hidrocarburos
Los
hidrocarburos son compuestos orgánicos
formados únicamente por átomos de carbono e hidrógeno. La estructura molecular consiste en un armazón de
átomos de carbono a los que se unen los átomos de hidrógeno. Los hidrocarburos
son los compuestos básicos de la Química Orgánica. Las
cadenas de átomos de carbono pueden ser lineales o ramificadas y abiertas o
cerradas.
Los
hidrocarburos se pueden clasificar en dos tipos, que son alifáticos y aromáticos. Los
alifáticos, a su vez se pueden clasificar en alcanos,
alquenos y alquinos según los tipos de enlace que
unen entre sí los átomos de carbono. Las fórmulas generales de los
alcanos, alquenos y alquinos son CnH2n+2, CnH2n
y CnH2n-2, respectivamente.
o alquenos :
contienen uno o más enlaces dobles
o alquinos :
contienen uno o más enlaces triples
ALCANOS
La familia más sencilla de este grupo es la de los alcanos
que se caracteriza por la formula general (CnH2n+2). Por su estructura los
alcanos se denominan también hidrocarburos saturados.
En una molécula de alcano los únicos enlaces químicos
existentes son los sencillos entre átomos de carbono y entre átomos de carbono
e hidrogeno. Debido a la gran estabilidad de estos enlaces los alcanos son poco
reactivos, por lo cual se los denomina también parafinas.
Los alcanos se obtienen principalmente del petróleo y del
gas natural, donde se encuentran mezclados como productos de la descomposición
anaeróbica de la materia viva.
Combustión
2 CnH2n+2 + 3 (n+1) O2
2nCO2 + 2(n+2) H2O + Calor
Reacción de sustitución
Bajo la influencia de la luz ultra violeta, o a 240-250 ≡C,
el cloro o el bromo convierten los alcanos en cloroalcanos (cloruros de
alquilo) o bromoalcanos (Bromuros de alquilo), formándose simultáneamente una
cantidad equivalente de cloruro o bromuro de hidrogeno.
Metano (CH4) Tiene un átomo de carbono, cuyas 4 valencias se
saturan con 4 átomos de hidrogeno.
Propiedades físicas:
Las moléculas de metano, en si, son no polares, ya que las
polaridades de los enlaces carbono-hidrogeno individuales se anulan.
La atracción entre moléculas es limitada a las fuerzas de
Van-der Waals, en consecuencia el metano es un gas a temperaturas ordinarias.
El punto de fusión del metano es de -183 ≡C y su punto de fusión de -161,5 ≡C.
El metano es incoloro y, en estado sólido, menos denso que
el agua (densidad relativa 0,4); es apenas soluble en agua, pero muy soluble en
líquidos orgánicos, como la gasolina, éter y alcohol.
ALQUENOS
Introducción
A pesar de que los enlaces C - C sp3 - sp3 y los enlaces C -
H sp3 - s son los más comunes y abundantes en los compuestos orgánicos, no son,
notablemente, los que desempeñan el papel principal en las reacciones
orgánicas. En la mayoría de los casos, son los enlaces p o los átomos distintos
del carbono y del hidrógeno, los que le confieren a la .molécula su
reactividad. Una zona de reactividad química en la molécula, recibe la
denominación de grupo funcional. Dado que un enlace p o un átomo muy distinto
en electronegatividad al carbono o al hidrógeno, pueden dar lugar a reacciones
químicas, son considerados como grupos funcionales o como parte de un grupo
funcional. Bajo esta óptica de grupos funcionales, podemos determinar, al doble
enlace característico de los alqueno como uno, ya que es el que determina a las
reacciones químicas.
Grupo funcional de los alquenos
Un alqueno es un hidrocarburo con un doble enlace. Algunas
veces a los alquenos también se los llama olefinas, nombre que procede de gas
olefianta (gas formador de aceite), con el que se conocía antiguamente al
etileno (CH2=CH2).
