HISTORIA DE LA
QUÍMICA
La historia de la química está intensamente unida al desarrollo del hombre ya que embarca desde todas las transformaciones de materias y las teorías correspondientes. A menudo la historia de la química se relaciona íntimamente con la historia de los químicos y - según la nacionalidad o tendencia política del autor - resalta en mayor o menor medida los logros hechos en un determinado campo o por una determinada nación.
La ciencia química surge en el siglo XVIIa
partir de los estudios de alquimia populares entre muchos de los científicos
de la época. Se considera que los principios básicos de la química se recogen
por primera vez en la obra del científico británico Robert Boyle: The
Skeptical Chymist (1661). La química como tal comienza sus andares un
siglo más tarde con los trabajos del francés Antainé Lavoisier y sus
descubrimientos del oxígeno, la ley de conservación de masa y la refutación
de la teoría del flogisto como teoría de la combustión.
PRIMEROS AVANCES
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El principio del dominio de la química (que para unos antropólogos coincide con el principio del hombre moderno) es el dominio del fuego. Hay indicios que hace más de 500.000 años en tiempos del homo erectus algunas tribus consiguieron este logro que aún hoy es una de las tecnologías más importantes. No sólo daba luz y calor en la noche y ayudaba a protegerse contra los animales salvajes. También permitía la preparación de comida cocida. Esta contenía menos microorganismos patógenos y era más fácilmente digerida. Así bajaba la mortalidad y se mejoraban las condiciones generales de vida.
El
fuego también permitía conservar mejor la comida y especialmente la carne y el
pescado secándolo y ahumándolo. Desde este momento hubo una relación intensa
entre las cocinas y los primeros laboratorios químicos hasta el punto que la
pólvora negra fue descubierta por unos cocineros chinos.
Finalmente
era imprescindible para el futuro desarrollo de la metalurgia, la cerámica y el
vidrio y la mayoría de
los procesos químicos.
friedrich wohle 1828
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La síntesis de compuestos es una de las partes más
importantes de la química orgánica. La primera síntesis orgánica data de 1828,
cuando Friedrich Wöhler obtuvo urea a partir de cianato amónico. Desde entonces
más de 10 millones de compuestos orgánicos han sido sintetizados a partir de
compuestos más simples, tanto orgánicos como inorgánicos.
INTRODUCCIÓN
Los alquenos u
olefinas son hidrocarburos insaturados que tienen uno o varios dobles enlaces
carbono-carbono en su molécula. Se puede decir que un alqueno no es más que un
alcano que ha perdido dos átomos de hidrógeno produciendo como resultado un
enlace doble entre dos carbonos. Los alquenos cíclicos reciben el nombre de ciclo alquenos.
La formula general de un alqueno de cadena abierta
con un sólo doble enlace esCnH2n. Por cada doble enlace adicional
habrá dos átomos de hidrógeno menos de los indicados en dicha fórmula.
OBJETIVOS:
Formular, nombrar y conocer la estructura del doble enlace y los requisitos geométricos que ello entraña. Reconocer que ciertos alquenos pueden presentarse en dos formas diastereómeras conocidas como cis y trans cuando el alquenos tiene un sustituyente sobre cada carbono o E y Z para los alquenos diastereómeros trisustituidos y tetra sustituidos.
Conocer las más importantes reacciones químicas de los alquenos observando que pueden ser métodos muy útiles para la preparación de otros grupos de sustancias. Resaltar brevemente la capacidad de los alquenos para formar diversos tipos de polímeros en diferentes condiciones experimentales y la utilidad industrial de estos polímeros, así como su incidencia en la vida diaria.
NOMENCLATURA SISTEMÁTICA(IUPAC)
1. Nombrar al hidrocarburo principal: empezar por la cadena carbonada más larga que contenga el enlace doble, no necesariamente la de mayor tamaño, colocando los localizadores que tengan el menor número en los enlaces dobles, numerando los átomos de carbono en la cadena comenzando en el extremo más cercano al enlace doble.
