Explicamos o que são os alcanos, os usos e propriedades desses hidrocarbonetos e suas características gerais.
O que são alcanos?
Os alcanos constituem uma das principais famílias de hidrocarbonetos (compostos orgânicos formados por átomos de carbono e hidrogênio).
Os alcanos são muito importante como combustível doméstico e industrial já que são utilizados para o funcionamento de caldeiras, turbogeradores e fogões a gás, entre outros. Eles também são insumos em diversas indústrias, como vidro, têxteis e plásticos.
Veja também: Química Orgânica
tipos de alcanos
Os alcanos podem ser alifáticos ou cicloalcanos.
- alcanos alifáticos. Também chamadas de parafinas, possuem estrutura linear e obedecem à fórmula geral CnH2n+2onde n representa o número ou quantidade de átomos de carbono no composto (eles contêm mais que o dobro de átomos de hidrogênio do que de carbono)
- Cicloalcanos. Possuem uma estrutura em forma de ciclo e sua fórmula geral é CnH2n.
Características dos alcanos
- Estão associados aos seres vivos. Embora os alcanos não sejam materiais essenciais para os seres vivos, eles geralmente aparecem como produtos intermediários ou finais do metabolismo microbiano. É o caso, por exemplo, da fermentação metanogênica realizada por bactérias do rúmen de animais.
- Alguns alcanos, como o metano (CH4), pode ser inflamável, explosivo ou tóxicoPortanto, eles devem ser manuseados com extrema cautela.
- São hidrocarbonetos saturados porque as ligações entre os átomos de carbono são simples e estáveis. Isso os diferencia dos alcenos e alcinos, que se caracterizam por apresentar ligações duplas e triplas, respectivamente, entre seus átomos de carbono. Por exemplo:
- Eles podem ter substituintes. Os átomos de hidrogênio ligados a cada átomo de carbono podem ser substituídos por outros átomos, como halogênios (flúor, bromo, cloro) ou vários grupos ou “radicais” (grupos hidroxila (OH–) e metil (CH3-)). Neste último caso, a estrutura torna-se mais complexa, dando origem a alcanos ramificados. Por exemplo:
- Podem formar estruturas fechadas. Os átomos de carbono estão ligados uns aos outros dando origem à formação de cadeias, mas as pontas dessas cadeias podem se combinar e então formar os chamados alcanos cíclicos, como no caso do ciclohexano, ciclopentano e ciclobutano.
Propriedades físicas dos alcanos
As propriedades físicas dos alcanos são amplamente determinado pelo número de átomos de carbono que eles contêm em sua estrutura. Assim, por exemplo, os alcanos que possuem entre 1 e 4 átomos de carbono são gases à temperatura ambiente; aqueles com 5 a 17 átomos de carbono são líquidos na mesma temperatura, e aqueles com 18 carbonos ou mais são sólidos à temperatura ambiente.
- baixa solubilidade. Em geral, os alcanos são pouco ou nada solúveis em água e, à medida que o peso molecular aumenta, a solubilidade torna-se ainda menor. Em solventes orgânicos, no entanto, a solubilidade é alta.
- Densidade baixa. Sua densidade é menor que a da água, por isso tendem a flutuar. Isso é visto muito bem quando ocorrem derramamentos de hidrocarbonetos no mar, como derramamentos de óleo (uma mistura de muitos hidrocarbonetos). Por outro lado, a densidade dos alcanos aumenta à medida que aumenta sua massa molecular, ou seja, o número de átomos de carbono.
- Ponto de fusão e ebulição variável. Os pontos de fusão e ebulição dependem do número de átomos de carbono (quanto maior o número, maior o ponto de fusão e ebulição), mas também da estrutura: as estruturas lineares têm um ponto de fusão e ebulição mais alto do que as ramificadas. O ponto de ebulição dos alcanos aumenta aproximadamente 30°C cada vez que um átomo de carbono é adicionado ao composto.
- condutividade elétrica. Geralmente, os alcanos não conduzem eletricidade.
Reações Químicas de Alcanos
As reações mais comuns que os alcanos podem sofrer são:
- Oxidação. Quando combinados com oxigênio, eles podem formar dióxido de carbono e água e liberar energia na forma de calor. Esta é a típica reação de combustão.
- halogenação. Tanto o cloro quanto o bromo, o flúor e o iodo podem substituir os átomos de hidrogênio no alcano. Os produtos da reação consistem em diferentes proporções de diferentes alcanos halogenados. Um exemplo é o clorofórmio, que é um hidrocarboneto halogenado (triclorometano).
- Nitração. Em altas temperaturas e na presença de vapores de ácido nítrico, pode ocorrer a substituição de um hidrogênio pelo grupo NO.2–que gera nitroalcanos em diferentes proporções.
- Isomerización. É a reestruturação da molécula sem perda ou ganho de átomos. Normalmente, esta reação requer o uso de catalisadores. Por exemplo:
- pirólise. É a decomposição de alcanos por exposição a temperaturas muito altas e sem a presença de ar, desta forma evita-se a sua combustão e prioriza-se a decomposição das moléculas, quebrando as suas ligações químicas. Essa reação é usada na indústria para produzir alcenos e alcanos de cadeia curta a partir de alcanos de cadeia mais longa.
Pode servir para você: Compostos Orgânicos
:
- Introdução à Química Orgânica. João Carlos Outino. Gustavo Romanelli, Diego Manuel Ruiz.
- Princípios de Bioquímica. Quinta edição. Lehninger.
- “Alcano” na Wikipédia.