El doble enlace carbono-carbono es un grupo funcional
bastante común en los productos naturales. Frecuentemente, el doble enlace se
encuentra junto con otros grupos funcionales. Sin embargo, el doble enlace se
encuentra junto con otros grupos funcionales y se encuentran a menudo en las
plantas y en el petróleo. A continuación se dan dos interesante ejemplos de
compuestos que se encuentran en la naturaleza y que contienen dobles enlaces
carbono-carbono.
• Limoneno
(de los aceites de cítricos.),
• 3-metilen-7,11-dimetil-1,6,10-dodecatrieno
(compuesto secretado por losáfidos -pulgones- para señalar peligro a otros
áfidos.).
Obtención de alquenos (eteno) a partir de un alcohol.
Los alcoholes sufren reacciones de sustitución y de
eliminación en las que se rompe el enlace C - O.
Estas reacciones de sustitución y de eliminación son
similares a las de sustitución y eliminación de la de los halogenuros de
alquilo. Sin embargo, los alcoholes se diferencian de los halogenuros de
alquilo en que no dan reacciones de sustitución o eliminación en medio neutro o
alcalino.
Combustión
El eteno arde con una llama amarillenta, índice de la
presencia de una doble ligadura (esto indica la razón de la existencia de poco
hidrógeno en comparación con la cantidad de carbono.).
H2-C=C-H2 + O2 CO2 + H2O
La ecuación anterior muestra una combustión completa, lo que
generalmente no ocurre en el laboratorio. Se debe considerar entonces la
posibilidad de la presencia de otros productos, según la siguiente ecuación:
H2-C=C-H2 + O2 CO2 + CO + C + H2O
El reactivo más popular que se usa para convertir un alqueno
en un 1,2 -diol, es una disolución acuosa, fría y alcalina, de permanganato de
potasio (aún cuando este reactivo da bajos rendimientos). El tetraóxido de
osmio da mejores rendimientos de dioles, pero el uso de este reactivo es
limitado. La oxidación con permanganato de potasio, proceden a través de un
éster inorgánico cíclico, el cual produce el diol cis si el producto es capaz
de isomería geométrica.
Reacción con Br2 en CCl4
Se produce la sustitución de un doble enlace en el eteno por
bromo.
ALQUINOS
Los alquinos, también llamados acetilenos, son hidrocarburos
que contienen un triple enlace carbono-carbono. El propio etino (también
llamado acetileno), HC≡CH, que es el alquino más simple, alguna vez fue
ampliamente usado en la industria como materia prima para la elaboración de
acetaldehído, ácido acético,cloruro de vinilo y otros productos en grandes
cantidades, pero ahora son más comunes otros procesos más eficientes en los que
se utiliza eteno como materia prima. Sin embargo el acetileno se emplea todavía
en la producción de polímeros acrílicos, y se elabora industrialmente por
descomposición a alta temperatura (pirólisis) de metano. Este método no es de
utilidad general en el laboratorio.
Se han aislado una gran cantidad de compuestos acetilénicos
naturales en el reino vegetal. Por ejemplo, el triino siguiente se aisló del
cártamo, Carthamus tinctorius, y evidentemente forma parte de las defensas
químicas de la planta contra la infección por nematodos
Los alquinos son hidrocarburos alifáticos con al menos un
triple enlace -C≡C- entre dos átomos de carbono. Se trata de compuestos
metaestablesdebido a la alta energía del triple enlace carbono-carbono. Su
fórmula general es CnH2n-2.
Nomenclatura
Artículo principal: Nomenclatura de hidrocarburos acíclicos.
Artículo principal: Nomenclatura de hidrocarburos
monocíclicos.
Para que den nombre a los hidrocarburos del tipo alquino se
siguen ciertas reglas similares a las de los alquenos.
1 Se toma
como cadena principal la cadena continua más larga que contenga el o los
triples enlaces.
2. La cadena
se numera de forma que los átomos del carbono del triple enlace tengan los
números más bajos posibles.
