Propiedades Físicas de los Alcanos

Los alcanos se suelen denominar hidrocarburos saturados: hidrocarburos porque sólo contienen carbono e hidrógeno, saturados porque sólo presentan enlaces sencillos C-C y C-H, por lo que contienen la cantidad máxima de hidrógenos por carbono. Su fórmula general es C_nH_2n+2, donde n es un entero. Los alcanos también se conocen como compuestos alifáticos, nombre derivado de aleiphas, que en griego significa “grasa”.

Los alcanos pueden ser de cadena recta o alcanos normales o de cadena ramificada. La diferencia entre las dos clases es que se puede trazar una recta que una los carbonos de un alcano de cadena abierta sin regresar en el trazo ni despegar el lápiz del papel. Sin embargo un alcano de cadena ramificada hay que volver por el trazo o levantar el lápiz, para trazar una línea que una todos los carbonos.

Propiedades Físicas de los Alcanos

Los puntos de ebullición y de fusión de los alcanos aumentan gradualmente en función de sus pesos moleculares (observar figura), debido a la presencia de las fuerzas de van der waals débiles entre las moléculas. Estas fuerzas intermoleculares, que sólo actúan a distancias muy pequeñas, aparecen por la distribución electrónica en una molécula de alcano, que aunque es uniforme en el tiempo, es propensa a no serlo en determinado momento. Al azar, un lado de una molécula puede tener un ligero exceso de electrones, en comparación con el lado opuesto, lo que da a la molécula un momento dipolar temporal. Este dipolo temporal en una molécula hace que una molécula cercana adopte un dipolo temporal opuesto; el resultado es la inducción de una pequeña atracción eléctrica entra las dos.

Los dipolos moleculares temporales tienen una existencia efímera y cambian constantemente, por el efecto acumulado sobre una cantidad enorme de ellos produce fuerzas de atracción suficientes para hacer que una sustancia permanezca en sus estados líquido o sólido. Sólo cuando se suministra la energía suficiente para superar esas fuerzas se funde el sólido o hierve el líquido. Como es de esperarse, las fuerzas de van der Waals se incrementan al aumentar el tamaño de la molécula; esto explica los puntos de fusión y de ebullición más altos de los alcanos mas grandes.

Otro efecto interesante que hay en los alcanos es que a mayor ramificación, más bajo resulta el punto de ebullición. Los alcano ramificados tienen un punto de ebullición más bajo porque son más esféricos que los alcanos de cadena recta, tienen menores áreas superficiales y, en consecuencia, menores fuerzas de van der Waals.

La solubilidad de los alcanos también está relacionada con la naturaleza no polar de sus moléculas. Los alcanos son insolubles en agua. Los alcanos son insolubles en agua. Las moléculas de agua son polares y están unidas con enlaces fuertes de hidrógeno. Las moléculas de los alcanos son no polares y están enlazadas por fuerzas de dispersión débiles; por lo tanto, no son atraídas fácilmente por las moléculas de agua y no pueden formar parte de la estructura del agua. Debido a que la mayoría de los alcanos tienen densidades menores que la del agua, éstos quedan flotando en la superficie del agua, al mezclarse.

En cuanto a su estado físico, los primeros cuatro alcanos son gases: los trece siguientes (C₅ a C₁₇), líquidos, y el resto, sólidos.