2. Si la cadena principal tiene sustituyentes iguales en el mismo átomo de carbono separando por comas los números localizadores que se repiten en el átomo, estos se separan por un guion de los prefijos: Di, Tri, Tetra, etc. Respectivamente al número de veces que se repita el sustituyente.
3. Los sustituyentes se escriben de acuerdo al orden alfabético con su respectivo localizador.
4. Si en la cadena principal existen varios sustituyentes ramificados iguales se coloca el número localizador en la cadena principal separando por un guion, y se escribe el prefijo correspondiente al número de veces que se repita con los prefijos: Bis, Tris, Tetraquis, Pentaquis, etc. Seguido de un paréntesis dentro de cual se nombra al sustituyente complejo con la terminación -IL
5.
Realizado todo lo anterior con relación a los sustituyentes, se coloca el
número de localizador del doble enlace en la cadena principal separada de un
guion, seguido del nombre de acuerdo al número de átomos de carbono reemplazando
la terminación -ano por el sufijo -eno.
6.
Si se presentan más de un enlace doble, se nombra indicando la posición de cada
uno de los dobles enlaces con su respectivo número localizador, se escribe la
raíz del nombre del alqueno del cual proviene, seguido de un prefijo de
cantidad: di, tri, tetra, etc. y utilizando el sufijo -eno. Ej:-dieno,
-trieno y
así sucesivamente.
Estructura electrónica del enlace doble C=C
El eteno como ejemplo de compuesto con doble enlace C=C. El doble enlace tiene dos componentes: el enlace tipo σ y el enlace tipo π. Los dos átomos de carbono que comparten el enlace tienen una hibridaciónsp2, hibridación resultante de la mezcla de un orbital 2s y dos orbitales 2p, lo cual conduce a la formación de tres orbitales sp2 de geometría trigonal plana. Al combinarse estos orbitales sp2 los electrones compartidos forman un enlace σ, situado entre ambos carbonos.
ISOMERIA DE CIS-TRANS
La
energía de disociación del doble enlace C=C es aproximadamente de 146 kcal/mol
y la energía de disociación de un enlace simple C-C es de 83 kcal/mol. Por
tanto, la energía de disociación del enlace p debe ser de 63 kcal/mol. Los
extremos de la molécula de etileno no pueden torcerse entre sí, porque para
ello se debería romper el enlace p. A diferencia de lo que ocurre en los
enlaces simples, en los enlaces dobles C=C no hay libre rotación. Este es el
origen de la isomería cis-trans. Por ejemplo, hay dos alquenos que responden al
nombre de 2-buteno: el cis-2-buteno y el trans-2-buteno:
PROPIEDADES FÍSICAS
La
presencia del doble enlace modifica ligeramente las propiedades físicas de
los alquenos frente a los alcanos. De ellas, la
temperatura de ebullición es la que menos se modifica. La presencia del doble
enlace se nota más en aspectos como la polaridad y la acidez.
Polaridad
Dependiendo de la estructura, puede aparecer un momento dipolar débil. El enlace alquilo-alquenilo está polarizado en la dirección del átomo con orbital sp2, ya que la componente s de un orbital sp2 es mayor que en un sp3 (esto podría interpretarse como la proporción de s a p en la molécula, siendo 1:2 en sp2 y 1:3 en sp3, aunque dicha idea es simplemente intuitiva). Esto es debido a que los electrones situados en orbitales híbridos con mayor componente s están más ligados al núcleo que los p, por tanto el orbital sp2 es ligeramente atrayente de electrones y aparece una polarización neta hacia él. Una vez que tenemos polaridad en el enlace neta, la geometría de la molécula debe permitir que aparezca un momento dipolar neto en la molécula, como se aprecia en la 'La primera molécula' es cis y tenemos un momento dipolar neto, pero la segunda trans, pese a tener dos enlaces ligeramente polarizados el momento dipolar neto es nulo al anularse ambos momentos dipolares.