3.Dicha
cadena principal se nombra con la terminación -ino, especificando el número de
átomos de carbono de dicha cadena con un prefijo (et- dos, prop- tres, but-
cuatro; pent-; hex-; etc). Ej.: propino, CH3-C≡CH.
4. En caso
necesario, la posición del triple enlace se indica mediante el menor número que
le corresponde a uno de los átomos de carbono del enlace triple. Dicho número
se sitúa antes de la terminación -ino. Ej.: CH3-CH2-CH2-CH2-C≡C-CH3,
hept-2-ino.
5.Si hay
varios triples enlaces, se indica con los prefijos di, tri, tetra... Ej.:
octa-1,3,5,7-tetraino, CH≡C-C≡C-C≡C-C≡CH.
6 Si
existen dobles y triples enlaces, se da el número más bajo al doble enlace.
Ej.: pent-2-en-4-ino, CH3-CH=CH-C≡CH
7. Los
sustituyentes tales como átomos de halógeno o grupos alquilo se indican
mediante su nombre y un número, de la misma forma que para el caso de los
alcanos. Ej.: 3-cloropropino,
CH≡C-CH2Cl; 2,5-dimetilhex-3-ino, CH3-C(CH3)-C≡C-C(CH3)-CH3.
Propiedades físicas
Son insolubles en agua, pero bastante solubles en
disolventes orgánicos usuales y de baja polaridad: ligroína, éter, benceno,
tetracloruro de carbono. Son menos densos que el agua y sus puntos de
ebullición muestran el aumento usual con el incremento del número de carbonos y
el efecto habitual de ramificación de las cadenas. Los puntos de ebullición son
casi los mismos que para los alcanos o alquenos con el mismo esqueleto
carbonado.
Los tres primeros términos son gases; los demás son líquidos
o sólidos. A medida que aumenta el peso molecular aumentan la densidad, el
punto de fusión y el punto de ebullición.
Los acetilenos son compuestos de baja polaridad, por lo cual
sus propiedades físicas son muy semejantes a la de los alquenos y alcanos.
[editar]Propiedades químicas
Las reacciones más frecuentes son las de adición: de
hidrógeno, halógeno, agua, etc. En estas reacciones se rompe el triple enlace y
se forman enlaces de menor polaridad: dobles o sencillos.
[editar]Hidrogenación de alquinos
Los alquinos pueden ser hidrogenados para dar los
correspondientes cis-alquenos (doble enlace) tratándolos con hidrógeno en
presencia de un catalizador de paladio sobre sulfato de bario o sobre carbonato
de calcio (catalizador Lindlar) parcialmente envenenado con óxido de plomo. Si
se utiliza paladio sobre carbón activo el producto obtenido suele ser el alcano
correspondiente (enlace sencillo)
COSMETICOS EN LA QUIMICA
HISTORIA:
La primera prueba arqueológica del uso de cosméticos se
encontró en el Antiguo Egipto, alrededor del año 4000 a. C.
Polvo para la cara "Kissproof" de 1926 de la
colección permanente del Museo del Objeto del Objeto.
Se sabe que los antiguos griegos y romanos también usaban
cosméticos.
La mitología nos dice que Venus y Palas o Minerva se
disputaron un día el premio de la hermosura. Venus estuvo por largo tiempo en
el tocador para ataviarse, consultó el espejo, volvió a componer sus cabellos y
arregló la vivacidad de su color por medio de los afeítes. Minerva nada de todo
hizo, ni se miraba en el metal del espejo ni en las aguas y para dar color a su
rostro no se valió sino de una buena corrida por el campo como hacían las
jóvenes lacedemonias que tenían la costumbre de hacer este ejercicio por la
orilla del Eurotas.
Los Componentes
Para conseguir que una crema cuaje
o cualquier mezcla entre distintas sustancias con fines cosméticos se mantenga,
hacen falta los siguientes componentes emulgentes para unir grasa y
líquidos antioxidantes: impiden el
deterioro en contacto con el aire gelificantes: dan textura y
cremosidad conservadores: impiden el
deterioro temporal bactericidas desinfectan el medio
para que no se formen hongos, etc.
