Química Orgànica: Fórmules, Isomeria i Propietats dels Hidrocarburs

Tipus de Fórmules Químiques

a. Fórmules Empíriques

Només indiquen la classe d'àtoms i la proporció en què es troben. Exemple: Butà $\text{C}_2\text{H}_5$ (Nota: La fórmula empírica del butà és $\text{C}_2\text{H}_5$, però la molecular és $\text{C}_4\text{H}_{10}$).

b. Fórmules Moleculars

Indiquen el nombre i la classe d'àtoms que formen la molècula. Exemple: Butà $\text{C}_4\text{H}_{10}$.

c. Fórmules Constituconals (o Desenvolupades)

Indiquen com estan enllaçats els àtoms. Exemple: Butà $\text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{CH}_3$.

d. Fórmules Configuracionals

Representen la disposició tridimensional (3D) de la molècula.

Isomeria dels Alcans

Els alcans poden presentar isomeria a partir del butà. El nombre d'isòmers augmenta a mesura que augmenta el nombre de carbonis de l'hidrocarbur:

• 2 isòmers: Butà
• 3 isòmers: Pentà
• 5 isòmers: Hexà

Propietats dels Alcans

a. Propietats Físiques

• Solubilitat: Insolubles en aigua, solubles en dissolvents orgànics.
• Punts de Fusió i Ebullició ($\text{T}_f$, $\text{T}_e$): Augmenten amb la massa molecular.
• Estat físic: Els primers són gasos; a mesura que augmenta el nombre de carbonis, són líquids i sòlids.
• Densitat: També augmenta amb la massa molecular.

b. Propietats Químiques

• Són molt estables i poc reactius.
• Reaccions de substitució amb halògens en presència de llum.
• Les combustions es produeixen amb gran despreniment d'energia.
• A partir del petroli s'obtenen gran quantitat de substàncies.

Estereoisomeria dels Alquens

Presenten la mateixa fórmula constitucional però diferent configuració espacial (configuracional).

Propietats Físiques dels Alquens

• Insolubles en aigua i insolubles en dissolvents orgànics.
• Els punts de fusió i ebullició ($\text{T}_e$, $\text{T}_f$) són més alts com més massa tenen.
• Són menys densos que l'aigua i floten.

Propietats Químiques dels Alquens

• Són molt reactius a causa del doble enllaç, que es trenca fàcilment.
• Cada àtom de carboni pot obtenir un àtom addicional (reaccions d'addició).
• Són combustibles.

Propietats dels Alquins

El triple enllaç és molt reactiu, especialment en reaccions d'addició amb hidrogen i halògens.

Isomeria dels Alquins

Poden presentar isomeries de cadena i de posició del radical.

Propietats dels Alcohols i Fenols

• Punts d'ebullició superiors als dels hidrocarburs corresponents.
• Els alcohols amb poc carboni són solubles en aigua per la polaritat del grup funcional ($\text{-OH}$).
• Important: L'alcohol etílic o etanol s'obté per fermentació de glucosa. El metanol és tòxic.

Propietats dels Èters

• Són molt estables i bons dissolvents orgànics.
• Són volàtils i tenen punts d'ebullició baixos.

Propietats dels Àcids Carboxílics

• S'obtenen a partir de l'oxidació dels aldehids o directament dels alcohols amb un oxidant energètic.
• Els àcids de cadena curta són solubles en aigua (líquids).
• Són àcids febles i el seu caràcter àcid disminueix en augmentar la cadena carbonada.
• El punt d'ebullició augmenta en augmentar el nombre de carbonis de la cadena.
• Àcids importants: Acètic (vinagre), Vitamina C.