Polaridad
Dependiendo de la estructura, puede aparecer un momento dipolar débil. El enlace alquilo-alquenilo está polarizado en la dirección del átomo con orbital sp2, ya que la componente s de un orbital sp2 es mayor que en un sp3 (esto podría interpretarse como la proporción de s a p en la molécula, siendo 1:2 en sp2 y 1:3 en sp3, aunque dicha idea es simplemente intuitiva). Esto es debido a que los electrones situados en orbitales híbridos con mayor componente s están más ligados al núcleo que los p, por tanto el orbital sp2 es ligeramente atrayente de electrones y aparece una polarización neta hacia él. Una vez que tenemos polaridad en el enlace neta, la geometría de la molécula debe permitir que aparezca un momento dipolar neto en la molécula, como se aprecia en la 'La primera molécula' es cis y tenemos un momento dipolar neto, pero la segunda trans, pese a tener dos enlaces ligeramente polarizados el momento dipolar neto es nulo al anularse ambos momentos dipolares.
Acidez
El carbono alquenílico tiene mayor acidez frente a los alcanos, debido también a la polaridad del enlace. Así, el etano (alcano) tiene un pKa de 50 (ó un Ka de 10-50) frente al pKa = 44 del eteno. Este hecho se explica fácilmente considerando que, al desprenderse un electrón de la molécula, queda una carga negativa remanente que en el caso del eteno se des localiza más fácilmente en el enlace π y σ que en el enlace σ simple que existe en un alcano. De todas formas, su acidez es menor que la de los alcoholes o los ácidos carboxílicos.
PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS ALQUENOS:
Los
alquenos presentan una gran variedad de reacciones químicas mediante las cuales
se producen otros grupos funcionales, por este motivo son muy importantes en
síntesis orgánica. Algunas de las principales reacciones se presentan a
continuación, todas relacionadas con la gran variedad del enlace doble:
REACCIONES
DE ALQUENOS
Los alquenos son más reactivos que los alcanos. Sus
reacciones características son las de adición de otras moléculas, como haluros de hidrógeno,
hidrógeno y halógenos. También sufren reacciones de polimerización, muy
importantes industrialmente.
1.Hidrohalogenación:
se refiere a la reacción conhaluros de hidrógeno
formandoalcanoshalogenados del modo CH3-CH2=CH2 +HX →
CH3CHXCH3. Por ejemplo, halogenación con el ácidoHBr:
Estas reacciones deben seguir laRegla de Markownikoff de
enlaces dobles:
HIDROGENACIÓN:
Mediante un proceso, cuando los alquenos se tratan con H2 adicionan a su
estructura dos átomos de hidrógeno al enlace doble, en presencia de paladio
(Pd), platino (Pt) o níquel (Ni) como catalizadores. las reacciones general y
particular son:
R-CH=CH2-------->R-CH2-CH3
EJEMPLO
HALOGENACIÓN:
Con cloro y bromo los alquenos incorporan dos átomos del halógeno dando los di halogenuros vecinales. Con el yodo no reaccionan. por ejemplo halogenacion con bromo:
OZONÓLISIS
Es la reacción de los alquenos con el ozono y la posterior hidrólisis. La molécula del alqueno se rompe en dos partes por el enlace doble formando aldehídos y cetonas:
Con cloro y bromo los alquenos incorporan dos átomos del halógeno dando los di halogenuros vecinales. Con el yodo no reaccionan. por ejemplo halogenacion con bromo:
OZONÓLISIS
Es la reacción de los alquenos con el ozono y la posterior hidrólisis. La molécula del alqueno se rompe en dos partes por el enlace doble formando aldehídos y cetonas:
OXIDACIÓN: la reacción con KMnO4 diluido y en frio conduce a la formación de dioles o glicoles:
Una oxidación fuerte con
K2Cr2O7 o KMnO4 concentrado y caliente, en presencia de un ácido o una base
fuerte hace que se rompa el enlace doble y produzca ácidos carboxílicos, o
ácidos y cetonas, dependiendo
de la estructura del alqueno:
EJERCICIOS
Para resolver ejercicios
sobre alquenos.
ALQUENOS Propiedades físicas
VIDEOS ALQUENOS
Introducción a la química orgánica
Nombrar Alquenos
REFERENCIAS