¿Seguridad y control en los ingredientes?
Viendo ésto, no hacen falta tantos
componentes en las cremas, sin embargo, la lista de ingredientes en algunos
productos se hace interminable y, a veces, una simple crema hidratante tiene
más de 50 ingredientes.
La indústria cosmética trata de
maximizar más y más sus beneficios creando nuevas sustancias, cuyas materias
primas deben costar, y cuestan, cada vez menos.
No son pocos los dermatólogos
sinceros, que ante la avalancha de cosméticos afirman: “hay que estar contento,
si un producto no contiene ingredientes nocivos”.
Así también se explica, porqué
entre las peluqueras hay más casos de muerte por cáncer, que en cualquier otro
grupo laboral femenino – ellas inhalan directamente los componentes de
tratamientos capilares, tintes o decolorantes.
Ya en el año 1969, causó polémica
el veredicto de un juez en EEUU: una consumidora pidió indemnización a una
fábrica de cosméticos por no cumplir las promesas publicitarias y causarle una
fuerte alérgia con eczema. El juez concluyó el pleito: “La industria cosmética
vende imagen – es cosa del consumidor creérselo o no”.
La cosmética como es conocido por todos es el arte que se
encarga de preparar diferentes tipos de elementos cosméticos como maquillajes,
mascarillas y cremas para embellecer el cutis, principalmente el femenino, sin
embargo en la actualidad esta se ve afectada por la inclusión de algunos
elementos que a largo plazo resultan bastante nocivos para la salud de la piel,
en especial aquella sensible.
Cuando adquirimos un maquillaje, una mascarilla o una crema
para cuidar nuestro cutis, casi nunca, por no decir nunca, nos fijamos en la
etiqueta, y más en si en los elementos químicos que estas comprenden, por ello
en una gran cantidad de ocasiones nuestra piel puede verse afectada por dichos
elementos, pues no todas las pieles están diseñadas para todo tipo de
compuesto.
La elaboración de un maquillaje o cualquier elemento
cosmético siempre requerirá un proceso químico, en donde los elementos llamados
“naturales” se derivan y por ende tienden a convertirse en otros elementos que
de por si no son muy buenos para la piel, pues aunque en un principio nos
proporcionen belleza y equilibrio, a un largo plazo causaran diversos males
como manchas, resequedad y deterioro rápido de la piel, por ello y por la
importancia de lo anteriormente dicho, a la hora de adquirir un elemento
cosmético es muy recomendable observar la etiqueta y evitar que estos posean
químicos o compuestos como:
• Paraffinun
liquidum: este usual compuesto presente en la cremas hidratantes y algunos
tipos de mascarilla, es un derivado del directo del petróleo, que a primera
impresión provee a la piel de una suavidad increíble, sin embargo en realidad
lo que esta hace es que la piel cree una barrera que imposibilita la
respiración de la misma, contribuyendo a generar la aparición de males como la
irritación y la molesta resequedad.
• Tolveno: este es
un compuesto sintético es comúnmente utilizado para proporcionar la fragancia a
elementos cosméticos como cremas y tónicos, este puede generar la aparición de
males como el asma y a su vez puede afectar el sistema nervioso central, por
ello es considerado un neurotoxico.
• Bronopol: es un
agente químico que a largo plazo puede causar en las personas la aparición de
agentes cancerigenos que dan pie al desarrollo de este mortal padecimiento.
• Sulfato de sodio:
este es un derivado químico que es muy utilizado para simular el derivado del
coco, este se encuentra presente el elementos como champúes y tónicos
capilares, su utilización puede causar la aparición de fuertes irritaciones
cutáneas y a largo plazo puede intervenir en la correcta funcionalidad de los
ojos.
