitoplancton es una especie de autótrofo, porque fabrica su propio alimento. Las mareas negras impiden que los rayos solares lleguen al fitoplancton, principal alimento de otros seres marinos.
Otras graves consecuencias de la contaminación por hidrocarburo es que la película que se adhiere a las plumas de las aves y a la superficie de los animales provoca que estos no puedan volar, caminar o nadar. La alta exposición a los componentes tóxicos del petróleo puede provocar la mortandad de muchas especies.
No sólo el petróleo crudo es contaminante, los productos refinados como el kerosene y el fuel oil dañan al medio ambiente y provocan desastres naturales. Estos derivados son solubles en el agua, y además poseen una degradación muy lenta.
La contaminación petrolífera ha dañado las zonas costeras de ríos y mares perjudicando la vida animal y las actividades económicas de esas regiones.
Los ecosistemas marinos expuestos a grandes cantidades de petróleo crudo necesitarán más de 3 años para recuperarse y los que han sido contaminados con petróleo refinado requerirán unos 10 años.
Aunque muchas naciones tienen como principal actividad económica la explotación del petróleo, sus habitantes no poseen buenas condiciones de vida.
Sus gobiernos se benefician de esta industria, mientras sus comunidades conviven con la pobreza y con la contaminación de sus aguas por petróleo.
La contaminación por hidrocarburos del agua de sus ríos y lagos ha perjudicado a los medios de subsistencia de estas comunidades pobres.
El petróleo ha dañado la pesca, a los materiales con que trabajan y a la salud de las personas. En estas regiones donde el agua está contaminada se registró un aumento de los casos de cáncer entre la población.
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