• Preservantes:
estos como su nombre lo indica son utilizados para preservar los elementos
cosméticos por más tiempo, sin embargo y a su vez estos pueden ocasionar la
aparición de salpullidos y reacciones alérgicas, incluso hasta intoxicación por
químicos.
• Aluminio: la
presencia del aluminio como tal es muy común en elementos cosméticos como los
antitranspirantes, sin embargo los efectos asociados a largo plazo relacionados
con el aluminio muestran que este influye bastante en la aparición del
alzheimer.
Los productos para maquillarse son una alquimia de átomos y
moléculas manipulados para crear algo tan efímero como deseado. Minúsculas
gotas de aceite y moléculas de agua, ceras y polímeros, polvos que capturan la
luz y siliconas mágicas: productos cosméticos que desafían a las leyes químicas
y físicas.
Aceite y agua: los eternos rivales
El desafío más arduo es hacer convivir ingredientes no
mezclables, como el agua y las sustancias oleosas. Estas últimas son las que
aseguran hidratación, delicadeza y consistencia al producto; imprescindibles en
su composición, pero que no pueden aplicarse solas, necesitando de un solvente
inerte, inocuo y seguro en el cual disolverse: el agua.
Agua y aceite no se mezclan, las moléculas de grasa no
tienen características polares, no ofrecen zonas cargadas eléctricamente en las
cuales las moléculas de agua (con zonas positivas y negativas) puedan
“engancharse”. Por este motivo la mayoría de los cosméticos son, desde el punto
de vista químico, emulsiones, una mezcla de diminutas gotitas de aceite
circundadas por moléculas de agua.
El secreto de los polvos está en las leyes ópticas
Los cosméticos no solo deben luchar con la química y la
incompatibilidad de los productos; sino también con las leyes ópticas. De la
luz que llega a la piel, parte es absorbida y parte reflejada. Hay polvos que
controlan la reflexión de la luz, gracias al fenómeno de la dispersión. Este
tipo de maquillaje actúa como microscópicos prismas que descomponen la luz y
que según la longitud de onda, otorgan el color deseado.
El laipiz de labios y la silicona
Los lápices labiales contienen esferas de siliconas que
permiten a los pigmentos “rodar” uniformemente sobre los labios. En estos
productos el agua actúa como espejo y estabilizador, la luz no atenúa el color,
al contrario, lo enciende. El secreto está en aprovechar el índice de
refracción de los pigmentos.
En la cosmética la física, la química y la tecnología
conviven, pero escondidas. Así, la química de la belleza puede no revelar sus
trucos.
El rímel y el magnetismo de las pestañas
Las máscaras para pestañas deben espesar y dar un mínimo de
rigidez. Los polímeros vegetales presentes en su composición tienen un
comportamiento elástico: una vez solidificado el producto, arquea las pestañas,
pero no se quiebra y su viscosidad permite que la máscara se deslice, sin
adherir.
El maquillaje que desafía a la física
Una vez obtenida la emulsión, hay que luchar contra las
leyes de la termodinámica. Con el tiempo, las emulsiones aceite-agua tienden a
separarse y las partículas dispersas sedimentan gracias a la fuerza de
gravedad. Es necesario evitar este fenómeno que hace el producto inutilizable
y, para esto, se agregan polímeros que por agitación, dispersan las moléculas.
Los polímeros se rehidratan, transformando el sistema en un gel transparente
que regula la viscosidad, facilitando a los pigmentos mantenerse en suspensión,
haciendo el producto más adherente y durable.
Con el silicio, cremas para todos los climas
El silicio es uno de los grandes protagonistas de las
fórmulas cosméticas, que alternándose con átomos de oxígeno en largas cadenas
de polímeros, forman las siliconas. Estos polímeros tienen propiedades físicas
que permanecen constantes aunque cambien las temperaturas, asegurando así que
los cosméticos no se derritan con el calor y que no cristalicen con el frío.
Además, las siliconas son inertes y estables: no reaccionan
con la acidez de la piel. Su baja tensión superficial permite de extender el
producto cosmético con facilidad, sin formar grumos.
